PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Transkripsi

1 PENDINGIN AIR PELTIER DENGAN RANGKAIAN KASKADE PARALEL TUGAS AKHIR Ditujukan untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin Diajukan Oleh : ANDREAS HERMAWAN SETYADI Kepada : PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2014 i

2 PELTIER WATER COOLER WITH CASCADE PARALLEL CIRCUIT FINAL PROJECT Presented as partial fulfilment of the requirements to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering Submitted by : ANDREAS HERMAWAN SETYADI TO MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICHAL ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY 2014 ii

3 TUGAS AKHIR PENDINGIN AIR PELTIER DENGAN RANGKAIAN KASKADE PARALEL Disusun oleh : ANDREAS HERMAWAN SETYADI Telah disetujui oleh : Yogyakarta, 21 Maret 2014 Pembimbing Utama Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. iii

4 TUGAS AKHIR PENDINGIN AIR PELTIER DENGAN RANGKAIAN KASKADE PARALEL Yang dipersiapkan dan disusun oleh ANDREAS HERMAWAN SETYADI Telah dipertahankann di depan Dewan Penguji pada tanggal 21 Maret 2014 dan dinyatakan telah lulus memenuhi syarat. Susunan Dewan Penguji : Nama Lengkap Ketua : Doddy Purwadianto, S.T., M.T. Tanda Tangan.. Sekretaris : Wibowo Kusbandono, S.T., M.T... Anggota : Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T... Yogyakarta, 21 Maret 2014 Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Dekan iv

5 PERNYATAAN KEASLIAN KARYA Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat atau pendapat yang pernah ditulis atau pernah diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Surakarta, 21 Maret 2014 Andreas Hermawan Setyadi v

6 LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama Nomor Mahasiswa : Andreas Hermawan Setyadi : Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : PENDINGIN AIR PELTIER DENGAN RANGKAIAN KASKADE PARALEL Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secaraa terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingann akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Yogyakarta, 21 Maret 2014 Yang menyatakan Andreas Hermawan Setyadi vi

7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA..... v LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI. vi DAFTAR ISI.. vii KATA PENGANTAR... x ABSTRAK... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Batasan-batasan Prinsip Kerja Dan Skema Rancangan Manfaat Penelitian... 7 BAB II DASAR TEORI Perpindahan Kalor Perpindahan Kalor Konduksi Perpindahan Kalor Konveksi Peltier (termoelektrik) Efek Peltier Sirip vii

8 2.5 Kipas Isolator Material Dinding Alat Pendingin Air Dengan Peltier Perhitungan Kalor Yang Dilepas Air Perhitungan Efisiensi Alat Pendingin Referensi BAB III PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN Komponen Alat Pendindingin Air Menggunakan Peltier Peralatan Pendukung Pembuatan Alat Pendingin Air Skema Rancangan Alat Pendingin Air Menggunakan Peltier Pembuatan Alat Pendingin Air Menggunakan Peltier Variasi Penelitian Alat Pendingin Menggunakan Peltier Metode Pengambilan Data Alat Pendingin Menggunakan Peltier Pengambilan Data Penelitian Pengambilan Data Penelitian Pengambilan Data Penelitian Pengambilan Data Penelitian Pengambilan Data Penelitian Pengambilan Data Penelitian Metode Pengolahan Data Mendapatkan Kesimpulan BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian viii

9 4.1.1 Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian Pembahasan Perbandingan Kalor Maksimal Yang Dilepas Air Perbedaan Suhu ( T) Sisi Panas Dan Sisi Dingin Peltier Efisiensi Maksimal Dari Alat Pendingin BAB V KESIMPULAN DAN PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix

10 KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat yang diberikan, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul PENDINGIN AIR PELTIER DENGAN RANGKAIAN KASKADE PARALEL. Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan kelulusan sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih atas segala bantuannya sehingga tugas ini dapat terselesaikan dengan baik, kepada : 1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan sekaligus dosen pembimbing yang sudah banyak memberi petunjuk, pengarahan dan saran serta dukungan baik moral dan spiritual kepada penulis selama pengerjaan alat dan naskah. 3. Albertus Murdianto, M.Pd. selaku Kepala SMK Katolik Mikael yang telah memberi dukungan baik moral dan spiritual kepada penulis. 4. P. C. Wisnu Haryanto, S.Pd., M.M. selaku Kepala Unit Kerja Workshop SMK Katolik Mikael yang selalu memberi dukungan dan bantuan sarana dan prasarana di SMK Katolik Mikael untuk pembuatan tugas akhir ini. 5. Rekan-rekan kerja terutama Kristo yang selalu memberikan masukan dan saran serta solusi baik dalam pembuatan alat maupun penulisan. x

11 6. Para guru dan siswa SMK Katolik Mikael, terima kasih atas dukungannya. 7. Orang tua yang telah membesarkan dan merawat penulis serta saudara- saudara yang selalu memberi motivasi kepada penulis. 8. Berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari dalam pembuatan rancangan dan penulisan masih terdapat banyak kekurangan,maka penulis menerima segala bentuk saran dan kritik yang diberikan. Akhir kata, semoga Tugas Akhir yang telah penulis selesaikan dapat bermanfaat bagi banyak orang dan menambah pengetahuan. Surakarta, 21 Maret 2014 Penulis xi

12 ABSTRAK Salah satu sistem pendingin yang sedang marak dikembangkan dengan menggunakan termoelektrik (peltier). Keunggulan yang dimiliki oleh peltier adalah a.) tidak berisik, b.) mudah dibawa kemana-mana, c.) ramah lingkungan. Selain memiliki beberapa keunggulan, peltier merupakan inovasi baru dalam bidang mesin pendingin. Penelitian dilakukan penulis secara eksperimen untuk mengetahui karakteristik dari alat pendingin menggunakan variasi 1 peltier, 2 peltier dan 3 peltier total jumlah peltier yang digunakan 3 peltier dengan tipe TEC A yang dirangkai secara paralel dan disusun bertumpuk (kaskade) untuk 2 peltier dan 3 peltier, kapasitas air 0,7 liter. Catu daya untuk peltier menggunakan adaptor dengan kapasitas 12 volt 17 ampere dan catu daya untuk kipas menggunakan adaptor 15 volt 2 ampere. Hasil dari penelitian 1 sampai dengan penelitian 6 menunjukkan bahwa penelitian yang penulis anggap sukses adalah penelitian 1 dengan 1 peltier pendinginan sisi panas menggunakan kipas. Beberapa kesimpulan yang diperoleh adalah sebagai berikut : a.) suhu pada sisi dingin peltier dapat mencapai 6,5 o C dengan 1 peltier pendinginan sisi panas menggunakan kipas, b.) kalor maksimal yang dilepas air sebesar 8,55 W dengan 1 peltier pendinginan sisi panas menggunakan kipas, c.) perbedaan suhu sisi panas dan sisi dingin peltier dari waktu ke waktu dari alat pendingin air dengan pendinginan sisi panas menggunakan kipas relatif konstan, yaitu sebesar 0,5 o C, d.) efisiensi paling maksimal sebesar 20 % yaitu pada penelitian 1 dengan 1 peltier pendinginan sisi panas peltier menggunakan kipas. xii

