universitas negeri semaranglib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii...

60
PENGARUH DEBIT FLUIDA DAN RELATIVE HUMIDITY TERHADAP EFISIENSI KERJA SISTEM REFRIGERASI DAN KAPASITAS PRODUKSI AIR ATMOSPHERIC WATER MAKER Skripsi diajukan sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin. Oleh Kharis Maulana Yusuf NIM.5212415016 TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2019

Upload: others

Post on 08-Nov-2020

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

PENGARUH DEBIT FLUIDA DAN RELATIVE HUMIDITY

TERHADAP EFISIENSI KERJA SISTEM REFRIGERASI

DAN KAPASITAS PRODUKSI AIR

ATMOSPHERIC WATER MAKER

Skripsi

diajukan sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin.

Oleh

Kharis Maulana Yusuf

NIM.5212415016

TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2019

Page 2: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

ii

Page 3: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

iii

PENGARUH DEBIT FLUIDA DAN RELATIVE HUMIDITY

TERHADAP EFISIENSI KERJA SISTEM REFRIGERASI

DAN KAPASITAS PRODUKSI AIR

ATMOSPHERIC WATER MAKER

Skripsi

diajukan sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin.

Oleh

Kharis Maulana Yusuf

NIM.5212415016

TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2019

Page 4: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

iv

PERSETUJUAN PEMBIMBING

Nama : Kharis Maulana Yusuf

NIM : 5212415016

Program Studi : Teknik Mesin

Judul : Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap Efisiens i

Kerja Sistem Refrigerasi dan Kapasitas Produksi Air Atmospheric

Water Maker

Skripsi ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan ke sidang panitia ujian

Skripsi Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri

Semarang.

Semarang, 15 Agustus 2019

Pembimbing,

Samsudin Anis, S.T., M.T., Ph.D.

NIP. 197601012003121002

Page 5: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

v

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul Pengaruh: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity

Terhadap Efisiensi Kerja Sistem Refrigerasi dan Kapasitas Produksi Air

Atmospheric Water Maker. Telah dipertahankan di depan sidang Panitia Ujian

Skripsi Fakultas Teknik (Unnes) pada tanggal 19 bulan Agustus tahun 2019

Oleh

Nama : Kharis Maulana Yusuf

NIM : 5212415016

Program Studi : Teknik Mesin

Panitia:

Ketua Panitia Sekretaris

Rusiyanto, S.Pd., M.T. Dr. Rahmat Doni Widodo, S.T., M.T. IPP.

NIP. 197403211999031002 NIP. 197509272006041002

Penguji 1 Penguji 2 Pembimbing

Akhmad Mustamil K., S.Pd., M.Pd. Angga Septiyanto, S.Pd., M.T. Samsudin Anis, S.T., M.T., Ph.D.

NIP. 1988080820140511154 NIP. 198709112019031012 NIP. 197601012003121002

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik UNNES

Dr. Nur Qudus, M.T., IPM.

NIP. 196911301994031001

Page 6: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

vi

PERNYATAAN KEASLIAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa:

1. Skripsi ini, adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar

akademik (sarjana, magister, dan/atau doktor), baik di Universitas Negeri

Semarang (Unnes) maupun di perguruan tinggi lain.

2. Karya tulis ini adalah murni gagasan, rumusan, dan penelitian saya

sendiri, tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan Pembimbin dan masukan

tim Penguji.

3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis

atau dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas

dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama

pengarang dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

4. Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian

hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini,

maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar

yang telah diperoleh karena karya ini, serta sanksi lainnya sesuai dengan

norma yang berlaku di perguruan tinggi ini.

Semarang, Senin 1 Juli 2019

Yang membuat per

Page 7: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

vii

SARI

Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity

Terhadap Efisiensi Kerja Sistem Refrigerasi dan Kapasitas Produksi Air

Atmospheric Water Maker. Skripsi. Samsudin Anis, S.T., M.T., Ph.D. Program

Studi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri

Semarang.

Kurangnya akses air minum di Indonesia menuntut untuk mencari alternatif

mendapatkan air bersih dan layak minum. Atmospheric Water Maker (AWM)

adalah salah satu alternatif untuk mendapatkan air layak minum. Sayangnya AWM

masih memiliki permasalahan pada optimasi sistem refrigerasinya. Penelitian ini

memiliki tujuan untuk mengetahui bagaimana pengaruh variasi debit aliran dan

relative humidity (RH) terhadap efisiensi kerja sistem refrigerasi dan kapasitas

produksi air AWM.

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah experimental research

dengan jenis factorial design 2x2. Variasi debit aliran udara yang digunakan pada

penelitian ini adalah 0,08 m3/s dan 0,1 m3/s serta variasi RH pagi (51%), siang

(42%) dan malam (74%). Pengambilan data pada penelitian menggunakan alat ukur

yang sudah terkalibrasi sehingga meminimalisir kesalahan pada saat pembacaan

data oleh alat ukur.

Hasil penelitian menunjukan bahwa penambahan debit menurunkan nila i

efisiensi kerja sistem refrigerasi dari 21,89% pada debit 0,08 m3/s menjadi 20,91%

pada debit 0,1 m3/s. Sedangkan penambahan debit berdampak baik dan menaikan

kapasitas produksi air AWM dari 14,4 ℓ/d pada debit 0,08 m3/s menjadi 15,84 ℓ/d

pada debit 0,1 m3/s. Penambahan nilai RH memiliki dampak yang baik pada

efisiensi kerja yaitu Siang (15,79%); pagi (17,14%); dan malam (20,91%).

Sedangkan penambahan nilai RH berdampak baik pada kapasitas produksi air yaitu

dengan nilai kapasitas air mencapai siang (6,72 ℓ/d); pagi (10,08 ℓ/d); dan malam

(15,84 ℓ/d).

Kata Kunci: atmospheric water maker (AWM), debit aliran fluida, relative

humidity (RH), efisiensi kerja, kapasitas produksi air

Page 8: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

viii

PRAKATA

Bismillahirrohmannirrahim

Puji syukur hanya bagi Allah SWT yang telah memberikan rahmat, taufik,

serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sehingga sesuai

dengan waktu yang telah direncanakan. Shalawat serta salam senantiasa

tercurahkan kepada baginda Nabi Besar Muhammad SAW beserta seluruh

sahabatnya. Penyusunan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh

gelar sarjana teknik Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Dalam penulisan skripsi ini tentunya banyak pihak yang turut serta dalam

membantu menyelesaikannya, baik bantuan moril maupun materi. Oleh karena itu

penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada:

1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M. Hum, Rektor Universitas Negeri Semarang

atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di

Universitas Negeri Semarang.

2. Dr. Nur Qudus, MT., IPM. Dekan Fakultas Teknik, Rusiyanto, S.Pd., M.T.,

Ketua Jurusan Teknik Mesin, Dr., Ir. Basyirun S.Pd., M.T., IPP., Kepala

Laboratorium Jurusan Teknik Mesin atas fasilitas yang disediakan bagi

mahasiswa.

3. Samsudin Anis S.T., M.T., Ph.D. Selaku Pembimbing yang penuh perhatian

dan atas perkenaan memberi bimbingan dan dapat dihubungi sewaktu-

waktu disertai viii kemudahan menunjukkan sumber-sumber yang relevan

dengan penulisan karya ini.

4. Akhmad Mustamil Khoiron, S.pd., M.Pd. dan Angga Septiyanto, S.Pd,

M.T. Selaku Penguji 1 dan Penguji 2 yang telah memberi masukan yang

sangat berharga berupa saran, ralat, perbaikan, pertanyaan, komentar,

tanggapan, menambah bobot dan kualitas karya tulis ini

5. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada ayahandaku

bapak Sumarto dan ibundaku ibu Khotimah serta saudariku yang telah

memberikan dukungan kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini.

Page 9: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

ix

6. 744Syahdan Sigit Maulana yang telah membantu dan membimbing dalam

pembuatan alat skripsi.

7. Tim skripsi yang telah banyak memberikan bantuan dan dorongan moral

dalam penyusunan skripsi ini sehingga dapat terselesaikan.

8. Novilia Eka Cahyani yang selalu menemani dan memberikan motivas i

dalam penulisan skripsi.

9. Teman-teman Program Studi Teknik Mesin S1 dan teman satu kos yang

selalu menghibur, membantu, dan memberi masukan dalam penyelesaian

skripsi ini.

10. Berbagai pihak yang telah memberi bantuan untuk karya tulis ini yang tidak

dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan,

oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari

semua pihak untuk menyempurnakannya. Kepada Allah SWT segalanya

kembali dan kesempurnaan hanya milik-Nya dan semoga skripsi ini dapat

bermanfaat bagi semua pihak, bagi penulis khususnya dan pembaca pada

umumnya.

Semarang, Senin 01 Juli 2019

Kharis Maulana Yusuf

NIM. 5212415016

Page 10: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...…………………………………………...………………i

