31
BAB III METODOLOGI RANCANG BANGUN
3.1. Waktu dan Tempat Rancang Bangun
3.1.1 Waktu
Rancang bangun dilakukan pada bulan Desember 2015 sampai dengan bulan Maret 2016. Kegiatan mencakup perancangan dan pembuatan alat,
pengujian sampai dengan pengambilan dan pengolahan data.
3.1.2 Tempat Rancang Bangun
Lokasi rancang bangun bertempat di Pusat Riset Sustainable Energy, Gedung Magister Pascasarjana Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan 3.2.1 Alat
Adapun alat-alat yang digunakan dalam rancang bangun mesin pengering pakaian sistem pompa kalor dengan APK ini terbagi menjadi 3 bagian yaitu:
1. Alat utama
Alat utama yang digunakan pada alat pengering pakaian sistem pompa kalor dengan APK adalah sebagai berikut:
a. Air conditioner AC Pompa kalor Air conditioner AC digunakan sebagai pompa kalor yang
dirancang untuk mengeringkan pakaian. model AC yang digunakan bermerek Samsung dapat dilihat pada gambar 3.1. Spesifikasi AC
disajikan pada tabel 3.1
Universitas Sumatera Utara
32
Tabel 3.1. Spesifikasi AC
Spesifikasi Keterangan
Merk Samsung
Model ASO9TUQX
Kapasitas pendingin 9000 Btuh2,6358 kW
Tegangan listrik dan Frekuensi 220-240 V 50 Hz
Arus kerja pendingin 4,0 A
Arus kerja pendingin maximum 4,7 A
Daya maksimum 800 W
Zat Pendingin R-22
Desain Tekanan H = 2,00 Mpa , L = 0,5 Mpa
` Gambar 3.1 Air conditioner AC
Universitas Sumatera Utara
33
b. Alat Penukar Kalor Tipe Flat Plate
Alat penukar kalor tipe flat plate ini digunakan untuk menurunkan temperatur udara yang berasal dari ruang pengering menuju evaporator
dan menaikkan temperatur dari evaporator menuju kondensor dengan cara memanfaatkan udara panas buangan yang berasal dari ruang pengering. Di
dalam alat penukar kalor ini terjadi perpindahan panas secara konveksi- konduksi melalui plat-plat yang tersusun di dalam alat penukar kalor.
Bahan pembuatan APK menggunakan plat seng tebal 0.35 mm dan jarak antara plat ke plat yang lain 4 mm dengan dimensi plat seng 400mm x
400mm x 400mm. Model APK ditunjukkan pada Gambar 3.2. Dari hasil perhitungan rancangan yang dilakukan tim diperoleh nilai koefisien
perpindahan panas menyeluruh 0,27718244 Wm
2
. ⁰C, luas APK
199.784252 m
2
dan jumlah gap celah sebanyak 92.
Gambar 3.2 Alat Penukar Kalor Tipe Flat Plat c. Kipas fan
Kipas kondensor berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan dan mensirkulasikan udara panas dan memberikan kecepatan pada udara di
ruang pengering. Model kipas yang digunakan BPT12-13B3 ceiling exhaust fan dengan merek Yundai. Diameternya adalah 16 inchi dengan
Universitas Sumatera Utara
34
daya 75 watt, tegangan 220V~50Hz dan memiliki 3 speed. Kipas kondesor dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Kipas Kondensor d. Kontrol Panel
Kontrol panel terdiri dari sekumpulan alat kontrol yang bertujuan untuk mengatur, mensetting dan sebagai dudukan Pressure Gauge pada
mesin pengering pakaian sistem pompa kalor dengan APK. Kontrol Panel dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Kontrol Panel
LAMPU INDIKATOR
Saklar
Pressure Gauge
Amperemeter Voltmeter
Universitas Sumatera Utara
35
2. Alat bantu
Berikut adalah alat bantu pembuatan alat pengering pakaian sistem pompa kalor dengan APK.
a. Las Listrik Mesin las listrik 900 watt digunakan untuk menyambung besi
hollow dalam pembuatan rangka mesin pengering pakaian sistem pompa
kalor dengan APK. Las listrk dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Las listrik b. Gerinda Tangan
Gerinda tangan digunakan untuk merapikan bekas sambungan las dan juga digunakan utuk memotong pelat aluminium dalam pembuatan
alat pengering pakaian ini. Gerinda tangan dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Gerinda Tangan
Universitas Sumatera Utara
36
c. Bor Tangan Bor tangan digunakan untuk melubangi pelat aluminium yang
digunakan sebagai dinding mesin pengering. Bagian yang telah dilubangi segera di rivet dengan alat tembak rivet. Bor tangan dapat dilihat pada
Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Bor Tangan d. Meteran
Meteran digunakan untuk mengukur bahan yang akan dipotong.
