Rancang Bangun Evaporator untuk Mesin Pengering Pakaian Sistem Pompa Kalor dengan Daya 1PK

RANCANG BANGUN EVAPORATOR UNTUK MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1PK

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

NIM : 100421050

TYSON MARUDUT MANURUNG

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Rancang bangun ini bertujuan untuk mengatasi masalah yang dihadapi usaha laundry pada khususnya atau kegiatan lain yang membutuhkan pengering pakaian yang dapat bekerja dengan cepat. Oleh karena itu dilakukan rancang bangun yang bertujuan untuk menghasilkan satu unit mesin pakaian portable dengan menggunakan AC rumah yang berorientasikan pada upaya efisiensi energi listrik yang dapat diplikasikan pada skala kecil atau besar. Rancang bangun mesin pengering pakaian didasarkan pada hasil perhitungan teoritis dan pompa kalor yang beroperasi menggunakan siklus kompresi uap menjadi batasan masalahnya. Metode yang digunakan untuk mencapai tujuan adalah melalui perhitungan termodinamika dengan menggunakan refrigeran HCFC-22 dan evaporator natural convection. Dari hasil perhitungan didapat koefisien performansi yang sangat tinggi.

Kata kunci: portable , AC Rumah, refrigeran, HCFC-22, evaporator, Coefficient of Perfomance (COP)

ABSTRAC

This design aims to address the laundry faced by businesses in particular or other activities that require clothes dryers that work quickly. Therefore, performed design that aims to produce one unit of a portable clothes dryers using air conditioning at home oriented electrical energy efficiency efforts can be applicated on a small or large scale. Design clothes dryers based on the results of theoretical calculations and heat pumps that operate using the vapor compression cycle to be a limitation problem. The method used to achieve the goal is through thermodynamic calculations using HCFC-22 refrigerant and evaporator natural convection. Obtained from the calculation of the coefficient of performance which is as high as 5.093, the efficiency of the evaporator fins is 0.999, and the length of pipe per track evaporator is 0.7245 m.

Keywords: portable,Home’s AC, refrigerant, HCFC-22, evaporator, Coefficient of Perfomance (COP)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini. Tugas sarjana ini merupakan syarat dalam memperoleh gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

Tugas sarjana ini diambil dari bidang mata kuliah Perpindahan Panas

dengan judul “RANCANG BANGUN EVAPORATOR UNTUK MESIN

PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1PK”

Dalam penyelesaian tugas sarjana ini, penulis mendapat banyak bimbingan dan dukungan dari dosen pembimbing bapak Dr. Eng.Himsar Ambarita, ST, MT dan teman – teman di Departemen Teknik Mesin Ekstensi Universitas Sumatera Utara, baik berupa saran dan nasehat serta ilmu pengetahuan.

Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

1. Kedua orang tua tercinta Ayahanda S. Manurung dan Ibunda N. br. Panggabean yang telah berjuang untuk membimbing dan memberi dorongan moril serta buat semua doa-doanya selama ini kepada penulis. 2. Bapak Dr. Eng.Himsar Ambarita, ST, MT, sebagai dosen pembimbing

yang telah meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan nasehat kepada penulis sepanjang pengerjaan tugas sarjana ini hingga

3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis selama kuliah. 5. Bapak/Ibu staff pegawai yang banayk membantu penulis selama kuliah di

Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas sarjana ini. Akhir kata penulis berharap semoga tugas sarjana ini dapat berguna bagi pembaca. Terima kasih.

Medan, April 2013 Penulis,

NIM: 100421050

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR NOTASI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Tujuan Penenlitian ... 2

1.4.1. Tujuan Umum ... 2

1.4.2. Tujuan Khusus ... 2

1.5. Manfaat Penenlitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Teori Pengeringan ... 4

2.2. Mesin Pengering Pakaian ... 6

2.3.2. Proses Kondensasi ... 12

2.3.3. Proses Ekspansi ... 13

2.3.4. Proses Evaporasi ... 13

2.4 Komponen Utama Pompa Kalor Siklus Kompresi Uap ... 14

2.4.1. Evaporator ... 14

2.5. Refrigran ... 16

2.5.1. Pengelompokan Refrigran ... 16

2.5.2.Persyaratan Refrigeran ... 20

BAB III METODE PENENLITIAN 3.1. Tempat Dan Waktu Penelitian ... 23

3.2. Bahan Dan Alat ... 23

3.2.1. Bahan ... 23

3.2.2. Alat ... 24

3.3. Data Penenlitian ... 28

3.4 Metode Pelaksanaan Penelitian ... 29

BAB IV PERANCANGAN KONDENSOR MESIN PENGERING 4.1. Perhitungan Termodinamika ... 30

4.2. Perhitungan Evaporator ... 33

4.2.1. Untuk Sisi Refrigerant R22 ... 34

4.2.3. Effisiensi Sirip ... 38

4.2.4. Faktor Pengotoran ... 39

4.2.5. Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh ... 39

4.2.6. Perbedaan Temperatur Rata – rata LOG (LMTD) ... 39

4.2.7. Luas Perpindahan Kalor Menyeluruh ... 41

4.2.8. Panjang Pipa Per Lintasan ... 41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 42

5.2. Saran ... 43 DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR NOTASI

Pc Tekanan Kerja Kompresor Pa

Pe Tekanan Kerja Evaporator Pa

Wk Daya Kompresor Watt

Tk Temperatur Kompresor oC

Te Temperatur Evaporator oC

h Koefisien Perpindahan Kalor kJ/kg

Qk Kalor kW

Qe Kalor yang diserap Evaporator kW

COP Koefisien performansi

G Kecepatan massa kg/m2.oC

Gud Kecepatan Massa Udara kg/m2.oC

Pr Bilangan Prandtl

Re Bilangan Reynold

St Bilangan Stanton

hi Perpidndahan Panas Sisi Refrigerant W/m2.oC

ho Perpindahan Panas Sisi Udara W/m2.oC

Utot Perpindahan Panas Total W/m2.oC

A Luas Permukaan m2

Atotal Perpindahan Panas Menyeluruh m2

l Panjang Pipa Per Lintasan m

n Jumlah Lintasan Pipa

L Panjang Pipa yang Dibutuhkan m

Di Diameter Dalam Pipa m

Do Diameter Luar Pipa m

Dh Diameter Hidraulis m

Effisiensi Sirip

Cp Panas Spesifik kJ/kg.K

t Ketebalan m ΔTm Beda Temperatur Rata – rata Log (LMTD) oC

k Konduktivitas W/m.K

ρ Massa Jenis kg/m3

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Mesin Pengering Speed Queen dengan LPG ... 7

Gambar 2.2 Mesin Pengering Elektrolux ... 8

Gambar 2.3 Mesin Pengering Rakitan ... 8

Gambar 2.4 Mesin Pengering LPG Type Standart... 9

Gambar 2.5 Mesin Pengering Laundry Gas Type TL-25 ... 10

Gambar 2.6 Siklus Kompresi Uap ... 11

Gambar 3.1 Mesin Pengering Pompa Kalor ... 24

Gambar 3.2 Aluminium S Type Load Cell ... 25

Gambar 3.3 Rh Meter ... 26

Gambar 3.4 Hot Wire Annemometer ... 27

Gambar 3.5 Pressure Gauge ... 27

Gambar 4.1 Mesin Pengering Pompa Klaor ... 30

Gambar 4.2 P-h Diagram ... 31

Gambar 4.3 Diagram P-h Evaporator ... 33

Gambar 4.4 Evoprator Rancangan ... 34

Gambar 4.5 Sirip Evaporator ... 38

Gambar 4.6 Selisih Rata-rata Temperatur Evaporator ... 40

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pembagian Refrigeran berdasarkan Keamanan ... ... 18 Tabel 2.2 Nilai ODP Beberapa Refrigeran ... …... 21 Tabel 3.1 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ... …... 23

ABSTRAK

Rancang bangun ini bertujuan untuk mengatasi masalah yang dihadapi usaha laundry pada khususnya atau kegiatan lain yang membutuhkan pengering pakaian yang dapat bekerja dengan cepat. Oleh karena itu dilakukan rancang bangun yang bertujuan untuk menghasilkan satu unit mesin pakaian portable dengan menggunakan AC rumah yang berorientasikan pada upaya efisiensi energi listrik yang dapat diplikasikan pada skala kecil atau besar. Rancang bangun mesin pengering pakaian didasarkan pada hasil perhitungan teoritis dan pompa kalor yang beroperasi menggunakan siklus kompresi uap menjadi batasan masalahnya. Metode yang digunakan untuk mencapai tujuan adalah melalui perhitungan termodinamika dengan menggunakan refrigeran HCFC-22 dan evaporator natural convection. Dari hasil perhitungan didapat koefisien performansi yang sangat tinggi.

Kata kunci: portable , AC Rumah, refrigeran, HCFC-22, evaporator, Coefficient of Perfomance (COP)

ABSTRAC

This design aims to address the laundry faced by businesses in particular or other activities that require clothes dryers that work quickly. Therefore, performed design that aims to produce one unit of a portable clothes dryers using air conditioning at home oriented electrical energy efficiency efforts can be applicated on a small or large scale. Design clothes dryers based on the results of theoretical calculations and heat pumps that operate using the vapor compression cycle to be a limitation problem. The method used to achieve the goal is through thermodynamic calculations using HCFC-22 refrigerant and evaporator natural convection. Obtained from the calculation of the coefficient of performance which is as high as 5.093, the efficiency of the evaporator fins is 0.999, and the length of pipe per track evaporator is 0.7245 m.

Keywords: portable,Home’s AC, refrigerant, HCFC-22, evaporator, Coefficient of Perfomance (COP)

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Mencuci merupakan kebutuhan pokok semua orang. Selama orang masih pakai baju, bisnis laundry masih tetap akan hidup. Pangsa pasar mulai dari mahasiswa, kost, rumah tangga, industri, perhotelan, rumah makan, perkantoran,dan segala bisnis yang berkaitan dengan konveksi. Bisnis laundry kiloan tak pernah surut. Bisnis ini tumbuh subur, terutama di kawasan perkotaan. Maklum, banyak masyarakat kota hampir tidak punya waktu buat mencuci pakaiannya sendiri. Alhasil, jasa laundry semakin dibutuhkan.

Laundry atau jasa cuci pakaian/ kain merupakan salah satu usaha yang prospektif saat ini, banyak kota-kota kabupaten atau kota kecamatan yang belum ada usaha laundry ini, baik laundry kiloan atau laundry per item. Kendala yang dihadapi untuk membuka laundry terletap pada penyediaan mesin untuk pencuci dan pengering yang dapat bekerja cepat. Selain itu harga mesin laundry ini tidak sama dengan harga mesin cuci biasa untuk skala rumahan, harga mesin laundry jauh lebih mahal dibandingkan dengan mesin cuci biasa. Merek mesin laudry yang banyak dicari pengusaha saat ini adalah Elektrolux, Zerowatt dan Modena, bayangkan saja mesin cuci elektrolux yang biasa saja harganya bisa mencapai belasan juta, apalagi mesin yang kapasitas lebih besar.

1.2. Rumusan Masalah

Dalam penelitian ini terlebih dahulu dilakukan pembuatan model fisik unit mesin pengering pakaian sistem pompa kalor. Selanjutnya diuji mengeringkan pakaian basah untuk menyelidiki dan mempelajari parameter-parameter yang mempengaruhi performansi mesin pengering tersebut.

1.3. Batasan Masalah

2. Pembuatan model fisik semua komponen pada unit mesin pengering pakaian ini didasarkan pada hasil perhitungan teoritis.

3. Pompa kalor yang digunakan beroperasi menggunakan siklus kompresi uap 1.4. Tujuan Penelitian

1.4.1. Tujuan Umum

Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan suatu unit mesin pengering pakaian portable yang berorientasikan pada upaya efisiensi energi listrik yang dapat diaplikasikan pada skala kecil dan besar.

1.4.2. Tujuan Khusus

Tujuan Khusus penelitian ini adalah

1. Untuk mengetahui koefisien Performansi dari sistem.

2. Untuk mengetahui perencanaan evaporator untuk mesin pengering pakaian system pompa kalor dengan daya 1PK.

1.5. Manfaat Penelitian

1. Sistem yang sederhana ini secara luas berkontribusi untuk memenuhi kebutuhan pendinginan pada sektor usaha usaha laundry, perhotelan, maupun kesehatan.

2. Diharapkan dapat menghemat waktu, konsumsi energi dan biaya dalam penggunaannya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Teori Pengeringan

Pengeringan adalah proses perpindahan panas dan uap air secara simultan yang memerlukan energi panas untuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dasri permukaan bahan yang dikeringkan oleh media pengering yang biasanya berupa panas ( Thaib ).

Pengering Buatan

Pengeringan dengan menggunakan alat pengering dimana, suhu, kelembaban udara, kecepatan udara, dan waktu dapat diatur dan diawasi.

Keuntungan pengering buatan 1. Tidak tergantung cuaca

2. Kapasitas pengeringan dapat dipilih sesuai dengan yang diperlukan 3. Tidak memerlukan tempat yang luas

4. Kondisi pengeringan dapat dikontrol 5. Pekerjaan lebih mudah.

Jenis – jenis Pengering Buatan Berdasarkan panasnya :

 Pengering adiabatis : pengeringan dimana panas dibawa ke alat pengering oleh udara panas, fungsi udara panas untuk memberi panas dan membawa air.

 Pengeringan isotermik : bahan yang dikeringkan berhubungan langsung dengan alat/plat logam yang panas.

Proses pengeringan :

 Proses pengeringan diperoleh dengan cara penguapan air

 Dengan cara menurunkan RH dengan mengalirkan panas disekeliling bahan.

 Proses perpindahan panas : proses perpindahan panas dan terjadinya panas sensible dari medium pemanas ke bahan, dari permukaan bahan ke pusat bahan.

 Proses perpindahan massa : proses pengeringan atau penguapan , terjadi panas laten, dari permukaan bahan ke udara.

 Panas sensible : panas yang dibutuhkan / dilepaskan untuk menaikkan / menurunkan suhu suatu benda.

 Panas laten : panas yang diperlukan untuk mengubah wujud zat dari padat ke cair, cair ke gas, dan seterusnya tanpa mengubah suhu benda tersebut.

Faktor – faktor yang mempengaruhi pengeringan :

Pada pengeringan selalu diinginkan kecepatan pengeringan yang maksimal. Oleh karena itu perlu dilakukan usaha – usaha untuk mempercepat pindah panas dan pindah massa ( pindah massa dalam hgal ini adalah perpindahan air keluar dari bahan yang dikeringkan dalam proses pengeringan tersebut ).

Ada beberapa faktor yang perlu diperhatikan untuk memperoleh kecepatan pengeringan maksimum yaitu :

- Luas permukaan - Suhu

- Kecepatan udara - Kelembapan udara - Tekanan atm dan vakum - Waktu

Dalam rancang mesin faktor yang perlu diperhatikan untuk memperoleh kecepatan pengeringan maksimun adalah :

• Suhu

semakin besar perbedaan suhu ( antara medium pemanas dan bahan ) maka akan semakin cepat proses pindah panas berlangsung sehingga mengakibatkan proses penguapan semakin cepat pula. Atau semakin

tinggi suhu udara pengeringan maka akan semakin besar energi panas yang panas yang dibawa ke udara yang akan menyebabkan proses pindahan panas semakin cepat sehingga pindah massa akan berlangsung dengan cepat juga.

• Kelembaban Udara ( RH )

Semakin lembab udara di dalam ruang pengering dan sekitarnya maka akan semakin lama proses pengeringan berlangsung. Begitu juga sebaliknya. Karena udara kering dapat mengabsorbsi dan menahan uap air. Setiap bahan mempunyai keseimbangan kelembaban nisbi ( RH keseimbangan ) masing – masing, yaitu kelembaban pada suhu tertentu dimana bahan tidak akan kehilangan air ( pindah ) ke atmosfir atau tidak akan mengambil uap air dari atmosfir.

Jika RH udara < RH keseimbangan maka bahan masih dapat dikeringkan. Jika RH udara > dari bahan yang dikeringkan maka bahan akan menarik uap air dari udara.

• Waktu

Semakin lama waktu ( batas tertentu ) pengeringan maka akan semakin cepat proses pengeringan selesai. Dalam pengeringan diterapkan konsep HTST ( High Temperature Short Time ), short time dapat menghemat biaya pengeringan.

2.2. Mesin Pengering Pakaian

HASIL SURVEY MESIN PENGERING LAUNDRY 1. LAUNDRY CLICK

Nama mesin pengerig yang di gunakan adalah SPEED QUEEN Kapasitas Mesin : arus listrik : 5900 W / 3.7 A / 50 H

Load size : 10.5 kg

Biaya listrik :± Rp 300.000/ perhari. ( Ditambah gas 16 kg) Keterangan tentang mesin pengering SPEED QUEEN :

(a) Mesin ini menggunakan aliran listrik dan gas

(b) proses kerja di dalam mesin ini dengan cara berputar, dan baju di keringkan melalui panas api dari bawah mesin.

Gambar 2.1 Mesin Pengering Speed Queen dengan penambahan LPG 2. LAUNDRY BULLE

Alamat : Jl. Djamin Ginting No. 2 Medan Nama Mesin : ELEKTROLUX

Kapasitan mesin Pengerin ini: arus listrik : 1600 W Load size : 5 kg Biaya listrik : ± Rp 600.000/bulan Keterangan mesin pengering ELEKTROLUX :

(a) Mesin ini hanya menggunakan tenaga listrik.

(b) Letak api mesin ini berada di bagian belakang (bukan dari bawah).

Saluran udara panas. Tempat penampungan debu yang terbawa oleh baju Gambar 2.2 Mesin Pengering Elektrolux

3. LAUNDRY FRESH’O

Alamat : Jl. Stela Raya No. 10 B Medan

Kapasitan mesin Pengerin ini: arus listrik : 1800 W

Load size : Tak Ditentukan Biaya listrik : ± Rp 800.000/bulan

( Ditambah gas 15 kg) Mesin pengering ini dirakit sendiri.

a). Sumber panas b). Ruang Pengering Gambar 2.3 Mesin Pengering dan ruang pengering rakitan 4. NAIA LAUNDRY

Padang Bulan. Medan

Kapasitan mesin Pengerin ini: arus listrik : 1600 W Load size : 5 kg Biaya listrik : ± Rp 800.000/bulan

Gambar 2. 4 Mesin pengering pakaian gas LPG type standart

Dilengkapi : Fungsi :

- 1 pc Remote Control : Jangkauan max 20 meter

- 1 pc Thermostat :Untuk pengaman suhu mesin

- 1 pc Timer Digital :Full digtal otomatis

- Variable Speed Blower :Dapat disesuaikan kapasitas

- 1 set slang + Regulator

Harga Mesin : Rp. 3.500.000

Catatan :

Daya menggunakan blower digital 50 watt, untuk mengeringkan pakaian sesuai kapasitas memerlukan waktu 90 ment, untuk gas LPG 3 kg nonstop 10 jam. Asumsi kapasitas minimum 40 kg dengan 7 kali proses.

5. TANIA LAUNDRY

Mesin Pengering Laundry Gas LPG type TL – 25 Kpasitas 5 – 25 Kg Kapasitan mesin Pengerin ini: arus listrik : 1600 W

Load size : 5 kg

Biaya listrik : ± Rp 600.000/bulan

( Ditambah gas 15 kg) Alamat : Jl. Karya Bakti No. 103

Pandangan depan. Pandangan belakang.

Gambar 2. 5 Mesin Pengering Laundry Gas Type TL – 25

Catatan :

Mesin pengering ini saat disuervey sudah rusak total akibat pemakain yang berlangsung terus menerus sehingga pipa pemanas terbakar.

2.3. Siklus Kompresi Uap

Sistem kompresi uap merupakan dasar sistem refrigrasi yang terbanyak digunakan, dengan komponen utamanya adalah kompresor, evaporator, alat ekspansi ( Throttling Device ), dan kondensor. Keempat komponen tersebut melakukan proses yang salin berhubungan dan membentuk siklus refrigerasi kompresi uap.

Gambar 2.5 Siklus Kompresi Uap

Pada diagram P – h, siklus kompresi uap dapat digambarkan seperti pada gambar berikut :

(P = kPa)

(h = kJ/kg)

1 2 3

4

Gambar 2.6 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap pada Diagram P – h

Proses yang terjadi pada siklus refrigerasi kompresi uap adalah sebagai berikut :

1. Proses Kompresi ( 1 – 2 )

Proses ini berlangsung di kompresor secara isentropik adiabatik. Kondisi awal refrigeran saat awal masuk di kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah di kompresi menjadi uap bertekanan tinggi. Oleh karena proses ini dianggap isentropik, maka temperatur keluar kompresor meningkat. Besarnya kerja kompresi per satuan massa refrigeran bisa dihitung dengan rumus :

Gambar 2.6 Proses Kompresi Wk =

Dimana :

Wk = daya kompresor (Watt) ṁ = laju aliran massa (kg/s)

h1 = enthalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg) h2 = enthalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg) 2. Proses Kondensasi ( 2 – 3 )

Proses ini berlangsung di kondensor, refrigeran yang bertekanan dan temperatur yang tinggi keluar dari kompresor membuang kalor sehingga fasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di kondensor terjadi penukaran kalor antara refrigeran dengan udara, sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara pendingin dimana akhirnya refrigeran mengembun menjadi cair.

Besarnya kalor per satuan massa refrgeran yang dilepaskan di kondensor dinyatakan dengan :

Gambar 2.6b Proses Kondensasi Qk =

Dimana :

Qk = kalor yang dilepas kondensor (kJ/kg)

3. Proses Ekspansi ( 3 – 4 )

Proses ini berlangsung secara isoentalpi, hal ini berarti tidak terjadi penambahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Proses penurunan tekanan terjadi pada katub ekspansi yang berbentuk pipa kapiler atau orifice yang berfungsi mengatur laju aliran refrigeran dan menurunkan tekanan.

h3 = h4 Dimana :

h3 = enthalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg) h4 = enthalpi masuk ke evaporator (kJ/kg)

4. Proses Evaporasi ( 4 – 1 )

Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar isotermal. Refrigeran dalam wujud cair bertekanan rendah menyerap kalor dari lingkungan / media yang diinginkan sehingga wujudnya berubah menjadi gas bertekanan rendah. Besarnya kalor yang diserap evaporator adalah :

Gambar 2.6c Proses Evaporasi Qe =

Dimana :

Qe = kalor yang diserap evaporator (kW) h1 = enthalpi keluar evaporator (kJ/kg) h4 = enthalpi keluar evaporator (kJ/kg)

selanjutnya refrigeran kembali masuk ke kompresor dan bersirkulasi kembali, begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tecapai.

2.4. Komponen Utama Pompa Kalor Siklus Kompresi Uap 2.4.1. Evaporator

Pada diagaram P – h dari siklus kompresi uap sederhana, evaporator mempunyai tugas merealisasikan garis 1 – 4. Setelah refrigeran turun dari kondensor melalui katup ekspansi masuk ke evaporator dan di uapkan, kemudian dikrim ke kompresor. Pada prinsipnya evaporator hampir sama dengan kondensor, yaitu sama – sama APK yang fungsinya mengubah fasa refrigeran. Bedanya, jika pada kondensor refrigeran berubah dari uap menjadi cair, maka pada evaporator berubah dari cair menjadi uap.

Berdasarkan model perpindahan panasnya, evaporator dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu :

1. Natural Convention

Pada evaporator natural convention, fluida pendingin dibiarkan mengalir sendiri karena adanya perbedaan massa jenis, umumnya evaporator ditempatkan di tempat yang lebih tinggi. Fluida yang bersentuhan dengan evaporator akan turun suhunya dan massa jenisnya akan naik, sebagai akibatnya fluida ini akan turun dan mendesak fluida dibawahnya untuk bersirkulasi. Sistem ini hanya mampu pada refrigerasi dengan kapasitas – kapasitas kecil seperti kulkas.

2. Forced convention

Evaporator ini menggunakan blower untuk memaksa terjadinya aliran udara sehingga terjadi konveksi dengan laju perpindahan panas yang lebih baik.

Evaporator natural convention dengan tipe plat dipilih sebagai evaporator untuk mesin pengering yang akan dirancang. Perhitungan rancangan adalah sebagai berikut :

1. Coefficient Of Performance ( COP )

Didefenisikan sebagai perbandingan panas yang diserap oleh evaporator dengan kerja yang diberikan kompresor.

COP = ... (Dr. Eng. Himsar Ambarita, Hal. 6)

2. Untuk Sisi Refrigeran

- Kecepatan massa refrigeran (G)

G = ...(J. P. Holman, Hal. 195)

- Bilngan Prandtl (Pr)

Pr = ... (Dr. Ir. Raldi Artono Koestoer)

Dimana :

Cp = panas spesifik R 22 µ = viskositas R 22 k = konduktivitas R 22

- Koefisien Perpindahan Kalor Sisi Refrigeran (hi)

... (J. P. Holman)

3. Untuk Sisi Udara - Laju Massa udara

... (Incropera, Hal. 700)

- Kecepatan Massa Udara

Gud = ... (Incropera, Hal. 700)

- Bilangan Reynold

Re = ... (Incroper, Hal. 700)

- Bilangan Stanton

St = ... (Incropera, Hal. 700)

... (Incropera, Hal. 703) 5. Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh

U = ... (Cengel A. Yunus, Hal. 675)

6. Perbedaan Rata – rata Log (LMTD)

ΔTm = ... (Cengel A. Yunus, Hal. 681) 7. Luas perpindahan Kalor Menyeluruh

Atot = ... (Dr. Eng. Himsar Ambarita, Hal. 51)

8. Panjang Pipa Per Lintasan

l = ... (Dr. Eng. Himsar Ambarita) 2.5. Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja utama pada suatu siklus refrigerasi yang bertugas menyerap panas pada temperatur dan tekanan rendah dan membuang panas pada temperatur dan tekanan tinggi. Umumnya refrigerant mengalami perubahan fasa dalam satu siklus.

2.5.1. Pengelompokan Refrigeran

Refrigeran dirancang untuk ditempatkan dalam siklus tertutup atau bercampur dengan udara luar. Tetapi, jika ada kebocoran kareana sesuatu hal yang tidak diinginkan, maka refrigeran akan keluar dari sistem dan bisa saja terhirup manusia. Untuk menghindari hal – hal yang tidak diinginkan maka refrigeran harus dikategorikan aman dan tidak aman. Ada dua faktor yang digunakan untuk mengkategorikan refrigeran berdasarkan keamanan, yaitu bersifat racun ( toxicity ) dan bersifat mudah terbakar ( flammability ).

racun. Batas yang digunakan untuk mendefenisikan sifat racun atau tidak adalah sebagai berikut. Refrigeran dikategorikan tipe A jika pekerja tidak mengalami keracunan meskipun bekerja lebih dari 8 jam/hari ( 40 jam/minggu ) di lingkungan yang mengandung konsentrasi refrigeran yang sama atau kurang dari 400 ppm ( part per million by mass ). Sementara kategori B adalah sebaliknya.

Berdasarkan flammability, refrigeran dibagi atas 3 kelas, yaitu kelas 1, kelas 2, dan kelas 3. Yang disebut kelas 1 jika tidak terbakar jika diuji pada tekanan 1 atm ( 101 kPa ) temperatur 18,3oC. Kelas 2 jika menunjukkan keterbakaran yang rendah saat konsentrasinya lebih dari 0,1 kg/m3 pada 1 atm 21,1oC atau kalor pembakarannya kurang dari 19 MJ/kg sangat mudah terbakar.

Refrigeran ini akan sangat mudah terbakar jika konsentrasinya kurang 0,1 kg/m3 atau kalor pembakarannya lebih dari 19 MJ/kg. Berdasarkan defenisi ini, sesuai standard 34 – 1997, refrigeran diklasifikasikan menjadi 6, yaitu :

1. A2 : Sifat racun rendah dan tidak terbakar 2. A2 : sifat racun rendah dan sifat terbakar rendah 3. A3 : sifat racun rendah dan mudah terbakar

4. B1 : sifat racun lebih tinggi dan tidak mudah terbakar 5. B2 : sifat racun lebih tinggi dan sifat terbakar rendah 6. B3 : sifat racun lebih tinggi dan mudah terbakar

Tabel 2.3 Pembagian Refrigeran Berdasarkan Keamanan

Refrigerant Safety Group

Number Chemical Formula Old New

10 CCl4 2 B1

11 CCl3F 1 A1

12 CCl2F2 1 A1

13 CClF3 1 A1

13B1 CBrF3 1 A1

14 CF4 1 A1

21 CHCl2F 2 B1

22 CHClF2 1 A1

23 CHF3 A1

32 CH2F2 A2

40 CH3Cl 2 B2

50 CH4 3a A3

113 CCl2FCClF2 1 A1

114 CClF2CClF2 1 A1

115 CClF2CF3 1 A1

116 CF3CF3 A1

123 CHCl2CF3 B1

124 CHClCF3 A1

125 CHF2CH3 A1

134a CF3CH2F A1

142b CCF2CH3 3b A2

143a CF3CH3 A2

152a CHF2CH3 3b A2

170 CH3CH3 3a A3

218 CF3CF2CF3 A1

290 CH3CH2CH3 3a A3

C318 C4F8 1 A1

400 R-12/114 (must be spesified) 1 A1/A1

500 R-12/152a (73.8/26.2) 1 A1

501 R-22/12 (75.0/25.0) 1 A1

502 R-22/115 (48,8/51.2) 1 A1

507A R-125/143a (50/50) A1

508A R-23/116 (39/61) A1

508B R-23/116 (46/54) A1/A1

509A R-22/218 (44/56) A1

600 CH3CH2CH2CH3 3a A3

600a CH(CH3)3 3a A3

611 HCOOCH3 2 B2

702 H2 A3

704 He A1

717 NH3 2 B2

718 H2O A1

720 Ne A1

728 N2 A1

740 Ar A1

744 CO2 1 A1

764 SO2 2 B1

1140 CHCl=CH2 B3

1150 CH2=CH2 3a A3

2.5.2. Persyaratan Refrigeran

Beberapa persyaratan dari penggunaan refrigeran adalah sebagai berikut : 1. Tekanan Evaporasi dan Tekanan Kondensasi

Tekanan evaporasi refrigeran sebaiknya lebih tinggi dari atmosfir. Hal ini menjaga agar udara luar tidak masuk ke siklus jika terjadi kebocoran minor. Tekanan kondensasi refrigeran sebaiknya tidak terlalu tinggi. Tekanan yang tinggi pada kondensor akan membuat kompresor lebih tinggi dan kondensor harus dirancang tahan pada tekanan tinggi, hal ini akan menambah biaya.

2. Sifat Ketercampuran Dengan Pelumas

Refrigran yang baik jika dapat bercampur dengan oli dan membantu melumasi kompresor. Oli sebaiknya kembali ke kompresor dari kondensor, evaporator, dan part lainnya. Refrigeran yang tidak baik justru melemahkan sifat pelumas dan membentuk semacam lapisan kerak yang melemahkan laju perpindahan panas. Sifat seperti ini harus dihindari.

3. Tidak Mudah Bereaksi ( inertness )

Refrigeran yang bersifat inert tidak bereaksi dengan material lainnya untuk menghindari korosi, erosi, dan kerusakan lainnya.

4. Mudah Dideteksi Kebocorannya ( Leakage Detection )

Kebocoran refrigeran sebaiknya mudah dideteksi, jika tidak maka akan mengurangi performasinya, umumnya refrigeran tidak berwarna ( colorless ) dan tidak berbau ( adorless ). Metode deteksi kebocoran refrigeran :

a. Halidetorch, jika udara mengalir diatas permukaan tembaga yang dipanasi dengan api methyl alkohol, uap dari refrigeran akan berkomposisi dan mengubah warna api. Lidah api akan berubah menjadi hijau pada kebocoran kecil, dan mengecil, dan kemerahan pada kebocoran besar.

b. Electronic detector, caranya dengan melepaskan arus pada inonisasi refrigeran yang telah terdekomposisi. Tetapi tidak dapat digunakan jika udara mengandung zat yang mudah terbakar.

c. Bubble method, campuran sabun yang mudah menggelembung dioleskan pada bagian yang diduga bocor. Jika terjadi gelembung berarti terjadi kebocoran.

d. ODP, singkatan dari Ozon Depletion Potential, potensi penipisan lapisan ozon. Faktor yang dijadikan pembanding adalah kemampuan CFC – 11 ( R -11 ) merusak lapisan ozon. Jika suatu refrigeran X mempunyai 6 ODP, artinya refrigeran itu mempunyai kemampuan 6 kali R – 11 dalam merusak ozon.

Tabel 2.2 Nilai ODP beberapa Refrigeran

Refrigeran Chemical formula ODP Value

CFC – 11 CCl3F 1,0

CFC – 12 CCl2F3 1,0

CFC – 13B1 CBrF3 10

CFC – 113 CCl2FCCIF2 0,8

CFC – 114 CClCCIF 1,0

CFC – 115 CClF2CF3 1,0

CFC/HFC – 500 CFC – 12 (73,8%HFC - 152a (26,2%) 0,74 CFC/HFC – 502 HCFC – 22 (48,8%)/CFC - 115 (51,2%) 0,33

HCFC – 22 CHClF2 0,05

HCFC – 123 CHCl2CF3 0,02

HCFC – 124 CHClFCF 0,02

HCFC – 124b CH3CClF2 0,06

HFC – 125 CHF2CF3 0

HFC – 134a CF3CH2F 0

HFC – 152a CH3CHF2 0

Sumber, ASHRAE INC., (2008). ASHRAE HANDBOOK – HVAC System and equipment. SI Edition. Atlanta

e. GWP adalah Global Warming Potential. Ada dua jenis angka ( indeks ) yang biasa digunakan untuk menyatakan potensi peningkatan suhu bumi.

perbandingan potensi pemanasan global suatu refrigerant dibandingkan dengan R – 11. GWP yang menggunakan CO2 sebagai acuan. Sebagai contoh perhitungan 1 lb R – 22 mempunyai efek pemanasan global yang sama dengan 4100 lb gas CO2 pada 20 tahun pertama dilepas ke atmosfer. Dan turun menjadi 1500 lb CO2 setelah 100 tahun.

BAB III

METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di laboratorium teknik pendingin Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara dan direncanakan dilaksanakan selama 9 bulan.

Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian

No. Uraian Kegiatan Tahun 2013 - 2014

Mei Jun Jul Ag Sept Okt Nov Des Jan

1. Pengajuan Proposal

2. Suvey Ke Lapangan

3. Merancang Mesin

4. Asembling Alat

5. Pengujian alat dan pengumpulan data

6.

Analisis data dan Penulisan laporan penelitian

7. Seminar hasil

8. Perbaikan

3.2 Bahan dan Alat 3.2.1 Bahan

1. Pakaian

Bahan yang menjadi objek pengeringan pada penelitian ini adalah pakaian. Pakaian yang akan dikeringkan merupakan pakaian yang umum dipakai oleh masyarakat sehari-hari yang antara lain terbuat dari cotton, linen, wool, dan denim (bahan jeans).

a. Cotton, merupakan bahan yang sering digunakan untuk pakain T-Shirt atau kaos.

b. Linen, merupakan bahan yang sering digunakan untuk pakaian kemeja.

c. Wool

d. Denim, merupakan bahan yang sering digunakan untuk bahan/pakaian jeans.

Gambar 3.1 Rancangan Pengering Pompa Kalor 2. Pompa Kalor (Heat Pump)

Pompa kalor dirancang untuk mengeringkan pakaian. Gambar 3.2 menunjukkan rancangan sistem pompa kalor. Pompa Kalor terdiri dari Kompresor, Kondensor, Evaporator, katup ekspansi dan ruang

Pengering. 3.1.1 Alat

Peralatan yang digunakan untuk mengukur variabel-variabel penelitian, antara lain:

1. Load Cell

pengeringan. Jenis Load Cell yang digunukan adalah Aluminium S Type Load Cell.

Gambar 3.2 Aluminium S Type Load Cell. Spesifikasi:

Product size: 52 x 50 x 10 mm Technical Parameter

- Rate load : 10 kg

- Rate ourput : 1.0± 0.1mv/v

- Zero balance : ± 0.04 mv/v - Temp. Effect on Sensitivity : ± 0.03%/10 oC - Temp. Effect on Zero. : ± 0.03%/10oC - Nonlinearity Erro : ± 0.03% - Hysteresis Erro : ± 0.03% - Repeatability Erro : ± 0.03%

- Creep : ± 0.03%/20min

- Input resistance : 405± 10Ω - Output resistance : 350± 5Ω - Excitation voltage : 10V - Insulation resistance : ≥ 2000MΩ

2. Rh (Relative Humidity) Meter

Merupakan alat ukur suhu dan kelembaban udara. Jenis Rh meter yang digunakan adalah EL-USB-2-LCD (High Accuracy Humidity,

Gambar 3.3 Rh Meter Spesifikasi:

Relative Humidity:

- Measurement range (%) : 0 – 100 - Repeatability (short term) (%RH) : ±0.1 - Accuracy (overall error) (%RH) : ±2.0* ±4 - Internal resolution (%RH) : 0.5 - Long term stability (%RH/yr) : 0.5 Temperature

- Measurement range (°C /°F) : -35/-31 - +80/+176 - Repeatability (°C/°F) : ±0.1/±0.2

- Accuracy (overall error) (°C /°F) : ±0.3/±0.6 - ±1.5/±3 - Internal resolution (°C /°F) : 0.5/1

Dew Point

- Accuracy (overall error) (°C /°F) : ±1.1 /±2**

Logging rate : every 10s every 12hr

Operating temperature range*** (°C/°F) : -35/-31 - +80/+176) 3. Annemometer

Digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara yang mengalir didalam suatu aliran. Jenis Annemometer yang digunakan adalah Hot Wire

Gambar 3.4 Hot Wire Annemometer Spesifikasi:

Measuring Range of Temperature : -10oC to 45oC Wind Speed Measuring Range : 0.3 to 30 m/s Accuracy of temperature : ±2 C

Accuracy of Wind speed : ±3%±0.1dgts

Wind Speed Unit Selection : M/s,Ft/min,Knots, Km/hr,Mph

Resolution : 0.1m/s 0.2

Data hold function : 500

4. Pressure Gauge

Digunakan untuk mengukur tekanan refrigran yang masuk kompresor, keluar kompresor dan juga masuk ke evaporator.

Gambar 3.5 Pressure gauge Spesifikasi dari alat pengukur tekanan refrigerasi: Sambungan: 1/8 "NPT

Kisaran tekanan: -30 ", psi Hg-0-500 atau -30" Hg-0-250 psi Keakuratan Gauge kulkas : ASME kelas b

3.2 Data Penelitian

Adapun data yang direncakana akan dikumpulkan dan selanjutnya dilakukan analisis dalam penelitian ini antara lain adalah sebagai berikut :

1. Massa Pakaian (M)

Massa dari pakaian di ukur pada saat keadaan kering (Mk) dan pada saat keadaan basah (Mb).

2. Waktu pengeringan (t)

Waktu pengeringan yang dibutuhkan untuk mengingkan pakaian yaitu pada saat basah sampai pada saat keadaan kering (berat basah sampai berat kering). 3. Temperatur (T)

Temperatur yang di ukur adalah temperatur udara pada saat masuk ke evaporator (T1), keluar evaporator (T2), ruang pengeringan (T3) dan keluar ruang pengeringan (T4).

4. Kelembaban udara (Rh)

Kelembaban udara yang diukur pada titik saat masuk ke evaporator (Rh1), keluar evaporator (Rh2), ruang pengeringan (Rh3) dan kelur ruang

pengeringan (Rh4).

5. Kecepatan aliran udara (V)

Udara yang mengalir didalam saluran aliran di ukur kecepatannya. 6. Tekanan (P)

Refrigeran yang masuk ke dalam kompresor (P1), ke luar kompresor (P2) dan masuk ke dalam evaporator (P3) di ukur tekanannya.

3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

Dalam pelaksanaan penelitian ini dilakukan kegiatan yang meliputi beberapa tahapan yang digambarkan dalam bentuk diagram berikut:

Mulai

Studi Literatur

Usulan Penelitian

Tahap Persiapan:

1.Persiapan Mesin Pengering (pompa kalor)

Tidak

`Gambar 3.7 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian

BAB IV

PERANCANGAN KOMPONEN MESIN PENDINGIN 4. 1 Perhitungan Termodinamika

Gambar 4.1 Mesin Pengering Pakaian Dari pengujian mesin AC yang didapat data sebagai berikut : Data perencanaan awal :

Tekanan kerja Kondensor ( Pc ) = 2,3 Mpa Tekanan kerja Evaporator ( Pe ) = 0,76 Mpa Daya Kompresor ( Pk ) = 1 Hp = 746 Watt Temperatur Kompresor ( Tk ) = 57,52 oC Temperatur Evaporator ( Te ) = 14 oC

Dari data hasil pengujian maka dapat dianalisa kerja mesin tersebut dengan menggiunakan diagram Mollier, seperti yang terlihat pada gambar berikut ini :

h1

P2 = P3

P1 = P4

(P = kPa)

(h = kJ/kg)

h2

h3 = h4

1 2 3 4

Tk

Te

2’

Gambar 4.2 P- h Diagram

Kondisi tiap titik pada R22 kondisi kerja mesin AC Samsung : Titik 1: T1 = 14 oC, P = 110,24 Psi = 0,76 Mpa

h1 = 409,60 kJ/kg S1 = 1,7306 kJ/kg.K

Titik 2: T2 = 57,52 oC , P = 333,623 Psi = 2,3 Mpa h2 = 436,230 kJ/kg

S2 = S1 = konstan ( proses kompresi isentropi ) Titik 2’: h2’= 417,19 kJ/kg

S2’= 1,6730 kJ/kg.K

Titik 3: T3 = 57,47 oC , P = 2,3 MPa h3 = 273,891 kJ/kg

Titik 4: T4 = T1 dan P1 = P4 h4 = h3

 Laju aliran massa refrigeran

 Dampak refrigrasi

 Kalor yang dikeluarkan kondensor

 COP ( Coefficient of performance )

COP yang diperlukan untuk menyatakan performansi unjuk kerja dari siklus refrigerasi

COP

4.2 Perhitungan Evaporator

Pada diagram P – h dsari siklus kompresi uap sederhana, evaporator mempunyai tugas merealisasikan garis 4 – 1. Stelah refrigeran turun dari kondensor melalui katup expansi masuk ke evaporator dan diuapkan, dan dikirim ke kompresor. Pada prinsipnya evaporator hampis sama dengan kondensor, yaitu sama – sama APK yang fungsinya mengubah fasa refrigeran.

Dari hasil pengambilan data keadaan di evaporator dapat dilihat pada diagram P – h.

2' ₂

14oC 14oC

1 4

3

evaporator

Tekanan

Entalphi

Gambar 4.3 Diagram P-h Evaporator Dari gambar diatas didapat :

Titik 4: T4 = 14oC dan P = 0,076 Mpa h4= 273,891 kJkg

Titik 1: T1 = 14oC

h1= 409,60 kJ/kg

0,0102

0,025 m

0,0102

Gambar 4.4 Evapoarator Rancangan Dari gambar diatas didapat data awal :

Diameter luar pipa tembaga ( Do ) = 0,0127 m Direncanakan n = 16

Diameter hidraulis ( Dh ) = 0,0127 – 0,0102 = 0,0025 m Tinggi sirip evaporator = 0,2 m

Jarak antar pipa = 0,025 m Afr = ( Sn – Do ) x 1 m

= ( 0,0127 m – 0,025 m ) x 1 m = 0,0127 m2

4.2.1 Untuk sisi Refrigeran R22

Sifat – sifat termofisik dari R22 pada suhu 14oC :

1. Kecepatan Massa Refrigeran G =

Pr =

3. Perpindahan panas sisi refrigerant

0,06

4.2.2 Untuk Sisi udara

Sifat termofisik udara pada suhu rata –rata :

µ = 1,8264 x 10-5 Ns/m2 K = 0,02592 W/m.K Cp= 1,0056 kJ/kgK

= 1,1962 kg/m3 Pr = 0,70912 1.Laju massa Udara

2.Kecepatan Massa Udara persatuan Luas Gud =

3.Bilangan Reynold Re =

4.Bilangan Stanton

Untuk Re = 5446,4701 maka didapat jH = 0,0058

5. Perpindahan Panas Untuk Sisi Udara

4.2.3 Effisiensi Sirip Data awal

Panjang sirip =15 mm = 0,015 m Tebal sirip = 0,3 mm = 0,003 m Bahan aluminium ( K ) = 204 W/moC

Gambar 4.5 Sirip 5 , 0 2 3       × = Ap K h Lc A

(

)

5 , 0 6 2 3 10 545 , 4 204 623 , 234 01515 , 0 _      × × = ₋ 2 933 , 0 m =

Dari grafik effisiensi sirip halaman 150 buku Incropera didapat effisiensi sirip 62 %, maka effisiensi keseluruhan sirip :

4.2.4 Faktor Pengotoran

Faktor pengotoran pada pipa didapat dari tabel faktor pengotoran.dimana faktor pengotoran untuk pipa tembagaadalah sebagai berikut:

- Rf1 = 0,0004 m 2 o

C/W

- Rf2 = 0,0002 m

2o

C/W

4.2.5 Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh U ₌

4.2.6 Perbedaan Temperatur Rata – rata Log ( LMTD )

Untuk menentukan ΔTm digunakan beda temperatur logaritmik rata – rata:

฀T2

฀

T

2

Udara masuk 30oC Udara keluar 14oC

Refrigeran 6

LMTD

Gambar 4.6 Selisih rata – rata temperatur Evaporator ΔTm =

Ada tiga perubahan fasa pada evaporator, evaporasi refrigeran di dalam pipa, saturasi uap di luar pipa, dan mungkin pembekuan air di permukaan pipa. Profil temperatur untuk evaporator ditampilkan pada gambar 4.7. pada gambar dapat dilihat bahwa Tin adalah temperatur evaporasi dan Tai dan Tao adalah temperatur udara masuk dan keluar evaporator. Profil pada gambar tersebut adalah gambar yang diidealkan.

Tout 14oC

Tin 30 o

C

tin 6 o

C tin 6

o

C

Gambar 4.7 Faktor koreksi suhu Evaporator

4.2.7 Luas Perpindahan Kalor Menyeluruh

4.2.8 Panjang pipa tiap lintasan

Untuk mencari panjang pipa yang dibutuhkan dapat ditentukan dengan :

L =

Maka dengan ini kita dapat menentukan panjang pipa untuk tiap lintasan, yaitu :

=

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Berdasrkan analisa data dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Berdasarkan perhitungan termodinamika maka diperoleh unjuk kerja dari siklus refrigerasi adalah sebesar 5,093. Koefisien prestasi yang tinggi sangat diharapkan.

2. Dari perhitungan dimensi evaporator diperoleh : Untuk Sisi Refrigeran :

- G

- Pr

- hi

Untuk Sisi Udara : - mud

- Gud

- Re - St - ho Effisiensi Sirip :

ɳo

Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh : U

Perbedaan Temperatur Rata – Rata (LMTD)

ΔTm

Luas Perpindahan Kalor Menyeluruh : A

Panjang Pipa Per Lintasan : l

5.2. Saran

1. Perlu dilakukan perancangan ulang mesin pengering ini dengan mengganti ducting pada mesin, untuk mendapatkan tekanan udara yang lebih besar dan juga untuk meminimalisasi tempat.

2. Mesin pengering pakaian yang telah dibuat memerlukan sedikit ruang agar udara luar dapat mengalir ke dalam untuk menjaga suhu pengeringan tetap stabil.

DAFTAR PUSTAKA

1. Ambarita, Himsar, Dr.Eng, Teknik Pendingin Dan Pengkondisian Udara, Medan, 2012.

2. Cengel,A, Yunus, Heat Transfer, Second Edition, 2003.

3. Cengel, A., Yunus, Boles, A., Michael, Thermodynamics An engineering Approach, Third Edition, WCB/ McGraw-Hill, United States of America, 1989.

4. Cengel, A, Yunus, Thermodynamics, Fith Edition, University Of Nevada, Reno, 2006.

5. Daryanto, Drs, Teknik Pendingin, Penerbit Yrama Widya,Bandung, 2005. 6. Holman, J.P, Perpinpindahan Kalor, Sixth Edition, Penerbit Erlangga,

1986.

7. Koesteor, Raldi Artono,Dr, Ir, Perpindahan Kalor,Penerbit Salemba Teknika, 2002.

8. Supratman, Jones, Wilbert.F, Stoecker, Jerold W, Refrigrasi Dan Pengkondisian Udara, Penerbit Erlangga, 1989.

karakteristik mesin pendingin sistem absorbsi/

Lampiran I

Tabel 1. Hasil Pengujian 1 (speed 1) 1pc kemeja

Jam Massa

Pakaian Kering (gr) Massa Pakaian Basah (gr)

Tekanan R-22 Temperatur R-22 Teg anga n (Vol t) Kuat Arus (A) P1 (kg/c m2)

P2 (kg/ cm2)

P3 (kg/ cm2)

T1 (oC)

T2 (oC)

T3 (oC)

10:10 113 338 5,6 23,5 22,0 8,3 58,0 53,5 200 5,1

10:40 242 6,3 26,0 24,3 11,11 62,0 58,0 200 5,7

11:10 173 6,5 28,0 25,0 11,11 62,5 59,0 200 6,0

11:40 113 6,5 28,0 25,0 11,11 62,5 59,0 200 4,9

Tabel 2. Hasil Pengujian 2 (speed 2) 1pc kemeja

Jam Massa

Pakaian Kering (gr) Massa Pakaian Basah (gr)

Tekanan R-22 Temperatur R-22 Tega ngan (Vol t) Kuat Arus (A) P1 (kg/ cm2 ) P2 (kg/c

m2)

P3 (kg/ cm2)

T1 (oC)

T2 (oC)

T3 (oC)

12:14 125 336 5,6 23,0 21,0 7,7 55,0 54,0 200 4,8

12:44 250 5,7 20,8 22,3 11,1

1

62,0 58,0 200 4,6

13:14 178 6,2 20,4 23,0 11,1

1

62,0 58,0 200 4,6

13:44 125 6,2 20,9 26,0 10,5

5

62,0 59,0 200 4,7

Tabel 3. Hasil Pengujian 3 (speed 3) 1pc kemeja

Jam Massa

Pakaian Kering (gr) Mass a Pakai an Basa h (gr)

Tekanan R-22 Temperatur R-22 Tega ngan (Vol t) Kuat Arus (A) P1 (kg/c m2)

P2 (kg/c

m2)

P3 (kg/ cm2)

T1 (oC)

T2 (oC)

T3 (oC)

14:58 125 336 5,2 19,0 18,0 6,66 52,0 50,0 200 4,8

15:28 251 6,0 23,0 21,5 10 60,0 54,0 200 4,8

15:58 177 6,1 22,5 21,0 5,55 60,0 55,5 200 5,0

16:28 125 6,1 22,6 21,0 5,55 60,0 55,0 200 5,0

Jam Massa Pakaian Kering (gr) Massa Pakaian Basah (gr)

Tekanan R-22 Temperatur R-22 Tegan gan (Volt) Kuat Arus (A) P1 (kg/ cm2 ) P2 (kg/c

m2)

P3 (kg/c

m2)

T1 (oC)

T2 (oC)

T3 (oC)

13:15 329 780 5,9 28 22,1 9,44 61 59 200 5,0

13:45 679 6,2 25 25,0 10,55 66 62 200 6,0

14:15 611 6,4 28 25,0 11,11 68 62 200 6,1

14:45 521 6,4 28 27,0 13,33 68 64 200 6,1

15:15 455 6,4 28 25,0 12,22 68 64 200 6,0

15:45 329 6,4 28 25,0 12,22 68 62 200 6,0

Tabel 5. Hasil Pengujian 5 (speed 2) 1pc Celana Jeans

Jam Massa

Pakaian Kering (gr) Massa Pakaian Basah (gr)

Tekanan R-22 Temperatur R-22 Tegan gan (Volt) Kuat Arus (A) P1 (kg/ cm2 ) P2 (kg/c

m2)

P3 (kg/c

m2)

T1 (oC)

T2 (oC)

T3 (oC)

