Objek Penelitian Variasi Penelitan Cara Menganalisis Hasil dan Menampilkan Hasil

27 BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian

Objek penelitian yaitu mesin pengering handuk hasil buatan sendiri dengan ukuran ruang pengering handuk : panjang x lebar x tinggi : 150 cm x 90 cm x 155 cm. Gambar 3.1 memperlihatkan skematik alat yang dijadikan objek penelitian. Gambar 3.1 Skema mesin pengering han PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Keterangan pada Gambar 3.1 : A. Evaporator G. Lampu B. Kompresor H. Ruang pengering C. Kipas I. Handuk D. Kondensor J. Water Heater E. Pipa kapiler K. Kompor gas LPG F. Heat exchanger L. Pompa

3.2 Variasi Penelitan

Variasi penelitian dilakukan terhadap cara perasaan handuk yang akan dikeringkan. Variasi perasan yang dipilih adalah dengan perasan tangan dan dengan perasan mesin cuci. Penelitian untuk setiap variasi dilakukan sebanyak 5 kali percobaan guna mendapatkan karakteristik mesin pengering handuk yang baik. Jenis handuk yang dipakai dalam penelitian ini terbuat dari cotton dengan ukuran : panjang x lebar x tebal : 75 cm x 30 cm x 1,4 mm. Jumlah handuk 20 buah. Seperti pada Gambar 3.2. Gambar 3.2 Handuk. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Handuk

Dalam beberapa proses pembuatan mesin pengering handuk diperlukan beberapa alat dan bahan :

3.3.1 Alat

Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pengering handuk, antara lain : a. Bor dan gunting plat Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang dilakukan untuk pemasangan paku dan pemasangan baut. Gunting plat digunakan untuk memotong plat seng sebagai casing dari mesin pengering handuk. b. Gergaji besi dan gergaji kayu Gergaji besi digunakan untuk memotong besi. Besi yang dipotong adalah besi siku L berlubang. Besi yang dipotong tersebut digunakan sebagai bahan untuk pembuatan rangka lemari pengering handuk. Sedangkan geraji kayu digunakan untuk mengergaji papan kayu alas komponen mesin pengering handuk. c. Mesin las listrik Mesin las listrik digunakan dalam pembuatan tangka lemari. Dengan memakai proses pengelasan untuk penyambungan rangkanya, diharapkan rangka yang dibuat akan memiliki konstruksi yang kuat dan tahan lama. d. Gerinda tangan dan gerinda potong Gerinda tangan digunakan untuk menghaluskan permukaaan suatu benda kerja atau memotong suatu plat. e. Obeng dan kunci pas Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang digunakan adalah obeng - dan obeng +. Kunci pas digunakan untuk mengencangkan baut. f. Tang kombinasi dan tang riverter Tang kombinasi digunakan untuk memeotong, mengikat, dan menarik kawat agar kencang. Tang riveter digunakan untuk mengeling paku keling dan pada pemasangan casing rangka. g. Lakban dan lem aibon Lakban digunakan untuk menutup celah-celah sambungan styrofoam dan plat seng . sedangkan lem aibon digunakan untuk merekatkan styrofoam dan busa dengan plat seng. h. Pisau cutter Pisau cutter digunakan untuk memotong suatu benda, seperti memotong Styrofoam dan lakban. i. Tube cutter Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga agar hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah proses pengelasan. j. Meteran dan mistar Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda dalam proses pembuatan rangka sedangkan mistar digunakan untuk mengukur panjang dari suatu benda, seperti styrofoam dan busa. k. Tube expander Tube expander atau pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan ujung pipa tembaga agar antar pipa dapat tersambung dengan baik. l. Gas las Hi-cook Peralatan las digunakan untuk menyambungkan pipa kapiler dan sambungan pipa-pipa tembaga komponen mesin pengering lainnya. Bahan las yang digunakan untuk menyambungkan pipa kapiler adalah perak, kawat las kuningan, dan borak. Borak berfungsi untuk menyambungkan antara tembaga dan besi. Penggunaan borak sebagai bahan tambahan bertujuan agar pengelasan lebih merekat. m. Metil Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa kapiler. Dosis pemakaian yaitu satu tutup botol metil. n. Pompa vakum Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas –gas yang terjebak di sistem mesin pengering handuk, seperti udara dan uap air. Hal tersebut dilakukan agar tidak menyumbat refrigeran. Uap air yang berlebih pada sistem pendingin dapat membeku dan menyumbat filter atau pipa kapiler. o. Kompor Digunakan untuk memanaskan air pada water heater.

