Abstrak—Teknologi pendinginan lama yang mulai digunakan  kembali  salah satunya adalah mesin pendingin Difusi Absorpsi atau sering disebut DAR ( Diffusion Absorbtion Refrijeration  ).  Pada penelitian ini akan dilakukan  pengujian peforma mesin DAR  yang berada di Jurusan Teknik Mesin ITS  Surabaya,  yang  diberi beban pendinginan pada kabin evaporatornya. Beban pendinginan pada penelitian  ini berupa electric heater yang disambungkan dengan Voltage Regulator untuk mengatur panas output electric heater tersebut. Ada tiga variasi beban pendinginan yang akan diujikan yaitu  beban pendinginan dengan suhu heater 25 0 C, suhu heater 32,5 0 C dan terakhir suhu heater 37 0 C.  Pasangan Refrijeran-Absorben yang digunakan pada penelitian  kali ini adalah Musicool22- DMF (Dimetilformamida)  dan gas hidrogen sebagai gas inert. Panas yang diberikan ke generator berasal dari fluida panas berupa  engine oil yang disirkulasikan pada pipa generator. Engine oil ini dipanaskan oleh dua piranti, yaitu electric heater dan kolektor surya  yang dikontrol oleh kontroler ATMega  32 bergantian memanasi engine oil. Hasil yang diperoleh dari pengujian  peforma sistem DAR dengan tiga variasi beban pendinginan  yaitu semakin tinggi beban  pendinginan  maka semakin baik performa sistem  DAR. Kapasitas pendinginan optimal  ialah 136  W, COP tertinggi  0,87, laju alir massa refrigeran terbesar ialah 0,75  gram/s, dan circulation ratio terendah yaitu 2,17.
Kata Kunci— DAR, Musicool22 - DMF, Beban Pendinginan, Evaporator.

## I. PENDAHULUAN

## A. Penelitian Terdahulu
efrigerasi  difusi  absorpsi pertama kali ditemukan oleh Platen dan Munters pada tahun 1926 [1].  Fluida kerja yang digunakan pada sistem difusi absorpsi refrigerasi ini adalah refrigeran, absorben dan tambahan gas inert (hidrogen atau helium).
Beda dengan sistem VCR ( Vapour Compression Refrijeration ) yang memiliki COP, pada sistem DAR tidak terdapat komponen kompresor  di dalamnya,  semua siklus berjalan secara alami, sehingga laju alir massa refrijeran relatif sangat kecil yang menyebabkan kapasitas pendinginan dan COP yang rendah.  Pada penelitian [2] melakukan penelitian dengan memodifikasi desain generator sistem DAR 2 dan menggunakan pasangan refrigeran R22- DMF serta hidrogen sebagai gas inert kemudian memvariasikan panas heater electric . Ada lima variasi panas heater dalam percobaan kali ini, yaitu  102,2; 116,8; 131,4; 146; dan 160,6 Watt. Hasil penelitian ini menunjukkan hasil modifikasi desain generator  yang baru memberikan panas generator ( Q gen ) dan COP sistem DAR yang lebih tinggi.
Gambar 1. Skema Refrigerasi Difusi Absorpsi Musicool22-DMF
Pada penelitian [3] melakukan penelitian peforma mesin DAR dengan memvariasikan laju pendinginan pada kondensor, yaitu dengan menvariasikan kecepatan fan kondensor. Ada empat variasi kecepatan yang diujikan 0,711  m/s, 1,478  m/s, 2,038  m/s, dan 2,291  m/s.    Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin  tinggi laju pendinginan maka laju alir massa refrigeran, kapasitas pendinginan dan COP juga semakin meningkat.
