Unjuk Kerja Evaporator Pada Mesin Pendingin Dengan Siklus Adsorpsi Menggunakan Energi Surya
Amusadar 1) , Muhammad Hasbi 2) , Samhuddin 3)
¹ ) Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo
2,3) Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Jl. H.E.A Makadompit, Kampus Hijau Bumi Tridama Andounohu, Kendari 93232
Email: amumesin @gmail.com Article Info Abstrak Available online June 10, 2021 Kebutuhan  energi  di  Indonesia  terus  meningkat  setiap  tahunnya.  Penggunaan terbanyak  yang  menggunakan  energi  adalah  dalam  sektor  industri,  dimana kebutuhannya  mencapai  42,12  %  dari  total  kebutuhan  energi  nasional.  Untuk menghemat  energi,  maka  dibutuhkan  langkah  penghematan  energi  pada  sektor industri  agar  kenaikan  kebutuhan  energi  dapat  ditahan.  Maka  kami  melakukan penelitian  tentang  unjuk  kerja  evaporator  pada  mesin  pendingin  dengan  siklus adsorpsi  menggunakan  energi  surya.  Tujuan  penelitian  ini  untuk  mengetahui proses  kerja  dari  evaporator  dengan  refrigerasi  karbon  aktif  dan  untuk mengetahui efisiensi evaporator pada sistem pendingin adsorpsi pasangan karbon aktif.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  mengamati  dan  mencatat  temperatur evaporator dari mesin pendingin pada setiap jam. Hasil penelitian dalam tiga hari pengujian  yaitu,  pada  hari  pertama  kenaikan  temperatur  evaporator  tertinggi pada jam 16.00 yaitu sebesar 33,2 o C dan temperatur evaporator terendah pada pukul  07.00  yaitu  sebesar  25,1 o C.  Pada  hari  kedua,  kenaikan  temperatur evaporator  tertinggi  pada  jam  16.00  yaitu  sebesar  32,2 o C  dan  temperatur evaporator  terendah  pada  pukul  07.00  yaitu  sebesar  23,8 o C.  Pada  hari  ketiga, kenaikan  temperatur  evaporator  tertinggi  pada  jam  15.00  yaitu  sebesar  36,4 o C dan temperatur evaporator terendah pada pukul 06.00 yaitu sebesar 24,5 o C.
Kata kunci : Adsorpsi, evaporator, temperatur

## Abstract
Energy  needs  in  Indonesia  continue  to  increase  every  year.  The  largest  use  of energy  is  in  the  industrial  sector,  where  its  needs  reach  42.12%  of  the  total national energy needs. To save energy, energy saving measures are needed in the industrial sector so that the increase  in  energy demand can be restrained. So we conducted  research  on  the  performance  of  the  evaporator  in  a  refrigeration machine  with  an  adsorption  cycle  using  solar  energy.  The  purpose  of  this  study was  to  determine  the  working  process  of  the  evaporator  with  activated  carbon refrigeration  and  to  determine  the  efficiency  of  the  evaporator  in  the  activated carbon  pair  adsorption  refrigeration  system.  This  research  was  conducted  by observing and recording the evaporator temperature of the refrigeration machine every hour. The results of the research in three days of testing, namely, on the first day the highest evaporator temperature increase was at 16.00 o'clock, which was 33.2 o C  and  the  lowest  evaporator  temperature  was  at  07.00  o'clock,  which  was 25.1 o C. On the second day, the highest increase in evaporator temperature was at 16.00,  which  was  32.2 o C  and  the  lowest  evaporator  temperature  was  at  07.00, which  was  23.8 o C.  On  the  third  day,  the  highest  increase  in  evaporator temperature was at 36.4 oC and the lowest evaporator temperature was at 06.00, which was 24.5 o C.
Kata kunci : Adsorption, evaporator, temperature

