Abstrak — Teknologi pendinginan lama yang mulai digunakan salah satunya adalah mesin pendingin Difusi Absorpsi COP dari mesin pendingin difusi absorpsi banyak dipengaruhi dari  desain generator.  Pada penelitian ini eksperimen dilakukan dengan mendesain ulang  generator dan solar kolektor sebagai sumber panas yang didistribusikan  oleh fluida  engine oil,  pada mesin pendingin difusi absorpsi yang menggunakan pasangan refrigeran Musicool22-DMF.  Metode dalam penelitian ini adalah pengambilan data dilakukan dengan tiga  variasi  debit fluida engine oil. Hasil yang diperoleh dari pengujian untuk debit 4 liter/jam dapat menghasilkan panas input yang paling tinggi di dalam generator sebesar 101.9 0 C. Dengan kapasitas pendinginan 121.5watt, laju aliran massa Musicool22 0.64gr/s. Heat input yang diserap generator sebesar 145.1  watt dan COP yang dihasilkan sistem adalah 0.8 dengan Circulation Ratio 2.5.  Kontribusi energi surya yang diberikan kepada generator sebesar 39.3%
Kata Kunci— refrijerasi difusi absorpsi, generator, bubble pump, laju aliran massa refrijeran,larutan Musicool22 – DMF (dimetilformamida).

## I. PENDAHULUAN
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).  Mesin pendingin difusi absorpsi banyak digunakan sebagai mesin pendingin portable .
Dari tahun ke tahun makalah tentang sistem pendingin difusi absorpsi telah banyak dijelaskan. Sebuah penelitian memodifikasi generator [2]  dan  pasangan  refrigeran Musicool22-DMF  dengan tujuan untuk meningkatkan kinerja dari siklus pendingin difusi absorpsi. Pada penelitian menunjukkan performansi dari siklus pendingin difusi absorpsi meningkat. Dalam studi lainnya dari siklus pendingin difusi absorpsi [3] sebuah eksperimen memvariasikan untuk konsentrasi massa R22  dan daya generator. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan performansi (COP, Kapasitas pendinginan, Suhu evaporator dan laju alir massa refrigerant) berasal dari variasi konsentrasi massa R22 dan daya generator.
Manfaat dari penelitian ini adalah memberikan informasi pengaruh variasi debit fluida engine oil sebagai heater generator terhadap perfomansi dari mesin pendingin difusi absorpsi.
Gambar 1. Skema Refrigerasi Difusi Absorpsi Musicool22-DMF

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Siklus Refrigerasi Difusi Absorpsi
Siklus refrigerasi difusi absorpsi dimulai dari tangki penampung ( reservoir ) yang terdapat larutan Musicool22- DMF. Larutan didalam reservoir tersebut dikenal dengan istilah strong solution (larutan kaya) ini mengalir ke generator akibat kesetimbangan level cairan antara dua bejana yang berhubungan. Strong solution kemudian dipanaskan di dalam generator yang menyebabkan sebagian besar  Musicool22  menguap. Gelembung-gelembung uap Musicool22  yang terbentuk menekan larutan cair yang berada di dalam pipa bubble pump. Prinsip kerja dari bubble pump sendiri yaitu memanfaatkan massa jenis refrigeran yang lebih rendah dibanding absorben, dan juga perbedaan titik didih dari refrigeran  yang lebih rendah  dibandingkan dengan absorben.
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 rectifier ini sebenarnya masih mengandung sedikit DMF karena ketika Musicool22  menguap di generator ada

