Karakteristik Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1 PK

KAR

PENGE

P

RAKTERI

ERING P

S S

PROGRA

D

UN

ISTIK LA

PAKAIAN

Skripsi Yang Syarat Memp

CAKR

N

AM PEND

DEPARTE

FAK

NIVERSIT

AJU PEN

N SISTEM

DAYA 1

SKRIP g Diajukan mperoleh Ge

RA MESS

NIM. 1004

DIDIKAN

EMEN TE

KULTAS

TAS SUM

MEDA

2014

NGERING

M POMPA

1 PK

PSI Untuk Mele elar Sarjana

SA ABAD

421035

N SARJAN

EKNIK M

TEKNIK

MATERA

AN

4

GAN PAD

A KALOR

engkapi a Teknik

DI

NA EKST

MESIN

K

UTARA

DA MESIN

R DENG

TENSI

N

AN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan inayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini. Tugas sarjana ini merupakan syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

Tugas sarjana ini diambil dari bidang mata kuliah Perpindahan Panas dengan judul “Karakteristik Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1 PK ”.

Dalam penyelesaian tugas sarjana ini, tidak sedikit kesulitan yang dihadapi, baik yang disebabkan oleh keterbatasan waktu, data maupun kemampuan penulis. Namun berkat dukungan baik moril maupun materil dari berbagai pihak akhirnya dapat terselesaikan penulisan tugas akhir ini.

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

1. Kedua orang tua tercinta Ayahanda Abadi dan Ibunda Nunung Rukmiani

yang senantiasa memberikan dukungan serta doa yang tak pernah putus.

2. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT sebagai dosen pembimbing

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

3. Bapak Ir. Abdul Halim Nasution, M.Sc selaku Dosen Pembanding I dan

Bapak Ir. Tekad Sitepu selaku Dosen Pembanding II.

4. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik

Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara

5. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik

Mesin Universitas Sumatera Utara.

6. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik

Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis selama kuliah.

7. Bapak/Ibu staff pegawai yang banyak membantu penulis selama kuliah di

Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara.

hentinya memotivasi penulis.

10.Rekan – rekan mahasiswa di Teknik Mesin: yang telah banyak mendukung

dan membantu penulis selama perkuliahan maupun dalam penyelesaian tugas sarjana ini.

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, 6 Januari 2014

Penulis,

Cakra Messa Abadi

KARAKTERISTIK LAJU PENGERINGAN PADA MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh masalah yang sering dihadapi jasa laundry pada penyediaan mesin untuk pengering pakaian. Selama ini mesin pengering pakaian yang beredar di pasaran, sumber panasnya beragam, mulai dari

uap panas (steam), gas (api) atau listrik heater. Energi yang digunakan untuk

prosedur ini sangat besar (energi yang dihasilkan lebih besar daripada yang dapat dimanfaatkan). Melalui pembuatan model fisik mesin pengering pakaian berdasarkan pompa kalor ini, diharapkan dapat menghemat energi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui performansi siklus kompresi uap pada mesin pengering pakaian sistem pompa kalor daya 1 PK serta mengetahui karakteristik laju pengeringan pakaian. Penelitian ini menggunakan metode perhitungan termodinamika dengan refrigeran yang dipakai Hydro Chloro Fluoro Carbon (HCFC-22). Hasil dari penelitian ini diperoleh koefisien performansi

siklus kompresi uap atau Coefficient of Perfomance (COP) dan karakteristik laju

pengeringan pakaian.

Kata kunci: portable, AC Rumah, refrigerant, HCFC-22, laju pengeringan,

MACHINE WITH HEAT PUMP SYSTEM POWER 1 PK

Department of Mechanical Engineering , Faculty of Engineering University of North Sumatra

ABSTRACT

This research is motivated by a frequently encountered problem in the provision of laundry services for the machine clothes dryer. During these clothes dryers on the market, heat sources vary, ranging from steam heat (steam), gas (flame) or electric heater. Energy used for both procedures is very large (greater energy produced than can be used). Through physical modeling of clothes dryers by the heat pump, is expected to save energy. The purpose of this study was to determine the performance of the vapor compression cycle on the clothes dryer machine power system heat pump 1 PK and know the characteristics of the rate of

drying clothes. This study uses thermodynamic calculations used refrigerant

hydro chlorofluorocarbon (HCFC – 22) . The results of this study obtained coefficient of performance of the vapor compression cycle or Coefficient of Performance (COP) and the characteristics of the rate of drying clothes.

Keywords : portable, AC Homes, refrigerant, HCFC - 22, the drying rate, Coefficient of Performance (COP).

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PEMBANDING

LEMBAR KESIMPULAN SEMINAR DOSEN PEMBANDING I LEMBAR KESIMPULAN SEMINAR DOSEN PEMBANDING II LEMBAR ABSENSI PEMBANDING BEBAS

LEMBAR TUGAS SARJANA LEMBAR KARTU BIMBINGAN

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... ii

ABSTRACT ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR NOTASI ... ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Tujuan Penelitian ... 3

1.4.1 Tujuan Umum ... 3

1.4.2 Tujuan Khusus ... 4

1.5. Manfaat Penelitian ... 4

1.6. Metode Pengumpulan Data ... 4

2.1. Prinsip Pengeringan ... 5

2.1.1 Pengeringan Buatan ... 6

2.1.2 Jenis-Jenis Pengeringan Buatan ... 6

2.1.3 Faktor yang mempengaruhi pengeringan ... 7

2.2. Pompa Kalor ... 9

2.3. Siklus Kompresi Uap ... 10

2.3.1. Proses Kompresi (1 – 2) ... 13

2.3.2. Proses Kondensasi (2 – 3) ... 14

2.3.3. Proses Ekspansi (3 – 4) ... 15

2.3.4. Proses Evaporasi (4 – 1) ... 15

2.4. Performansi Siklus Kompresi Uap ... .16

2.4.1. Koefisien Performansi (COP) ... 16

2.4.2. Faktor Prestasi (FP) ... 16

2.4.3. Total Performance (TP)... .16

2.5. Pengertian Laju Pengeringan ... .17

2.6. Periode Laju Pengeringan ... .18

2.7. Kadar Air ... .20

2.8. Moisture Ratio (Rasio Kelembaban) ... .21

2.9. Refrigeran ... .21

2.9.1. Pengelompokan Refrigeran ... 22

2.9.2. Persyaratan Refrigeran ... 24

BAB III METODOLOGI ... 26

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 26

3.2. Bahan dan Alat ... 26

3.2.1. Bahan ... 26

3.2.2. Alat ... 29

3.3. Data penelitian ... 33

3.4. Pemeriksaan Sistem Refrigerasi ... 33

3.5. Prosedur Pengujian Mesin Pengering ... 35

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 38

4.1. Performansi Siklus Kompresi Uap (SKU) ... 38

4.2. Kinerja Pengeringan Pakaian ... 43

4.3. Moisture Ratio Pakaian ... 48

4.4. Analisa perbandingan mesin pengering ... 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 53

5.1. Kesimpulan ... 53

5.2. Saran ... 53

DAFTAR PUSTAKA ... 54 LAMPIRAN

Gambar 2.1 Refrigerator dan pompa kalor ... 9

Gambar 2.2 Siklus Kompresi Uap sederhana ... 11

Gambar 2.3 Diagram T-s... 12

Gambar 2.4 Diagram P-h ... 13

Gambar 2.5 Grafik hubungan kadar air dengan waktu ... 19

Gambar 3.1 Pakaian ... 27

Gambar 3.2 Tabung Refrigeran 22... 27

Gambar 3.3 Mesin Pengering Pakaian Pompa Kalor ... 28

Gambar 3.4 Aluminium S Type Load Cell ... 29

Gambar 3.5 Rh - Meter ... 30

Gambar 3.6 Hot Wire Annemometer ... 31

Gambar 3.7 Pressure gauge ... 32

Gambar 3.8 Skema instalasi pengujian mesin pengering pakaian ... 36

Gambar 3.9 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian ... 37

Gambar 4.1 Diagram P-h Siklus Kompresi Uap Aktual ... 40

Gambar 4.2 Grafik pengeringan dari pakaian data I Speed 1... 47

Gambar 4.3 Grafik pengeringan Kemeja A Speed 1, 2, 3... 46

Gambar 4.4 Grafik Relative humidity – Waktu Pakaian Data I Speed 1 ... 44

Gambar 4.5 Grafik Temperatur – Waktu Pakaian Data I ... 48

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pembagian Refrigeran berdasarkan keamanan ... ... 23

Tabel 2.2 Nilai ODP beberapa refrigeran ... ... 25

Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian ... ... 26

Tabel 3.2 Karakteristik Tipe AC-Split ... ...28

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian I (Speed 1) Bahan 1 pcs Kemeja A... 38

Tabel 4.2 Data Hasil Perhitugan I (Speed 1) Bahan 1 pcs Kemeja A... 42

Tabel 4.3 Laju Pengeringan Pakaian berdasarkan hasil pengujian...44

Tabel 4.4 MR sampel 1 pcs celana jeans ... ... 49

Notasi A COP h h1 h2 h3 h4 P P1 P2 P3 Wc V I ṁ FP TP Qk Wo Wf t Kabb Kabk Wa Wk Wt Ar Lu Co En En En En En Te Te Te Te Da Te ku laj ka efe Fa To Ka La Be Be W Ka Ka Be Be Be rti uas Permuka oefficient of nthalpy nthalpi refrig nthalpi refrig ntalpi refrige ntalpi masuk ekanan abso ekanan sisi m ekanan sisi k ekanan sisi k aya listrik co egangan listr uat arus listr

u aliran refr lor yang di ek pendingi aktor prestas otal prestasi

alor yang di aju Pengerin erat Basah erat kering aktu Penger adar air basi adar air basi erat air dalam erat kering m erat total

aan Perpind

f Performan

geran masu geran kelua eran saat ke k ke evapor olute masuk kom keluar komp keluar kond ompressor trik rik frigeran pad serap di ev inan (efek re si ilepaskan ol ngan ringan is basah is kering m bahan mutlak baha dahan Panas nce uk kompress ar kompress eluar konden rator mpressor pressor densor da sistem aporator efrigerasi) leh Konden an s sor or nsor sor Satuan m2 Tanpa dime kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg Mpa kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2 kW Volt Ampere kg/s kW kJ/kg kW kg/jam gram gram menit % % gram gram gram ensi

