Abstrak — Indonesia  merupakan  negara  dengan iklim  tropis,  sehingga  lebih  dibutuhkan  sistem  pendingin daripada  sistem  pemanas.  Salah  satu  teknologi  pendinginan yang  dapat  digunakan  adalah  DAR  ( Diffusion Absorbtion refrigeration ).  Berbeda  dengan  sistem  kompresi  uap,  sistem refrigerasi  difusi  absorbsi  tidak  menggunakan  kompresor, namun  menggunakan generator sebagai penggantinya. Namun seiring  waktu,  sistem  pendingin  absorbsi  mulai  ditinggalkan karena memiliki COP ( Coeffisient Of Performance ) yang relatif kecil.  Pada  penelitian  kali  ini  pasangan  refrijeran  dan absorben yang digunakan adalah R22 dan DMF ( Dhymethylformamyde )  dengan  konsentrasi  R22  sebesar  60%. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan beban pendinginan  pada  kabin  evaporator  dengan  memasang  heater elektrik  yang  dilengkapi  dengan  voltage  regulator.    Terdapat tiga  variasi  beban  pendinginan  yang  akan  dilakukan  yaitu beban  pertama  dengan  mengkondisikan  beban  heater  electric 0  watt  (tanpa  beban),  beban  kedua  dengan  beban  7,84  watt, dan  beban  ketiga  15,68  watt.  Hasil  yang  diperoleh  dari pengujian  beban  pendinginan  pada evaporator, yaitu semakin tinggi  beban  pendinginan  maka  COP  dari  sistem  pendingin akan  semakin  tinggi.  Adapun  hasil  performa  optimum  yang didapatkan  antara  lain:  Q gen optimum  adalah  337.417  watt, laju alir massa refrijeran ( ) optimum adalah 0.679 gram/s. Panas yang diserap evaporator (Q evap ) optimum adalah 130.604 Watt.  Coefficient  Of  Performance  (COP)  optimum  0.398. Panas  yang  dibuang  kondensor  (Q cond )  maksimum  132.026 Watt.
Kata  kunci :  COP,  Beban  Pendinginan,  DAR  ,  DMF,  DMF, Evaporator, Performasi, R-22.

## I. PENDAHULUAN
P ada tahun 1922 dua orang peneliti berkebangsaan swedia,  Baltzar  Von  Platen  dan  Carl  Munters  menemukan sistem  pendingin  yang  meggunakan  pemanas  elektrik  atau pembakaran  gas  untuk  energi  pengoperasiannya.  Sistem pendinginan  ini  menggunakan  siklus  DAR  ( diffusion Absorbtion Refrigeration ). Berbeda dengan sistem pendinginan  VCR  ( Vapour  Compresssion  Refrigeration ) yang  pada  umumnya  digunakan,  siklus  DAR  tidak menggunakan  komponen  kompressor  pada  penggunaanya, namun  fungsi  kompressor  digantikan  dengan  absorber  dan generator.
Pada  penggunaannya,  siklus  DAR  menggunakan pasangan refrigeran-absorben amonia-air dan air- lithiumbromida.  Pada  siklus  DAR  semua  siklus  terjadi secara  natural  tanpa  kerja  paksa  dari  kompresor.  Hal  ini dikarenakan refrigeran yang bertekanan parsial rendah pada evaporator  didapatkan  dari  bantuan  hidrogen  sebagai  gas inert yang  tidak  ikut  bereaksi.  Gas  hidrogen  ini  berfungsi untuk  mengendalikan  tekanan  total  fluida  di  dalam
evaporator agar sama dengan tekanan total pada komponen lainnya.

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Siklus Refrigerasi Difusi Absorpsi
Siklus  DAR  pertama  kali  ditemukan  oleh  Baltzar  von Platen  dan  Carl  Munters,  dua  orang  peneliti  berkebangsaan Swedia  pada  tahun  1922,  yang  menggunakan  pemanas elektrik atau pembakaran gas untuk energi pengoperasiannya. Produk ini dipasarkan oleh Electrolux di Swedia  dan  beberapa  negara  di  USA.  Produk  ini menggunakan  pasangan  refrigeran-absorben  amonia-air  dan tambahan gas inert yaitu hidrogen .
Skema  dari  siklus  DAR  yang  digunakan  dapat  dilihat pada  gambar  1.  Pada  skema  tersebut  terdapat gas  heat exchanger pada  evaporator  yang  berfungsi  melakukan pendinginan  awal  gas  hidrogen  sebelum  masuk  ke  inlet evaporator.
Gambar 1. Skema Refrigerasi Difusi Absorpsi R22 – DMF [1]
Di  dalam  tangki  penampung  ( reservoir )  terdapat larutan  R22-DMF  .  Larutan  yang  dikenal  dengan  istilah strong  solution (larutan  kaya)  ini  mengalir  ke  generator

## Studi Eksperimen Variasi Beban Pendinginan pada Evaporator Mesin Pendingin Difusi Absorpsi R22-DMF
Akhmad Syukri Maulana dan Ary Bachtiar Khrisna Putra Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : arybach@me.its.ac.id
akibat  kesetimbangan  level  cairan  antara  dua  bejana  yang berhubungan. Strong  solution kemudian  dipanaskan  di dalam  generator  hingga  temperatur  100  ˚C  yang menyebabkan  sebagian  besar  R22  menguap.  Gelembung- gelembung  uap yang terbentuk  menekan kolom larutan cair yang berada di dalam pipa bubble pump menuju ke rectifier untuk  dimurnikan.  Uap  R22  akan  terus  bergerak  ke  atas sementara  larutan  cair  yang  masih  mengandung  DMF ditampung  dan  dialirkan  kembali  menuju  absorber.  Larutan yang  mengandung  sedikit  R22  ini  disebut weak  solution (larutan miskin).
Uap  R22  yang  bergerak  dari  rectifier  menuju  inlet kondensor  untuk  dikondensasikan).  R22  cair  hasil kondensasi kemudian bergerak memasuki evaporator.
Pada  inlet  evaporator,  R22  cair  bertemu  dengan hidrogen sebagai gas inert yang menurunkan tekanan parsial R22.  Turunnya  tekanan  mengakibatkan  R22  cair  dapat menguap pada temperatur yang lebih rendah. Pada saat yang sama  R22  cair  ini  juga  menerima  kalor  dari  beban pendinginan  sehingga  R22  cair  mulai  menguap.  R22  terus menguap sembari mengalir di dalam evaporator hingga pada outlet evaporator tekanan parsialnya sudah naik.
Massa  jenis  R22  jauh  lebih  besar  dari  hidrogen, karena itu uap campuran (R22 dan hidrogen) semakin berat seiring  dengan  terus  menguapnya  R22  cair  sehingga  uap campuran  itu  turun  dari evaporator memasuki  reservoir absorber. Di dalam reservoir sebagian uap R22 terserap oleh DMF  yang  turun  dari  absorber.  Hal  ini  mengakibatkan  uap campuran  R22-hidrogen  kembali  menjadi  lebih  ringan  dan mulai  bergerak  ke  atas  memasuki  absorber.  Di  dalam absorber,  penyerapan  R22  oleh  DMF  ( weak  solution ) semakin  banyak  dan  akhirnya  hanya  tinggal  gas  hidrogen dengan sedikit uap R22 yang keluar dari absorber.

## B. Penelitian Terdahulu
Pada  penelitian    berjudul  “Studi  Eksperimen  Mesin pendingin  Difusi  Absorbsi  R22-  DMF  Dengan  Variasi Heater  Generator”  [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.
Gambar 2.  (a) Desain Awal ; (b) Modifikasi Desain Generator
Gambar  2  terdapat  desain  awal  dan  hasil  modifikasi  desain generator. Hasil penelitian ini menunjukkan hasil modifikasi desain  generator  yang  baru  memberikan  panas  generator (Qgen ) dan COP sistem DAR yang lebih tinggi.
Pada  penelitian  lainnya,  oleh  Aris  berjudul  “Studi Eksperimen  Variasi  Beban  Pendinginan  pada  Evaporator Mesin  Pendingin  Difusi  Absorbsi  Musicool22-DMF”  [3], Aris  melakukan  penelitian  dengan  memodifikasi  desain generator  sistem  DAR  2  dan  menggunakan  pasangan
refrigeran Musicool22-DMF serta hidrogen sebagai gas inert kemudian  memvariasikan  panas heater  electric .  Ada  tiga variasi panas heater dalam percobaan kali ini, yaitu  0 volt; 15 volt; dan 30volt
Gambar 3. Grafik Hasil Percobaan COP oleh Aris Nur Cahyadi
Dari  hasil  percobaan,  menunjukkan  COP  tertinggi terdapat pada beban ketiga dengan COP maksimal 0.786.

## III. METODOLOGI

## A. Skema Pengujian peforma DAR dengan variasi beban pendinginan
Gambar 4. Skema Beban Pembebanan pada Kabin Pengujian
Gambar  4  menunjukkan  skema  penelitian  ini.  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  watt  (tanpa  beban),  7,84  watt  dan  15,68  Watt.  Sehingga panas 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, menyalakan pompa untuk mengalirkan thermal oil ke generator dan menyalakan fan kondensor.  Setelah  itu  sistem  ditunggu  hingga  steady( sekitar 10 jam) setelah  itu  dilakukan pengambilan data dari selama 3 jam dengan range 15 menit. Setelah data pertama didapatkan  dilanjutkan  kembali  pengambilan  data  secara bertahap dengan variasi beban pendinginan yang lainnya.

## B. Parameter Titik Pengukuran
Gambar 5. Skema Titik Pengukuran Percobaan
Keterangan:
1. Temperatur outlet reservoir (T1).
2. Temperatur  dan  tekanan  strong  solution  saat memasuki generator (T2,P2).
3. Temperatur dan tekanan inlet kondensator (T3,P3).
4. Temperatur  weak  solution  pada  keluaran  generator (T4).
5. Temperatur outlet kondensator (T5).
6. Temperatur  inlet evaporator (T6).
7. Temperatur outlet evaporator (T7).
8. Temperatur dan tekanan absorber (T8,P8).
9. Temperatur kabin pendinginan (Tk).
10. Temperatur inlet thermal oil generator (Tig).
11. Temperatur outlet thermal oil generator (Tog).
C. Perhitungan Sistem Refrigerasi Difusi Absorpsi
a. Laju alir massa refrigeran
b. Kapasitas pendinginan
c. Kalor yang diserap generator
d. Kalor yang dilepas kondensor
e. Coefficient of Performance (COP)
COP =

## IV. ANALISA DATA
Pada penelitian pengujian peformasi sistem DAR dengan pemberian variasi beban pendinginan menghasilkan beberapa grafik dengan tiga variasi beban pendinginan. Pada Gambar  6  menampilkan  grafik  panas  generator  (  Q gen ) terhadap fungsi waktu pengambilan data
Gambar 6. Grafik Q gen fungsi Beban Pendinginan
Pada  grafik  6.  data  diatas,  dapat  ditarik  trendline  pada ketiga beban pendinginan. Trendline pada grafik menunjukkan  garis  yang  cenderung  konstan  antara  ketiga beban  tersebut.  Hal  ini  dikarenakan  pada  percobaan,  set point  temperatur  dan  debit  dari thermal oil  pada  setiap variasi diatur dengan besar yang sama
Gambar  7  menunjukkan  laju  aliran  massa  ( mass  flow rate ) refrigeran  terhadap  fungsi  beban  pendinginan  pada keadaan unsteady dan steady .  Kedua  grafik  tersebut menunjukkan  trenline  grafik  yang  cenderung  naik  seiring dengan  naiknya  beban  pembebanan.  Dari  gambar  grafik juga  terlihat  laju  aliran  massa  refrigeran  pada  beban  ketiga (15.68  watt)  memiliki  laju  aliran  massa  yang  paling  tinggi jika  dibandingkan  dengan  laju  aliran  massa  refrigeran  pada kedua beban pendinginan lainnya. Namun selisih laju aliran massa  refrigeran  pada  beban  ketiga  dan  beban  kedua  tidak terlalu signifikan jika dilihat pada data hasil perhitungan.
Naiknya  laju  aliran  masa  refrigeran  pada  beban  ketiga disebabkan  karena  perhitungan  laju  aliran  massa  refrigeran pada  ini  menggunakan  perbandingan  antara  besarnya  panas yang  dilepaskan  kondensor  ke  lingkungan  sekitar  akibat kerja paksa dari fan dibagi dengan selisih  entalpi pada inlet dan outlet pada  kondensor.  Semakin  besar  pembebanan yang  dilakukan  maka  besarnya  panas  yang  dilepaskan  oleh kondensor juga semakin besar.
.
Pada  gambar  8    merupakan    grafik  hubungan  antara kapasitas  pendinginan  (Q evap )  terhadap  fungsi  beban pendinginan,  dapat  terlihat  bahwa  seiring  meningkatnya beban  pendinginan  ,  maka  Q  evaporatornya  pun  cenderung naik,.  Dari  grafik  terlihat  pada  beban  ketiga  (15.68  watt) memiliki  kapasitas  evaporator  yang  paling  tinggi  jika dibandingkan  dengan  kapasitas  evaporator  pada  kedua beban pendinginan lainnya.
Meningkatnya  nilai  kapasitas  evaporator,  sebanding dengan  meningkatnya  nilai  beban  pendinginan.  Hal  ini dikarenakan,  semakin  tinggi  beban  pendinginan,  maka refrijeran  pada  evaporator  akan  menyerap  lebih  banyak kalor  dari  kabin  yang  dipengaruhi  oleh  beban  pendinginan, sehingga  temperatur  outlet  evaporator    akan  semakin  naik. Selisih  temperatur  antara  input  dan  output  evaporator  akan semakin  naik.  Hal  ini  akan  menyebabkan  perubahan entalpinya pun akan semakin naik. Selain itu semakin tinggi beban  pendinginan,  maka  penguapan  refrijeran  pada evaporator pun akan semakin cepat.
Gambar 8. Grafik Q evap fungsi beban pendinginan
Grafik  9  ini  merupakan  grafik Coeffisient  of Performanse (COP)  terhadap  fungsi  beban  pendinginan, dengan  perbandingan  tiga  variasi  beban  pendinginan.  COP sendiri adalah perbandingan antara panas  yang diserap oleh evaporator,  dengan  panas  yang  diberikan  ke  generator. Dimana  pada  sistem  pendinginan  VCR,  nilai  dari  COP  ini selalu lebih besar dari satu ( >1 ). Adapun pada sistem DAR nilai yang dihasilkan rendah, kurang dari satu ( < 1 ).
Dari  gambar  9  terlihat  bahwa  pada  beban pendinginan  ketiga  (15.64  watt)  memiliki  nilai  COP  yang paling  tinggi.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  semakin  tinggi beban  pendinginan,  maka  COP  akan  semakin  naik.  Hal  ini dikarenakan  beban  pendinginan  akan  menaikkan  nilai kapasitas  pendinginan  (Q  evaporator).  Sedangkan  Q evaporator  berbanding  lurus  dengan  COP.  Seperti  yang dijabarkan pada persamaan sebagai berikut :
Dari  rumusan  diatas  dapat  kita  ketahui  bahwa semakin  besar  panas  yang  diserap  oleh  evaporator  (  Q evap ) dengan  panas  generator  cenderung  konstan  maka  COP sistem DAR akan meningkat.
Gambar 9. Grafik COP fungsi beban pendinginan.
Pada  Gambar  10  adalah  grafik  temperatur  kabin evaporator  (  T k )  terhadap  fungsi  waktu.  Dari  grafik  diatas dapat  kita  lihat  bahwa  trenline  grafik  yang  terjadi  terus menurun  seiring  waktu  berjalan.  Temperatur  kabin  terus menurun  hingga  pada  waktu  2.30  temperatur  kabin  mulai stabil  ( steady ).  Pada  titik  0.00  hingga  2.15  disebut  masa transient ( unsteady ) dimana keadaan kabin belum steady .
Gambar 10.  Grafik Temperatur kabin evaporator fungsi waktu pengambilan data
Dari grafik ini nampak adanya pengaruh pembebanan pada kabin evaporator. Yaitu berpengaruh pada cooling rate dan  suhu  kabin  evaporator.  Hal  ini  terlihat  pada  grafik, dimana  dengan  waktu  yang  sama,  suhu  kabin  evaporator yang  dikondisikan  tanpa  beban  memiliki  suhu  yang  paling rendah, jika dibandingkan dengan menggunakan beban.

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Setelah  melakukan  penelitian  terhadap  mesin  pendingin sistem  difusi  absorpsi  R22  -  DMF,  maka  dapat  diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Semakin  tinggi  beban  pendinginan,  maka  kapasitas pendinginan  (Q  evaporator)  akan  semakin  tinggi,  dan akan semakin tinggi pula nilai COP.
2. Dengan  memvariasikan  beban  pendinginan  di  kabin evaporator DAR , diperoleh nilai – nilai optimum dari performance  sistem  DAR  pada  variasi  beban  tertinggi ( 15,68 watt) sebagai berikut:
 Panas  generator  (  Q gen )  optimum  adalah  337.417 watt.
 Panas  yang  dibuang  kondensor  (  Q cond ) maksimum 132.026 watt.
 Laju alir massa refrijeran ( ) optimum adalah
0.679 gram/s.
 Panas  yang  diserap  evaporator  (Q evap )  optimum adalah 130.604 Watt.
 Coefficient  Of  Performance  (  COP  )  optimum 0.398.
3. Temperatur  kabin  paling  rendah  yang  dapat  dicapai terdapat  pada  beban  pendinginan  0  watt  (tanpa  beban pendinginan) yaitu 18 °C.

## NOMENKLATUR
Massa refrigerant Massa DMF Laju alir massa refrigerant Laju alir massa weak solution Laju alir massa strong solution Massa jenis udara Kalor spesifik udara
Luas penampang ducting Kecepatan udara Entalpi strong solution pada inlet generator h 3 Entalpi R22 pada inlet kondensor
Entalpi weak solution
h 5
Entalpi outlet kondensor h 6 Entalpi inlet evaporator h 7 Entalpi outlet evaporator Kapasitas pendinginan 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] Himawan Boby. 2013. “Variasi Laju Pendinginan Kondensor
Pada Mesin Pendingin Difusi Absorbsi R22- DMF” . Surabaya:
Tugas Akhir Teknik Mesin FTI-ITS.
[2] Riva’I, Mohamad. 2013.  “Studi Eksperimen Mesin Pendingin Difusi Absorbsi R-22- DMF Dengan Variasi Heater Geerator”. Surabaya: Tugas Akhir Teknik Mesin FTI-ITS.
[3]  Cahyadi,  Aris  N.  2012.  “Study  eksperimen  Variasi  Beban Pendinginan  pada  Evaporator  Mesin  Pendingin  Difusi
Absorbsi Musicool22-DMF”.