PENGERING KAOS KAKI DENGAN MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP SKRIPSI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PENGERING KAOS KAKI DENGAN MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat S-1 Teknik Mesin

oleh :

Laurentius Rio Aditya Kurniawan NIM :125214058

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


SOCKS DRYER USING VAPOR COMPRESSION CYCLE

FINAL PROJECT As Partical Fullfillment of The Requirements to Obtains Sarjana Teknik in Mechanical Engineering

By :

Laurentius Rio Aditya Kurniawan NIM :125214058

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


iii


iv


v


vi


ABSTRAK Indonesia adalah salah satu negara yang memiliki dua musim, yaitu : musim panas dan hujan. Tidak dapat dipungkiri bahwa dapat terjadi hujan pada saat musim panas. Tujuan penelitian ini adalah (a) merancang dan merakit mesin pengering kaos kaki tanpa melibatkan energi surya (b) mengetahui waktu pengeringan dari mesin pengering kaos kaki yang telah dibuat. Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Sanata Dharma. Mesin pengering kaos kaki bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap. Komponen utama siklus kompresi uap : kompresor, evaporator, kondensor, pipa kapiler, dan refrigerant yang dipakai R-134a. Daya komponen yang dipakai sebesar 1,5 hp, komponen yang lain menyesuaikan. Penelitian dilakukan dengan memasukkan jumlah kaos kaki yang dikeringkan. Mesin bekerja dengan sistem terbuka. Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan metode pemerasan, yaitu pemerasan dengan tangan dan pemerasan dengan mesin cuci. Penelitian memberikan hasil bahwa mesin pengering kaos kaki dengan sistem kompresi uap berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai fungsinya. Mesin pengering kaos kaki ini dapat bekerja pada saat ada beban kaos kaki basah yang dikeringkan dengan suhu kering sekitar 41,6oC dan pada suhu basah 29oC. Mesin pengering mampu mengeringkan 25 pasang kaos kaki dewasa berbahan katun pada saat kondisi basah dengan hasil pemerasan tangan dalam waktu 135 menit, serta hasil pemerasan dengan mesin cuci dalam waktu 30 menit. Kata Kunci : Mesin pengering kaos kaki, sistem terbuka.

vii


ABSTRACT Indonesia is one country that has two seasons: summer and rainy. It is inevitable that there could be rain in the summer. The purpose of this study is (a) to design and assemble the dryer socks without involving solar energy (b) determine the time of drying socks from the dryer that has been made. The study was conducted at the Laboratory of Mechanical Engineering Sanata Dharma. Socks drying machine works by using the vapor compression cycle. The main component of the vapor compression cycle: compressor, evaporator, condenser, capillary tube, and the refrigerant R-134a used. Power components that are used by 1,5 hp, the other components to adjust. Research carried out by entering the number of socks dried. The engine works with open systems. This research was conducted by varying methods of extortion, ie blackmail and extortion by hand with a washing machine. Research results that the dryer socks with vapor compression system has been created and can work according to its function. Socks drying machine can work at the moment there is a load of wet socks dried at a temperature of about 41,6°C and dried at a temperature of 29°C wet. A dryer capable of drying 25 pairs of socks made from cotton grown in wet conditions with extortion hand within 135 minutes, as well as extortion with a washing machine in 30 minutes. Keywords : Socks drying machine, open system.

viii


KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik dan lancar. Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib setiap mahasiswa untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Prodi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan skripsi ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Sudi Mungkasi, Ph. D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Alexius Bantono dan Bernada Indriana Nur Wijayanti sebagai orang tua penulis, yang telah memberi motivasi dan dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual. 3. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi. 4. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Seluruh staf dan pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam penyusunan skripsi. 6. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Kepala laboraturium Energi. 7. Teman – teman Teknik Mesin kelompok Skripsi mesin pengering kaos kaki dengan menggunakan siklus kompresi uap, atas kerjasamanya selama penelitian Skripsi. 8. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin angkatan 2012 dan semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama penyusunan skripsi ini. ix


x


DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL……………………………………………………….… i TITLE PAGE…………………………………………………………………

ii

HALAMAN PERSETUJUAN……………………………………………….. iii HALAMAN PENGESAHAN………………………………………………... iv HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA……………………….. v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI………………...

vi

ABSTRAK……………….…………………………………………………...

vii

ABSTRACT………………………………………………………………….

viii

KATA PENGANTAR………………………………………………………..

ix

DAFTAR ISI……………………………………………………………….… xi DAFTAR TABEL……………………………………………………………. xiii DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………

xiv

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…………………….. 4 2.1 Dasar Teori………………………………………………………

4

2.1.1 Metode – Metode Pengeringan Kaos Kaki….……………. 4 2.1.2 Dehumidifier……………………………………………… 6 2.1.3 Parameter Dehumidifier…………………………………..

8

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

12

2.1.5 Mesin Siklus Kompresi Uap……………………………… 16 2.2 Tinjauan Pustaka ………………………………………………..

19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN…………………………………….

21

3.1 Obyek Penelitian………………………………………………...

21

xi


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

21

3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Kaos Kaki……….

22

3.3.1 Alat Bantu Pembuatan…………………………………….. 22 3.3.2 Bahan dan Komponen Utama……………………………... 24 3.3.3 Alat Bantu Penelitian……………………………………… 29 3.4 Tata Cara Penelitian….………………………………………….

30

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

30

3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Kaos Kaki…………………..

32

3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran R134a……………………….

32

3.4.3.1 Proses Penelitian…………………………………..

33

3.4.3.2 Proses Pemvakuman………………………………. 33 3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran R134a……………….

34

3.4.4 Skematik Pengambilan Data………………………………

34

3.4.4.1 Cara Pengambilan Data……………………………

36

3.5 Cara Menganalisis Hasil dan Menampilkan Hasil………………

38

3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan…………………………………

39

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN..

41

4.1 Hasil Penelitian………………………………………………….. 41 4.2 Perhitungan…………………………………………………….... 44 4.3 Pembahasan ……………………………………………………..

49

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

52

5.1 Kesimpulan………………………………………………….…..

52

5.2 Saran…………………………………………………………….

52

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………..

53

LAMPIRAN…………………………...……………………………………..

54

A

Foto Alat yang Digunakan dalam Penelitian……………….…… 54

B

Psychrometric chart.....................................……………….……

xii

55


DAFTAR TABEL Tabel 3.1

Tabel yang dipergunakan untuk pengisian data………….........

Tabel 4.1

Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan……....................................................................

Tabel 4.2

37

41

Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan mesin cuci…….............................................................

42

Tabel 4.3

Data hasil pengeringan kaos kaki dengan cahaya matahari.......

43

Tabel 4.4

Massa air yang menguap dari kaos kaki (M1)…………............

45

Tabel 4.5

Data hasil perhitungan pengeringan kaos kaki dengan bantuan perasan tangan……...................................................................

Tabel 4.6

49

Data hasil perhitungan pengeringan kaos kaki dengan bantuan perasan mesin cuci……............................................................

xiii

49


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1

Refrigerant dehumidifier................................................

6

Gambar 2.2

Desiccant dehumidifier...................................................

7

Gambar 2.3

Hygrometer, termometer bola basah dan termometer bola kering......................................................................

Gambar 2.4

8

Proses - proses yang terjadi dalam psychrometric chart…………………....................................................

12

Gambar 2.5

Proses pendinginan dan pengembunan………………...

13

Gambar 2.6

Proses pemanasan (heating)…………………………...

14

Gambar 2.7

Proses pendinginan evaporatif…………………………

14

Gambar 2.8

Psychrometric chart…………………………………...

15

Gambar 2.9

Skematik rangkaian siklus kompresi uap……………...

16

Gambar 2.10

Siklus kompresi uap pada diagram P – h……………...

17

Gambar 2.11

Siklus kompresi uap pada diagram T – h……………...

17

Gambar 3.1

Skematik mesin pengering kaos kaki………………….

21

Gambar 3.2

Kaos kaki………………………………………………

22

Gambar 3.3

Besi tube……………………………………………….

24

Gambar 3.4

Styrofoam………………………………………………

25

Gambar 3.5

Kondensor……………………………………………..

25

Gambar 3.6

Pipa kapiler…………………………………………….

26

Gambar 3.7

Kompresor……………………………………………..

26

Gambar 3.8

Evaporator……………………………………………..