## ENTHALPY: JurnalIlmiahMahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY

## Amusadar, Muhammad Hasbi, Samhuddin

## 1. Pendahuluan
Kebutuhan  energi  di  Indonesia  pada  tahun 2016 terus meningkat sedangkan pada tahun 2014 kebutuhan akan energi sudah mencapai pertumbuhan  3,06 % dari kebutuhan  energi  pada tahun  2013.  Penggunaan terbanyak  yang menggunakan energi adalah dalam sektor industri dimana  kebutuhannya  mencapai  42,12  %  dari total kebutuhan energi nasional. Untuk penghematan  energi  maka  dibutuhkan  langkah penghematan  energi  pada  kebutuhan  industri agar kenaikan kebutuhan energi dapat ditahan [1].
Salah  satu  pemanfaatan  energi  surya  untuk sistem  pendingin  adalah  dengan  pemanfaatan sistem  adsorpsi,  pada  sistem  ini  sebagian pengoperasiannya  berkaitan  dengan  pemberian panas  pada  generator  dan  tidak  membutuhkan daya  sehingga  lebih  ekonomis  dan  untuk mendapatkan  energi  panas  jauh  lebih  mudah, salah-satunya  dengan  memanfaatkan  panas  dari sinar  matahari.  Oleh  karena  itu  perlu  diteliti proses kerja evaporator dengan refrigerasi karbon aktif  dan  efisiensi  evaporator  pada  sistem pendingin adsorpsi pasangan karbon aktif [2].
Telah  dilakukan  penelitian  tentang  Kajian Experimental  Evaporator  Untuk  Mesin  Pendingin Siklus  Adsorpsi  Yang  Digerakkan    Energi  Surya. hasil  pengamatannya  dalam  proses  penguapan metanol  pada  saat  pengujian  berlangsung,  dari  2 liter  metanol  yang  digunakan  hanya  1  liter  yang menguap  dalam  evaporator.  Besar  kalor  yang menguap  dari  metanol  1287,21  kJ  sedangkan temperature  terendah  evaporator  6,81  °C  [3]. Telah  dilakukan  penelitian  tentang  pengujian  alat pendingin  sistem  adsorpsi  dua  adsorber  dengan menggunakan metanol 250 ml sebagai refrigeran. Hasil  penelitian  menunjukan  bahawa  hasil temperatur  evaporasi  terendah  yaitu  14  °C dengan  menggunakan  metanol  sebanyak  250  ml tanpa  memperhitungkan  dengan  jumlah  karbon aktif  yang  ada,  sehingga  peneliti  beranggapan bahwa terjadi kekurangan metanol [4].

## Evaporator
Evaporator  dalam  sistem  refrigerasi  adalah alat  penukar  kalor  yang  memegang  peranan penting  di  dalam  siklus  refrigerasi,  yaitu mendinginkan  media  sekitarnya.  Tujuan  sistem refrigerasi adalah untuk membebaskan panas dari fluida seperti udara, air atau beberapa benda yang lain [5].
Evaporator diletakkan dibagian unit pendingin  dari  lemari  pendingin  dan  akan
bersentuhan  langsung  dengan  media  yang  akan didinginkan,  yaitu  air.  Cairan  metanol  akan menguap  pada  saat  temperatur  adsorben  naik atau  pada  saat  pemanasan  adsorben.  Metanol akan  mencair  dikondensor  dan  cairannya  akan terkumpul kembali di evaporator, dan malam hari temperatur adsorben akan turun perlahan – lahan dan  akan  menyerap  metanol.  Akibatnya  metanol akan menguap dan menyerap kalor dari sekitarnya sehingga temperatur akan turun [5].
Refrigerasi  adalah  fluida  kerja  utama  pada suatu  siklus  refrigerasi  yang  bertugas  menyerap panas  pada  temperatur  dan  tekanan  rendah  dan membuang  panas  pada  temperatur  dan  tekanan tinggi.  Refrigerant  yang  menguap  didalam evaporator  menyerap  kalor  dari  udara  yang  ada disekitarnya [6]. Sistem refrigerasi yaitu perpindahan  panas  dari  temperatur  yang  rendah ke  temperatur  yang  lebih  tinggi.  Sistem  yang menghasilkan proses refrigerasi adalah refrigerator  (atau  pompa  panas),  dan  siklusnya disebut siklus refrigerasi [7].

