PENGEMBANGAN PERANGKAT LUNAK UNTUK SIMULASI SATU UNIT MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN ENERGI SURYA DENGAN LUAS KOLEKTOR 1,5 m 2

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "PENGEMBANGAN PERANGKAT LUNAK UNTUK SIMULASI SATU UNIT MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN ENERGI SURYA DENGAN LUAS KOLEKTOR 1,5 m 2"

Yenny Setiawan
6 tahun lalu
Tontonan:

PENGEMBANGAN PERANGKAT LUNAK UNTUK SIMULASI SATU UNIT MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN ENERGI SURYA DENGAN LUAS KOLEKTOR 1,5 m 2 SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan

1 PENGEMBANGAN PERANGKAT LUNAK UNTUK SIMULASI SATU UNIT MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN ENERGI SURYA DENGAN LUAS KOLEKTOR 1,5 m 2 SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik MUHAMMAD IKHWAN BAYONTA NASUTION NIM DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 i

3 ii

4 iii

5 4

6 i

7 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur kepada Allah Subhanahu Wa Ta ala atas segala karunia yang telah diberikan-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Shalawat dan salam kepada Rasulullah SAW sebagai teladan umat. Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan mencapai gelar sarjana di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul Skripsi ini yaitu Pengembangan perangkat lunak untuk simulasi satu unit mesin pendingin siklus adsorbsi yang digerakkan energi surya dengan luas kolektor 1,5 m 2 ". Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak sekali mendapat dukungan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Eng. Himsar ambarita, ST, MT, selaku dosen pembimbing. 2. Bapak DR.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 3. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST. MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 5. Orang tua penulis, Sahnan Nasution dan Siti Mirnelly Lubis, yang selalu memberikan penulis nasehat-nasehat serta do a selama studi di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 6. Keluarga, kerabat, sahabat, dan teman-teman yang selalu mendukung saya untuk berbuat yang terbaik. Dan semua pihak yang telah membantu saya dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari masih banyak kekurangan-kekurangan dalam Skripsi ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk penyempurnaan skripsi ini. Sebelum dan sesudahnya penulis ucapkan banyak terima kasih. Medan, Oktober 2010 Penulis, Muhammad Ikhwan Bayonta Nasution i

8 ABSTRAK Proses pendinginan sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari, baik dalam hal pembuatan makanan, pengawetan, penyimpanan vaksin, dan lain-lain. Salah satu cara untuk memperoleh proses pendinginan adalah dengan pendinginan siklus adsorbsi. Penelitian tentang pendinginan siklus adsorbsi ini masih minim. Pendinginan siklus adsorbsi berlangsung secara intermittent sehingga untuk melakukan pengukuran performansi alat yang telah dibuat dibutuhkan waktu yang relatif lama dan biaya pabrikasi untuk sebuah mesin adsorbsi juga cukup mahal. Pada skripsi ini dibahas pengembangan perangkat lunak dengan menggunakan bahasa pemrograman FORTRAN untuk menghitung penguapan metanol yang terjadi dan pendinginan yang dapat dilakukan oleh mesin pendingin siklus adsorbsi dengan luas kolektor 1,5 m 2 dan kapasitas air di sekitar evaporator adalah 5 liter. Dengan bantuan bahasa pemrograman FORTRAN ini, penghitungan secara teori kemampuan mesin untuk melakukan pendinginan dapat diselesaikan dengan lebih cepat. Persamaan yang dipakai dalam program ini diperoleh dari buku referensi dan jurnal yang terkait dengan masalah yang dibahas (metode kepustakaan). Dengan data masukan intensitas radiasi 8 MJ/m 2 /hari diperoleh bahwa mesin dapat menurunkan temperatur air dari 301 K menjadi 280,53 K. Dengan intensitas radiasi masukan 9 MJ/m 2 /hari diperoleh bahwa mesin tidak hanya dapat melakukan pendinginan, tapi juga dapat membuat air di sekitar evaporator (5 liter) menjadi es. ii

9 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... v DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR NOTASI... viii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Manfaat Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Sejarah FORTRAN Adsorpsi Adsorpsi Secara Fisika Adsorpsi Secara Kimia Adsorpsi Komposit Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Adsorpsi Adsorben Adsorben Fisik Adsorben Kimia Adsorben Komposit Refrigeran Refrigeran pada Umumnya Refrigeran yang Lain Prinsip Sistem Pendingin Adsorpsi Siklus Ideal Sistem Pendingin Adsorpsi Pindahan panas Kalor Spesifik Kalor Laten iii

10 Kalor Sensibel Konduktivitas panas efektif Plat persegi yang berdekatan dengan posisi horizontal Plat persegi yang berdekatan dan membentuk sudut dengan bidang datar Plat persegi vertikal yang berdekatan BAB III METODOLOGI Bagian Mesin Pendingin Proses BAB IV MODEL MATEMATIKA Bagan alir program Persamaan-persamaan yang digunakan pada program BAB V SIMULASI DAN ANALISA Validasi hasil program Simulasi Analisa BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN iv

