PENGERING KAOS KAKI MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN DUA EVAPORATOR TERSUSUN SERI DAN 10 LAMPU 60 WATT SKRIPSI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PENGERING KAOS KAKI MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN DUA EVAPORATOR TERSUSUN SERI DAN 10 LAMPU 60 WATT SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat S-1 Teknik Mesin

oleh :

Fandi Sabriyan NIM :125214042 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 AND 10 BULB 60 WATT FINAL PROJECT As Partical Fullfillment of The Requirements to Obtains Sarjana Teknik in Mechanical Engineering

By :

Fandi Sabriyan Student Number: 125214042

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

ii


PENGERING KAOS KAKI MENGGT]NAKAIY MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAI\ DUA EVAPORATOR TERSUST]N SERI DAI\I 10 LAMPU 60 WATT

Disusun Oleh:

'{$ffffi**ffi .q1,fl'm'bj ''u'r,,,,,

ffi_,,,g

*#.lxrffi

flt

=r€RKz W Ir. PK. Puwadi, M.T.

Itl

i$


PENGERING KAOS KAKI MENGGT]NAKAI\ MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN DUA EVAPORATOR TERSUST]N SERI DAN 10 LAMPU 60 WATT Dipersiapkan dan disusun oleh

NAMA "

NIM

:

:FANDISABRIYAN :125214042

Telah dipertahankan di hadapan Dewan Penguji Pada tangg al 23 Mwet 20 | 6 Susunan Dewan Penguji

Nama Lengkap

Ketua

:

Sekretaris

: Ir. Rines,

Anggota

: Ir. PK. Purwadi, M.T

A. Prasetyadi, S.Si, M.Si

M.T

Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta 23 Maret 201 6 Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

a2


PERI\iYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skrispsi ini tidak terdapat karya

yang pemah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang sepengetahuan yya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta,23 Marct20l

Fandi Sabriyan


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAI\ PUBLIKASI KARYA ILMIAH TMITUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

Nama

: Fandi Sabriyan

Nomor Mahasiswa

:125214042

:

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul

:

PENGERING KAOS KAKI MENGGT]NAKAI{ MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN DUA EVAPORATOR TERSUST]N SERI DA}[ IO LAMPU 60 WATT 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 maupun memberikan

royalty kepada saya selama tetap mencantumkan rurma saya sebagai penulis. Demikian pemyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakart4 23Marct2016

VI


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-lan. 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 serta di dalam lemari pengering dilengkapi dengan 10 lampu 60 watt yang digunakan untuk menaikkan suhu udara dari mesin pengering. 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 46,6oC dan pada suhu basah 33oC. Mesin pengering mampu mengeringkan 25 pasang kaos kaki dewasa berbahan katun pada saat kondisi basah dengan hasil perasan tangan dalam waktu 90 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 and also using 10 bulb 60 watt to increase temperature in the cabinet. 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 46,6oC and wet temperature 33oC. Socks dryer machine can drying 25 pairs socks on wet conditions only need 90 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 yang wajib untuk setiap mahasiswa Prodi Teknik Mesin untuk mendapatkan gelar Sarjan S-1 pada 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. 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. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. 5. 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. 6. Manshur Towikromo dan Harmini sebagai orang tua penulis, yang telah memberi motivasi dan dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual. 7. Harsono, Harjani, Agatha Lilik W.H, Haryono, Hargono, Billy Radian, Dian Arsyandi, Bekti serta seluruh keluarga Eyang Saliyo yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu atas segala dukungan yang telah diberikan kepada penulis. ix


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

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan skripsi ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu penulis mengharapkan masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya, Semoga skripsi

ini dapat bermanfaat $agi penulis maupun pembaca. Terima kasih.

Yogyakart423 Maret


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…………………………………………………………….

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……………………………………….……...