13 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sistem pendingin banyak digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya menyimpan bahan makanan dan minuman, tempat menyimpan obat-obatan, vaksin serta bahan-bahan yang lain agar tahan lama dan tidak cepat rusak. Salah satu sistem pendingin yang banyak dipakai sekarang ini adalah dengan menggunakan siklus kompresi uap yang menggunakan alat-alat pendukung seperti kompesor, katup ekspansi, kondensor dan evaporator. Kelebihan menggunakan siklus kompresi uap menghasilkan suhu yang sangat rendah dan kapasitas yang besar, akan tetapi ada beberapa kekurangan, antara lain harganya mahal, ukurannya relatif besar, bobotnya relatif berat dan perawatannya relatif susah. Cara lain sistem pendinginan yang lebih sederhana yaitu dengan menggunakan termoelektrik atau disebut juga dengan peltier seperti terlihat pada Gambar 1.1. Gambar 1.1 Peltier ( 1

14 Ada beberapa keunggulan dalam penggunaan peltier dibandingkan menggunakan sistem pendingin dengan siklus kompresi uap, diantaranya adalah : a. Alat pendingin dapat dibawa kemana-mana (portabel) karena dapat menggunakan sumber daya dari baterai atau aki. b. Peralatan pendingin yang relatif kecil dan tidak berat. c. Ekonomis, karena harga komponen pendinginnya murah. d. Mudah dalam pembuatan, perakitan dan perawatan. Dengan keunggulan-keunggulan tersebut, banyak dikembangkan sistem pendingin menggunakan peltier. Beberapa contoh penggunan peltier untuk pendingin adalah peltier yang diaplikasikan pada dispenser (Gambar 1.2), kotak pendingin obat-obatan (Gambar 1.3), kulkas mini (Gambar 1.4), pendingin prosesor komputer (Gambar 1.5) dan pendingin pada kursi (Gambar 1.6). Gambar 1.2 Dispenser termoelektrik. ( 2

15 Gambar 1.3 Kotak pendingin obat-obatan. ( Gambar 1.4 Kulkas mini. ( 3

16 Gambar 1.5 Pendingin prosesor komputer. ( Gambar 1.6 Pendingin pada kursi. ( Mengingat bahwa mesin pendingin mempunyai perananan yang sangat penting pada saat ini, maka penulis bermaksud memahami dan mengenal lebih dalam cara kerja mesin pendingin air beserta karakteristiknya dengan membuat 4

17 mesin pendingin kapasitas ukuran mesin pendingin untuk rumah tangga menggunakan peltier. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian terkait peralatan pendingin dengan mempergunakan peltier ini adalah : a. Mengetahui besarnya suhu pendinginan paling maksimal yang dihasilkan alat pendingin dari masing-masing penelitian. b. Mengetahui besarnya kalor maksimal yang dilepas air pada masing-masing penelitian. c. Mengetahui rata-rata perbedaan suhu sisi panas dan sisi dingin peltier dari alat pendingin air dengan pendinginan sisi panas menggunakan kipas pada setiap penelitian. d. Mengetahui efisiensi paling maksimal dari masing-masing penelitian. 1.3 Batasan-batasan Batasan-batasan pada pembuatan alat pendingin yang dipergunakan dalam penelitian adalah : a. Peltier yang dipergunakan mempunyai spesifikasi TEC A. b. Variasi jumlah modul dengan menggunakan 1 peltier, 2 peltier dan 3 peltier yang dirangkai secara paralel dan disusun bertumpuk (kaskade). c. Kapasitas air yang didinginkan sebesar : 0,7 liter. 5

18 d. Arus listrik searah, dengan besar arus 6 ampere untuk mesin pendingin dengan 1 peltier, 12 ampere untuk 2 peltier dan 18 ampere untuk 3 peltier. e. Tegangan listrik sebesar 12 volt untuk mesin pendingin dengan 1 peltier, 2 peltier dan 3 peltier. f. Pembuangan panas pada sisi panas peltier menggunakan (1) heatsink, (2) heatsink dan kipas. g. Kipas pendingin menggunakan adaptor dengan besar tegangan 12 volt dan besar arus 0,19 ampere. 1.4 Prinsip Kerja Dan Skema Rancangan Peltier akan menimbulkan panas dan dingin pada kedua buah sisinya jika diberi energi listrik. Panas akan terjadi pada sisi peltier yang ada tulisan kode peltier, sedangkan sisi yang satu lagi akan dingin bila pemasangan kabel positif dan negatif dari sumber listrik dihubungkan dengan benar. Pemasangan kabel positif dan negatif yang terbalik tidak akan menyebabkan kerusakkan pada peltier melainkan sisi panas dan dinginnya akan terbalik. Pemanfaatan yang digunakan adalah sisi dingin peltier yang dirangkai secara paralel bertingkat (kaskade) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.7, pendinginan pada sisi dingin diteruskan melalui sirip yang tercelup di dalam air (coldsink), sedangkan sisi panas peltier didinginkan menggunakan beberapa variasi pendinginan. Skema rancangan peltier yang digunakan untuk pendingin air seperti yang terlihat pada Gambar

19 Gambar 1.7 Rangkaian paralel bertumpuk (kaskade). ( Gambar 1.8 Skema rancangan alat pendingin. 1.5 Manfaat Penelitian a. Menambah wawasan tentang jenis mesin pendingin selain menggunakan sistem kompresi uap (menggunakan refrijeran). b. Dapat digunakan sebagai bahan referensi untuk penelitian lain yang menggunakan peltier sebagai alternatif untuk mesin pendingin air. 7

20 BAB II DASAR TEORI 2.1 Perpindahan Kalor Perpindahan kalor adalah proses perpindahan energi kalor dari benda yang memiliki suhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Adanya perbedaan suhu, energi kalor dapat mengalir baik pada benda padat maupun fluida. Perpindahan kalor dibagi menjadi tiga jenis, yaitu perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.1. Gambar 2.1 Proses perpindahan kalor. ( Perpindahan Kalor Konduksi Perpindahan kalor konduksi adalah proses terjadinya perpindahan kalor dari suatu benda ke benda yang lain yang biasanya terjadi pada benda padat dengan cara perambatan kalor (Gambar 2.2). Pada fluida, yaitu benda cair dan gas 8