3.3.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering, antara lain a. Styrofoam Styrofoam digunakan sebagai casing dalam, dengan tebal 20 mm, seperti yang diketahui styrofoam mempunyai konduktivitas termal besar 0,033 yang berarti material tersebut mempunyai nilai penghantar panas konduksi yang rendah, seperti pada Gambar 3.3. Gambar 3.3 Styrofoam. b. Plat seng Plat seng digunakan sebagai casing luar mesin pengering handuk, seperti pada Gambar 3.4. Gambar 3.4 Plat seng. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI c. Busa Busa berfungsi untuk meminimalisir kebocoran udara dan temperatur ke luar ruangan. Selain itu, digunakan juga untuk menutup celah-celah udara pada mesin pengering handuk, seperti pada Gambar 3.5. Gambar 3.5 Busa. d. Besi siku L dan berlubang Besi siku L digunakan sebagai rangka mesin pengering handuk, seperti pada Gambar 3.6. Gambar 3.6 Besi siku L. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI e. Roda Roda digunakan untuk memudahkan pada saat memindahkan mesin pengering handuk dari satu tempat ke tempat lain, seperti pada Gambar 3.7. Gambar 3.7 Roda. f. Kawat Kawat digunakan mengikat rangka peletakan hanger, guna mendapatkan posisi yang seimbang, seperti pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 Kawat. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI g. Kondensor Kondensor merupakan alat penukar 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. Jenisnya pipa bersirip dengan ukuran : panjang x lebar x tinggi ; 50 cm x 2 cm x 46 cm, bahan pipa : baja karbon diameter pipa : 2 cm, panjang pipa : 1100 cm, banyaknya sirip : 22, tebalnya sirip : 0,1 mm, dan bahan sirip : alumunium brass, seperti pada Gambar 3.9. Gambar 3.9 Kondensor. h. Pipa kapiler Pipa kapiler adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum ke evaporator. Jenis bahan pipa : pipa tembaga, diameter : 0,026 inch, dan panjang pipa : 2,5 m, seperti pada Gambar 3.10. Gambar 3.10 Pipa kapiler. i. Kompresor Kompresor adalah alat yang berfungsi untuk mengkompresi dan mensirkulasikan refrigeran ke pipa-pipa mesin pengering handuk. Jenisnya : kompresor rotary, daya kompresor : 0,560 hp, voltase : 220 V, dan ampere : 1,9 A, seperti pada Gambar 3.11. Gambar 3.11 Kompresor. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI j. Evaporator Evaporator adalah alat yang berfungsi menguapkan refrigeran yang sebelumnya fase cair menjadi gas. Jenisnya pipa bersirip dengan ukuran : panjang x lebar x tinggi ; 50 cm x 2 cm x 46 cm, bahan pipa : baja karbon, diameter pipa : 2 cm, panjang pipa : 1100 cm, banyaknya sirip : 22, tebalnya sirip : 0,8 mm, dan bahan sirip : alumunium brass, seperti pada Gambar 3.12. Gambar 3.12 Evaporator. k. Filter Filter adalah alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak terjadi penyumbatan pada pipa kapiler dengan bahan : kuningan, diameter filter : 2 cm dan panjang filter : 5 cm, seperti pada Gambar 3.13. Gambar 3.13 Filter. Sumber : http:4.bp.blogspot.com- r-Muffler-Filter-Drier.jpg PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI l. Refrigeran 134a Refrigeran adalah fluida yang digunakan sebagai fluida pendingin berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari lingkungan sekitar. Refrigeran yang dipakai dalam penelitian adalah R 134a, seperti pada Gambar 3.14. Gambar 3.14 Refrigerant 134a. Sumber : http:p.globalsources.comIMAGES1066898352Refrigerant- r134a.jpg m. Pressure gauge Pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam sistem pendinginan baik dalam beroperasi atau tidak beroperasi. Pressure gauge terdapat 2 alat ukur, yaitu tekanan hisap kompresor dan tekanan keluaran kompresor, seperti pada Gambar 3.15. Gambar 3.15 Pressure gauge. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI n. Kipas Kipas digunakan untuk mensirkulasikan udara kering hasil proses dehumidifikasi dan membuang udara jenuh dari lemari pengering handuk dengan ukuran diameter : 41 cm, daya kipas : 440 watt, jumlah blade dari kipas : 4 buah, voltase : 220 V, dan ampere : 2 A, seperti pada Gambar 3.16. Gambar 3.16 Kipas. o. Gas LPG Gas LPG digunakan sebagai bahan bakar water heater, seperti pada Gambar 3.17. Gambar 3.17 Gas LPG. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI p. Water heater gas LPG Water heater digunakan untuk memberikan kalor kepada fluida sehingga dihasilkan temperature dan tekanan yang diinginkan, seperti pada Gambar 3.18. Gambar 3.18 Water heater gas LPG. q. Lampu Digunakan untuk meningkatkan suhu diruang lemari pengering handuk dengan jumlah lampu 10 buah, jenis lampu bohlam dop 25 watt, jarak antar lampu arah x : 15 cm dan arah y : 35 cm, seperti pada Gambar 3.19. Gambar 3.19 Lampu. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI r. Pompa AQUA 125A Digunakan untuk mendistribusikan air ke water heater dan diteruskan ke heat exchanger. Max cap : 37 liter, suct head : 9 meter, disc head : 15 meter, total head : 24 meter, out put : 125 watt, voltase : 220 V, frekuensi : 50 Hz, dan putaran : 2850 rpm, seperti pada Gambar 3.20. Gambar 3.20 Pompa.