2

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

4

2.1.1 Metode- metode pengeringan kaos kaki…………………...

4

2.1.2 Dehumidifier…...………………………………………….

6

2.1.3 Parameter Dehumidifier dan Parameter Psychrometric chart…………………………………………..….............

8

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

13

2.1.5 Mesin Siklus Kompresi Uap………………………………

17

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

20

xi


BAB III METODELOGI PENELITIAN…………………………………..…

20

3.1 Objek penelitian ………..……………………………………….

23

3.2 Variasi penelitian………………………………………………...

23

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

24

3.3.1 Alat……………………………………………………….

24

3.3.2 Bahan……………………………………….…………….

26

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

30

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

33

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

33

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

33

3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran………………………………

35

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

35

3.4.3.2 Proses Pemvakuman…..……………………………….

35

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

36

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

36

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

38

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

39

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

41

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

42

4.1 Hasil Penelitian…………………………………………………..

42

4.2 Hasil Perhitungan………………………………………………..

44

4.3 Pembahasan ……………………………………………………..

51

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

54

5.1 Kesimpulan………………………………………………….…..

54

5.2 Saran…………………………………………………………….

54

DAFTAR PUSTAKA……. ………...………………………………………..

55

LAMPIRAN………..…………………………………………………….…..

56

A.

Foto alat yang digunakan daam penelitian………………………

56

B.

Psychrometric Chart…………………………………………….

57

xii


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

39

42

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

43

Tabel

4.3

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

44

Tabel

4.4

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

45

Tabel

4.5

Data hasil perhitungan penegeringan kaos kaki dengan bantuan perasan tangan..........................................................

xiii

50


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1

Refrigerant dehumidifier……………………………………...

7

Gambar 2.2

Desiccant dehumidifier …….…………….…………..………

8

Gambar 2.3

Hygrometer……………………………...…………………….

8

Gambar 2.4

Termometer bola basah dan bola kering……….......………….

11

Gambar 2.5

Psychrmetric chart……………………………………………. 13

Gambar 2.6

Proses - proses yang terjadi pada psychrmetric chart …...…...

14

Gambar 2.7

Proses pendinginan dan penurunan kelembaban spesifik……..

15

Gambar 2.8

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

16

Gambar 2.9

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

17

Gambar 2.10

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

18

Gambar 2.11

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

18

Gambar 2.12

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

19

Gambar 3.1

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

23

Gambar 3.2

Kaos kaki yang digunakan……………………………………

24

Gambar 3.3

Besi hollow……………………………………………………

26

Gambar 3.4

Styrofoam……………………………………………………...

27

Gambar 3.5

Kondensor…………………………………………………….

27

Gambar 3.6

Pipa kapiler ………………….……………………………….

28

Gambar 3.7

Kompresor…………………………………………………….

28

Gambar 3.8

Evaporator…………………………………………………….

29

Gambar 3.9

Refrigeran 134a……………………………………………….

29

Gambar 3.10

Pressure Gauge ……………...……………………………….

30

Gambar 3.11

Kipas………….……………...……………….……………….

30

Gambar 3.12

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

31

Gambar 3.13

Timbangan digital…………….……………………………….

31

Gambar 3.14

Stopwatch…………………….……………………………….

32

Gambar 3.15

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

33

xiv


Gambar 3.16

Pemasangan komponen……………………………………….

34

Gambar 3.17

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

36

Gambar 3.18

Skematik pengambilan data……………..…………………….

37

Gambar 4.1

Suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor……………..

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………………………………………...

52

Gambar A.1

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

56

Gambar A.2

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

56

Gambar B.1

Psychrometric chart perasan tangan, 15 menit…………….…. 57

Gambar B.2


Gambar B.3


Gambar B.4

Psychrometric chart perasan tangan, 75 menit………….……. 60

Gambar B.5

Psychrometric chart perasan tangan, 90 menit………….……. 61

Gambar B.6

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

62

Gambar B.7

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

63

Gambar B.8

P-h diagram perasan tangan……………...………....................

64

xv


BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Saat ini perkembangan dunia industri sangatlah cepat, termasuk di Indonesia. Akhir akhir banyak industri baru yang bermunculan terutama industri makanan, industri susu, dan industri farmasi yang berskala besar. Industri farmasi dan makanan tersebut tentunya mempekerjakan karyawan yang sangat banyak, bahkan sampai ribuan karyawan untuk satu pabrik. Industri farmasi, industri susu, dan makanan memang dituntut untuk mempunyai standar kebersihan yang sangat tinggi, setiap karyawan mereka diwajibkan untuk memakai pakaian yang steril dan harus dicuci setiap hari dengan cairan anti kuman agar tidak ada kuman ataupun bakteri yang mampu merusak makanan ataupun obat-obatan tersebut. Tidak hanya pakaian, tetapi juga kaos kaki, penutup kepala, dan kaos tangan harus steril. Hal ini merupakan hal yang umum untuk memenuhi standar kebersihan yang sangat tinggi untuk makanan. Bisa dibayangkan, berapa banyak kaos kaki yang harus disediakan industri farmasi, susu, dan makanan yang memiliki ratusan bahkan ribuan karyawan, dan bagaimana untuk proses pencuciannya dengan cairan anti kuman agar tetap steril. Mengandalkan proses pengeringan menggunakan energi matahari secara langsung rasanya sulit dilakukan, terlebih bilamana musim hujan tiba. Berangkat dari permasalahan ini, penulis tertarik untuk melakukan inovasi pembuatan mesin pengering dan melakukan penelitian terhadap mesin pengering yang dibuat.

