MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS KOMPRESI UAP DIBANTU DENGAN SATU PENUKAR KALOR DAN 10 LAMPU 25 WATT SKRIPSI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS KOMPRESI UAP DIBANTU DENGAN SATU PENUKAR KALOR DAN 10 LAMPU 25 WATT SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Oleh

DINO APRIAN NIM : 125214030

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2016 i


VAPOR COMPRESSION CYCLE SYSTEM FOR TOWEL DRYER WITH ONE HEAT EXCHANGER AND 10 24 WATT BLUB LAMPS FINAL PROJECT As Partical fulfillment of the requirements to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

DINO APRIAN Student Number : 125214030

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2016 ii


iii


iv


v


vi


ABSTRAK

Sekarang ini mesin pengering handuk yang ramah lingkungan, aman, praktis, dan dapat dipergunakan kapan saja tanpa dipengaruhi musim sangat diperlukan bagi masyarakat terutama bagi kalangan pebisnis yang menggunakan mesin pengering handuk tanpa melibatkan energi surya. Tujuan dari penelitian ini adalah : (a) Merancang dan merakit mesin pengering untuk kapasitas 20 handuk, (b) Mengetahui waktu pengeringan handuk yang dibuat untuk kodisi awal handuk. Mesin pengering handuk dibuat dengan siklus kompresi uap dibantu dengan satu penukar kalor dan 10 lampu 25 watt. Bahan handuk yang digunakan untuk penelitian yaitu kain cotton dengan ukuran panjang 65 cm, lebar 30 cm, dan tebal 1,4 mm. Variasi penelitian terdiri dari 20 handuk perasan tangan dan 20 perasan mesin cuci. Ukuran lemari pengering/ruang pengering panjang × lebar × tinggi : 150 cm × 90 cm × 155 cm. Komponen mesin siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator, kondensor, dan pipa kapiler. Kompresor yang dipergunakan berdaya 0,5900 HP. Mesin pengering handuk sistem kompresi uap dibantu dengan 1 penukar kalor dan 10 lampu 25 watt berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan tangan dalam waktu 150 menit dengan massa air yang menguap sebesar 2,957 kg dan mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan mesin cuci dalam waktu 45 menit dengan massa air yang menguap sebesar 0,693 kg. Kata kunci : Mesin pengering handuk, sistem kompresi uap.

vii


ABSTRACT

Now towel drying machines that environmentally friendly, safe, practical, and can be used at any time without being affected by season is very necessary for society, especially for the business that uses a towel drying machine without involving solar energy. The purpose of this study are: (a) Designing and assembling the dryer for a capacity of 20 towels, (b) Knowing when drying towels made up for the initial condition towels. Towel drying machine created with the vapor compression cycle assisted by a heat exchanger and 10 lamps of 25 watts. Materials towels used for the research is cotton fabric with the length 65 cm, width 30 cm, and a thickness of 1.4 mm. Variations of the research consisted of 20 squeezed by hand and 20 squeezed by washing machine. Size of drying cabinet / drying chamber length × width × height: 150 cm × 90 cm × 155 cm. Vapor compression cycle engine components include: compressor, evaporator, condenser, and a capillary tube. Compressors are used powerful HP 0.5900. Towel drying machine assisted vapor compression systems with one heat exchanger and 10 lamps of 25 watts successfully created and can work in accordance with its function. Towel drying machine capable of drying 20 towels squeeze by hand within 150 minutes with the mass of evaporated water of 2,957 kg and towel drying machine capable of drying 20 towels by washing machine within 45 minutes by the mass of water that evaporates at 0.693 kg.

Keywords: towel drying machine, vapor compression systems.

viii


KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karuniaNya yang diberikan, sehingga penyusunan skripsi dapat berjalan dengan baik dan lancar. Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang wajib dipenuhi mahasiswa untuk mendapatkan gelar S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Atas berkat, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak, akhirnya skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.

Sudi Mungkasi, Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2.

Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Dosen Pembimbing Skripsi atas arahan, pengertian, dan motivasi yang diberikan.

3.

A. Prasetyadi s.Si, M.Si, selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4.

Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.

5.

Seluruh Staf Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.

6.

Joko Supeno dan Dwi Prihartini sebagai orang tua, atas dukungan baik moril maupun materi yang diberikan kepada penulis selama belajar di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

7.

Teman-teman Teknik Mesin kelompok Skripsi mesin pengering handuk. Penulis

menyadari bahwa dalam penulisan penelitian dan penulisan

skripsi ini jauh dari sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan masukan, kritik, dan saran yang membangun dari berbagai pihak untuk dapat ix


x


DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.............................................................................................

i

TITLE PAGE ........................................................................................................

ii

HALAMAN PERSETUJUAN ..............................................................................

iii

HALAMAN PENGESAHAN ...............................................................................

iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ..........................................

v

LEMBAR PEERYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .............................................................

vi

ABSTRAK ............................................................................................................

vii

KATA PENGANTAR ..........................................................................................

vii

DAFTAR ISI .........................................................................................................

x

DAFTAR TABEL .................................................................................................

xiv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................

xv

BAB I PENDAHULUAN .....................................................................................

1

1.1 Latar Belakang ..........................................................................................

1

1.2 Rumusan Masalah .....................................................................................

2

1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................................

2

1.4 Batasan Masalah........................................................................................

2

1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................................

3

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ......................................

5

xi


2.1 Dasar Teori ...................................................................................................

5

2.1.1 Metode – Metode Pengeringan Pakaian.............................................

5

2.1.2 Dehumidifier .............................................................................

8

2.1.3 Parameter Dehumidifier ...........................................................

10

2.1.3.1 Kelembaban..................................................................

10

2.1.3.2 Suhu Udara ...................................................................

11

2.1.3.3 Aliran Udara .................................................................

12

2.1.3.4 Kelembaban Spesifik ...................................................

13

2.1.4 Psychrometric Chart ...............................................................

15

2.1.4.1 Proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric Chart ..........................................................................

16

2.1.5 Siklus Kompresi Uap ..............................................................

19

2.1.6 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk ..

22

2.1.7 Heat Exchanger .......................................................................

23

2.2 Tinjauan Pustaka .......................................................................................

24

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................

26

3.1 Objek Penelitian .........................................................................................

26

3.2 Variasi Penelitian .......................................................................................

27

3.3 Alat Dan Bahan .........................................................................................

28

3.3.1 Alat ..........................................................................................

28

3.3.2 Bahan ......................................................................................

30

xii


3.3.3 Alat Bantu Penelitian ..............................................................

40

3.4 Tata Cara Penelitian ...................................................................................

43

3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian ....................................................

44

3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk .....................................

45

3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a ...........................................

46

3.4.3.1 Proses Pemetilan .........................................................

46

3.4.3.2 proses pemvakuman ....................................................

46

3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a ...............................

47

3.4.4 Skematik Pengambilan Data ..................................................

48

3.4.5 Langkah-langkah Pengambilan Data .....................................

50

3.5 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil ..............................................

53

3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan .................................................................

54

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN ......

55

4.1 Hasil penelitian...........................................................................................

55

4.2 Perhitungan ................................................................................................

58

4.3 Pembahasan ................................................................................................

66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................

68

5.1 Kesimpulan ................................................................................................

68

5.2 Saran ...........................................................................................................

68

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................

69

LAMPIRAN ..........................................................................................................

70

xiii


A. Foto Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian ..........................................

70

B. Contoh Psychometric Chart dan p-h Diagram .........................................

71

xiv


DAFTAR TABEL

Tabel 3.1

Pengambilan Data .............................................................................

51

Tabel 4.1

Hasil Rata-Rata Perasan Tangan .......................................................

55

Tabel 4.2

Hasil Rata-Rata Perasan Mesin Cuci ................................................

56

Table 4.3

Pengeringan Dengan Panas Matahari ...............................................

57

Table 4.4

Massa Air Yang Menguap Dari Handuk...........................................

58

Table 4.5

Hasil Perhitungan Pengeringan Handuk Perasan Tangan .................

64

Table 4.6

Hasil Perhitungan Pengeringan Handuk Perasan Mesin Cuci ..........

65

xv


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Mesin Pengering Handuk Gaya Sentrifugal Dan Heater .............

6

Gambar 2.2

Mesin Pengering Handuk Dengan Gas Lpg Dan Kipas ..............

6

Gambar 2.3

Pengering Handuk Dengan Penjemuran Sinar Matahari ............

7

Gambar 2.4

Refrigeran Dehumidifier ..............................................................

8

Gambar 2.5

Desiccant Dehumidifier...............................................................

9

Gambar 2.6

Thermometer Basah Dan Thermometer Kering ..........................

12

Gambar 2.7

Psychrometric Chart ..................................................................

15

Gambar 2.8

Proses-Proses Yang Terjadi Dalam Psychrometric Chart .........

16

Gambar 2.9

Proses Pengembunan Dan Penurunan Kelembaban ...................

17

Gambar 2.10

Proses Pemanasan (Heating). .....................................................

17

Gambar 2.11

Proses Evaporatif........................................................................

18

Gambar 2.12

Siklus Kompresi Uap .................................................................

19

Gambar 2.13

Diagram P-H. .............................................................................

20

Gambar 2.14

Diagram T-S ...............................................................................

20

Gambar 2.15

Proses-Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk .....

23

Gambar 2.16

Heat Exchanger ..........................................................................

23

Gambar 3.1

Skema Mesin Pengering Handuk ...............................................