## Studi Eksperimental Pengaruh Variasi Debit Fluida Engine Oil Sebagai Heater Generator Terhadap Perfomansi Mesin Pendingin Difusi Absorpsi Musicool22-DMF
Angga Panca Adianto 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
sebagian fraksi kecil DMF yang ikut menguap juga. Uap ini terus bergerak menuju rectifier untuk dimurnikan, dimana proses yang terjadi ialah pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan. Saat melewati kondensor Musicool22  vapor akan terkondensasi secara sempurna, sehingga saat keluar dari kondensor diperoleh Musicool22  dalam fase saturated liquid. Desain kondensor sendiri dibuat miring agar saat Musicool22berubah fase jadi saturated liquid akan membawa  Musicool22  ke inlet evaporator secara natural akibat gaya gravitasi.
Pada inlet evaporator, Musicool22 dengan fase saturated liquid bertemu dengan hidrogen sebagai gas inert yang berfungsi untuk menurunkan tekanan parsial Musicool22 menjadi 1bar sedangkan tekanan parsial hidrogen 24bar. Turunnya tekanan mengakibatkan Musicool22  cair dapat menguap pada temperatur yang lebih rendah. Pada saat yang sama  Musicool22  cair ini juga menerima kalor dari beban pendinginan sehingga Musicool22  cair mulai menguap. Musicool22  terus menguap mengalir di dalam evaporator hingga pada outlet evaporator tekanan parsialnya sudah naik
B. Perhitungan Sistem Refrigerasi Difusi Absorpsi
a. Fraksi massa
𝑋 = 𝑚 𝑅22 𝑚 𝑅22 +𝑚 𝐷𝑀𝐹 ………………….(1)
b. Laju alir massa refrigeran
𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 = 𝜌 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 . 𝑣 . 𝐴 . 𝑐 𝑝 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 .( 𝑇 𝑢𝑜 −𝑇 𝑢𝑖 ) ( ℎ 3 −ℎ 5 ) ……. (2)
c. Laju alir massa strong solution 𝑚̇ 𝑆𝑆 = 𝑚̇ 𝑤𝑠 + 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 ………………………(3)
d. Laju alir massa weak solution
𝑚̇ 𝑊𝑆 = 𝑚̇ 3 ( 𝑋𝑅−𝑋𝑠𝑠 ) ( 𝑋𝑠𝑠−𝑋𝑤𝑠 ) ………………………(4)
Dimana konsentrasi weak solution (X ws ) diperoleh dari plot data temperatur  dan tekanan pada P-T-X diagram [4].
e. Kapasitas pendinginan
𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 = 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 ( ℎ 7 − ℎ 5 ) ……………. (5)
f. Kalor yang diserap generator
𝑄̇ 𝑔𝑒𝑛 = 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 . ℎ 3 + 𝑚̇ 𝑤𝑠 . ℎ 4 − 𝑚̇ 𝑠𝑠 . ℎ 2 ... (6) g. Efisiensi generator
𝜂 𝑔𝑒𝑛 = 𝑄̇ 𝑔𝑒𝑛 𝑄̇ ℎ𝑒𝑎𝑡𝑒𝑟 𝑔𝑒𝑛 ………………………(7)
h. Coefficient of Performance (COP)
COP = 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 𝑄̇ 𝑔𝑒𝑛 ……………………………(8)
i. Circulation ratio (f)
𝑓 = 𝑚̇ 𝑠𝑠 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 …………………………………(9)

## C. Studi Penelitian Refrigerasi Difusi Absorpsi
Pada penelitian  Riva’i  [2] melakukan penelitian dengan memodifikasi generator  dimana pipa buble pump dan pipa weak solution dipisahkan (Gambar 2) hal demmikian dilakukan denghan tujuan agar heat input yang diberikan heater pada generator dapat langsung diserap oleh pipa buble pump. . Pasangan refrijeran dan absorben yang
Gambar 2 a . Generator sebelum dimodifikasi
b. Generator sesudah dimodifikasi
digunakan adalah R22-DMF serta gas hydrogen sebagai gas inert.

