PENGERING KAOS KAKI MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN DUA EVAPORATOR TERSUSUN SERI SKRIPSI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PENGERING KAOS KAKI MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN DUA EVAPORATOR TERSUSUN SERI

SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat S-1 Teknik Mesin

oleh :

Daniel Danu Waskito NIM : 125214039

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

i


SOCKS DRYER USING VAPOR COMPRESSION CYCLE WITH 2 SERIAL EVAPORATORS STRUCTURE

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

by :

Daniel Danu Waskito Student Number : 125214039

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

ii



PENGERING KAOS KAKI MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN DUA EVAPORATOR TERSUSUN SERI Dipersiapkan dan disusun oleh:

Daniel Danu Waskito

NIM

:125214442

Telah dipetahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal 22 Maret 2016 Susunan Dewan Penguji

Nama Lcngkap Ketua

:Doddy Pllrwadianto,S.T。 ,M.T.

Sek菫試aJに

:A.Prasetyadi,S.Si.,M.Si.

Anggota

:Iro PK P― adi,M.T. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta 22 Maret 20 I 6 Fakultas Sains dan Teknologi Universias Sanata Dharma Dekan,

Mmgkasi,Ph.D.

lV


PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaarl di suatu Perguruan Tinggi, dan separliang sepengetatruan sayajuga tidak terdapat karya atau pendapat yang pematr ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis

diacu dalam naskah ini dan disebutl
Yogyakart4 22 Maret

20 I 6

D田直el Danu Waskito

V


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUttAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawatr ini saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Nama

:Daniel Danu Waskito

NomorMahasiswa

:125214039

:

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharna karya ilmiah yang berjudtrl

:

Pengering kaos kaki menggunakan mesin siklus kompresi uap dengan dua

evaporator tersusun seri Berserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan

dalam bentuk media yang lain, mengelolanya kepentingan akademis tanpa perlu meminta

di internet atau media lain untuk

ijin dari

saya rurmun memberikan

royalty kepada saya selama tetap mencantumkan narna saya sebagai penulis. Demikianpemyataan ini saya buat dengan sebenarnya

Yogyakarta, 22 Marct 2016

Daniel Danu Waskito

Vl


ABSTRAK Dunia industri di Indonesia dari tahun ke tahun terus berkembang, contohnya industri obat dan makanan. Industri-industri tersebut menuntut para pekerjanya agar tetap steril dalam bekerja, dengan menggunakan pakaian, kaos kaki, sarung tangan , dan penutup kepala. 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. Oleh karena itu diperlukan mesin khusus yang fungsinya untuk mengeringkan pakaian, sarung tangan, kaos kaki, sepatu, dan lain-lain. Tujuan penelitian ini adalah merancang dan merakit mesin pengering kaos kaki tanpa melibatkan energi surya serta mengetahui kecepatan pengeringan dari mesin pengering kaos kaki yang telah dibuat. Penelitian ini di lakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin Pengering yang diteliti dalam bekerjanya mempergunakan siklus kompresi uap. Komponen utama mesin siklus kompresi uap meliputi : kompresor, kondensor, evaporator dan pipa kapiler. Daya kompresor sebesar 1,5 PK, serta meggunakan refrigeran R134a. Ukuran komponen utama yang lain menyesuaikan besarnya kompresor dan mempergunakan ukuran yang sesuai yang ada dipasaran. Mesin bekerja dengan siklus terbuka. Penelitian ini di lakukan dengan memvariasikan metode pemerasan, yaitu perasan dengan tangan dan perasan 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 42,4oC dan pada suhu basah 30oC. Mesin pengering mampu mengeringkan 25 pasang kaos kaki dewasa berbahan katun pada saat kondisi basah dengan hasil perasan tangan dalam waktu 135 menit, serta hasil perasan dengan mesin cuci dalam waktu 15 menit. Kata kunci : Mesin pengering kaos kaki, sistem terbuka.

vii


ABSTRACT Industrial sector in Indonesia from year to year is growing, example food and drugs industry. These industries require workers to keep sterile, by using clothing, socks, gloves, and cap . The problem is how to dry clothes, gloves, socks, and shoes which used everyday by employees of factory / industrial can be resolved, especially during the rainy season. Because of that, the factory need a machine which have specific function to dry clothes , gloves, socks, and cap. This research have purpose to make socks dryer machine without solar energy, and also we can know how long this socks dryer machine take time to dry wet socks. This research took palce in the Laboratory of Mechanical Engineering Sanata Dharma University in Yogyakarta. This socks dryers machine using vapor compression cycle. Main components of the machine are : compressor, condenser, evaporator and capillary tube. Compressor have power of 1.5 PK, as well as receipts Refrigerant R134a. Main Components of other sizes which adjust the compressor and use the size matching components in the market. This machine using open system. This research have 2 methods wash machine dryer and manual by hand. From this research we can know, this machine can works well. This machine can works in dry temperature 42,4oC and wet temperature 30oC. Socks dryer machine can drying 25 pairs socks on wet conditions only need 135 Minutes, and by wash machine dryer only need 15 minutes.

Keywords: Socks dryer 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 untuk setiap mahasiswa prodi Teknik Mesin mendapatkan gelar sarjana S-1 pada prodi 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. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi. 3. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Andreas Parjana dan Emiliana Wartini sebagai orang tua saya, yang telah memberi motivasi dan dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual. 5. Yosep Purbo Kurniaji dan Fransiska Rika Hebriella, yang terus memberi semangat kepada penulis. ix


6.

Seluruh staf dan pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu penegetahuan yang sangat membantu dalam penyusunan skripsi.

7.

Seluruh keluarga besar Sastodiyono yang tidak bisa

saya sebutkan

satu

persatu terima kasih atas segala dukungan yang telah diberikan kepada penulis.

8.

Teman-teman

OMK

Seyegan, Damar, Reno, Sinta, Tasia,

Ucoh

Bene

Stoking, Atta, Panjio Mas Gilang, Bung Dody, Bang Eko, Fajar, Agus, Mas Andre, Mas Bowil Ha Mas Jatniko, lvlbak

It4 Mbak

Nande dan semua yang

tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan kegembiraan, saran dan kekoplakannya.

9.