1.2 Rumusan Masalah Di pasaran sulit ditemukan mesin yang dipergunakan untuk mengeringkan kaos kaki dalam jumlah yang cukup besar. Untuk industri farmasi, pabrik susu, industri makanan mesin pengering kaos kaki sangatlah diperlukan. Tujuannya adalah untuk kaos kaki yang setiap harus disediakan dalam keadaan bersih dan dalam jumlah yang banyak untuk dipergunakan karyawannya ketika berada di

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2

dalam pabrik. D engan demikian, proses produksi didalam 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 energi 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 ini 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 kompressor yang digunakan dalam siklus kompresi uap 1,5 (satu setengah) PK. Komponen lain seperti kondensor, evaporator, dan pipa kapiler mempergunakan komponen standar yang ada di pasaran, yang ukurannya disesuaikan dengan besar daya kompresornya. d. Mesin pengering juga menggunakan 10 lampu 60 watt. e. Mesin pengering dapat dipergunakan untuk kapasitas kaos kaki sebanyak 25 pasang. f. Mesin pengering bekerja dengan sistem terbuka. g. Ukuran mesin pengering : 81 cm x 90 cm x 60 cm. h. Ukuran lemari pengering : 80 cm x 59 cm x 100 cm.

1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah :


3

a. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan yang dapat di tempatkan di perpustakaan terkait dengan mesin pengering. 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 yang 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. Pengeringan dengan metode ini memiliki beberapa kekurangan yaitu tidak dapat dihandalkan pada saat musim hujan, waktu pengeringan tidak dapat ditentukan, membutuhkan tempat yang luas dan terbuka agar kaos kaki yang dikeringkan dapat terkena sinar matahari, kenaikan suhu tidak dapat diatur, jumlah panas matahari tidak tetap. Selain itu, pengeringan dengan metode ini memiliki beberapa kelebihan tidak memerlukan alat yang khusus untuk proses pengeringan ini, sebab panas yang diperoleh langsung dari matahari, pengeringan dengan metode ini ramah lingkungan dan murah, tidak memerlukan biaya karena panas diperoleh dari matahari, jumlah kaos kaki yang bisa dikeringkan relatif lebih banyak, tergantung luas tempat. b. Pengeringan menggunakan gaya sentrifugal Prinsip kerja metode pengering ini adalah memanfaatkan gaya sentrifugal untuk memisahkan air dari kaos kaki yang masih basah. Kaos kaki diputar di dalam drum dengan kecepatan penuh dari motor listrik, putaran yang tinggi tersebut menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan air terhempas keluar dari drum dan air akan tertampung dalam bak penampungan. Beberapa kelemahan dari metode pengeringan menggunakan gaya sentrifugal ini yaitu kaos kaki masih lembab tidak kering sempurna, dalam proses 4