LEMBAR BERLOGO …………………………………………………………..ii

JUDUL DALAM ………………………………………………………………..iii

PERSETUJUAN PEMBIMBING ………………………………….………….iv

PENGESAHAN ………………………………………………….......…………..v

PERNYATAAN KEASLIAN …………………………………………..………vi

SARI ………………………………………………………...………………..…vii

PRAKATA …………………………………………………...………………...viii

DAFTAR ISI ………………….………………………….………..……………..x

DAFTAR TABEL …………………………………………………..…………xiii

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………...…………....xv

DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………..….,.xvii

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ………………………………..xviii

BAB 1 PENDAHULUAN ...………………………...…………………………...1

1.1 Latar Belakang ..…...….………………………………………...................1

1.2 Identifikasi Masalah …....…………………………………………….…....4

I.3. Batasan Masalah ……………………………………………………..........4

1.4. Rumusan Masalah ….……………..………..……………………….…….5

1.5. Tujuan Penelitian …..……………..………..……………………….….....5

1.6. Manfaat Penelitian ………..………………………..……………………..6

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ……………………7

2.1 Kajian Pustaka ………….……….………...……………………………....7

2.2 Landasan Teori ………………….………………………………………..12

2.2.1 Atmospheric Water Maker (AWM) ………………...…………….....12

2.2.2 Debit Fluida ……………….………………………………………...24

2.2.3 Relative Humidity ………….……………………………………......26

2.2.4 Penghitungan Kerja Sistem Refrigerasi Atmospheric Water Maker

(AWM)………………………………………………………………28

2.2.5 Kapasitas Produksi Air ……………………………………………...31

Page 11: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

xi

2.2.6 Hubungan antara Variasi Debit terhadap Efisiensi Kerja Sistem

Refrigerasi AWM …………………………………………………...32

2.2.7 Hubungan antara Variasi Debit terhadap Kapasitas Produksi Air

AWM …………………………………………………...................33

2.2.8 Hubungan antara Variasi Relative Humidity (RH) terhadap Efi-

siensi Kerja Sistem Refrigerasi AWM …………………………….34

2.2.9 Hubungan antara Variasi Relative Humidity (RH) terhadap Kapa-

sitas Produksi Air AWM …………………………………………..35

2.3 Hipotesis ………………………………………………………………….36

BAB III METODE PENELITIAN ….……………….………………………...37

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ….……………….…………………......…..37

3.2 Desain Penelitian ….……………….………………………………….......37

3.3 Alat Dan Bahan ………………….……………………………………......39

3.4 Parameter Penelitian …….…………….………………………………......45

3.5 Teknik Pengumpulan Data ….……………….…………………………....46

3.6 Kalibrasi Instrumen ….……………….………………..………………….54

3.7 Teknik Analisis Data ….……………….………..……………………..….56

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ……………………………………….57

4.1 Deskripsi Data …………………………………………………………….57

4.1.1 Perhitungan Debit Fluida Ventilatiion Fan ………………………….57

4.1.2 Penentuan Nilai Relative Humidity ………………………………….59

4.2 Hasil Penelitian …………………………………………………………...61

4.2.1 Pengaruh Penggunaan Variasi Debit terhadap Efisiensi Kerja Sis-

tem Refrigerasi AWM …………………………………………...….61

4.2.2 Pengaruh Penggunaan Variasi Debit terhadap Kapasitas Produksi

Air AWM …………………………………………………………...62

4.2.3 Pengaruh Penggunaan Variasi Relative Humidity Terhadap Efisien-

si Kerja Sistem Refrigerasi AWM ………………………………….63

4.2.4 Pengaruh Penggunaan Variasi Relative Humidity Terhadap Kapa-

sitas Produksi Air AWM …………………………………………....64

4.3 Analisis Data ………………...……………………………………………65

Page 12: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

xii

4.3.1 Entalpi …………………………………………………………….....65

4.3.2 Penghitungan Kerja Kompresor (Win) ……………………………...66

4.3.3 Penghitungan Kalor yang Diserap Evaporator (Qin) ………………..67

4.3.4 COP Aktual Sistem Refrigerasi Atmospheric Water Maker (AWM)...67

4.3.5 COP Ideal Sistem Refrigerasi Atmospheric Water Maker (AWM) …68

4.3.6 Efisiensi kerja Sistem Refrigerasi Atmospheric Water Maker

(AWM) ……………...………………………………………………69

4.4 Pembahasan ………………………………………………………………69

4.4.1 Pengaruh Variasi Debit terhadap Efisiensi Kerja Sistem Refrigerasi

AWM.……………………………………………………………….69

4.4.2 Pengaruh Variasi Debit terhadap Kapasitas Produksi Air AWM ......71

4.4.3 Pengaruh Variasi Relative Humidity terhadap Efisiensi Kerja Sis-

tem Refrigerasi AWM ………………………………..…………….73

4.4.4 Pengaruh Variasi Relative Humidity terhadap Kapasitas Produksi

Air AWM …………………………………………………………..74

BAB V PENUTUP …………………………………………………………….76

5.1 Kesimpulan ……………………………………………………………...76

5.2 Saran ……………………………………………………………………..77

DAFTAR PUSTAKA ………………….………..…………………………..…78

LAMPIRAN ……………………………………………………………...…….81

Page 13: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai efisiensi indeks perbaikan thermal pada kondensor ……………..8

Tabel 3.1 Desain penelitian …………………………………………...…………37

Tabel 3.2 Spesifikasi termometer ………………………………………………..39

Tabel 3.3 Spesifikasi anemometer ……………………………………………….41

Tabel 3.4 Spesifikasi RH meter ………………………………………………….43

Tabel 3.5 Spesifikasi AC window ………………………………………………..44

Tabel 3.6 Instrumen pengambilan data variasi debit aliran fluida terhadap

efisiensi kerja ………………….……………………………………...49

Tabel 3.7 Instrumen perhitungan variasi debit aliran fluida terhadap efisiensi

kerja ………...………………………………………………………...50

Tabel 3.8 Instrumen pengambilan data variasi debit aliran fluida terhadap kapa-

sitas produksi ...……………………………………………………….51

Tabel 3.9 Instrumen pengambilan data variasi RH terhadap efisiensi kerja …….52

Tabel 3.10 Instrumen Perhitungan data variasi RH terhadap efisiensi kerja …….52

Tabel 3.11 Instrumen Pengambilan data variasi RH terhadap Kapasitas Produk-

si air…….……………………………………….…………………….53

Tabel 3.12 Data hasil kalibrasi termometer …………………………………..…54

Tabel 3.13 Data Hasil Kalibrasi Clampmeter …………………………………...55

Tabel 3.14 Data Hasil Kalibrasi Anemometer …………………………………..55

Tabel 3.15 Data hasil kalibrasi sistem refrigerasi ……………………………….56

Tabel 4.1 Penentuan nilai RH …………………………………………………...59

Tabel 4.2 Hasil penelitian pengaruh penggunaan variasi debit pada efisiensi

kerja sistem refrigerasi AWM ………………………………..………62

Tabel 4.3 Hasil penelitian pengaruh penggunaan variasi debit terhadap kapa-

sitas produksi air awm …..……………………………………….......62

Tabel 4.4 Hasil penelitian pengaruh penggunaan variasi relative humidity

terhadap efisiensi kerja sistem refrigerasi AWM ………………...….63

Tabel 4.5 Hasil penelitian pengaruh penggunaan variasi relative humidity

terhadap kapasitas produksi air AWM …………………...………….64

Page 14: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

xiv

Tabel 4.6 Nilai entalpi pengaruh variasi debit terhadap efisiensi kerja sistem

refrigerasi AWM ……………………………………………………..65

Tabel 4.7 Nilai entalpi pengaruh variasi relative humidity terhadap efisiensi

kerja sistem refrigerasi AWM ……………………………………..…66

Tabel 4.8 Nilai kerja kompresor pengaruh variasi debit terhadap efisiensi kerja

sistem refrigerasi AWM ……………………………………………...66

Tabel 4.9 Nilai kerja kompresor variasi relative humidity terhadap efisiensi

kerja sistem refrigerasi AWM ………………………………………..66

Tabel 4.10 Nilai kalor yang diserap pengaruh variasi debit terhadap efisiensi

kerja sistem refrigerasi AWM ………………………………………..67

Tabel 4.11 Nilai kalor yang diserap variasi relative humidity terhadap efisiensi

kerja sistem refrigerasi AWM ………………………………………..67

Tabel 4.12 Nilai COP aktual pengaruh variasi debit terhadap efisiensi kerja

sistem refrigerasi AWM ……………………………………………...68

Tabel 4.13 Nilai COP aktual variasi relative humidity terhadap efisiensi kerja

sistem refrigerasi AWM ……………………………………………...68

Tabel 4.14 Nilai COP ideal pengaruh variasi debit terhadap efisiensi kerja

sistem refrigerasi AWM ……………………………………………...68

Tabel 4.15 Nilai COP ideal variasi relative humidity terhadap efisiensi kerja

sistem refrigerasi AWM ……………………………………………...68

Tabel 4.16 Nilai efisiensi kerja pengaruh variasi debit terhadap efisiensi kerja

sistem refrigerasi AWM ………………………………………...…....69

Tabel 4.17 Nilai efisinsi kerja variasi relative humidity terhadap efisiensi kerja

sistem refrigerasi AWM …………………………………………...…69

Page 15: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 (a) Skema komponen kerja siklus kompresi uap ……………………13

Gambar 2.1 (b) Diagram T-s siklus kompresi uap ideal …………………………13

Gambar 2.1 (c) Diagram P-h siklus kompresi uap ideal ………………………….13

Gambar 2.2 Skema kerja atmospheric water maker (AWM) …………………….18

Gambar 2.3 Kompresor ………………………………………………………….19

Gambar 2.4 Kondensor pendingin udara (air cooler) ……………………………20

Gambar 2.5 Pipa kapiler ………………………………………………………….21

Gambar 2.6 Filter dryer ………………………………………………………….21

Gambar 2.7 Evaporator …………………………………………………………..22

Gambar 2.8 Refrigeran R410a …………………………………………………...23

Gambar 2.9 Ventilating fan ………………………………………………………23

Gambar 2.10 Pipa tembaga …………………………………………………..…..24

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ……………………………………………..38

Gambar 3.2 Termometer Infrared ……………………………………………….40

Gambar 3.3 Clampmeter ………………………………………………………....40

Gambar 3.4 Anemometer ………………………………………………………...41

Gambar 3.5 Pipa PVC transparan ………………………………….…………….42

Gambar 3.6 Tangki penampung air ………………………………………………42

Gambar 3.7 Dimmer ……………………………………………………………..43

Gambar 3.7 Gelas ukur …………………………………………………………..43

Gambar 3.9 RH meter ……………………………………………………………44

Gambar 3.10 AC Window ……………………………………………………….44

Gambar 3.11 Refrigerant R410a ………………………………………...……….45

Gambar 3.12 Proses menyalakan AWM …………………………………………47

Gambar 3.13 Pengaturan dimmer pada kipas untuk variasi debit 0,08 m3/s …….47

Gambar 3.14 Pengaturan dimmer pada kipas untuk variasi debit 0,1 m3/s ………48

Gambar 3.15 Skema pengambilan data efisiensi kerja …………………………..49

Gambar 4.1 Pengukuran kecepatan input kipas untuk debit 0,08 m3/s …………..58

Gambar 4.2 Pengukuran kecepatan input kipas untuk debitt 0,1 m3/s ……………59

Page 16: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

xvi

Gambar 4.3 Proses penentuan RH pada pagi …………………………………….60

Gambar 4.4 Proses penentuan RH pada siang ………………..………………….60

Gambar 4.5 Proses penentuan RH pada malam ………………..……..………….61

Gambar 4.6 Pengaruh debit udara terhadap efisiensi kerja AWM ………………70

Gambar 4.7 Pengaruh variasi debit terhadap kapasitas produksi air AWM ……..71

Gambar 4.8 Pengaruh variasi RH terhadap efisiensi kerja AWM ……………….73

Gambar 4.9 Pengaruh variasi RH terhadap kapasitas produksi air AWM ……….75

Page 17: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Gambar Atmospheric Water Maker (AWM) ……………………...81

Lampiran 2. Dokumentasi pengujian variasi debit 0,08 m3/s RH malam (74%)

terhadap efisiensi kerja dan kapasitas produksi air………………………………82

Lampiran 3. Dokumentasi pengujian variasi debit 0,1 m3/s RH malam (74%)

terhadap efisiensi kerja dan kapasitas produksi air …………………...…………90

Lampiran 4. Dokumentasi Pengujian ariasi RH pagi (51%) terhadap efisiensi

Kerja dan kapasitas Produksi air ………………………………………………...98

Lampiran 5. Dokumentasi pengujian variasi RH siang (41%) terhadap efisiensi

kerja dan kapasitas produksi air …………………………...…………………...106

Lampiran 6. Tabel appendix refrigeran R410a …………………………………114

Lampiran 7 Semua perhitungan efisiensi kerja …………………………………117

Lampiran 8. Diagram P-h refrigerant R410a ……………………………………119

Page 18: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

xviii

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG

AWM : Atmospheric Water Maker

RH : Relative Humidity (%)

BPS : Badan Pusat Statistik

SDGs : Sustainable Development Goals

COP : Coefficient Of Performance

CACC : Air-Cooled Condenser Configuration

HACC : Horizontally Configured Inside Cooling Tower

VACC : Vertically Arranged Around The Bottom Of Tower

AWG : Atmospheric Water Generator

TFWG : Thermoelectric Fresh Water Generator

FWG : Fresh Water Generator

AMH : Atmospheric Moisture Harvesting

AWH : Atmospheric Water Harvesting

ESP : Electrostatic Precipitator

RO : Reverse Osmosis

UV : Ultraviolet

AC : Air Conditioner

v : Kecepatan (m/s)

ω : Simultan Kadar Air (%)

Q : Debit Aliran Fluida (m3/s)

V : Volume Fluida (m3)

t : Waktu (s)

D : Diameter Penampang (m)

𝜋 : Phi (3,14)

A : Luas Penampang (m2)

L : Jarak/panjang pipa (m)

T : Suhu (°C)

P : Tekanan Parsial Aktual (Pa)

P sat (T) : Tekanan Parsial Saturasi pada suhu T(Pa)

Page 19: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

xix

T1 : Suhu saat masuk kompresor (℃)

T2 : Suhu saat keluar kompresor (℃,

T3 : Suhu saat keluar kondensor (℃)

Te : Suhu Mutlak Evaporator (K)

Tc : Suhu Mutlak Kondensor (K)

P2 : Tekanan pada saat T2 (Psi)

Win : Kerja Kompresor (kJ/kg)

H1 : Nilai Entalpi Refrigeran Saat Masuk Kompresor (kJ/kg)

H2 : Nilai Entalpi Refrigeran Saat Keluar Kompresor (kJ/kg)

Qin : Energi Kalor Yang Diserap Evaporator Persatuan Massa

Refrigeran (kJ/kg)

H3 : Nilai Entalpi Refrigeran Saat Masuk Evaporator (kJ/kg)

η : Efisiensi Kerja Sistem Refrigerasi (%)

ℓ : Liter (m3)

I : Kuat Arus (Ampere)

V : Tegangan (volt)

W : Daya yang Digunakan (Watt)

Page 20: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan kebutuhan kuantitas dan kualitas air minum di Indonesia

sangatlah tinggi, hal ini diakibatkan pertumbuhan masyarakat di Indonesia yang

terus meningkat. Menurut Badan Pusat Statistik (2016) mencatat adanya

peningkatan rumah tangga yang memiliki akses terhadap sumber air minum layak

di Indonesia, Pada 2015, sebanyak 70,97% rumah tangga punya akses tersebut.