21 juga dapat terjadi perpindahan kalor secara konduksi dengan syarat fluida harus dalam keadaan diam. Gambar 2.2 Perpindahan kalor konduksi. ( Laju perpindahan kalor secara konduksi dapat dihitung dengan Persamaan 2.1 berikut ini : Q=k A... ( 2.1) Keterangan pada Persamaan (2.1) : Q : laju perpindahan kalor konduksi (watt). k : konduktivitas termal atau koefisien perpindahan kalor konduksi (W/m o C). A : luas permukaan yang tegak lurus dengan arah perpindahan kalor (m 2 ). T : perbedaan suhu ( o C). x : panjang atau ketebalan bahan (m). 9

22 Nilai konduktivitas termal berbagai bahan disajikan pada Lampiran Tabel 1 Sifat material pada 21 C Perpindahan Kalor Konveksi Perpindahan kalor secara konveksi tidak dapat terjadi pada benda padat, karena proses perpindahan kalor konveksi hanya terjadi pada fluida baik zat cair maupun gas yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya (Gambar 2.3). Gambar 2.3 Perpindahan kalor konveksi. ( Ada dua jenis perpindahan kalor konveksi, yaitu : a. Konveksi paksa, terjadi karena ada alat tambahan yang digunakan untuk mengalirkan fluida seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.4. Gambar 2.4 Konveksi paksa. 10

23 b. Konveksi bebas atau konveksi alami, terjadi karena adanya perbedaan suhu yang menyebabkan perbedaan kerapatan massa. Jadi konveksi bebas terjadi secara alami dan tidak menggunakan bantuan alat untuk mengalirkan fluida. (Gambar 2.5). Gambar 2.5 Konveksi bebas. Gambar 2.6 Skema perpindahan kalor konveksi. ( 11

24 Perpindahan kalor konveksi dapat dihitung dengan Persamaan 2.2 : Q=h A T =h A T T... (2.2) Keterangan pada Persamaan (2.2) : Q h : Laju perpindahan kalor konveksi (watt). : Koefisien perpindahan kalor konveksi (W/m 2o C). A s : Luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida (m 2 ). T s T : Suhu permukaan ( o C). : Suhu fluida ( o C). Untuk beberapa kasus tertentu, nilai koefisien konveksi disajikan pada Tabel 2.2: Tabel 2.2 Nilai koefisien perpindahan kalor konveksi. No Proses Nilai koefisien konveski (W/m 2 K) 1 Konveksi bebas, udara Konveksi bebas, air Konveksi paksa, udara Konveksi paksa, air Air mendidih Peltier (termoelektrik) Peltier atau juga disebut dengan termoelektrik adalah suatu alat yang bekerja dengan cara mengkonversi energi lisrtik menjadi kalor atau sebaliknya dari energi kalor menjadi energi listrik secara langsung, sehingga aliran kalor dihasilkan dari aliran listrik dan aliran listrik terjadi karena adanya aliran kalor. 12

25 Peltier yang banyak beredar dipasaran ada dua jenis, yaitu tipe TEG (Thermo Electric Generator) yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan aliran kalor dan tipe TEC (Thermo Electric Cooler) yang digunakan untuk pendinginan. Prinsip kerja peltier tipe TEG dan TEC sama, yang membedakan adalah bahan/material yang digunakan. Peltier tipe TEG menggunakan bahan PbTe dan Si/Ge sedangkan peltier tipe TEC menggunakan bahan Bismuth Telluride (Bi 2 Te 3 ), Lead Selenium (PbSe) dan Silicon Germanium (SiGe). Gambar 2.7 memperlihatkan efisiensi dari bereberapa tipe dari elemen pendingin. Gambar 2.7 Grafik kurva efisiensi beberapa jenis elemen pendingin peltier. ( 13

26 Batas maksimal ketahanan panas untuk peltier tipe TEG dapat mencapai 228 C, untuk tipe TEC batas ketahanan panas maksimalnya lebih rendah, yaitu sampai 138 C dan umur pakai (lifetime) dari peltier dapat mencapai sampai jam. Dari segi harga, peltier tipe TEG bisa mencapai 10 kali lipat dari harga peltier tipe TEC. Spesifikasi kinerja peltier TEC dari pabrikan disajikan pada Tabel 2.3: Tabel 2.3 Spesifikasi kinerja peltier TEC. Suhu Spesifikasi Kinerja 25 C 50 C Q maks. ( C) T maks. ( C) I maks. (ampere) 6,4 6,4 V maks. (volt) 14,4 16,4 Resistensi modul (Ω) 1,98 2,30 Pengujian yang dilakukan salah satu perusahaan pembuat peltier Hebei I.T. (Shanghai) Co., Ltd. mendapatkan beberapa hasil terkait dengan kinerja peltier TEC pada suhu 25 C yang dapat dilihat pada Gambar grafik 2.8 dan Gambar grafik 2.9, sedangkan kinerja pada suhu 50 C dapat dilihat pada Gambar grafik 2.10 dan Gambar grafik

27 Gambar 2.8 Grafik kinerja peltier (Q c vs T) pada suhu 25 C. ( Gambar 2.9 Grafik kinerja peltier (V vs T) pada suhu 25 C. ( 15

28 Gambar 2.10 Grafik kinerja peltier (Q c vs T) pada suhu 50 C. ( Gambar 2.11 Grafik kinerja peltier (V vs T) pada suhu 50 C. ( 16

29 Peltier memiliki rangkaian tertutup dengan dua semikonduktor yang berbeda jenis yaitu tipe P dan tipe N. Jika semikonduktor pertama dihubungkan dengan kutub positif (+) dan semikonduktor kedua dihubungkan pada kutub negatif (-) pada sumber listrik searah (DC) maka pada salah satu sambungan akan terjadi proses penyerapan kalor (proses pemanasan) dan sambungan yang lain akan melepaskan kalor (proses pendinginan) seperti yang terlihat pada Gambar 2.12 dan Gambar Gambar 2.12 Aliran kalor untuk jenis N dari efek peltier. ( Gambar 2.13 Aliran kalor untuk jenis P dari efek peltier. ( 17

30 Apabila salah satu dari sisi sambungan yang menyerap kalor (sambungan bersuhu T c ) ditempatkan pada suatu ruangan yang terisolasi maka kalor di dalam ruangan tersebut akan mengalir ke sambungan bersuhu T c dari peralatan pendingin. Dengan berjalannya waktu, suhu ruangan yang terisolasi akan mengalami penurunan suhu sampai pada batas tertentu sehingga suhu ruangan menjadi dingin. Semikonduktor tipe P dan tipe N dapat dirangkai baik secara seri (Gambar 2.14) maupun dirangkai secara paralel (Gambar 2.15) atau dirangkai secara gabungan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.16 dan Gambar Pada umumnya peltier menggunakan gabungan semikonduktor tipe P dan tipe N seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.18 Gambar 2.14 Aliran kalor untuk beberapa jenis N terhubung paralel. ( 18