## Adsorpsi
Adsorpsi  adalah  proses  dimana  satu  atau lebih  unsur-unsur  pokok  dari  suatu  larutan  fluida akan  lebih  terkonsentrasi  pada  permukaan  suatu padatan  tertentu  ( adsorbent ).  Dengan  cara  ini, komponen-komponen  dari  suatu  larutan,  baik  itu dari  larutan  gas  ataupun  cairan,  bisa  dipisahkan satu  sama  lain  [8].  Siklus  adsorpsi  adalah  siklus termodinamika  yang  dapat  digunakan  untuk menghasilkan  efek  pendinginan,  siklus  ini menggunakan  panas  sebagai  sumber  energi utama untuk menghasilkan efek pendinginan [9].
Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap).  Daya  serap  ditentukan  oleh  luas permukaan  partikel  dan  kemampuan  ini  dapat menjadi  lebih  tinggi  jika  terhadap  arang  tersebut dilakukan  aktifasi  dengan  bahan-bahan  kimia ataupun  dengan  pemanasan  pada  temperatur tinggi. Adsorber adalah komponen yang berfungsi sebagai penyerap radiasi matahari dan mengubahnya  menjadi  panas.  Adsorber  juga berfungsi  sebagai  tempat  terjadinya  proses desorpsi dan adsorpsi [10].

## Kalor
Kalor  adalah  salah  satu  bentuk  energi  yang dapat  mengakibatkan  perubahan  suhu.  Kuantitas energi  kalor  (Q)  dihitung  dalam  satuan  Joules  (J). Laju  aliran  kalor  dihitung  dalam  satuan  Joule  per detik (J/s) atau watt (W). Laju aliran energi ini juga
disebut  daya,  yaitu  laju  dalam  melakukan  usaha [9].  Suatu  bahan  biasanya  mengalami  perubahan temperatur  bila  terjadi  perpindahan  kalor  antara bahan  dengan  lingkungannya.  Pada  suatu  situasi tertentu,  aliran  kalor  ini  tidak  merubah temperaturnya.  Hal  ini  terjadi  bila  bahan mengalami perubahan fasa.  Kalor yang diperlukan untuk  merubah  fasa  dari  bahan  bermassa  m adalah [11]:
Q L =   L e x m                                                             (1) Dimana :
Q L = kalor laten zat (J) L e = kapasitas kalor spesifik laten (J/kg) m  = massa zat (kg)
Kalor  sensibel  adalah  kalor  yang  diberikan atau  yang  dilepaskan  oleh  suatu  jenis  fluida sehingga  temperaturnya  naik  atau  turun  tanpa menyebabkan perubahan fasa fluida tersebut [11]. ɳ = Q out Q in x 100%                                                      (2)
Dimana:
Q out =    Energi yang digunakan pada evaporator (W)
Q in =    Energi yang masuk diperoleh dari perhitungan absorber Qnetto (W)
Sedangkan  untuk  mengetahui  nilai  energi yang digunakan pada evaporator (Qout) digunakan rumus [11]:
Q out =   Q ev +   Qs air +   Q L +   Qs ev +   Q air (3) Dimana :
Q out = energi yang digunakan pada evaporator (W) Q ev = total energi panas yang digunakan evaporator (W) Qs air =  panas sensibel air (W) Q L =  kalor pada spritus (W) Qs ev =  kalor yang diserap evaporator (W) Qs air =  penurunan temperatur air (W)

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium Konversi  Energi  Teknik  Mesin  Universitas  Halu Oleo. Alat yang digunakan pada penelitian ini yaitu evaporator, thermocouple  type  K ,  pompa  vakum dan  manometer  vakum.  Adapun  bahan  yang digunakan  yaitu  spritus,  busa,  triplek, stainless steel dan aluminium coil .