Angka ini naik lagi di 2016 menjadi 71,14%. Data menunjukkan bahwa

peningkatan akses air minum setiap tahunnya masih sangat kecil yaitu 0,17%, hal

ini perlu diperhatikaan agar peningkatan akses minum pertahunnya bisa meningkat

cukup signifikan.

Keadaan juga semakin diperparah dengan kurang tanggapnya pemerintah

dalam menangani masalah akses air. Badan Pusat Statistik (2017) menyebutkan

capaian akses air bersih yang layak saat ini di Indonesia mencapai 72,04%. Angka

ini masih di bawah target Sustainable Development Goals (SDGs) yakni sebesar

100%. Permasalahan ini menuntut masyarakat Indonesia menciptakan untuk

alternatif akses minum sendiri, dimana hal ini adalah langkah untuk membantu

aparatur pemerintah menangani akses air minum di Indonesia agar target SDGs bisa

tercapai.

Upaya masyarakat indonesia dalam menyelasaikan masalah akses air minum

adalah dengan terciptanya Atmospheric Water Maker (AWM), mesin ini

Page 21: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

2

memanfaatkan proses kondensasi yang terjadi pada sistem refrigerasi dengan

adanya mesin diharapkan bisa ikut membantu pemerintah untuk mengatasi

permasalahan akses air minum. AWM masih memiliki banyak permasalahan dalam

sistemnya, masalah yang sering muncul pada AWM seperti nilai efisiensi kerja

yang kurang maksimum pada sistem refrigerasinya dan kapastitas produksi air yang

belum maksimal. Permasalahan di atas sering muncul karena tidak adanya upaya

optimasi yang dilaukan pada sistem refrigerasi AWM. Penelitian yang dilakukan

oleh Pottker dan Hrnjak (2012: 2512) telah menyimpulkan bahwa COP maksimum

dihasilkan di bawah kondisi: kenaikan efek refrigerasi, penurunan temperatur

keluar kondensor, naiknya tekanan kerja kompresor, dan kenaikkan tekanan

kondensasi. Berdasarkan uraian di atas maka optimasi yang dapat dilakukan pada

sistem refrigerasi AWM adalah dengan memberikan pendinginan yang lebih ke

kondensor namun aspek penggunaan daya juga harus diperhatikan.

Pendinginan pada kondensor adalah inti permasalahan dalam sistem refrigras i

AWM, menurut Perdana, dkk. (2014: 1) pendinginan pada kondensor sistem

refrigerasi perlu dilakukan dengan tujuan agar laju perpindahan panas yang terjadi

akan semakin cepat dan membuat COP pada sistem refrigerasi juga meningkat.

peneitian terkait juga dilakukan oleh Kong, dkk (2019: 513) melakukan penelit ian

pengaruh variasi kecepatan udara pada proses pendinginan kondensor sistem

refrigerasi dengan menggunakan 2 metode pendinginan yaitu arah horisontal dan

vertikal, dimana hasilnya menunjukkan bahwa konduktifitas perpindahan thermal

kondensor paling baik didapat pada variasi kecepatan yang tertinggi yaitu sebesar

85%. Berdasarkan penelitian telah menunjukkan bahwa perlu adanya optimasi

Page 22: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

3

sistem refrigerasi berupa proses pendinginan yang lebih pada kondensor guna

mendapatkan nilai efisiensi kerja yang lebih baik supaya kapasitas produksi air

AWM juga ikut meningkat.

Kelembaban udara relatif (relative humidity) yang digunakan untuk proses

pendinginan kondensor juga merupakan parameter perlu diperhatikan. Elsayed dan

Hariri (2011: 2134) menyimpulkan bahwa ada kenaikan nilai COP sebesar 28%

pada kondisi suhu sekitar sebesar 42 oC. Liu, dkk (2017: 1609) berpendapat bahwa

Jumlah air yang dihasilkan dan tingkat kondensasi meningkat dengan nilai RH yang

juga naik. Jumlah air yang dihasilkan meningkat dengan laju aliran udara naik tetapi

laju kondensasi memiliki tren yang berlawanan. Dari uraian di atas parameter

relative humidity pada udara yang digunakan proses pendinginan kondensor sistem

refrigerasi berperan cukup penting dalam optimasi efisiensi kerja dan kapasitas

produksi air pada atmospheric water maker.

Berdasarkan hasil dari penelitian terdahulu yang telah dijabarkan di atas,

perlu dilakukan optimasi untuk mendapatkan efisiensi kerja dan kapasitas produksi

air yang baik perlu adanya treatment pada sistem refrigerasi. Dalam penelit ian

treatment yang diberikan berupa pendinginan kondensor menggunakan udara yang

bergesekan dengan evaporator sehingga udaranya memiliki suhu lebih rendah dari

suhu lingkungan sehingga pendinginan kondensor lebih maksimal, ini berdampak

kenaikan nilai efisiensi kerja sistem refrigerasi, Semakin tinggi efisiensi kerja maka

semakin tinggi kapasitas produksi air. Variasi debit udara diberikan untuk

menemukan pola efisiensi kerja yang baik dan diketahui rentang kapasitas produksi

air pada nilai tertentu, sehingga optimasi sistem AWM didapatkan.

Page 23: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

4

1.2. Identifikasi Masalah

Berdasarkan urgency pada latar belakang maka identifikasi masalah pada

penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Kebutuhan sumber air minum yang meningkat akibat pertumbuhan masyarakat

Indonesia yang terus meningkat.

2. Peningkatan akses air minum yang masih sangat kecil disetiap tahunnya.

3. Kurang tanggapnya pemerintah dalam menangani permasalahan kurangnya akses

air minum di Indonesia.

4. AWM sebagai salah satu alternatif akses air minum.

5. Variasi debit fluida perlu dilakukan untuk optimasi sistem refrigerasi dan

kapasitas produksi AWM.

6. Variasi relative humidity perlu dilakukan untuk optimasi sistem refrigerasi dan

kapasitas produksi AWM.

1.3. Batasan Masalah

Berdasarkan Identifikasi masalah, batasan masalah pada penelitian ini adalah

sebagai berikut:

1. Optimasi yang dilakukan yaitu dengan melakukan pendinginan lebih pada

kondensor.

2. Mempelajari pengaruh variasi debit aliran fluida terhadap efisiensi kerja sistem

refrigerasi AWM.

3. Mempelajari pengaruh variasi debit aliran fluida terhadap kapasitas produksi air

AWM.

Page 24: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

5

4. Mempelajari pengaruh relative humidity terhadap efisiensi kerja sistem

refrigerasi AWM.

5. Mempelajari pengaruh relative humidity terhadap kapasitas produksi air AWM.

1.4. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang masalah, maka rumusan masalah dalam

penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh debit fluida terhadap efisiensi kerja sistem refrigeras i

AWM?

2. Bagaimana pengaruh debit fluida terhadap kapasitas produksi air AWM?

3. Bagaimana pengaruh relative humidity terhadap efisiensi kerja sistem refrigeras i

AWM?

4. Bagaimana pengaruh relative humidity terhadap kapasitas produksi air AWM?

1.5. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah pada penelitian ini, maka tujuan penelit ian

adalah untuk mengetahui:

1. Pengaruh debit fluida terhadap efisiensi kerja sistem refrigerasi AWM.

2. Pengaruh debit fluida terhadap kapasitas produksi air AWM.

3. Pengaruh relative humidity terhadap efisiensi kerja sistem refrigerasi AWM.

4. Pengaruh relative humidity terhadap kapasitas produksi air AWM.

Page 25: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

6

1.6. Manfaat Penelitian

Berdasarkan tujuan penelitian, maka manfaat yang diperoleh dari penelit ian

ini adalah sebagai berikut:

1. Secara Teoritis:

a. Bagi Peneliti: Menambah pengetahuan tentang pengaruh debit fluida

dan relative humidity terhadap efisiensi kerja dan kapasitas produksi air

sistem refrigerasi AWM.

b. Bagi IPTEK: Sebagai pengembangan pengetahuan tentang cara

mendapatkan air dari udara atmosfir

2. Secara Praktis:

a. Bagi Masyarakat: sebagai salah satu solusi alternatif akses

mendapatkan air minum di Indonesia

b. Bagi Industri: Hasil penelitian bisa menjadi acuan untuk memproduks i

secara masal AWM.

c. Bagi Perguruan Tinggi: Sebagai literasi untuk penelitian yang terkait

dengan penelitian ini.

Page 26: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

7

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Kajian Pustaka

Perdana, dkk (2014) membahas tentang pengaruh variasi debit media

pendinginan fluida air pada kondensor dimana ini mempengaruhi efisiensi kerja

(nilai COP) sistem refrigerasi, refrigeran yang digunakan liquified petroleum gas

(LPG). Hasilnya menunjukkan bahwa variasi debit fluida air 73,33 ml/s memilik i

nilai rata-rata COP tertinggi yaitu 14,93. Rata-rata nilai tersebut merupakan nilai

COP tertinggi, dibanding fluida udara (10.7) dan variasi debit fluida air 0 ml/s;

18,33 ml/s; dan 36.67 ml/s dengan nilai 13,57; 14,36; dan 14,65. Data ini

membuktikan bahwa debit aliran fluida air yang besar bisa mengoptimalkan kerja

kondensor dimana nilai dari COP juga ikut meningkat.

Penelitian yang serupa telah dilakukan Kong, dkk (2019) telah melakukan

penelitian pengaruh kecepatan udara pada air-cooled condenser configuration

(CACC), horizontally configured inside cooling tower (HACC) dan vertically

arranged around the bottom of tower (VACC). Dalam penelitian ini variasi

kecepatan yang dipakai adalah 0 m/s, 3 m/s, 6 m/s, 9 m/s, 12 m/s, dan 15 m/s. Hasil

dari penelitian ini menunjukkan bahwa ketika kecepatan angin meningkat maka

efisiensi indeks perbaikan thermal pada kondenser semakin meningkat, adapun data

yang dihasikan ditunjukkan Tabel 2.1.