26

Gambar 3.2

Handuk .......................................................................................

27

Gambar 3.3

Styrofoam. ...................................................................................

31

xvi


Gambar 3.4

Plat Seng........................................................................................

31

Gambar 3.5

Busa ...............................................................................................

32

Gambar 3.6

Besi Siku L Dan Berlubang.........................................................

32

Gambar 3.7

Roda ............................................................................................

33

Gambar 3.8

Kawat ..........................................................................................

33

Gambar 3.9

Kondensor ...................................................................................

34

Gambar 3.10

Pipa Kapiler.................................................................................

35

Gambar 3.11

Kompresor ...................................................................................

35

Gambar 3.12

Evaporator ...................................................................................

36

Gambar 3.13

Filter ............................................................................................

36

Gambar 3.14

Refrigeran 134a ...........................................................................

37

Gambar 3.15

Pressure Gauge ...........................................................................

37

Gambar 3.16

Kipas ...........................................................................................

38

Gambar 3.17

Gas LPG ......................................................................................

38

Gambar 3.18

Water Heater Gas LPG ...............................................................

39

Gambar 3.19

Lampu .........................................................................................

39

Gambar 3.20

Pompa..........................................................................................

40

Gambar 3.21

Penampil Suhu Dan Termokopel ................................................

41

Gambar 3.22

Timbangan...................................................................................

41

Gambar 3.23

Stopwatch ....................................................................................

42

Gambar 3.24

Tang Ampere...............................................................................

42

xvii


Gambar 3.25

Voltmeter.....................................................................................

42

Gambar 3.26

Skematik Diagram Alur Penelitian .............................................

43

Gambar 3.27

Katup Pengisian Refrigeran ........................................................

47

Gambar 3.28

Skematik Pengambilan Data .......................................................

48

Gambar 4.3

Grafik Penurunan Massa Air Pada Variasi Proses Pengeringan .

66

xviii


BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah Pengeringan

pakaian

selama

bertahun-tahun

dilakukan

secara

konvensional yaitu dengan menjemur secara langsung di luar ruangan dengan paparan sinar matahari serta dengan tambahan bantuan angin. Seiring dengan kemajuan dan perkembangan teknologi maka proses pengeringan pakaian tidak lagi hanya dilakukan dengan cara konvensional, akan tetapi dengan menggunakan mesin yang dapat menghasilkan panas sebagai pengganti sinar matahari. Penggunaan mesin ini memiliki keunggulan, salah satunya yaitu tidak bergantung terhadap cuaca (dapat dilakukan pada malam hari dan pada saat kondisi terjadi hujan). Pada saat ini, hampir semua pelaku bisnis menggunakan mesin pengering untuk

mengeringkan

handuk.

Rumah

sakit

dan

hotel-hotel

berbintang

menggunakan mesin pengering handuk untuk mempercepat proses pengeringan handuk. Mesin pengering handuk ini ditujukan untuk kebutuhan pengeringan handuk di kos-kosan yang menggunakan handuk dalam membersihkan tubuh. Disaat hujan, handuk yang jumlahnya terbatas dibutuhkan berulang-ulang untuk dipakai kembali, maka mesin pengering sangat dibutuhkan dalam proses pengeringan. Setiap cara pengeringan memiliki keunggulan dan kerugiannya masing-masing.

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2

Pengeringan dengan menggunakan energi matahari memberikan beberapa keuntungan selain murah dan ramah lingkungan, sumber energi matahari sangat mudah didapat. Untuk pelaku bisnis, penggunaan dengan energi matahari untuk pengeringan tidak dapat diandalkan. Pada saat musim hujan tiba, matahari sering tertutup awan. Untuk hari-hari yang dipenuhi hujan, pakaian sulit dikeringkan dengan menggunakan energi matahari. Untuk kering perlu beberapa hari, akibatnya pakaian menjadi mudah berbau apek, dan mudah mengalami kerusakan. Berangkat dari persoalan di atas penulis tertantang untuk dapat menciptakan mesin pengering yang ramah lingkungan, praktis, aman dan tidak mengandalkan energi surya. Serta melakukan penelitian terhadap mesin pengering tersebut untuk mengetahui waktu pengeringannya. 1.2 Rumusan Masalah Di pasaran, mesin khusus untuk pengering handuk sulit ditemukan. Dimusim hujan mesin pengering handuk sangat dibutuhkan. Diperlukan suatu inovasi mesin pengering handuk dengan kapasitas sedang yang dapat bekerja tanpa melibatkan energi surya. Bagaimanakah solusi dari persoalan ini?. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: a. Merancang dan merakit mesin pengering handuk yang tidak melibatkan energi surya. b. Mengetahui waktu pengeringan handuk yang telah dibuat dengan berbagai variasi perasan.


1.4 Batasan-Batasan Masalah Yang Diambil Dalam Penelitian Batasan-batasan yang dipergunakan di dalam pembuatan mesin pengering handuk : a. Mesin bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap. b. Komponen mesin siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator, kondensor, dan pipa kapiler. c. Mesin kompresi uap mempergunakan R 134a sebagai refrigerannya. d. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan satu penukar kalor dan 10 lampu 25 watt. e. Kompresor yang dipergunakan berdaya 0,5900 HP, komponen utama lain dari mesin siklus kompresi besarnya menyesuaikan dengan daya kompresor, dan menggunakan komponen mesin yang ada dipasaran. f. Mesin pengering ini bekerja dengan menggunakan sistem terbuka. g. Jumlah handuk yang dikeringkan : 20 handuk dengan ukuran panjang x lebar x tebal: 75 cm x 30 cm x 1,4 mm. h. Ukuran lemari pengering/ruang pengering panjang x lebar x tinggi : 150 cm x 90 cm x 155 cm. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang didapat dari hasil penelitian ini adalah : a. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang berminat pada penelitian pengering handuk. b. Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang pengering handuk untuk ditempatkan di perpustakaan.


c. Mesin pengering handuk yang dihasilkan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya. d. Dihasilkannya teknologi tepat guna berupa mesin pengering handuk.


BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori 2.1.1 Metode-Metode Pengeringan Handuk Metode pengeringan handuk saat ini ada beberapa macam, diantaranya (a) Pengeringan handuk dengan gaya sentrifugal dan heater (b) pengeringan handuk dengan gas LPG dan kipas angin, (c) pengeringan handuk dengan penjemuran dibawah sinar matahari dan (d) pengeringan handuk dengan dehumidifikasi. a. Pengeringan handuk dengan gaya sentrifugal dan pemanas heater. Pengering handuk jenis ini merupakan metode yang paling sering ditemui di pasaran. Prinsip kerja mesin pengering ini adalah memanfaatkan gaya sentrifugal untuk memisahkan air dari handuk dan menggunakan pemanas, seperti heater atau gas LPG sebagai pemanas ruangan. Handuk diputar dalam drum dalam kecepatan penuh oleh motor listrik dan bersamaan dengan itu heater menambahkan udara panas yang disirkulasikan ke drum. Udara yang bersuhu tinggi membuat air di handuk menguap. Putaran yang tinggi tersebut menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan uap air terhempas keluar dari drum utama dan tertampung didalam drum keluaran, kemudian air yang terkumpul

langsung

dibuang

melalui

5

pipa

pembuangan


. Gambar 2.1 Mesin pengering handuk dengan gaya sentrifugal dan heater. Sumber : http://bursamesin.blogspot.co.id/2015/07/3-pilihan-harga-mesinpengering-pakaian.html

b. Pengeringan handuk dengan pemanas/gas LPG dan kipas. Pengeringan jenis ini merupakan pengeringan handuk hasil pengembangan dari beberapa mesin pengering yang ditemui di pasaran. Prinsip kerja metode pengeringan handuk yaitu memanfaatkan panas yang dihasilkan dari heater atau gas LPG yang disirkulasikan ke lemari. Tujuan dari pemanasan ini guna menekan suhu udara serta menurunkan kelembaban. Akibat dari udara yang bersuhu tinggi pada ruangan menyebabkan air dalam handuk menguap. Selanjutnya udara lembab ini dibuang keluar lemari yang biasanya disebut sistem terbuka dan ada yang dibiarkan disebutkan sistem tertutup.

Gamabar 2.2 pengeringan handuk dengan gas LPG dan kipas


Sumber: http://www.sentralaundry.com/product/42/30/MESINPENGERING-TYPE-ALMARI c. Pengeringan handuk dengan penjemuran dibawah sinar matahari Metode pengeringan handuk dengan dijemur dibawah sinar matahari ini merupakan metode paling umum dilakukan oleh masyarakat. Panas dihasilkan matahari dapat menguapkan air yang ada pada handuk basah hingga handuk benar-benar kering yang siap untuk disetrika. Tetapi seiring perkembangan jaman dan teknologi, banyak orang mencoba untuk menciptakan

mesin pengering

handuk. Hal ini bukan dikarenakan metode pengeringan ini sangat tergantung pada cuaca. Namun metode ini masih tetap digunakan, karena dirasa lebih mudah dan murah.