## Gambar Alat Uji
Pada  penelitian  ini,  bagian  yang  diteliti  dari mesin Pendingin dengan siklus adsorpsi menggunakan  energi  surya  adalah  evaporator. Adapun  gambar  evaporator  dapat  dilihat  pada Gambar 1 berikut:

## Gambar 1. Gambar alat uji

## Prosedur Penelitian
yaitu sebagai berikut: 1. Menyambungkan  komponen  mesin  pendingin tenaga surya.
2. Memasang termokopel.
3. Mengamati temperatur selama proses desorpsi.
4. Setelah  proses  desorpsi  berakhir,  maka pemvakuman dilakukan.
5. Mengisi spritus kedalam evaporator dan katup evaporator ditutup. Kemudian semua sambungan dihubungkan kembali, lalu dilakukan  pemvakuman  kembali  dan  katub evaporator  perlahan  dibuka.  Setelah  spritus mendidih,  pemvakuman  dihentikan  dan  katup buang ditutup.
6. Proses  adsorpsi  terjadi  pada  malam  hari, temperatur pada proses adsorpsi turun seiring dengan turunnya temperatur lingkungan. Maka alumina  akan  menyerap  spritus  sehingga spritus  akan  menyuap  pada  evaporator  dan naik ke adsorben. Dengan penguapan metanol ini  maka  temperatur  evaporator  akan  turun mengakibatkan  temperatur  air  yang  ada  di sekitarnya juga akan turun.

## Teknik Analisis Data
Untuk menganalisis data dalam penelitian ini yaitu  dengan  melakukan  pengambilan  data  paga alat  uji  yang  hungannya  terhadap  temperatur evaporator  kemudia  data  tersebut  diolah  dan dibandingkan pengaruhnya terhadap waktu.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Temperatur Evaporator
Data temperatur diambil setiap 1 jam selama 23 jam dengan rentang waktu 3 hari pada alat uji Hasil  pengamata  temperatur  evaporator  dapat dilihat pada tabel 1.
Adapun  prosedur  kerja  pada  penelitian  ini

## Amusadar, Muhammad Hasbi, Samhuddin
Tabel 1. Hasil pengamatan temperatur evaporator
Waktu Hari  ke-1  Hari ke- 2 Hari ke-3 09.00 30,2 25,4 27,4 10.00 31 26,6 30,3 11.00 31,8 30,3 29,6 12.00 29,4 30,7 30,7 13.00 29,2 29,1 32,5 14.00 30,4 30 35,6 15.00 31,1 30 36,4 16.00 33,2 32,2 33,6 17.00 31,9 33,1 32,1 18.00 31,3 30 30,4 19.00 31 30 30 20.00 30,4 29,7 28,7 21.00 29,7 29,3 28,3 22.00 29,2 28,5 28,6 23.00 28,9 27,8 28 00.00 28 27,2 27,5 01.00 27,5 26,6 26,6 02.00 27,5 26 26 03.00 27,7 25,9 25,8 04.00 26,6 25,7 25,7 05.00 26,4 25,3 25,2 06.00 26,6 24,2 24,5 07.00 25,1 23,8 24,6
Adapun  hubungan  antara  waktu  dengan temperatur evaporator dapat dilihat pada gambar 2 berikut:
Gambar 2. Grafik perbandingan antara waktu  vs temperatur evaporator
Dari  Gambar  2,  di  atas  dapat  dilihat  bahwa terjadi  perbedaan  temperatur  evaporator  pada setiap  jamnya.  Pada  hari  pertama,  kenaikan temperatur  evaporator  tertinggi  pada  jam  16.00 yaitu  sebesar  33,2 o C  dan  temperatur  evaporator terndah  pada  pukul  07.00  yaitu  sebesar  25,1 o C.
Pada hari kedua, kenaikan temperatur evaporator tertinggi pada jam 16.00 yaitu sebesar 32,2 o C dan temperatur  evaporator  terendah  pada  pukul 07.00  yaitu  sebesar  23,8 o C.  Pada  hari  ketiga, kenaikan  temperator  evaporator  tertinggi  pada jam  15.00  yaitu  sbesar  36,4 o C  dan  temperatur evaporator  terendah  pada  pukul  06.00  yaitu sebesar 24,5 o C.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  pengujian  dan  analisa  yang  telah dilakukan  terhadap  temperatur  evaporator,  maka kesimpulan  dari  penelitian  ini  adalah  kenaikan temperatur  evaporator  bervariasi  setiap  jam. Pada hari pertama, kenaikan temperatur evaporator tertinggi pada jam 16.00 yaitu sebesar 33,2 o C dan temperatur evaporator terendah pada pukul  07.00  yaitu  sebesar  25,1 o C.  Pada  hari kedua,  kenaikan  temperatur  evaporator  tertinggi pada  jam  16.00  yaitu  sebesar  32,22 o C  dan temperatur  evaporator  terendah  pada  pukul 07.00 o C  yaitu  sebesar  23,8 o C.  Pada  hari  ketiga, kenaikan  temperatur  evaporator  tertinggi  pada jam  15.00  yaitu  sebesar  36,4 o C  dan  temperatur evaporator  terendah  pada  pukul  06.00  yaitu sebesar 24,5 o C.