Page 27: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

8

Tabel 2.1 Nilai efisiensi indeks perbaikan thermal pada kondensor

Konfigurasi

Pendinginan

Variasi Kecepatan Udara

0 m/s 3 m/s 6 m/s 9 m/s 12 m/s 15 m/s

CACC 21 % 22.5 % 30% 41 % 50 % 60 %

VACC 0 % 4 % 20% 42 % 67.5 % 85 %

HACC 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 %

Data tabel di atas menunjukkan bahwa kecepatan udara 15 m/s mendapatkan nilai

efisiensi indeks perbaikan thermal pada kondensor terbaik dari tiga konfiguras i

pendinginan, hal ini menunjukkan pentingnya kecepatan udara pada proses

pendinginan kondensor dimana ini bisa meningkatkan kerja suatu sistem itu sendiri.

Berdasarkan kajian di atas pengaruh debit aliran fluida merupakan salah satu

parameter yang sangat berpengaruh pada efisiensi kerja sistem refrigerasi dimana

dalam kajian tersebut menjelaskan bahwa, perubahan efisiensi kerja yang signifikan

ketika dilakukan variasi debit aliran udara.

Shourideh, dkk (2018) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

thermoelectric cooler terhadap koefisien kerja (COP) dan kapasitas produksi air

atmospheric water generator (AWG) skala kecil. Variasi kecepatan yang

digunakan pada penelitian ini adalah 0 m/s (tanpa fan), 1 m/s dan 2 m/s dimana

Thermoelectric cooler digunakan untuk mengkondisikan nilai RH dan suhu udara

yang digunakan pada penelitian. Hasil pada penelitian menunjukkan kenaikan

kapasitas produksi disetiap kenaikan variasi kecepatan yang diberikan, ini

disebabkan ketika variasi kecepatan ditingkatkan maka debit aliran udara yang

masuk pada sistem pendingin juga semakin banyak, hal ini mengakibatkan titik

Page 28: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

9

kondensasi yang terjadi pada AWG semakin banyak yang menjadikan kapasitas

produksi air juga meningkat.

Penelitian yang terkait juga pernah dilakukan oleh Elsayed dan Abdulrahman

(2011) telah melakukan penelitian terkait pengaruh variasi debit terhadap performa

AC Split. Variasi debit yang digunakan pada penelitian adalaah 0,28 m3/s; 0,36

m3/s; 0,38 m3/s; 0,4 m3/s dan 0,43 m3/s. penelitian bertujuan untuk mengetahui apa

dampak variasi debit pada efisiensi kerja sistem refrigerasi AC Split. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa suhu kondensasi pada sistem refrigerasi cenderung

menurun ketika variasi debit di tingkatkan, dimana hasil suhu kondensasi terendah

adalah 33 oC dengan variasi debit 0,43 m3/s dan hasil suhu kondensasi tertinggi

adalah 44 oC dengan variasi 0,28 m3/s. Dari uraian hasil penelitian maka variasi

debit sangat berpengaruh pada efisiensi kerja sistem refrigerasi dimana ketika

sistem refrigerasi bekerja dengan maksimal maka produksi air hasil kondensasi juga

akan meningkat.

Berdasarkan kajian yang telah diuraikan di atas maka semakin besar

parameter debit aliran fluida maka kapasitas produksi air sistem refrigerasi juga

akan meningkat, karena dengan semakin besarnya debit aliran udara yang masuk

sistem refrigerasi maka proses kondensasi udara juga akan meningkat yang

mengakibatkan kapasitas produksi juga ikut meningkat

Joshi, dkk (2017) melakukan penelitian tentang pengaruh variasi relative

humidity (RH) terhadap kapasitas produksi dan koefisien performa pada

thermoelectric fresh water generator (TFWG). Thermoelectric digunakan pada

FWG bertujuan agar variasi RH bisa dikondisikan sesuain dengan kebutuhan pada

Page 29: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

10

penelitian, hal ini dilakukan agar data yang didapat keakuratannya baik. Variasi RH

yang digunakan pada penelitian adalah 60%, 63%, 71%, 80%, dan 90%, dimana

dalam penelitian juga menggunakan laju aliran massa yang konstan. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa nilai COP paling tertinggi sebesar 0,437 didapat

dengan variasi RH sebesar 90% dan laju aliran massa 0,011 kg/s. Nilai COP juga

cenderung meningkat dengan variasi RH yang ikut meningkat juga, hal ini terjadi

akibat udara yang memiliki nilai kelembaban tinggi bisa membantu proses

pendinginan sistem refrigerasi sehingga nilai COP juga ikut meningkat walaupun

pendinginan yang dilakukan RH terhadap sistem refrigeras i terjadi secara tidak

langsung namun juga cukup berpengaruh.

Kajian yang sama juga pernah dilakukan Gido, Eran dan David (2016) telah

melakukan eksperimen penggunaan atmospheric moisture harvesting (AMH) di

berbagai negara yang memiliki tingkat kelembaban udara relatif (RH) yang

berbeda-beda negara yang diteliti seperti: Australia, Burkina Faso, China, India,

Israel, Kazakhstan, Kenya, Mali, Marocco, Filiphina, Syria, USA, dan Yemen.

Penelitian dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui di negara mana dan pada RH

berapa AMH bisa mendapatkan efisiensi kerja paling baik. Dari hasil penelit ian

menunjukan bahwa AMH memiliki efisiensi kerja paling maksimal yaitu 100%

dimana nilai in i didapatkan pada negara Filiphina yaitu di kota Cabanatuan dengan

indeks nilai RH tertinggi dibandingkan negara lain yaitu sebesar 0.59. Data ini

menunjukkan bahwa tingkat kelembaban udara (RH) yang dimiliki setiap negara

memiliki peran penting pada efisiensi kerja mesin AMH dimana dengan efisiens i

kerja yang semakin baik maka kapasitas produksi AMH juga akan meningkat.

Page 30: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

11

Berdasarkan kajian diatas maka bisa disimpulkan bahwa relative humidity

(RH) merupakan parameter penelitian yang memiliki peran penting dalam

peningkatan efisiensi kerja suatu mesin, walaupun pendinginan yang dilakukan RH

tidak melalui kontak langsung namun hal ini cukup berpengaruh besar pada sistem

kerja suatu mesin.

Bagheri (2018) melakukan investigasi kinerja kritis dari sistem Atmospheric

Water Harvesting (AWH) yang tersedia secara komersial. Laboratorium dibangun

untuk menampilkan ruang lingkungan supaya menyerupai kondisi asli dari berbagai

iklim. Prosedur pengujian dilakukan untuk menilai kinerja sistem AWH mengikuti

standar ASHRAE dan ANSI / AHRI yang relevan. Tiga unit AWH ukuran

residensial (daya nominal 1500 W atau kurang) diuji secara sistematis di

laboratorium dalam berbagai kondisi, seperti: hangat dan lembab, ringan dan

lembab, dingin dan lembab, hangat dan kering, ringan dan kering, dingin dan iklim

kering, dan ringan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil panen air meningkat

dengan peningkatan simultan kadar air (ω) atau suhu titik embun (Tdewpoint) dan

penurunan suhu. Tingkat panen air rata-rata bervariasi dalam kisaran 0,05 L / jam

untuk dingin dan lembab hingga 0,65 L / jam untuk iklim hangat dan lembab.

Konsumsi energi rata-rata berubah dari 1,02 kWh / L untuk hangat dan lembab

menjadi 6,23 kWh / L untuk iklim dingin dan lembab. Keakuratan pada penelit ian

bisa dibilang sudah cukup baik karena RH yang digunakan bisa diatur karena

pengujiannya dilakukan pada laboratorium jadi keakuratan datanya baik.

Penelitian yang serupa juga pernah dilakukan Liu, dkk (2017) telah

melakukan penelitian tentang pengaruh Debit Aliran dan RH terhadap kapasitas

Page 31: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

12

produksi dimana variasi debit yang digunakan adalah 29,7 m3/s dengan variasi RH

(%) 67,8; 77,7; 84,7; 92,7; dan 86,8. hasil penelitian menunjukkan bahwa data

kapasitas produksi air yang didapat mengalami kondisi fluktuatif pada variasi RH

84,7% dengan 86,8%, dimana kapasitas produksi pada RH 86,8% lebh kecil dari

RH 84,7%. Keadaan ini seharusnya tidak boleh terjadi karena seharusnya semakin

tinggi RH maka kapasitas produksi juga meningkat. Hal ini terjadi akibat parameter

RH dikontrol dengan thermoelectric cooling pada penelitian, dimana

thermoelectric cooling dibuat sendiri dan bukan standar pabrik sehingga masih ada

terdapat human error dalam proses pembuatannya.

Berdasarkan kajian di atas maka bisa dipastikan RH merupakan salah satu

parameter yang berperan penting pada kapasitas produksi air. Dimana semakin

tinggi nilai RH maka kapasitas produksi air juga meningkat, begitupun sebaliknya

karena ketika nilai RH tinggi maka kadar kandungan air dalam atmosfir juga

meningkat sehingga mempercepat proses kondensasi.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Atmospheric Water Maker (AWM)

Atmospheric water maker adalah mesin yang dapat menghasilkan air dari

asmosfir dengan menggunakan proses kondensasi dari sistem refrigerasi yang

menggunakan prinsip kerja siklus kompresi uap, air tersebut lalu diberikan

beberapa treatment seperti: air treatment (filter udara dan electrostatic precipitator

/ ESP) dan water treatment (reverse osmosis, mineral additive dan sinar UV). Hasil

akhir dari AWM merupakan air siap minum yang telah teruji kualitasnya.

Page 32: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

13

a. Siklus Kompresi Uap

Santsoso (2017: 8) siklus kompresi uap adalah prinsip kerja yang banyak

digunakan sistem refrigerasi, proses yang dilakukan siklus kompresi uap

meliputi: kompresi, kondensasi, penurunan tekanan dan evaporasi. Alur kerja

siklus kompresi adalah dimulai dari uap refrigeran dikompresi dari kompresor

lalu uap diembunkan kemudian tekanan uap diturunkan agar menjadi uap

kembali lalu masuk ke proses kompresi lagi. Gambar dari skema kerja, Diagram

P-h, dan Diagram T-s siklus kompresi Uap ditunjukkan pada gambar 2.1

(a) (b) (c)

Gambar 2.1: (a) Skema komponen kerja siklus kompresi uap (b) Diagram T-s siklus kompresi uap ideal (c) Diagram P-h siklus kompresi uap ideal

(Sumber: Cengel, Michael dan Mehmet, 2019: 603)

Siklus Kompresi uap pada gambar 2.1 (b) dan 2.1 (c) tersusun dari beberapa

tahapan sebagai berikut: proses kompresi, proses kondensasi, proses ekspansi

(penurunan tekanan) dan proses evaporasi. Berikut ini adalah proses yang terjadi

pada kompresi Uap:

1) Proses Kompresi (Tahap 1-2)

Tahap 1-2 pada gambar 2.1 (b) dan 2.1 (c) menunjukan proses kompresi.