Gambar 2.3 Pengeringan handuk dengan penjemuaran dibawah sinar matahari Sumber: http://citizen6.liputan6.com/read/2281700/hati-hati-jarangmencuci-handuk-bisa-sebabkan-keracunan

d. Pengeringan handuk dengan mesin dehumidifier Pengering handuk jenis ini menggunakan metode mesin dehumidifier. Pengering handuk jenis ini sangat jarang ditemui di pasaran. Mesin pengering handuk bekerja dengan memanfaatkan proses dehumidifikasi dan pemanasan


udara yang disirkulasikan

ke lemari. Udara diturunkan kelembabannya dan

dipanaskan, kemudian disirkulasikan ke lemari. Akibat dari udara kering dan bersuhu tinggi pada ruangan menimbulkan air dalam handuk menguap selanjutnya udara lembab disirkulasikan kembali ke alat penurunan kelembaban. 2.1.2 Dehumidifier Dehumidifier merupakan suatu alat pengering udara yang berguna untuk menurunkan kelembaban udara dengan cara menyerap udara yang lembab dan memprosesnya menjadi air yang akan ditampung dalam suatu tempat air. Ada 2 macam dehumidifier yang ada dipasaran saat ini refrigerant dehumidifier dan desiccant dehumifier. a. Refrigerant dehumidifier Cara kerja dehumidifier ini adalah dengan sistem kompresi uap. Udara luar masuk melewati evaporator dan evaporator menyerap uap air yang ada di udara. Kemudian udara dilewatkan melalui kondensor agar udara menjadi panas dan kering. Evaporator memiliki tugas untuk menurunkan suhu udara ke titik dimana kondensasi terjadi. Kondensasi terjadi pada evaporator, kemudian air di dalam udara menetes dan tertampung pada tempat air. Sedangkan kondensor bertugas untuk menaikkan suhu udara agar udara semakin kering. Udara yang kering dan bersuhu cukup tinggi mempunyai kemampuan untuk mengeringkan, seperti pada Gambar 2.4.


Gambar 2.4 Refrigerant dehumidifier. b. Desiccant dehumidifier Prinsip kerja dari dehumidifier adalah dengan melewatkan udara yang mengandung uap air yang tinggi ke disc. Disc ini dibuat dan dibentuk menyerupai sarang lebah yang berisi bahan pengering udara (silica gel). Disc umumnya dibagi menjadi dua saluran udara yang dipisahkan oleh sekat. Pertama bagian proses (75% dari lingkaran) dan bagian kedua reaktivasi (25% dari lingkaran), disc tersebut diputar perlahan-lahan menggunakan motor berdaya kecil. Kemudian uap air pada udara akan diserap oleh disc yang terbuat dari bahan pengering dan menghasilkan udara yang hangat dan kering. Bersamaan dengan disc pada bagian reaktivasi akan disirkulasikan dengan udara panas dari heater. Pemanasan pada bagian reaktivasi tersebut bertujuan untuk meregenerasi disc (bagian proses). Kemudian air terserap oleh disc (bagian reaktivasi) dan terlepas karena proses pemanasan. Heat exchanger bergantian kemudian menyerap uap air tersebut dan terpisah menjadi air dan udara. Udara akan disirkulasikan kembali ke dalam heater dan air akan menetes lalu tertampung pada tangki, seperti pada Gambar 2.5.


Gambar 2.5 Desiccant dehumidifier Sumber : http://airneeds.com/small-dehumidifier-desiccant-dehumidifier/ 2.1.3 Parameter Dehumidifier Untuk memahami proses dehumidifier ada beberapa parameter yang harus dipahami atau dimengerti, yaitu : a. Kelembaban Kelembaban merupakan jumlah kandungan air dalam udara. Udara bisa dikatakan mempunyai kelembaban yang tinggi apabila uap air yang dikandungnya tinggi dan begitu juga sebaliknya. Udara yang kurang mengandung uap air dikatakan udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air dikatakan udara basah. Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya menggunakan dengan thermometer bola basah dan thermometer bola kering. Prinsip kerja dari dua buah thermometer yaitu thermometer pertama dipergunakan untuk mengukur suhu udara kering dan thermometer kedua untuk mengukur suhu udara basah. Pada thermometer bola kering, tabung air raksa pada thermometer dibiarkan kering, sehingga akan mengukur suhu udara aktual. Sedangkan pada thermometer bola basah, tabung air raksa akan diberi kain yang dibasahi dengan


air agar suhu yang terukur adalah suhu saturasi atau titik jenuh, yaitu suhu yang diperlukan agar uap air dapat terkondensasi. Kelembaban udara dapat dinyatakan sebagai kelembaban udara mutlak dan kelembaban relatif. Kelembaban mutlak adalah banyaknya air yang dapat terkandung di dalam 1 kg udara. Kelembaban relatif merupakan persentase perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1 kg udara dengan jumlah air maksimal yang terkandung dalam 1 kg udara tersebut. Kelembaban relatif menentukan kemampuan udara pengering untuk menampung kadar air kaos kaki yang telah melalui proses penguapan. Semakin rendah kelembaban relatif maka semakin banyak uap air yang dapat diserap. b. Suhu udara Suhu udara merupakan panas atau dinginnya udara disuatu tempat. Suhu udara dikatakan panas, jika suhu udara pada tempat dan waktu tertentu melebihi suhu lingkungan disekitarnya dan begitu juga sebaliknya untuk suhu udara dingin. Suhu udara sangat mempengaruhi laju pengeringan. Semakin besar perbedaan antara suhu udara pengering dan suhu pakaian, maka kemampuan perpindahan kalor semakin besar dan proses penguapan air juga meningkat. Agar bahan yang dikeringkan tidak sampai rusak, suhu udara harus diatur atau dikontrol terus menerus. Dry-bulb temperature (DB) atau temperature bola kering adalah temperature yang terbaca pada thermometer dalam kondisi udara terbuka, maka berakibat pula pada perubahan kalor sensible. Wet-bulb temperature (WB) temperature bola basah adalah temperature yang terbaca pada thermometer


dengan sensor yang dibalut dengan kain basah untuk menghilangkan radiasi panas. Dew-point temperature (DP) adalah temperature udara saat saturasi atau temperature dimana uap air mulai mengembun ketika campuran udara dan uap air didinginkan. Pada kondisi saturasi, temperature dew point = temperature bola basah = temperature bola kering dan temperature dew point menunjukkan kalor laten yang terjadi karena setiap perubahan pada temperature dew point mengakibatkan perubahan kalor laten. Spesific humidity (W) atau perbandingan kelembaban dapat disebut juga sebagai Humidity Ratio dimana dapat didefinisikan massa uap air yang terkandung dalam 1 kg udara kering. Relative Humidity (RH) atau kelembaban temperature adalah perbandingan antara tekanan temperature uap air yang ada dalam udara terhadap tekanan saturasi uap air pada temperature bola kering yang sama, seperti pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Thermometer bola basah dan bola kering.

c. Laju aliran massa udara Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara panas untuk menguapkan kadar air serta mengeluarkan uap air hasil penguapan tersebut. Uap air hasil penguapan harus segera dikeluarkan agar tidak membuat udara jenuh udara pada ruangan, yang dapat mengganggu proses pengeringan.


Semakin besar debit aliran udara panas yang mengalir maka akan semakin besar kemapuannya menguapkan kadar air dari pakaian, namun berbanding terbalik dengan suhu udara yang semakin menurun. Untuk menghitung debit aliran massa udara dipergunakan, Persamaan (2.1) : m = (A x U) / V

(2.1)

Pada Persamaan (2.1) : m

: Laju

aliran massa udara, kg/s

A

: Luas penampang, m2

U

: Kecepatan aliran udara, m/s

V

: Volume spesifik, m3/kg

d. Kelembaban spesifik Kelembaban spesifik adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering atau perbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering. Kelembaban spesifik umumnya dinyatakan dengan gram per kilogram dari udara kering (gr/kg) atau (kg/kg). Dalam sistem dehumidifier semakin besar perbandingan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dengan kelembaban spesifik dalam mesin pengering (wG), maka semakin banyak massa air yang berhasil diuapkan. Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan, Persamaan (2.2) : Δw = (wH – wG) Pada Persamaan (2.2) :

(2.2)


Δw : Massa air yang berhasil diuapkan, kg/kg wG

: Kelembaban spesifik dalam mesin pengering, kg/kg

wH

: Kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering, kg/kg

Untuk menghitung laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering dapat digunakan Persamaan (2.3) : ṁudara = Qudara . ρudara

(2.3)

Pada Persamaan (2.3) : ṁudara : Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering, kgudara/s Qudara : Debit aliran udara, m3 ρudara

: Densitas udara, kg/m3

Menentukan kemampuan mengeringkan massa air dapat dihitung dengan Persamaan (2.4) : M2 = ṁudara . Δw . 3600

(2.4)

Pada Persamaan (2.4) : M2

: Kemampuan mengeringkan massa air, kg/jam

ṁudara : Laju aliran massa udara pada duct, kgudara/s Δw

: Massa air yang berhasil diuapkan, kg/kg

e. Enthalphy (H) Enthalphy adalah jumlah panas total dari campuran udara dan uap air di atas titik didih. Enthalphy menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja.


Enthalphy (H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap. Enthalphy (H) dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam sistem (E) dan kerja (W) dapat dihitung dengan, Persamaan (2.5) : H=E+W

(2.5)

W=P*V Pada persamaan (2.5) : E

= energi, joule

W

= kerja, joule

V

= volume, liter

P

= tekanan, atm

f. Spesifik volume (v) Spesifik volume adalah volume per satuan massa. Volume merupakan fungsi keadaan dan independent dengan properti termodinamika lainnya seperti tekanan dan suhu. Contohnya volume yang berhubungan dengan tekanan dan suhu gas ideal melalui hukum gas ideal. 2.1.4 Psychrometric Chart Psychrometric chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada suatu tekanan tertentu. Psychrometric chart dapat dilihat pada Gambar 2.7 dimana masing-masing kurva atau garis akan menunjukkan nilai properti yang konstan. Untuk mengetahui nilai dari propertiproperti (h, RH, W, SpV, Twb, Tdb, dan Tdp) bisa dilakukan apabila minimal dua buah diantara properti tersebut sudah diketahui.