MR Moisture ratio (rasio kelembaban) %

Mt Kadar air pada selama pengeringan menit

Mo Kadar air awal bahan %

Me Kadar air setelah berat bahan konstan %

PAKAIAN SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh masalah yang sering dihadapi jasa laundry pada penyediaan mesin untuk pengering pakaian. Selama ini mesin pengering pakaian yang beredar di pasaran, sumber panasnya beragam, mulai dari

uap panas (steam), gas (api) atau listrik heater. Energi yang digunakan untuk

prosedur ini sangat besar (energi yang dihasilkan lebih besar daripada yang dapat dimanfaatkan). Melalui pembuatan model fisik mesin pengering pakaian berdasarkan pompa kalor ini, diharapkan dapat menghemat energi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui performansi siklus kompresi uap pada mesin pengering pakaian sistem pompa kalor daya 1 PK serta mengetahui karakteristik laju pengeringan pakaian. Penelitian ini menggunakan metode perhitungan termodinamika dengan refrigeran yang dipakai Hydro Chloro Fluoro Carbon (HCFC-22). Hasil dari penelitian ini diperoleh koefisien performansi

siklus kompresi uap atau Coefficient of Perfomance (COP) dan karakteristik laju

pengeringan pakaian.

Kata kunci: portable, AC Rumah, refrigerant, HCFC-22, laju pengeringan,

CHARACTERISTICS OF THE RATE OF DRYING CLOTHES DRYER MACHINE WITH HEAT PUMP SYSTEM POWER 1 PK

Department of Mechanical Engineering , Faculty of Engineering University of North Sumatra

ABSTRACT

This research is motivated by a frequently encountered problem in the provision of laundry services for the machine clothes dryer. During these clothes dryers on the market, heat sources vary, ranging from steam heat (steam), gas (flame) or electric heater. Energy used for both procedures is very large (greater energy produced than can be used). Through physical modeling of clothes dryers by the heat pump, is expected to save energy. The purpose of this study was to determine the performance of the vapor compression cycle on the clothes dryer machine power system heat pump 1 PK and know the characteristics of the rate of

drying clothes. This study uses thermodynamic calculations used refrigerant

hydro chlorofluorocarbon (HCFC – 22) . The results of this study obtained coefficient of performance of the vapor compression cycle or Coefficient of Performance (COP) and the characteristics of the rate of drying clothes.

Keywords : portable, AC Homes, refrigerant, HCFC - 22, the drying rate, Coefficient of Performance (COP).

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang Masalah

Pengeringan pakaian selama bertahun-tahun dilakukan secara konvensional yaitu dengan menjemur secara langsung diluar ruangan dengan paparan sinar matahari serta dengan tambahan bantuan angin. Seiring dengan kemajuan dan perkembangan teknologi maka proses pengeringan pakaian tidak lagi hanya dilakukan dengan cara konvensional, akan tetapi dengan menggunakan mesin yang dapat menghasilkan panas sebagai pengganti sinar matahari. Penggunaan mesin ini memiliki keunggulan, yaitu tidak bergantung terhadap cuaca (dapat dilakukan pada malam hari dan pada saat kondisi terjadi hujan).

Proses pengeringan pakaian merupakan rutinitas yang banyak dilakukan masyarakat sehingga banyak bermunculan jasa yang menawarkan pencucian dan pengeringan pakaian. Sebagai contoh industri perhotelan, merupakan industri yang banyak membutuhkan proses pengeringan dalam pelayanannya kepada para pelanggan. Seiring berjalannya waktu banyak pula bermunculan jasa-jasa laundry ditengah-tengah masyarakat. Oleh sebab itu sistem pengering pakaian sangat dibutuhkan, terutama yang dapat menghemat waktu, menghemat energi dan tidak tergantung kepada cuaca.

Mesin pengering pakaian yang ada dipasaran selama ini, sumber pemanasnya

beragam, mulai dari uap panas (steam), gas (api) atau pemanas listrik. Namun

sayangnya, energi yang digunakan sangat besar (energi yang dihasilkan lebih

besar daripada yang dapat dimanfaatkan). Salah satu dari sumber pemanas yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi bagi mesin pengering adalah pompa kalor.

Beberapa penelitian yang berkaitan dengan mesin pengering yang menggunakan pompa kalor sudah banyak dilakukan terutama untuk mengeringkan buah-buahan, tetapi untuk pengeringan pakaian belum banyak dilakukan.

Teknologi pompa kalor sebagai pengering telah banyak dimanfaatkan di Australia dan Eropa karena berpotensi menghemat energi. Pompa kalor untuk

energi sebesar 50% daripada pengering pakaian listrik konvensional, dan karenanya memiliki potensi menyimpan energi yang besar (Meyers, et al. 2010).

Karakteristik penting dari sebuah pompa kalor adalah bahwa jumlah panas yang dapat ditransfer lebih besar daripada energi yang diperlukan untuk menggerakkan siklus. Perbandingan antara panas yang dihasilkan dan energi yang

dibutuhkan dikenal dengan Coefficient of Performance (COP).

Secara umum, pompa kalor mengambil panas dari udara atau dari permukaan sebagaimana aplikasi udara panas (pengeringan secara konveksi). Udara yang dipanaskan meningkatkan kelembaban relatif udara, sehingga mampu mengangkat uap air dari bahan yang terpanaskan oleh udara. Hal ini akan mempengaruhi banyaknya air yang diuapkan tiap satuan waktu atau penurunan kadar air bahan dalam satuan waktu yang dikenal sebagai laju pengeringan.

Dengan latar belakang diatas, perlu adanya penelitian mengenai karakteristik laju pengeringan pada ruang pengering pakaian dengan menggunakan pompa kalor daya 1 PK.

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

1. Pembuatan model fisik semua komponen pada unit mesin pengering

pakaian ini didasarkan pada hasil perhitungan teoritis.

2. Pompa kalor yang digunakan beroperasi menggunakan siklus kompresi

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 performansi siklus kompresi uap pada mesin pengering

pakaian sistem pompa kalor dengan daya 1 PK berdasarkan data hasil pengujian.

2. Untuk mengetahui karakteristik laju pengeringan pakaian, sehingga

diperoleh perbandingan dengan mesin yang selama ini beredar di pasaran.

1. 5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang didapat dari hasil penelitian ini adalah

1. Sistem yang sederhana ini secara luas berkontribusi untuk memenuhi

kebutuhan pengeringan pakaian pada sektor rumah tangga, khususnya usaha laundry di Indonesia.

2. Pemanfaatan aliran udara panas yang dapat membantu mengeringkan

pakaian dan berpotensi menghemat energi.

3. Sebagai pengembangan dalam bidang penghematan energi dari teknologi

refrigerasi dan pengkondisian udara.

1.6 Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data dalam karya tulis ini dilakukan dengan :

1. Studi literatur dari beberapa buku referensi dan catatan kuliah

mengenai Perpindahan Panas.

2. Melakukan pengamatan dan pengambilan data secara langsung pada

proses pengujian Mesin Pengering pada saat mesin beroperasi di lingkungan Laboratorium Fakultas Teknik Mesin USU.

3. Informasi dan masukan dari pembimbing maupun dengan pihak-pihak yang memahami materi tentang perancangan mesin pengeringan di lingkungan Universitas Sumatera Utara (USU).

1.7 Sistematika Penulisan

Penulisan skripsi ini terbagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Berisi uraian tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, manfaat penelitian, metode pengumpulan data serta sistematika penulisan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Berisi teori-teori yang menunjang penyelesaian masalah seperti dalam hubungannya dengan prinsip pengeringan, teori pompa kalor, performansi siklus kompresi uap, serta laju pengeringan pakaian.

BAB III METODA PENELITIAN

Berisi tentang diagram alir proses pembuatan, deskripsi bentuk

konstruksi mesin pengering, prosedur kerja alat, pengujian mesin

pengering.

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang data yang diperoleh selama pengujian dan analisa perhitungan mengenai performansi siklus kompresi uap dan karakteristik laju pengeringan sehingga selanjutnya dapat ditarik sebuah kesimpulan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan berdasarkan data hasil pengujian yang telah dianalisa dan saran-saran yang diberikan untuk menyempurnakan kinerja alat.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Prinsip Pengeringan

Pengeringan (drying) merupakan proses perpindahan panas dan uap air secara

secara simultan yang memerlukan energi panas untuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dari permukaan bahan yang dikeringkan oleh media pengering yang biasanya berupa panas (Thaib, dkk 1999).

Pengeringan dapat diartikan memindahkan atau mengambil kandungan zat cair dari benda padatnya, zat cair yang biasa kita pindahkan dari zat padat adalah air. Sedangkan zat padat biasanya bermacam-macam, contohnya pada saat kita selesai mencuci pakaian, maka kita hendak melakukan proses pengeringan pada pakaian kita, maka yang bertindak sebagai zat padat adalah kain baju kita, sedangkan yang menjadi zat cairnya adalah air yang berada dalam pakaian tersebut.

Metode yang dikembangkan untuk pengeringan ini amat beraneka ragam, dengan berbagai karakteristiknya. Keragaman karakteristik ini mencakup ukuran bahan yang dapat dikeringkan, waktu pengeringan, biaya, tekanan saat operasi, panas yang dapat dipindahkan dan karakteristik lainnya. Mujumdar dan Devahastin dalam bukunya mengatakan bahwa tidak ada satu prosedur perancangan khusus yang mungkin diterapkan untuk seluruh atau beberapa jenis mesin pengering sekalipun. Karena itu saat mencoba untuk merancang mesin pengering atau menganalisa mesin pengering perlu mengacu kembali pada dasar-dasar pindahan panas, massa serta proses termodinamika yang dikaitkan dengan pengetahuan tentang sifat bahan. Secara matematis dapat dikatakan bahwa seluruh proses yang terlibat, meski pada mesin pengering yang paling sederhana sekalipun adalah sangat tidak linier dan karenanya pembesaran skala mesin pengering umumnya sulit.