Meteran dapat dilihat pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Meteran
e. Penggaris Siku Penggaris siku digunakan untuk membuat tanda persegi ataupun
sudut 45 derajat dan 90 derajt pada pelat, besi siku ataupun besi hollow dalam proses pembuatan alat pengering sistem pompa kalor dengan APK.
Penggaris siku dapat dilihat pada Gambar 3.9.
Universitas Sumatera Utara
37
Gambar 3.9 Penggaris Siku f. Spidol
Spidol digunakan untuk melukis ataupun menggambar pada pelat, besi siku dan juga besi hollow yang akan dipotong sesuai gambar yang
telah dibuat. Spidol dapat dilihat pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Spidol g. Gunting Seng
Gunting seng digunakan untuk memotong pelat aluminium yang telah digambar sebelumnya dan juga digunakan untuk memotong
rockwool sesuai dengan keinginan. Gunting seng dapat dilihat pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11 Gunting Seng
Universitas Sumatera Utara
38
h. Alat Tembak Paku Rivet Alat tembak paku rivet digunakan untuk menembakkan paku rivet
pada pelat aluminium yang akan digunakan sebagai dinding alat pengering. Dimana fungsi dari paku rivet itu sendiri adalah sebagai alat
penyambung pada aluminium, sebab pelat aluminium sangat sulit untuk disolder dan dilas. Alat tembak paku rivet dapat dilihat pada Gambar 3.12.
Gambar 3.12 Alat Tembak Paku Rivet i. Alat Tembak Lem Silikon
Alat tembak lem silikon digunakan untuk menembakkan lem silikon pada sudut-sudut pelat yang terdapat celah. Dimana fungsi dari lem
silikon adalah mencegah terjadinya kebocoran. Alat tembak lem silikon dapat dilihat pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13 Alat Tembak Lem Silikon
Universitas Sumatera Utara
39
3. Alat pendukung dan alat ukur
Adapun alat pendukung dan alat ukur yang digunakan dalam pengujian alat pengering pakaian system pompa kalor dengan APK adalah:
a. Timbangan Digital Timbangan digital digunakan untuk megukur berat produk yang
dikeringkan secara berkala yaitu setiap satu menit sekali. Alat ini digunakan selama pengeringan berlangsung tujuannya untuk menngetahui
pengurangan berat pakaian selama proses pengeringan. Jenis timbangan digital yang digunakan adalah timbangan gantung digital. Timbangan
digital dapat dilihat pada gambar 3.14.
Gambar 3.14 Timbangan Gantung Digital
b. Portable Thermohygrometer, Portable
Thermohygrometer,digunakan untuk
mengukur temperatur dan kelembaban udara yang mengalir di dalam mesin
pengering pakaian dan alat penukar kalor Gambar 3.2
Gambar 3.15 Portable Thermohygrometer
Universitas Sumatera Utara
40
Spesifikasi: a.
Temperatur Range
: 10 – 95°C
ResolusiAkurasi : 0,1 ±1,0
b. Humidity
Range : 10
– 95 ResolusiAkurasi
: 1 ±5RH within 25RH to 85RH
c. Dew point
Range : -29
– 59 ResolusiAkurasi
: 0,1 ±2°C20°C c.Annemometer
berfungsi mengukur kecepatan aliran udara yang mengalir di dalam pengering dan alat penukar kalor Gambar 3.3.
Gambar 3.16. Anemometer Spesifikasi:
a. Measuring Range of Temperature : -10
o
C to 45
o
C b.
Wind Speed Measuring Range : 0.3 to 30 ms
c. Accuracy of temperature
: ±2 ⁰C
d. Accuracy of Wind speed
: ±3±0.1dgts e.