Gambar 2.7 Psychrometric Chart. Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart adalah sebagai berikut, pada Gambar 2.8 :

Gambar 2.8 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart.


a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling dan dehumidifier) Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan kalor sensible dan penurunan kalor laten dari udara. Pada proses pendiginan dan penurunan kelembaban, terjadi penurunan temperature bola kering, temperature bola basah, enthalphy, volume spesifik, temperature titik embun, dan kelembaban spesifik. Sedangkan kelembaban relatif mengalami peningkatan, menjadi 100%. Contoh proses pendinginan dan penurunan kelembaban disajikan pada Gambar 2.9. Proses A-A1 adalah proses pendinginan sensible, sedangkan A1-B adalah proses pendinginan sensible dan laten.

Gambar 2.9 Proses pengembunan dan penurunan kelembaban spesifik.

b. Proses pemanasan (heating) Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensible ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperature bola kering, temperature bola basah, enthalphy, dan volume spesifik. Sedangkan temperature titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif


mengalami penurunan. Sebagai contoh dari proses pemanasan, dapat dilihat pada Gambar 2.10, yaitu proses dari kondisi A ke kondisi B.

Gambar 2.10 Proses pemanasan (heating). c. Proses evaporatif Proses evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensible ke udara, sehingga temperature suhu bola kering udara tersebut menurun. Proses ini disebabkan oleh perubahan temperature bola kering dan rasio kelembaban. Pada proses pendinginan evaporatif, terjadi penurunan temperature kering dan volume spesifik. Sedangkan temperature titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik mengalami peningkatan, namun enthalphy dan temperature bola basah tetap konstan. Contoh proses evaporator dapat dilihat pada Gambar 2.11 proses dari kondisi A ke kondisi titik B. Pada proses pengeringan handuk, proses pendinginan evaporator terjadi saat udara memasuki ruang pengering handuk sampai udara keluar dari ruang pengering handuk.


Gambar 2.11 Proses evaporatif. 2.1.5 Mesin Siklus Kompresi Uap Mesin siklus kompresi uap merupakan jenis mesin refrigerasi yang dipergunakan dalam dehumidifier. Terdapat berbagai jenis refrigerant yang digunakan dalam sistem kompresi uap. Refrigerant yang umum digunakan adalah yang termasuk ke dalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFC’s disebut juga freon) : R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, R-134a. Komponen utama dari sebuah mesin siklus kompresi uap adalah evaporator, kompresor, kondensor, dan pipa kapiler, seperti pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Siklus kompresi uap.


Dalam siklus ini refrigerant bertekanan rendah akan dikompresi oleh kompresor, sehingga menjadi uap refrigerant bertekanan tinggi dan kemudian uap refrigerant bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigerant bertekanan tinggi dalam kondensor. Kemudian cairan refrigerant yang bertekanan tinggi tersebut diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigerant bertekanan rendah tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigerant tekanan rendah.

Gambar 2.13 Siklus kompresi uap pada diagram P-h.


Gambar 2.14 Siklus kompresi uap pada diagram T-s.

Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigerant mengalami beberapa proses yaitu : a. Proses (1A-2) merupakan proses kompresi kering. Proses ini dilakukan oleh kompresor, dimana refrigerant yang berupa gas bertekanan rendah mengalami kompresi yang mengakibatkan refrigerant menjadi gas bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka suhu yang keluar dari kompresor juga meningkat menjadi gas panas lanjut. b. Proses (2-2A) merupakan proses penurunan suhu. Proses ini berlangsung sebelum

memasuki

kondensor.

Refrigerant

gas

bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh.

panas

lanjut

yang


c. Proses (2A-3) merupakan proses pembuangan kalor ke udara lingkungan sekitar kondensor pada suhu konstan. Pada proses ini terjadi perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena temperature refrigerant lebih tinggi daripada suhu udara lingkungan sekitar kondensor. Proses (2A-3) berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan. d. Proses (3-3A) merupakan proses pendinginan lanjut. Pada proses ini terjadi pelepasan kalor, sehingga temperature refrigerant yang keluar dari kondensor menjadi lebih rendah dan berada pada fase cair. Hal tersebut membuat refrigerant menjadi mudah mengalir dalam pipa kapiler. e. Proses (3A-4) merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan berlangsung pada enthalphy yang tetap. Proses tersebut terjadi di dalam pipa kapiler. Pada proses tersebut refrigerant yang awalnya dari fase cair berubah menjadi fase cair gas. Akibat penurunan tekanan, temperature refrigerant juga mengalami penurunan. f. Proses (4-1) merupakan proses evaporasi. Pada proses ini terjadi perubahan fase dari cair menjadi gas jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena temperature refrigerant lebih rendah daripada suhu udara lingkungan sekitar evaporator. Proses (4-1) berlangsung pada tekanan tetap dan suhu konstan. g. Proses (1-1A) merupakan proses pemanasan lanjut. Proses ini yang terjadi karena penyerapan kalor terus menerus pada proses (4-1), maka refrigerant yang masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh ke gas panas laju. Kemudian mengakibatkan kenaikan tekanan dan temperature refrigerant akibat dari proses ini kompresor dapat bekerja lebih ringan.


2.1.6 Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk Pada Gambar 2.15 menyajikan yang terjadi pada mesin pengering handuk. Udara dikondisikan melalui proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidify) guna mendapatkan udara yang diinginkan. Proses cooling and dehumidify ini terjadi di evaporator. Kemudian udara dikondisikan melalui proses pemanasan (heating) ini terjadi pada kompresor, kondensor dan heat exchanger. Selanjutnya udara disirkulasikan melewati handuk untuk mendapatkan proses pendinginan evaporative (evaporative cooling).

Gambar 2.15 Proses aliran udara yang terjadi pada mesin pengering handuk.

2.1.7 Heat Exchanger Heat exchanger adalah suatu alat penukar kalor yang berfungsi mentransfer energi panas antar dua atau lebih fluida pada temperatur yang berbeda serta terjadi kontak termal. Satu bagian terpenting dari heat exchanger adalah bagian kontak panas. Pada permukaan inilah terjadinya perpindahan panas semakin luas bidang kontak total yang dimiliki, maka semakin tinggi nilai panasnya. Seperti pada Gambar 2.16.


Gambar 2.16 Heat exchanger. 2.2 Tinjauan Pustaka Crane (2007) dalam dokumen paten US. Pat. No US 2008/021078 A1 yang berjudul “towel and garment warmer”, menggambarkan sebuah handuk dan pakaian hangat yang terdapat di kabinet memanjang memiliki dinding samping yang mendefinisikan ruang pemanasan dengan ujung atas terbuka yang ditutup oleh tutup melekat dinding samping untuk memungkinkan handuk atau pakaian yang akan dihangatkan menggantung di ruang pemanas. Melekat pada permukaan bawah tutup yaitu mekanisme pengamanan lainnya dikonfigurasi untuk mengamankan handuk atau pakaian di dalam ruang pemanasan. Sebuah sumber dari udara hangat terletak di ujung bawah dari ruang pemanas untuk mengarahkan udara hangat ke atas, sehingga secara substansial merata hangatnya. Air dibuang dari ruang pemanasan melalui ventilasi yang terletak di tutupnya. Sebuah sistem pendingin memiliki sumber udara dingin dalam komunikasi dengan ruang pemanasan untuk memungkinkan pengguna untuk menyuntikkan udara dingin,


sehingga untuk mendinginkan dan menyegarkan handuk atau pakaian di dalamnya. Maruca (2007) dalam dokumen paten US. Pat. No 7,191,546 B2 yang berjudul “low temperature clothes dryer”, menggambarkan pengeringan pakaian kabinet yang memiliki ruang pengering, kipas sirkulasi, pompa panas dan heater yang berfungsi baik sebagai dehumidifier dan pemanas heater dan sensor yang digunakan untuk meningkatkan dan mempertahankan suhu udara dalam ruang pengering setidaknya sekitar 90ᵒF. kemudian kondenser bertindak sebagai pemanas dan evaporator yang bertindak sebagai dehumidifier. Udara disirkulasi oleh kipas kedalam kabinet melalui inlet, yang sudah dipanaskan oleh kondensor, kemudian beredar di seluruh pakaian dalam ruang pengering. Selanjutnya udara dihisap ke saluran pendingin dimana kelembaban udara dihilangkan oleh evaporator dan air ditampung paada wadah tampungan. Meda (1983) dalam dokumen paten eropa No 0 094 356 A1, yang berjudul “dier, in particular A clothes-drying cabinet” menggambarkan pengeringan pakaian kabinet yang memiliki ruang pengering, kipas sirkulasi, dan pompa panas meliputi kompresor, kondensor yang bertindak sebagai pemanas, dan evaporator yang bertindak sebagai dehumidifier. Udara disirkulasi oleh kipas ke dalam kabinet melalui inlet, dipanaskan oleh Kondenser, beredar di seluruh pakaian dalam ruang pengering, dan diarahkan ke saluran pendingin dimana kelembaban udara dihilangkan oleh evaporator dan air ditampung pada wadah tampungan. Keimei; Shigeharu, dan shingo (1992) dalam dokumen paten jepang No 40899099, yang berjudul “clothing dryer”. Menjelaskan pengering pakaian


memiliki lemari utama, sebuah dehumidifier dan pemanas. Udara disirkulasikan keluar melalui sistem kipas. Sebuah sensor suhu dioperasikan untuk mengatur suhu dalam kabinet dan exhaust ports akan membuka jika suhu diruangan terlalu tinggi. Pakaian dapat dikeringkan pada gantungan atau rak pengeringa


BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Objek Penelitian Objek penelitian yaitu mesin pengering handuk hasil buatan sendiri dengan ukuran ruang pengering handuk : panjang x lebar x tinggi : 150 cm x 90 cm x 155 cm. Gambar 3.1 memperlihatkan skematik alat yang dijadikan objek penelitian.