Penelitian ini dilakukan dengan pengujian peforma mesin DAR dengan melakukan variasi beban pendinginan pada kabin evaporator. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui peforma  mesin DAR yang diberi beban pendinginan yang berubah-ubah dan untuk mengetahui besarnya penghematan listrik yang dilakukann oleh piranti kolektor surya tipe Parabolic Through

## B. Siklus Refrigerasi Difusi Absorpsi
Pada Gambar 1 dapat kita lihat ilustrasi Siklus  DAR. Siklus dimulai dari tangki penampung ( reservoir ) dimana di dalamnya  terdapat larutan Musicool22-DMF.  Larutan di dalam tangki tersebut dikenal dengan istilah strong solution (larutan kaya),  kemudian strong solution mengalir menuju generator. Strong solution kemudian dipanaskan di dalam generator   yang   menyebabkan sebagian besar Mussicool22 menguap.  Gelembung-gelembung uap Musicool22 yang terbentuk menekan larutan cair yang berada di dalam pipa bubble pump.
Uap  Musicool22 akan terus bergerak ke atas menuju rectifier, sementara larutan yang mengandung sedikit Musicool22 cair ( weak solution) dialirkan kembali menuju absorber. Uap Musicool22 yang bergerak keatas menuju
Studi Eksperimen Variasi Beban Pendinginan pada Evaporator Mesin Pendingin Difusi Absorpsi Musicool22-DMF
Aris Nur Cahyadi dan Sudjud Darsopuspito Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
E-mail : sudjud@me.its.ac.id
R
rectifier ,  dan  dimurnikan dari fraksi kecil DMF yang ikut terbawa. Saat melewati kondensor uap Musicool22 akan terkondensasi secara sempurna, sehingga saat keluar dari kondensor diperoleh Musicool22 dalam fase saturated liquid atau cair jenuh.
Pada inlet evaporator, bertemu dengan hidrogen sebagai gas inert yang berfungsi untuk menurunkan tekanan parsial Musicool22 menjadi 1  bar sedangkan tekanan parsial hidrogen 24  bar.  Turunnya tekanan mengakibatkan Musicool22 cair dapat menguap pada temperatur yang lebih rendah. Setelah Musicool22 masuk ke evaporator, maka Musicool22 mendapatkan beban pendinginan dari kabin evaporator, sehingga Musicool22 akan menguap hingga keluar pada outlet evaporator pada fase superheated . Setelah keluar dari evaporator, uap Musicool22 akan mengalir menuju absorber, dimana disini terjadi penyerapan uap Musicool22 oleh DMF yang kemudian larutan ini akan mengalir menuju  tangki reservoir sebagai strong solution . Kemudian siklus ini berulang terus sampai panas generator dihentikan.
C. Perhitungan Sistem Refrigerasi Difusi Absorpsi
a. Laju alir massa refrigeran
𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 = 𝜌 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 . 𝑣 . 𝐴 . 𝑐 𝑝 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 .( 𝑇 𝑢𝑜 −𝑇 𝑢𝑖 ) ( ℎ 3 −ℎ 5 ) b. Kapasitas pendinginan 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 = 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 ( ℎ 7 − ℎ 5 ) c. Kalor yang diserap generator 𝑄̇ 𝑔𝑒𝑛 = 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 . ℎ 3 + 𝑚̇ 𝑤𝑠 . ℎ 4 − 𝑚̇ 𝑠𝑠 . ℎ 2 d. Coefficient of Performance (COP)
COP = 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝
𝑄̇ 𝑔𝑒𝑛

## II. METODOLOGI
Skema Pengujian peforma DAR  dengan variasi beban pendinginan. Gambar 2  menunjukkan skema penelitian. Pada penelitian ini beban pendinginan yang digunakan adalah sebuah electric heater yang diletakkan di dalam kabin evaporator dan kemudian diberikan input tegangan. Tegangan yang diberikan divariasikan sebanyak tiga variasi, 0 (tanpa beban), 15 Volt ( suhu heater 32,5 0 C ) dan 30 Volt ( suhu heater 37,5 0 C ). Sehingga beban pendinginan yang dikeluarkan oleh heater electric juga bervariasi.