Ada beberapa masalah yang seringkali ditemui dalam proses pengeringan. Yang pertama adalah masalah yang berkaitan dengan mutu hasil pengeringan. Operasi yang dijalani dalam pengeringan adalah operasi yang cukup rumit yang

meliputi perpindahan panas dan massa serta mungkin beberapa laju proses lain, seperti perubahan fisik atau kimia dari produk, yang mana hal – hal tersebut dapat saja menimbulkan perubahan mutu hasil. Perubahan fisik yang mungkin terjadi antara lain adalah pengerutan dan penggumpalan. Selain perubahan fisik, dapat pula terjadi perubahan kimia yang merubah aroma, warna, tekstur atau sifat padatan lain yang dihasilkan. Yang kedua adalah masalah kapasitas dari proses pengeringan itu sendiri, dimana kebutuhan pada saat ini yang cukup tinggi, sehingga perlu juga dipikirkan mengenai bagaimana membuat mesin pengering yang memiliki kapasitas besar. Kemudian masalah selanjutnya adalah yang berkaitan dengan kondisi dan sifat dari bahan yang dikeringkan cukup bervariasi, dan terkadang menuntut adanya modifikasi dari proses pengeringan tradisional (dengan cara menjemur atau sekedar memanaskan) menjadi proses - proses pengeringan dengan karakter dan kemampuan yang lebih spesifik dan dengan kebutuhan masing – masing produk.

2.1.1 Pengeringan Buatan

Pengeringan dengan menggunakan alat pengering dimana suhu,

kelembapan udara, kecepatan udara dan waktu dapat diatur dan di awasi. Keuntungan Pengeringan Buatan:

 Tidak tergantung cuaca.

 Kapasitas pengeringan dapat dipilih sesuai dengan yang diperlukan.

 Tidak memerlukan tempat yang luas.

 Kondisi pengeringan dapat dikontrol.

 Pekerjaan lebih mudah.

2.1.2 Jenis – Jenis Pengeringan Buatan Berdasarkan media panasnya,

 Pengeringan adiabatis ; pengeringan dimana panas dibawa ke alat

pengering oleh udara panas, fungsinya udara memberi panas dan membawa air.

 Pengeringan isotermik; bahan yang dikeringkan berhubungan langsung

Proses pengeringan :

 Proses pengeringan diperoleh dengan cara penguapan air.

 Dengan cara menurunkan RH dengan mengalirkan udara panas

disekeliling bahan.

 Proses perpindahan panas; proses pemanasan dan terjadi panas sensible

dari medium pemanas ke bahan, dari permukaan bahan ke pusat bahan.

 Proses perpindahan massa; proses pengeringan (penguapan), terjadi

panas laten, dari permukaan bahan ke udara.

 Panas sensible; panas yang dibutuhkan atau dilepaskan untuk menaikkan

atau menurunkan suhu suatu benda.

 Panas laten; panas yang diperlukan untuk mengubah wujud zat dari padat

ke cair, cair ke gas, dst, tanpa mengubah suhu benda tersebut.

2.1.3 Faktor yang mempengaruhi pengeringan

Pada pengeringan selalu diinginan kecepatan pengeringan yang maksimal. Oleh karena itu perlu dilakukan usaha - usaha untuk mempercepat pindah panas dan pindah massa (pindah massa dalam hal 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 :

(a) Luas permukaan

(b) Suhu

(c) Kecepatan udara

(d) Kelembapan udara

(e) Tekanan atm dan vakum

(f) Waktu

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

 Suhu

Semakin besar perbedaan suhu (antara medium pemanas dengan bahan 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 dibawa ke udara yang akan menyebabkan proses pindahan panas semakin cepat sehingga pindah massa akan berlangsung juga dengan cepat.

 Kecepatan udara

Umumnya udara yang bergerak akan lebih banyak mengambil uap air dari permukaan bahan yang dikeringkan. Udara yang bergerak adalah udara yang mempunyai kecepatan gerak yang tinggi, berguna untuk mengambil uap air dan menghilangkan uap air dari permukaan bahan yang dikeringkan, sehingga dapat mencegah terjadinya udara jenuh yang dapat memperlambat penghilangan air.

 Kelembaban Udara (Relative Humidity)

Semakin lembab udara di dalam ruang pengering dan sekitarnya maka akan semakin lama proses pengeringan berlangsung kering, begitu juga sebaliknya. Karena udara kering dapat mengabsorpsi 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 > RH keseimbangan maka bahan malahan 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

Pomp media suh memindah bertemper

es, freeze

Pomp (Refrigera bertujuan dari ruang suhu yang Pomp suatu fluid ventilasi,

pa kalor (hea

hu rendah hkan panas ratur lebih

r, pendingin

pa kalor m

ator), perbe

menjaga ru gan. Sedang g tinggi (pan

Gamb Sum

pa kalor mem da kerja yan

dan pendin

at pump) ad ke suhu dari sumb h tinggi. n ruangan, d merupakan p edaannya h uangan pad

gkan pomp nas). Hal ini

bar 2.1 Refri mber: (Cen

manfaatkan ng disebut d ngin ruanga dalah suatu tinggi. Seb ber panas Contoh dan sebagai perangkat y hanya pada da suhu rend pa kalor ber

i diilustrasik

igerator dan ngel & Boles

n sifat fisik

dengan refr

an, pompa perangkat y bagian bes yang berte yang pali inya. yang sama a tujuan a dah (dingin rtujuan men kan seperti

n pompa ka s Fifth Editi

dari pengua

rigeran. Pad kalor meru

yang mentra ar teknolog emperatur re ng umum

a dengan m akhirnya. M n) dengan m njaga ruang pada gamba

lor (heat pu

ion Hal.608

apan dan pe da aplikasi ujuk pada a

ansfer pana gi pompa endah ke l

m adalah l

mesin pend Mesin pend membuang p

gan berada ar 2.1. ump) 8) engembunan sistem pem alat pendin as dari kalor lokasi emari dingin dingin panas pada n dari manas, ginan

kompresi uap yang mencakup saluran pembalik dan penukar panas sehingga arah aliran panas dapat dibalik. Secara umum, pompa kalor mengambil panas dari udara atau dari permukaan. Beberapa jenis pompa kalor dengan sumber panas

udara tidak bekerja dengan baik setelah temperatur jatuh di bawah -5oC/23oF

(Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Pompa_kalor)

2.3 Siklus Kompresi Uap

Siklus Kompresi Uap (SKU) adalah siklus termodinamika yang digunakan untuk memindahkan panas dari medium yang bertemperatur rendah ke medium yang bertemperatur lebih tinggi. Fluida kerja yang mengalir selama siklus disebut fluida kerja atau refrigeran. Pada SKU, selama siklus, refrigeran mengalami

perubahan fasa, yaitu menjadi uap (evaporation) dan menjadi cair (condensation).

Berdasarkan proses perubahan fasa inilah, maka pada SKU kita kenal beberapa komponen seperti Evaporator dan Kondensor. Saat ini mesin pendingin yang menggunakan SKU sangat mudah dijumpai, seperti pada pendingin/pemanas yang

digunakan untuk pengkondisian udara (AC-Split/Heat Pump) di perumahan atau

perkantoran dalam skala kecil.

Sistem kompresi uap mempunyai 4 komponen utama, yaitu kompresor,

kondensor, katup ekspansi (Throttling Device) dan evaporator seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2.2. Keempat komponen tersebut melakukan proses yang saling berhubungan dan membentuk siklus refrigerasi kompresi uap. [Ref. Buku Kuliah Thermodinamika Teknik II, hal. 54]

Pada gambar dapat dilihat bahwa dengan menggunakan evaporator panas diserap dari ruangan yang dikondisikan. Kemudian kompresor menerima kerja mekanik. Setelah melalui kompresor, refrigeran masuk ke kondensor. Di sini refrigeran membuang panas ke lingkungan dan akhirnya mencair. Setelah mencair, tekanan refrigeran diturunkan sampai tekanan evaporator dengan menggunakan katup ekspansi.

Diagr Gambar 2 pada graf SKU ini d 1. Proses tekanan setelah 2. Proses konden refriger suhuny jenuh p G

ram T-s (T

2.3. Diagram fik pada Ga dapat dibagi

1 – 2s: ad n kondensor

menyerap p 2s – 3: nsor pada t

ran masih ya hingga m pada sisi kel

Gambar 2.2

adalah tem

m P-h (P a

ambar 2.4. atas empat dalah proses

r. Pada titik panas pada adalah pe tekanan kon dalam kon mencapai te luar konden Siklus Kom mperatur da adalah tekan Proses-pro t proses idea

s kompresi k 1, idealnya suhu renda erpindahan

nstan. Pada ndisi superh

emperatur k nsor.

mpresi Uap

an s adalah

nan dan h a

oses termod al, yaitu:

isentropik a refrigeran ah dari evap panas yan a bagian a heat dan ak kondensasi,

sederhana

entropi) d adalah entro dinamika ya dari tekana berada pad orator. ng diikuti

wal sisi m kibat pendin dan akhirn ditampilkan opi) ditamp ang terjadi an evaporat da fasa cair j

kondensasi masuk kond ngin akan nya menjad pada pilkan pada tor ke jenuh dari densor turun di cair

3. Proses 3 – 4: adalah ekspansi adiabatik dari tekanan kondensor ke tekanan evaporator. Akibat penurunan tekanan, temperatur akan turun. Pada sisi masuk evaporator sebagian fluida berada pada fasa cair dan sebagian lagi menjadi uap. 4. Proses 4 – 1: adalah penguapan pada tekanan konstan. Di sini fluida menyerap panas dari medium agar dapat menguap. Refrigeran akan, seluruhnya menguap di sisi keluar evaporator dan siklus akan berulang ke langkah 1.