Menurut (Santoso, 2017: 10) proses kompresi adalah Refrigeran masuk ke

Page 33: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

14

dalam kompresor, lalu refrigeran diberikan usaha yang mengakiba tkan

tekanannya naik dan memiliki suhu yang lebih tinggi dari suhu lingkungan

(fasa superheated), sedangkan saat proses kompresi entropi keadaannya

konstan (iso-entropi). Sedangkan menurut Widodo dan Syamsuri (2008: 118)

proses kompresi adalah siklus tertutup dimana Refrigeran yang menguap di

evaporator yang bersuhu rendah tidak dibuang tetapi langsung dihisap lagi oleh

kompresor dan selanjutnya dikompresi hingga suhu dan tekanannya dinaikkan

pada titik tertentu sesuai jenis refrigerannya. Jadi bisa di tarik kesimpulan

bahwa proses kompresi adalah proses dimana refrigeran dari evaporator

dihisap kompresor lalu dinaikkan tekanannya sesuai jenis refrigeran lalu di

alirkan dengan tekanan ke seluruh sistem.

2) Proses Kondensasi (Tahap 2-3)

Tahap 2-3 pada gambar 2.1 (b) dan 2.1 (c) menunjukkan adanya proses

kondensasi dari gas menjadi fasa cair. Menurut (Santoso, 2017: 11) proses ini

terjadi pada suhu dan tekanan yang tetap. Suhu kondensor akan lebih tinggi

dibandingkan suhu lingkungan yang mengakibatkan proses perpindahan panas

kondensor ke lingkungan, perpindahan panas yang terjadi menyebabkan

perubahan fase refrigeran dari gas menjadi cair. Sedangkan menurut Widodo

dan Syamsuri (2008: 119) proses kondensasi adalah proses dimana Gas

refrigeran yang keluar dari sisi tekan kompresor disalurkan ke kondenser. Gas

tersebut mempunyai suhu dan tekanan tinggi dalam kondisi superheat.

Selanjutnya saat berada di kondenser gas panas lanjut tersebut mengalami

penurunan suhu akibat adanya perbedaan suhu antara gas dan medium lain

Page 34: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

15

yang ada disekitarnya, yang dapat berupa udara atau air. Penurunan suhu gas

refrigeran tersebut diatur sampai mencapai titik embunnya. Akibatnya

refrigerannya akan merubah bentuk dari gas menjadi liquid yang masih

bertekanan tinggi. Berdasarkan dari uraian di atas maka proses kondensasi

adalah proses dimana refrigeran berubah fase dari gas bertekanan dan bersuhu

tinggi menjadi fase cair dengan tekanan dan suhu tinggi juga. Hal ini bisa

terjadi karena adanya perbedaan tekanan dan suhu dengan lingkungan proses

kondensasi tersebut.

3) Proses Ekspansi (Tahap 3-4)

Tahap 3-4 dari gambar 2.1 (b) dan 2.1 (c) menunjukkan proses penurunan

tekanan refrigeran atau ekspansi. Menurut Santoso, (2017: 12) Refrigeran yang

berada pada fase cair akan mengalir ke pipa kapiler dan akan mengalami

penurunan tekanan dan suhu, yang mengakibatkan suhu refrigeran menjadi

lebih rendah dari suhu lingkungan. Proses ini terjadi pada keadaan nilai entalpi

konstan (iso-entalpi). Sedangkan menurut Widodo dan Syamsuri (2008: 120)

proses ekspansi adalah proses dimana Liquid refrigeran bertekanan tinggi dari

kondenser disalurkan ke katub ekspansi. Dalam keadaan yang sederhana katub

ini berupa pipa kapiler dan untuk pemakaian unit yang berskala besar biasanya

digunakan katub ekspansi thermostatik. Karena adanya perubahan diameter

yang cukup besar maka laju refrigeran yang mengalir melalui katub ekspansi

ini akan mengalami penurunan tekanan yang cukup tajam. Akibatnya akan

terjadi ekspansi panas. Hasil ekspansi panas ini berupa penurunan suhu liquid

refrigeran yang keluar dari katub ekspansi. Selanjutnya liquid refrigeran yang

Page 35: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

16

bersuhu dan bertekanan rendah tersebut disalurkan ke evaporator untuk

menghasilkan efek pendinginan. Berdasarkan pengertian menurut para penelit i

maka dapat disimpullkan bahwa proses ekspansi adalah proses penuruna n

tekanan dan suhu pada refrigeran hal ini bertujuan agar refrigeran yang akan

masuk evaporator sudah dalam kondisi dingin dan bertekanan rendah.

4) Proses Evaporasi (Tahap 4-1)

Tahap 4-1 dari 2.1 (b) dan 2.1 (c) menunjukkan proses evaporasi. Menurut

Santoso, (2017: 12) proses evaporasi adalah proses refrigeran yang berada pada

fasa campuran cair dan gas mengalir ke evaporator untuk menerima panas dari

Lingkungan yang mengakibatkan perubahan fase refrigeran menjadi gas,

dimana panas yang didapat refrigeran karena suhu refrigeran lebih rendah dari

suhu lingkungan. Proses ini berlangsung pada suhu dan tekanan yang konstan.

Kemudian menurut Widodo dan Syamsuri (2008: 117) proses evaporasi adalah

proses dimana Liquid refrigeran yang dialirkan ke evaporator mempunyai suhu

titik uap yang sangat rendah pada tekanan atmosfir, sehingga memungkinkan

menyerap panas pada suhu yang sangat rendah. Koil evaporator menampung

liquid refrigeran yang kemudian menguap walaupun suhu udara sekitarnya

sangat rendah. Proses penguapan refrigeran di evaporator ini akan menyerap

energi panas dari substansi dan udara yang ada di sekitarnya sehingga

menimbulkan efek pendinginan. Selanjutnya gas refrigeran ini dihisap oleh

kompresor. Jadi proses evaporasi adalah proses perubahan fase refrigeran dari

cair yang memiliki tekanan dan suhu rendah menjadi fase gas yang memilik i

tekanan dan suhu rendah juga.

Page 36: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

17

b. Prinsip Kerja Atmospheric Water Maker (AWM)

Tripathi, dkk (2016: 69) prinsip kerja sistem refrigerasi mesin ini sama

halnya seperti dengan kulkas, frezer, maupun air conditioner (AC) yaitu dengan

menggunakan prinsip kerja siklus kompresi uap. Proses refrigerasi pada AWM

ini dimulai dari kompresor yang mengkompresi refrigeran ke kondensor

tujuannya untuk membuang panas dari refrigeran supaya refrigeran berubah fasa

dari gas menjadi cair namun memiliki tekanan yang masih tinggi. Proses

selanjutnya refrigeran akan mengalir ke pipa kapiler tujuannya agar refrigeran

mengalami penurunan tekanan yang mengakibatkan suhu fasa cair refrigeran

menjadi turun. Kemudian refrigeran mengalir ke evaporator untuk menyerap

panas debit udara yang bergesekan dengan evaporator sistem AWM. Setelah

refrigeran menyerap panas debit udara, refrigeran akan berubah fasa dari cair

menjadi uap dan refigeran kembali ke proses kompresi untuk mengulangi

sirkulasi yang sama.

Udara dari atmosfir yang dihisap oleh kipas ventilasi sebelumya telah

melalui proses air treatment yang berupa filter udara dan electrotrostatic

precipitator (ESP). Udara tersebut akan dialirkan ke pipa evaporator sehingga

udara tersebut mengalami proses kondensasi menjadi butiran air pada kisi-kis i

pipa evaporator, kemudian air tersebut akan diproses dengan water treatment

yang meliputi reverse osmosis 5 langkah, mineral additive dan sinar UV. Setelah

melalui semua proses tersebut air menjadi steril, mengandung mineral dan siap

untuk dikonsumsi karena hasil air tersebut sudah diujikan kualitasnya. Udara

yang tidak mengalami proses kondensasi diarahkan ke kondensor tujuannya agar

Page 37: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

18

kinerja dari kondensor menjadi lebih ringan akibat pendinginan dari udara yang

bergesekan dengan evaporator dan memiliki suhu yang rendah sehingga dapat

meningkatkan efisiensi kerja sistem refrigerasi. Gambar dari skema kerja

Atmospheric Water Maker (AWM) ditunjukan pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Skema kerja atmospheric water maker (AWM)

c. Komponen Sistem Refrigerasi Atmospheric Water Maker (AWM)

Komponen sistem refrigerasi Atmospheric Water Maker (AWM) hampir

sama dengan komponen sistem refrigerasi secara umum seperti: kompresor,

kondensor, pipa kapiler, filter dryer, evaporator, refrigeran, ventilating fan, dan

pipa tembaga.

1) Kompresor

Poernomo (2015: 2) Kompresor adalah jantung dari distem kompresi uap,

karena kompresor adalah pemompa bahan pendingin keseluruhan sistem. Pada

sistem refrigerasi kompresor bekerja membuat perbedaan tekanan, sehingga

bahan pendingin dapat mengalir dari satu bagian ke bagian yang lain dalam

Page 38: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

19

sistem. Sedangkan menurut Widodo dan Syamsuri (2008: 188) kompresor alat

untuk memastikan bahwa suhu gas refrigeran yang disalurkan harus lebih tinggi

dari suhu condensing sistem. Berdasarkan pendapat para peneliti maka

kompresor adalah komponen yang memliki peran utama dalam sistem refigeras i

dimana kompresor mempunyai tugas untuk mengkompresi refrigeran ke

keseluruhan sistem refrigerasi.

Gambar 2.3 Kompresor

2) Kondensor

Poernomo, (2015: 2) Kondensor merupakan alat penukar panas, alat ini

fungsinya untuk membuang kalor dan mengubah fasa refrigeran dari gas menjadi

cair. Sedangkan menurut Widodo dan Syamsuri (2008: 176) kondensor adalah

alat yang digunakan untuk merubah wujud refrigeran dari gas yang bertekanan

dan bersuhu tinggi dari discharge kompresor menjadi cairan refrigeran yang

masih bersuhu dan bertekanan tinggi. Dari pendapat para ahli maka dapat

disimpulkan bahwa kondensor memiliki tugas untuk merubah fase gas dari

kondensor menjadi fase cair yang masih memiliki suhu tekanan yang tinggi.

Page 39: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

20

Kondensor yang digunakan pada penelitian adalah kondensor dengan

pendingin udara (air cooler). Kondensor air cooler adalah kondensor yang

dalam pendinginan refrigerannya menggunakan udara namun kondensor ini

biasa digunakan pada sistem refrigerasi berkapasitas kecil sampai sedang. Ada

beberapa keuntungan menggunakan kondensor jenis ini seperti: udara yang

digunakan adalah udara sekitar sehingga mudah mendapatkannya, dan

memudahkan dalam pembersihannya. Kekurangan kondensor jenis ini ada pada

penggunaanya hanya pada kulkas, freezer, dan ac, selain itu kekurangannya

adalah memerlukan daya yang lebih tinggi pada kompresor karena

membutuhkan tekanan kerja yang lebih tinggi.

Gambar 2.4 Kondensor pendingin udara (air cooler)

3) Pipa Kapiler

Widodo dan Syamsuri (2008: 274) pipa kapiler adalah salah satu pendukung

komponen sistem refrigerasi yaang memiliki fungsi untuk: menurunkan tekanan

refrigeran cair yang mengalir di dalamnya, mengatur jumlah refrigeran cair yang

mengalir melaluinya dan membangkitkan tekanan bahan pendingin di kondensor.

Sedangkan menurut Santoso (2017: 23) pipa kapiler adalah sebuah pipa tembaga

dengan diameter yang kecil yang digunakan mesin pendingin dan memiliki fungs i

untuk menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir didalam pipa

Page 40: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

21

tersebut dimana cairan tersebut berasal dari kondensor. Dari pendapat para penelit i

maka pipa kapiler adalah pipa penurun tekanan cairan pendingin dari kondensor

yang nantinya diteruskan pada evaporator.