Gambar 3.1 Skema mesin pengering han

27


Keterangan pada Gambar 3.1 : A.

Evaporator

G.

Lampu

B.

Kompresor

H.

Ruang pengering

C.

Kipas

I.

Handuk

D.

Kondensor

J.

Water Heater

E.

Pipa kapiler

K.

Kompor gas LPG

F.

Heat exchanger

L.

Pompa

3.2 Variasi Penelitan Variasi penelitian dilakukan terhadap cara perasaan handuk yang akan dikeringkan. Variasi perasan yang dipilih adalah dengan perasan tangan dan dengan perasan mesin cuci. Penelitian untuk setiap variasi dilakukan sebanyak 5 kali percobaan guna mendapatkan karakteristik mesin pengering handuk yang baik. Jenis handuk yang dipakai dalam penelitian ini terbuat dari cotton dengan ukuran : panjang x lebar x tebal : 75 cm x 30 cm x 1,4 mm. Jumlah buah. Seperti pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Handuk.

handuk

20


3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Handuk Dalam beberapa proses pembuatan mesin pengering handuk diperlukan beberapa alat dan bahan : 3.3.1

Alat Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pengering

handuk, antara lain : a. Bor dan gunting plat Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang dilakukan untuk pemasangan paku dan pemasangan baut. Gunting plat digunakan untuk memotong plat seng sebagai casing dari mesin pengering handuk. b. Gergaji besi dan gergaji kayu Gergaji besi digunakan untuk memotong besi. Besi yang dipotong adalah besi siku L berlubang. Besi yang dipotong tersebut digunakan sebagai bahan untuk pembuatan rangka lemari pengering handuk. Sedangkan geraji kayu digunakan untuk mengergaji papan kayu alas komponen mesin pengering handuk. c. Mesin las listrik Mesin las listrik digunakan dalam pembuatan tangka lemari. Dengan memakai proses pengelasan untuk penyambungan rangkanya, diharapkan rangka yang dibuat akan memiliki konstruksi yang kuat dan tahan lama. d. Gerinda tangan dan gerinda potong Gerinda tangan digunakan untuk menghaluskan permukaaan suatu benda kerja atau memotong suatu plat.


e. Obeng dan kunci pas Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Kunci pas digunakan untuk mengencangkan baut. f. Tang kombinasi dan tang riverter Tang kombinasi digunakan untuk memeotong, mengikat, dan menarik kawat agar kencang. Tang riveter digunakan untuk mengeling paku keling dan pada pemasangan casing rangka. g. Lakban dan lem aibon Lakban digunakan untuk menutup celah-celah sambungan styrofoam dan plat seng . sedangkan lem aibon digunakan untuk merekatkan styrofoam dan busa dengan plat seng. h. Pisau cutter Pisau cutter digunakan untuk memotong suatu benda, seperti memotong Styrofoam dan lakban. i. Tube cutter Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga agar hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah proses pengelasan. j. Meteran dan mistar Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda dalam proses pembuatan rangka sedangkan mistar digunakan untuk mengukur panjang dari suatu benda, seperti styrofoam dan busa.


k. Tube expander Tube expander atau pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan ujung pipa tembaga agar antar pipa dapat tersambung dengan baik. l. Gas las Hi-cook Peralatan las digunakan untuk menyambungkan pipa kapiler dan sambungan pipa-pipa tembaga komponen mesin pengering lainnya. Bahan las yang digunakan untuk menyambungkan pipa kapiler adalah perak, kawat las kuningan, dan borak. Borak berfungsi untuk menyambungkan antara tembaga dan besi. Penggunaan borak sebagai bahan tambahan bertujuan agar pengelasan lebih merekat. m. Metil Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa kapiler. Dosis pemakaian yaitu satu tutup botol metil. n. Pompa vakum Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas–gas yang terjebak di sistem mesin pengering handuk, seperti udara dan uap air. Hal tersebut dilakukan agar tidak menyumbat refrigeran. Uap air yang berlebih pada sistem pendingin dapat membeku dan menyumbat filter atau pipa kapiler. o. Kompor Digunakan untuk memanaskan air pada water heater. 3.3.2

Bahan Bahan yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering,

antara lain


a. Styrofoam Styrofoam digunakan sebagai casing dalam, dengan tebal 20 mm, seperti yang diketahui styrofoam mempunyai konduktivitas termal besar 0,033 yang berarti material tersebut mempunyai nilai penghantar panas konduksi yang rendah, seperti pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Styrofoam.

b. Plat seng Plat seng digunakan sebagai casing luar mesin pengering handuk, seperti pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Plat seng.


c. Busa Busa berfungsi untuk meminimalisir kebocoran udara dan temperatur ke luar ruangan. Selain itu, digunakan juga untuk menutup celah-celah udara pada mesin pengering handuk, seperti pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Busa.

d. Besi siku L dan berlubang Besi siku L digunakan sebagai rangka mesin pengering handuk, seperti pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Besi siku L.


e. Roda Roda digunakan untuk memudahkan pada saat memindahkan mesin pengering handuk dari satu tempat ke tempat lain, seperti pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Roda.

f. Kawat Kawat digunakan mengikat rangka peletakan hanger, guna mendapatkan posisi yang seimbang, seperti pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Kawat.


g. Kondensor Kondensor merupakan alat penukar kalor yang berfungsi untuk mengkondensasikan refrigeran dari fase uap menjadi zat cair. Untuk mengubah fase dari uap menjadi cair ini diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah agar terjadi pelepasan kalor ke lingkungan kondensor. Jenisnya pipa bersirip dengan ukuran : panjang x lebar x tinggi ; 50 cm x 2 cm x 46 cm, bahan pipa : baja karbon diameter pipa : 2 cm, panjang pipa : 1100 cm, banyaknya sirip : 22, tebalnya sirip : 0,1 mm, dan bahan sirip : alumunium brass, seperti pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Kondensor.

h. Pipa kapiler Pipa kapiler adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum ke evaporator. Jenis bahan pipa : pipa tembaga, diameter : 0,026 inch, dan panjang pipa : 2,5 m, seperti pada Gambar 3.10.


Gambar 3.10 Pipa kapiler.

i. Kompresor Kompresor adalah alat yang berfungsi untuk mengkompresi dan mensirkulasikan refrigeran ke pipa-pipa mesin pengering handuk. Jenisnya : kompresor rotary, daya kompresor : 0,560 hp, voltase : 220 V, dan ampere : 1,9 A, seperti pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Kompresor.


j. Evaporator Evaporator adalah alat yang berfungsi menguapkan refrigeran yang sebelumnya fase cair menjadi gas. Jenisnya pipa bersirip dengan ukuran : panjang x lebar x tinggi ; 50 cm x 2 cm x 46 cm, bahan pipa : baja karbon, diameter pipa : 2 cm, panjang pipa : 1100 cm, banyaknya sirip : 22, tebalnya sirip : 0,8 mm, dan bahan sirip : alumunium brass, seperti pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Evaporator.

k. Filter Filter adalah alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak terjadi penyumbatan pada pipa kapiler dengan bahan : kuningan, diameter filter : 2 cm dan panjang filter : 5 cm, seperti pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Filter. Sumber : http://4.bp.blogspot.com/- r-Muffler-Filter-Drier.jpg


l. Refrigeran 134a Refrigeran adalah fluida yang digunakan sebagai fluida pendingin berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari lingkungan sekitar. Refrigeran yang dipakai dalam penelitian adalah R 134a, seperti pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Refrigerant 134a. Sumber : http://p.globalsources.com/IMAGES/1066898352/Refrigerantr134a.jpg m. Pressure gauge Pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam sistem pendinginan baik dalam beroperasi atau tidak beroperasi. Pressure gauge terdapat 2 alat ukur, yaitu tekanan hisap kompresor dan tekanan keluaran kompresor, seperti pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Pressure gauge.


n. Kipas Kipas digunakan untuk mensirkulasikan udara kering hasil proses dehumidifikasi dan membuang udara jenuh dari lemari pengering handuk dengan ukuran diameter : 41 cm, daya kipas : 440 watt, jumlah blade dari kipas : 4 buah, voltase : 220 V, dan ampere : 2 A, seperti pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Kipas.

o. Gas LPG Gas LPG digunakan sebagai bahan bakar water heater, seperti pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Gas LPG.


p. Water heater gas LPG Water heater digunakan untuk memberikan kalor kepada fluida sehingga dihasilkan temperature dan tekanan yang diinginkan, seperti pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Water heater gas LPG.

q. Lampu Digunakan untuk meningkatkan suhu diruang lemari pengering handuk dengan jumlah lampu 10 buah, jenis lampu bohlam dop 25 watt, jarak antar lampu arah x : 15 cm dan arah y : 35 cm, seperti pada Gambar 3.19.