27

Gambar 3.9

Refrigeran R134a……………………………………...

27

Gambar 3.10

Pressure gauge...............................................................

28

Gambar 3.11

Kipas…………………………………………………...

28

Gambar 3.12

Penampil suhu digital dan termokopel………………...

29

xiv


Gambar 3.13

Timbangan digital……………………………………...

29

Gambar 3.14

Stopwatch………………………………………………

30

Gambar 3.15

Diagram alir untuk penelitian………………………….

31

Gambar 3.16

Pemasangan komponen………………………………..

32

Gambar 3.17

Katup pengisian refrigeran…………………………….

34

Gambar 3.18

Skematik pengambilan data……………………………

35

Gambar 3.19

P – h diagram…………………………………………..

40

Gambar 4.1

Suhu kerja kondensor (Tkond) dan suhu kerja evaporator (Tevap)………………………………………

46

Gambar 4.2

Psychrometric chart perasan tangan, 15 menit………..

48

Gambar 4.3

Grafik penurunan massa air tiap variasi pada proses pengeringan kaos kaki…………………………………

51

Gambar A.1

Mesin pengering kaos kaki sistem terbuka…………….

54

Gambar A.2

Mesin pengering kaos kaki sistem terbuka…………….

54

Gambar B.1


55

Gambar B.2


56

Gambar B.3


57

Gambar B.4


58

Gambar B.5


59

Gambar B.6

Psychrometric chart perasan tangan, 105 menit………

60

Gambar B.7


61

Gambar B.8


62

Gambar B.9

Psychrometric chart perasan mesin cuci, 15 menit.......

63

Gambar B.10

Psychrometric chart perasan mesin cuci, 30 menit.......

64

Gambar B.11

P – h diagram perasan tangan dan perasan mesin cuci..

65

xv


BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dunia industri di Indonesia dari tahun ke tahun terus berkembang, baik dari segi fasilitas maupun teknologi. Fasilitas yang lengkap dan memadai akan mendukung kinerja dari tenaga kerja yang bekerja di industri. Selain dunia industri, dunia pengobatan atau yang sering disebut industri farmasi, juga mengalami perkembangan seiring dengan kemajuan teknologi. Proses pembuatan obat yang diracik, membutuhkan tenaga kerja yang teliti dan sudah menguasai permasalahan yang berkaitan dengan obat. Peraturan – peraturan yang ada di dalam pabrik juga tidak boleh dilanggar, terutama tentang kebersihan, keamanan, dan paling penting adalah steril dalam peracikan obat. Di dalam pabrik obat, karyawan diberi fasilitas dan diharuskan memakai alat keamanan yang meliputi baju laboraturium, sarung tangan steril, kaos kaki dan sepatu khusus yang juga harus steril. Dunia industri dan dunia pengobatan sering berkaitan, karena saling membutuhkan untuk melayani masyarakat dan untuk melengkapi fasilitas dan teknologi. Industri di Indonesia memberikan mesin yang canggih untuk mendukung dunia pengobatan, oleh sebab itu dunia industri dan dunia pengobatan saling membutuhkan. Indonesia merupakan contoh negara yang menggunakan pengobatan dengan mesin yang canggih. Indonesia merupakan negara yang terletak di daerah khatulistiwa, Indonesia memiliki 2 musim yaitu musim panas dan musim hujan. Musim panas biasanya terjadi pada bulan Maret - September dan musim hujan terjadi pada bulan Oktober – Februari. Namun beberapa tahun terakhir ini, cuaca sangat susah untuk diprediksi. Pada saat musim panas kadang masih turun hujan demikian juga sebaliknya, hal ini disebabkan karena efek global warming. Persoalannya adalah bagaimana cara mengeringkan pakaian, sarung tangan, kaos kaki, sepatu yang dipergunakan sehari – hari oleh karyawan pabrik / industri dapat teratasi, terutama pada saat musim hujan. Jika musim hujan, mengandalkan sinar matahari untuk 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2

dipergunakan dalam proses pengeringan jelas tidak mungkin. Oleh karena itu diperlukan mesin khusus yang fungsinya untuk mengeringkan pakaian, sarung tangan, kaos kaki, sepatu, dll. Dengan latar belakang ini, penulis tertantang untuk membuat dan melakukan penelitian tentang mesin pengering kaos kaki. Tentu saja energi yang dipergunakan di dalam mesin pengering bukan bersumber pada energi matahari.

1.2 Rumusan Masalah Di pasaran sulit ditemukan mesin yang dipergunakan untuk mengeringkan kaos kaki dalam jumlah yang cukup besar. Untuk industri obat-obatan, mesin pengering kaos kaki sangatlah diperlukan, karena kaos kaki dipergunakan karyawan setiap hari, sehingga setiap hari kaos kaki yang disediakan dalam keadaan bersih harus ada dalam jumlah yang banyak, diperlukan suatu inovasi mesin pengering untuk mengeringkan kaos kaki dalam jumlah banyak.

1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : a. Merancang dan membuat mesin pengering kaos kaki, yang tidak mengandalkan energi surya. b. Mengetahui waktu pengeringan dari mesin pengering kaos kaki yang telah dibuat.

1.4 Batasan Masalah Batasan-batasan yang dipergunakan di dalam pembuatan mesin pengering kaos kaki ini adalah : a. Mesin pengering menggunakan siklus kompresi uap dengan komponen utama : kompresor, evaporator, pipa kapiler, dan kondensor. b. Refrigeran yang digunakan di dalam siklus kompresi uap adalah R134a. c. Daya kompresor yang digunakan dalam siklus kompresi uap sebesar 1,5 hp. Komponen

lain

seperti

kondensor,

evaporator,

dan

pipa

kapiler


mempergunakan komponen standar yang ada di pasaran, yang besarnya sesuai dengan daya kompresornya. d. Mesin pengering dirancang dapat dipergunakan untuk kapasitas kaos kaki sebanyak 25 pasang. e. Mesin pengering bekerja dengan sistem terbuka.

1.5 Manfaat Manfaat dari penelitian ini adalah : a. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan yang dapat ditempatkan di perpustakaan. b. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai acuan bagi para peneliti yang penelitiannya terkait dengan mesin pengering. c. Dihasilkannya alat pengering kaos kaki yang dapat difungsikan sebagai mana mestinya.


BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori 2.1.1 Metode –Metode Pengeringan Kaos Kaki Metode dalam pengeringan pakaian saat ini di pasaran ada beberapa macam, diantaranya (a) Pengeringan menggunakan cahaya matahari, (b) Pengeringan menggunakan gaya sentrifugal, (c) Pengering pakaian dengan bantuan gas LPG, (d) Pengering dengan metode dehumidifikasi dan pemanasan udara. a. Pengeringan menggunakan cahaya matahari Cara pengeringan ini sudah dilakukan secara umum oleh masyarakat. Panas yang dihasilkan matahari dapat menguapkan air yang ada pada pakaian yang basah menjadi kering. Pengeringan dengan metode ini tidak dapat dihandalkan pada saat musim hujan, tetapi pengeringan dengan matahari masih banyak digunakan masyarakat. Keuntungan pengeringan menggunakan cahaya matahari adalah murah dan tersedia berlimpah, tidak memerlukan peralatan yang mahal, tidak perlu tenaga kerja yang mempunyai keahlian tertentu, kecepatan pengeringan yang sama untuk berapapun jumlah pakaian, kapasitas pengeringan yang tidak terbatas. Kerugian pengeringan menggunakan cahaya matahari adalah pengeringan tergantung dari cuaca, jumlah panas matahari tidak tetap, kenaikan suhu tidak dapat diatur, waktu pengeringan tidak dapat ditentukan dengan tepat, tidak dapat dilakukan setiap saat. b. Pengeringan menggunakan gaya sentrifugal Prinsip kerja metode pengering ini adalah memanfaatkan gaya sentrifugal untuk memisahkan air dari pakaian yang masih basah. Pakaian diputar di dalam drum dengan kecepatan penuh dari motor listrik, putaran yang tinggi tersebut menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan uap air terhempas keluar dari drum dan air akan tertampung dalam bak penampungan. Kelemahan dari metode ini adalah pakaian masih lembab tidak kering sempurna.

