BAB III METODOLOGI
3.1 Tempat dan Waktu
Tempat rancang bangun adalah laboraturium Instalasi Uap, Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara, Jalan Civitas Akademika kampus USU. Waktu pelaksanaan
penelitian ± 5 bulan.
3.2 Metode Desain
Konsep-konsep selalu digunakan untuk melakukan suatu perancangan. Perancangan merupakan tahap awal dari langkah untuk merealisasikan suatu produk. Keputusan yang diambil
harus berdasarkan konsep yang telah dijabarkan sesuai dengan tujuan. Hal ini yang harus dilakukan pada saat awal proses desain.
Setelah perancangan selesai maka dilaksanakan pembuatan produk. Cara merancang terdiri dari 4 tahap yang masing-masing terdiri dari beberapa langkah Pahl dan Beitz. Keempat
fase tersebut adalah : 1.
Fase Fungsi Functional Phase 2.
Fase Perancangan Design Phase 3.
Fase Perumusan Formulation Phase 4.
Hasil Result Perancangan alat pengering ini terdiri dari heat pump dan solar collector. Yang pada
beberapa tahun belakangan ini di sebut solar assisted heat pump drying system. Pompa kalor yang dipilih dalam perancangan ini adalah air conditioner atau pendingin ruangan yang memiliki
sistem heat pump atau pompa kalor dengan daya 1080 Watt. Untuk solar collector yang di pilih adalah jenis plat datar. Selain tingkat kesulitan pembuatannya rendah jenis ini memiliki efisiensi
yang cukup baik dan sesuai dengan kebutuhan untuk penelitian. Perancangan kolektor yang akan dibahas meliputi polyurethane , plat absorber, penutup transparan polycarbonate dan isolasi
pada kolektor. Perencanaan alat pengering ini bertujuan untuk membantu para petani dalam
Universitas Sumatera Utara
mengolah hasil produksi perkebunan dan pertanian. Selain petani juga bisa digunakan untuk usaha skala menengah keatas dalam produksi skala besar.
Gambar 3.1 Alat Pengering Hibrida Pompa Kalor dan Surya
3.2.1 Perancangan Solar Collector atau Kolektor Surya
Bagian ini dikerjakan oleh saudara Budi Harry Cipta dan dibahas detail pada buku skripsi “Rancang Bangun Kolektor Surya Pada Alat Pengering Hibrida Pompa Kalor Dan Surya”. Pada
bagian ini dibahas mengenai konsep perancangan dan membangun kolektor surya.
3.2.2 Perancangan Ruang dan Sistem Kerja Pengering
Bagian ini dikerjakan oleh saudara Sabda Tuah Raja Bangun dan dibahas detail pada buku skripsi “Pengujian Alat Pengering Hibrida Pompa Kalor Dan Surya”. Pada bagian ini
dibahas mengenai konsep perancangan ruang dan sistem kerja pengering
3.2.3 Pemilihan Pompa Kalor
Universitas Sumatera Utara
Pompa kalor berfungsi untuk memindahkan panas dari suatu lokasi ke lokasi lainnya menggunakan kerja mekanis. Dalam proses memindahkan panas di hasilkan uap kering dan juga
bersuhu sedang. Ini yang dimanfaatkan untuk proses pengeringan. Pompa kalor yang dipilih memiliki daya 1080 Watt 1 12 PK.
3.3 Alat dan Bahan
3.3.1 Alat
Pada penelitian ini, alat yang digunakan sebagai berikut 1.
Rh Relative Humidity Meter Rh meter digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban udara yang mengalir didalam
saluran udara pada pompa kalor. Jenis Rh meter yang digunakan adalah EL-USB-2-LCD High Accuracy Humidity, Temperature and Dew Point Data Logger with LCD.
Gambar 3.2 Rh Meter
Spesifikasi: Relative Humidity
: -
Measurement range : 0
– 100 -
Repeatability short term RH : ±0.1
- Accuracy overall error RH
: ±2.0 ±4
Universitas Sumatera Utara
- Internal resolution RH
: 0.5 -
Long term stability RHyr : 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
: 0.51 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
2. Anemometer
Digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara yang mengalir didalam suatu aliran. Jenis Anemometer yang digunakan adalah Hot Wire Anemometer Krisbow KW0600653.
Gambar 3.3 Hot Wire Anemometer
Spesifikasi:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.1 General Specification
Display 46.7 mm x 60 mm LCD display
Dual function meter‟s display Measurement
ms meters per second Kmh kilometers per hour0
Ftmin feet per minute MPH miles per hour
Knot nautical miles per hour Temp.
o
C,
o
F Data hold
Memory Maximum and minimum with recall
Sampling Approx. 0.8 sec
Operating Humidity Less than 80 RH
Power Supply 9V battery
Power Current Approx. DC 60-90 mA
Weight 280g
Dimension 210mmx75mmx50mm
Accessories Hot wire sensor 9V battery
Electrical Specifications
Air Velocity Measurement:
Range: Resolution:
Accuracy: ms
0.1 – 25.0 ms
0.01 ms ± 5+1d reading
or Kmh
0.3 – 90.0 kmh
0.1 kmh
Universitas Sumatera Utara
Ftmin 20
– 4925min 1ftmin
±1+1d full scale MPH
0.2 – 55.8 MPH
0.1MPH Knot
0.2 – 55.8knots
0.1knots Temperature
Measuring Range 0
o
C to 50
o
C 32
o
F to 122
o
F Accuracy
±1
o
C1.8
o
F
3. Pressure Gauge
Digunakan untuk mengukur tekanan refrigran yang masuk kompresor, keluar kompresor dan juga masuk ke katup ekspansi.
Spesifikasi dari alat pengukur tekanan refrigerasi: Sambungan: 18 NPT
Kisaran tekanan: -30 , psi Hg-0-500 atau -30 Hg-0-250 psi Keakuratan Gauge kulkas : ASME kelas b
Gambar 3.4 Pressure gauge
Keterangan Gambar :
Garis biru = Tekanan P
low
setelah evaporator
Universitas Sumatera Utara
Garis merah = Tekanan P
high
setelah kompressor
Garis kuning = Tekanan P
medium
setelah katup ekspansi
4. Agilient 34972 A
Alat yang berfungsi untuk mengukur dan mencatat temperatur yang akan di
ukur. Alat ini dihubungkan dengan termokopel yang dipasang pada titik-titik yang akan
diukur temperaturnya. Hasil data yang didapat akan disimpan pada flashdisk yang
dicolokkan pada bagian belakang.
Gambar 3.5 Agilient 34972 A
Dengan Spesifikasi : a.
Daya 32 Watt b.
Jumlah saluran termokopel 20 buah c.
Memiliki 3 saluran utama d.
Tegangan 250 Volt e.
Memindai data hingga 250 saluran perdetik f.
Ketelitian termokopel 0,03 ⁰C g.
Mempunyai 8 tombol panel dan sistem kontrol h.
Fungsional antara lain pembacaan suhu termokopel, Resistance Temperature Detector
RTD , termistor serta aruslistrik AC.
Universitas Sumatera Utara
5. Las Argon
Digunakan untuk menyambungkan pipa untuk dimasukkan ke pressure gauge.
Gambar 3.6 Las Argon
3.3.2. Bahan
1. Pompa Kalor
Merupakan mesin AC air conditioner dengan merek LG model SU12LPBX-R indoor unit.
Gambar 3.7 Pompa Kalor
Bekerja dengan bantuan arus listrik. Heat pump yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut.
Split Type Room Air Conditioner , LG Model SU12LPBX-R
Tegangan
220 – 240 V
Konsumsi Daya Normal 950 W
Universitas Sumatera Utara
Kuat Arus Normal 4.3 A
Konsumsi Daya Maksimal 1360 W Kuat Arus Normal
6.8 A Refrigerant
R22
Pompa kalor dipasang tepat di bawah ruang pengering. Berikut gambar pemasangan pompa kalor.
Gambar 3.8 Pemasangan dan letak pompa kalor
2. Refrigeran
Jenis refrigerant yang digunakan adalah R22
Gambar 3.9 Refrigeran R22
Universitas Sumatera Utara
3.4 Data Penelitian
Adapun data yang dibutuhkan dalam analisis ini antara lain adalah : a.
Berat Bahan W Merupakan berat yang diukur pada saat bahan dalam keadaan basah W
dan dalam keadaan setelah di keringkan W
f
. b.
Temperatur T Temperatur yang diukur merupakan temperatur udara pada saat masuk ke evaporator T
1
,keluar evaporator T
2
dan ruang pengering T
3
. c.
Kelembaban Udara Rh Kelembaban udara yang diukur pada titik saat masuk ke evaporator Rh
1
, keluar evaporator Rh
2
dan ruang pengering Rh
3
. d.
Waktu Pengeringan Waktu pengeringan yang dibutuhkan untuk mengeringkan bahan makanan yaitu pada saat
basah sampai pada saat keadaan kering berat basah sampai berat kering. e.
Kecepatan Aliran Udara V Udara yang mengalir didalam saluran aliran diukur kecepatannya.
f. Tekanan P
Refrigeran yang masuk ke dalam kompresor P
1
dan keluar kompresor P
2
lalu masuk kedalam evaporator P
3
di ukur tekanannya.
Universitas Sumatera Utara
3.5 Flowchart Rancang Bangun
Dalam pelaksanaan rancang bangun ini dilakukan kegiatan yang meliputi beberapa tahapan yang digambarkan dalam bentuk diagram yang tergambar seperti ditunjukkan pada gambar.
Gambar 3.10 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian
Mulai Studi
Literatur
Usulan Rancang Bangun
Tahap Persiapan: 1. Rancang Bangun Pompa Kalor
2. Pengujian Pompa Kalor
Pengumpulan data: -
Temperatur
o
C -
Kelembaban udara -
Kecepatan udara ms -
Waktu menit -
Tekanan Nm
2
KesimpulanLaporan Selesai
Tidak
Ya
Pengolahan dan Analisis Data
Ya
Tidak
Universitas Sumatera Utara
3.6 Set-up Eksperimental
Udara yang mengalir dalam sistem berlangsung secara tertutup, seperti terlihat pada gambar dimana pertama udara dialirkan melalui kondensor kondensor melepaskan panas
menghasilkan udara panas dan kelembaban turun lalu di alirkan ke solar collector sehingga suhu udara menjadi naik. Setelah memasuki ruang pengering suhu udara mulai turun dan
kelembabannya naik, hal ini disebabkan udara menyerap uap air yang ada pada bahan makanan terjadinya perpindahan massa. Udara yang naik kelembabannya setelah melewati ruang
pengering selanjutnya diturunkan kembali kelembabannya dengan melewatkan udara tersebut ke evaporator evaporator menyerap panas sehingga suhu udara turun dan kelembaban udara turun
terjadi proses pelepasan uap air dari udara. Udara yang telah melewati evaporasi bersuhu rendah dan memiliki kelembaban yang rendah dan selanjutnya udara tersebut menuju kondensor
kembali untuk dilewatkan ke solar collector untuk dipanaskan. Demikian selanjutnya proses ini berlangsung secara berulang.
Set up eksperimental dapat dilihat seperti gambar berikut ini.
Gambar 3.11 Set up Eksperimental
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Rancang Bangun
4.1.1 Pompa Kalor
Setelah di rancang ,pompa kalor telah dibangun di laboratorium foundry fakultas teknik USU dengan memakan waktu lima bulan. Pompa kalor ini merupakan modifikasi dari mesin
pendingin bersiklus kompresi uap. Pompa kalor yang dipilih memiliki daya 1080 Watt 1 12
PK. Komponen Pompa kalor :
1. Casing pada kondensor,kompressor dan katup ekspansi
Gambar 4.1 Casing Kondensor,Kompressor dan Katup Ekspansi
2. Casing pada evaporator
Universitas Sumatera Utara
Kategori