Gambar 3.19 Lampu.


r. Pompa (AQUA 125A) Digunakan untuk mendistribusikan air ke water heater dan diteruskan ke heat exchanger. Max cap : 37 liter, suct head : 9 meter, disc head : 15 meter, total head : 24 meter, out put : 125 watt, voltase : 220 V, frekuensi : 50 Hz, dan putaran : 2850 rpm, seperti pada Gambar 3.20.

Gambar 3.20 Pompa.

3.3.3

Alat Bantu Penelitian Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai

berikut : a. Penampil suhu digital ( APPA52) dan termokopel Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan temperatur pada saat penelitian. Cara kerjanya pada ujung termokopel diletakan berdekatan pada bagian yang ingin diukur maka suhu akan tampil pada layar penampil suhu, seperti pada Gambar 3.21.


Gambar 3.21 Penampil suhu dan termokopel

b. Timbangan digital Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat handuk dalam penelitian dengan kapasitas maksimum 30 kg, seperti pada Gambar 3.22.

Gambar 3.22 Timbangan.

c. Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mengukur selang waktu dan waktu yang dibutuhkan untuk penelitian, seperti pada Gambar 3.23.


Gambar 3.23 Stopwatch.

d. Tang ampere Tang ampere digunakan untuk mengukur besarnya arus listrik yang digunakan kompresor dari mesin siklus kompresi uap, seperti pada Gambar 3.24.

Gambar 3.24 Tang ampere.

e. Voltmeter Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan listrik, seperti pada Gambar 3.25.

Gambar 3.25 Voltmeter.


3.4 Tata Cara Penelitian 3.4.1

Alur Pelaksanaan Penelitian Alur pelaksanaan penelitian mesin pengering handuk disajikan dalam

Gambar 3.26.

Gambar 3.26 Skematik diagram alur penelitian.


3.4.2

Pembuatan Mesin Pengering Handuk Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pengering

handuk yaitu : a. Merancang bentuk dan model mesin pengering handuk. b. Membuat rangka mesin pengering handuk dengan bahan besi sikul L. c. Pemasangan balok kayu sebagai alas komponen, seperti; evaporator, kompresor, kondensor, kipas dan heat exchanger. d. Pemasangan tampungan air evaporator dan pemanas kipas. e. Pemasangan komponen yang terdiri dari evaporator, kondensor, kompresor, filter, dan heat exchanger. f. Pemasangan pipa kapiler, pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa. g. Pemasangan pompa kalor. h. Pemasangan water heater. i. Pemasangan selang dari pompa kalor ke water heater kemudian ke heat exchanger. j. Pemasangan set pressure gauge. k. Pemotongan plat seng dengan ukuran sesuai pada rangka. l. Pemsangan plat pada rangka untuk membuat casing. m. Proses pengelingan casing dengan paku keling. n. Pemasangan pintu. o. Pemasangan komponen kelistrikan dan perkabelan mesin pengering handuk. p. Pemasangan busa untuk meminimalisir kebocoran udara.


q. Pembuatan lemari mesin pengering handuk. r. Pemasangan kipas. s. Pemasangan styrofoam sebagai dalam dan pemasangan busa pada pintu-pintu. t. Pemasangan kelistrikan pada lemari pengering. u. Pemasangan fitting 10 lampu. v. Pembuatan rangka penyangga hanger. Kemudian ikat ujung tiang besi rangka menyilang dengan kawat.

3.4.3

Proses Pengisian Refrigeran 134a Sebelum pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu proses

pemetilan dan proses pemvakuman agar mesin pengering dapat digunakan. 3.4.3.1 Proses Pemetilan Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang atau dilas pada evaporator, dengan cara yaitu : a.

Hidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut.

b.

Kemudian tuang metal kira-kira 1 tutup botol metil.

c.

Berikan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, kemudian dihisap oleh pipa kapiler tersebut.

d.

Matikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang keluar pada filter.

3.4.3.2 Proses Pemvakuman Pemvakuman adalah proses untuk menghilangkan udara, uap air dan kotoran (korosi) yang terjebak dalam siklus mesin kompresi uap. Berikut langkahlangkah pemvakuman, antara lain :


a.

Persiapkan pressure gauge berikut 1 selang berwarna biru (low pressure), yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya dan 1 selang berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung refrigeran.

b.

Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisiskan terbuka dan kran tabung refrigeran diposisikan tertutup.

c.

Hidupkan kompresor, secara otomatis udara yang terjebak dalam siklus akan keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang keluar filter.

d.

Pastikan bahwa udara yang terjebak telah habis. Untuk memastikanya dengan cara menyalakan korek api dan ditaruh di depan ujung potongan pipa kapiler.

e.

Selain itu, pada jarum pressure gauge akan menunjukan angka 0 psi.

f.

Cek kebocoran pada sambungan-sambungan pipa dan katup dengan busa sabun. Jika terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan tersebut masih terjadi kebocoran.

g.

Setelah dipastikan semua tidak terjadi kebocoran, langkah selanjutnya mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.

3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran Proses pengisian refrigeran pada mesin pengering handuk diperlukan beberapa prosedur seperti berikut : a. Pasanglah salah satu selang pressure gauge berwarna biru pada katup pengisian (katup tengah) pressure gauge kemudian ujung selang pressure gauge satunya pada katup tabung refrigeran 134a, seperti pada Gambar 3.27.


Gambar 3.27 Katup pengisian refrigeran.

b. Hidupkan kompresor dan buka keran pada katup tabung refrigeran secara perlahan-lahan. Pada tekanan high pressure gauge mencapai tekanan yang diinginkan, tutup keran pada katup tabung refrigeran. c.

Setelah refrigeran terisi ke dalam siklus mesin, lepaskan selang pressure gauge. Cek lubang katup, sambungkan pipa-pipa dengan busa sabun guna mengetahui adanya kebocoran.

3.4.4

Skematik Pengambilan Data Untuk mempermudah dalam pemahaman cara kerja mesin penegering

handuk, alur dan sistem kerja ditampilkan dalam skematik mesin pengering handuk yang teliti tersaji pada Gambar 3.28.


Gambar 3.28 Skematik pengambilan data.

Keterangan pada Gambar 3.28 a. Termokopel (T1) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering. b. Termokopel (T2) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati evaporator. c. Termokopel (T3) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati kompresor. d. Termokopel (T4)


Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati kondensor. e. Termokopel (T5) Temokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah keluar dari lemari penegering. f. Termokopel (T6) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati heat exchanger masuk ke dalam lemari pengering. 3.4.5 Langkah-langkah Pengambilan Data Langkah-langkah pengambilan data, dilakukan dengan cara sebagai berikut : a. Penelitian dilakukan di Laboratorium Universitas Sanata Dharma. Perubahan suhu sekitar dan kelembaban dalam penelitian ini diabaikan, karena suhu sekitar dan kelembabannya selalu berubah-ubah sesuai cuaca. b. Memastikan bahwa thermokopel, dan timbangan digital yang digunakan sudah dikalibrasi. c. Memastikan bahwa kipas bekerja dengan baik, serta memastikan saluran pembuangan air tidak tersumbat. d. Meletakkan alat bantu penelitian pada tempat yang sudah ditentukan. e. Menyalakan mesin pengering handuk. f. Mencatat massa kosong (rangka dan hanger). Selanjutnya timbang dan catat massa handuk kering (MHK).


g. Menutup semua pintu lemari pengering dan tunggu sampai 30 menit agar mesin mencapai suhu kerja yang konstan. h. Membasahi dan memeras handuk sampai air tidak menetes kembali. Kemudian menimbang dan catat massa handuk basah (MHB). i. Mengecek tekanan P1 dan P2. j. Data yang dicatat per 15 menit, antara lain : MHBt : Massa handuk basah saat t, (kg). T1

: Suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering, (˚C)

T2

: Suhu udara kering setelah melewati evaporator, (˚C)

T3

: Suhu udara kering setelah melewati kompresor, (˚C)

T4

: Suhu

udara kering setelah melewati kondensor, (˚C)

T5

: Suhu

udara kering yang keluar lemari pengering, (˚C)

T6

: Suhu

udara kering setelah melewati heat exchanger masuk ke dalam

lemari pengering, (˚C) P1

: Tekanan refrigerant yang masuk kompresor, (psig)

P2

: Tekanan refrigerant yang keluar kompresor, (psig)

k. Hasil data yang diperoleh kemudian dijumlahkan hasil kalibrasi alat bantu dan jumlah massa handuk dikurangi massa hanger.


Tabel 3.1 Tabel yang dipergunakan untuk pengisian data.

Waktu (t)

Menit

Massa handuk Massa basah handuk saat kering t=0 (mt) Kg kg

Massa handuk basah saat -t (mt + Δt)

Perbedaan massa Δm = mt–(mt + Δt)

Kg

Kg

Kondisi udara luar

T1

Twb

˚C

˚C

Tabel 3.1 Lanjutan tabel yang dipergunakan untuk pengisian data.

Tekanan kerja Pevap Psig

Pkomp Psig

Suhu udara setelah melewati Evap T2 ˚C

Komp T3 ˚C

Kond T4 ˚C

HE T6 ˚C

Suhu udara keluar lemari pengering T5 ˚C

Twb ˚C


3.5 Cara Menganalisis Hasil dan Menampilkan Hasil Cara yang digunakan untuk manganalisis hasil dan menampilkan hasil, sebagai berikut : a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel seperti Tabel 3.1. Kemudian menghitung rata–rata dari 5 kali percobaan tiap variasinya. b. Menghitung massa air yang menguap dari handuk (M1) tiap variasinya. Massa air yang menguap dari handuk (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1). M1 = MHB – MHK

(3.1)

Pada Persamaan (3.1) : M1

: Massa air yang menguap dari handuk, kg

MHB

: Massa handuk basah, kg

MHK

: Massa handuk kering, kg

c. Mencari suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator dangan menggunakan P–h diagram. Untuk dapat menggunakan P–h diagram maka tekanan refrigerant P1 dan P2 harus dikonversikan dari satuan psig ke Mpa. d. Mencari kelembaban spesifik udara setelah melewati kondensor (wG), kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) menggunakan psychrometric chart. e. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan (∆w) tiap variasi. Massa air yang berhasil diuapkan (∆w) adalah kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dikurangi kelembaban spesifik setelah melewati kondensor (wG). Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.2).


f. Menghitung laju aliran massa udara pada sambungan atau saluran masuk ruang pengering (ṁudara). Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering(ṁudara) adalah debit udara (Qudara) dikali intensitas udara (ρudara) sebesar 1,2 kg/m3. Laju aliran massa udara saluran masuk ruang pengering (ṁudara) dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.3). g. Menghitung kemampuan mesin pengering handuk untuk menguapkan massa air (M2) dengan menggunakan massa air (M2) adalah laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering(ṁudara) dikalikan massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dikalikan 3600 menit dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.4). h. Untuk memudahkan pembahasan hasil–hasil perhitungan proses pengeringan, maka digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang dihasilkan, dengan mengacu pada tujuan penelitian dan hasil penelitian orang lain. 3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan Dari analisis yang sudah dilakukan akan diperoleh suatu kesimpulan. Kesimpulan merupakan inti sari hasil analisis penelitian dan kesimpulan harus menjawab tujuan dari penelitian.


BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Hasil yang didapatkan dalam penelitian mesin pengering handuk sistem kompresi uap dibantu dengan 1 penukar kalor dan 10 lampu 25 watt dengan variasi perasan menggunakan tangan dan perasan dengan bantuan mesin cuci meliputi : massa handuk kering, massa handuk basah awal, massa handuk basah saat t, tekanan refrigerant yang masuk kompresor (P1), tekanan refrigerant yang keluar kompresor (P2), suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering (T1), suhu udara kering setelah melewati evaporator (T2), suhu udara kering setelah melewati kompresor (T3), suhu udara kering setelah melewati kondensor (T4), suhu udara kering keluar lemari pengering (T5), suhu udara kering melewati heat exchanger di dalam lemari pengering (T6). Pengujian dilakukan dengan 5 kali pengujian setiap variasinya, kemudian dihitung hasil rata-ratanya. Untuk pengeringan handuk dengan perasan tangan, hasil rata-rata akan disajikan pada Tabel 4.1

55


Tabel 4.1 Hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan tangan.

Waktu (t)

Massa handuk kering

Menit 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

kg 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800

Massa handuk basah saat t=0 (mt) kg 4,757 4,757 4,757 4,757 4,757 4,757 4,757 4,757 4,757 4,757 4,757

Massa handuk basah saat –t (mt+Δt) Kg 4,757 4,472 4,068 3,746 3,403 3,050 2,696 2,387 2,121 1,916 1,791

Perbedaan massa Δm=mt(mt+Δt) kg 0,000 0,285 0,404 0,322 0,343 0,353 0,354 0,309 0,266 0,205 0,124

Kondisi udara luar T1

Twb

˚C 26,98 30,42 30,34 30,48 30,82 30,24 31,10 31,22 31,38 31,46 31,60

˚C 26,9 27,3 27,5 27,2 27,2 26,9 27,3 27 27 27 26,9

Tabel 4.1 Lanjutan hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan tangan. Tekanan kerja

Pevap Psig

Pkomp Psig

55

225

Suhu udara setelah melewati Evap Komp Kond HE T2 ˚C 18,00 17,60 18,08 18,30 18,38 18,62 18,22 18,08 17,94 17,80 18,24

T3 ˚C 31,04 32,02 32,86 33,32 33,16 33,40 33,14 32,74 33,28 33,40 33,38

T4 ˚C 35,58 38,88 40,22 40,26 40,20 40,42 40,34 40,54 40,62 40,44 40,48

T6 ˚C 53,58 54,34 54,36 53,44 54,20 54,76 54,64 54,66 54,38 54,26 53,78

Suhu udara keluar lemari pengering T5 Twb ˚C ˚C 51,44 31,4 49,98 31,4 50,52 31,2 49,64 30,9 50,10 31,2 50,76 31,2 50,80 31,2 50,90 31,2 51,26 30,9 51,00 31,2 51,00 31,2


Untuk variasi pengeringan dengan bantuan mesin cuci. Mesin cuci yang digunakan adalah mesin cuci Electrolux EW-F10741 dengan kapasitas 8 kg, kemudian handuk dikeringkan dengan kecepatan 1200 Rpm selama 13 menit. Hasil rata- rata dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan mesin cuci.

Waktu (t)

Massa handuk kering

Menit 0 15 30 45

kg 1,800 1,800 1,800 1,800

Massa handuk basah saat t=0 (mt) kg 2,493 2,493 2,493 2,493

Massa handuk basah saat –t (mt+Δt) Kg 2,493 2,209 1,960 1,783

Perbedaan massa Δm=mt(mt+Δt) kg 0,000 0,284 0,249 0,177

Kondisi udara luar T1

Twb

˚C 31,88 31,72 31,74 31,46

˚C 26,9 26,9 26,9 26,9

Tabel 4.2 Lanjutan hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan mesin cuci. Tekanan kerja

Pevap Psig

Pkomp Psig

55

225

Suhu udara setelah melewati Evap Komp Kond HE T2 ˚C 18,84 18,72 18,38 18,58

T3 ˚C 36,00 36,62 36,20 36,18

T4 ˚C 40,94 41,00 41,10 41,16

T6 ˚C 53,00 54,68 53,64 54,64

Suhu udara keluar lemari pengering T5 Twb ˚C ˚C 51,44 31,3 50,70 31,2 50,50 31,4 50,60 31,3


Sebagai perbandingan Tabel 4.3, menampilkan data pengeringan handuk menggunakan sinar matahari. Tabel 4.3 Hasil pengeringan handuk dengan panas matahari. Waktu (t) Menit 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285

Massa handuk kering kg 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800

Massa handuk basah saat t=0 (mt) Kg 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790 4,790

Massa handuk basah saat –t (mt+Δt) kg 4,790 4,650 4,500 4,315 4,125 3,940 3,755 3,555 3,350 3,150 2,985 2,865 2,705 2,495 2,300 2,200 2,090 1,990 1,880 1,735

Perbedaan massa Δm=mt(mt+Δt) Kg 0,000 0,140 0,150 0,185 0,190 0,185 0,185 0,200 0,205 0,200 0,165 0,120 0,160 0,210 0,195 0,100 0,110 0,100 0,110 0,145

4.2 Perhitungan a. Perhitungan massa air yang menguap dari handuk (M1). Massa air yang menguap dari handuk (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1). Massa air yang menguap dari handuk (M1) adalah massa handuk basah (MHB) dikurangi massa handuk kering (MHK). Sebagai contoh


perhitungan untuk mencari nilai M1 untuk pengeringan handuk dengan bantuan perasan tangan sebagai berikut : M1

= (MHB) - (MHK) = (4,757–1,800) kg = 2,957 kg

Hasil perhitungan untuk perasan tangan dan perasan dengan bantuan mesin cuci dapat dilihat pada Tabel 4.4. Tabel 4.4 Massa air yang menguap dari handuk (M1). Perlakuan Jumlah handuk Massa total awal handuk kering kg Perasan tangan 20 1,8 Perasan mesin cuci 20 1,8 Panas matahari 20 1,8

Massa total handuk basah Kg 4,757 2,493 4,790

Tabel 4.4 Lanjutan massa air yang menguap dari handuk (M1). Massa handuk basah setelah mengalami proses pengeringan selama t menit, kg Menit kePerasan tangan Mesin cuci Matahari 0 4,757 2,493 4,790 15 4,472 2,209 4,650 30 4,068 1,960 4,500 45 3,746 1,783 4,315 60 3,403 4,125 75 3,050 3,940 90 2,696 3,755 105 2,387 3,555 120 2,121 3,350 135 1,916 3,150 150 1,791 2,985 165 2,865 180 2,705 195 2,495 210 2,300 225 2,200 240 2,090


Massa handuk basah setelah mengalami proses pengeringan selama t menit, kg Menit kePerasan tangan Mesin cuci Matahari 255 1,990 270 1,880 285 1,735 Massa air keluar dari handuk selama proses pengeringan (Δm, kg) 2,957 0,693 2,990

b. Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond) Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond) dapat dicari menggunakan P-h diagram, seperti pada Gambar 4.1. Dengan diketahui tekanan refrigerant yang masuk ke dalam kompresor dan tekanan refrigerant keluar dari kompresor, maka dapat diketahui suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor. P1