3.3.3 Alat Bantu Penelitian

Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai berikut : a. Penampil suhu digital APPA52 dan termokopel Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan temperatur pada saat penelitian. Cara kerjanya pada ujung termokopel diletakan berdekatan pada bagian yang ingin diukur maka suhu akan tampil pada layar penampil suhu, seperti pada Gambar 3.21. Gambar 3.21 Penampil suhu dan termokopel b. Timbangan digital Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat handuk dalam penelitian dengan kapasitas maksimum 30 kg, seperti pada Gambar 3.22. Gambar 3.22 Timbangan. c. Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mengukur selang waktu dan waktu yang dibutuhkan untuk penelitian, seperti pada Gambar 3.23. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 3.23 Stopwatch. d. Tang ampere Tang ampere digunakan untuk mengukur besarnya arus listrik yang digunakan kompresor dari mesin siklus kompresi uap, seperti pada Gambar 3.24. Gambar 3.24 Tang ampere. e. Voltmeter Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan listrik, seperti pada Gambar 3.25. Gambar 3.25 Voltmeter. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3.4 Tata Cara Penelitian

3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur pelaksanaan penelitian mesin pengering handuk disajikan dalam Gambar 3.26. Gambar 3.26 Skematik diagram alur penelitian. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk

Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pengering handuk yaitu : a. Merancang bentuk dan model mesin pengering handuk. b. Membuat rangka mesin pengering handuk dengan bahan besi sikul L. c. Pemasangan balok kayu sebagai alas komponen, seperti; evaporator, kompresor, kondensor, kipas dan heat exchanger. d. Pemasangan tampungan air evaporator dan pemanas kipas. e. Pemasangan komponen yang terdiri dari evaporator, kondensor, kompresor, filter, dan heat exchanger. f. Pemasangan pipa kapiler, pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa. g. Pemasangan pompa kalor. h. Pemasangan water heater. i. Pemasangan selang dari pompa kalor ke water heater kemudian ke heat exchanger. j. Pemasangan set pressure gauge. k. Pemotongan plat seng dengan ukuran sesuai pada rangka. l. Pemsangan plat pada rangka untuk membuat casing. m. Proses pengelingan casing dengan paku keling. n. Pemasangan pintu. o. Pemasangan komponen kelistrikan dan perkabelan mesin pengering handuk. p. Pemasangan busa untuk meminimalisir kebocoran udara. q. Pembuatan lemari mesin pengering handuk. r. Pemasangan kipas. s. Pemasangan styrofoam sebagai dalam dan pemasangan busa pada pintu-pintu. t. Pemasangan kelistrikan pada lemari pengering. u. Pemasangan fitting 10 lampu. v. Pembuatan rangka penyangga hanger. Kemudian ikat ujung tiang besi rangka menyilang dengan kawat.