31 Gambar 2.15 Aliran kalor untuk beberapa jenis N terhubung seri. ( Gambar 2.16 Aliran kalor pada gabungan jenis N dan P dari Efek peltier. ( 19

32 Gambar 2.17 Aliran kalor pada gabungan beberapa jenis N dan P dari Efek peltier. ( Gambar 2.18 Konfigurasi beberapa susunan P dan N dari sistem pendingin dengan efek peltier. ( Ukuran peltier umumnya 40 mm 40 mm 4 mm biasanya berisikan rangkaian beberapa batang Bismuth Telluride di dalamnya dengan dua jenis material semikonduktor P dan ssemikonduktor N dan dibungkus dengan keramik tipis seperti pada Gambar Di pasaran lokal, yang sering dijual adalah tipe 20

33 TEC dengan kode yaitu peltier terdiri dari 127 pellet dengan input tegangan maksimal 12 volt dan input arus maksimal 6 ampere. Beda suhu antara sisi panas dan dingin bisa mencapai 65 ºC. Gambar 2.19 Keping panas dingin yang ada dipasaran. (i01.i.aliimg.com/wsphoto/v0/ /5-pcs-lot-tec Thermoelectric-font-b-Peltier-b-font-40x40mm-TEC-font-b-Thermo.jpg) Untuk dapat lebih memahami prinsip kerja peltier dengan baik, perlu pemahaman tentang beberapa teori yang terkait dengan peltier antara lain efek Seebeck, efek Peltier dan efek Thomson. Efek yang digunakan pada sistem pendingin adalah efek Peltier, sehingga penulis menggunakan peltier jenis TEC dalam penelitian ini karena percobaan yang akan diteliti adalah tentang pendingin air. 2.3 Efek Peltier Efek Peltier pertama kali ditemukan tahun 1834 oleh Jean Charles Athanase Peltier ( ). Jika arus listrik searah dialirkan pada dua buah 21

34 jenis penghantar yang berbeda, dan pada masing-masing kedua ujung penghantar tersebut disambungkan (sambungan A dan sambungan B) sehingga membentuk rangkaian tertutup seperti terlihat pada Gambar 2.20, maka akan timbul perbedaan suhu antara sambungan A dengan sambungan sambungan B. Sambungan A bersuhu lebih rendah (T c ) dan sambungan B bersuhu lebih tinggi (T h ). Beda suhu sambungan A dan sambungan B adalah T. Pada sambungan A terjadi proses penyerapan kalor sebesar Qc dan pada sambungan B akan terjadi pelepasan kalor sebesar Qh. Besar kalor yang diserap Qc sama dengan besar kalor yang dilepaskan Qh atau (Qc = Qh). Persamaan yang menghubungkan jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan di sambungan dengan arus searah yang mengalir adalah : Q =Q =π I... (2.3) Pada Persamaan (2.3) : Q c Q h π I : jumlah perpindahan kalor yang diserap pada sambungan A (watt). : jumlah perpindahan kalor yang dilepaskan pada sambungan B (watt). : koefisien relatif peltier dari material X terhadap material Y (volt). : arus searah (DC) yang mengalir dari material X ke material Y (ampere). 22

35 Gambar 2.20 Efek peltier. ( Berdasarkan Gambar 2.20, koefisien Peltier XY (material X terhadap material Y) akan berharga positif jika kalor dilepaskan oleh sambungan B yang bersuhu Th (dimana Th>Tc) ketika arus searah mengalir dari material X ke material Y. Efek Peltier merupakan efek yang reversibel, jika arah arus dibalik maka pada sambungan yang awalnya melepaskan kalor akan berubah menjadi menyerap kalor dan yang awalnya menyerap kalor akan berubah melepaskan kalor. Untuk arus listrik tertentu, kecepatan penyerapan kalor atau pelepasan kalor per detik pada sambungan dua penghantar bergantung kepada daya termoelektrik dan tidak bergantung kepada bentuk dan dimensi penghantar. Dasar termoelektrik pendingin adalah terjadinya efek penyerapan kalor lingkungan oleh sambungan, bila arus listrik searah mengalir searah dengan kenaikan gradient potensial. Besarnya kalor diserap atau dilepaskan di suatu sambungan sebanding dengan arus yang dialirkan dan arah arus yang dialirkan menentukan apakah kalor diserap atau dilepaskan oleh sambungan tersebut. 23

36 2.4 Sirip Sirip berfungsi untuk memperluas permukaan dari benda yang dipasangi sirip. Apabila dipasang pada sisi panas (heatsink) dari elemen pendingin maka sirip akan dapat membantu memperbesar pembuangan kalor, sehingga suhu pada sisi panas dari elemen tidak melebihi batas kerja. Semakin besar luas permukaan sirip yang dipasang, akan semakin besar kalor yang akan dipindahkan ke fluida sekitar. Demikian juga semakin banyak sirip yang dipasang maka akan semakin besar kalor yang mampu dipindahkan. Hal ini juga berlaku pada sirip yang dipasang pada sisi dingin peltier (coldsink) baik yang bersinggungan secara langsung dengan fluida atau tidak. Pemilihan bahan sirip berpengaruh terhadap besarnya kalor yang dapat dipindahkan. Semakin besar nilai konduktivitas termal bahan sirip, semakin besar kalor yang dapat dilepas oleh sirip. Pengaruh luas penampang (A) dan pengaruh bahan sirip terhadap efisiensi sirip, diperlihatkan pada Gambar Semakin tinggi efisiensi, semakin besar kalor yang mampu dipindahkan. Dengan logika sama, hal yang sama juga terjadi jika sirip dipasang di sisi permukaan dingin dari elemen pendingin. Dalam hal ini, sirip dipergunakan membantu mempercepat proses pendinginan fluida di sekitar sirip. 24

37 Gambar 2.21 Hubungan efisiensi sirip dengan ξ. ( 2.5 Kipas Kipas berfungsi untuk mengalirkan udara. Kecepatan aliran udara di sekitar lokasi pelepasan kalor dapat diperbesar dengan adanya pemasangan kipas. Kecepatan udara berpengaruh terhadap laju perpindahan kalor konveksi. Semakin besar kecepatan aliran udara, semakin besar nilai koefisien perpindahan kalor konveksi yang dihasilkan. Semakin besar nilai koefisien perpindahan kalor (h), semakin besar laju perpindahan kalor konveksi yang dihasilkan. Laju perpindahan kalor konveksi berbanding lurus dengan nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h). Pemilihan kipas sebaiknya mempertimbangkan kipas yang ada di 25