Langkah pertama memasang electric heater didalam kabin dan mengatur besaran input tegangannya. Setelah langkah tersebut selesai, langkah selanjutnya adalah menghidupkan sistem DAR dengan cara menghidupkan electric heater sumber panas generator,  mengatur kolektor surya dan menyalakan fan kondensor. Setelah itu dilakukan pengambilan data dari pukul 08.00 WIB s.d 15.00 WIB. Setelah data pertama didapatkan dilanjutkan kembali pengambilan data secara bertahap dengan variasi beban pendinginan yang lainnya.

## III. ANALISA DATA
Pada penelitian pengujian peformasi sistem DAR dengan pemberian variasi beban pendinginan menghasilkan beberapa grafik dengan tiga variasi beban pendinginan. Pada Gambar  3  menampilkan grafik panas generator ( Q gen ) terhadap fungsi waktu pengambilan data.
(a) (b)
Gambar 2. (a) Skema Pengujian (tampak depan)  (b)
Gambar 3. Grafik Q gen fungsi waktu
Grafik yang fluktuatif disebabkan karena sumber panas generator yang berbeda. Tren grafik yang naik dikarenakan pada waktu itu sumber panas berasal dari electric heater , sedangkan tren grafik yang turun diakibatkan pada waktu tsb sumber panas generator berasal dari kolektor surya, yang notabennya panas outputnya lebih kecil dibanding panas output electric heater.
Gambar 4  adalah  grafik hubungan antara laju alir massa refrijeran ( m ̇ ref ) terhadap fungsi waktu.
Tren grafik yang naik pada awal waktu pengambilan data dikarenakan pada awal waktu panas bersumber dari heater electric yang terus memanasi engine oil sehingga akan semakin banyak refrijeran yang akan menguap, yang mnegakibatkan nilai m ̇ ref akan terus naik , kemudian tren grafik yang menurun pada rentang waktu 10.30 s.d 11.30 WIB dikarenakan pada waktu itu sumber panas berasal dari kolektor surya, dimana panas yang dihasilkan lebih kecil jika dibanding panas yang dihasilkan oleh heater electric , sehingga panas yang ditransfer oleh engine oil menurun sehingga penguapan refrijeran akan menurun yang menyebabkan nilai m ̇ ref juga akan turun. Adapun tren grafik yang semakin meningkat pada pukul 11.30 s.d 15.00 WIB disebabkan sumber panas telah berganti menjadi heater electric , sehingga panas yang diberikan akan kembali meningkat dan nilai m ̇ ref pun juga akan meningkat.
120 130 140 150 160 170 180 Qg en ( W at t ) Waktu ( WIB ) Beban Ke-1 Beban Ke-2 Beban Ke-3
Gambar 4. Grafik m ̇ ref fungsi waktu
Gambar 5. Grafik Q evap fungsi waktu pengambilan data
Pada gambar 5    merupakan  grafik hubungan antara kapasitas pendinginan (Q evap ) terhadap fungsi waktu Nilai  Q evap sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya nilai m ̇ ref . Semakin tinggi nilai m ̇ ref, maka nilai Q evap juga akan semakin tinggi. Terlihat bahwa grafik Q evap fluktutif. Fluktuasi ini diakibatkan oleh naik turunnya nilai m ̇ ref , yang juga berfluktuasi karena sumber panas generator yang tidak konstan. Nilai maksimum Q evap pada penelitian ini adalah 155 Watt, sedangkan nilai minimumnya sebesar 99,84 Watt.
Pada gambar  6  merupakan grafik hubungan antara  COP terhadap  fungsi waktu.  COP sendiri adalah perbandingan antara panas yang diserap oleh evaporator, dengan panas yang diberikan ke generator. Dimana pada sistem pendinginan VCR  ( Vapour Compression Refrijeration ) , nilai dari COP ini selalu lebih besar dari satu ( >1 ). Adapun pada sistem DAR nilai yang dihasilkan masih rendah, kurang dari satu ( < 1 ) . Nilai COP sendiri cenderung fluktuatif pada rentang nilai 0,7 – 0,8 dengan sedikit deviasi. Nilai COP yang cenderung fluktuatif dikarenakan panas input generator yang juga berubah-  ubah.  Setelah direrata, nilai COP tertinggi terjadi pa variasi beban ketiga sebesar 0,786, kemudian beban kedua sebesar 0,781  dan terakhir beban pertama sebesar 0,71.