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 upup* selama penyusunan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan skripsi ini masih banyak kektrangan yang perlu diperbaiki, rmtuk itu penulis mengharapkan masukan, kdtik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakawry4

Semoga skripsi

ini

dapat berrranfaat bagi penulis maupun pembaca Terima

Kasih. Yogyakarta, 22 Maret 201 6

X


DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL……………………………………………………….… i TITLE PAGE…………………………………………………………………

ii

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

vi

ABSTRAK……………….…………………………………………………...

vii

ABSTRACT………………………………………………………………….

viii

KATA PENGANTAR………………………………………………………..

ix

DAFTAR ISI……………………………………………………………….… xi 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……………………………………………..….. 3 1.5 Manfaat Penelitian……………………………………….……...

xi

3


BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA…………………….. 5 2.1 Dasar Teori………………………………………………………

5

2.1.1 Metode - metode Pengeringan Kaos Kaki……………….... 5 2.1.2 Dehumidifier…...…………………………………………. 7 2.1.3 Parameter Dehumidifier ………………………………….

9

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

15

2.1.4.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric Chart……………………………….

17

2.1.5 Mesin Siklus Kompresi Uap……………………………… 20 2.2 Tinjauan Pustaka ………………………………………………..

24

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

27

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

27

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

28

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

28

3.3.1 Peralatan Untuk Pemuatan ............……………………….

28

3.3.2 Bahan dan Komponen Mesin ...............…….…………….

30

3.3.3 Peralatan Bantu Penelitian ……………….......…………..

36

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

38

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

38

3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Kaos kaki…………………..

39

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

40

3.4.3.1 Proses Pemetilan ..................................................... 40 3.4.3.2 Proses Pemvakuman ............................................... 40 xii


3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran R134a .......................

41

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

42

3.4.5 Langkah – langkah Pengambilan Data……………………

44

3.5 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil…………………….. 46 3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan…………………………………

48

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN..

49

4.1 Hasil Penelitian………………………………………………….. 49 4.2 Perhitungan ....…………………………………………………... 52 4.3 Pembahasan ........………………………………………………..

59

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 63 5.1 Kesimpulan ….………………………………………………….. 63 5.2 Saran ...................……………………………………………….. 63 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................

65

LAMPIRAN ..................................................................................................... 66 A

Foto alat yang digunakan dalam penelitian .................................. 66

B

Grafik Psycrhometric Chart perasan tangan ................................

68

C

Grafik Psycrhometric Chart perasan mesin cuci .........................

77

xiii


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

45

49

Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan mesin cuci ................................................................. 51

Tabel

4.3

Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan panas matahari ....................................................................... 52

Tabel

4.4

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

Tabel

4.5

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

Tabel

4.6

53

58

Data hasil pengeringan kaos kaki dengan bantuan perasan mesin cuci ................................................................. 59

xiv


DAFTAR GAMBAR 8

Gambar 2.1

Refrigerant Dehumidifier .......................................................

Gambar 2.2

Desiccant Dehumidifier .......................................................... 9

Gambar 2.3

Hygrometer ............................................................................

10

Gambar 2.4

Termometer bola basah dan termometer bola kering .............

14

Gambar 2.5

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

16

Gambar 2.6

Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart .......... 17

Gambar 2.7

Proses penurunan suhu dan pengembunan .............................

18

Gambar 2.8

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

19

Gambar 2.9

Proses pendinginan evaporatif ................................................ 20

Gambar 2.10

Siklus kompresi uap …...........................................................

21

Gambar 2.11

P-h diagram siklus kompresi uap ….......................................

22

Gambar 2.12

T-s diagram siklus kompresi uap ............................................ 22

Gambar 3.1

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

27

Gambar 3.2

Kaos kaki yang digunakan .....................................................

28

Gambar 3.3

Besi Hollow ............................................................................

31

Gambar 3.4

Styrofoam ................................................................................ 31

Gambar 3.5

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

Gambar 3.6

Pipa Kapiler ............................................................................ 33

Gambar 3.7

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

33

Gambar 3.8

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

34

Gambar 3.9

Refrigeran R134a ...................................................................

34

xv

32


Gambar 3.10

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

Gambar 3.11

Kipas ....................................................................................... 35

Gambar 3.12

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

Gambar 3.13

Timbangan digital ................................................................... 36

Gambar 3.14

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

37

Gambar 3.15

Diagram alir penelitian ...........................................................

38

Gambar 3.16

Pemasangan komponen ..........................................................

39

Gambar 3.17

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

41

Gambar 3.18

Skematik pengambilan data .................................................... 42

Gambar 4.1

Suhu kerja kondensor (Tkond) dan suhu kerja evap (Tevap).

54

Gambar 4.2

Psychrometric chart perasan tangan, 60 menit ......................

56

Gambar 4.3

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

35

36

61

Gambar A.1

Mesin pengering kaos kaki sistem terbuka ............................. 66

Gambar A.2

Mesin pengering kaos kaki sistem terbuka ............................. 66

Gambar A.3

Ruang mesin pengering kaos kaki .......................................... 67

Gambar B.1

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

68

Gambar B.2

Psychrometric chart perasan tangan, 30 menit …..................

69

Gambar B.3


70

Gambar B.4


71

Gambar B.5


72

Gambar B.6


73

Gambar B.7

Psychrometric chart perasan tangan, 105 menit ....................

74

xvi


Gambar B.8


75

Gambar B.9


76

Gambar C.1

Psychrometric chart perasan mesin cuci, 15 menit ................ 77

Gambar C.2

Psychrometric chart perasan mesin cuci, 30 menit ................ 78

xvii


BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Energi panas matahari sudah menjadi sumber kebutuhan sehari-hari yang digunakan oleh manusia. Beberapa contoh penggunaan energi matahari adalah sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Matahari, sebagai sumber energi untuk pengeringan hasil-hasil laut, hasil pertanian, tanaman, pakaian, handuk dan lainlain. Permasalahan yang dihadapi saat ini adalah tentang ketersediaan energi panas matahari yang tidak menentu ketika musim hujan datang. Diketahui bahwa negara Indonesia memiliki musim hujan dalam waktu yang cukup lama, sekitar 6 bulan. Pada saat musim hujan datang, warga menjadi kesulitan untuk mengeringkan pakaian, sepatu, kaos kaki, handuk, dan lain-lain. Dilihat dari sisi teknologi, terdapat alat pengering yang dapat digunakan untuk mengeringkan kaos kaki dalam jumlah yang banyak. Namun alat tersebut masih belum bisa dinikmati oleh masyarakat karena belum dijual bebas di pasaran dan kalaupun ada harganya masih terlalu mahal. Sehingga hanya perusahaan atau industri saja yang biasanya memiliki alat pengering kaos kaki karena kebutuhan industri yang harus menyediakan kaos kaki yang selalu bersih setiap harinya bagi para karyawannya. Untuk industri farmasi, pabrik susu, industri makanan, mesin pengering kaos kaki sangatlah diperlukan. Tujuannya adalah untuk mengeringkan kaos kaki yang setiap hari harus disediakan dalam keadaan bersih dan dalam 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2