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Reaction parameters for chlorides/ammonia Tabel 2.2. Sifat fisik refrigerant Tabel 2.3. Hubungan empiris bilangan Nusselt rata-rata untuk konveksi alamiah Tabel 2.4. Perbandingan H/L dan sudut kritis θ cr Tabel 5.1. Temperatur lingkungan dan intensitas radiasi matahari Tabel 5.2. Jumlah penguapan metanol Tabel 5.3. Temperatur plat absorber Tabel 5.4. Variasi laju intensitas radiasi matahari total per hari Tabel 5.5. Variasi laju intensitas radiasi matahari total per hari (lanjutan) Tabel 5.6. Hasil perhitungan menggunakan program dengan input 9 MJ Tabel 5.7. Hasil perhitungan menggunakan program dengan input 10 MJ Tabel 5.8. Hasil perhitungan menggunakan program dengan input 11 MJ Tabel 5.9. Hasil perhitungan menggunakan program dengan input 12 MJ Tabel Hasil perhitungan menggunakan program dengan input 13 MJ Tabel Hasil perhitungan menggunakan program dengan input 14 MJ Tabel Hasil perhitungan menggunakan program dengan input 16 MJ Tabel Hasil perhitungan menggunakan program dengan input 18 MJ Tabel Hasil perhitungan menggunakan program dengan input 20 MJ v

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Adsorption Nomenclature... 7 Gambar 2.2. Siklus refrigerasi adsorpsi (Clapeyron diagram)... 9 Gambar 2.3. adsorpsi kimia Gambar 2.4. Garis reaksi kesetimbangan klorida Gambar 2.5. Prinsip Kerja siklus dasar dan diagram Van't Hoff Gambar 2.6. Fenomena histeresis adsorpsi dan slope tekanan Gambar 2.7. Isoterm pada 40 o C Gambar 2.8. Bentuk butiran silika gel Gambar 2.9. Bentuk butiran karbon aktif Gambar Struktur karbon aktif Gambar Bentuk butiran zeolit Gambar Siklus sistim pendingin adsorpsi Gambar Diagram tekanan vs temperatur yang menggambarkan garis isosters Gambar Diagram clapeyron ideal Gambar 2.15 Proses pemanasan Gambar Proses pemanasan-desorpsi-kondensasi Gambar Diagram Clapeyron untuk pasangan AC 35 dan methanol Gambar 2.18 Proses pendinginan Gambar Proses pendinginan-adsorpsi-evaporasi Gambar Perpindahan panas konduksi Gambar Perpindahan panas konveksi Gambar Perpindahan panas secara radiasi Gambar Dua buah plat yang berdekatan dengan posisi horizontal Gambar Analogi konduksi murni dan konveksi alamiah dalam ruang tertutup Gambar2.25. Dua buah plat persegi yang berdekatan dengan posisi horizontal Gambar Plat persegi yang berdekatan dan membentuk sudut dengan bidang datar Gambar Plat persegi vertikal yang berdekatan vi

13 Gambar 3.1. Mesin pendingin adsorpsi yang direncanakan Gambar 3.2. Detail kolektor dan bagian dalam generator Gambar 3.3. Kondensor Gambar 3.4. Evaporator Gambar 3.5. Skema pengerjaan skripsi Gambar 4.1. Diagram alir program menghitung suhu kaca Gambar 4.2. Diagram alir menghitung suhu plat absorber Gambar 4.3. Diagram alir menghitung suhu generator dan penguapan metanol Gambar 5.1. Contoh tampilan program menghitung temperatur kaca Gambar 5.2. Contoh tampilan program menghitung temperatur plat absorber Gambar 5.3. Contoh tampilan program menghitung temperatur generator Gambar 5.4. Contoh tampilan program menghitung temperatur generator dan besar pendinginan Gambar 5.5. Tampilan hasil rekaman temperatur kaca Gambar 5.6. Tampilan hasil rekaman temperatur plat absorber Gambar 5.7. Tampilan hasil rekaman temperatur generator dan pendinginan vii

14 DAFTAR NOTASI Simbol Keterangan Satuan A Luas total penampang plat dan fin m 2 COP Coeficient Of Performance - Cp Kalor spesifik tekanan tetap J/kg. K Cv Kalor spesifik volume tetap J/kg. K H Panas yang diserap karbon aktif kj/kg Q Cool Kalor pendinginan kj Q Drive Kalor yang diserap untuk pendinginan kj H Perubahan entalpi kj/kg S Perubahan entropi kj/kg COA Coefficient Of Amplification - Q L Kalor laten J Le Kapasitas kalor spesifik laten J/kg m Massa zat kg Qs Kalor sensibel J ΔT Beda temperatur K Q conv Kalor Konveksi Joule Q kon Kalor Konduksi Joule Q rad Kalor Radiasi Joule Q sp Kapasitas pendinginan spesifik kj/s/m 2 x Jarak pusat karbon aktif ke plat m k Koefisien konduksi W/mK TG Temperatur tengah saat perhitungan Kelvin t Interval waktu Sekon h koefisien konveksi Watt/m 2 T s Temperatur Benda K T Temperatur sekeliling benda K ε Emisivitas permukaan - Nu Bilangan Nusselt - Ra Bilangan Rayleigh - viii

dokumen-dokumen yang mirip

KAJIAN EKSPERIMENTAL KONDENSOR UNTUK MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI TENAGA SURYA

KAJIAN EKSPERIMENTAL KONDENSOR UNTUK MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI TENAGA SURYA SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik DONNY OSMOND SAMOSIR NIM. 060401062