Pada diagram T-s dan diagram P-h, siklus kompresi uap dapat digambarkan pada gambar sebagai berikut:

Proses yang terjadi pada Siklus Refrigerasi Kompresi Uap adalah sebagai berikut:

2.3.1 Proses Kompresi (1 – 2s)

Proses ini berlangsung di kompresor secara isentropik adiabatik. Tugas utama kompresor adalah menaikkan tekanan refrigeran, sekaligus juga menaikkan temperaturnya lebih tinggi dari temperatur lingkungan. Tujuannya adalah agar dapat melepaskan panas pada temperatur tinggi ke lingkungan.

Kondisi awal refrigeran pada saat masuk di kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah di kompresi refrigeran menjadi uap bertekanan tinggi.

pun meningkat. Besarnya kerja kompresi per satuan massa refrigeran bisa dihitung dengan rumus :

Wc = = ...(2.1)

Dimana :

= besarnya kerja kompresi yang dilakukan (kJ/kg) = entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg) = entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

ṁ = laju aliran refrigeran pada sistem (kg/s)

h1 diperoleh dari tekanan pada evaporator, h2 diperoleh dari tekanan pada

kondensor.

Dalam pengujian besarnya daya kompresor untuk melakukan kerja dapat juga ditentukan dengan rumus:

Wc

...(2.2) Dimana :

Wc = daya listrik kompresor (Watt)

= tegangan listrik (Volt) = kuat arus listrik (Ampere)

= 0,6 – 0,8

2.3.2 Proses Kondensasi (2 – 3)

Proses ini berlangsung di kondensor, refrigeran yang bertekanan dan temperatur 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 dan akhirnya refrigeran mengembun menjadi cair.

Besarnya kalor per satuan massa refrigeran yang di lepaskan di kondensor

dinyatakan sebagai:

...(2.3)

Dimana :

= besarnya kalor dilepas di kondensor (kJ/kg)

= entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)

= entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)

ṁ = laju aliran refrigeran pada sistem (kg/s)

2.3.3 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 katup ekspansi yang berbentuk pipa kapiler atau

orifice yang berfungsi mengatur laju aliran refrigeran dan menurunkan tekanan. =

Dimana :

h3 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)

h4 = harga entalpi masuk ke evaporator (kJ/kg)

2.3.4 Proses Evaporasi (4 – 1)

Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar isotermal. Refrigeran

dalam wujud cair bertekanan rendah menyerap kalor dari lingkungan / media yang didinginkan sehingga wujudnya berubah menjadi gas bertekanan rendah.

... ...(2.4)

Dimana :

= kalor yang di serap di evaporator ( kW ) = efek pendinginan (efek refrigerasi) (kJ/kg)

= harga entalpi ke luar evaporator (kJ/kg) = harga entalpi masuk ke evaporator (kJ/kg)

ṁ = laju aliran refrigeran pada sistem (kg/s)

Selanjutnya refrigeran kembali masuk ke kompresor dan bersirkulasi

kembali, begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tercapai.

2.4Performansi Siklus Kompresi Uap (SKU)

Ada beberapa parameter yang dapat digunakan untuk menentukan performansi sebuah SKU. Parameter ini antara lain :

2.4.1 Koefisien Performansi (COP)

Kinerja dari pompa kalor dinyatakan dalam Coefficient Of Performance

(COP), yang didefenisikan sebagai perbandingan antara kalor yang dilepaskan oleh kondensor dengan kerja yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor. (Oktay and Hepbasli 2003) [Ref. Australian Journal Of Sciene, hal.596] :

COP =

Wc Qe

...(2.5)

Dimana :

= Kalor yang diserap oleh evaporator (kW) = Kerja yang masuk dalam kompresor (kW)

COP diperlukan untuk menyatakan performansi unjuk kerja dari siklus refrigerasi. Parameter ini digunakan apabila yang dimanfaatkan adalah laju penyerapan panas pada evaporator. Pada siklus Sistem Kompresi Uap (SKU) bentuk energi yang dihasilkan adalah panas yang diserap evaporator dan energi yang dimasukkan adalah kerja kompressor. [Ref. Buku kuliah Termodinamika Teknik II, hal. 56].

2.4.2 Faktor Prestasi (FP)

Sebuah Sistem Kompresi Uap (SKU) dapat dimanfaatkan sebagai sumber panas, dengan memanfaatkan panas buangan kondensornya. Jika hal ini yang terjadi, maka performansinya dinyatakan dengan Faktor Prestasi (FP), yang didefinisikan sebagai laju pelepasan kalor di kondensor dibagi dengan kerja kompresor.

………(2.6) Dimana :

= Kalor yang dilepas oleh kondensor (kW) = Kerja yang masuk dalam kompresor (kW)

2.4.3 Total Performance (TP)

Sebuah sistem kompresi uap dengan memanfaatkan evaporator dan kondensor sekaligus disebut dengan sistem kompresi uap hibrid. Kinerja dari

sebuah sistem kompresi uap hibrid dinyatakan dengan Total Performance (TP),

yang dirumuskan dengan:

... (2.7) Dimana:

Qe= Kalor yang diserap oleh evaporator (kW)

QK = Kalor yang dilepaskan oleh Kondensor (kW)

Laju pengeringan (drying rate; kg/jam) adalah banyaknya air yang diuapkan tiap satuan waktu atau penurunan kadar air bahan dalam satuan waktu. Penurunan kadar air produk selama proses pengeringan dihitung dengan menggunakan persamaan 2.8 (Suntivarakorn, Satmarong, Benjapiyaporn, & Theerakulpisut,

2010). [Ref. International Journal of Aerospace & Mechanical Engineering; Oct

2010, Vol. 4 Issue 4, hal. 220]

… … … . . … … … . . .

Dimana :

We = Berat pakaian sebelum pengeringan (kg)

Wf = Berat pakaian setelah pengeringan (kg)

t = Waktu pengeringan (jam)

Laju pengeringan biasanya meningkat di awal pengeringan kemudian konstan dan selanjutnya semakin menurun seiring berjalannya waktu dan berkurangnya kandungan air pada bahan yang dikeringkan. Laju pengeringan merupakan jumlah kandungan air bahan yang diuapkan tiap satuan berat kering bahan dan tiap satuan waktu (Earle 1983; Mujumdar 2006).

2.6Periode Laju Pengeringan

Menurut Henderson dan Perry (1955), proses pengeringan memiliki 2 (dua) periode utama yaitu periode pengeringan dengan laju pengeringan tetap dan periode laju pengeringan menurun. Kedua periode utama ini dibatasi oleh kadar

air kritis (critical moisture content) (Taib, G. et al., 1988).

Simmonds et al. (1953) menyatakan bahwa kadar air kritis adalah kadar air

terendah saat mana laju air bebas dari dalam bahan ke permukaan sama dengan laju pengambilan uap air maksimum dari bahan. Pada pakaian umumnya kadar air ketika pengeringan dimulai lebih kecil dari kadar air kritis. Dengan demikian pengeringan yang terjadi adalah pengeringan dengan laju pengeringan menurun.

berbagai t 1992). Hender dengan la permukaan laju peng tergantung relative ke Laju pe pengering laju peng berbeda ak

Pada p dikeringka menurun, air bebas y

Laju p kadar air b

Period dari dalam udara seki

ingkatan ka

rson dan P aju tetap, b

n bahan be guapan pad g pada kead ecil. (Taib, G

engeringan gan. Jumlah

eringan tet kan terjadi p periode laju an tidak lag

energi pan yang sedikit

engeringan bahan lebih de laju peng m ke permu

itarnya.

Gamb

adar air yang

Perry (1955 bahan meng

rlangsung p da permuka

daan sekelil G. et al. 198

akan menu air terikat tap menjad

pada kadar u pengerin gi ditutupi o nas yang dip t sekali jum

menurun t kecil daripa geringan m

ukaan dan

bar 2.5 Graf

g berbeda u

) menyatak gendung ai penguapan aan air beb

ling bahan, 88).

urun seiring makin lam di laju peng air yang be ngan menur

oleh lapisan peroleh bah mlahnya.

terjadi sete ada kadar a menurun me permindah

fik hubunga

untuk setiap

kan bahwa ir yang cu

yang lajuny bas. Laju

sedangkan

g dengan p ma semakin

geringan m rbeda pula. run permuk n air. Selam han digunak

elah laju pe air kritis (Ga liputi dua p han uap air

an kadar air

bahan. (Br

pada perio ukup banyak

ya dapat dis penguapan

pengaruh b

penurunan k berkurang. menurun unt

kaan partik ma periode l

kan untuk m

engeringan ambar 2.5). proses, yait dari permu dengan wa rooker, D.B ode penger ak, dimana samakan de sebagian bahannya se

kadar air se . Perubahan ntuk bahan kel bahan laju penger menguapkan konstan di

tu : perpind mukaan baha

aktu.

, et al

ingan pada engan besar endiri elama n dari yang yang ingan n sisa imana dahan an ke

AB = Periode pemanasan

BC = Periode laju pengeringan menurun pertama CD = Periode laju pengeringan menurun pertama DE = Periode laju pengeringan menurun kedua

2.7Kadar Air

Kadar air merupakan salah satu sifat fisik dari bahan yang menunjukan banyaknya air yang terkandung di dalam bahan. Kadar air biasanya dinyatakan dengan persentase berat air terhadap bahan basah atau dalam gram air untuk setiap 100 gram bahan yang disebut dengan kadar air basis basah (bb). Berat bahan kering atau padatan adalah berat bahan setelah mengalami pemanasan beberapa waktu tertentu sehingga beratnya tetap atau konstan (Safrizal, 2010).

Kadar air bahan menunjukkan banyaknya kandungan air persatuan bobot bahan. Dalam hal ini terdapat dua metode untuk menentukan kadar air bahan

tersebut yaitu berdasarkan bobot kering (dry basis) dan berdasarkan bobot basah

(wet basis) (Safrizal, 2010).