Gambar 2.5 Pipa kapiler

4) Filter Dryer

Santoso (2017: 27) filter adalah alat yang mempunyai fungsi menyaring

kotoran-kotoran yang berbentuk padat dan terbawa refrigeran. Menurut

Vidiyanto (2018: 24) filter adalah salah satu komponen sistem pendingin yang

memiliki fungsi menyaring kotoran refrigeran cair sebelum masuk ke pipa

kapiler sehingga tidak mengganggu sistem pendingin mesin. Dari penjelasan

para peneliti maka filter dryer adalah salah satu komponen sistem pendingin

yang berfungsi menyaring partikel-partikel kotoran pada refrigeran tujuannya

agar laju siklus kompresi uap semakin baik.

Gambar 2.6 Filter dryer

Page 41: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

22

5) Evaporator

Menurut Widodo dan Syamsuri (2008: 158) Evaporator adalah media

pemindahan energi panas melalui permukaan agar refrigeran cair menguap dan

menyerap panas dari udara dan produk yang ada di dalam ruang tersebut.

sedangkan menurut Santoso (2017: 23) evaporator adalah suatu alat dimana

bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas, melalui perpindahan panas dari

dinding-dindingnya, mengambil panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam

sistem, panas tersebut lalu dibawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh

kompresor. Dari uraian tersebut maka evaporator berfungsi sebagai pengubah

fase cairan pendingin dari cair menjadi gas dengn penyerapan suhu sekitar.

Karena begitu banyaknya variasi kebutuhan refrigerasi, maka evaporator juga

dirancang dalam berbagai tipe, bentuk, ukuran dan desain. Evaporator dapat

dikelompokkan dalam berbagai klasifikasi, misalnya, konstruksi, cara penyatuan

refrigeran cair, kondisi operasi, cara sirkulasi udara dan jenis katup ekspansinya.

Gambar 2.7 Evaporator

6) Refrigeran

Santoso (2017: 28) Refrigeran adalah suatu zat yang mudah dirubah

bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Sedangkan Menurut Widodo

dan Syamsuri (2008: 99) Untuk keperluan pemindahan energi panas ruang,

Page 42: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

23

dibutuhkan suatu fluida penukar kalor yang disebut refrigeran. Berdasarkan

kajian tersebut maka refrigeran adalah zat pendingin yang dapat berubah fasa

dari gas ke cair atau sebaliknya dan biasa digunakan pada sistem refrigeras i.

Refrigeran yang dipakai dalam sistem refrigerasi AWM adalah R410a.

Gambar 2.8 Refrigeran R410a

7) Ventilating Fan

Santoso (2017: 29) fan adalah alat yang berungsi untuk menghisapatau

mendorong udara menuju ruangan pendingin. Ventilating Fan adalah salah satu

jenis kipas, dimana kipas ini biasanya ditaruh pada suatu ruangan tujuannya

untuk mengganti udara dalam ruangan menjadi udara dari luar. Jenis fan

memiliki 2 mode yaitu angin keluar dan masuk. Ventilating Fan pada AWM

memiliki peran penting dalam mengalirkan udara yang telah disaring oleh air

treatment dari lingkungan ke dalam sistem refrigerasi lalu akan dikondensasikan

sehingga udara berubah fasa menjadi cair.

Gambar 2.9 Ventilating fan

Page 43: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

24

8) Pipa tembaga

Widodo dan Syamsuri (2008: 267) Pipa tembaga adalah pipa yang paling

sering digunakan untuk keperluan mesin pendingin, Pipa tembaga yang

dipergunakan pada mesin pendingin adalah pipa tembaga khusus yang disebut

ACR Tubing (Air Conditioning and Refrigeration Tubing) yang telah dirancang

dan memenuhi persyaratan/karakteristik khusus untuk mesin pendingin.

Sedangkan menurut Vidiyanto (2018: 27) tembaga adalah material yang

biasanya diambil dari biji dasar pada copperprytes (bahan tambang dimana

tembaga bereaksi secara kimia dengan besi dan belerang, CcFeS2). Jadi pipa

tembaga adalah salah satu jenis pipa yang memiliki banyak variasi dimensi yang

berfungsi mengalirkan media fluida yang melewati didalamnya, biasanya

tembaga digunakan pada sistem refrigerasi. Kelebihan material tembaga adalah

memiliki nilai konduktifitas thermal yang baik

Gambar 2.10 Pipa Tembaga

2.2.2 Debit Fluida

Debit fluida merupakan kemampuan mengalir kecepatan aliran udara

persatuan waktu. Menurut Abidin dan Wagiani (2013: 74) menyatakan bahwa debit

itu volume satuan fluida yang mengalir melalui penampang tertentu dalam selang

Page 44: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

25

waktu tertentu, Secara perhitungan matematis rumus dari debit fluida ditunjukkan

persamaan 2.3 dan 2.4.

Q = V

t …………………………………………………………………………...2.1

Dimana: Q = Debit Aliran Fluida (m3/s)

V = Volume Fluida (m3)

t = Waktu yang dibutuhkan (sekon)

Sebagai contoh misalkan fluida mengalir melalui sebuah pipa yang biasanya

berbentuk silinder dan memiliki luas penampang (A) serta pipa juga memilik i

panjang (L/S) tertentu. Ketika fluida mengalir dalam pipa tersebut sejauh L, maka

volume fluida yang ada dalam pipa adalah:

V = A x L………………………………………………………………………2.2

Dimana: V = Volume (m3)

A = Luas penampang (m2)

L = Jarak/ panjang pipa (m)

Perlu diingat bahwa jarak (L) dibagi waktu adalah rumus dari kecepatan suatu zat,

maka dengan hal ini rumus debit fluida menjadi:

Q = V

t =

A . L

t

Jika, L

t = v dimana v adalah kecepatan, maka:

Q = A x v ………………………………………………………………………2.3

Dimana: Q = Debit aliran fluida (m3/s)

A = Luas penampang (m2)

V = Kecepatan fluida (m/s)

Page 45: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

26

Menurut Dorjiev, dkk (2018) Volume udara yang melewati unit ekstraksi (V,

m3 / dt) dihitung dengan rumus:

V = vw x Ssw ……………………………………………………………………2.4

Dimana: V = Volume udara (m3/s)

vw = Kecepatan udara (m/s)

Ssw = Luas Penampang (m2)

Berdasarkan pendapat para peneliti maka rumus untuk mencari debit adalah dengan

mengkalikan kecepatan dengan luas penampang. Dari sini bisa diketahui bahwa

besar kecilnya nilai debit tergantung dengan besar kecilnya nilai kecepatan dan luas

penampangnya.

2.2.3 Relative Humidity

Menurut Widodo dan Syamsuri (2008: 70) Kandungan uap air yang dapat

bercampur dengan udara kering tergantung pada suhu udara. Karena jumlah uap air

di udara menentukan tekanan parsial pada uap air, maka sudah pasti, udara akan

dapat mengandung uap air maksimum bila uap air di udara menerima tekanan

parsial maksimum. Karena tekanan parsial maksimum yang dapat diterima oleh uap

air merupakan tekanan saturasi yang berhubungan langsung dengan suhu saturasi,

maka udara akan mengandung uap air maksimum (mempunyai berat jenis uap air

maksimum) ketika tekanan yang diterima uap air sama dengan tekanan saturasi

pada suhu udara tersebut. Pada kondisi ini, suhu udara dan suhu bola kering menjadi

sama, dan udara dikatakan menjadi saturasi. Sebagai catatan, semakin tinggi suhu

udara, semakin tinggi pula tekanan parsial maksimum dan semakin tingi pula

kandungan uap air di udara.

Page 46: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

27

Widodo dan Syamsuri (2008: 72) Relative humidity atau biasa disebut

kelembaban relatif adalah perbandingan antara tekanan parsial aktual yang diterima

uap air dalam suatu volume udara tertentu dengan tekanan parsial yang diterima

uap air pada kondisi saturasi pada suhu udara saat itu, rumus RH ditunjukan pada

persamaan 2.5.

RH = Tekanan parsial aktual

Tekanan parsial saturasi ……………………………………………………...2.5

Untuk keperluan praktis, RH seringkali dinyatakan sebagai suatu perbandingan

yang dinyatakan dalam (%) antara berat jenis uap air aktual dengan berat jenis uap

air pada keadaan saturasi.

Menurut LaPotin dkk (2019: 1593) telah mengemukakan Dengan asumsi uap

air adalah gas yang ideal, nilai RH bisa dihitung dengan persamaan 2.6.

RH = P

P sat (T) …………………………………………………………………2.6

Dimana: RH = Nilai RH dalam lingkungan (%)

P = Tekanan parsial uap air di udara (pascal)

Psat (T) = Tekanan saturasi uap Air di T (pascal)

Berdasarkan hasil penelitian yang dikaji maka rumus untuk mencari nilai RH adalah

dengan tekanan parsial uap air di udara dibagi tekanan saturasi uap air di udara pada

suhu T. Hal ini menunjukan besar kecilnya nilai RH tergantung tekanan parsial uap

air di udara pada suatu tempat.

Page 47: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

28

2.2.4 Penghitungan Kerja Sistem Refrigerasi Atmospheric Water Maker

(AWM)

Berdasarkan gambar 2.3 yaitu tentang diagram T-h maka perhitungan kerja sistem

refrigerasi meliputi:

a. Penghitungan Kerja Kompresor (Win)

Kemampuan kerja kompresor merupakan perhitungan pada tahap 1-2 pada

diagram T-h dimana proses ini merupakan kompresi adiabatik dan reversibe l

dari uap jenuh menuju tekanan kondensor. Menurut poernomo (2015: 5) Apabila

perubahan energi kinetik dan energi potensial diabaikan, maka kerja kompresor

ditunjukkan pada persaman 2.7.

Win = (H2 – H1) ………………………………………………………………..2.7

Dimana: Win = kerja kompresor (kJ/kg)

H2 = nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

H1 = nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)

Menurut Santoso (2017: 13) kerja kompresor per satuan masa refrigeran, dapat

dihitung dengan persamaan 2.8.

Win = (h2 – h1) ………………………………………………………………..2.8

Dimana: Win = kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJ/kg)

H2 = nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

H1 = nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)

Berdasarkan penjabaran rumus di atas maka nilai kerja kompresor dapat dicari

dengan nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor dikurangi nilai entalpi

refrigeran saat masuk kompresor. Hal ini menunjukan bahwa semakin besar nila i

Page 48: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

29

entalpi refrigeran saat keluar kompresor maka nilai kerja kompresor semakin

baik.

b. Penghitungan Kalor yang Diserap Evaporator (Qin)

Kalor yang diserap evaporator merupakan perhitungan pada tahap 4-1, pada

tahap ini merupakan penambahan kalor reversibel pada tekanan tetap, yang

menyebabkan penguapan menuju uap jenuh. Menurut poernomo (2015: 5)

kapasitas laju aliran kalor evaporasi dirumuskan pada persamaan 2.9.

Qin = (H1 – H4)

Jika, H4 = H3, maka:

Qin = (H1 – H3) ………………………………………………………………..2.9

Dimana:

Qin = energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran. (kJ/kg)

H1 = nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi

saat masuk kompresor. (kJ/kg)

H3/H4 = nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nila i

entalpi saat keluar pipa kapiler. (kJ/kg)

Sedangkan Menurut Santoso (2017: 14) besarnya energi kalor persatuan massa

refrigeran yang diserap oleh evaporator dapat dihitung dengan persaman 2.10.