## 5. Saran
Adapun  saran  yang  diberikan  peneliti  dari hasil kesimpulan penelitian yang didapatkan yakni perlu  adanya  penelitian  tentang  kondensor  pada mesin  pendingin  ini  sehingga  dapat  melengkapi dataa  mengenai  mesin  pendingin  dengan  siklus adsorpsi menggunakan energi surya.

## Daftar Pustaka
[1] A.  T.  dan  Nasruddin,  “Rancang  Bangun  dan Pengujian Sistem Pendingin Adsorpsi Dengan D ua  Adsorber,” Dep.  Tek.  Mesin  Fak.  Tek. Univ. Indones. , pp. 269 – 276.
[2] A.  M.  Hariyono,  “Rancang  Bangun  Sistem Pendingin Adsorpsi Dengan Pasangan Karbon Aktif-Metanol  Sebagai  Adsorben- Adsorbat,”
Jom FTEKNIK , vol. 1, pp. 1 – 15, 2014.
[3] M. Naibaho, “Experi mental Evaporator Untuk Mesin  Pendingin  Siklus  Adsorpsi  Yang Digerakkan  Energi  Surya,” Skripsi  Univ. Sumatera Utara , 2011.
[4] F.  D.  Ginting,  “Pengujian  Alat  Pendingin Sistem  Adsorpsi  Dua  Adsorber  Dengan Menggunakan  Metanol  1000  ml  Sebagai Refrigeran,” FT UI , 2008.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 Te m p e rat u r ( ˚C) Waktu Hari 1 Hari 2 Hari 3
[5]  T.  B.  Sitorus,  F.  H.  Napitupulu,  and  H. Ambarita,  “Korelasi  Temperatur  Udara  dan
Intensitas Radiasi Matahari Terhadap Performansi Mesin  Pendingin  Siklus  Adsorpsi
Tenaga  Matahari,” J.  Ilm.  Tek.  Mesin  Cylind. , vol. 1, no. 1, pp. 8 – 17, 2014.
[6]  W.  A.  dan  H.  Saito, PENYEGARAN  UDARA , Pertama. Jakarta: PT. Pradya Paramita, 1980.
[7] E.  Purwanto  and  Kemas  Ridhuan,  “ Pengaruh
Jenis  Refrigerant  Dan  Beban  Pendinginan Terhadap Kemampuan Kerja Mesin Pendingin ,” TURBO ,  vol.  3,  no.  116,  pp.  11 –
16.
[8]  M.  D.  Rambe et  al. ,  “ANALISA  MESIN PENDINGIN  ADSORPSI  DENGAN,”  no.  4,  pp.
60 – 73, 2018.
[9]  S.  Bonardo et  al. ,  “Pengujian  kemampuan adsorpsi  dari  adsorben  karbon  aktif  untuk mesin pendingin tenaga surya,” no. 1, pp. 71– 85, 2018.
[10] D.  W.  Jhon  Sufriadi,  Khairul  Suhada,  “Kajian eksperimental  unjuk  kerja  kolektor  untuk mesin  pendingin  siklus  adsorpsi  yang digerakkan energi matahari,” J. Ilm. “MEKANIK” Tek. Mesin ITM , vol. 5, no. 2, pp.
92 – 98, 2019.
[11]  D.  I.  R.  A.  Koestoer, Perpindahan  Kalor , Pertama. Jakarta: Salemba Teknika, 2002.