TUGAS AKHIR EFEKTIFITAS DESICCANT DALAM MENGONTROL RH DIBANDING HEATER DAN HEATING COIL
Disusun oleh :
ZAINAL ABIDIN
(41306110043)
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA 2010
LEMBAR PENGESAHAN EFEKTIFITAS DESICCANT DALAM MENGONTROL RH DIBANDING HEATER DAN HEATING COIL
Diajukan guna memenuhi salah satu persyaratan meraih gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Mercu Buana
Disusun Oleh :
ZAINAL ABIDIN
41306110043
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana
Menyetujui
Mengetahui / menyetujui
Pembimbing Tugas Akhir
Kepala Program Studi Teknik Mesin
Ir. Yuriadi Kusuma, M. Sc
Dr. Abdul Hamid, M. Eng.
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Ilahi Robbi atas ijin-Nya kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir berjudul : “ Efektifitas desiccant dalam Mengontrol RH dibanding Heater dan Heating Coil”. Selain itu tidak lupa kami ucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Abdul hamid, M. Eng. Selaku Kaprodi Jurusan Teknik Mesin 2. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma M. Sc. Selaku Pembimbing. 3. Bapak bapak dan Ibu-ibu Dosen yang telah mengajar kami tanpa mengenal lelah. 4. Kedua Orang Tua kami yang telah memberikan dorongan moral maupun material. 5. Istri
& Anak-anak tercinta yang selalu memberi motivasi dalam
penyelesaian tugas akhir ini. 6. Rekan-rekan kerja yang tiada jemu memberi spirit dan selalu mengingatkan kami. 7. Semua pihak yang telah membantu kami secara langsung maupun tidak langsung. Akhirnya kritik dan saran dari pembaca sangat kami butuhkan demi kesempurnaan tugas akhir ini, karena tiada gading yang tak retak. Harapan kami semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat bagi para pembaca pada umumnya, adikadik kelas pada khususnya, dan sebagai jalan awal untuk pengembangan berikutnya.
Penulis iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................i ABSTRAK ...........................................................................................................ii KATA PENGANTAR .................................. ....................... ...............................iii DAFTAR ISI ................................................. ....................... ...............................iv DAFTAR GAMBAR .................................... ....................... ............................ viii DAFTAR TABEL ......................................... ....................... ...............................x DAFTAR LAMPIRAN ................................. ....................... ...............................xii BAB I PENDAHULUAN ............................. ....................... ...............................1 I.1 Latar belakang ................................ ....................... ...............................1 I.2 Permasalahan .................................. ....................... ...............................2 1.3 Tujuan dan manfaat ........................ ....................... ...............................2 1.4 Batasan masalah ............................. ....................... ...............................3 1.5 Metodologi ..................................... ....................... ...............................3 1.6 Sistematika Penulisan .................... ....................... ...............................4 BAB II LANDASAN TEORI ....................... ....................... ...............................6 II.1 Pengertian Istilah ........................... ....................... ...............................6 II.1.1 Pengertian Efektifitas ................. ....................... ...............................6 II.1.2 Pengertian Desiccant .................. ....................... ...............................6 II.1.3 Relative humidity (RH) .............. ....................... ...............................7 II.2 Perhitungan Refrigerasi (untuk referensi) ............. ...............................9 II.3 Prinsip perhitungan dan penaksiran beban kalor ... ...............................14 II.3.1 Mulai .......................................... ....................... ...............................15 iv
II.3.2 Fungsi Ruang dalam gedung ...... ....................... ...............................15 II.3.3 Kondisi Termal dalam gedung ... ....................... ...............................16 II.3.4 Data Gedung ............................... ....................... ...............................16 II.3.5 Data Cuaca dan Iklim ................. ....................... ...............................16 II.3.6 Beban Pendinginan ..................... ....................... ...............................16 II.3.7 Beban Pendinginan ruangan ....... ....................... ...............................17 II.3.8 Beban Koil Pendingin ................ ....................... ...............................18 II.3.9 Kurva Psikrometri Beban Pendinginan Ruangan dan Beban Koil .....19 II.3.10 Beban Pendinginan Refrigerasi ....................... ...............................20 II.4 Metode Perhitungan beban Pendingin ................... ...............................20 II.4.1 Umum ......................................... ....................... ...............................20 II.4.2 Metode Perbedaan Temperatur Ekivalen Total(TETD/TA)...............21 II.4.3 Metode Fungsi Transfer(TFM Methode) ........... ...............................25 II.4.4 Metode CLTD/SCL/CLF ........... ....................... ...............................28 II.4.5 Komparasi Metode Perhitungan Beban Pendinginan .........................31 II.5.1 Analisa Psychrometrik................ ....................... ...............................32 II.5.2 Proses Pengkondisian Udara ...... ....................... ...............................32 II.5.3 Sistem Pengkondisian Udara ..... ....................... ...............................33 II.5.3.1 Sistem Ekspansi Langsung (DX)..................... ...............................33 II.5.3.2 Sistem air penuh ...................... ....................... ...............................33 II.5.4 Sistem Udara Penuh ................... ....................... ...............................34 II.6 Prinsip perhitungan kandungan air dalam udara .. ...............................36 II.6.1 Perhitungan kelembaban dengan metode engineering .......................36 II.7 Kelas kebersihan............................ ....................... ...............................38 v
BAB III METODE PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN DENGAN PROGRAM TRACE 700 .............................. ....................... ...............................39 III.1 Metode perhitungan ..................... ....................... ...............................39 III.1.1 Tahapan dalam menghitung beban kalor .... ...............................39 III.1.2 Tahap pemilihan system mesin pendingin .. ...............................41 III.1.3 Menentukan beban pendingin ..................... ...............................42 III.1.4 System Cooling Supply Air Dry Bulb .......... ...............................44 III.1.5 System Airflow..................... ....................... ...............................44 III.1.6 System Cooling Capacity .... ....................... ...............................44 III.1.7 System Heating Capacity .... ....................... ...............................45 III.2 Rangkuman Hitungan Perencanaan ....................... ...............................45 BAB IV PEMBAHASAN PERHITUNGAN BEBAN DENGAN PROGRAM TRACE 700............................................. ....................... ...............................54 IV.1 Data-data pokok dalam menghitung beban............. ...............................54 IV.2 Proses Perhitungan .......................... ....................... ...............................56 IV.3 Hasil Perhitungan dengan metode CLTD & metode TETD ...................64 IV.4 Perhitungan kandungan air dalam udara ................. ...............................69 IV.5 System aliran udara ......................... ....................... ...............................72 BAB V ANALISA PERHITUNGAN DARI BEBERAPA ALAT ......................73 V.1 Hasil perhitungan beban pendingin dengan memakai TRACE 700 ........73 V.2 Hasil Perhitungan kandungan air ..... ....................... ...............................73 V.3 Hasil perhitungan jika memakai dehumidifier (Desiccant)......................73 V.3.1 Analisa grafik Psycrometric dengan dehumidifier ML1100 .................75 V.4 Elektric Heater dan Heating Coil..... ....................... ...............................82 vi
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...... ....................... ...............................84 VI. 1 KESIMPULAN ......................................................................................84 VI.2 SARAN ........................................... ....................... ...............................85 DAFTAR PUSTAKA ................................... ....................... ...............................86
vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Diagram Alur kerja perancangan system tata udara.........................4 Gambar 2.1. Skematik diagram system Expansi Langsung .. ...............................10 Gambar 2.2. Sistem actual dan teori Diagram Pressure- Enthalpy(PH) ...............12 Gambar 2.3. Diagram Alur kerja perancangan system tata udara.........................15 Gambar 2.4. Contoh beban pendinginan ruangan ................. ...............................17 Gambar 2.5 Kurva psikrometri beban pendinginan ruangan dan beban coil pendingin ....................................................... ....................... ...............................19 Gambar 2.6 Perbedaan besarnya penambahan kalor sesaat dan beban pendinginan sesaat ............................................................. ....................... ...............................21 Gambar 2.7. Perhitungan beban pendinginan dengan metode TFM/CLTD/CLF dan TETD/TA ............................................... ....................... ...............................31 Gambar 2.8. Kurva Psikrometrik untuk pengkondisian udara ruangan ................32 Gambar 2.9. Sistem ekspansi langsung ......... ....................... ............................... 33 Gambar 2.10. Sistem Air penuh .................... ....................... ...............................34 Gambar 2.10a. Unit fan coil dengan pemasukan udara luar secara langsung .......34 Gambar 2.11. Sistem udara penuh ................ ....................... ...............................35 Gambar 2.12 Pembagian daerah ................... ....................... ...............................35 Gambar 2.13a. Sistem unit setiap tingkat seratus persen udara segar ...................36 Gambar 2.13b. Sistem unit setiap tingkat dengan udara balik ..............................36 Gambar 4.1. Denah ruang cetak tablet .......... ....................... ...............................55 Gambar 4.2. Informasi tentang Proyek (Project Information)..............................56 Gambar 4.3. Udara cuaca setempat (Weather)...................... ...............................57 Gambar 4.4. Beban kalor internal(Internal load template) ... ...............................57