Wind Speed Unit Selection :ms, ftmin,knots,kmhr, mph
d. Pressure gauge
Digunakan untuk mengukur tekanan refrigran yang masuk kompresor, keluar kompresor dan juga masuk ke katup ekspansi. Pressure
gauge dapat dilihat pada gambar 3.17.
Universitas Sumatera Utara
41
Gambar 3.17 Pressure Gauge Spesifikasi :
a. Dimensi : diameter 66mm
b. Kisaran tekanan : -1 …14 Bar -30”Hg… + 200 psi
c. Sambungan : 14 SAE Bottom Connection
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan sebagai bahan uji yaitu:
1. Pakaian Bahan yang menjadi objek pengeringan pada perancangan ini adalah
pakaian. Jenis pakaian yang digunakan untuk bahan uji yaitu pakaian berbahan cotton 100, Polyester 100, cotton 55 Polyester 45, cotton
55 Nylon 45, dan Pengujian secara gabungan.
2. Bahan penyusun mesin pengering pakaian sistem pompa kalor dengan APK
Berikut adalah bahan penyusun alat pengering pakaian sistem pompa kalor dengan APK.
Universitas Sumatera Utara
42
a. Besi hollow galvanis Bahan ini digunakan sebagai dudukan alat pengering pakaian
sistem pompa kalor dengan APK dimana dimensi besi hollow yang digunakan adalah 40x40x5800mm dengan tebal 1,5 mm. Besi Hllow
Galvanis dapat dilihat pada Gambar 3.18.
Gambar 3.18 Besi Hollow Galvanis
b. Besi siku galvanis Bahan ini digunakan sebagai rangka alat pengering pakaian sistem
pompa kalor dengan APK , penyangga ruang APK, rangka tempat evaporator, dan rangka tempat kondensor. Dimana dimensi besi siku yang
digunakan untuk dudukan alat pengering ini adalah 40x40x5800mm. Besi siku dapat dilihat pada Gambar 3.19.
Gambar 3.19 Besi Siku Galvanis
Universitas Sumatera Utara
43
c. Plat aluminium Bahan ini digunakan untuk membuat body alat pengering seperti
ruang pengering, ruang kondensor, ruang evaporator, rumah APK. Plat Aluminium dapat dilihat pada Gambar 3.20.
Gambar 3.20 Plat Aluminium d. Baut dan Mur
Bahan ini digunakan untuk mengikat antara besi siku dan besi siku yang lainnya dalam pembuatan rangka alat pengering pakaian sistem
pompa kalor dengan APK. Baut dan Mur dapat dilihat pada Gambar 3.21.
Gambar 3.21 Baut dan Mur
Universitas Sumatera Utara
44
f. Rockwool Insulation Bahan ini digunakan untuk menahan panas keluar dari ruang
pengering pada mesin pengering pakaian sistem pompa kalor dengan APK. Rockwool Insulation dapat dilihat pada Gambar 3.22.
Gambar 3.22 Rockwool Insulation
g. Aluminium foil Bahan ini digunakan untuk membungkus atau membalut pipa PVC
yang dipasang pada mesin pengering. Sifat daripada aluminium foil itu sendiri mampu meredam panas sehingga panas yang ada di dalam ruangan
tidak mudah untuk keluar atau terbuang. Aluminium foil dapat dilihat pada Gambar 3.23.
Gambar 3.23 Aluminium foil
Universitas Sumatera Utara
45
h. Kaca Bahan ini dipasang dibagian pintu depan belakang mesin pengering
pompa kalor dengan APK. Hal ini dibuat guna mempermudah kita untuk melihat dari luar pakaian yang dikeringkan dan juga untuk melihat alat
penukar kalor dibelakang ruang pengering pada bagian pintu belakang alat. Kaca yang digunakan adalah kaca dengan ketebalan 5mm. Kaca dapat
dilihat pada Gambar 3.24.
Gambar 3.24 Kaca i. Roda trolley
Roda trolley digunakan untuk memudahkan dalam memindahkan mesin pengering pakaian sistem pompa kalor dengan APK ke tempat yang
diinginkan. Roda trolley yang digunakan berdiameter 4 inchi dengan tipe hidup, mati dan rem. Roda trolley dapat dilihat pada Gambar 3.25.