Qin = h1 – h4 = h1 – h3 …………………………………………………………2.10

Dimana: Qin = energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran.

(kJ/kg)

H1 = nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan

nilai entalpi saat masuk kompresor. (kJ/kg)

Page 49: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

30

H3/H4 = nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan

nilai entalpi saat keluar pipa kapiler. (kJ/kg)

Berdasarkan penjabaran rumus di atas maka nilai kalor yang diserap

evaporator dapat dicari dengan nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor

dikurangi nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator. Hal ini menunjukkan

bahwa semakin besar nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor maka nila i

kalor yang diserap evaporator semakin baik.

c. COP Aktual Sistem Refrigerasi Atmospheric Water Maker (AWM)

Santoso, (2017: 14) COP aktual adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan

kompresor. Nilai COP aktual sistem refrigerasi dapat dihitung dengan

persamaan 2.11.

COP Aktual = Q in

Win ……………………………………………………...…..2.11

Sedangkan menurut poernomo (2015: 5) koefisien prestasi atau COP yang

didefinisikan dengan persamaan 2.12.

COP = Q in

Win………………………………………………………………….2.12

Dimana:

Win = Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJ/kg)

Qin = Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJ/kg)

Berdasarkan penjabaran rumus diatas maka nilai COP aktual dipengaruhi

oleh nilai kerja kompresor dan energi kalor yang diserap evaporator, dimana

semakin besar nilai kerja kompresor maka nilai COP aktual juga meningkat.

Page 50: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

31

d. COP Ideal Sistem Refrigerasi Atmospheric Water Maker (AWM)

Santoso, (2017: 15) COP Ideal merupakan COP maksimal yang dapat

dicapai sistem refrigerasi, dapat dihitung dengan persamaan 2.13.

COP Ideal = Te

(Tc - Te) ………………………………………………………2.13

Dimana: Te = suhu mutlak evaporator (K)

Tc = suhu mutlak kondensor (K)

e. Efisiensi kerja Sistem Refrigerasi Atmospheric Water Maker (AWM)

Santoso, (2017: 15) efisiensi kerja sistem refrigerasi merupakan

kemampuan kerja sistem dalam penggunaannya. Untuk menghitung efisiens i

kerja sistem refrigerasi bisa menggunakan 2.14.

η = COP Aktual

COP ideal x 100% ……………………………………………………2.14

Dimana: η = efisiensi kerja sistem refrigerasi (%)

COP Aktual = koefisien prestasi aktual sistem refrigerasi

COP Ideal = koefisien prestasi maksimum sistem refrigerasi

2.2.5 Kapasitas Produksi Air

Kapasitas produksi air menurut Putri (2015: 3) adalah jumlah produk yang

seharusnya dapat diproduksi oleh sebuah alat guna mencapai keuntungan maksimal

jadi dapat disimpulkan bahwa kapasitas produksi air adalah kemampuan alat

penghasil air dalam menghasilkan air perharinya. Kapasitas produksi air hanya

digunakan pada alat yang mampu menghasilkan air contohnya sistem refrigeras i

AWM, dengan menghitung hasil produksi yang didapat AWM setiap 30 menit

maka nilai kapasitas produksi bisa didapatkan. Satuan yang digunakan kapasitas

Page 51: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

32

produksi air pada penelitian adalah ℓ/d (m3/s). Untuk menghitung nilai kapasitas

produksi air pada AWM dengan waktu running 30 menit dengan menggunakan

persamaan 2.15.

Kapasitas produksi air = Hasil produksi x 48 …………………………………2.15

Dimana: Hasil Produksi = Hasil Produksi Air per 30 menit (ℓ)

48 = satuan jumlah 30 menit dalam satu hari

2.2.6 Hubungan antara Variasi Debit terhadap Efisiensin Kerja Sistem

Refrigerasi AWM

Prabawa, dkk (2017) telah melakukan penelitian pengaruh debit aliran fluida

terhadap efisiensi termal pada kolektor panas matahari jenis plat datar, variasi debit

yang diberikan adalah 0,3 m3/s, 0,4 m3/s dan 0,5 m3/s. Hasilnya adalah nilai efisiens i

yang didapat secara berurutan adalah 85%, 58%, dan 68%. Dari hasil penelit ian

menunjukan bahwa penambahan debit fluida berpengaruh buruk pada efisiens i

termal pada kolektor panas matahari jenis plat datar dimana semakin nilai debit

ditinggikan maka nilai efisiensi termalnya cenderung menurun.

Penelitian yang sejenis juga dilakukan oleh Ridhuan dan Angga (2014)

melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran fluida cair terhadap nilai COP

aktual mesin pendingin, variasi debit yang diberikan adalah 0,06 ℓ/s; 0,075 ℓ/s; dan

0,09 ℓ/s. Hasil dari penelitian adalah nilai COP aktual mesin pendingin cenderung

meningkat setiap variasi debit yang diberikan juga ditingkatkan, dengan nilai COP

tertinggi adalah 15,43 dengan variasi debit 0,09 ℓ/s.

Berdasarkan uraian di atas maka dapat ditarik kesimpulan bahwa debit aliran

fluida menjadi parameter yang berpengaruh pada efisiensi kerja sistem refrigeras i.

Page 52: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

33

Dimana ketika variasi debit aliran fluida diberikan maka terjadi perubahan nilai

efisiensi kerja sistem refrigerasi yang signifikan. Walaupun nilai efisiensi yang

didapatkan bisa menjadi lebih baik atau lebih buruk, tetapi parameter ini perlu

diteliti lebih intensif.

2.2.7 Hubungan antara Variasi Debit terhadap Kapasitas Produksi Air AWM

Jradi, dkk (2011) telah melakukan penelitian pengaruh debit aliran fluida

terhadap kapasitas produksi air dehumidification and fresh water production,

variasi debit aliran yang digunakan 0,005 kg/s; 0,006 kg/s; 0,007 kg/s; 0,008 kg/s,

0,009 kg/s dan 0,01 kg/s. Hasil penelitian menunjukkan adanya peningkatan

produksi air yang terjadi pada air dehumidification and fresh water production

seiring dengan penambahan debit aliran fluida yang digunakan, dimana ini

mengakibatkan kapasitas produksi air air dehumidification and fresh water

production semakin meningkat.

Penelitian yang selaras juga dilakukan Prasetyo (2018) telah melakukan

penelitian tentang pengaruh kecepatan udara terhadap mesin penangkap air dari

udara dengan variasi kecepatan 0 m/s; 1,94 m/s; dan 2,64 m/s. Hasil penelit ian

menunjukkan bahwa kapasitas produksi air mesin ini semakin meningkat ketika

kecepatan udara juga ditingkatkan. Hasil kapasitas produksi airnya secara berurutan

adalah 3665 ml/jam, 4033 ml/jam, dan 4280 ml/jam. Dari data penelitian dapat

diketahui bahwa kecepatan udara memiliki pengaruh yang baik terhadap kapasitas

produksi air mesin ini, dimana besar kecilnya debit aliran fluida tergantung

kecepatan udaranya.

Page 53: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

34

Berdasarkan uraian kajian di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa debit aliran

fluida memiliki pengaruh yang baik terhadap kapasitas produksi air. Dimana

semakin besar nilai debit fluida yang diberikan maka kapasitas produksi air juga

meningkat. Hal ini dikarenakan ketika debit aliran fluida ditingkatkan maka volume

fluida yang masuk dalam mesin pendingin juga semakin banyak yang

mengakibatkan semakin banyaknya titik kondensasi dari udara menjadi air.

2.2.8 Hubungan antara Variasi Relative Humidity (RH) terhadap Efisiensi

Kerja Sistem Refrigerasi AWM

Bortolini, dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh nilai RH

terhadap efisiensi kerja water production through air dehumidification, variasi RH

yang digunakan adalah 6%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%,

55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, dan 85% dengan menggunakan debit udara

konstan yaitu 50 m3/s. Hasil data efisiensi kerja pada setiap variasi RH secara

berurutan adalah 2%, 19%, 32%, 42%, 50%, 56%, 61%, 66%, 70%, 73%, 76%,

79%, 81%, 83%, 85%, 88%, dan 90%. Dari hasil data efisiensi kerja yang

didapatkan pada setiap variasi dapat dilihat bahwa nilai efisiensi kerja cenderung

meningkat seiring dengan nilai RH yang ditingkatkan, hal ini menunjukkan bahwa

Rh memiliki pengaruh yang baik terhadap efisiensi kerja.

Peneliti yang selaras juga pernah dilakukan oleh Gord dan Dashtebayaz

(2011) melakukan penelitian tentang pengaruh suhu dan relative humidity (RH)

lingkungan sekitar terhadap efisiensi kerja turbin gas, variasi yang digunakan

adalah RH 18% - 100%. Hasil pengujian menunjukkan adanya peningkatan

efisiensi kerja yang signifikan setiap nilai RH ditingkatkan. Nilai terendah efisiens i

Page 54: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

35

kerja adalah 7% didapatkan dari nilai RH 18% dan nilai efisiensi tertinggi adalah

13,5% didapatkan dengan nilai RH 100%. Hal ini menunjukkan bahwa RH

berdampak baik pada efisiensi kerja turbin gas.

Berdasarkan Kajian literasi yang telah dijabarkan di atas dapat disimpulkan

bahwa Nilai RH berpengaruh baik terhadap efisiensi kerja. Hal ini dibuktikan

dengan nilai RH yang semakin tinggi didapatkan efisiensi kerja yang semakin tinggi

juga. Sehingga parameter RH menjadi salah satu parameter yang penting dalam

meningkatkan efisiensi kerja mesin AWM.

2.2.9 Hubungan antara Variasi Relative Humidity (RH) terhadap Kapasitas

Produksi Air AWM

Kim, dkk (2018) telah melakukan penelitian pengaruh RH terhadap

adsorption-based atmospheric water harvesting dengan menggunakan variasi RH

sebesar 10% sampai 40%. Adsorption-based atmospheric water harvesting adalah

salah jenis mesin penghasil air yang cocok dengan nilai RH yang kecil. Dari hasil

penelitian menunjukkan adanya peningkatan kapasitas produksi air pada

adsorption-based atmospheric water harvesting dimana RH berpengaruh baik akan

hasil produksi air mesin ini.

Penelitian terkait juga dilakukan Kabeel, dkk (2014) telah melakukan

penelitian tentang pengaruh nilai RH terhadap kapasitas produksi air solar-based

atmospheric water generator, variasi RH yang diberikan adalah 95%, 85%, dan

70%. Hasil penelitian menunjukan pada RH 90% kapasitas produksi airnya 3,9 ℓ/d;

pada RH 85% kapasitas produksi airnya 2,679 ℓ/d; dan pada RH 70% kapasitas

Page 55: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

36

produksinya 2,698 ℓ/d. Dari data ini bisa dilihat bahwa nilai RH cukup signifikan

mempengaruhi kapasitas produksi air.

Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa nilai RH memilik i

pengaruh yang signifikan terhadap kapasitas produksi air. Karena nilai RH yang

tinggi mengakibatkan udara untuk mencapai titik kondensasi menjadi lebih cepat

yang mengakibatkan kapasitas produksi air AWM juga meningkat. Sehingga

parameter RH menjadi salah satu parameter yang mempengaruhi kapasitas produksi

air AWM.

2.3 Hipotesis

Berdasarkan uraian pada kajian pustaka dan landasan teori maka hipotesis

pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

2.3.1 Terdapat peningkatan efisiensi kerja sistem refrigerasi AWM seiring

dengan besarnya variasi debit yang diberikan.