13:55 329 760 5,7 20,3 20,0 4,7 58 53 200 4,9

14:36 662 5,9 24,0 22,0 10 61 53 200 5,0

14:56 600 6,2 24,0 22,0 10,55 62 58 200 5,2

15:24 521 6,2 24,5 23,0 11,11 63 58 200 5,4

15:54 449 6,2 24,5 23,0 10,55 62 60 200 5,4

16:24 409 6,1 24,5 23,0 10,55 62 59 200 5,1

16:54 329 6,1 24,5 23,0 10,55 62 59 200 5,0

Tabel 6. Hasil Pengujian 6 (speed 3) 1pc Celana Jeans

Jam Massa

Pakaian Kering (gr) Massa Pakaian Basah (gr)

Tekanan R-22 Temperatur R-22 Tegan gan (Volt) Kuat Arus (A) P1 (kg/c m2)

P2 (kg/c

m2)

P3 (kg/c

m2)

T1 (oC)

T2 (oC)

T3 (oC)

10:34 329 780 2,7 19,5 18 7,77 41 39 200 3,9

11:04 697 5,9 22,0 20 10 59 54 200 5,0

11:34 610 6,0 22,5 21 10 51 55 200 5,0

12:04 518 6,1 23,0 21 10 60 55 200 5,0

12:34 452 6,1 23,0 21 10 60 55 200 5,0

Jam Massa Pakaian Kering (gr) Massa Pakaian Basah (gr)

Tekanan R-22 Temperatur R-22 Tegan gan (Volt) Kuat Arus (A) P1 (kg/c m2)

P2 (kg/ cm2)

P3 (kg/c

m2)

T1 (oC)

T2 (oC)

T3 (oC)

13:20 641 1810 3,0 17,0 16,0 6,1 49 46 200 4,0

13:50 1519 5,9 24,8 23,2 10 60 56 200 5,5

14:20 1164 6,4 25,3 25,0 11,66 63 59 200 6,0

14:50 1044 6,4 25,3 25,0 11,11 68 62 200 6,0

15:20 641 6,4 25,4 25,0 12,22 66 62 200 6,0

Tabel 8. Hasil Pengujian 8 (speed 2) 1pc kaos oblong,1 pc

Kemeja, 1 pc Celana Jeans

Jam Massa Pakaian Kering (gr) Massa Pakaian Basah (gr)

Tekanan R-22 Temperatur R-22 Tegan gan (Volt) Kuat Arus (A) P1 (kg/c m2)

P2 (kg/c

m2)

P3 (kg/c

m2)

T1 (oC)

T2 (oC)

T3 (oC)

16:03 641 1758 5,5 21,5 20 8,88 59 53 200 5

16:27 1366 5,9 24,0 21 8,88 60 55 200 5

16:57 1170 5,9 23,5 23 10 61 58 200 5

17:23 1000 6,1 28,0 22 10 61 59 200 5

17:53 857 6,1 23,5 22 10 61 58 200 5

Grafik Hasil Pengujian 1 RH Meter Masukan Evaporator

Grafik Hasil Pengujian 2 RH Meter Masukan Evaporator

T (0C) _{Humidity (%rh)}

Grafik Hasil Pengujian 3 RH Meter Masukan Evaporator

T (0C) Humidity(%rh

)

Grafik Hasil Pengujian 4 RH Meter Masukan Evaporator

Grafik Hasil Pengujian 5 RH Meter Masukan Evaporator T (0C)

Humidity (%rh)

Waktu

Grafik Hasil Pengujian 6 RH Meter Masukan Evaporator

Grafik Hasil Pengujian 7 RH Meter Masukan Evaporator

T (0C) _Humidity

Grafik Hasil Pengujian 8 RH Meter Masukan Evaporator

T (0C) Humidity (%rh)

Waktu (s)

T (0C)

Grafik Hasil Pengujian 1 RH Meter Pada Keluaran Evaporator

Grafik Hasil Pengujian 2 RH Meter Pada Keluaran Evaporator

T (0C) Humidity

Grafik Hasil Pengujian 3 RH Meter Pada Keluaran Evaporator

T (0C) Humidity (%rh)

Waktu(s)

T (0C) Humidity

(%rh)

Grafik Hasil Pengujian 4 RH Meter Pada Keluaran Evaporator

Grafik Hasil Pengujian 5 RH Meter Pada Keluaran Evaporator

T (0C) Humidity (%rh)

Waktu(s

T (0C) Humidity

Grafik Hasil Pengujian 6 RH Meter Pada Keluaran Evaporator

Grafik Hasil Pengujian 7 RH Meter Pada Keluaran Evaporator T (0C)

Humidity (%rh)

Grafik Hasil Pengujian 8 RH Meter Pada Keluaran Evaporator T (0C)

Humidity (%rh)

Waktu(s)

T (0C) Humidity

Grafik Hasil Pengujian 1RH Meter Pada Ruang Pengering

Grafik Hasil Pengujian 4RH Meter Pada Ruang Pengering

Grafik Hasil Pengujian 6RH Meter Pada Ruang Pengering

Lampira II

Tabel. SPESIFIKASI AC (Mesin Pengetur Suhu Udara)

Model AS09TU QX

Capacity Cool 9000 Btu / h

(Kapasitas Pandinginan)

Rated Voltage and Frequency 220-240 V-50 Hz

(Tegangan Listrik Dan Prekuensi)

Ratet Current Cool 4,0 A

(Arus kerja pendingin)

Max Current Cool 4,7 A

(Arus kerja pendingin maksimal)

Rated Power Input Cool 800 W

(Daya pendingin)

Refrigerant R-22

(zat pendingin) 370g (13:05 02)

Dessain Pressure H : 2,30 mPa

(desain tekanan) V : 0,78 mPa

Climates Class T1

(kelas iklim )

IP Number IP x 4

Grafik. JH Reynolds Number, Re Lampiran III

Lampiran IV

Berikut gambar kaos, celana jeans dan baju kemeja yang di uji. P

Lampiran V

Tabel. Representative fouling faktor (thermal resistance due to fouling for a unit surface area).

(Source: Tubular exchange manufaktures association).

Fluid Rf,m2,0C/W

Distilledwater, sea water, rivers water, Boiler feedwater:

Below 50 0C 0,0001

Above 50 0C 0,0002

Fuel oil 0,0009

Steam ( oil – free) ` 0,0001

Refrigerants ( liquid ) 0,0002

Refrigerants (vapor) 0,0004

Alcohol vapor 0.0001

Grafik Hasil Pengujian 6RH Meter Pada Ruang Pengering

Grafik Hasil Pengujian 8 RH Meter Pada Ruang Pengering

Lampira II

Tabel. SPESIFIKASI AC (Mesin Pengetur Suhu Udara)

Model AS09TU QX

Capacity Cool 9000 Btu / h

(Kapasitas Pandinginan)

Rated Voltage and Frequency 220-240 V-50 Hz (Tegangan Listrik Dan Prekuensi)

Ratet Current Cool 4,0 A

(Arus kerja pendingin)

Max Current Cool 4,7 A

(Arus kerja pendingin maksimal)

Rated Power Input Cool 800 W

(Daya pendingin)

Refrigerant R-22

(zat pendingin) 370g (13:05 02)

Dessain Pressure H : 2,30 mPa

(desain tekanan) V : 0,78 mPa

Climates Class T1

(kelas iklim )

IP Number IP x 4

Grafik. JH Reynolds Number, Re Lampiran III

Lampiran IV

Berikut gambar kaos, celana jeans dan baju kemeja yang di uji. P

Lampiran V

Tabel. Representative fouling faktor (thermal resistance due to fouling for a unit surface area).

(Source: Tubular exchange manufaktures association).

Fluid Rf,m2,0C/W

Distilledwater, sea water, rivers water, Boiler feedwater:

Below 50 0C 0,0001

Above 50 0C 0,0002

Fuel oil 0,0009

Steam ( oil – free) ` 0,0001

Refrigerants ( liquid ) 0,0002

Refrigerants (vapor) 0,0004

Alcohol vapor 0.0001

Air 0,0004