pengeringannya memerlukan tenaga listrik untuk memutar motor listriknya, bila berputar dalam kecepatan tinggi, kemungkinan kaos kaki yang dikeringkan dapat melar ataupun sobek. Kelebihan pengeringan menggunakan metode ini yaitu kapasitas pengeringan lebih banyak, tergantung besar kecilnya tabung tempat kaos kaki, tidak memerlukan tempat yang luas, hanya membutuhkan tempat yang kecil. 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 kaos kaki yang basah. Kelebihan menggunakan metode ini kaos kaki yang dikeringkan dapat kering sempurna, proses pengeringan tidak memerlukan waktu yang lama, dapat mengeringkan kaos kaki yang banyak, tergantung desain dari mesin pengering LPG tersebut. Selain itu, metode pengeringan ini memiliki beberapa kekurangannya alat pengering ini membutuhkan gas LPG sebagai penghasil panas maka diperkirakan akan membutuhkan biaya yang cukup banyak, berbahaya karena menggunakan gas LPG yang dapat meledak, gas hasil pembakaran akan menempel pada pada bahan yang dikeringkan sehingga berbau. d. Pengeringan pakaian dengan metode dehumidifikasi dan pemanasan udara Pengering pakaian jenis ini menggunakan metode dehumidifikasi, yang bekerja dengan memanfaatkan proses dehumidifikasi dan pemanasan udara yang disirkulasikan ke lemari pengering. Udara diturunkan kelembabannya 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. Proses pengeringan dengan metode ini akan memerlukan daya listrik yang besar untuk mengoperasikan dehumidifier.


Keuntungan menggunakan metode ini waktu pengeringan menjadi singkat, bekerja pada suhu rendah sehingga tidak merusak bahan yang akan dikeringkan, ramah lingkungan, tidak ada gas buang seperti LPG, praktis, aman saat beroperasi, tidak tergantung cuaca, dan dapat dilakukan kapan saja. Kerugian pengeringan dengan metode ini 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 2 macam dehumidifier yang ada dipasaran saat ini yaitu (a) refrigerant dehumidifier dan (b) desiccant dehumidifier. a. Refrigerant dehumidifier Cara kerja dehumidifier ini adalah dengan menggunakan mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap. Udara luar masuk ke 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 yang besar untuk mengambil air yang ada di kaos kaki. Seperti yang tersaji pada Gambar 2.1.


Gambar 2.1 Refrigerant dehumidifier. Sumber : http://chem.engr.utc.edu/Webres/435F/Dehumidifier b. Desiccant dehumidifier Prinsip kerja dari dehumidifier adalah dengan melewatkan udara yang mengandung banyak uap air ke disc seperti yang terlihat pada Gambar 2.2. 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 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 kedalam heater dan air akan menetes dan tertampung pada tangki.


Gambar 2.2 Desiccant dehumidifier. Sumber : https://www.eva-dry.com/media/rte/images/rotary-desiccant 2.1.3 Parameter Dehumidifier dan Parameter Psychrometric Chart 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. Alat pengukur kelembaban dapat dilihat pada Gambar 2.3.

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 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. 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 lemari pengering (wH) dengan kelembaban spesifik setelah 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 , kgair/kgudara

wH

: Kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering , kgair/kgudara

wF

: Kelembaban spesifik setelah kondensor

, kgair/kgudara

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 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 thermometer menggunakan prinsip pemuaian zat cair dalam thermometer. Jika kita ingin mengukur suhu udara dengan thermometer biasa maka terjadi perpindahan kalor dari udara ke bulb thermometer. Karena mendapatkan kalor maka zat cair (misalkan: air raksa) yang ada di dalam thermometer mengalami pemuaian sehingga tinggi air raksa tersebut naik. Kenaikan ketinggian cairan ini yang di konversika dengan satuan suhu (celcius, Fahrenheit, dll). Suhu udara bola basah (wet-bulb temperature) merupakan pengukuran suhu yang diukur dengan menggunakan thermometer yang bulbnya (bagian bawah thermometer) 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 thermometer. 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. 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

,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/s

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

,kgair/kgudara

: 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 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 udara pada kondisi yang ditinjau. Psychrometric chart dapat dilihat pada Gambar 2.5 dimana masing-masing kurva/garis akan menunjukkan nilai property yang konstan. Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (h, RH, W, SpV, Twb, Tdb,

dan

Tdp) bisa dilakukan apabila minimal dua buah diantara

properti tersebut sudah diketahui.

Gambar 2.5 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 evaporative dapat dilihat pada Gambar 2.6.


Gambar 2.6 Proses-proses yang terjadi dalam psychrmetric chart. a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (Cooling dan dehumidify). Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten dari udara. Pada proses pendinginan dan penurunan kelembaban, 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 penurunan kelembaban disajikan pada Gambar 2.7. Proses A - A’ adalah proses pendinginan sensibel, sedangkan proses A’- 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 temperatur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Naun kelembaban relatif mengalami penurunan. Sebagai contoh dari proses pemanasan, dapat dilihat pada Gambar 2.8. ( yaitu proses dari A ke B ).