## III. METODOLOGI
D. Skema Desain Sistem Pendingin Difusi Absorpsi
Gambar 3. Desain Sistem Pendingin Difusi Absorpsi
Keterangan:
1. Strong solution keluar absorber
2. Inlet generator ( strong solution )
3. Inlet kondensor
4. Weak solution keluar generator
5. Outlet kondensor
6. Inlet evaporator
7. Outlet evaporator
8. Gas hydrogen dari absorber masuk inlet evaporator
9. Heater generator
Awal mula melakukan uji kebocoran pada komponen sistem. Setelah tidak ada kebocoran, refrigerant, absorben dan gas inert di injeksikan kedalam sistem,lalu memasang pipa oli dan kolektor surya  kemudian proses running alat dilanjutkan proses pengambilan data dengan langkah- langkah yang sudah ditentukan pada penelitian.
Q heater
( b )
Gambar 4. Grafik laju alir massa refrigeran fungsi T inlet genrator
Gambar 5. Grafik Qevaporator fungsi T inlet generator
Langkah pertama menyalakan fan kondensor, menyalakan sensor temperature, menyalakan heater generator dan pompa oli hingga sistem berjalan steady . Lalu dilakukan pengambilan data temperatur, tekanan pada titik-titik pengamatan serta data kecepatan fan dan udara masuk, keluar ducting kondensor
Setelah data pertama didapatkan dilanjutkan kembali pengambilan data secara bertahap dengan variasi debit fluida engine oil dari 4 liter/jam, 5 liter/jam dan 6 liter/jam.