3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a

Sebelum pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu proses pemetilan dan proses pemvakuman agar mesin pengering dapat digunakan.

3.4.3.1 Proses Pemetilan

Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang atau dilas pada evaporator, dengan cara yaitu : a. Hidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut. b. Kemudian tuang metal kira-kira 1 tutup botol metil. c. Berikan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, kemudian dihisap oleh pipa kapiler tersebut. d. Matikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang keluar pada filter.

3.4.3.2 Proses Pemvakuman

Pemvakuman adalah proses untuk menghilangkan udara, uap air dan kotoran korosi yang terjebak dalam siklus mesin kompresi uap. Berikut langkah- langkah pemvakuman, antara lain : PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI a. Persiapkan pressure gauge berikut 1 selang berwarna biru low pressure, yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya dan 1 selang berwarna merah high pressure, yang dipasang pada tabung refrigeran. b. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisiskan terbuka dan kran tabung refrigeran diposisikan tertutup. c. Hidupkan kompresor, secara otomatis udara yang terjebak dalam siklus akan keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang keluar filter. d. Pastikan bahwa udara yang terjebak telah habis. Untuk memastikanya dengan cara menyalakan korek api dan ditaruh di depan ujung potongan pipa kapiler. e. Selain itu, pada jarum pressure gauge akan menunjukan angka 0 psi. f. Cek kebocoran pada sambungan-sambungan pipa dan katup dengan busa sabun. Jika terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan tersebut masih terjadi kebocoran. g. Setelah dipastikan semua tidak terjadi kebocoran, langkah selanjutnya mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.

3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran

Proses pengisian refrigeran pada mesin pengering handuk diperlukan beberapa prosedur seperti berikut : a. Pasanglah salah satu selang pressure gauge berwarna biru pada katup pengisian katup tengah pressure gauge kemudian ujung selang pressure gauge satunya pada katup tabung refrigeran 134a, seperti pada Gambar 3.27. Gambar 3.27 Katup pengisian refrigeran. b. Hidupkan kompresor dan buka keran pada katup tabung refrigeran secara perlahan-lahan. Pada tekanan high pressure gauge mencapai tekanan yang diinginkan, tutup keran pada katup tabung refrigeran. c. Setelah refrigeran terisi ke dalam siklus mesin, lepaskan selang pressure gauge. Cek lubang katup, sambungkan pipa-pipa dengan busa sabun guna mengetahui adanya kebocoran.

3.4.4 Skematik Pengambilan Data

Untuk mempermudah dalam pemahaman cara kerja mesin penegering handuk, alur dan sistem kerja ditampilkan dalam skematik mesin pengering handuk yang teliti tersaji pada Gambar 3.28. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 3.28 Skematik pengambilan data. Keterangan pada Gambar 3.28 a. Termokopel T 1 Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering. b. Termokopel T 2 Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati evaporator. c. Termokopel T 3 Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati kompresor. d. Termokopel T 4 Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati kondensor. e. Termokopel T 5 Temokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah keluar dari lemari penegering. f. Termokopel T 6 Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati heat exchanger masuk ke dalam lemari pengering.