38 pasaran, sebaiknya dipilih dengan daya listrik dan debit aliran yang besar. Contoh kipas yang biasa digunakan untuk membantu sirkulasi pengaliran kalor dapat dilihat pada Gambar Gambar 2.22 Kipas pendingin. ( AAAAAAAAAAc/1eZtJgOYOBk /s320/fanfp6.jpg) 2.6 Isolator Isolator harus memmiliki nilai konduktivitas termal yang rendah karena dipergunakan untuk menghambat proses perpindahan kalor. Isolator dibedakan menjadi 2 macam, yaitu isolator yang tahan terhadap suhu dingin dan isolator yang tahan terhadap suhu panas. Bahan isolator yang tahan terhadap suhu dingin, misalnya gabus sedangkan isolator yang tahan terhadap suhu panas dan juga tahan terhadap suhu dingin misalnya serat gelas (glasswool) dan udara. Nilai konduktivitas termal bahan gabus sebesar 0,026 watt/m o C, sama dengan nilai 26

39 konduktivitas termal yang dimiliki udara. Sedangkan nilai kondukivitas termal bahan serat gelas (glasswool) adalah 0,04 watt/m o C. 2.7 Material Dinding Alat Pendingin Dengan Peltier Pemilihan dinding kotak pendingin pada peralatan pendingin dapat mengambil referensi dari Tabel 2.4 yang menyajikan beberapa material dinding non logam beserta dengan sifat-sifatnya. Penggunaan material dinding non logam jika sisi dingin peltier diberi sirip dan bersentuhan dengan fluida yang didinginkan. Kotak pendingin yang bersentuhan langsung dengan peltier biasanya menggunakan bahan dengan nilai konduktivitas termal yang tinggi, seperti material dari alumunium atau tembaga. Tabel 2.4 Material dinding. Material k Ρ mq * (W/mK) (kg/m 3) (kgw/m 2 ) Busa Polistiren (Expanded) ,108 Poliuretana ,04 Silika Aerogel ,9 0,0014 Serat kaca ,292 Gabus ,123 * : untuk dinding dengan luas mm 2, ketebalan 10 mm dan T = 15 C. Pemilihan material dinding untuk alat pendingin yang baik adalah menggunakan Silika Aerogel, tetapi karena harganya yang relatif mahal material dinding alat pendingin bisa diganti menggunakan gabus yang harganya relatif murah dan memiliki nilai konduktivitas termal yang rendah. 27

40 2.8 Perhitungan Kalor Yang Dilepas Air Kalor yang dilepas air pada mesin pendingin selama selang waktu dari mesin pendingin (Gambar 2.23) dapat dihitung dengan Persamaan (2.4) berikut : Q=m C Ti Ta... (2.4) Pada Persamaan (2.4) : Q m : kalor yang dilepas air (watt). : massa air (kg). C v : kalor jenis air(j/kg o C). T i : Suhu awal air ( o C). T a : Suhu akhir air setelah selang waktu detik ( o C). Gambar 2.23 Kalor yang dilepas air. ( 28

41 2.9 Perhitungan Efisiensi Alat Pendingin Perhitungan efisiensi adalah perbandingan antara energi yang dapat dipergunakan mesin pendingin dengan energi yang diberikan ke mesin pendingin. η=... (2.5) Pada Persamaaan (2.5) : η Q P : efisiensi. : kalor yang dilepas air (watt) : daya yang diberikan ke mesin pendingin (watt) 2.10 Referensi Pendingin menggunakan peltier mulai banyak diteliti sebagai salah satu alternatif mesin pendingin karena murah, tidak berisik dan ramah lingkungan, beberapa penelitian yang telah dilakukan antara lain sebagai berikut : Penelitian dilakukan oleh Sandya Priyambada (2012) menggunakan empat buah peltier yang dirangkai secara paralel untuk pendingin kabin mobil dengan sumber listrik dari aki. Dari hasil pengujian yang dilakukan, peltier dapat mengurangi suhu pada kabin mobil yang di parkir di tempat terbuka di bawah sinar matahari langsung. Suhu dalam kabin mobil jenis city carmencapai 52,4 o C, setelah kabin diberi alat pendingin menggunakan peltier, suhunya dapat berkurang menjadi 48 o C. Alat pendingin dipasangkan pada bagian dalam mobil di atas kemudi seperti yang ditunjukkan pada Gambar

42 Gambar 2.24 Pemasangan alat pendingin kabin mobil. Penelitian dilakuakan oleh Stephanus Riosetiawan (2012) menggunakan 2 peltier untuk pendingin dan penghangat pada alat penyimpan makanan menggunakan aki kering 12 V 12 Ah sebagai sumber listrik. Alat tersebut memiliki dua buah ruangan yang terdiri dari satu ruang berfungsi untuk pendingin dan ruang yang lain berfungsi sebagai penghangat seperti ilustrasi yang ditunjukkan pada Gambar Dengan menggunakan kendali PID, suhu pada ruang pendingin dapat ditentukan sampai suhu 10 o C, sedangkan suhu pada ruang penghangat dapat ditentukan dari 40 o C sampai 60 o C. Cooler-warmer box dapat beropersi sekitar 2,5 jam. 30

43 Gambar 2.25 Cooler-warmer box. ( c+cooler+warmer+box+18l+-+great+for+picnics+camping) Penelitian dilakukan oleh Peri Permana (2006) menggunakan tiga buah peltier sebagai pendingin ruang untuk pendinginan jamur merang. Ruang pendingin terdiri dari lima bagian, yaitu 1.) ruang pendingin, 2.) modul termoelektrik, 3.) sistem sirkulasi udara dingin, 4.) sistem pembuangan panas, dan 5.) rak pendingin. Ruang pendingin terdiri dari kotak pendingin dari plat alumunium dan dinding insulasi terbuat dari bahan multiplek dan Styrofoam. Sistem sirkulasi udara dingin hanya menggunakan bantuan kipas DC, sedangkan sistem pembuangan panas terdiri dari heatsink, bak air, pompa AC, dan menara pendingin. Pengujian alat pendingin sistem termoelektrik diuji coba tanpa produk, 31

44 hal ini dikarenakan suhu di ruang pendingin hanya bisa mencapai suhu rata-rata sebesar 26,93 C. Suhu yang baik untuk penyimpanan jamur merang sekitar 15 C dan apabila suhu diatas 20 C maka jamur akan membusuk. Suhu terendah ruang pendingin pada 3 pengujian tanpa produk hari pertama 26,93 C tercapai pada menit ke 40, pada hari kedua adalah 27,02 C tercapai pada menit ke 20, dan pada hari ketiga adalah 26,48 C tercapai pada menit ke 10. Besarnya arus listrik yang masuk ke dalam peltier mempengaruhi kapasitas pendinginan. Semakin besar arus listrik yang masuk ke dalam peltier, semakin besar pula kapasitas pendinginan yang mampu dicapai. 32

45 BAB III PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Komponen Alat Pendindingin Air Menggunakan Peltier Pembuatan pendingin air menggunakan peltier memerlukan beberapa komponen, antara lain sebagai berikut : a. Peltier (termoelektrik) tipe TEC A b. Sirip pendinginsisi panas peltier (heatsink) c. Sirip pada sisi dingin peltier (coldsink) d. Sumber listrik arus searah (DC) 12 volt 17 ampere untuk peltier e. Sumber listrik arus searah (DC) 15 volt 2 ampere untuk kipas pendingin f. Kipas pendingin kapasitas 12 volt 0,19 ampere g. Tangki air kapasitas 0,7 liter h. Voltmeter i. Amperemeter j. Termometer digital 3 buah 3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Alat Pendingin Air Dalam pembuatan alat pendingin air ada beberapa alat pendukung yang dipergunakan, antara lain : a. Mesin frais Mesin frais digunakan untuk meratakan sirip yang bersentuhan dengan peltier dan digunakan untuk membuat lubang baut pada heatsik dan coldsink. 33

46 b. Mata bor Ø 3,3 mm Mata bor Ø 3,3 mm digunakan untuk membuat lubang yang nantinya lubang tersebut dibuat ulir dalam M4. c. Mata bor Ø 5 mm Mata bor Ø 5 mm digunakan untuk membuat lubang tempat baut M4 d. Tap tangan M4 Tap tangan M4 digunakan untuk membuat ulir dalam pada heatsink dan coldsink. e. Handle tap ukuran 1-8 Handle tap ukuran 1-8 digunakan untuk memegang tap M4 pada saat proses pembuatan ulir dalam. f. Obeng (+) Obeng (+) digunakan untuk memasang baut antara heatsink dengan coldsink. g. Gergaji Gergaji digunakan untuk membuat alur pada heatsink dan coldsink yang berfungsi sebagai tempat termokopel agar tidak mengganjal. h. Cutter Cutter digunakan untuk memotong kabel peltier yang akan disambung. 3.3 Skema Rancangan Alat Pendingin Air Mengguanakan Peltier Rancangan alat pendingin air menggukanan peltier seperti yang ditunjukkan Gambar

47 Gambar 3.1 Pendingin air menggunakan peltier. Peltier dirangkai secara paralel dengan tujuan untuk menyiasati penggunaan trafo yang harganya refatif mahal untuk kapasitas 10 ampere 36 volt. Adaptor yang dipakai sebagai sumber listrik menggunakan power supply dari komputer dengan kapasitas 12 volt 17 ampere. Rangkaian alat pendingin dapat dilihat pada Gambar

48 Gambar 3.2 Rangkaian alat pendingin. 3.4 Pembuatan Alat Pendingin Air Menggunakan Peltier Setelah bahan-bahan yang diperlukan dan alat yang akan digunakan telah siap semua, proses pembuatan alat pendingin air adalah sebagai berikut : a. Pembuatan alat pendingin air menggunakan peltier. Proses pertama yang dilakukan adalah meratakan heatsink, membuat lubang yang telah ditentukan jaraknya dengan mata bor Ø 5 mm untuk lubang baut M4 sebagai pengikat antara heatsink dan coldsink. Proses kedua adalah membuat lubang Ø 3,3 mm pada sisi samping heatsink yang sudah ditentukan jaraknya sebanyak 4 lubang, setelah lubang terbentuk kemudian dilakukan pembuatan ulir dalam M4 menggunakan tap tangan M4, lubang ulir ini nantinya berfungsi untuk pengikat kipas dengan heatsink. 36

49 Proses ketiga membuat alur untuk tempat termokopel menggunakan gergaji, kedalaman penyayatan tergantung pada besarnya termokopel yang digunakan. Fungsi dari pembuatan alur adalah supaya termokopel tidak mengganjal peltier dengan heatsink maupun coldsink, sehingga proses penyerapan kalor atau pelepasan kalor dapat maksimal. b. Perakitan komponen alat pendingin air menggunakan peltier. Peltier diberi pasta termal pada bagian sisi panas dan sisi dingin agar proses penyerapan dan pelepasan panas dapat lebih maksimal sebelum ditempelkan pada heatsink dan coldsink. Tahap selanjutnya adalah memasang baut untuk pengikat ukuran M4 yang sudah diberi ring pada heatsink dan coldsink kemudian peltier dirangkai secara paralel seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.3, Gambar 3.4 dan Gambar 3.5. Tahap terakhir adalah menyambungkan sumber listrik dari adaptor ke kutub positif dan kutub negatif pada rangkaian peltier. Gambar 3.3 Rangkaian paralel bertumpuk (kaskade). 37

50 Gambar 3.4 Pendingin air menggunakan peltier (1). Gambar 3.5 Pendingin air menggunakan peltier (2). ( ( c. Ujicoba alat pendingin Ujicoba alat pendingin dilakukan dengan cara mengukur suhu pada air, suhu pada sisi dingi peltier, suhu pada sisi panas peltier, arus listrik yang dibutuhkan dan tegangan yang digunakan untuk mendinginkan air di dalam 38

51 kotak pendingin. Sisi panas dan sisi dingin peltier dipastikan terjadi perbedaan suhu ( T) sehingga terjadi proses pendinginan, ujicoba alat pendingin dapat dinyatakan berhasil jika air yang didinginkan suhunya dapat berkurang sampai batas maksimal yang diinginkan, dengan batasan waktu selama 60 menit jika heatsink menggunakan kipas dan dengan batasan suhu pada sisi panas 80 C jika heatsnink tidak menggunakan kipas. 3.5 Variasi Penelitian Alat Pendingin Menggunakan Peltier Penelitian dilakukan dengan variasi jumlah peltier dan variasi pendinginan sisi panas peltier. Untuk penjelasan variasi yang digunakan adalah sebagai berikut : a. Pernelitian 1 Menggunakan 1 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier menggunakan kipas. b. Pernelitian 2 Menggunakan 1 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier tanpa menggunakan kipas. c. Pernelitian 3 Menggunakan 2 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier menggunakan kipas. d. Pernelitian 4 Menggunakan 2 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier tanpa menggunakan kipas. 39

52 e. Pernelitian 5 Menggunakan 3 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier menggunakan kipas. f. Pernelitian 6 Menggunakan 3 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier tanpa menggunakan kipas. 3.6 Metode Pengambilan Data Alat Pendingin Menggunakan Peltier Pengambilan data dilakukan pada rangkaian tunggal untuk 1 peltier dan rangkaian paralel bertumpuk (kaskade) untuk 2 peltier dan 3 peltier. Berdasarkan ilmu fisika kebutuhan tegangan untuk variasi jumlah peltier pada rangkaian paralel besarnya tetap yaitu 12 volt, sedangkan konsumsi arus listrik berbeda-beda untuk setiap jumlah peltier. Arus yang dibutuhkan untuk 1 peltier sebesar 6 ampere, untuk 2 peltier besarnya 12 ampere dan untuk 3 peltier besarnya 18 ampere meskipun arus listrik dari adaptor sebesar 17 ampere, peltier hanya akan memakai arus sebesar kapasitas maksimal yang dibutuhkan saja Pengambilan Data Penelitian 1 Urutan pengambilan data alat pendingin menggunakan 1 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier menggunakan kipas. 1. Pasang termokopel pada sisi panas dan sisi dingin peltier yang bersentuhan dengan heatsink dan coldsink serta celupkan termokopel ke dalam air yang ada di tangki alat pendingin. 40

53 2. Isi kotak pendingin dengan air sampai dengan kapasitas 0,7 liter. 3. Pasang voltmeter pada kutub positif (+) dan kutub negatif (-) pada peltier. 4. Pasang amperemeter pada kutub positif (+) dan kutub negatif (-) pada peltier. 5. Nyalakan adaptor dan catat keluaran tegangan listrik, keluaran arus listrik, suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin peltier dan suhu air. 6. Catat perubahan suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin, suhu air, keluaran tegangan dan keluaran arus listrik setiap 3 menit selama 60 menit. 7. Matikan adaptor. 8. Buang air yang sudah dipakai dan bersihkan kotak pendingin Pengambilan Data Penelitian 2 Urutan pengambilan data alat pendingin menggunakan 1 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier tanpa menggunakan kipas. 1. Isi kotak pendingin dengan air sampai dengan kapasitas 0,7 liter. 2. Matikan kipas pendingin pada sisi panas peltier. 3. Nyalakan adaptor dan catat keluaran tegangan listrik, keluaran arus listrik, suhu pada sisi panas,suhu pada sisi dingin peltier dan suhu air. 4. Catat perubahan suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin, suhu air, keluaran tegangan dan keluaran arus listrik setiap 1 menit sampai suhu pada sisi panas peltier mencapai 80 ºC. 5. Matikan adaptor. 6. Lepaskan semua alat ukur yang terpasang. 7. Buang air yang sudah dipakai dan bersihkan kotak pendingin. 41

54 3.6.3 Pengambilan Data Penelitian 3 Urutan pengambilan data alat pendingin menggunakan 2 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier menggunakan kipas. 1. Pasang sisi dingin peltier pada sisi panas peltier yang pertama, kedua sisi peltier harus diberi termal pasta terlebih dahulu dan sambung secara paralel. 2. Pasang termokopel pada sisi panas dan sisi dingin peltier yang bersentuhan dengan heatsink dan coldsink serta celupkan termokopel ke dalam air yang ada di tangki alat pendingin. 3. Isi kotak pendingin dengan air sampai dengan kapasitas 0,7 liter. 4. Pasang voltmeter pada kutub positif (+) dan kutub negatif (-) pada peltier. 5. Pasang amperemeter pada kutub positif (+) dan kutub negatif (-) pada peltier. 6. Nyalakan adaptor dan catat keluaran tegangan listrik, keluaran arus listrik, suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin peltier dan suhu air. 7. Catat perubahan suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin, suhu air, keluaran tegangan dan keluaran arus listrik setiap 3 menit selama 60 menit. 8. Matikan adaptor. 9. Buang air yang sudah dipakai dan bersihkan kotak pendingin Pengambilan Data Penelitian 4 Urutan pengambilan data alat pendingin menggunakan 2 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier tanpa menggunakan kipas. 1. Isi kotak pendingin dengan air sampai dengan kapasitas 0,7 liter. 2. Matikan kipas pendingin pada sisi panas peltier. 42

55 3. Nyalakan adaptor dan catat keluaran tegangan listrik, keluaran arus listrik, suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin peltier dan suhu air. 4. Catat perubahan suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin, suhu air, keluaran tegangan dan keluaran arus listrik setiap 1 menit sampai suhu pada sisi panas peltier mencapai 80 ºC. 5. Matikan adaptor. 6. Lepaskan semua alat ukur yang terpasang. 7. Buang air yang sudah dipakai dan bersihkan kotak pendingin Pengambilan Data Penelitian 5 Urutan pengambilan data 3 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier menggunakan kipas. 1. Pasang sisi dingin peltier pada sisi panas peltier yang kedua, kedua sisi peltier harus diberi termal pasta terlebih dahulu dan sambung secara paralel. 2. Pasang termokopel pada sisi panas dan sisi dingin peltier yang bersentuhan dengan heatsink dan coldsink serta celupkan termokopel ke dalam air yang ada di tangki alat pendingin. 3. Isi kotak pendingin dengan air sampai dengan kapasitas 0,7 liter. 4. Pasang voltmeter pada kutub positif (+) dan kutub negatif (-) pada peltier. 5. Pasang amperemeter pada kutub positif (+) dan kutub negatif (-) pada peltier. 6. Nyalakan adaptor dan catat keluaran tegangan listrik, keluaran arus listrik, suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin peltier dan suhu air. 43

56 7. Catat perubahan suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin, suhu air, keluaran tegangan dan keluaran arus listrik setiap 3 menit selama 60 menit. 8. Matikan adaptor. 9. Buang air yang sudah dipakai dan bersihkan kotak pendingin Pengambilan Data Penelitian 6 Urutan pengambilan data 3 peltier dengan pendinginan sisi panas peltier tanpa menggunakan kipas. 1. Isi kotak pendingin dengan air sampai dengan kapasitas 0,7 liter. 2. Matikan kipas pendingin pada sisi panas peltier. 3. Nyalakan adaptor dan catat keluaran tegangan listrik, keluaran arus listrik, suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin peltier dan suhu air. 4. Catat perubahan suhu pada sisi panas, suhu pada sisi dingin, suhu air, keluaran tegangan dan keluaran arus listrik setiap 1 menit sampai suhu pada sisi panas peltier mencapai 80 ºC. 5. Matikan adaptor. 6. Lepaskan semua alat ukur yang terpasang. 7. Buang air yang sudah dipakai dan bersihkan kotak pendingin. 3.7 Metode Pengolahan Data Pengolahan data hasil penelitian dilakukan sebagai berikut : a. Data suhu yang diperoleh dirangkum dalam bentuk tabel untuk masingmasing penelitian. 44