## IV. ANALISA DATA
Pada  penelitian  ekperimen sistem pendingin difusi absorpsi dengan variasi debit fluida engine oil didapatkan beberapa analisa performansi siklus pendingin dengan grafik. Gambar 4 membahas pengaruh temperatur engine oil yang memasuki generator  terhadap laju alir massa refrigeran. Dari hasil grafik menunjukkan bahwa semakin besar temperatur engine oil yang memasuki generator maka semakin besar pula laju alir massa refrigeran.
Pada gambar 5 di bawah terlihat bahwa grafik tersebut memiliki tren yang semakin relatif naik. Semakin tinggi temperatur inlet generator maka kapasitas pendinginan juga semakin naik. Hal ini terjadi karena semakin tingginya temperatur engine oil maka semakin besar panas yang diberikan engine oil untuk ditransfer menuju generator. Jika panas yang diberikan engine oil pada generator semakin besar maka panas yang diserap generator akan semakin besar. Dengan adanya panas yang tinggi akan mengakibatkan refrijeran dalam generator menguap, dimana semakin tinggi panas yang diserap generator maka semakin banyak pula refrijeran yang akan menguap. Semakin banyak refrijeran yang menguap akan mengakibatkan laju aliran massa dari refrijeran ikut meningkat pula. Dengan meningkatnya nilai
Gambar 6. Grafik Laju alir massa fungsiT inlet genrator
Gambar 7. Grafik COP fungsi T inlet genrator
m ̇ 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑗𝑒𝑟𝑎𝑛 secara tidak langsung laju perpindahan panas pada evaporator akan meningkat karena m ̇ 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑗𝑒𝑟𝑎𝑛 berbanding lurus dengan laju perpindahan panas. Hal ini dapat di buktikan dari rumus sebagai berikut : 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 = 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 ( ℎ 7 − ℎ 6 ) Pada Gambar 6 adalah perbandingan atara grafik laju perpindahan panas pada generator untuk debit fluida engine oil 4 liter/jam,5 liter/jam dan 6 liter/jam , dapat dilihat bahwa grafik mempunyai tren yang cenderung meningkat. Dimana semakin besar nilai temperatur engine oil yang masuk ke dalam generator, maka nilai laju perpindahan panas pada generator akan semakin meningkat juga.
Setelah dilakukan analisa data, debit fluida engine oil 4 liter/jam mempunyai nilai laju perpindahan panas yang paling tinggi jika dibandingkan dengan debit 5 liter/jam dan 6 liter/jam. Hal ini terjadi karena debit 5 liter/jam dan 6 liter/jam mempunyai kecepatan aliran yang terlalu besar sehingga saat pendistribusian engine oil panas menuju generator akan terlalu cepat dan laju perpindahan panas yang terjadi di dalam generator akan sangat kecil.
Pada Gambar 7 dapat di lihat bahwa grafik dengan debit fluida engine oil 4 liter/jam, 5 liter/jam, dan 6 liter/jam mempunyai tren yang cenderung naik seiring bertambahnya nilai dari temperatur engine oil yang masuk ke dalam generator.
Dari grafik di atas dapat di analisa bahwa COP akan meningkat seiring bertambahnya nilai temperatur inlet generator . Dengan melihat perumusan COP :
𝐶𝑂𝑃 = 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑄̇ 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 Jadi semakin besar nilai temperatur engine oil yang masuk ke dalam generator maka nilai 𝑄̇ 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑎𝑛 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 akan meningkat sehingga nilai COP juga akan meningkat seiring bertambahnya nilai laju perpindahan panas yang terjadi di dalam generator dan evaporator.
Dari Gambar 8 adalah grafik hasil dari analisa untuk debit fluida engine oil 4 liter/jam, 5 liter/jam dan 6 liter/jam, dapat
0.00035 0.00042 0.00049 0.00056 0.00063 0.00070 90 95 100 105 ṁ re fri je ra n (k g/ s) T inlet generator ( 0 C) ṁ reff = f(T ig) Q = 4 l/h Q = 5 l/h Q = 6 l/h 65 75 85 95 105 115 125 90 95 100 105 Q e va po ra to r ( w att) T inlet generator ( 0 C) Q evap = f(T ig) Q = 4 l/h Q = 5 l/h Q = 6 l/h 85 105 125 145 165 90 95 100 105 Q ge ne ra to r ( w att ) T inlet generator (0C) Q gen= f(T ig) Q = 4 l/h Q = 5 l/h Q = 6 l/h 0.600 0.650 0.700 0.750 0.800 0.850 90 95 100 105 COP T inlet generator ( 0 C) COP = f(T ig) Q = 4 l/h Q = 5 l/h Q = 6 l/h
Gambar 8. Grafik Circulation ratio fungsi T inlet genrator
Gambar 9. Grafik Kontribusi Kolektor Surya
dilihat bahwa grafik memiliki tren yang cenderung menurun, dimana nilai circulation ratio akan menurun seiring dengan bertambahnya temperatur engine oil yang masuk ke dalam generator.Hal ini sesuai dengan Gambar 4 dimana nilai laju aliran massa refrijeran akan meningkat seiring bertambahnya temperatur engine oil yang masuk ke dalam generator.  Dari perumusan circulation ratio : f = ṁ 𝑠𝑠 ṁ ref Nilai dari circulation ratio akan menurun akibat laju aliran massa refrjeran yang meningkat.Sehingga bila temperatur engine oil yang masuk ke dalam generator  mengalami pengingkatan, maka nilai dari circulation ratio akan mengalami penurunan. Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa nilai terkecil dari circulation ratio diperoleh pada debit fluida engine oil 4 liter/jam yaitu 2.4286 dengan temperatur inlet generator sebesar 104.1 0 C. Pada Gambar 9 adalah grafik yang menampilkan waktu penggunaan heater elektrik dan solar kolektor. Dapat dilihat bahwa kontribusi solar kolektor terbesar terjadi saat debit 4 liter/jam sedangkan untuk kontribusi solar kolektor terendah adalah saat debit 6 liter/jam.
Semakin tinggi debit fuida engine oil maka kontribusi solar kolektor kepada generator akan semakin kecil. Hal ini terjadi karena semakin tinggi nilai debit maka laju perpindahan panas yang terjadi pada solar kolektor akan kurang maksimal sehingga saat engine oil keluar dari pipa receiver solar kolektor temperatur yang didapatkan tidak akan setinggi temperatur saat fluida engine oil dialirkan dengan debit 4 liter/jam.  Pada saat debit 4 liter/jam solar kolektor mempunyai kontribusi kepada paling tinggi, hal ini terjadi karena saat pengambilan data pada debit 4 liter/jam kondisi
atau cuaca yang terjadi sangat terang, sehingga nilai dari intensitas matahari saat itu sangat tinggi dan solar kolektor dapat berkontribusi selama 165 menit.