3.4.5 Langkah-langkah Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data, dilakukan dengan cara sebagai berikut : a. Penelitian dilakukan di Laboratorium Universitas Sanata Dharma. Perubahan suhu sekitar dan kelembaban dalam penelitian ini diabaikan, karena suhu sekitar dan kelembabannya selalu berubah-ubah sesuai cuaca. b. Memastikan bahwa thermokopel, dan timbangan digital yang digunakan sudah dikalibrasi. c. Memastikan bahwa kipas bekerja dengan baik, serta memastikan saluran pembuangan air tidak tersumbat. d. Meletakkan alat bantu penelitian pada tempat yang sudah ditentukan. e. Menyalakan mesin pengering handuk. f. Mencatat massa kosong rangka dan hanger. Selanjutnya timbang dan catat massa handuk kering MHK. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI g. Menutup semua pintu lemari pengering dan tunggu sampai 30 menit agar mesin mencapai suhu kerja yang konstan. h. Membasahi dan memeras handuk sampai air tidak menetes kembali. Kemudian menimbang dan catat massa handuk basah MHB. i. Mengecek tekanan P 1 dan P 2. j. Data yang dicatat per 15 menit, antara lain : MHBt : Massa handuk basah saat t, kg. T 1 : Suhu ud ara kering sebelum masuk mesin pengering, ˚C T 2 : Suhu udara kering setelah melewati evaporator, ˚C T 3 : Suhu udara kering setelah melewati kompresor, ˚C T 4 : Suhu udara kering setelah melewati kondensor, ˚C T 5 : Suhu udara kering yang keluar lemari pengering, ˚C T 6 : Suhu udara kering setelah melewati heat exchanger masuk ke dalam lemari pengering, ˚C P 1 : Tekanan refrigerant yang masuk kompresor, psig P 2 : Tekanan refrigerant yang keluar kompresor, psig k. Hasil data yang diperoleh kemudian dijumlahkan hasil kalibrasi alat bantu dan jumlah massa handuk dikurangi massa hanger. Tabel 3.1 Tabel yang dipergunakan untuk pengisian data. Waktu t Massa handuk kering Massa handuk basah saat t=0 mt Massa handuk basah saat -t mt + Δt Perbedaan massa Δm = mt –mt + Δt Kondisi udara luar T 1 T wb Menit Kg kg Kg Kg ˚C ˚C Tabel 3.1 Lanjutan tabel yang dipergunakan untuk pengisian data. Tekanan kerja Suhu udara setelah melewati Suhu udara keluar lemari pengering Evap Komp Kond HE P evap P komp T 2 T 3 T 4 T 6 T 5 T wb Psig Psig ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C

3.5 Cara Menganalisis Hasil dan Menampilkan Hasil

Cara yang digunakan untuk manganalisis hasil dan menampilkan hasil, sebagai berikut : a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel seperti Tabel 3.1. Kemudian menghitung rata –rata dari 5 kali percobaan tiap variasinya. b. Menghitung massa air yang menguap dari handuk M 1 tiap variasinya. Massa air yang menguap dari handuk M 1 dapat dihitung dengan Persamaan 3.1. M 1 = MHB – MHK 3.1 Pada Persamaan 3.1 : M 1 : Massa air yang menguap dari handuk, kg MHB : Massa handuk basah, kg MHK : Massa handuk kering, kg c. Mencari suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator dangan menggunakan P –h diagram. Untuk dapat menggunakan P–h diagram maka tekanan refrigerant P 1 dan P 2 harus dikonversikan dari satuan psig ke Mpa. d. Mencari kelembaban spesifik udara setelah melewati kondensor w G , kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering w H menggunakan psychrometric chart. e. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan ∆w tiap variasi. Massa air yang berhasil diuapkan ∆w adalah kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering w H dikurangi kelembaban spesifik setelah melewati kondensor w G . Massa air yang berhasil diuapkan Δw dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.2. f. Menghitung laju aliran massa udara pada sambungan atau saluran masuk ruang pengering ṁ udara . Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering ṁ udara adalah debit udara Q udara dikali intensitas udara ρ udara sebesar 1,2 kgm 3 . Laju aliran massa udara saluran masuk ruang pengering ṁ udara dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.3. g. Menghitung kemampuan mesin pengering handuk untuk menguapkan massa air M 2 dengan menggunakan massa air M 2 adalah laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering ṁ udara dikalikan massa air yang berhasil diuapkan Δw dikalikan 3600 menit dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.4. 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 hasil penelitian orang lain.

3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan