IV. METODOLOGI PENELITIAN 4.1 Waktu dan Tempat Pengujian dilakukan pada bulan Desember 2007 Februari 2008 bertempat di Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian Institut Pertanian Bogor (IPB) yang berada di daerah Leuwikopo, Bogor. 4.2 Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah larutan aqua-amonia, sedangkan peralatan yang dipakai antara lain : 1. Mesin pendingin absorpsi tipe icyball Mesin pendingin ini terdiri dari dua buah unit tabung dengan diameter 200 mm dan tinggi 240 mm. Tabung pertama merupakan unit generator absorber disebut dengan tabung G A, sedangkan tabung kedua merupakan unit kondensor evaporator disebut dengan tabung K E. Kedua tabung dihubungkan dengan pipa penghubung yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi untuk memisahkan antara siklus regenerasi dan siklus refrigerasi. Pressure gauge khusus ammonia yang terbuat dari bahan stainless steel dipasang pada kedua tabung untuk mengukur tekanan dan pada tabung G A dilengkapi dengan level gauge untuk mengetahui volume dari larutan aqua-ammonia yang berada di dalam tabung G A. Berikut adalah gambar dari mesin pendingin absorpsi tipe icyball :
Katup penghubung Pressure Gauge Level gauge Katup Kran Termokopel Tabung G - A Tabung K - E Gambar 8. Mesin pendingin absorpsi intermitten tipe icyball 2. Hybrid recorder Yokogawa tipe 308123 3. Termokopel tipe C-C sebanyak 2 buah 4. Termokopel tipe K sebanyak 2 buah. 5. Gerobak dengan dimensi 121 cm X 52 cm X 112 cm 6. Pompa vakum 7. Mistar 8. Selang penghubung 4.3 Prosedur Pengujian Pengujian dilakukan dalam beberapa tahap, meliputi (1) perbaikan dan modifikasi mesin pendingin, (2) Uji tekanan dan vakum dari mesin pendingin (3) Uji kinerja mesin pendingin, (4) Analisa performansi mesin pendingin
Diagram Alir Penelitian : Perbaikan dan modifikasi Mesin Pendingin Icyball Bocor Uji Tekanan/ kevakuman Tidak Running Mesin Pendingin Icyball Melakukan uji kinerja mesin pendingin absorpsi Mendapatkan COP mesin pendingin Menganalisis kinerja mesin pendingin absorpsi intermitten Menganalisis parameter yang mempengaruhi performa mesin pendingin absorpsi Gambar 9. Diagram alir penelitian
4.4 Tahapan-tahapan pengujian a. Perbaikan dan modifikasi mesin pendingin Perbaikan dan modifikasi dilakukan untuk mendapatkan kinerja mesin pendingin yang optimal serta untuk mendapatkan parameter-parameter yang digunakan untuk analisis performansi mesin pendingin. Mesin pendingin icyball beroperasi pada tekanan tinggi dan rawan korosi karena menggunakan ammonia sebagai fluida kerja. Perbaikan dilakukan pada bagian pressure gauge dan level gauge. Pressure gauge yang digunakan merupakan pressure gauge khusus untuk ammonia, terbuat dari bahan stainless steel. Level gauge merupakan bagian yang rawan terjadi kebocoran yaitu pada sambungan antara pipa acrylic dan knee yang dilem menggunakan lem epoxy. Kebocoran ini terjadi pada tekanan yang tinggi sehingga diperlukan mekanisme level gauge yang tahan tekanan tinggi dan terbuat dari stainless steel. Bagian lain yang masih terjadi kebocoran adalah pada tutup tabung G-A, sehingga perlu dikencangkan lagi dengan memasang packing yang baru dan dipasang dengan baut yang dikencangkan. b. Uji tekanan dan vakum Masalah utama yang perlu diperhatikan dalam mesin pendingin absorpsi tipe Icyball ini adalah masalah kebocoran. Prinsip kerja dari mesin pendingin Icyball adalah berdasarkan adanya beda tekanan dari kedua tabung untuk dapat mengalirkan fluida kerja, sehingga apabila terjadi kebocoran pada salah satu tabung dapat mengakibatkan menurunnya performa mesin pendingin atau bahkan tidak dapat bekerja sama sekali. Sumber kebocoran pada mesin pendingin ini terdapat pada sambungan-sambungan pipa yang kurang rapat. Perbaikan dan modifikasi pada mesin pendingin yang telah dilakukan berarti membuka sambungan-sambungan pipa yang ada. Oleh karenanya perlu dilakukan penyambungan kembali pipa-pipa dengan kuat agar tidak terjadi kebocoran. Uji kebocoran dilakukan dengan memberikan tekanan pada kedua tabung menggunakan udara bertekanan dari mesin kompresor.