57 b. Data tegangan dan arus listrik yang digunakan pada masing-masing penelitian dihitung untuk mengetahui besarnya daya. c. Membandingkan suhu pendinginan dengan besarnya daya yang dibutuhkan pada masing-masing penelitian. 3.8 Mendapatkan Kesimpulan Untuk memperoleh kesimpulan hasil penelitian dilakukan sebagai berikut : a. Mengetahui besarnya suhu pendinginan air paling optimal dari mesin pendingin pada masing-masing penelitian. b. Mengetahui daya paling besar yang dibutuhkan pada penelitian dengan menggunakan 1 peltier, 2 peltier atau 3 peltier yang dirangkai secara paralel bertumpuk (kaskade). c. Mengetahui penelitian yang paling efisiensi dari variasi penggunaan jumlah peltier dan variasi pendinginan pada sisi panas peltier. d. Mengetahui hubungan T dan besarnya daya yang diperlukan. e. Mengetahui perbedaan suhu sisi panas dan suhu sisi dingin peltier dari waktu ke waktu. 45

58 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Hasil penelitian disajikan dalam bentuk tabel dan gambar untuk mempermudah melihat dan menganalisa data tiap penelitian Penelitian 1 Perolehan data yang dilakukan pada penelitian 1 menggunakan alat pendingin air dengan 1 peltier dan pendinginan sisi panas peltier menggunakan kipas. Hasil perolehan data disajikan pada Tabel 4.1 dan Gambar 4.1. Tabel 4.1 Hasil alat pendingin air menggunakan 1 peltier dengan pendinginan sisi panas menggunakan kipas. Waktu Tegangan Arus Tair Th Tc (menit) (volt) (ampere) (ºC) (ºC) (ºC) 3 11,82 3, ,82 3,55 25, ,5 9 11,82 3, ,82 3,54 24, , ,82 3, ,82 3,54 23,5 46,5 12, ,82 3, , ,82 3, , ,82 3,53 21, ,82 3, ,5 10, ,82 3,53 20,5 45, ,82 3, ,5 9,5 46

59 Waktu Tegangan Arus Tair Th Tc (menit) (volt) (ampere) (ºC) (ºC) (ºC) 39 11,82 3,53 19,5 45, ,82 3, , ,82 3, ,5 8, ,82 3,53 18, ,82 3, ,82 3,53 17,5 45 7, ,82 3, ,82 3,52 16,5 45 6,5 Suhu air ( C) Tair = -0,1703t + 26, Waktu (menit) Gambar 4.1 Grafik laju pendinginan air menggunakan 1 peltier dengan pendinginan sisi panas menggunakan kipas. 47

60 4.1.2 Penelitian 2 Perolehan data yang dilakukan pada penelitian 2 menggunakan alat pendingin air dengan 1 peltier dan pendinginan sisi panas peltier tanpa menggunakan kipas. Hasil perolehan data disajikan pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Hasil alat pendingin air menggunakan 1 peltier dengan pendinginan sisi panas tanpa menggunakan kipas. Waktu Tegangan Arus Tair Th Tc (menit) (volt) (ampere) (ºC) (ºC) (ºC) 1 11,82 2, ,1 17,5 2 11,81 2, ,2 18,8 3 11,81 2,74 24,9 73, ,82 2,71 24,9 78,7 21,1 5 11,82 2, ,5 21, Penelitian 3 Perolehan data yang dilakukan pada penelitian 3 menggunakan alat pendingin air dengan 2 peltier dan pendinginan sisi panas peltier menggunakan kipas. Hasil perolehan data disajikan pada Tabel 4.3 dan Gambar

61 Tabel 4.3 Hasil alat pendingin air menggunakan 2 peltier dengan pendinginan sisi panas menggunakan kipas. Waktu Tegangan Arus Tair Th Tc (menit) (volt) (ampere) (ºC) (ºC) (ºC) 3 11,63 6,06 26, ,63 6, ,63 6, , ,63 6,04 24, , ,63 6, ,63 6,04 23, , ,63 6, ,63 6,04 22, , ,63 6, ,63 6,05 21, , ,63 6, , ,63 6,05 20, , ,63 6, , ,62 6,05 19,5 50, ,63 6, ,62 6,04 18, , ,63 6, ,63 6,05 17,5 50, ,62 6, ,62 6,

62 Suhu air ( C) Tair = -0,1703t + 26, Waktu (menit) Gambar 4.2 Grafik laju pendinginan air menggunakan 2 peltier dengan pendinginan sisi panas menggunakan kipas Penelitian 4 Perolehan data yang dilakukan pada penelitian 4 menggunakan alat pendingin air dengan 2 peltier dan pendinginan sisi panas peltier tanpa menggunakan kipas. Hasil perolehan data disajikan pada Tabel

63 Tabel 4.4 Hasil alat pendingin air menggunakan 2 peltier dengan pendinginan sisi panas tanpa menggunakan kipas. Waktu Tegangan Arus Tair Th Tc (menit) (volt) (ampere) (ºC) (ºC) (ºC) 1 11,67 5,42 25,9 55, ,67 5,33 25,7 71,2 22,4 3 11,68 5,24 25,8 81,9 23, Penelitian 5 Perolehan data yang dilakukan pada penelitian 5 menggunakan alat pendingin air dengan 3 peltier dan pendinginan sisi panas peltier menggunakan kipas. Hasil perolehan data disajikan pada Tabel 4.5 dan Gambar 4.3. Tabel 4.5 Hasil alat pendingin air menggunakan 3 peltier dengan pendinginan sisi panas menggunakan kipas. Waktu (menit) Tegangan (volt) Arus (ampere) Tair (ºC) Th (ºC) Tc (ºC) 3 11,5 7, ,5 7, ,5 7, , ,5 7,69 23,5 51, ,5 7,7 23,5 51, ,5 7, , ,5 7,68 22, ,49 7, ,49 7, ,49 7,67 21,5 50, ,49 7,

64 Waktu Tegangan Arus Tair Th Tc (menit) (volt) (ampere) (ºC) (ºC) (ºC) 36 11,49 7,67 20, ,49 7, , ,49 7, , ,48 7, ,49 7,68 19, ,49 7, ,48 7, ,5 18, ,48 7, , ,49 7,67 18, Suhu air ( C) Tair = -0,1242t + 25, Waktu (menit) Gambar 4.3 Grafik laju pendinginan air menggunakan 3 peltier dengan pendinginan sisi panas menggunakan kipas. 52