4


Keuntungan pengeringan menggunakan gaya sentrifugal adalah kecepatan putar tinggi dan dapat mengekstraksi uap lebih banyak, sehingga proses pengeringan lebih cepat dan tidak memerlukan tenaga pemerasan dengan tangan. Kerugian pengeringan menggunakan gaya sentrifugal adalah kinerja pengeringan akan menurun jika pakaian pada drum melebihi kapasitas dan tetap membutuhkan cahaya matahari karena kaos kaki tidak kering sempurna, perlu energi listrik, hasil pengeringan tidak siap untuk disetrika, bahan yang dikeringkan mudah rusak. c. Pengeringan menggunakan gas LPG Prinsip kerja metode pengering ini yaitu memanfaatkan panas yang dihasilkan pemanas baik dari heater atau gas LPG yang disirkulasikan ke lemari, yang bertujuan untuk mengeringkan pakaian yang ada di lemari pengering. Panas dari heater atau gas LPG disirkulasikan ke dalam lemari pengering menggunakan bantuan kipas, sehingga menghasilkan udara yang bersuhu tinggi yang dapat menguapkan air yang terkandung di dalam pakaian yang basah. Keuntungan pengeringan menggunakan gas LPG adalah hasil pengeringan lebih cepat dan daya listrik menjadi hemat. Kerugian pengeringan menggunakan gas LPG adalah suhu pengeringan yang tinggi, sehingga cepat merusak bahan yang dikeringkan, tidak ramah lingkungan, gas hasil pembakaran menempel pada bahan yang dikeringkan, tidak praktis, dapat menimbulkan bahaya ledakan, saat beroperasi sebaiknya perlu dijaga. d. Pengeringan dengan metode dehumidifikasi Pengering pakaian jenis ini menggunakan metode dehumidifikasi, yang bekerja dengan memanfaatkan proses dehumidifikasi dan proses pemanasan udara yang disirkulasikan ke lemari pengering. Udara diturunkan kelembaban spesifiknya dan dipanaskan, kemudian disirkulasikan ke lemari. Akibat dari udara kering dan bersuhu tinggi pada ruangan, menimbulkan

air dalam pakaian

menguap. Selanjutnya udara lembab ini disirkulasikan kembali ke alat penurun kelembaban. Mesin pengering tersebut disebut dengan dehumidifier.


Keuntungan pengeringan dengan metode dehumidifikasi adalah suhu kerja rendah sehingga tidak merusak bahan yang akan dikeringkan, ramah lingkungan, tidak ada gas buang seperti dengan LPG, praktis, aman saat beroperasi, tidak tergantung keadaan cuaca, dapat dilakukan kapan saja. Kerugian pengeringan dengan metode dehumidifikasi adalah mesin dehumidifier membutuhkan energi listrik yang banyak.

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 wadah. Ada dua macam dehumidifier yang ada di pasaran saat ini refrigerant dehumidifier dan desiccant dehumidifier. a. Refrigerant dehumidifier Cara kerja dehumidifier ini adalah dengan sistem kompresi uap. Udara luar masuk melewati evaporator kemudian evaporator menyerap uap air yang ada di udara. Udara kemudian dilewatkan 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 didalam udara menetes dan tertampung pada wadah. Sedangkan kondensor bertugas untuk menaikkan suhu udara agar udara semakin kering. Contoh proses refrigerant dehumidifier disajikan pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Refrigerant dehumidifier. Sumber : http://www.andatech.com.au/refrigerant-dehumidifiers/


b. Desiccant dehumidifier Prinsip kerja dari dehumidifier adalah dengan melewatkan udara yang mengandung banyak uap air 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 dan tertampung pada tangki. Contoh proses desiccant dehumidifier disajikan pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Desiccant dehumidifier. Sumber : http://www.andatech.com.au/desiccant-dehumidifiers/


2.1.3 Parameter Dehumidifier Untuk memahami proses dehumidifikasi ada beberapa parameter yang harus dipahami atau dimengerti antara lain (a) Kelembaban, (b) Kelembaban spesifik, (c) Suhu udara, (d) Aliran udara, (e) Entalpi, (f) Volume spesifik. a. Kelembaban Kelembaban merupakan jumlah kandungan air dalam udara. Udara bisa dikatakan mempunyai kelembaban yang tinggi apabila uap air yang dikandungnya tinggi, begitu juga sebaliknya. Udara yang kurang mengandung uap air dikatakan udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air dikatakan udara basah. 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 dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam 1 kg udara tersebut. Kelembaban relatif menentukan kemampuan udara pengering untuk menampung kadar air kaos kaki yang telah diuapkan. Semakin rendah kelembaban relatif maka semakin banyak uap air yang dapat diserap. Alat untuk mengukur kelembaban relatif adalah hygrometer, sedangkan alat untuk mengukur suhu udara kering dan suhu udara basah adalah termometer bola kering dan termometer bola basah. Gambar hygrometer dan termometer bola basah dan bola kering disajikan pada Gambar 2.3

Gambar 2.3 Hygrometer, termometer bola basah dan termometer bola kering. Sumber : http://hygrometer.net/types-hygrometers-multiple-uses/


Untuk mengetahui tingkat kelembaban relatif dapat menggunakan hygrometer atau dengan menggunakan termometer bola basah dan termometer bola kering. Untuk mengetahui kelembaban relatif dapat menggunakan dua buah termometer. Termometer pertama dipergunakan untuk mengukur suhu udara kering dan termometer kedua untuk mengukur suhu udara basah. Pada termometer bola kering, tabung air raksa pada termometer dibiarkan kering sehingga akan mengukur suhu udara aktual. Sedangkan pada termometer 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. b. 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 (wF), maka semakin banyak massa air yang berhasil diuapkan. Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) : Δw = (wH – wF)

(2.1)

Pada Persamaan (2.1) : Δw

: Massa air yang berhasil diuapkan persatuan massa udara, kg/kg

wH

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

wF

: Kelembaban spesifik dalam mesin pengering, kg/kg

c. 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 kaos kaki maka kemampuan perpindahan kalor semakin besar, maka proses penguapan air juga meningkat.


Agar bahan yang dikeringkan tidak sampai rusak, suhu udara harus diatur atau dikontrol terus menerus. Suhu udara dibagi menjadi 2, yaitu : Suhu udara basah dan Suhu udara kering. Suhu udara kering adalah suhu yang ditunjukkan dengan termometer bulb biasa dengan bulb dalam keadaan kering. Satuan untuk suhu ini biasaya dalam Celcius, Kelvin, Fahrenheit. Seperti yang diketahui bahwa termometer menggunakan prinsip pemuaian zat cair dalam termometer. Jika kita ingin mengukur suhu udara dengan termometer biasa maka terjadi perpindahan kalor dari udara ke bulb termometer. Karena mendapatkan

kalor maka zat cair

(misalkan: air raksa) yang ada di dalam termometer mengalami pemuaian sehingga tinggi air raksa tersebut naik. Kenaikan ketinggian cairan ini yang di konversikan dengan satuan suhu (celcius, Fahrenheit, dll). Suhu udara basah adalah suhu bola basah. Sesuai dengan namanya “wet bulb”, suhu ini diukur dengan menggunakan termometer yang bulbnya (bagian bawah termometer) dilapisi dengan kain yang telah dibasahi dengan air kemudian dialiri udara yang ingin diukur suhunya. Perpindahan kalor terjadi dari udara ke kain basah tersebut. Kalor dari udara akan digunakan untuk menguapkan air pada kain basah tersebut, setelah itu baru digunakan untuk memuaikan cairan yang ada dalam termometer. Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan aksi pengembunan ketika didinginkan. Dew-point temperature adalah titik embun udara, artinya suhu dimana udara mulai mengembun menimbulkan titik-titik air. d. Aliran udara Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara panas untuk menguapkan kadar air pakaian 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 laju aliran massa udara panas yang mengalir maka akan semakin besar kemmapuannya menguapkan kadar air dari pakaian, namun berbanding terbalik dengan suhu udra yang semakin menurun. Untuk memperbesar debit aliran udara (Qudara) dapat dengan memperbesar luas


penampang (A) ataupun kecepatan aliran udara. Untuk menghitung debit aliran dapat digunakan Persamaan (2.2) : Qudara = A . v

,

m3/s

(2.2)

Pada Persamaan (2.2) : Qudara : Debit aliran udara, m3/s A

: Luas penampang, m2

v

:

Kecepatan udara , m/s

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

= Qudara . ρudara

,

kgudara/s

(2.3)

Pada Persamaan (2.3) : ṁudara : Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering, kgudara/s Qudara : Debit aliran udara, m3/s ρudara : Densitas udara, kg/m3 Menentukan kemampuan mengeringkan massa air dapat dihitung dengan Persamaan (2.4) M2

= ṁudara . Δw . 3600

, kgair/jam

(2.4)

Pada Persamaan (2.4) : M2

: Kemampuan mengeringkan massa air, kg/jam

ṁudara : Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering, kgudara/s Δw

: Massa air yang berhasil diuapkan, kgair/kgudara

e. Entalpi Entalpi menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja. Entalpi (H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap. Entalpi (H) dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam sistem (E) dan kerja (W). f. Volume spesifik Volume spesifik merupakan volume udara campuran dengan satuan meter kubik per kilogram udara kering, dapat juga dikatakan sebagai meter kubik udara kering atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.