Gambar 10. Uji kebocoran mesin pendingin menggunakan udara bertekanan c. Prosedur Pengoperasian Mesin Pendingin Icyball 1. Proses pengisian larutan ammonia air a. Tabung G-A dan tabung K-E divakum menggunakan pompa vakum dan katup penghubung dalam keadaan terbuka. b. Setelah kondisi vakum, katup penghubung ditutup. c. Tabung G-A diisi dengan larutan ammonia air dengan menghubungkan selang antara katup masuk tabung G-A dengan jirigen yang berisi larutan ammonia air. Katup penghubung tertutup ` Vakum Larutan ammonia air Tabung K E Tabung G A Gambar 11. Proses pengisian larutan ammonia air ke dalam tabung G A
2. Proses regenerasi kondensasi Tabung G-A dipanasi menggunakan air panas sehingga suhu dan tekanan dlarutan ammonia dalam tabung naik dan menghasilkan uap ammonia, sedangkan tabung K-E didinginkan dengan air. Katup penghubung dibuka sehingga uap ammonia mengalir menuju tabung K-E. Uap ammonia akan mengalami proses kondensasi sehingga menghasilkan ammonia cair. Kedua tabung akan mempunyai tekanan yang sama-sama tinggi. Setelah beberapa saat katup penghubung ditutup. Katup penghubung terbuka Larutan ammonia Uap ammonia Tekanan tinggi Refrigeran ammonia Air dingin Tabung K-E Tabung G-A Air panas Gambar 12. Proses regenerasi kondensasi 3. Penurunan tekanan tabung G A Tabung G-A direndam dengan air dingin dengan tujuan untuk menurunkan suhu dan tekanannya, sehingga ketika suhu dan tekanannya turun maka tabung G-A sekarang berfungsi sebagai absorber. Sedangkan tekanan dalam tabung K-E tetap tinggi dan suhunya sama dengan suhu lingkungan.
Katup penghubung tertutup Larutan ammonia konsentrasi rendah Refrigeran ammonia Tabung K-E Tabung G-A Air dingin Gambar 13. Proses penurunan tekanan tabung G-A 4. Proses evaporasi absorpsi Proses ini berlangsung di dalam gerobak dimana mesin pendingin diletakkan pada bagian bawah gerobak dan antara tabung G-A dan tabung K-E diberi sekat yang diberi celah untuk masuknya pipa penghubung. Proses refrigerasi berawal ketika katup penghubung dibuka dan akibat perbedaan tekanan, sejumlah uap ammonia berpindah ke dalam tabung G-A. Pada saat terjadi kesetimbangan tekanan maka refrigeran ammonia menguap dan menyerap panas dari lingkungan. Katup penghubung terbuka Uap ammonia yang berpindah Refrigeran ammonia Larutan ammonia Tabung K-E Tabung G-A Gambar 14. Proses evaporasi absorbsi
Gambar 15. Proses refrigerasi di dalam gerobak Untuk mendapatkan kinerja mesin pendingin icyball ini dilakukan tiga kali pengujian. Proses regenerasi berlangsung selama 3 jam menggunakan air panas sementara proses kondensasi pada tabung K-E menggunakan air. Penurunan tekanan tabung G-A dilakukan dengan cara merendam tabung G-A ke dalam bak berisi air sumur dengan suhu antara 27 35 o C selama 3 jam. Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan suhu minimum evaporator yang dapat dicapai serta nilai koefisien performa mesin pendingin (COP) untuk masing-masing tekanan. Dalam pengujian digunakan beberapa titik pengukuran pengambilan data. Data-data yang diambil berupa data suhu dan tekanan. Untuk penempatan titik pengkuran suhu dapat dilihat pada Gambar 8. Titik 1 adalah titik pengukuran suhu larutan dalam tabung G-A. Alat ukur yang digunakan adalah termokopel batang tipe K. Titik 2 adalah titik pengukuran suhu larutan dalam tabung K-E. Alat ukur yang digunakan adalah termokopel batang tipe K. Titik 3 adalah titik pengukuran tekanan dalam tabung G-A. Alat ukur yang digunakan adalah ammonia pressure gauge. Titik 4 adalah titik pengukuran tekanan dalam tabung K-E. Alat ukur yang digunakan adalah ammonia pressure gauge.
3 4 1 2 Gambar 16. Titik-titik pengukuran dalam pengujian Selain titik pengukuran tersebut masih terdapat tiga titik pengukuran suhu. Titik pertama menempel pada dinding luar tabung K-E digunakan untuk mengukur efek pendinginan, titik kedua terdapat pada air pemanas pada tabung G-A, dan titik ketiga mengukur suhu lingkungan di sekitar mesin pendingin.