Kadar air basis basah dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

Ka_bb= Wa

Wt x 100%=

Wt-Wk

Wt x 100% ………...……. (2.9)

Dimana:

Kabb = Kadar air basis basah (%)

Wa = Berat air dalam bahan (gram)

Wk = Berat kering mutlak bahan (gram)

Wt = Berat total (gram) = Wa + Wk

Kadar air basis kering adalah perbandingan antara berat air yang ada dalam bahan dengan berat padatan yang ada dalam bahan. Kadar air berat kering dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

Ka_bk= Wa

Wk x 100%=

Wt-Wk

Dimana:

Kabk = Kadar air basis kering (%)

Wa = Berat air dalam bahan (g)

Wk = Berat kering mutlak bahan (g)

Wt = Berat total (g) = Wa + Wk

Kadar air basis kering adalah berat bahan setelah mengalami pengeringan dalam waktu tertentu sehingga beratnya konstan. Pada proses pengeringan, air yang terkandung dalam bahan tidak dapat seluruhnya diuapkan meskipun demikian yang diperoleh disebut juga sebagai berat bahan kering (Ramadhani, 2011).

2.8 Moisture Ratio (Rasio Kelembaban)

Sama halnya dengan laju kadar air, rasio kelembaban juga mengalami penurunan selama proses pengeringan. kenaikan suhu udara pengeringan mengurangi waktu yang diperlukan untuk mencapai setiap tingkat rasio kelembaban sejak proses transfer panas dalam ruang pengeringan meningkat. Sedangkan, pada suhu tinggi, perpindahan panas dan massa juga meningkat dan

kadar air bahan akan semakin berkurang (Garavand et al., 2011).

Rasio kelembaban (moisture ratio) pada pakaian selama pengeringan dihitung

dengan menggunakan persamaan berikut:

MR= Mt - Me

Mo - Me

…..……….(2.11) Dimana MR merupakan moisture ratio (rasio kelembaban), Mt merupakan

kadar air pada saat t (waktu selama pengeringan, menit), Mo merupakan kadar air

awal bahan, dan Me merupakan kadar air yang diperoleh setelah berat bahan

konstan. Nilai satuan Mt, Mo dan Me merupakan persentase dari kadar air basis

kering bahan (Garavand et al., 2011).

2.9Refrigran

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 refrigeran mengalami

2.9.1 Pengelompokan Refrigran

Refrigeran dirancang untuk ditempatkan didalam siklus tertutup atau tidak bercampur dengan udara luar. Tetapi, jika ada kebocoran karena 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 atau tidak aman. Ada dua faktor yang digunakan untuk mengklassifikasikan refrigeran berdasarkan keamanan, yaitu bersifat racun (toxicity) dan bersifat mudah terbakar (flammability).

Berdasarkan toxicity, refrigeran dapat dibagi dua kelas, yaitu kelas A

bersifat tidak beracun pada konsentrasi yang ditetapkan dan kelas B jika bersifat racun. Batas yang digunakan untuk mendefinisikan sifat racun atau tidak adalah sebagai berikut. Refrigeran dikategorikan tipe A jika pekerja tidak mengalami gejala keracunan meskipun bekerja lebih dari 8 jam/hari (40 jam/minggu) di lingkungan yang mengandung konsentrasi refrigeran sama atau kurang dari 400

ppm (part per million by mass). Sementara kategori B adalah sebaliknya.

Berdasarkan flammability, refrigeran dibagi atas 3 kelas, kelas 1, kelas 2,

dan kelas 3. Yang disebut kelas 1 jika tidak terbakar jika diuji pada tekanan 1 atm (101 kPa) temperature 18,3°C. Kelas 2 jika menunjukkan keterbakaran yang

rendah saat konsentrasinya lebih dari 0,1 kg/m3 pada 1 atm 21.1°C atau kalor

pembakarannya kurang dari 19 MJ/kg. Kelas 3 sangat mudah terbakar.

Refrigeran ini akan terbakar jika konsentrasinya kurang dari 0,1 kg kg/m3

atau kalor pembakarannya lebih dari 19 MJ/kg. Berdasarkan defenisi ini, sesuai standard 34-1997, refrigerans diklassifikasikan menjadi 6 kategori, yaitu:

1. A1: 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 terbakar

5. B2: Sifat racun lebih tinggi dan sifat terbakar rendah

Tabel 2.1 Pembagian Refrigeran berdasarkan keamanan Refrigerant

Number Chemical Formula

Safety group

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

30 CH2CL2 2 B2

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 CHClFCF3 A1

125 CHF2CF3 A1

134a CF3CH2F A1

142b CClF2CH3 3b A2

143a CF3CH3 A2

152a CHF2CH3 3b A2

170 CH3CH3 3a A3

218 CF3CF2CF3 A1

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

Tekanan evaporasi refrigeran sebaiknya lebih tinggi dari atmosfer. 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 kerja kompressor lebih tinggi dan kondensor harus dirancang untuk tahan pada tekanan tinggi, hal ini akan menambah biaya.

2. Sifat ketercampuran dengan pelumas (oil miscibility)

Refrigeran yang baik jika dapat bercampur dengan oli dan membantu melumasi kompressor. Oli sebaiknya kembali ke compressor 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 di deteksi, jika tidak akan

mengurangi performansinya. Umumnya refrigeran tidak berwarna (colorless) dan

tidak berbau (odorless). Metode deteksi kebocoran refrigeran:

a. Halide torch, jika udara mengalir di atas permukaan tembaga yang dipanasi dengan api methyl alcohol, uap dari refrigeran akan berdekomposisi dan mangubah warna api. Lidah api 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 untuk 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 Ozone Depletion Potential, potensi penipisan lapisan

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

Refrigerant Chemical Formula ODP Value

CFC-11 CCl3F 1.0

CFC-12 CCl2F2 1.0

CFC-13B1 CBrF3 0

CFC-113 CCl2FCClF2 0.8

CFC-114 CClF2CClF2 1.0

CFC-115 CClF2CF4 0.6

CFC/HFC-500 CFC-12(73.8%)/HFC-152a(26.2%) 0.74 CFC/HCFC-502 HCFC-22(48.8%)/CFC-115(51.2%) 0.33

HCFC-22 CHClF2 0.05

HCFC-123 CHCl2CF3 0.02

HCFC-124 CHCClF3 0.02

HCFC-142b CH3CClF2 0.06

HCFC-125 CHF2CF3 0

HFC-134a CF3CH2F 0

HFC-152a CH3CHF2 0

Sumber, ASHRAE Inc., (2008). ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment. SI Edition. Atlanta

e. GWP merupakan global warming potential, ada dua jenis angka (indeks) yang

biasa digunakan untuk menyatakan potensi peningkatan suhu bumi. Pertama

HGWP (halocarbon global warming potential) yaitu perbandingan potensi

pemanasan global suatu refrigeran 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

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

Jun Jul Agu Sep Okt Nop Des Jan Feb

1. Studi literatur

2. Penyusunan

proposal

3. Survey Laundry

4. Asembling Alat

5.

Pengujian alat dan pengumpulan data

6.

Analisis data dan Penulisan laporan Skripsi

7. Seminar hasil

8. Perbaikan

9. Ujian Sidang

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

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

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

c. Wool, merupakan bahan yang sering digunakan untuk pakaian yang

hangat, seperti sweeter, jaket, dress dan syal.

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

Gambar 3.1 Pakaian

2. Refrigeran (R-22)

Gas tidak berwarna ini lebih dikenal sebagai HCFC-22 atau R-22. Hal ini biasanya digunakan sebagai propelan dan refrigeran. Tabung R-22 silinder berwarna hijau muda.

Pompa kalor yang dirancang untuk mengeringkan pakaian merupakan

mesin AC (Air Conditioner) merk Samsung model AS09TUQXXEA.

Tabel 3.2 Karakteristik Tipe AC-Split

Karakteristik Gambaran Teknik

Rata-rata tegangan dan frekuensi 220 – 240 V dan 50 Hz

Kapasitas Pendinginan 9000 Btu/h

Konsumsi Daya rata-rata 800 Watt

Refrigeran R-22

Kuat Arus rata-rata 4.0 A

Kuat Arus maks. 4.7 A

Gambar di bawah ini menunjukkan sistem pompa kalor, terdiri dari Kompresor, Kondensor, Evaporator, katup ekspansi dan ruang Pengering. Dimensi ruang pengering adalah 1 m x 1 m x 1 m.

Ruang Pengering Evaporator

Kondensor & Kompresor

3.2.2 Alat

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

1. Load Cell

Load Cell digunakan untuk mengukur berat produk yang akan dikeringkan

secara real time. Alat ini digunakan selama proses pengujian pengeringan

berlangsung. Tujuannya adalah untuk mengetahui pengurangan berat

material selama proses pengeringan. Jenis Load Cell yang digunakan

adalah Aluminium S - Type Load Cell.

Gambar 3.4 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%/20 min

- 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,

Temperature and Dew Point Data Logger with LCD).

Gambar 3.5 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

3. Annemometer

Digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara yang mengalir didalam

suatu aliran. Jenis Annemometer yang digunakan adalah Hot Wire

Annemometer.

Gambar 3.6 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

Pressure Gauge adalah suatu Field Instrument untuk mengukur tekanan

(Psig/Bar) dengan pengamatan direct reading measurement type atau

pengamatan secara langsung. Cara kerja pressure gauge menggunakan elemen

sensing yaitu berupa Bourdon Tube. Tekanan (Pressure) masuk melalui

Bourdon Tube kemudian memutar jarum secara mekanik pada Pressure

biasanya ditambahkan “seal” sebagai item tambahan untuk melindungi

Pressure Gauge dari korosi. Digunakan untuk mengukur tekanan yang melewati saluran refrigeran yang berfungsi sebagai indikator untuk mengetahui keadaan sistem selama siklus berlangsung pada saat masuk kompresor, keluar kompresor dan juga masuk ke evaporator. Pada umumnya

satuan tekanan dalam pressure gauge menggunakan pounds per square inch

diatas tekanan atmosfer (psig atau psi) dimana tekanan nol pada pressure

gauge menunjukkan tekanan satu atmosfer atau 14.7 psia. Dalam hal tertentu terdapat alat ukur yang juga mendeteksi tekanan vakum yang menunjukkan tekanan nol absolute.