= ( 55 psi + 14,7 psi ) x 0,0069 = 0,48 MPa

P2

= ( 225 psi + 14,7 psi ) x 0,0069 = 1,65 MPa

Dari Gambar 4.1 untuk tekanan kerja evaporator (low) P1 = 0,48 MPa suhu kerja evaporator (Tevap) sebesar 12oC dan untuk tekanan kerja kondensor (high) P2 = 1,65 MPa suhu kerja kondensor (Tkond) sebesar 52oC.

c. Kelembaban spesifik dalam ruang pengering (wG) dan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin spesifik (wH). Kelembaban spesifik dalam ruangan pengering (wG) dan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin spesifik (wH) dapat dicari dengan menggunakan psychrometric chart. Kelembaban spesifik dalam ruang pengering (wG) dapat


diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik G atau suhu udara setelah melewati evaporator dan kondensor. Kemudian kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik H atau suhu setelah udara melewati handuk basah. Sebagai contoh menentukan kelembaban spesifik dalam ruangan pengering (wG) dan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin spesifik (wH) untuk proses pengeringan handuk dengan perasan tangan pada menit ke-30 adalah seperti pada Gambar 4.2. d. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw) Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2). Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) adalah kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dikurangi kelembaban spesifik dalam ruangan pengering (wG). Sebagai contoh perhitungan massa air yang berhasil diuapkan (Δw) pada proses pengeringan handuk dengan perasan tangan pada menit ke-30 adalah sebagai berikut : Δw

= ( wH – w G ) = ( 0,0209 – 0,0135 ) kg/kg = 0,0074 kgair/kgudara


P1 : 4,80 Mpa, Tevap : 12 ˚C P2 : 1,65 Mpa, Tkond : 52 ˚C

Gambar 4.1 Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond)


Gambar 4.2 Psychrometric chart perasan tangan, 30 menit


Keterangan pada Gambar 4.2 : Titik A : Kondisi udara luar (T1). Titik B : Suhu kerja evaporator. Titik C : Suhu udara setelah melewati evaporator (T2). Titik D : Suhu udara setelah melewati kompresor (T3). Titik E : Suhu udara setelah melewati kondensor (T4). Titik F : Suhu kerja kondensor. Titik G : Suhu udara melewati heat exchanger di dalam lemari pengering (T6). Titik H : Suhu udara keluar lemari pengering (T5). e. Perhitungan laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4). Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) adalah massa air yang diuapkan (M2) dibagi massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dikalikan 3600 detik. Sebagai contoh perhitungan laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) untuk proses pengeringan handuk dengan perasan tangan pada menit ke30 adalah sebagai berikut : M2

= ṁudara . Δw . 3600

ṁudara = (M2 / (Δw . 3600)) = (0,689/ (0,0074. 3600)) = 0,0259 kgudara/s


f. Perhitungan kecepatan udara (v) Kecepatan udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3), yaitu laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering dibagi dengan luas kipas dikalikan massa jenis udara sebesar 1,2 kg/m3. Sebagai contoh perhitungan kecepatan udara (v). Pada proses pengeringan handuk dengan perasan tangan pada menit ke-30 adalah sebagai berikut : ṁudara = Qudara . ρudara = ( π . r2 . v) . ρudara v = ṁudara / ( π . r2 . ρudara) = 0,0259 / ((π . (20,5 cm)2 / 10000) . 1,2) = 0,0259 / 0,158 = 0,1633 m/s Tabel 4.5 Hasil perhitungan pengeringan handuk dengan perasan tangan. Waktu Menit 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

wH kgair/ kgudara 0,0212 0,0217 0,0209 0,0199 0,0209 0,0209 0,0209 0,0209 0,0191 0,0208 0,021

wG kgair/ kgudara 0,0133 0,0128 0,0135 0,0131 0,0132 0,0136 0,0133 0,0131 0,0129 0,0128 0,0133

Δw kgair/ kgudara 0,0079 0,0089 0,0074 0,0068 0,0077 0,0073 0,0076 0,0078 0,0062 0,008 0,0077

M2 kgair/ jam 0 0,285 0,689 1,011 1,354 1,707 2,061 2,37 2,636 2,841 2,966

ṁudara kgudara/ detik 0,0000 0,0089 0,0259 0,0413 0,0488 0,0650 0,0753 0,0844 0,1181 0,0986 0,1070

V m/s 0,0000 0,0562 0,1633 0,2608 0,3085 0,4102 0,4757 0,5330 0,7458 0,6230 0,6757

Q m3 / Detik 0,00000 0,00741 0,02155 0,03442 0,04070 0,05413 0,06277 0,07033 0,09842 0,08220 0,08917


Tabel 4.6 Hasil perhitungan pengeringan handuk dengan bantuan perasan mesin cuci. Waktu menit 0 15 30 45

wH kgair/ kgudara 0,021 0,0209 0,021 0,0212

wG kgair/ kgudara 0,0131 0,0134 0,0133 0,0134

Δw kgair/ kgudara 0,0079 0,0075 0,0077 0,0078

M2 kgair/ jam 0 0,284 0,533 0,71

ṁudara kgudara/ detik 0,0000 0,0105 0,0192 0,0253

V m/s 0,0000 0,0664 0,1214 0,1597

Q m3 / Detik 0,00000 0,00877 0,01602 0,02107

4.3 Pembahasan Hasil penelitian yang telah dilakukan, menghasilkan mesin pengering handuk yang dapat bekerja secara baik dan terus menerus tanpa terjadi hambatan dan gangguan. Mesin pengering handuk sistem kompresi uap dibantu dengan 1 penukar kalor dan 10 lampu 25 watt yang dibuat mampu mengeringkan handuk. Kecepatan pengeringan dihasilkan rentan waktu 150 menit untuk 20 handuk dengan perasan tangan massa air yang menguap adalah 2,957 kg, 45 menit untuk 20 handuk dengan perasan mesin cuci massa air yang menguap adalah 0,693 kg dan 285 menit untuk 20 handuk dengan bantuan sinar matahari 2,990 kg. Pada saat lemari pengering bekerja dengan beban, kondisi udara yang dihasilkan di dalam lemari pengering berbeda ketika mesin pengering bekerja tanpa beban. Suhu kering yang dicapai lebih rendah dibandingkan dengan bekerja tanpa beban dan suhu udara basah yang dicapai lebih tinggi dibandingkan tanpa beban atau kelembaban udara yang dimiliki menjadi lebih tinggi. Penurunan suhu udara kering disebabkan adanya kalor yang terserap oleh udara yang digunakan untuk memanaskan dan juga untuk menguapkan air yang ada di dalam handuk saat udara meningkatkan dan memanaskan handuk. Sedangkan kenaikan


kelembaban udara disebabkan karena kandungan uap air yang ada di udara bertambah. Pertambahan ini disebabkan oleh adanya perpindahan massa air dari handuk yang basah ke udara. Dari Tabel 4.4 dapat disimpulkan 20 handuk dengan bantuan mesin cuci mempunyai kecepatan pengeringan paling cepat dan 20 handuk dengan bantuan sinar matahari paling lama.

Gambar 4.4 Grafik penurunan massa air pada variasi proses pengeringan handuk. Gambar 4.4 menunjukan bahwa mesin pengering mampu mengeringkan 20 handuk berbahan katun pada saat kondisi basah dengan hasil perasan tangan dalam waktu 150 menit, serta hasil perasan dengan bantuan mesin cuci hanya membutuhkan waktu sekitar 45 menit. Selain itu, mesin pengering handuk ini jauh lebih cepat

pengeringannya dibandingkan mengeringkan handuk

secara

konvensional menggunakan panas matahari. Jika dikeringkan dengan panas matahari handuk tersebut membutuhkan waktu sekitar 285 menit untuk proses pengeringan.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Hasil dari penelitian pengering handuk yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : a. Mesin pengering handuk sistem kompresi uap dibantu dengan 1 penukar kalor dan 10 lampu 25 watt berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. b. Mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan tangan dalam waktu 150 menit dengan massa air yang menguap sebesar 2,957 kg dan Mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan mesin cuci dalam waktu 45 menit dengan massa air yang menguap sebesar 0,693 kg. 5.2 Saran Dari hasil proses penelitian mesin pengering handuk sistem kompresi uap yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat dikemukakan : a. Perlu adanya penambahan kapasitas handuk, karena suhu udara yang dikeluarkan masih cukup tinggi . b. Pada penelitian selanjutnya, akan lebih baik jika memperhatikan penempatan atau peletakan handuk terhadap arah aliran udara saat mengambil massa air handuk.

68


DAFTAR PUSTAKA

Crane Jeff, 2007, Towel and garment warmer. Keimei , 1992, clothing dryer. Maruca, 2007, low temperature clothes dryer. Meda, 1983, dier, in particular A clothes-drying cabinet. Purwadi PK dan Kusbandono W, Mesin pengering pakaian energi listrik dengan mempergunakan siklus kompresi uap. Renaldi E., 2015, Mesin pengering pakaian sistem terbuka dengan debit aliran udara 0,032 m3/s. Rice Russell, 1995, Portable dryer for boots and gloves. Williams Gary, 2010, Boot and glove dryer for food service industry and methood of making same.


LAMPIRAN

A. Foto alat yang digunakan dalam penelitian

Gambar A-1 Mesin pengering handuk yang digunakan penelitian.

70


B. Psychometric Chart dan p-h Diagram
















MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS KOMPRESI UAP DIBANTU DENGAN SATU PENUKAR KALOR DAN 10 LAMPU 25 WATT SKRIPSI

Recommend Documents