2.1.4 Psychrometric Chart Psychrometric chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada suatu tekanan tertentu. Skematis Psychrometric chart dapat dilihat pada Gambar 2.8 dimana masing-masing kurva/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. Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart, seperti pada Gambar 2.4 adalah sebagai berikut (a) Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling dan dehumidifikasi), (b) Proses pemanasan (heating), (c) Proses pendinginan evaporatif.

Gambar 2.4 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart. Sumber : http://kawur.blogspot.com/2009_06_01_archive.html a. Proses pendinginan dan pengembunan Proses pendinginan dan pengembunan adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten dari udara. Pada proses pendinginan dan pengembunan, terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik, sedangkan kelembaban relatif mengalami peningkatan, menjadi 100 %. Contoh proses pendinginan dan pengembunan disajikan pada Gambar 2.5. Proses A-A’


adalah proses pendinginan sensibel, sedangkan proses A’-B adalah proses pengembunan. b. Proses pemanasan (Heating) Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami penurunan. Sebagai contoh dari proses pemanasan, dapat dilihat pada Gambar 2.6 (yaitu proses dari A – B) c. Proses pendinginan evaporatif (evaporative cooling) Proses pendinginan evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensibel ke udara sehingga suhu bola kering udara tersebut menurun. Proses ini disebabkan oleh perubahan temperatur bola kering dan rasio kelembaban. Pada proses pendinginan evaporatif, terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik mengalami peningkatan. Namun entalpi dan temperatur bola basah tetap konstan. Contoh proses pendinginan evaporatif dapat dilihat pada Gambar 2.7 (proses dari kondisi titik A ke kondisi titik B). Proses pendinginan evaporatif (pada proses pengeringan kaos kaki) terjadi pada saat udara memasuki ruang pengering kaos kaki sampai udara keluar dari ruang pengering kaos kaki.

Gambar 2.5 Proses pendinginan dan pengembunan


Gambar 2.6 Proses pemanasan (heating)

Gambar 2.7 Proses pendinginan evaporatif.



2.1.5 Mesin Siklus Kompresi Uap Mesin refrigerasi siklus kompresi uap merupakan jenis mesin refrigerasi yang dipergunakan dalam dehumidifier. Terdapat berbagai jenis refrigeran yang digunakan dalam sistem kompresi uap. Refrigeran yang umum digunakan adalah yang termasuk ke dalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFCs disebut juga freon) : R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, R-134a, dan Musicool. Komponen utama dari sebuah mesin siklus kompresi uap adalah kondensor, evaporator, kompresor, dan pipa kapiler. Skematik rangkaian siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 2.9

Gambar 2.9 Skematik rangkaian siklus kompresi uap. Dalam siklus ini refrigeran bertekanan rendah akan dikompresi oleh kompresor sehingga menjadi uap refrigeran bertekanan tinggi dan kemudian uap refrigeran bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan tinggi dalam kondensor. Kemudian cairan refrigeran bertekanan tinggi tersebut diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigeran bertekanan rendah tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigeran tekanan rendah. Proses tersebut akan dijelaskan di dalam diagram P-h dan diagram T-s, seperti yang disajikan pada Gambar 2.10 dan Gambar 2.11.


Gambar 2.10 Siklus kompresi uap pada diagram P - h.

Gambar 2.11 Siklus kompresi uap pada diagram T - s.


Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami beberapa proses yaitu : (a) Proses 1a-2, (b) Proses 2-2a, (c) Proses 2a-3, (d) Proses 3-3a, (e)Proses 3a-4, (f) Proses 4-1, (g) Proses 1-1a. a. Proses (1a-2) merupakan proses kompresi kering Proses ini dilakukan oleh kompresor, refrigeran yang berupa gas panas lanjut bertekanan rendah mengalami kompresi yang mengakibatkan refrigeran menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, suhu maksimal yang keluar dari kompresor juga meningkat menjadi gas panas lanjut. b. Proses (2-2a) merupakan proses penurunan suhu. Proses ini berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran gas panas lanjut yang bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh. Proses (2-2a) berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini juga dinamakan dengan desuper – heating. 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 temperatur refrigeran lebih tinggi daripada suhu udara lingkungan sekitar kondensor. Proses (2a-3a) berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan. Refrigeran tidak mengalami perubahan suhu, kalor yang dilepas refrigeran dipergunakan untuk merubah fase. d. Proses (3-3a) merupakan proses pendinginan lanjut. Pada proses ini terjadi pelepasan kalor, sehingga temperatur refrigeran yang keluar dari kondensor menjadi lebih rendah dan berada pada fase cair lanjut. Hal ini membuat refrigeran lebih mudah mengalir dalam pipa kapiler. e. Proses (3a-4) merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan berlangsung pada entalpi yang tetap. Proses ini terjadi di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigeran berubah fase dari cair menjadi fase campuran : cair – gas. Akibat penurunan tekanan ini, temperatur refrigeran juga mengalami penurunan.


f. Proses (4-1) merupakan proses evaporasi. Pada proses ini terjadi perubahan fase dari cair gas menjadi gas jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah daripada suhu udara lingkungan sekitar evaporator. Proses (4-1a) berlangsung pada tekanan tetap dan suhu konstan. Kalor yang diambil dari lingkungan dipergunakan refrigeran untuk berubah fase. g. Proses (1-1a) merupakan proses pemanasan lanjut. Proses ini yang terjadi karena penyerapan kalor terus menerus pada proses (4-1a), maka refrigeran yang masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh ke gas panas lanjut. Kemudian mengakibatkan kenaikan tekanan dan temperatur refrigeran akibat dari proses ini kompresor dapat bekerja lebih ringan.

2.2 Tinjauan Pustaka Chao Jung Liang (1991) 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 condenser bertindak sebagai pemanas dan evaporator yang bertindak sebagai dehumidifier. Udara disirkulasi oleh kipas kedalam cabinet 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 pada wadah tampungan. Robert E Maruka (2004) menggambarkan pengeringan pakaian cabinet 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 inet, dipanaskan oleh condenser, beredar di seluruh pakaian dalam ruang pengering, dan diarahkan ke saluran pendingin dimana kelembaban udara dihilangkan oleh evaporator dan air ditampung pada wadah tampungan.


Joao Pascoa Fernandes (2008) Menjelaskan pengering pakaian memiliki lemari utama, sebuah dehumidifier dan pemanas. Udara disirkulasikan keluar melalui sistem kipas. Sebuah sensor suhu dioperasikan untuk mengatur suhu dalam cabinet dan exhaust ports akan membuka jika suhu diruangan terlalu tinggi. Pakaian dapat dikeringkan pada gantungan atau rak pengeringan. Eric Watson (2009) Menjelaskan pengering pakaian memiliki lemari yang berfungsi sebagai pemanas, dan di dalamnya terdapat kipas yang mengeluarkan suhu tinggi. Di pintu lemari terdapat layar dan tombol, untuk mengecek pakaian yang dikeringkan. Deug Hee Lee (2006) Menjelaskan tentang pengering pakaian memiliki ruangan pengering. Pakaian digantung dan dialirkan udara bersuhu tinggi, alat penggantung difungsikan sebagai alat pengalir udara bersuhu tinggi.


BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Obyek Penelitian Obyek penelitian adalah mesin pengering kaos kaki hasil buatan sendiri. Alat yang dipergunakan di dalam penelitian disajikan pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Skematik mesin pengering kaos kaki Keterangan pada Gambar 3.1 : a.

Evaporator

e.

Pipa kapiler

b.

Fan

f.

Kaos kaki

c.

Kompressor

g.

Lemari pengering

d.

Kondensor

3.2 Variasi penelitian Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kondisi awal kaos kaki yang akan dikeringkan dengan variasi: (a) Hasil perasan tangan, (b) Hasil perasan

21


mesin cuci. Kaos kaki yang dikeringkan berjumlah 25 pasang ukuran dewasa dan kaos kaki terbuat dari bahan katun. Gambar kaos kaki disajikan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Kaos kaki 3.3 Alat dan Bahan pembuatan mesin pengering kaos kaki Dalam pembuatan mesin pengering kaos kaki ini diperlukan beberapa alat dan bahan sebagai berikut: (a) Alat bantu pembuatan, (b) Bahan dan Komponen utama, (c) Alat bantu penelitian. 3.3.1 Alat bantu pembuatan Peralatan bantu pembuatan yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering kaos kaki, antara lain : a. Mesin las listrik Mesin las listrik ini digunakan untuk pembuatan rangka lemari. Dengan menggunakan proses pengelasan dalam proses penyambungan rangkanya, diharapkan rangka yang dibuat akan memiliki konstruksi yang kuat dan tahan lama. b. Gerinda tangan dan gerinda potong Gerinda digunakan untuk menghaluskan bagian permukaan benda kerja atau digunakan untuk memotong suatu plat. Dalam proses pembuatan rangka mesin pengering kaos kaki gerinda yang digunakan gerinda tangan dan gerinda potong.


c. Bor dan gunting plat Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang digunakan untuk pemasang paku rivet dan pemasangan baut. Gunting plat digunakan untuk memotong plat seng casing mesin pengering. d. Gergaji besi dan gergaji kayu Gergaji besi digunakan untuk memotong besi, besi yang dipotong adalah besi kotak berlubang (hollow) yang digunakan untuk rangka mesin pengering dan lemari pengering. Sedangkan gergaji kayu digunakan untuk memotong papan kayu yang digunakan utuk chasing mesin pengering dan lemari pengering. e. Obeng dan kunci pas Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Kunci pas digunakan untuk mengencangkan/melepas baut. f. Meteran dan mistar Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda. Dalam proses pembuatan rangka meteran banyak digunakan untuk mengukur panjang plat seng dan besi hollow. Sedangkan mistar digunakan untuk mengukur panjang suatu benda, seperti styrofoam dan busa. g. Pisau cutter dan cat Pisau cutter digunakan untuk memotong benda kerja seperti Styrofoam dan busa. Sedangkan cat digunakan untuk melapisi besi dan mencegah terjadinya korosi. h. Tang kombinasi Tang kombinasi digunakan memotong, menarik, dan mengikat kawat agar kencang. i. Tube cutter Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga, agar potongan pipa yang dihasilkan rapi sehingga mempermudah proses pengelasan. j. Gas las Hi-cook Peralatan las yang digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan sambungan pipa-pipa tembaga komponen mesin pengering.


k. Pompa vakum Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas-gas yang terjebak di dalam mesin pengering kaos kaki, seperti udara dan uap air. Hal ini agar tidak menyumbat refrigeran, sebab uap air yang berlebihan pada sistem pendingin dapat membeku dan menyumbat pipa kapiler. 3.3.2 Bahan dan Komponen utama Bahan atau komponen yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering kaos kaki, antara lain : (a) Besi tube, (b) Styrofoam, (c) Busa, (d) Roda, (e) Kondensor, (f) Pipa kapiler, (g) Kompresor, (h) Evaporator, (i) Filter, (j) Refrigeran, (k) Pressure gauge, (l) Kipas. a. Besi tube Besi tube digunakan sebagai rangka mesin pengering pakaian. Pemilihan besi tube, karena jenis besi ini sangat cocok dan kuat menahan beban dari komponen mesin pengering. Gambar besi tube disajikan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Besi tube. Sumber : http://asiatoko/besi/hollow// b. Styrofoam Styrofoam ini digunakan sebagai rongga antara bagian kompresor dan ruang kondesor agar tidak terjadi ditribusi panas. Gambar styrofoam disajikan pada Gambar 3.4.


Gambar 3.4 Styrofoam. Sumber : http://www.ebay.com//styrofoam-sheet// c. Busa Busa digunakan untuk meminimalisi udara dan temperatur ke luar ruangan. Busa digunakan untuk menutup celah-celah pada mesin pengering. d. Roda Roda digunakan untuk membantu memindahkan mesin pengering dari satu tempat ke tempat lain. e. Kondensor Kondensor merupakan suatu alat pengukur 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. Gambar kondensor disajikan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Kondensor. Sumber : http://serviceactegal.blogspot.co.id/kondensor//


f. Pipa Kapiler Pipa kapiler merupakan alat yang berfungsi untuk menurunkan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum ke evaporator. Gambar pipa kapiler disajikan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Pipa kapiler. Sumber : http://serviceactegal.blogspot.co.id/pipakapiler// g. Kompresor Kompresor merupakan alat yang berfungsi untuk mengompresi refrigeran ke pipa-pipa mesin siklus kompresi uap. Pada penelitian ini menggunakan kompresor rotari yang ada di pasaran dengan daya 1,5 HP. Gambar kompresor disajikan pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Kompresor. Sumber : http://serviceactegal.blogspot.co.id/kompresor//


h.Evaporator Evaporator merupakan alat yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran, yang sebelumnya dari fase cair menjadi gas. Gambar evaporator disajikan pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Evaporator. Sumber : http://serviceactegal.blogspot.co.id/evaporator// i. Filter Filter merupakan alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak terjadi penyumbatan pada pipa kapiler, seperti kotoran akibat korosi, serbukserbuk hasil pemotongan pipa. j. Refrigeran Refrigeran merupakan jenis fluida yang digunakan sebagai gas pendingin. Refrigeran berfungsi untuk menyerap atau melepas kalor dari lingkungan sekitar. Jenis yang digunakan dalam penelitian adalah R134a. Gambar refrigeran R134a disajikan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Refrigeran R134a. Sumber : http://orschelnfarmhome.com/r134a-refrigerant//


k. Pressure Gauge Pressure Gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam sistem pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroperasi. Dalam pressure gauge ini terdapat alat ukur, tekanan hisap kompresor dan tekanan keluaran kompresor. Gambar pressure gauge disajikan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Pressure Gauge. Sumber : http://www.omega.com/pressuregauge// i. Kipas Kipas digunakan untuk mensirkulasikan udara kering hasil proses dehumidifikasi dan membuang udara jenuh dari lemari pengering. Gambar kipas disajikan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Kipas. Sumber : http://olx.co.id/kipas-bekas//


3.3.3 Alat bantu penelitian Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai berikut : a. Penampil suhu digital dan termokopel Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan suhu atau temperatur pada saat pengujian. Cara kerja dari alat ini dengan menempelkan atau menggantungkan ujung termokopel pada bagian yang akan diukur, maka suhu akan ditampilkan di layar penampil suhu digital. Gambar penampil suhu digital dan termokopel disajikan pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Penampil suhu digital dan termokopel. Sumber : http://id.aliexpress.com/termokopel// b. Timbangan digital Timbangan digital diperlukan untuk mengukur berat pakaian dalam pengujian. Gambar timbangan digital disajikan pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Timbangan digital. Sumber : http://fjb.m.kaskus.co.id/timbangan-digital//


c. Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan untuk pengujian. Waktu yang dibutuhkan setiap pengambilan data yaitu 15 menit. Gambar stopwatch disajikan pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Stopwatch. Sumber : http://fjb.m.kaskus.co.id/stopwatch// 3.4 Tata Cara Penelitian 3.4.1 Alur pelaksanaan penelitian Alur pelaksanaan penelitian mengikuti alur penelitian seperti diagram alir yang tersedia pada Gambar 3.15


Mulai

Perancangan mesin pengering kaos kaki

Persiapan alat dan bahan

Pembuatan mesin pengering kaos kaki dan lemari pengering

Pemvakuman dan pengisian refrigeran R134a pada mesin dehumidifier

Uji coba Baik

Pengambilan data

Pengolahan, analisis data/pembahasan, kesimpulan, dan saran.

Selesai Gambar 3.15 Diagram alir untuk penelitian.

Tidak baik


3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Kaos Kaki Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pengering kaos kaki yaitu : a. Merancang bentuk dan model pengering kaos kaki. b. Membuat rangka mesin pengering dan lemari pengering dari besi hollow. c. Memasang papan kayu (triplek) sebagai alas komponen mesin siklus kompresi uap, seperti : kompresor, evaporator, kondensor, dan kipas. d. Pemasangan tampungan air dari evaporator dan pemasangan kipas. e. Pemasangan komponen siklus kompresi uap yang terdiri dari evaporator, kondensor, filter, dan kompresor. Seperti pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Pemasangan komponen.. f. Pemasangan pipa kapiler, pipa-pipa tembaga, dan pengelasan sambungan antar pipa. g. Pemasangan pressure gauge. h. Pemasangan pintu. i. Pemasangan komponen kelistrikan dan perkabelan mesin pengering. j. Pembuatan lemari pengering kaos kaki. k. Pemasangan kipas exhaust. l. Pembuatan dan pemasangan rangka peletakan hanger. 3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran R134a Sebelum pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu proses pemetilan dan pemvakuman agar mesin pengering dapat digunakan.


3.4.3.1 Proses Pemetilan Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang pada mesin, dengan cara yaitu : a. Menghidupkan kompresor dan menutup pentil. b. Menuang metil pada tutup botol, sampai penuh. c. Meletakkan tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, maka metil akan dihisap oleh pipa kapiler tersebut, sampai habis. d. Mematikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang keluar filter. 3.4.3.2 Proses Pemvakuman Merupakan proses menghilangkan uap air, udara, dan kotoran yang terjebak dalam siklus mesin pengering. Berikut adalah langkah-langkah pemvakuman mesin pengering: a. Mempersiapkan Pressure gauge serta selang berwarna biru (low pressure) yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang pada dopnya dan selang berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung refrigeran. b. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisikan terbuka dan kran refrigeran diposisikan tertutup. c. Menghidupkan kompresor, maka secara otomatis udara yang terjebak pada siklus akan keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang keluar filter. d. Memastikan udara yang terjebak dalam siklus sudah habis. Untuk memastikan udara yang terjebak telah habis dengan cara menyalakan korek api dan ditaruh di depan ujung potongan pipa kapiler. e. Mencek jarum pressure gauge menunjukkan angka 0 psig. f. Mencek kebocoran pada sambungan-sambungan pipa dan katup dengan busa sabun. Jika terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan tersebut masih mengalami kebocoran. g. Setelah dipastikan tidak terjadi kebocoran, langkah selanjutnya mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.


3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran R134a Langkah-langkah pengisian refrigeran pada mesin pengering : a. Pasang salah satu selang pressure gauge berwarna biru pada katup pengisian (katup tengah) pressure gauge, kemudian ujung selang pressure gauge satunya pada katup refrigeran R134a. Seperti pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Katup pengisian refrigeran. Sumber : http://www.omega.com/pressuregauge// b. Hidupkan kompresor dan buka kran pada katup tabung refrigeran secara perlahan-lahan. Setelah tekanan pada high pressure gauge mencapai tekanan yang diinginkan, tutup kran pada katup tabung refrigeran. c. Setelah refrigeran terisi ke dalam siklus mesin, lepaskan

selang pressure

gauge. Cek lubang katup, sambungan pipa-pipa dengan busa sabun untuk mengetahui terjadinya kebocoran.

3.4.4 Skematik Pengambilan Data Untuk mempermudah pemahaman tentang kerja mesin pengering kaos kaki dan sistem kerjanya ditampilkan dalam skematik mesin pengering kaos kaki yang diteliti tersaji pada Gambar 3.18 :


Gambar 3.18 Skematik pengambilan data. Keterangan pada Gambar 3.18 skematik mesin pengering kaos kaki : a. Termokopel (Tin) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering. b. Termokopel (T1) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati evaporator. c. Termokopel (T2) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati kompresor d. Termokopel (T3) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati kondensor.


e. Termokopel (T4) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering yang masuk ke dalam lemari pengering. f. Termokopel (Tout) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah keluar dari mesin pengering. g. Pressure gauge (P1) Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran yang masuk kompresor. h. Pressure gauge (P2) Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran yang keluar kompresor.

3.4.4.1 Cara Pengambilan Data Langkah langkah pengambilan data, dilakukan dengan cara sebagai berikut : a. Penelitian dilakukan di tempat terbuka dan pada musim hujan, di bulan Desember. Perubahan suhu sekitar dan kelembaban dalam penelitian ini diabaikan, karena suhu sekitar dan kelembabannya selalu berubah-ubah sesuai cuaca. b. Memastikan bahwa termokopel, 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 kaos kaki, kipas 1, dan kipas 2. f. Mencatat massa kosong ( rangka dan hanger). Selanjutnya timbang dan catat massa kaos kaki kering (MKK) g. Menutup semua pintu lemari pengering dan ditunggu sampai 30 menit guna mesin mencapai suhu kerja yang konstan.


h. Membasahi dan memeras kaos kaki sampai air tidak menetes kembali. Kemudian menimbang dan catat massa kaos kaki basah (MKB). i. Mencek tekanan P1 dan P2, kemudian menutup semua pintu. j. Data yang dicatat per 15 menit, antara lain : MKBt

: Massa kaos kaki basah saat t, (kg).

Tin

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

T1

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

T2

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

T3

: Suhu

udara kering setelah melewati kondensor, (˚C).

T4

: Suhu

udara kering yang masuk lemari pengering, (˚C).

Tout

: Suhu

udara kering yang keluar dari lemari pengering, (˚C).

P1

: Tekanan refrigeran yang masuk kompresor, (Psig).

P2

: Tekanan refrigeran yang keluar kompresor, (Psig).

k. Hasil data yang diperoleh kemudian dijumlahkan hasil kalibrasi alat bantu dan jumlah massa kaos kaki dikurangi massa kosong.

Tabel 3.1 Tabel yang dipergunakan untuk pengisian data. Waktu t menit

Massa kaos kaki kering

Massa kaos kaki basah saat t = 0 (mt)

Massa kaos kaki basah saat – t (mt + Δt)

Perbedaan massa Δm = mt – (mt + Δt)

kg

Kg

kg

kg

Kondisi Udara Luar Tdb ˚C

Twb ˚C


Tabel 3.1 Lanjutan tabel yang dipergunakan untuk pengisian data. Tekanan Kerja Pevap Pkomp Psig Psig

Suhu kering udara setelah melewati Evap Komp T1 T2 ˚C ˚C

Suhu udara setelah melewati kondensor T3 = Tdb ˚C

Twb ˚C

Suhu udara dalam ruang pengering kaos kaki

Suhu udara keluar pengering kaos kaki

T4 = Tdb Twb T5 = Tdb ˚C ˚C ˚C

Twb ˚C

3.5 Cara Menganalisis Hasil dan Menampilkan Hasil Cara yang digunakan untuk manganalisis hasil menampilkan hasil, sebagai berikut : a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel seperti Tabel 3.1. Kemudian menghitung rata – rata dari 4 kali percobaan tiap variasinya. b. Menghitung massa air yang menguap dari kaos kaki (M1) tiap variasinya. Massa air yang menguap dari kaos kaki (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1). M1 = MKBA – MKK

(3.1)

dengan M1 adalah massa air yang menguap dari kaos kaki, MKBA adalah massa kaos kaki basah awal, dan MKK adalah massa kaos kaki kering. c. Mencari suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator dangan menggunakan P – h diagram, seperti pada Gambar 3.19. Untuk dapat menggunakan P – h diagram, tekanan refrigeran P1 dan P2 harus dikonversikan dari satuan Psig ke Mpa. d. Mencari kelembaban spesifik udara setelah melewati kondensor (wF), dan mencari 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 (wF). f. Menghitung laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) tiap variasi. Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) adalah debit udara (Qudara) dikali densitas udara (ρudara) sebesar 1,2 kg/m3. g. Menghitung kemampuan mesin pengering kaos kaki untuk menguapkan massa air (M2). Kemampuan mesin pengering kaos kaki untuk menguapkan massa air (M2) adalah laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) dikalikan massa air yang berhasil diuapkan (∆w) dikalikan 3600 menit. 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 kaos kaki sistem terbuka dengan variasi perasan menggunakan tangan dan pengeringan dengan menggunakan mesin cuci meliputi : massa kaos kaki kering, massa kaos kaki basah awal, massa kaos kaki basah saat t, tekanan refrigeran yang masuk kompresor (P1), tekanan refrigeran yang keluar kompresor (P2), suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering (Tin), suhu udara kering setelah melewati evaporator (T1), suhu udara kering setelah melewati kompresor (T2), suhu udara kering setelah melewati kondensor (T3), suhu udara kering di dalam lemari pengering (T4), suhu udara kering keluar dari mesin pengering (Tout). Pengujian dilakukan dengan 4 kali pengujian setiap variasinya, kemudian dihitung hasil rataratanya. Untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan, hasil rata- rata akan disajikan pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan. Waktu t menit 15 30 45 60 75 90 105 120 135


Massa kaos kaki basah saat t = 0 (mt)


Perbedaan massa Δm = mt – (mt + Δt)

kg

kg

0,97

2,3

kg 1,9 1,75 1,53 1,39 1,26 1,15 1,06 1 0,94

kg 0,4 0,15 0,22 0,14 0,13 0,11 0,09 0,06 0,06

41

Kondisi Udara Luar Tdb

Twb

˚C

˚C

28

25


Tabel 4.1 Lanjutan data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan. Suhu kering Suhu udara Suhu udara Suhu udara udara setelah Tekanan setelah dalam ruang keluar melewati Kerja melewati pengering pengering kondensor kaos kaki kaos kaki Evap Komp Pevap Pkomp T1 T2 T3 = Tdb Twb T4 = Tdb Twb T5 = Tdb Twb Psig Psig ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C 18,07 32,9 47,35 40,7 38,5 18,1 32,95 48,05 41,4 39,6 18,07 33,3 48,45 41,4 35,6 16,77 33 48,45 41,6 35,6 30 225 17,02 33,15 48,87 28 42,1 29 35,7 29 16,92 33 48,75 42 36 17,82 33,2 48,72 42 36,2 17,32 32,75 47,95 42,3 40,7 18,15 32,82 48,52 42,3 40,5 Untuk variasi pengeringan dengan bantuan mesin cuci, mesin cuci yang digunakan adalah mesin cuci Electrolux EW-F10741 dengan kapasitas 7 kg, kemudian kaos kaki dikeringkan dengan kecepatan 1000 rpm selama 5 menit. Hasil rata- rata dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan mesin cuci

Waktu t menit 15 30

kg

Massa kaos kaki basah saat t = 0 (mt) kg

0,97

1,12


Massa kaos kaki basah saat – t (mt + Δt ) kg 1,02 0,95

Perbedaan massa Δm = mt – (mt + Δt) kg 0,1 0,07

Kondisi Udara Luar Tdb ˚C

Twb ˚C

28

25


Tabel 4.2 Lanjutan data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan mesin cuci Suhu kering Suhu udara Suhu udara Suhu udara udara setelah Tekanan dalam ruang setelah melewati keluar pengering melewati Kerja pengering kaos kondensor kaos kaki kaki Evap Komp Pevap Pkomp T1 T2 T3 = Tdb Twb T4 = Tdb Twb T5 = Tdb Twb Psig Psig ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C 18,5 29,1 44,5 39,5 34,9 29 30 225 28 29 18,3 29,3 46,1 42,5 36,2 Sebagai perbandingan berikut disajikan Tabel 4.3, yang menampilkan data pengeringan kaos kaki menggunakan sinar matahari. Tabel 4.3 Pengeringan kaos kaki dengan cahaya matahari variasi perasan tangan

Waktu

menit 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

kg

Massa kaos kaki basah saat t=0 (mt) kg

0,97

2,3



Perbedaan Massa Δm = mt – (mt + Δt)

kg 2,12 1,96 1,84 1,66 1,52 1,35 1,2 1,08 0,99 0,95

kg 0,18 0,16 0,12 0,18 0,14 0,17 0,15 0,12 0,09 0,04


Tabel 4.3 Lanjutan pengeringan kaos kaki dengan cahaya matahari variasi perasan mesin cuci

Waktu


Massa kaos kaki basah saat t=0 (mt)


Perbedaan Massa Δm = mt – (mt + Δt)

menit 15

kg 0,97

kg 1,12

kg 1,09

kg 0,03

30

0,97

1,12

1

0,09

45

0,97

1,12

0,96

0,04

4.2 Perhitungan a. Perhitungan massa air yang menguap dari kaos kaki (M1). Massa air yang menguap dari kaos kaki (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1). Massa air yang menguap dari kaos kaki (M1) adalah massa kaos kaki basah (MKB) dikurangi massa kaos kaki kering (MKK). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai M1 untuk pengeringan kaos kaki dengan bantuan perasan tangan sebagai berikut : M1

= (MKB) - (MKK) = (2,3 – 0,97) kg = 1,33 kg

Hasil perhitungan untuk metode perasan mesin cuci dapat dilihat pada Tabel 4.4.


Tabel 4.4 Massa air yang menguap dari kaos kaki (M1)

Perlakuan

Jumlah kaos kaki (pasang)

Massa total awal kaos kaki kering

Massa total awal kaos kaki basah pada menit ke - 0

25

0,97

2,3

25

0,97

1,12

25

0,97

2,3

25

0,97

1,12

Perasan tangan dan dikeringkan dengan mesin pengering Perasan mesin cuci dan dikeringkan dengan mesin pengering Perasan tangan dan dikeringkan dengan cahaya matahari Perasan mesin cuci dan dikeringkan dengan cahaya matahari

Tabel 4.4 Lanjutan tabel massa air yang menguap dari kaos kaki (M1) Massa air keluar dari kaos kaki selama proses pengeringan

Massa kaos kaki basah setelah mengalami proses pengeringan selama t menit, kg Menit ke 15

30

45

60

1,9 1,02 2,12 1,09

1,75 0,95 1,96 1

1,53 1,84 0,96

1,39 1,66 -

75

90

105

120

135

150

1,26 1,15 1,06 1 0,94 1,52 1,35 1,2 1,08 0,99 0,95 -

Δm, kg 1,36 0,17 1,35 0,16

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


P1

= ( 30 psi x 0,0069 MPa/psi ) + 0,101325 MPa = 0,207 MPa + 0,101325 MPa = 0,308 MPa

P2

= ( 225 psi x 0,0069 MPa/psi ) + 0,101325 MPa = 1,5525 MPa + 0,101325 MPa = 1,653 MPa

Gambar 4.1 Suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator. Dari Gambar 4.1 untuk tekanan kerja evaporator (tekanan rendah) P1 = 0,308 MPa suhu kerja evaporator (Tevap) sebesar 2ᵒC dan untuk tekanan kerja kondensor (tekanan tinggi) P2 = 1,653 MPa suhu kerja kondensor (Tkond) sebesar 58ᵒC.

c. Kelembaban spesifik udara masuk ruang pengering (wF) dan kelembaban spesifik udara setelah keluar dari lemari pengering (wH). Kelembaban spesifik udara masuk ruangan pengering (wF) dan kelembaban spesifik udara setelah keluar dari lemari pengering (wH) dapat dicari dengan


menggunakan psychrometric chart. Kelembaban spesifik udara masuk ruang pengering (wF) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik F atau suhu udara setelah melewati evaporator dan kondensor. Kemudian kelembaban spesifik udara setelah keluar dari mesin pengering (wH) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik H atau suhu setelah udara melewati kaos kaki basah. Sebagai contoh menentukan kelembaban spesifik udara masuk ruangan pengering (wF) dan kelembaban spesifik udara setelah keluar dari lemari pengering (wH) untuk proses pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan pada menit ke-15 disajikan melalui 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 udara setelah keluar dari mesin pengering (wH) dikurangi kelembaban spesifik udara masuk ruangan pengering (wF). Sebagai contoh perhitungan massa air yang berhasil diuapkan (Δw) pada proses pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan pada menit ke-15 adalah sebagai berikut : Δw

= ( wH – wF ) = ( 0,0216 – 0,0134 ) kgair/kgudara = 0,0082 kgair/kgudara

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 kaos kaki dengan perasan tangan pada menit ke-60 adalah sebagai berikut : M2

= ṁudara . Δw . 3600

ṁudara = (M2 / (Δw . 3600)) = (0,91 / (0,0108 . 3600)) = 0,023 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 kaos kaki dengan perasan tangan pada menit ke-60 adalah sebagai berikut : ṁudara = Qudara . ρudara = ( π . r2 . v) . ρudara v = ṁudara / ( π . r2 . ρudara) = 0,023 / ((π . (19 cm)2 / 10000) . 1,2) = 0,023 / 0,136 = 0,169 m/s

Gambar 4.2 Psychrometric chart perasan tangan, 15 menit.


Keterangan pada Gambar 4.2 : Titik A : Kondisi udara luar Titik B : Suhu udara setelah melewati evaporator (T1) Titik C : Suhu kerja evaporator Titik D : Suhu udara setelah melewati kompresor (T2) Titik E : Suhu kerja kondensor Titik F : Suhu udara setelah melewati kondensor (T3) Titik G : Suhu udara di dalam lemari pengering (T4) Titik H : Suhu keluar lemari pengering (T5)

Tabel 4.5 Data hasil perhitungan pengeringan kaos kaki dengan bantuan perasan tangan Waktu No 1 2 3 4 5 6 7 8 9

menit 15 30 45 60 75 90 105 120 135

wF kgair/ kgudara 0,0134 0,0134 0,013 0,012 0,0124 0,012 0,0128 0,0124 0,013

wH kgair/ kgudara 0,0216 0,0212 0,0228 0,0228 0,0228 0,0226 0,0224 0,0204 0,0206

Δw kgair/ kgudara 0,0082 0,0078 0,0098 0,0108 0,0104 0,0106 0,0096 0,008 0,0076

M2 kgair/ jam 0,4 0,55 0,8 0,91 1,04 1,15 1,24 1,3 1,36

ṁudara kgudara/ detik 0,013 0,019 0,022 0,023 0,027 0,03 0,035 0,045 0,049

v m/s 0,095 0,139 0,161 0,169 0,198 0,22 0,257 0,33 0,36

Q m3 / detik 0,011 0,016 0,018 0,019 0,023 0,025 0,029 0,037 0,041

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan pengeringan kaos kaki dengan bantuan perasan mesin cuci Waktu No 1 2

menit 15 30

wF kgair/ kgudara 0,0136 0,0132

wH kgair/ kgudara 0,0232 0,0224

Δw kgair/ kgudara 0,0096 0,0092

M2 kgair/ jam 0,1 0,17

ṁudara kgudara/ detik 0,0028 0,0051

v m/s 0,021 0,037

Q m3 / detik 0,0024 0,0042

4.3 Pembahasan Hasil penelitian yang telah dilakukan menghasilkan mesin pengering kaos kaki yang dapat bekerja secara baik dan terus menerus tanpa terjadi hambatan dan


gangguan. Dengan kondisi udara di dalam lemari pengering sebelum penelitian dilakukan, memiliki kondisi yang sama dengan kondisi udara luar, rata–rata sekitar Tdb=28˚C dan Twb=25˚C. Ketika mesin bekerja kondisi udara disetiap posisi berubah–ubah terhadap waktu sesuai dengan posisi dimana udara berada. Kondisi udara diposisi setelah melewati evaporator dapat mencapai suhu kering rata–rata 17,5˚C. Kondisi udara masuk lemari pengering dapat mencapai 40,742,3˚C. Hal ini disebabkan karena kondisi udara setelah melewati evaporator udara kemudian dilewatkan terlebih dahulu melalui kompresor dan kondensor. Suhu kerja evaporator mampu mengembunkan uap air dari udara yang melewatinya dan kompresor mampu memberikan kenaikan suhu udara yang semula rata-rata 17,5˚C dari evaporator menjadi 33˚C. Suhu udara ini kemudian meningkat lagi menjadi sekitar 47,35-48,87˚C setelah melewati kondesor. Udara panas yang melewati kondensor disirkulasikan secara terus menerus ke dalam lemari pengering dengan menggunakan kipas angin. Mesin pengering kaos kaki ini dapat bekerja pada saat ada beban atau ada kaos kaki basah yang dikeringkan dengan suhu kering sekitar 41,64˚C dan suhu basah sekitar 29˚C. 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 kaos kaki, saat udara meningkatkan dan memanaskan kaos kaki. Sedangkan kenaikan kelembaban udara, disebabkan karena kandungan uap air yang ada di udara bertambah. Pertambahan ini disebabkan oleh adanya perpindahan massa air dari kaos kaki yang basah ke udara. Dari Tabel 4.4 dapat disimpulkan bahwa waktu yang diperlukan untuk mengeringkan kaos kaki tergantung pada massa awal kaos kaki basah. Semakin basah kaos kaki, maka semakin lama juga waktu yang diperlukan untuk mengering. Waktu tercepat untuk mengeringkan kaos kaki basah adalah sebelum


dikeringkan di dalam lemari pengering kaos kaki basah harus diperas dahulu dengan batuan mesin cuci.

Gambar 4.3 Massa air pada proses pengeringan kaos kaki untuk beberapa kondisi. Gambar 4.3 menunjukan bahwa waktu yang diperlukan untuk mengeringkan 25 pasang kaos kaki basah hasil perasan mesin cuci hanya sekitar 30 menit. Sedangkan untuk mengeringkan 25 pasang kaos kaki basah hasil perasan tangan membutuhkan waktu 135 menit. Selain itu, mesin pengering kaos kaki ini lebih efisien dibandingkan mengeringkan kaos kaki dengan menggunakan cahaya matahari, walaupun hanya selisih 15 menit. Jika dikeringkan dengan cahaya matahari dengan perasan tangan, kaos kaki tersebut membutuhkan waktu sekitar 150 menit untuk mengering, sedangkan dengan perasan mesin cuci lalu dikeringkan dengan cahaya matahari membutuhkan waktu sekitar 45 menit untuk mengering.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Hasil dari penelitian pengering kaos kaki yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : a. Mesin pengering kaos kaki dengan sistem kompresi uap berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai fungsinya. Mesin pengering kaos kaki ini dapat bekerja pada saat ada beban atau ada kaos kaki basah yang dikeringkan dengan suhu udara kering sekitar 41,64˚C dan suhu udara basah sekitar 29˚C. b. Mesin pengering mampu mengeringkan 25 pasang kaos kaki berbahan katun ukuran dewasa dalam kondisi basah hasil perasan tangan dalam waktu 135 menit dan mampu mengeringkan 25 pasang kaos kaki basah hasil perasan mesin cuci dalam waktu 30 menit. 5.2 Saran Dari hasil proses penelitian mesin pengering kaos kaki sistem kompresi uap yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat dikemukakan : a. Perlu adanya penambahan beberapa lampu, supaya kecepatan pengeringan bertambah besar. b. Pada penelitian selanjutnya lebih baik menambahkan kipas untuk menyedot dan membuang udara di dalam lemari pengering, supaya kaos kaki mendapatkan udara kering yang baru untuk mempercepat pengeringan. c. Pada penelitian selanjutnya lebih baik evaporator, kompresor, dan kondensor pada mesin pengering menggunakan yang baru, agar dapat bekerja lebih bagus.

52


DAFTAR PUSTAKA

Deug, 2006, Composite washing system. www.compositewashingsystem.googleapis.com/pdfs/US8,695,228.pdf Fernandes, 2008, Moisture removal system. www.moistureremovalsystem.googleapis.com/pdfs/US8,056,252.pdf Liang, 1991, Cloth Drying Machine. www.clothdryingmachine.googleapis.com/pdfs/US5,152,077.pdf Robert, 2004, Low temperature clother dryer. www.lowtemperatureclotherdryer.googleapis.com/pdfs/US7,191,516.pdf Watson, 2009,Drying drawer and method of drying. www.dryingdrawerandmethodofdrying.googleapis.com/US8.245.414.pdf Ricardo, 2014, Rancang bangun kondensor untuk mesin pengering pakaian. http://id-text.123doc.org/document/10484-rancang-bangun-kondesor.htm Nur, 2008, Model pengering siklus kompresi uap. http://mesin.polnep.ac.id/48/ Ambarita, 2000, Perancangan dan simulasi refrigerasi siklus kompresi uap. https://www.researchgate.net/publication/42322626 Yefri, 2011, Siklus refrigerasi kompresi uap http://blogmechanical.blogspot.co.id/2011/08/siklus-refrigerasi-kompresi/


LAMPIRAN

A. Foto alat yang digunakan dalam penelitian

Gambar A.1 Mesin pengering kaos kaki sistem terbuka.

Gambar A.2 Mesin pengering kaos kaki sistem terbuka.












PENGERING KAOS KAKI DENGAN MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP SKRIPSI

Recommend Documents