Gambar 3.7 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

3.3 Data Penelitian

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

1. Massa Pakaian (M)

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

2. Waktu pengeringan (t)

Waktu pengeringan yang dibutuhkan untuk mengeringkan 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 diukur kecepatannya.

6. Tekanan (P)

Refrigeran yang masuk ke dalam kompresor (P1), keluar kompresor (P2) dan keluar kondensor (P3) diukur tekanannya.

3.4 Pemeriksaan Sistem Refrigerasi

Sistem refrigerasi yang terdapat pada pengeringan pakaian harus melalui pemeriksaan terlebih dahulu sebelum dioperasikan. Pemeriksaan tersebut meliputi pemeriksaan kebocoran, pembersihan saluran refrigerasi, pengisian refrigeran dan pengujian apakah sistem refrigerasi telah bekerja dengan baik atau tidak.

a) Pemeriksaan kebocoran

Pada saat melakukan pengujian kebocoran, sistem refrigerasi diisi udara dengan tekanan tertentu. Setelah sistem berisi udara bertekanan lalu dilakukan pengujian dengan memberikan air sabun terhadap area-area yang

sekitar katup. Busa sabun akan menggelembung apabila terdapat kebocoran. Air sabun biasanya digunakan langsung untuk memeriksa kebocoran pada sistem yang masih berisi refrigeran. Selain itu, untuk memastikan kebocoran juga digunakan alat untuk mendeteksi kebocoran dengan menggunakan

pendeteksi refrigeran elektronik (leak detector). Pada deteksi kebocoran

menggunakan leak detector sistem berisi refrigeran dan sensor alat deteksi diarahkan dan didekatkan pada bagian-bagian yang dicurigai bocor seperti sambungan atau penghubung pipa, maka sensor akan memberikan alarm apabila terdapat kebocoran.

b) Pembersihan saluran refrigeran

Pada tahapan ini dilakukan proses pemvakuman saluran refregerasi. Proses ini bertujuan untuk membuang kotoran yang terdapat dalam saluran baik berupa gas maupun debu yang masuk selama proses manufaktur system pendingin. Proses ini berlangsung hingga dirasakan saluran sudah cukup bersih dari kotoran yang dapat bercampur dengan refrigeran.

c) Pengisian refrigeran

Proses ini merupakan tahapan penting yang menjadi bagian dalam mempersiapkan system refrigerasi yang optimal diamana tahapan ini memerlukan perhatian dalm hal kemurnian refrigeran yang akan dimasukkan ke dalam sistem karena masuknya udara yang akan bercampur dengan refrigeran akan mengganggu kinerjanya sehingga tidak bekerja dengan temperature sesuai dengan spesifikasi. Untuk mendukung hal tersebut maka

langkah yang perlu diambil adalah dengan menggunakan saluran testing

manifold yang menghubungkan antara saluran sistem refrigerasi, tabung gas refrigeran dan saluran pompa vakum. Ketiganya tergabung dalam satu manifold yang proses kerjanya disesuaiakan dengan tahapan diamana proses awal adalah penvakuman, maka dalam hal ini saluran yang menuju tabung refrigeran harus ditutup sehingga tekanan vakum hanya mengarah ke dalam sistem refrigerasi. Sedangkan jika tekanan vakum sudah mencukupi, langkah selanjutnya adalah mengisi refrigeran dengan menutup saluran dari pompa valum dan membuka saluran dari tabung refrigeran sehingga terjadi proses

pengisian. Dengan memperhatikan tahapan-tahapan ini maka diharapkan tidak terjadi pencampuran refrigeran dengan udara luar pada saat pengisian.

d) Pengujian sistem refrigerasi

Proses ini bertujuan untuk mengetahui apakah sistem refrigerasi berfungsi dengan baik atau tidak. Setelah sistem refrigerasi dioperasikan kemudian setiap komponen diperiksa. Salah satu indikasi untuk menentukan kinerja sistem ini adalah dengan melihat hasil pembacaan alat ukur. Apabila parameter seperti temperature dan tekanan telah tercapai maka dapat disimpulkan bahwa sistem refrigerasi berfungsi dan berjalan dengan baik dan siap digunakan untuk pengujian.

3.5 Prosedur Pengujian Mesin Pengering

Lokasi pengujian dilakukan di Laboratorium Teknik Pendingin Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. Adapun pengambilan data dilakukan dengan prosedur sebagai berikut:

 Menyiapkan peralatan pengujian.

 Menimbang massa awal pakaian kering, kemudian membasahi pakaian

dengan memasukkan bahan ke dalam ember berisi air, sehingga didapatkan pakaian basah, kemudian dicatat, beratnya masing-masing.

 Menggantung pakaian di dalam ruang pengering.

 Menghidupkan mesin sesuai dengan manual operasinya.

 Stopwatch diaktifkan bersamaan dengan pengoperasian sistem, mencatat massa pakaian kering dan massa pakaian basah (Mk & Mb), setiap selang waktu 30 menit sampai pakaian kering.

 Baca dan catat pada panel untuk tekanan P1, P2, dan P3.

 Baca dan catat pada panel untuk temperatur T1, T2, dan T3.

 Kemudian baca dan catat perubahan voltmeter dan amperemeter.

 Cek RH dan suhu udara dari PC (Personal Computer/Laptop)

 Ukur kecepatan udara dalam pengering. Dan cek dan catat perubahan

kem wa Un pen

G

mudian dih

aktu (∆t) ata

ntuk lebih ngambilan d

Gambar 3.8

hitung besar au laju peng

jelasnya d data yang d

Skema inst

ar penuruna geringan pak

dapat kita diperlihatkan

talasi pengu

an massa pa kaian.

lihat set-u n pada gam

ujian mesin

akaian dala

up pengujia bar dibawah

pengering p

am setiap s

an pada p h ini:

pakaian

selang

3.6 Diagram Alir Proses Penelitian

Mulai

Studi Literatur

Usulan Penelitian

Tahap Persiapan:

1.Persiapan Mesin Pengering

(pompa kalor)

2.Pengujian Mesin Pengering

Pengumpulan data:

‐ Massa Pakaian (gram)

‐ Temperatur (oC)

‐ Kelembaban udara (%)

‐ Kecepatan aliran (m/s)

‐ Waktu (menit)

‐ Tekanan (N/m2)

Kesimpulan/Laporan

Selesai

Tidak

Ya

Pengolahan dan Analisis Data

Ya

Tidak

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini akan membahas mengenai analisa data yang didapatkan pada saat melakukan pengujian. Data yang didapat berupa data tekanan, tegangan listrik, kuat arus, temperature dan massa pakaian. Dari data yang didapat kemudian akan dibuat tabel performansi siklus kompresi uap yang menunjukkan kinerja alat selama pengujian.

Selain itu, dilakukan analisa terhadap laju pengeringan pakaian. Data yang diperoleh berupa waktu pengeringan, massa pakaian sebelum pengeringan dan massa pakaian setelah pengeringan, untuk selanjutnya dibuat grafik laju pengeringan pakaian.

4.1 Performansi Siklus Kompresi Uap (SKU)

Dari data hasil pengujian pengeringan pakaian, maka dapat dianalisa kondisi kerja mesin pengering pakaian sebagai berikut.

Tabel. 4.1. Data Hasil Pengujian I (Speed 1) Bahan 1 pcs Kemeja A. (Massa Pakaian kering : 125 gram)

Jam

Massa Pakaian

Basah (gram)

Tekanan R-22 Temperatur R-22

Teg. (Volt)

Kuat Arus (A)

P1

(kgf/cm2)

P2

(kgf/cm2)

P3

(kgf/cm2)

T1

(oC)

T2

(oC)

T3

(oC)

10.14 338 5,6 23,5 22 8,3 58 53,5 200 5,1

10.44 242 6,3 26 24,3 11,11 62 58 200 5,7

11.14 173 6,5 28 25 11,11 62,5 59 200 6

11.44 157 6,5 28 25 11,11 62,5 59 200 4,9

Berikut contoh perhitungan dari performansi data pengujian I (Speed I) bahan 1 pcs Kemeja A pada jam 10.14 WIB. Dari tabel pengujian mesin pengering diperoleh data sebagai berikut :

- Temperatur T1 = 8,3 0C refrigeran masuk kompressor

- Temperatur T2 = 58 0C refrigeran keluar kompressor

- Temperatur T3 = 53,5 0C refrigeran keluar kondensor

Selanjutnya untuk memperoleh harga tekanan pada tiap titik dapat dicari dengan

menggunakan tabel uap saturasi R-22. (Lampiran Properties of Refrigerant 22)

maka diperoleh :

Kondisi tiap titik pada R-22 kondisi kerja mesin AC Samsung.

Titik 1 : T1 = 8,3 oC

P1 = 0,647105 MPa

h1 = 407,769 kJ/kg

S1 = 1,7382 kJ/kg.K

Titik 2 : T2 = 58 oC

P2 = 2,32656 Mpa = 2,3 MPa (Dari spesifikasi Mesin AC)

h2 = 439,076 kJ/kg

S2= 1,49316 kJ/kg.K

Titik 2’ : h2’ = 417,1792 kJ/Kg

S2’= 1,7306 kJ/kg.K (S1 = S2)

Titik 3 : T3 = 53,5 0C

P3 = 2,1055 Mpa h3 = 268,198 kJ/kg Titik 4 : T4= T1 dan P1= P4

aktual.

Gambar 4.1. Diagram P-h Siklus Kompresi Uap Aktual

Beberapa komponen pada evaporator, kondensor dan katup ekspansi, pada kenyataannya akan mengalami penyimpangan. Beberapa penyimpangan yang mungkin terjadi antara lain, terjadi penurunan tekanan pada evaporator, terjadi kondisi superheat (panas lanjut) pada sisi keluar evaporator, terjadi penurunan

tekanan pada kondensor, terjadi kondisi subcooled (pendinginan lanjut pada sisi

keluar kondensor).

Pengaruh masing – masing penyimpangan diatas terhadap Sistem Kompresi Uap, yaitu penurunan tekanan pada evaporator dan kondensor. Ketika refrigerant melalui pipa-pipa kondensor, maka terjadi kehilangan tekanan akibat gesekan antara refrigerant dan dinding pipa sehingga kerja kompresor meningkat untuk dapat mengalirkan refrigerant yang cukup. Hal yang sama terjadi pada evaporator. Kondisi sub dingin yang terjadi pada bagian akhir kondensor akan menjamin refrigeran memasuki katup ekspansi dalam fasa cair. Kondisi panas lanjut di evaporator akan menambah efek refrigerasi. Hal ini disarankan dengan alasan mencegah cairan masuk ke kompressor.

Berdasarkan data pengujian mesin, kita dapat menganalisa perhitungan performansi mesin kompresi uap, sebagai berikut :

h1

P2 = P3

P1 = P4

(P = kPa)

(h = kJ/kg)

h2

h3 = h4

1

2 3

4

Tk

Te

A. Daya Kompressor

……...(2.2) = 200 x 5,1 x 0,8

= 816 VA (816 Watt) = 0,816 kW

 Laju aliran massa refrigeran

...(2.1)

, kW , kJ/kg , kJ/kg , kg/s

B. Kalor yang dikeluarkan Kondensor (QK)

Q ...(2.3)

Q , , kJ/kg , kJ/kg

Q ,

 

C. Kalor Evaporator (Qe)

Q ...(2.4)

Q , , kJ/kg – , kJ/kg

Q ,

D. COP (Coefficient Of Performance)

COP diperlukan untuk menyatakan performansi unjuk kerja dari siklus refrigerasi.

COP =

Wc Qe

...(2.5)

COP = 3,64 / 0.816 COP = 4,46

Untuk mengetahui perbandingan jumlah kalor yang dilepaskan kondensor dengan kerja kompresor.

FP =

Wc QK

...(2.6)

FP =

FP = 5,45

F. TP (Total Performance)

Menunjukkan performansi atau kinerja dari sebuah sistem kompresi uap.

………..(2.7)

, ,

, = 9,91

Untuk selanjutnya perhitungan performansi data hasil perhitungan disajikan dalam bentuk tabel berikut dibawah ini.

Tabel. 4.2. Data Hasil Perhitugan I (Speed 1) Bahan 1 pcs Kemeja A.

Tabel diatas merupakan contoh hasil pengujian dan hasil perhitungan performansi siklus kompresi uap. Untuk selengkapnya data-data yang lain ditampilkan dalam lampiran B.

No. Jam Wc (kW) ṁ (kg/s) QK (kW) Qe (kW) COP FP TP

1 10.14 0,816 , 4,45 3,64 4,46 5,45 9,91

2 10.44 0.912 0.02404 4.01 3.01 3.39 4.39 7.78

3 11.14 0.960 0.02531 4.21 3.25 3.39 4.39 7.78

4 11.44 0.784 0.02067 3.44 2.67 3.39 4.39 7.78

816 , 0

45 , 4

Dari data diatas, kita dapat membahas parameter yang digunakan untuk menentukan performansi sebuah siklus kompresi uap. yaitu koefisen performansi, faktor prestasi dan total performansi.

Koefisen performansi adalah rasio seberapa besar panas yang dibandingkan dengan kerja yang diberikan. Dalam hal ini, koefisien performansi didapat dari Qe

sebesar , kW dibagi dengan kerja yang diberikan kompressor sebesar 0,816

kW maka hasil COP adalah 4,46. Semakin besar panas yang dapat dipindahkan dengan sejumlah kerja demikian, maka koefisien performansi semakin tinggi.

Faktor prestasi didefinisikan sebagai laju pelepasan kalor di kondensor sebesar 4,45 kW dibagi dengan kerja kompressor sebesar 0,816 kW maka hasil FP adalah 5,45.

Adapun total performansi menunjukkan perbandingan antara jumlah kerja yang dilakukan kalor evaporator dan kalor kondensor dibagi dengan kerja kompressor, maka didapat hasil sebesar 9,91.

4.2 Kinerja Pengeringan Pakaian

Pengeringan pada tahap awal percobaan dilakukan terhadap sebuah pakaian dengan jenis kemeja. Berikut contoh perhitungan laju pengeringan berdasarkan data hasil pengeringan 1 pcs kemeja A terhadap pakaian tersebut adalah :

- Massa pakaian basah, Wo = 337 gram

- Massa pakaian kering, Wf = 125 gram

- Waktu pengeringan, t = 96 menit

Laju pengeringan (Drying rate) dapat dihitung sebagai berikut:

………(2.8)

, ,

kemeja, celana jeans dan kaos oblong. Kemudian akan diambil rata-rata laju pengeringannya. Data disajikan dalam bentuk tabel dibawah ini.

Tabel 4.3 Laju Pengeringan Pakaian berdasarkan hasil pengujian

No Pengujian ke- Wo (gram) Wf (gram) t (menit) ṁd (kg/jam)

1 I 338 125 96 0.1331

2 II 336 166 90 0.1134

3 III 336 154 80 0.1365

4 IV 196 119 90 0.05133

5 V 186 106 30 0.16

6 VI 186 115 68 0.0623

7 VII 760 464 188 0.0945

8 VIII 760 398 180 0.1206

9 IX 780 422 150 0.1432

10 X 1810 974 120 0.418

11 XI 1758 857 110 0.4912

Berdasarkan tabel laju pengeringan diatas, kita dapat menemukan karakteristik laju pengeringan dari setiap pengujian yang dilakukan. Pada pengujian I misalnya, laju pengeringan kemeja A sebesar 0.133 kg/jam. Dari tabel

perhitungan laju pengeringan diperoleh rata-rata laju pengeringan sebesar 0.175 kg / jam.

Kemudian untuk mengetahui periode laju pengeringan maka dibuat trendline

dengan menggunakan fungsi eksponensial di Microsoft Excel. Sehingga dari

trendline tersebut dapat diperoleh persamaan eksponensialnya. Berikut grafik perbandingan antara massa pakaian dan waktu lama pengeringan pada pengujian yang dilakukan.

Gambar 4.2 Grafik pengeringan dari pakaian data I Speed 1

Dari grafik perbandingan massa dan waktu pengeringan, kita dapat merekam data antara massa pakaian pada saat dilakukan pengujian per interval waktu pada sistem beroperasi dengan lamanya waktu proses pengeringan menggunakan alat

ukur yangdisebut loadcell. Maka terlihat laju pengeringan yang menurun. Hal ini,

dikarenakan massa pakaian basah mengalami perpindahan panas akibat buangan panas secara simultan dari kondensor atau sistem pompa kalor untuk menguapakan kandungan air, penurunan selama pengujian mengakibatkan berkurangnya massa dari material. Semakin lama waktu pengeringan maka akan semakin rendah massa pakaian yang dikeringkan.

Selanjutnya akan dibahas mengenai variasi kecepatan yang digunakan dalam proses pengeringan dalam bentuk gambar 4.3 dibawah ini.

y = ‐2.2595x + 306.73 R² = 0.9374 0

50 100 150 200 250 300 350 400

0 20 40 60 80 100

Massa (gram)

Waktu (menit)

Laju Pengeringan Kemeja A Speed 1

Massa Linear (Massa)

V = 0,836 m/s Temp = 49°_C

Gambar 4.3 Grafik pengeringan Kemeja A Speed 1, 2, 3

Dari grafik diatas, terlihat bahwa semakin tinggi kecepatan pengeringan maka penurunan kadar airnya semakin cepat hal tersebut dapat diketahui dengan gradien dari grafik tersebut. Jadi disini dapat dikatakan bahwa untuk laju pengeringan, semakin tinggi kecepatan pengeringannya maka gradien dari grafik tersebut semakin besar sehingga penurunan kadar airnya semakin cepat dan lajunya semakin meningkat.

Dari data yang diperoleh, pada speed 1 massa akhir yang dicapai sebesar 151

gram, pada speed 2 massa akhir sebesar 160 gram dan pada speed 3 massa yang

dicapai sebesar 112 gram. Dengan demikian, speed 3 memiliki massa yang lebih

kecil dengan speed 1 dan speed 2, ini membuktikan bahwa speed 3 memiliki

kecepatan yang lebih besar untuk mengeringkan pakaian.

Berikut grafik kelembaban pada masing-masing titik pengamatan dari hasil

pengujian awal berupa kemeja 1 pcs dengan speed I.

y = ‐2.2595x + 306.73 R² = 0.9374

y = ‐1.4745x + 312.56 R² = 0.9854

y = ‐1.9841x + 322.4 R² = 0.9962 0

50 100 150 200 250 300 350 400

0 20 40 60 80 100 120

Massa (gram)

Waktu (menit)

Speed 1 Speed 2 Speed 3 Linear (Speed 1) Linear (Speed 2) Linear (Speed 3)

V 1 = 1.15 m/s V 2 = 1.145 m/s V 3 = 2.05 m/s T emp. = 52°C

Gambar 4.2 Grafik Relative Humidity Pakaian Data I

Dari grafik perbandingan temperature dapat terlihat bahwa

Gambar 4.4 Grafik Relative humidity – Waktu Pakaian Data I Speed 1

Dari grafik diatas, kita dapat menganalisa kelembaban udara pada masing-masing titik pengujian, yaitu pada ruang pengering, masuk evaporator dan keluar evaporator. Semakin lama waktu proses pengeringan berlangsung, maka akan semakin rendah kelembaban udara sehingga akan mempercepat proses pengeringan. Hal ini dikarenakan udara kering dapat mengabsorpsi dan menahan uap air.