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Setelah dilakukan eksperimen terhadap mesin pendingin difusi absorpsi pasangan Musicool22-DMF dengan fluida engine oil sebagai heat input generator dengan tiga variasi bukaan katup pada aliran fluida engine oil , maka dapat di ambil beberapa kesimpulan diantranya adalah :
A. Semakin tinggi temperatur inlet generator, maka :
1. Performa sistem difusi absorpsi semakin baik
2. Laju aliran massa refrijeran yang mengalir di dalam evaporator semakin tinggi
3. Laju aliran massa refrijeran, weak solution dan massa strong solution semakin tinggi.
4. Nilai laju perpindahan panas pada generator, kondensor dan evaporator akan semakin tinggi.
5. Nilai circulation ratio semakin menurun.
6. Nilai COP semakin meningkat.
B. Unjuk kerja terbaik dari sistem difusi absorpsi diperoleh pada temperatur inlet generator sebesar 104.1 0 C dengan debit engine oil 4 liter/jam yaitu :
Kapasitas pendinginan  : 120.4819 watt COP            : 0.83 ṁ refrijeran : 0.00064 kg/s ṁ weak solution : 0.001 kg/s ṁ strong solution : 0.00164 kg/s Circulation ratio : 2.5358
C. Semakin rendah nilai circulation ratio maka semakin tinggi nilai COP. Dimana semakin tinggi nilai COP yang dihasilkan sistem maka semakin baik performa dari mesin pendingin difusi absorpsi.
D. Besarnya kontribusi yang diberikan kolektor surya kepada generator untuk masing-masing debit fluida engine oil adalah:
Debit 4 liter/jam  : 39.2857% Debit 5 liter/jam  : 30.3571% Debit 6 liter/jam  : 10.7143%

## NOMENKLATUR
𝑋 Fraksi massa 𝑋 𝑠𝑠 Fraksi massa strong solution 𝑋 𝑤𝑠 Fraksi massa weak solution 𝑚 𝑅22 Massa refrigerant 𝑚 𝐷𝑀𝐹 Massa DMF 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 Laju alir massa refrijeran 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 𝜂 𝑔𝑒𝑛

## Efisiensi generator
COP         Coefficient of Performance f            Circulation ratio
2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 90.0 95.0 100.0 105.0 CR T inlet generator CR = f(T ig) Q = 4 l/h Q = 5 l/h Q = 6 l/h 61% 39% Kontribusi Kolektor Surya Q = 4 L/H HEATER SURYA 70% 30% Kontribusi Kolektor Surya Q = 5 L/H HEATER SURYA 89% 11% Kontribusi Kolektor Surya Q = 6 L/H HEATER SOLAR

## UCAPAN TERIMA KASIH
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis berusaha menerapkan ilmu yang didapat selama menjalani perkuliahan di teknik mesin. 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.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Von Platen, B.C. & Munters, C.G., 1928. Refrigerator. U.S. Patent 1,685,764.
[2] Riva’I Mohammad. 2012. “ Studi Eksperimen Mesin Pendingin Difusi Absorpsi R22-DMF Dengan Variasi Heater Generator”.
Surabaya: Tugas Akhir Teknik Mesin FTI-ITS.
[3] Ardita. I. N. 2008. “Studi Eksperimental Penggunaan Refrigeran-Absorben (R22-DMF) pada Performansi Siklus
Refrigerasi Absorpsi Difusi”. Surabaya: Thesis Teknik Mesin FTI-ITS.
[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.