jumlah yang banyak untuk dipergunakan karyawannya ketika berada di dalam pabrik. Dengan demikian, proses produksi di dalam pabrik dapat dijaga kebersihannya. Untuk mempermudah masyarakat mengeringkan kaos kaki, maka diperlukan suatu teknologi terapan, supaya masyarakat dapat mengeringkan dengan mudah apabila sedang terjadi musim hujan yang berkepanjangan. Berdasarkan uraian di atas, maka peneliti bermaksud untuk membuat dan melakukan penelitian mengenai alat pengering kaos kaki dengan menggunakan mesin siklus kompresi uap dengan 2 evaporator tersusun seri. 1.2 Rumusan Masalah Di pasaran sulit ditemukan mesin yang dipergunakan untuk mengeringkan kaos kaki dalam jumlah yang cukup banyak. Untuk industri farmasi, pabrik susu, industri makanan, mesin pengering kaos kaki sangatlah diperlukan. Tujuannya adalah untuk mengeringkan kaos kaki yang setiap hari harus disediakan dalam keadaan bersih dan dalam jumlah yang banyak untuk dipergunakan karyawannya ketika berada di dalam pabrik. Dengan demikian, proses produksi di dalam pabrik dapat dijaga kebersihannya. Jika merancang sendiri, bagaimanakah rancangan mesin untuk pengering kaos kaki dan bagaimanakah karakteristik dari mesin tersebut ? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : a. Merancang dan merakit mesin pengering kaos kaki, tanpa melibatkan tenaga surya.


b. Mengetahui kecepatan 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 komponen utama : kompresor, evaporator, pipa kapiler, dan kondensor yang bekerja dengan siklus kompresi uap. b. Refrigeran yang digunakan di dalam siklus kompresi uap adalah R134a. c. Daya kompresor yang digunakan dalam siklus kompresi uap 1,5 HP. Komponen utama yang lain seperti kondensor, evaporator, dan pipa kapiler mempergunakan komponen standar yang ada di pasaran, yang ukurannya disesuaikan dengan besar daya kompresornya. d. Mesin pengering menggunakan peralatan tambahan berupa 2 evaporator yang berfungsi menaikkan suhu udara yang telah dikondisikan mesin siklus kompresi uap. e. Mesin pengering yang dirancang dapat dipergunakan untuk kapasitas kaos kaki sebanyak: 25 pasang. f. Mesin pengering bekerja dengan siklus terbuka. 1.5 Manfaat Penelitian 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 kaos kaki saat ini di pasaran ada beberapa macam, diantaranya (a) Pengeringan menggunakan cahaya matahari, (b) Pengeringan menggunakan gaya sentrifugal, (c) Pengering 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 kaos kaki yang basah menjadi kering. Keuntungan pengeringan menggunakan cahaya matahari adalah kapasitas pengeringan tidak terbatas, tidak memerlukan biaya mahal, hemat listrik, dan kecepatan pengeringan yang sama untuk berapapun jumlah pakaian. Namun pengeringan dengan metode ini tidak dapat dihandalkan pada saat musim hujan, jumlah panas matahari tidak tetap serta kenaikan suhu tidak dapat diatur sesuai keinginan. b. Pengeringan menggunakan gaya sentrifugal Prinsip kerja metode pengeringan ini adalah memanfaatkan gaya sentrifugal untuk memisahkan air dari kaos kaki yang masih basah. Kaos kaki akan diputar di dalam drum dengan kecepatan penuh dari motor listrik. Putaran yang tinggi tersebut menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan air 5


terhempas keluar dari drum dan air akan tertampung dalam bak penampungan. Keuntungan pengeringan metode ini adalah dapat mempercepat proses pengeringan, karena kandungan air pada kaos kaki sudah terpisah akibat gaya sentrifugal dan tidak memerlukan tenaga pemerasan menggunakan tangan. Kelemahan dari metode ini adalah kaos kaki masih lembab tidak kering sempurna, memerlukan energi listrik, pakaian yang dikeringkan tidak bisa langsung disetrika. 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 kaos kaki 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 kaos kaki yang basah. Keuntungan metode ini adalah dapat mengeringkan kaos kaki di dalam ruangan jika terjadi musim hujan dan proses pengeringan lebih cepat. Kekurangan metode ini adalah biaya yang dikeluarkan cukup tinggi, dapat menimbulkan daya ledakan, perlu pengawasan saat alat beroperasi. d. Pengeringan pakaian dengan metode dehumidifikasi dan pemanasan udara Pengering pakaian jenis ini menggunkan metode dehumidifikasi, yang bekerja dengan memanfaatkan proses dehumidifikasi dan 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, menyebabkan air dalam pakaian menguap.


Selanjutnya udara lembab ini disirkulasikan kembali ke alat penurun kelembaban. Mesin pengering tersebut disebut dengan dehumidifier. Keuntungan menggunakan metode ini adalah proses pengeringan menjadi lebih cepat, ramah lingkungan, praktis, aman saat beroperasi, dan dapat dilakukan kapan saja. Kekurangan menggunakan metode ini adalah memerlukan aliran listrik yang besar dan jumlah kaos kaki yang dikeringkan terbatas. 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 2 macam dehumidifier yang ada di pasaran saat ini yaitu (a) refrigerant dehumidifier dan (b) desiccant dehumidifier. a. Refrigerant dehumidifier Cara kerja dehumidifier ini adalah dengan mempergunakan mesin yang bekerja denggan mesin kompresi uap. Udara luar masuk melewati evaporator kemudian evaporator menyerap uap air yang ada di udara, udara yang telah kering 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, uap air akan menetes dan tertampung pada wadah. Sedangkan kondensor bertugas untuk menaikkan suhu udara agar udara semakin kering. Sehingga udara mempunyai kemampuan untuk mengambil air yang ada di kaos kaki yang basah.