viii
Gambar 4.5. Aliran udara(air flow templates) ...................... ...............................58 Gambar 4.6. Pengatur Suhu (Thermostat templates) ............ ...............................58 Gambar 4.7. Konstruksi Ruangan (Construction Templates) ...............................59 Gambar 4.8. Ruangan (Room templates) ...... ....................... ...............................59 Gambar 4.9. Membuat ruangan pada lembar tunggal ........... ...............................60 Gambar 4.10. Partisi dan lantai (Partitions dan floors) ........ ...............................61 Gambar 4.11. Sistem Skematik (Creates System-Schematic) ...............................61 Gambar 4.12. Masukan Ruangan ke system yang dipilih .... ...............................62 Gambar 4.13. Merubah parameter beban pendingin dengan metode TETD-TA1 62 Gambar 4.14. Merubah parameter beban pendingin dengan metode CLTD-CLF63 Gambar 4.15. Hasil perhitungan dengan TRACE 700.......... ...............................63 Gambar 4.16. Kurva psikrometrik satuan metric .................. ...............................69 Gambar 4.17. Skematik diagram tata udara ruang cetak tablet.............................72 Gambar 5.1. Skematik diagram aliran udara unit ahu cetak tablet .......................75 Gambar 5.2. Analisa Kurva psikrometrik udara segar .......... ...............................76 Gambar 5.3. Analisa kurva psikrometrik udara balik ........... ...............................77 Gambar 5.4. Analisa kurva psikrometrik percampuran udara balik dengan udara segar .............................................................. ....................... ...............................78 Gambar 5.5. Analisa performen alat penurun kelembaban ... ...............................79 Gambar 5.6. Analisa kurva psikrometrik percampuran udara balik dengan udara yang keluar dari alat penurun kelembaban.... ....................... ...............................80 Gambar 5.7. Kurva psikrometrik system aliran udara .......... ...............................81
ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Jenis dan karakteristik dari bebarapa desikan. ..... ...............................7 Tabel 2.2. Properti termodinamika dari cairan R-22............. ...............................12 Tabel 2.3. Temperatur penguapan dan tekanan penguapan dari beberapa refrigerant ...................................................... ....................... ...............................13 Tabel 2.4. Temperatur pengembunan dan tekanan pengembunan dari beberapa refrigerant. ..................................................... ....................... ...............................14 Tabel 2.5. Perbandingan konsentrasi partikel dalam udara dari standart FS209 dan ISO/FDIS 14644-1 ........................................ ....................... ...............................38 Tabel 2.6. Pertukaran udara per jam dibandingkan kecepatan aliran udara vertical, tinggi ruangan dan kelas kebersihan ............. ....................... ...............................38 Tabel 3.1. Rata-rata representasi pada kalor beban dan kandungan air yang dihasilkan oleh manusia dalam berbagai aktivitas ................ ...............................47 Tabel 3.2. Berbagai properti lampu tabung... ....................... ...............................48 Tabel 3.3. Berbagai tipe properti lampu tabung lanjutan ...... ...............................49 Tabel 3.4. Rata-rata Efisiensi dan hubungan data representasi pada tipe motor listrik ............................................................. ....................... ...............................50 Tabel 3.5. Faktor pemakaian mesin listrik, factor radiasi dan factor beban kalor 51 Tabel 3.6. Faktor pemakaian mesin gas, factor radiasi dan factor beban kalor ....51 Tabel 3.7. Rata-rata penambahan kalor yang direkomendasikan pada aplikasi tipikal alat-alat masak ................................... ....................... ...............................52 Tabel 3.8. Rata-rata penambahan kalor yang direkomendasikan pada aplikasi tipikal alat-alat masak lanjutan...................... ....................... ...............................53 Tabel 4.1. Perbandingan perhitungan beban pendingin metodologi CLTD-CLF dengan Metodologi TETD-TA1.................... ....................... ...............................67 Tabel 4.2. Hasil Perhitungan yang dipilih metode TETD-TA1 ............................68 x
Tabel 4.3. Daftar Faktor K ............................ ....................... ...............................70 Tabel 4.4. Daftar factor H ............................. ....................... ...............................70 Tabel 5.1. Hasil perhitungan beban pendingin metode TETD-TA1 .....................73 Tabel 5.2. Properti unit pengering ML 690 dan ML1100 ..... ...............................74
xi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A. Data perhitungan beban kalor pendingin dengan TRACE 700 LAMPIRAN B. Data perhitungan simulasi aliran udara dengan Dray Cap & Psychrometric Analyser McQuay LAMPIRAN C. Katalog filter udara. LAMPIRAN D. As-Built Drawing instalasi tata udara ruang cetak tablet.
xii