Gambar 2.8 Proses pemanasan (heating)

c. Proses pendinginan evaporatif (evaporative cooling) Proses pendinginan evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensibel ke udara sehingga suhu bola kering menurun. Proses ini disebabkan oleh perubahan temperatur bola kering dan rasio kelembaban. Pada proses pendinginan evaporatif, terjadi penurunan temperature kering dan volume spesifik. Sedangkan temperature titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik mengalami peningkatan. Namun entalpi dan temperatur bola basah tetap konstan.


Gambar 2.9 Proses pendinginan evaporatif. Contoh proses pendinginan evaporatif dapat dilihat pada Gambar 2.9 (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.

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 kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFCs disebut juga freon) : R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, R-13a, 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 (Gambar 2.10) 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 tekanan diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigeran bertekanan rendah tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigeran tekanan rendah.

Gambar 2.11 P-h diagram siklus kompresi uap.


Gambar 2.12 Siklus kompresi uap pada diagram T-s.

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. Proses tersebut dapat dilihat dalam Gambar 2.11 dan Gambar 2.12. a. Proses (1a-2) merupakan proses kompresi kering Proses ini dilakukan oleh kompresor, dimana 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, 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 lanjut yang bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh. Proses (2-2a) berlansung pada tekanan konstan. Proses ini disebut desuperheating. 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 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 di fase cair. Hal ini membuat refrigeran lebih mudah mengalir dalam pipa kapiler. e. Proses (3a-4) merupakan proses penurunan tekanan. Proses pendinginan berlangsung secara drastis 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, temperature 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. Aliran kalor yang masuk ke refrigeran dari lingkungan dipergunakan untuk merubah fase refrigeran. 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 Zakaria Bernando, Himsar Ambarita (2014), 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 sehingga menghasilkan udara yang keluar menjadi udara panas dan kering. Maruca (2007) 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) menggambarkan pengering pakaian yang terbagi atas 2 ruangan. Ruangan di atas untuk pakaian yang akan dikeringkan dan ruangan di bawah 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) 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) 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.


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.

Lampu

c.

Kompressor

g.

Lemari pengering

d.

Kondensor

h.

Kaos kaki

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

23


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 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. 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 atau melepaskan 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 didalam 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 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 pada Gambar 3.3 sebagai rangka mesin pengering pakaian. Pemilihan besi hollow, karena jenis besi ini sangat cocok dan kuat menahan beban dari komponen mesin pengering.

Gambar 3.3 Besi hollow. b. Styrofoam Styrofoam ini digunakan pada Gambar 3.4 sebagai rongga antara bagian kompresor dan ruang kondesor agar tidak terjadi distribusi panas.


Gambar 3.4 Styrofoam. c. Busa Busa digunakan untuk meminimalisir udara dan temperatur ke luar ruangan. Busa digunkan 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 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, seperti pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Kondensor.


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

Gambar 3.6 Pipa kapiler. g. Kompresor Kompresor pada Gambar 3.7 merupakan alat yang berfungsi untuk mengompresi dan refrigeran ke pipa-pipa mesin pengering pakaian. Pada penelitian ini menggunakan kompresor rotari yang ada di pasaran dengan daya 1,5 PK.

Gambar 3.7 Kompresor. h.Evaporator Evaporator pada Gambar 3.8 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, serbukserbuk hasil pemotongan pipa, dan 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, seperti pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Refrigeran R134a. k. Pressure Gauge Pressure gauge pada Gambar 3.10 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. l. Kipas Kipas pada Gambar 3.11 digunakan untuk mensirkulasikan udara kering hasil proses dehumidifikasi dan membuang udara jenuh ke dari lemari pengering.

Gambar 3.11 Kipas. m. Lampu Lampu ini terpasang pada lemari pengering yang berguna untuk menaikkan suhu udara setelah keluar dari mesin pengering agar suhu udaranya tinggi. Dalam penelitian ini menggunakan lampu berjumlah 10 buah dan masingmasing berdaya 60 watt. 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 tampil dilayar penampil suhu digital, seperti pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Penampil suhu digital dan termokopel.

b. Timbangan digital Timbangan digital diperlukan untuk mengukur berat kaos kaki dalam pengujian, seperti pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Timbangan digital.


c. Stopwatch Stopwatch pada Gamabr 3.14 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 alur mengikuti alur penelitian seperti diagram alir yang tersedia pada Gambar 3.15

Gambar 3.15 Diagram alir untuk penelitian.


3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Kaos Kaki Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pengering kaos kaki yaitu seperti pada Gambar 3.16 : 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. Mengidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut. b. Menuangkan metil kira-kira 1 tutup botol. c. Meletakkan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, kemudian dihisap oleh pipa kapiler tersebut sampai habis. d. Matikan kompresor dan mengelas 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. Mengecek jarum pressure gauge akan 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 seperti Gambar 3.17, kemudian ujung selang pressure gauge satunya pada katup refrigeran 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 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 kedalam lemari pengering. f. Termokopel (T5) Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering yang keluar lemari pengering


g. Anemometer (v) Anemometer berfungsi mengukur kecepatan aliran udara pada sambungan antara mesin pengering dan lemari pengering pakaian.

3.4.4.1 Cara Pengambilan Data Langkah langkah pengambilan data, dilakukan dengan cara sebagai berikut : a. Penelitian dilakukan ditempat terbuka dan pada musim kemarau. Perubahan suhu sekitar dan kelembaban dala 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.Serta pastikan 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 peras kaos kaki sampai air tidak menetes kembali. Kemudian menimbang dan catat massa kaos kaki basah (MKB). i. Mengecek tekanan P1 dan P2, kemudian tutup semua pintu. j. Data yang perlu 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

T4

:

T5

: Suhu

udara kering setelah melewati kondensor, (˚C).

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


v

: Kecepatan aliran udara, (m/s).

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

Massa kaos kaki kering awal

menit 15 30 45 60

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 Tekanan Kerja

Pevap Pkomp Psig Psig

Suhu kering udara setelah melewati Evap T1 ˚C

Komp T2 ˚C

Suhu udara setelah melewati kondensor T3 ˚C

Twb ˚C

Suhu udara dalam ruang pengering kaos kaki T4 ˚C

Suhu udara keluar pengering kaos kaki

Twb ˚C

T5 ˚C

Twb ˚C

3.5 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

(3.1)

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 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 saluran masuk ruang pengering (ṁudara). Laju aliran massa udara pada pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) adalah debit udara (Qudara) dikalikan massa jenis udara (ρudara) sebesar 1,2 kg/m3. Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) 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 udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) 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 pengeringan 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. Hasil rata- rata disajikan pada Tabel 4.1 s/d Tabel 4.2. Tabel 4.1 Hasil rata-rata pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan. Waktu t

menit 15 30 45 60 75 90

Massa kaos kaki kering


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

Perbedaan massa Δm = mt (mt + Δt)

kg

kg

0,97

2,27

kg 2,04 1,76 1,51 1,30 1,10 0,94

kg 0,23 0,28 0,25 0,21 0,20 0,13

42

Kondisi udara Luar

Tdb ˚C 30 30 30 30 30 30

Twb ˚C 26 26 26 26 26 26


Tabel 4.1 Hasil rata-rata pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan. Tekanan Kerja

Pevap Pkomp Psig Psig 35 250 35 250 35 250 36 250 36 250 36 250

Suhu kering udara setelah melewati Evap T1 ˚C 17,4 17,4 17,5 17,8 18,1 18,1

Komp T2 ˚C 34,2 34,8 35,1 35,4 35,4 35,5

Suhu udara setelah melewati kondensor

Suhu udara dalam ruang pengering kaos kaki

Suhu udara keluar pengering kaos kaki

T3 ˚C 52,7 53,2 53,7 54,2 54,9 54,5

T4 ˚C 44,33 45,15 45,90 47,00 47,93 49,30

T5 ˚C 43,53 44,08 44,43 45,28 46,45 48,38

Twb ˚C 30 30 30 30 30 30

Twb ˚C 32 32 33 33 33 33

Twb ˚C 32 32 33 33 33 33

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 Hasil rata-rata pengeringan kaos kaki dengan perasan mesin cuci Waktu t



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

Perbedaan massa Δm = mt (mt + Δt)

menit 15 30

Kg

kg

0,97

1,09

kg 0,95 0,92

Kg 0,14 0,03

Kondisi udara Luar

Tdb ˚C 28 28

Twb ˚C 24 24


Tabel 4.2 Hasil rata-rata pengeringan kaos kaki dengan perasan mesin cuci. Tekanan Kerja

Suhu kering udara setelah melewati

Pevap Pkomp Psig Psig 33 225 35 230

Evap T1 ˚C 17,6 17,6

Komp T2 ˚C 32,8 33,8

Suhu udara setelah melewati kondensor

Suhu udara dalam ruang pengering kaos kaki

T3 ˚C 45,8 46,7

T4 ˚C 46,7 48,0

Twb ˚C 28 28

Twb ˚C 32 32

Suhu udara keluar pengering kaos kaki T5 ˚C 44,7 46,9

Twb ˚C 32 32

Sebagai perbandingan Tabel 4.3, menampilkan data pengeringan kaos kaki menggunakan sinar matahari. Tabel 4.3 Hasil pengeringan kaos kaki dengan panas matahari. 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

Massa kaos kaki basah saat –t (mt + Δt) kg 2,14 1,96 1,84 1,66 1,52 1,35 1,2 1,08 0,99 0,95

Perbedaan massa Δm = mt (mt + Δt) 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 pada menit ke- 0

kg 0,97 0,97 0,97

kg 2,27 1,09 2,3

25 25 25

Tabel 4.4 Massa air yang menguap dari kaos kaki (M1) Massa kaos kaki basah setelah mengalami proses pengeringan selama t menit, kg

15

30

45

60

2,04 0,95 2,12

1,76 0,92 1,96

1,5 1,84

1,30 1,66

Menit ke 75 90 1,10 0,94 1,52 1,35

105

120

135

150

1,2

1,08 0,99 0,95

Massa air keluar dari kaos kaki selama proses pengeringan Δm, kg 1,33 0,17 1,35

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. 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

= 36 Psi x 0,0069 MPa/ Psi = 0,2484 MPa

P1

= 0,2484 + 0,101325 MPa = 0,349 MPa

P2

= 250 Psi x 0,0069 MPa/ Psi = 1,725 MPa

P2

= 1,725 + 0,101325 MPa = 1,826 MPa

(1 atm = 0,101325 MPa) P1 = 0,349 MPa

P2 = 1,826 MPa

Tevap = 2˚C

Tkondensor = 58,1˚C

P2

P1

Gambar 4.1 Suhu kerja kondensor (Tkond) dan suhu kerja evap (Tevap). Dari Gambar 4.1 untuk tekanan kerja evaporator (tekanan rendah) P1 = 0,349 MPa suhu kerja evaporator (Tevap) sebesar 2ᵒC dan untuk tekanan kerja kondensor (tekanan tinggi) P2 = 1,826 MPa suhu kerja kondensor (Tkond) sebesar 58,1ᵒC.


c. Kelembaban spesifik udara setelah kondensor (wF) dan kelembaban spesifik setelah keluar dari lemari pengering (wH). Kelembaban spesifik udara setelah kondensor (wF) dan kelembaban spesifik setelah keluar dari lemari pengering (wH) dapat dicari dengan menggunakan psychrometric chart. Kelembaban spesifik udara setelah kondensor (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 pakaian basah. Sebagai contoh menentukan kelembaban spesifik udara setelah kondensor (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 :

Gambar 4.2 Psychrometric chart perasan tangan, 60 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 masuk lemari pengering

(T4)

Titik H

: Suhu udara keluar lemari pengering

(T5)

d. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw) Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.1). Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) adalah kelembaban spesifik udara setelah keluar dari mesin pengering (wH) dikurangi kelembaban spesifik udara setelah (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 ) = ( 0,0272 – 0,0128) kgair/kgudara = 0,0144 kgair/kgudara

e. Perhitngan 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 (Δw) dikalikan 3600 detik. Sebagai contoh perhitngan 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)


= (0,97/ (0,0144 . 3600) = 0,0187 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) = 0,0187/ (( π . (19 cm)2 / 10000 ). 1,2) = 0,0187/ 0,136 = 0,138 m/s Tabel 4.5 Data hasil perhitungan pengeringan kaos kaki dengan bantuan tangan. Waktu No 1 2 3 4 5 6

menit 15 30 45 60 75 90

wG kgair/ kgudara 0,0124 0,0124 0,0125 0,0128 0,0132 0,0131

wH kgair/ kgudara 0,0254 0,0252 0,0274 0,0272 0,0267 0,0258

Δw M2 kgair/ kgair/ kgudara jam 0,0130 0,23 0,0128 0,51 0,0149 0,77 0,0144 0,97 0,0135 1,17 0,0127 1,33

ṁudara kgudara/ detik 0,0049 0,0111 0,0144 0,0187 0,0241 0,0291

perasan

v

Q

m/s

m3/detik

0,036 0,081 0,106 0,138 0,177 0,214

0,0041 0,0092 0,0120 0,0156 0,0201 0,0242


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

menit 15 30

wG wH Δw M2 kgair/ kgair/ kgair/ kgair/ kgudara kgudara kgudara jam 0,0127 0,025 0,0123 0,14 0,0127 0,0234 0,0107 0,17

ṁudara kgudara/ detik 0,0032 0,0044

v

Q

m/s

m3/detik

0,023 0,032

0,0026 0,0037

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=26˚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 17,6˚C. Kondisi udara masuk lemari penegering dapat mecapai 44,349,3˚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 17,6˚C dari evaporator menjadi 35˚C. Suhu udara ini kemudian meningkat lagi menjadi sekitar 52,7-54,5˚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 46,6˚C dan suhu basah sekitar 33˚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. Gambar

4.3

menunjukan

bahwa

waktu

yang

diperlukan

untuk

mengeringkan 25 pasang kaos kaki basah hasil perasan mesin cuci hanya sekitar 15 menit. Sedangkan untuk mengeringkan 25 pasang kaos kaki basah hasil perasan tangan membutuhkan waktu 90 menit. Selain itu, mesin pengering kaos


kaki ini jauh lebih efisien dibandingkan mengeringkan kaos kaki secara konvensional menggunakan panas matahari. Jika dikeringkan dengan panas matahari kaos kaki tersebut membutuhkan waktu sekitar 150 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 terbuka 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 kering sekitar 46,6˚C dan suhu basah sekitar 33˚C. b. Mesin pengering mampu mengeringkan 25 pasang kaos kaki dewasa berbahan katun pada saat kondisi basah dengan hasil perasan tangan dalam waktu 90 menit, serta hasil perasan mesin cuci dalam waktu 15 menit. Mesin pengering kaos kaki ini sangat efisien untuk mengeringkan kaos kaki jika dibandingkan menggunakan panas matahari. 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 yag berada di dalam lemari pengering cepat tersirkulasi keluar. b. 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 45˚C, sangat memungkinkan untuk disrkulasikan ke lemari berikutnya lagi sehingga bisa digunakan untuk pengeringan. c. Pada penelitian selanjutnya lebih baik evaporator dan kondensor pada mesin pengering menggunakan yang baru, agar evaporator dan kondensor dapat bekerja lebih bagus. 54


DAFTAR PUSTAKA Deramchi S, Introduction to Psychrometric chart. https://www.bsria.co.uk/download/asset/salims-webinar-slides-.pdf Chao-Jung Liang, 1991, Cloth Dryer Machine. www.patentsimages.store.googleapis.com/pdfs/5,1520,77.pdf Keimei; Shigeharu, dan shingo, 1992, Clothing Dryer. www.patentsimages.store.googleapis.com/pdfs/40899099/.pdf Nathan, 2013, Dessicant Dehumidifiers. www.andatech.com.au/blog/desicant-dehumidifiers/ Maruca, 2007, Low temperature clothes dryer. www.patentsimages.store.googleapis.com/pdfs/ 7,191,546 /.pdf Meda,1983, Drier in particular A clothes-drying cabinet. www.patentsimages.store.googleapis.com/pdfs/0094356A1/.pdf 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 Zakaria Bernando, Himsar Ambarita, 2014, Rancang bangun kompressor dan pipa kapiler untuk mesin pengering pakaian sistem pompa kalor dengan daya 1 ( satu) PK.


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 B.1 Psychrometric chart perasan tangan, 15 menit.










Gambar B.6 Psychrometric chart perasan mesin cuci, 15 menit.

.


Gambar B.7 Psychrometric chart perasan mesin cuci, 30 menit.

.


Gambar B.10 P-h diagram perasan mesin cuci, 15 menit.


PENGERING KAOS KAKI MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN DUA EVAPORATOR TERSUSUN SERI DAN 10 LAMPU 60 WATT SKRIPSI

Recommend Documents