Gambar 2.1 Refrigerant dehumidifier. Sumber : https://www.google.co.id/search?q=dehumidifier&biw 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 terduat dari bahan pengering dan menghasilakan 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


disirkualasikan kembali kedalam heater dan air akan menetes dan tertampung pada tangki.

Gambar 2.2 Desiccant dehumidifier. Sumber : http://www.andatech.com.au/desiccant-dehumidifiers/ 2.1.3 Parameter Dehumidifier Untuk memamhami proses dehumidifikasi ada beberapa parameter yang harus dipahami atau dimengerti antara lain: (a) Kelembaban, (b) Suhu udara, (c) Laju aliran massa udara, (d) Kelembaban spesifik, (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.

Gambar 2.3 Hygrometer. Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya menggunakan hygrometer atau dengan menggunakan termometer bola basah dan termometer bola kering. Prinsip kerja dari hygrometer yaitu dengan 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 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 diuapkan. Semakin rendah kelembaban relatif maka semakin banyak uap air yang dapat diserap. 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 setelah melewati kondensor (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 setelah melewati kondensor

c. Suhu Udara

,kg/kg


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, maka proses penguapan air juga meningkat. Agar bahan yang dikeringkan tidak sampai rusak, suhu udara harus diatur atau dikontrol terus menerus. Suhu udara suatu tempat dibedakan menjadi beberapa macam, yaitu : suhu udara bola kering (dry-bulb temperature), suhu udara bola basah (wet-bulb temperature), suhu saturasi (dew-point temperature). Suhu udara bola kering (dry-bulb temperature) suhu yang ditunjukkan dengan thermometer 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 thermometer. 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 bola basah (wet-bulb temperature) merupakan pengukuran suhu yang 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. Suhu saturasi (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. Pengukuran suhu udara bola basah dan bola kering menggunakan termometer udara basah dan kering (Gambar 2.4).

Gambar 2.4 Termometer

bola basah dan bola kering

d. Laju Aliran Massa 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 kemapuannya menguapkan kadar air dari pakaian, namun berbanding terbalik dengan suhu udara 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

,m

3

/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 duct dapat digunakan Persamaan (2.3) : ṁudara = Qudara . ρudara

,kgudara/s

(2.3)

Pada Persamaan (2.3) : ṁudara : Laju aliran massa udara pada duct ,kgudara/s Qudara : Debit aliran udara

,m3

ρudara

,kg/m3

: Densitas udara

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 duct

,kgudara/s

Δw

,kg/kg

: Massa air yang berhasil diuapkan

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 perkilogram 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 property-properti udara pada kondisi yang ditinjau. Psychrometric Chart dapat dilihat pada Gambar 2.5 dimana masing-masing kurva/garis menunjukkan nilai property yang konstan. Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (h, RH, W, Twb, Tdb, dan Tdp) bisa dilakukan apabila minimal dua buah diantara properti tersebut sudah diketahui.


Gambar 2.5 Psychrometric Chart.

16


2.1.4.1 Proses-proses yang Terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart Proses-proses yang terjadi pada udara dalam Psychrometric Chart adalah sebagai berikut (a) Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling dan dehumidifikasi), (b) Proses pemanasan (heating), (c) Proses pendinginan evaporatif.

Gambar 2.6 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart. a. Proses penurunan suhu dan pengembunan. Proses penurunan suhu dan pengembunan adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten dari udara. Pada proses penurunan suhu dan pengembunan, terjadi pemanasan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik. Sedangkan kelembaban relatif mengalami peningkatan. Sedangkan kelembaban relatif mengalami peningkatan, menjadi 100%. Contoh proses penurunan suhu


dan pengembunan disajikan pada Gambar 2.7. Proses A-A1 adalah proses pendinginan sensibel, sedangkan A1-B adalah proses pendinginan sensibel dan laten.

Gambar 2.7 Proses penurunan suhu dan pengembunan. b. Proses pemanasan (Heating) Proses pemanasan (heating) adalah poses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan tempertaur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami penurunan. Sebagai contoh dari proses pemanasan, dapat dilihat pada Gambar 2.8, yaitu proses dari kondisi A ke kondisi B.


Gambar 2.8 Proses pemanasan (heating) c. Proses pendinginan evaporatif (evaporative cooling) Proses pendinginan evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensibel ke udara sehingga temperatur 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 2.9 proses dari kondisi A ke kondisi titik B. Pada proses pengeringan kaos kaki, proses pendinginan evaporatif terjadi saat udara memasuki ruang pengering kaos kaki sampai udara keluar dari ruang pengering kaos kaki.


Gambar 2.9 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 refrigerant yang digunakan dalam sistem kompresi uap. Refrigeran yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam 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.


Gambar 2.10 Siklus kompresi uap. Dalam siklus ini refrigerant bertekanan rendah akan dikompresi oleh kompresor sehingga menjadi uap refrigerant bertekanan tinggi dan kemudian uap refrigeran bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan tinggi dalam kondensor. Kemudian cairan refrigerant bertekanan tinggi tersebut tekanan diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigerant bertekanan rendah tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigerant tekanan rendah.


Gambar 2.11 P-h diagram siklus kompresi uap.

Gambar 2.12 T-s diagram siklus kompresi uap. Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami beberapa proses yaitu : (a) proses kompresi kering, (b) proses penurunan suhu, (c) proses


pembuangan kalor ke udara, (d) proses pendinginan lanjut, (e) proses penurunan tekanan, (f) proses evaporasi, (g) proses pemanasan lanjut. a. Proses (1a-2) merupakan proses kompresi kering Proses ini dilakukan oleh kompresor, diamana refrigeran yang berupa gas panas lanjut 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. Refrigeran gas panas lanjutyang bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh. Proses (2-2a) berlansung pada tekanan konstan. Proses ini juga dinamakan dengan proses 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-3) berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan. Refrigeran tidak mengalami penurunan 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 di fase cair lanjut. Hal ini membuat refrigeran lebih udah mengalir dalam pipa kapiler. e. Proses (3a-4) merupakan proses penurunan tekanan. Proses pendinginan berlangsung secara drastic dan pada entalpi yang tetap. Proses ini terjadi selama di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigerant 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 (4-1) 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 lajut. Kemudian mengakibatkan kenaikan tekanan dan temperatur refrigeran akibat dari proses ini kompresor dapat bekerja lebih ringan. 2.2 Tinjauan Pustaka 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 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.

Chao-Jung Liang (1991) dalam dokumen paten US Pat No 5,1520,77 yang berjudul “cloth dryer machine” menggambarkan pengering pakaian yang terbagi atas 2 ruangan. Ruangan diatas untuk pakaian yang akan dikeringkan dan ruangan dibawah untuk instalasi yang terdiri dari kompressor, 2 kipas, kondensor, evaporator. Udara disirkulasikan keluar melalui sistem kipas setelah mengalami siklus kompresi uap. Mesin ini menggunakan siklus tertutup, jadi panas yang dihasilkan oleh ruang instalasi tidak terbuang ke udara secara percuma tetapi digunakan kembali ke dalam siklus.

Meda (1983) dalam dokumen paten eropa No 0 094 356 A1, yang berjudul “drier, in particular A clothes-drying cabinet” 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 kondenser, beredar di seluruh pakaian dalam ruang pengering, dan diarahkan ke saluran pendingin dimana kelembaban udara dihilangkan oleh evaporator dan air ditmpung 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 cabinet dan exhaust ports akan membuka jika suhu diruangan terlalu tinggi. Pakaian dapat dikeringkan pada gantungan atau rak pengeringan.

Zakaria Bernando, Himsar Ambarita (2014) dalam jurnalnya ISN 23381035 yang berjudul “rancang bangun kompressor dan pipa kapiler untuk mesin pengering pakaian sistem pompa kalor dengan daya 1 PK”, menggambarkan mesin pengering pakaian portable menggunakan AC rumah yang komponennya terdiri dari evaporator, kompresor, kondensor, katup ekspansi. Udara masuk melalui evaporator kemudian uap udara yang masuk di uap kan sehingga menjadi udara yang kering, lalu udara masuk ke kompresor sehingga udara menjadi bertekanan dan bersuhu tinggi dan masuk kedalam kondensor untuk meningkatkan suhu dari kompresor.


BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Obyek Penelitian Obyek penelitian adalah mesin pengering kaos kaki hasil buatan sendiri. Alat yang dipergunakan didalam 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.

Lemari Pengering

c. Kompresor

g.

Kaos Kaki

d. Kondensor

27


3.2 Variasi penelitian Objek yang dikeringkan adalah kaos kaki orang dewasa yag berjumlah 25 pasang berbahan katun, variasi penelitian dilakukan terhadap kondisi awal kaos kaki : (a) hasil perasan tangan, (b) hasil perasan mesin cuci.

Gambar 3.2 Kaos kaki yang digunakan 3.3 Alat dan bahan pembuatan mesin pengering kaos kaki Dalam pembuatan mesin pengering kaos kaki ini diperlukan beberapa peralatan dan bahan sebagai berikut : (a) Peralatan untuk pembuatan, (b) Bahan dan komponen mesin, (c) Peralatan bantu penelitian. 3.3.1 Peralatan untuk pembuatan Peralatan 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 sesuai yang diinginkan.


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 dan 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 dan tang riveter 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 pakaian, 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 mesin Bahan atau komponen yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering kaos kaki, antara lain : (a) Besi hollow, (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 hollow Besi hollow digunakan sebagai rangka mesin pengering pakaian. Pemilihan besi hollow, karena jenis besi ini sangat cocot dan kuat menahan beban dari komponen mesin pengering.

Gambar 3.3 Besi hollow.

b. Styrofoam Styrofoam ini digunakan sebagai rongga antara bagian kompresor dan ruang kondesor agar tidak terjadi ditribusi panas.

Gambar 3.4 Styrofoam.


c. Busa Busa digunakan untuk meminimalisi udara dan temperature ke luar ruangan. Busa digunakan untuk menutup celah-celah pada mesin pengering. d. Roda Roda digunakan untuk membantu dan memudahkan pada mesin pengering dari satu tempat ke tempat lain. e. Kondensor Kondensor merupakan suatu 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.

Gambar 3.5 Kondensor. f. Pipa Kapiler Pipa kapiler merupakan alat yang berfungsi untuk menurunkan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum ke evaporator.


Gambar 3.6 Pipa kapiler. g. Kompresor Kompresor merupakan alat yang berfungsi untuk mengompresi refrigeran ke pipa-pipa mesin pengering pakaian. Pada penelitian ini menggunakan kompresor rotary yang ada dipasaran dengan daya 1,5 PK.

Gambar 3.7 Kompresor h. Evaporator Evaporator merupakan alat yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran, yang sebelumnya dari fase cair menjadi gas.


Gambar 3.8 Evaporator

i. Filter Filter merupakan alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak terjadi penyumbatan pada pipa kapiler, seperti kotoran akibat korosi, dan 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 3.9 Refrigeran R134a.


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 3.10 Pressure Gauge. i. Kipas Kipas digunakan untuk mensirkulasikan udara kering hasil proses dehumidifikasi dan membuang udara jenuh ke dari lemari pengering.

Gambar 3.11 Kipas.


3.3.3 Peralatan 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 tampil di layar penampil suhu digital.

Gambar 3.12 Penampil suhu digital dan termokopel. b. Timbangan digital Timbangan digital diperlukan untuk mengukur berat pakaian dalam pengujian.

Gambar 3.13 Timbangan digital.


c. Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan untuk pengujian. Waktu yang dibutuhkan setiap pengambilan data yaitu 15 menit.

Gambar 3.14 Stopwatch.


3.4 Tata Cara Penelitian 3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian Alur penelitian mengikuti alur penelitian seperti diagram alir yang tersaji pada Gambar 3.15

Gambar 3.15 Diagram alir penelitian.


3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Kaos Kaki Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin penegering 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 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.

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 dengan cara yaitu : a. Hidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut. b. Menuang metil pada tutu botol sampai penuh. c. Meletakan tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, maka metil akan dihisap oleh pipa kapiler tersebut sampai habis. d. Matikan kompresor dan melas 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 refrigerant. 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. Mengecek pada jarum pressure gauge menunjukkan angka 20 psi. f. Mengecek kebocoran pada sambungan-sambungan pipa dan dan katup dangan 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-lagkah 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 refrigerant R134a.

Gambar 3.17 Katup pengisian refrigeran.


b. Hidupkan kompresor dan buka keran pada katup tabung refrigeran secara perlahan-lahan. Setelah tekanan pada high pressure gauge mencapai tekanan yang diinginkan, tutup keran pada katup tabung refrigeran. c. Setelah refrigeran terisi kedalam 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 pemahan 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 : a. Termokopel (Ti) 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 (T5) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering yang keluar lemari pengering.


3.4.5 Langkah-langkah Pengambilan Data Langkah langkah pengambilan data, dilakukan dengan cara sebagai berikut : a. Memilih tempat terbuka untuk melakukan penelitian. Perubahan suhu sekitar dan kelembaban dalam penelitian ini diabaikan, karena suhu sekitar dan kelembabannya selalu berubah-ubah sesuai cuaca. b. Meng-kalibrasi alat ukur : termokopel dan timbangan digital. c. Memastikan bahwa kipas bekerja. Serta memastikan saluran pembuangan air tidak tersumbat. d. Meletakan 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 tunggu sampai 30 menit guna mesin mencapai suhu kerja yang konstan. h. Membasahi dan memeras kaos kaki sampai air tidak menetes. Kemudian menimbang dan catat massa kaos kaki basah (MKB). i. Mencek tekanan P1 dan P2, kemudian menutup semua pintu. j. Data yang perlu dicatat per 15 menit, antara lain : MKBt

: Massa pakaian 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 komprresor, (˚C).

T3

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

T4

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

T5

: Suhu udara kering yang keluar lemari pengeering, (˚C).

V

: Kecepatan aliran udara, (m/detik).

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

Menit 15 30 45 60 75 90 120 135

Massa kaos kaki kering awal kg

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

Kondisi udara Luar

Tdb ˚C

Twb ˚C


Tabel 3.1 Lanjutan dari tabel yang dipergunakan untuk pengisian data Waktu No

menit

1 2 3 4 5 6 7 8 9

wG

wH

Δw

kgair/

kgair/

kgair/

kgair/ kgudara/

kgudara

kgudara

kgudara

jam

M2

ṁudara Detik

v

Q

m/s

m3 / detik

15 30 45 60 75 90 105 120 135

3.4 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil Cara yang digunakan untuk menganalisis hasil menampilkan hasil, sebagai berikut : a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukan ke dalam table seperti Tabel 3.1. Kemudian hitung rata-rata dari 4 kali percobaan tiap variasinya. b. Menghitung massa air yang menguap dari kaos kaki (M1) tiap variasi. Massa air yang menguap dari kaos kaki (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1). M1 = MKB – MKK Pada Persamaan (3.1) M1

: Massa air yang menguap dari kaos kaki, kg

MKB : Massa kaos kaki basah, kg MKK : Massa kaos kaki kering, kg

(3.1)


c. Selanjutnya mencari suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator dengan menggunakan P-h diagram. Untuk menggunakan P-h diagram maka tekanan refrigeran P1 dan P2 harus dikonversikan dari satuan Psig ke MPa. d. Mencari kelembaban spesifik setelah melewati kondensor (wF) dikurangi kelembaban spesifik setelaah keluar dari mesin pengering (wH) menggunakan psychrometric chart. e. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw) tiap variasi. Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) adalah kelembaban spesifik setelah melewati kondensor (wF) dikurangi kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH). Massa air yang berhasil diuapkan (ΔW) dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.1) f. Menghitung laju aliran massa udara pada sambungan atau duct (ṁudara). Laju aliran massa udara pada duct (mudara) adalah debit udara (Qudara) dikali densitas udara (ρudara) sebesar 1,2 kg/m3. Laju aliran massa udara duct (mudara) dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.3). g. Menghitung kemampuan mesin pengering kaos kaki untuk menguapkan massa air (M2) dengan menggunakan massa air (M2) adalah laju aliran massa udarapada duct (mudara) dikalikan massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dikalikan 3600 detik. 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 mengacu pada hasil penelitian orang lain.


3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan Dari analisis yang sudah dilakukan akan diperoleh suatu kesimpulan. Kesimpulan merupakan intisari 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 perasan dengan mesin cuci meliputi : massa pakaian kering, massa pakaian basah awal, massa pakaian 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 didalam lemari pengering (T4), suhu udara kering keluar dari lemari pengering (T5). Pengujian dilakukan dengan 4 kali pengujian setiap variasinya, kemudian dihitung hasil rata-ratanya. Data hasil penelitian rata-rata disajikan pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.2 Tabel 4.1 Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan. Waktu t

menit 15 30 45

Massa kaos kaki kering awal



Perbedaan massa Δm = mt-(mt+Δt)

kg

kg

0,97

2,27

kg 2,03 1,82 1,67

kg 0,24 0,21 0,15

49

Kondisi udara Luar

Tdb ˚C 30 30 30

Twb ˚C 25 25 25


Tabel 4.1 Lanjutan data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan.

Waktu t

Massa kaos kaki kering awal


Berat kaos kaki basah saat –t (mt+Δt)

Perbedaan massa Δm=mt(mt+Δt)

kg

kg

0,97

2,27

kg 1,55 1,34 1,15 1,05 0,98 0,94

kg 0,12 0,21 0,19 0,10 0,07 0,04

Menit 60 75 90 105 120 135

Kondisi udara Luar

Tdb ˚C 30 30 30 30 30 30

Twb ˚C 25 25 25 25 25 25

Tabel 4.1 Lanjutan data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan. Tekanan Kerja

Pevap Pkomp Psig Psig 35 225 35 225 35 225 35 225 35 225 35 225 35 225 35 225 35 225

Suhu kering udara setelah melewati Evap T1 ˚C 12,9 17,2 17,4 17,5 17,6 17,5 17,5 17,4 17,4

Komp T2 ˚C 32,0 32,5 33,3 33,5 33,7 33,7 33,5 33,6 33,6

Suhu udara setelah melewati kondensor

Suhu udara dalam ruang pengering kaos kaki

T3 ˚C 49,0 49,7 50,9 51,2 52,1 52,3 53,2 53,6 53,7

T4 ˚C 40,4 41,1 42,1 42,2 42,5 42,9 43,1 43,7 43,8

Twb ˚C 25 25 25 25 25 25 25 25 25

Twb ˚C 30 30 30 30 30 30 30 30 30

Suhu udara keluar pengering kaos kaki T5 ˚C 38,4 39,4 40,0 39,7 40,4 40,8 41,3 41,9 41,9

Twb ˚C 30 30 30 30 30 30 30 30 30

Untuk variasi pengeringan dengan bantuan mesin cuci, mesin cuci yang digunakan adalah mesin cuci elctrolux front loading dengan kapasitas 6,5 kg,


kemudian kaos kaki dikeringkan dengan kecepatan 850 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

Massa kaos kaki kering

menit 15 30



Perbedaan massa Δm = mt(mt+Δt)

kg

kg

0,97

1,09

kg 0,96 0,92

kg 0,13 0,04

Kondisi udara Luar

Tdb ˚C 30 30

Twb ˚C 24 24

Tabel 4.2 Lanjutan data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan mesin cuci. Tekanan Kerja

Pevap Pkomp Psig Psig 35 225 35 225

Suhu kering udara setelah melewati Evap T1 ˚C 17,1 17,1

Komp T2 ˚C 33,4 33,6

Suhu udara setelah melewati kondensor

Suhu udara dalam ruang pengering kaos kaki

T3 ˚C 47,5 48,7

T4 ˚C 42,9 45,2

Twb ˚C 25 25

Twb ˚C 30 30

Suhu udara keluar pengering kaos kaki T5 ˚C 41,2 43,8

Twb ˚C 30 30

Sebagai perbandingan berikut disajikan Tabel 4.3, yang menampilkan data pengeringan kaos kaki menggunakan sinar matahari.


Tabel 4.3 Data hasil pengeringan kaos kaki dengan panas matahari.

Waktu menit 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

Massa kaos kaki kering

Massa kaos kaki pada saat basah

Massa kaos kaki basah pada -t

Selisih massa

kg

kg

0,97

2,3

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

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) = (2,27 – 0,97) kg = 1,30 kg

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


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

Perlakuan

Perasan tangan Perasan mesin cuci Panas matahari

Massa total awal kaos kaki kering

Massa total awal kaos kaki basah

kg 0,97 0,97 0,97

kg 2,27 1,09 2,3

25 25 25

Tabel 4.4 Lanjutan 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

75

90

105

120

135

150

Δm, kg

2,03

1,82

1,67

1,55

1,34

1,15

1,05

0,98

0,94

-

1,33

0,96

0,92

-

-

-

-

-

-

-

-

0,17

2,12

1,96

1,84

1,66

1,52

1,35

1,2

1,08

0,99

0,95

1,35

b. Suhu kerja kondensor (Tkond) dan suhu kerja evaporator (Tevap) Suhu kerja kondensor (Tkond) dan suhu kerja evaporator (Tevap) dapat dicari menggunakana P-h diagram. 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

= ( 35 psig + 14,7 psi ) x 0,0069 = 0,342 MPa

P2

= ( 225 psig + 14,7 psi ) x 0,0069 = 1,653 MPa

Gambar 4.1 Suhu kerja kondensor (Tkond) dan suhu kerja evap (Tevap).



Dari Gambar 4.1 untuk tekanan kerja evaporator (tekanan rendah) P1 = 0,341 MPa suhu kerja evaporator (Tevap) sebesar 2ᵒC dan untuk tekanan kerja kondensor (tekanan tinggi) P2 = 1,653 MPa suhu kerja kondensor (Tkond) sebesar 54,3ᵒC. c. Kelembaban spesifik setelah melewati kondensor (wF) dan kelembaban spesifik setelah keluar dari lemari pengering (wH). Kelembaban spesifik setelah melewati kondensor (wF) dan kelembaban spesifik setelah keluar dari lemari pengering (wH) dapat dicari dengan menggunakan psychrometric chart. Kelembaban spesifik setelah melewati kondensor (wF) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik F atau suhu udara setelah melewati kondensor. Kemudian kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik H atau suhu setelah udara melewati pakaian basah. Sebagai contoh menentukan kelembaban spesifik setelah melewati kondensor (wF) dan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin spesifik (wH) untuk proses pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan pada menit ke-60 adalah sebagai berikut :

Gambar 4.2 Psychrometric chart perasan tangan, 60 menit



Keterangan pada Gambar 4.2 : Titik A

: Kondisi usara 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 masuk lemari pengering, (T4)

Titik H

: Suhu udara keluar lemari pengering, (T5)

d. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw) Massa air yang berhasil diupkan (Δw) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.1). Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) adalah kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dikurangi kelembaban spesifik setelah melewati kondensor (wF). Sebagai contoh perhitungan massa air yang berhasil diuapkan (Δw) pada proses pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan pada menit ke-60 adalah sebagai berikut : Δw

= ( wH – wF ) = ( 0,0228 – 0,0127 ) kgair/kgudara = 0,0101 kgair/kgudara

e. Perhitungan laju aliran massa udara pada saluran masuk lemari pengering ( ṁudara) Laju aliran massa udara pada saluran masuk lemari pengering (ṁudara) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4). Laju aliran massa udara


pada saluran masuk lemari pengering (ṁudara) adalah massa air yang 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) = (0,72/ (0,0101 . 3600) = 0,0198 kgudara/s f. Perhitungan kecepatan udara (v) Kecepatan udara dihitung dengan menggunakan persamaan (2.3). kecepatan udara (v) adalah laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) dibagi dengan luas kipas dikalikan dengan massa jenis udara (ρudara) 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) = 0,0198/ (( π . (19 cm)2 / 10000 ). 1,2) = 0,0198/ 0,136 = 0,1456 m/s


Tabel 4.5 Data hasil perhitungan penegeringan kaos kaki dengan bantuan perasan tangan. wF

wH

Δw

M2

ṁudara

kgair/

kgair/

kgair/

kgair/

kgudara/

kgudara

kgudara

kgudara

jam

detik

Waktu No

Menit

v

Q

m/s

m3/detik

1

15

0,0095

0,0236

0,0141

0,24

0,0047

0,0348

0,0039

2

30

0,0126

0,0231

0,0105

0,45

0,0119

0,0875

0,0099

3

45

0,0127

0,0227

0,010

0,60

0,0167

0,1225

0,0139

4

60

0,0127

0,0228

0,0101

0,72

0,0198

0,1456

0,0165

5 6 7 8 9

75 90 105 120 135

0,0129 0,0127 0,0128 0,0124 0,0124

0,0226 0,0225 0,0222 0,0219 0,0218

0,0097 0,0098 0,0094 0,0095 0,0094

0,93 1,12 1,22 1,29 1,33

0,0266 0,0317 0,0361 0,0377 0,0393

0,1958 0,2334 0,2651 0,2773 0,2890

0,0222 0,0265 0,0300 0,0314 0,0328

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan pengeringan kaos kaki dengan bantuan perasan mesin cuci. wF

wH

Δw

kgair/

kgair/

kgair/

kgair/ kgudara/

kgudara

kgudara

kgudara

Jam

detik

0,0124 0,0125

0,0222 0,0212

0,010 0,009

0,13 0,17

0,0037 0,0054

Waktu No 1 2

menit 15 30

M2

ṁudara

v

Q

m/s

m3/detik

0,0271 0,0399

0,0031 0,0045

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 didalam lemari pengering sebelum penelitian dilakukan, memiliki kondisi yang sama dengan kondisi udara luar, rata–rata sekitar Tdb=30˚C dan Twb=25˚C. Ketika mesin bekerja kondisi udara disetiap posisi berubah–ubah terhadap waktu sesuai dengan posisi diamana udara berada.


Kondisi udara diposisi setelah melewati evaporator dapat mencapai suhu kering rata–rata 16,9˚C. Kondisi udara masuk lemari pengering dapat mecapai 40,443,8˚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 16,9˚C dari evaporator menjadi 33,2˚C. Suhu udara ini kemudian meningkat lagi menjadi sekitar 49-53,7˚C setelah melewati kondesor. Udara panas yang melewati kondensor disirkulasikan secara terus menerus ke dalam lemari pengering dengan menggunakan kipas angin. Mesin pengring kaos kaki ini dapat bekerja pada saat ada beban atau ada kaos kaki basah yang dikeringkan dengan suhu kering sekitar 42,4˚C dan suhu basah sekitar 30˚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 didalam kaos kaki, saat udara meningkatkan dan memanaskan kaos kaki. Sedangkan kenaikan kelembaban udara, disebabkan karena kandungan uap air yang ada diudara 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 Grafik penurunan massa air tiap variasi pada proses pengeringan kaos kaki.

Dari Tabel 4.5 dan Gambar 4.3 bisa dilihat bahwa mesin pengering kaos kaki ini jauh lebih efisien dibandingkan mengeringkan kaos kaki secara konvensional menggunakan energi panas matahari. Jika dikeringkan dengan energi panas matahari, pengeringan kaos kaki basah (tanpa perasan mesin cuci) membutuhkan


waktu sekitar 150 menit untuk mengering, sedangkan jika menggunakan mesin pengering, hanya membutuhkan 135 menit.


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 terbuka berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai fungsinya. Mesin pengering mampu membuat kondisi udara yang digunakan untuk mengeringkan pakaian pada suhu udara kering rata- rata 42,4˚C dan suhu udara basah 30˚C . b. Mesin pengering mampu mengeringkan 25 pasang kaos kaki basah hasil perasan tangan dalam waktu 135 menit, serta mampu mengeringkan 25 pasang kaos kaki basah hasil perasan mesin cuci dalam waktu 15 menit. 5.2 Saran Dari hasil proses penelitian mesin pengering kaos kaki sistem terbuka yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat dikemukakan : a. Perlu adanya penambahan kipas angin pada lemari pengering, agar udara yang berada di dalam lemari pengering cepat tersirkulasi keluar. b. Perlu adanya penambahan lampu di dalam lemari pengering, supaya suhu panas dalam lemari pengering bertambah.

63


c. Pada penelitian selanjutnya lebih baik menambah lemari pengering lagi, yang terhubung dengan lemari pengering lain. Sebab udara yang keluar dari lemari pengering relatif masih sangat tinggi yaitu 41,9˚C, sangat memungkinkan untuk disrkulasikan ke lemari berikutnya lagi sehingga bisa digunakan untuk pengeringan. d. Pada penelitian selanjutnya lebih baik menggunakan kompresor, evaporator dan kondensor dalam kondisi baru, agar mesin pengering dapat bekerja maksimal dan tidak mengalami hambatan saat melakukan pengambilan data.


DAFTAR PUSTAKA

Ahn S.P.,2008, Clothes Dryer with a Dehumifier, www.patentsimages.store.googleapis.com/pdfs/US7,347,009.pdf Deramchi S, Introduction to Psychrometric chart https://www.bsria.co.uk/download/asset/salims-webinar-slides-.pdf Hasibuan R.,2005, Proses Pengeringan, www.respository.usu.ac.id/bitstream/123456789/1359/1/tkimiarosdanelli2.pdf Nathan, 2013, Dessicant Dehumidifiers, www.andatech.com.au/blog/desicant-dehumidifiers/ Purwadi PK dan Kusbandono W, Mesin pengering pakaian energi listrik dengan mempergunakan siklus kompresi uap. Renaldi E., 2015, Mesin penegring pakaian sistem terbuka dengan debit aliran udara 0.032m3/s https://repository.usd.ac.id/598/2/135214075_full.pdf Yunus A. Cengel, 2008, Heat Transfer : A Practical Approach ( Edisi 2), Hal 37-50


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


Gambar A.3 Ruang mesin pengering kaos kaki


Gambar B.1 Psychrometric chart perasan tangan, 15 menit.

B. Grafik Psycrhometric Chart perasan tangan.


















Gambar C.1 Psychrometric chart perasan mesin cuci, 15 menit.

C. Grafik Psycrhometric Chart perasan mesin cuci

Gambar C.2 Psychrometric chart perasan mesin cuci, 30 menit.



PENGERING KAOS KAKI MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN DUA EVAPORATOR TERSUSUN SERI SKRIPSI

Recommend Documents