Gambar 3.25 Roda trolley
Universitas Sumatera Utara
46
j. Pipa PVC Bahan ini digunakan sebagai penguhubung antara ruangan
pengering dengan APK, APK dengan ruang evaporator, ruang evaporator dengan APK dan APK dengan ruang kondensor. Pipa PVC yang
digunakan berdiameter 5 inchi. Pipa PVC dapat dilihat pada Gambar 3.26.
Gambar 3.26 Pipa PVC
k. Sambungan elbow pipa PVC Bahan ini digunakan sebagai sambungan pipa PVC. Dalam alat
pengering ini sambungan pipa PVC yang digunakan berupa sambungan elbow dengan sudut 900 yang berdiameter 5 inchi. Sambungan elbow pipa
PVC dapat dilihat pada Gambar 3.27.
Gambar 3.27 Sambungan elbow pipa PVC
Universitas Sumatera Utara
47 l. Kabel NYM
Kabel NYM digunakan sebagai media penghantar untuk menyalurkan arus listrik ke mesin pengering. Kabel NYM dipilih karena
memiliki keunggulan yang lebih baik, dengan isolasi ganda yang mampu mencegah kerusakan. Kabel NYM dapat dilihat pada Gambar 3.28.
Gambar 3.28 Kabel NYM m. Gagang Pintu
Gagang pintu digunakan untuk memudahkan kita dalam membuka dan menutup pintu mesin pengering pakaian sistem pompa kalor dengan
APK. Gagang Pintu dapat dilihat pada Gambar 3.29.
Gambar 3.29 Gagang Pintu
Universitas Sumatera Utara
48
n. Engsel Pintu Engsel pintu digunakan sebagai alat bantu yang dipasang pada
pintu agar mudah dibuka dan ditutup. Engsel Pintu dapat dilihat pada Gambar 3.35.
Gambar 3.30 Engsel Pintu
Universitas Sumatera Utara
49
3
.3 Diagram Alir Pelaksanaan Perancangan
tidak
ya
Gambar 3.31. Diagram alir pelaksanaan rancang bangun Mulai
Studi Literatur
Data awal: 1.
Kapasitas Evaporator Q
e
2. TekananEvaporator P
e
3. Tekanan Kompressor P
C
4. T
1
5. T
5
Pemilihan Jenis APK
1. Perhitungan termodinamika pompa kalor
2. Perhitungan Temperatur udara pengeringan
Hasil Perancangan
Penulisan Skripsi
Selesai Pembuatan Mesin Pengering
Universitas Sumatera Utara
50
3.4 Set Up mesin pengering
Udara yang mengalir dalam sistem berlangsung secara tertutup Gambar 3.5. Mula-mula udara dialirkan melewati kondesor menuju ruang pengering
kondensor melepaskan panas sehingga suhu udara menjadi naik dan kelembaban turun. Setelah melewati ruang pengering suhu udara mulai turun dan kelembaban
udara naik, hal ini disebabkan udara menyerap uap air yang ada pada pakaian. Udara tersebut kemudian masuk ke dalam alat penukar kalor untuk mentransfer
energi panas kepada udara yang dingin. Selanjutnya udara tersebut bergerak melewati evaporator untuk menurunkan suhu dan kelembabannya terjadi proses
pelepasan uap air dari udara. Set Up mesin pengering dapat dilihat pada Gambar
3.23.
Gambar 3.32 Set up Mesin pengering
Universitas Sumatera Utara
51
Udara yang telah melewati evaporator bersuhu rendah dan memiliki kelembaban yang rendah udara dingin dan selanjutnya sebelum udara tersebut menuju
kondensor kembali terlebih dahulu melewati alat penukar kalor untuk menaikkan suhu dan kelembabannya terjadi penyerapan panas oleh udara dan kemudian
menuju kondensor. Udara yang keluar dari kondensor akan bersuhu tinggi dan memiliki kelembaban yang lebih rendah sehingga pengeringan pakaian dapat
berlangsung lebih cepat. Demikian selanjutnya proses pengeringan ini berlangsung secara berulang.
Universitas Sumatera Utara
52
BAB IV PERHITUNGAN RANCANG BANGUN
4.1. Rancang Bangun Mesin Pengering
Gambar 4.1 Mesin pengering pakain sistem pompa kalor dengan APK
2
3 1
4
5
8 7
6
Universitas Sumatera Utara