2.3.2 Terdapat peningkatan kapasitas produksi air AWM dengan semakin

besarnya debit aliran fluida yang masuk sistem refrigerasi AWM.

2.3.3 Terdapat peningkatan efisiensi kerja sistem refrigerasi AWM ketika

persentase nilai RH semakin besar.

2.3.5 Terdapat peningkatan kapasitas produksi air AWM pada saat variasi nila i

RH yang diberikan semakin besar.

Page 56: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

76

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian adalah sebagai berikut:

5.1.1 Pada variasi debit 0,08 m3/s didapatkan nilai efisiensi kerja sebesar 21,89%

sedangkan pada variasi 0,1 m3/s nilai efisiensi kerja yang didapat adalah

20,91%. Dari data ini dapat disimpulkan bahwa semakin banyak debit udara

yang diberikan pada AWM maka nilai efisiensi kerja sistem refrigeras i

semakin menurun.

5.1.2 Pada variasi debit 0,08 m3/s didapatkan nilai kapasitas produksi air sebesar

14,4 ℓ/d sedangkan pada variasi 0,1 m3/s nilai kapasitas produksi air yang

didapat adalah 15,84 ℓ/d. Dari data penelitian dapat disimpulkan bahwa

semakin banyak debit yang diberikan pada sistem refrigerasi AWM maka

kapasitas produksi air AWM juga meningkat.

5.1.3 Pada variasi RH siang hari nilai efisiensi kerja yang didapat adalah 15,79%;

pada variasi RH Pagi hari nilai efisiensi kerja yang dicapai adalah 16,83%;

dan pada variasi RH Malam efisiensi kerja mencapai 20,91%. Dari data

penelitian dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi nilai RH yang diberikan

maka nilai efisiensi kerja sistem refrigerasi semakin meningkat.

5.1.4 Pada variasi RH siang hari nilai kapasitas produksi air yang didapat adalah

6,72 ℓ/d; pada variasi RH Pagi hari kapasitas produksi air yang dicapai adalah

10,08 ℓ/d; dan pada variasi RH malam kapasitas produksi air mencapai 15,84

Page 57: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

77

ℓ/d;. Berdasarkan data penelitian menunjukkan adanya pengaruh yang cukup

baik dari RH terhadap kapasitas produksi air AWM semakin tinggi nilai RH

maka kapasitas produksi air AWM juga ikut meningkat.

5.2 Saran

Hasil dari penelitian yang didapat menghasilkan saran-saran yang dapat

membantu penelitian selanjutnya yang terkait. Saran-saran yang dihasilkan adalah

sebagai berikut:

5.2.1 Pengubahan aliran udara untuk pendinginan kondensor yang awalnya secara

horisontal menjadi vertikal, ini dilakukan agak pendinginan pada kondensor

bisa menjadi lebih maksimal dan nilai efisiensi juga ikut meningkat.

5.2.2 Penambahan penyaring air dari udara hasil kondensasi setelah evaporator, ini

bertujuan agar penyaring bisa menangkap kandungan air yang masih terbawa

aliran udara dimana itu bisa meminimalisir kandungan air didalam udara dan

dapat meningkatkan kapasitas produksi air AWM.

5.2.3 Jarak antara kondensor dengan evaporator pada sistem refrigerasi AWM

didekatkan yang awalnya berjarak 40 cm menjadi 20 cm. Ini bertujuan

supaya pendinginan pada kondensor bisa menjadi lebih maksimal sehingga

kerja kondensor bisa menjadi ringan yang mengakibatkan nilai efisiensi kerja

juga ikut meningkat.

5.2.4 Pembesaran diameter lubang keluarnya hasil kondensasi air, pemendekan

pipa penyalur air dan peninggian dudukan tangki pertama. Ini bertujuan untuk

meminimalisir hambatan pada saat air masuk ke tangki sehingga kapasitas

produksi air juga meningkat.

Page 58: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

78

DAFTAR PUSTAKA

Abidin, K. dan S. Wagiani. 2013. Studi Analisis Perbandingan Kecepatan Aliran Air Melalui Pipa Venturi dengan Perbedaan Diameter Pipa. Jurnal Dinamika

4(1): 62-78.

Bagheri, F. 2018. Performance Investigation of Asmospheric Water Harvesting System. Journal of Water Resources and Industry 20: 23-28.

Bortolini, M., M. Gamberi, A. Graziani, A. Persona, F. Pilati, dan A. Regattier i. 2015. Air Flow Optimization for Drinking Water Production Through Air

Dehumidification. Industrial Mechanical Plants 19: 281-288.

BPS. 2016. Proporsi Populasi Yang Memiliki Akses Terhadap Layanan Sumber Air Minum Layak Dan Berkelanjutan Menurut Provinsi, 2015 - 2016.

https://www.bps.go.id/dynamictable/2018/05/28/1387/proporsi-populasi-yang-memiliki-akses-terhadap-layanan-sumber-air-minum-layak-dan-

berkelanjutan-menurut-provinsi-2015---2016.html. Diakses tanggal 05 Agustus 2019.

BPS. 2017. Presentase Rumah Tangga Menurut Provinsi dan Sumber Air Minum Layak, 1993-2017.

https://www.bps.go.id/statictable/2009/04/06/1549/persentase-rumahtangga menurut-provinsi-dan-sumber-air-minum-layak-1993-2017.html. Diakses

tanggal 07 Jui 2019.

Cengel, Y.A., M.A. Boles dan M. Kanoglu. 2019. Thermodynamics An Engineering approach. 9 th edition. New York. Mc Graw Hill Education.

Dorjiev, S.S., E.G. Bazarova, dan M.I. Rosenblum. 2018. Extraction of Fresh Water from Atmospheric Air. Solar Installations and Their Aplication 6: 50-54.

Elsayed, A. O., dan A. S. Hariri. 2011. Effect of Condenser Air Flow on the Performance of Split Air Conditioner. Artikel disajikan pada World Rewnewable Energy Congress Linkoping. Sweden. 8-13 Mei.

Gido, B., E. Friedler dan D.M. Broday. 2016. Assessment of Atmospheric Moisture

Harvesting by Direct Cooling. Atmospheric Research 182: 156-162.

Gord M. F. dan M.D. Dashtebayaz. 2011. Effect of various inlet air cooling methods on gas turbine performance. Energy 36: 1196-1205.

Joshi, V.P., V.S. Joshi, H.A. Kothari, M.D. Mahajan, M.B. Chaudhari, dan K.D.

Sant. 2017. Experimental Investigations On A Portable Fresh Water Generator Using A Thermoelectric Cooler. Energy Procedia 109: 161-166.

Jradi, M., N. Ghaddar, dan K. Ghali. 2011. Experimental and Theoretical Study of

an Integrated Thermoelectric–Photovoltaic System for Air Dehumidificat ion

Page 59: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

79

and Fresh Water Production. International Journal of Energy Research 36(9):

963-974.

Kabeel, A.E., M. Abdulaziz, dan E.M.S. El-Said. 2014. Solar-Based Atmospheric Water Generator Utilisation of a fresh Water Recovery: a Numerical Study. International Journal of Ambient Energy 1: 1-8.

Kim, H., S.R. Rao, E.A. Kapustin, L. Zhao, S. Yang, O.M. Yaghi dan E.N. Wang. 2018. Adsorption-Based Atmospheric Water Harvesting Device For Arid Climates. Nature Communications 9: 1191-1198.

Kong, Y., W. Wang, Z. Zuo, L. Yang, X. Du, dan Y. Yang. 2019. Combined Air-

Cooled Condenser Layout With In Line Configured Finned Tube Bundles To Improve Cooling Performance. Applied Thermal Engineering 154: 505-518.

LaPotin, A., H. Kim, S.R. Rao, dan E. N. Wang. 2019. Adsorption-Based

Atmospheric Water Harvesting: Impact of Material and Component Properties on System-Level Performance. Acoounts of Chemical Research 52: 1588-1597.

Liu, S., Wei, H., Dengyun, H., Song, L., Delu, C., Xin, W., Fusuo, X., dan Sijia, L. 2017. Experimental Analysis Of A Portable Atmospheric Water Generator By Thermoelectric Cooling Method. Energy Procedia 142: 1609-1614.

Perdana, G.R., N. Ilminnafik, dan D. Listyadi. 2014. Pengaruh Penggunaan Water

Cooled Condenser Terhadap Prestasi Kerja Mesin Pendingin Menggunakan RefrigeranLPG.http://repository.unej.ac.id/bitstream/handle/123456789/69

307/Galla%20Rezki.pdf?sequence=1 [email protected]. Diakses tanggal 13 Juli 2019.

Poernomo, H. 2015. Analisis Karakteristik Unjuk Kerja Sistem Pendingin (Air Conditioning) Yang Menggunakan Freon R-22 Berdasarkan Pada Variasi

Putaran Kipas Pendingin Kondensor. Jurnal KAPAL 12(1): 1-8.

Pottker, G. dan P.S. Hrnjak. 2012. Effect of Condenser Subcooling of the Performance of Vapor Compression Systems: Experimental and Numerical

Investigation. Artikel disajikan pada International Refrigeration and Air Conditioning Conference School of Mechanical Engineering. Purdue University. 16-19 Juli.

Prabawa, Y.D., M.R. Kiron dan T.A. Ajiwiguna. 2017. Effect of Fluid Flow Rate on Thermal Efficiency in Flat-Plate Solar Collector. e-Proceeding of Engineering 4(1): 640-649.

Prasetyo, A. 2018. Karakteristik Mesin Penangkap Air dari Udara yang

Menggunakan Komponen Mesin AC 1,5 PK. Skripsi. Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. Yogyakarta.

Putri, K.S., I.G.A. Widyadana dan H.C. Palit. 2015. Peningkatan Kapasitas

Produksi pada PT. Adicitra Bhirawa. Jurnal Titra 3(1): 69-76.

Page 60: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANGlib.unnes.ac.id/35526/1/5212415016_Optimized.pdf · 2020. 4. 2. · vii SARI Yusuf, Kharis Maulana. 2019.: Pengaruh Debit Fluida dan Relative Humidity Terhadap

80

Ridhuan, K. dan I. G. Angga J. 2014. Pengaruh Media Pendingin Air pada

Kondensor terhadap Kemampuan Kerja Mesin Pendingin. Turtbo 3(2): 1-6.

Santoso, M.D. 2017. Pengaruh Jumlah Kipas Kondensor Terhadap Karakteristik Showcase Dengan Daya Kompresor 1/3 HP. Skripsi. Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. Yogyakarta.

Shourideh, A.H., W.B. Ajram, J.A. Lami, S. Haggag, dan A. Mansouri. 2018. A Comprehensive Study of an Atmospheric Water Generator using Peltier Effect. Thermal Science and Engineering Progress 6: 14-26.

Tripathi, A., S. Tushar, S. Pal, S. Lodh, dan S. Tiwari. 2016. Atmospheric Water

Generator. International Journal of Enhanced Research in Science, Technology & Engineering 5: 69-72

Vidiyanto, B.P. 2018. Pengaruh Penggunaan Fan dan Debit Fluida terhadap

Efisiensi Kerja Atmospheric Water Generator.Skripsi. Program Studi Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang. Kota Semarang.

Widodo, H. dan S. Hasan. 2008. Sistem Refrigerasi dan Tata Udara. Edisi 1.

Jakarta. Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional.

Widodo, H. dan S. Hasan. 2008. Sistem Refrigerasi dan Tata Udara. Edisi 2.

Jakarta. Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen

Pendidikan Nasional.