Pada Gambar  7  adalah  perbandingan rata –  rata temperatur kabin pada tiap variasi percobaan.  Dari gambar diatas terlihat grafik pada variasi pembebanan ketiga menempati posisi paling atas dengan suhu awal kabin evaporator berkisar pada 26 0 C dan suhu akhirnya berkisar pada angka 21 0 C, kemudian diikuti variasi yang kedua dengan suhu awal kabin evaporator berkisar pada 26 0 C dan suhu akhirnya berkisar pada rentang  19  -  20 0 C  dan yang terakhir adalah kondisi kabin tanpa pembebanan, diamana suhu awal kabin adalah 26 0 C dan suhu akhir kabin  pada rentang 18 – 19 0 C.
Gambar 6. Grafik COP fungsi waktu pengambilan data
Gambar 7. Grafik Temperatur kabin evaporator fungsi waktu pengambilan data
Gambar 8. Grafik Kapasitas Pendinginan Fungsi Panas Generator
Pada Gambar 8 ditampilkan grafik Kapasitas Pendinginan ( Q evap ) terhadap fungsi Panas generator ( Q gen ). Tren grafik yang muncul adalah positif, dimana nilai Q evap akan semakin besar dengan semakin bertambahnya nilai Q gen . Rata-  rata Nilai maksimum Q evap pada percobaan kali ini sebesar 155 Watt, terjadi pada variasi beban pendinginan ketiga. Sedagkan nilai minimum nya sebesar 95,72 Watt terjadi pada variasi beban kedua. Grafik tertinggi terdapat pada variasi beban ketiga, hal ini pada variasi beban ketiga, suhu electric heater yang digunakan sebagai beban pendinginan mempunyai nilai paling tinggi (suhu electric heater 37,5 0 C) jika dibandingkan dengan beban pendinginan yang lain ( suhu electric heater 32,5 0 C dan 25 0 C 0, hal ini menyebabkan temperature kabin evaporator juga semakin tinggi, sehingga perpindahan panas antara kabin evaporator dan evaporator pun semakin besar, perpindahan panas inilah yang disebut sebagai kapasitas pendinginan atau Q evap .
0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 mr ef ( kg / s ) Waktu ( WIB ) Beban Ke-1 Beban Ke-2 Beban Ke-3 90 100 110 120 130 140 150 160 Q ev ap ( w at t ) Waktu ( WIB ) Beban Ke-1 Beban Ke-2 Beban Ke-3 0.6 0.7 0.8 0.9 1 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 CO P Waktu ( WIB ) Beban Ke-1 Beban Ke-2 Beban Ke-3 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Tk ( 0 C ) Waktu ( WIB ) Beban Ke-1 Beban Ke-2 Beban Ke-3 90 100 110 120 130 140 150 160 120 140 160 180 Q ev ap ( W att ) Q gen ( Watt )
Beban Ke-1 Beban Ke-2 Beban Ke-3
Gambar 9. Diagram penggunaan energi mesin pendingin DAR.
Pada  gambar  9  ditampilkan pie diagram presentase penggunaan  energi  untuk menjalankan sistem DAR.  Pada penelitian ini, energi atau panas yang diberikan ke generator sistem DAR berasal dari dua sumber. Pertama dari panas heater electric dan yang kedua, panas bersumber dari komponen kolektor surya. Dua sumber panas ini akan silih berganti memanaskan engine oil, dimana terdapat komponen pengontrol ATMega 32 sebagai otak pengontrolnya. Setalah dihitung secara kesuluruhan penggunaan energi pada eksperimen selama dua belas hari pengambilan data, maka didapat nilai penghematan energi  listrik sebesar 38 %. Dan 62% kebutuhan energi masih dipenuhi oleh energi listrik.

## IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Setelah melakukan penelitian terhadap mesin pendingin sistem difusi absorpsi Musicool-22  -  DMF, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Semakin tinggi beban pendinginan, maka semakin tinggi pula COP sistem DAR.
2. Dengan memvariasikan beban pendinginan di kabin evaporator DAR , diperoleh nilai –  nilai optimum dari peforma sistem DAR pada variasi beban tertinggi ( Suhu heater 37,5 0 C) sebagai berikut :
• Panas generator ( Q gen ) maksimum adalah 176,11 Watt
• Laju alir massa refrijeran ( m ref ̇ ) maksimum adalah 0,784 gram / s
• Panas yang diserap evaporaotr (Q evap ) Maksimum adalah 136 Watt
• Corficient Of Peformance ( COP ) maksimum 0,831
• Panas yang dibuang kondensor ( Q cond ) maksimum 153,17 Watt
• Circulation Ratio ( f ) terbaik sebesar  2,176
3. Dari pengujian Absorbsi selama dua belas hari, didapatkan penghematan energi  yang dihasilkan oleh Kolektor surya sebesar
• Variasi Beban Pertama ( tanpa beban ) per tanggal 17 – 20 September 2013 sebesar  39%.
• Variasi Beban Kedua ( suhu heater 32,5 0 C ) per tanggal 21 – 24 September 2013 sebesar  34%
• Variasi Beban Ketiga ( suhu heater 37,5 0 C ) per tanggal 03 - 06 Oktober 2013 sebesar  41%
Penghematan  energi  yang dihasilkan  oleh kolektor surya secara keseluruhan selam dua belas hari pengujian mesin pendingin DAR  sebesar 38 %.

## NOMENKLATUR
𝑚 𝑅22 Massa refrigerant 𝑚 𝐷𝑀𝐹 Massa DMF 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 Laju alir massa refrigerant 𝑚̇ 4 Laju alir massa weak solution 𝑚̇ 2 Laju alir massa strong solution 𝜌 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 Massa jenis udara 𝑐 𝑝 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 Kalor spesifik udara
𝐴 Luas penampang ducting 𝑣 Kecepatan udara h 3 Entalpi refrigeran ℎ 4 Entalpi weak solution ℎ 2 Entalpi strong solution h 5 Entalpi outlet kondensor h 7 Entalpi outlet evaporator 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 Kapasitas pendinginan
𝑄̇ 𝑔𝑒𝑛 Kalor yang diserap generator COP         Coefficient of Performance
UCAPAN TERIMA KASIH
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis berusaha menerapkan ilmu yang didapat selama menjalani perkuliahan di Jurusan Teknik Mesin ITS. kiranya penulis tidak akan mampu menyelesaikan tugas akhir ini tanpa bantuan, saran, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. oleh karena itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada bapak dosen pembimbing serta dosen penguji  dan seluruh pihak yang memabantu kelancaran pengerjaan jurnal ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Riva’I, Mohamad. 2013.  “Studi Eksperimen Mesin Pendingin Difusi Absorbsi R-22- DMF Dengan Variasi Heater Geerator”. Surabaya: Tugas Akhir Teknik Mesin FTI-ITS.
[2] Himawan Boby. 2013. “Variasi Laju Pendinginan Kondensor Pada Mesin Pendingin Difusi Absorbsi R22- DMF” . Surabaya: Tugas Akhir Teknik Mesin FTI-ITS.
[3] Von Platen, B.C. & Munters, C.G., 1928. Refrigerator. U.S. Patent 1,685,764.
[4] Fatouh, M. & Murthy, S. S. 1992. “Comparison of R22-Absorbent Pairs For Vapour Absorption HeatTransformers Based On P-T-X-H Data”. Heat Recovery Systems & CHP Vol. 13, No. I: 33-48.
38% 62% Matahari Heater