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Re

la

ti

ve

 

humidity

 

(%)

Waktu

Gambar 4.5 Grafik Temperatur – Waktu Pakaian Data I Speed 1

Untuk suhu di dalam ruang pengering, pada saat start awal suhu berkisar pada

suhu 42 °C dan mengalami kenaikan secara bertahap dan bertahan di suhu 53,5 °C

hal ini, sangat cocok untuk mengeringkan pakaian karena faktor material pakaian yang tidak mudah kusut atau kerut akibat panas yang berlebih yang dapat mengakibatkan rusaknya pakaian. Seiring berjalannya proses pengeringan, suhu udara semakin lama akan semakin tinggi, sehingga proses penguapan yang terjadi dapat semakin cepat.

4.3 Moisture Ratio Pakaian

Karakteristik pengeringan pakaian dapat ditampilkan dalam bentuk kurva

penurunan moisture ratio (MR) pakaian terhadap waktu pengeringan. Moisture

ratio ini didapat dengan membandingkan selisih massa spesimen dengan massa spesimen pada batas kering, dengan selisih massa spesimen awal dengan massa spesimen pada batas kering.

……….………(2.11)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Te

m

p

e

ra

tu

r

 

(

oC)

Dengan :

= Moisture Ratio

m = massa spesimen pada saat pengeringan

mk = massa akhir spesimen pada batas pengeringan

mo = massa awal spesimen

Penurunan moisture ratio pakaian sampel 1 pcs celana jeans ditunjukkan pada

tabel berikut ini.

Tabel. 4.4 MR sampel 1 pcs celana jeans.

Menit Ke- Massa (gram) MR

0 776 1

20 737 0.912752

40 676 0.776286

60 614 0.637584

80 555 0.505593

100 500 0.38255

120 455 0.281879

Dari hasil pengujian sampel pengeringan 1 pcs celana jeans yang telah dilakukan dapat ditampilkan kurva pengurangan kadar air (MR) terhadap waktu seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.6 Grafik Moisture ratio (MR) sampel 1 pcs celana jeans

4.4 Analisa perbandingan mesin pengering yang ada di pasaran dengan mesin pengering pompa kalor

Berikut tabel perbandingan beberapa mesin pengering yang telah dihimpun selama melakukan survey dan korenpondensi di lapangan. Lokasi tempat pengambilan data survey dilakukan dibeberapa instansi rumah sakit dan usaha jasa laundry disekitar kota Medan.

Tabel 4.5 Hasil Survey Mesin Pengering di Pasaran

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0 20 40 60 80 100 120 140

MR

Waktu (menit)

Moisture Ratio

Linear (Moisture Ratio )

No Nama Laundry Merk Mesin Pengering

Daya Listrik

Kapasitas Pakaian

Komsumsi energi listrik/gas

Kendala

1 RSU HERNA Speed Queen

5.9 kW/ 230 V/24 A

10.5 kg 12 kg untuk 6 hari

-Pakaian kulit tidak bisa dikeringkan

-Pakaian yang terlalu basah,

proses pengeringan cukup lama.

Tabel diatas merupakan hasil survey dan korenpondensi yang telah dilakukan terhadap jasa laundry dan instansi yang menggunakan mesin pengering, kita dapat melihat pemakaian daya atau konsumsi energi menggunakan energi listrik, gas LPG ataupun konverter gas ke listrik. Pada pemakaian normal daya yang dipakai berbeda-beda sesuai dengan spesifikasi mesin dan kebutuhan masing-masing.

2 RSUP ADAM MALIK

Speed Queen Dryng Tumblr

Type 035

Voltage 380 / 50 Hz / 3 Phase /

5 Ampere

16 Kg -

-Steam bocor dari pipa

- Pembagian steam kering tidak merata

3 RSU PIRNGADI Imesa

60 Hz /

750 V 40 kg

- -Heater bermasalah -Sensor pintu susah menutup 4

Laundry Fresh ‘O

(Jl.Stella Raya No.10B)

Raja Pengering 50 W / 240 V Ukuran box 2x3 meter, pakaian digantung semuat mungkin

14 kg / hari

-Pakaian berbau asap, karena udara panas langsung dihembuskan ke ruang pengering 5 Laundry Bulle

(Jl. Jamin Ginting)

Elektrolux 50 Watt

/ 240 V 5 kg

Rp 650.000/ bulan untuk pemakaian listrik -Tidak dapat mengeringkan pakaian dari kulit

pakaian yang terlalu basah, maka proses pengeringan memakan waktu yang cukup lama. Dan apabila ada yang menggunakan energi gas sebagai pemanas, pakaian yang dikeringkan berbau akibat gas yang dihembuskan secara langsung. Selain itu, komsumsi energi yang digunakan untuk pemakaian membutuhkan biaya yang cukup besar.

Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan pada mesin pengering sistem pompa kalor memiliki keunggulan pada energi yang dimanfaatkan dibandingkan mesin pengering yang tersedia dipasaran. Hal ini, dibuktikan dari hasil perhitungan COP atau koefisien performansi rata-rata dari seluruh pengujian yang dilakukan sebesar 3.92. Koefisien performansi merupakan perbandingan antara jumlah panas yang dihasilkan dan energi yang dibutuhkan. Jadi, untuk setiap 1 kWh listrik yang digunakan untuk menggerakkan pompa kalor dihasilkan 3.92 kWh panas, yang dimanfaatkan untuk proses pengeringan.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Berdasarkan data pengujian didapat hasil performansi COP sebesar 3.92,

berarti untuk 1 kWh listrik digunakan untuk menggerakkan pompa kalor dihasilkan 3.92 kWh panas yang dimanfaatkan untuk proses pengeringan pakaian.

2. Laju pengeringan pakaian mengalami tren yang menurun setelah laju

pengeringan kontsan, hal ini disebabkan kadar air yang semakin berkurang.

5.2. Saran

1. Perlu penambahan jacket atau model glasswool sebagai insulasi panas agar

kerugian energi yang hilang dapat diminimalisir sehingga dapat meningkatkan kinerja mesin.

2. Perlu dilakukan perancangan ulang dimensi ducting dan dibuat seringkas

mungkin agar tidak memakan tempat sehingga tekanan udara mengalir lebih cepat.

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

M.J. Moran dan H.N Shapiro, 2006. Fundamental of Engineering Thermodynamics, Edisi 5, John Wiley & Sons Inc,

Holman, Jack P. 1997. Perpindahan Kalor (Edisi Keenam). Jakarta. Penerbit Erlangga.

Ambarita, Himsar. 2013. Buku Kuliah Thermodinamika Teknik II (Aplikasi Siklus Thermodinamika). Medan : Untuk Kalangan Sendiri.

Stoecker, W.F & J.W Jones. 1989. Refrigerasi Dan Pengkondisian Udara (Edisi Kedua).Jakarta. Erlangga.

Kulshrestha, S, K, 1989. Termodinamika Terpakai, Teknik Uap dan Panas, Terjemahan Budiardjo, I Made Kartika D., Budiarso, Jakarta . Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press),

Wilbert F.Stoecker, Jerold W.Jones, Supratman Hara, 1989. Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Jakarta, Penerbit Erlangga.

S.K. Wang, 2000 Handbook of Air Conditioning and Refrigeration,Edisi 2,

McGraw-Hill,

Moran, Michael J, dan Shapiro, Howard N. 2004. Thermodinamika. Jakarta. Penerbit Erlangga.

Taib, G., G. Said dan S. Wiraatmadja. 1988. Operasi Pengeringan Pada Pengolahan Hasil Pertanian, PT Mediatama Sarana Perkasa, Jakarta.

120 3:38:35 PM 420 52.5 22.5 24.8 48.5 28.5 25.5 32 58.5 22.8 1.346 121 3:39:47 PM 419 52.5 22.5 24.8 48.5 28.5 25.5 31.5 58.5 22.4 1.339 122 3:40:59 PM 418 52.5 22.5 24.8 48.5 28.5 25.5 31.5 58.5 22.4 1.327 123 3:42:11 PM 417 52.5 22.5 24.8 48.5 29 25.8 31.5 58.5 22.4 1.325 124 3:43:23 PM 416 52.5 22.5 24.8 48.5 28.5 25.5 31.5 58.5 22.4 1.325 125 3:44:35 PM 415 52.5 22.5 24.8 48.5 28.5 25.5 31.5 58.5 22.4 1.317 126 3:45:47 PM 414 52.5 22.5 24.8 48.5 28.5 25.5 31.5 58.5 22.4 1.316 127 3:46:59 PM 413 52.5 22.5 24.8 48.5 28.5 25.5 31.5 58.5 22.4 1.317 128 3:48:11 PM 412 52.5 22.5 24.8 48.5 28.5 25.5 31.5 58.5 22.4 1.311 129 3:49:23 PM 411 52.5 22.5 24.8 48.5 28.5 25.5 31.5 58.5 22.4 1.304

Nilai maks 52.5 51 25.9 48.5 56 26.4 32 74 26.3 1.593 Nilai min 36.5 22.5 21.6 36 28.5 21.8 28 58 19.5 1.141

Lampiran G. Hasil Survey Mesin Pengering Laundry

1. LAUNDRY CLIK

Nama mesin pengering yang digunakan adalah SPEED QUEEN Kapasitas Mesin : Arus Listrik : 5.9 kW / 230 v / 50 H

Load size : 10.5 kg

Btu / hour : 20.000

Nat gas : 3.7 A

Biaya listrik : ± Rp 300.000/hari. ( lain lagi 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.

Tempat penampung debu yang terbawa oleh baju

2. LAUNDRY BULLE

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

Kapasitan mesin Pengering

Arus listrik : 1600 kW 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).

(c) Kelemahan mesin ini, tidak bisa mengeringkan baju jenis kulit karea bisa meleleh.

Saluran udara panas.

3. LAUNDRY FRESH’O

Alamat : Jl. Stela Raya No. 10 B Medan Mesin pengering ini dirakit sendiri.

4. NAIA LAUNDRY

Nama Mesin : RAJA PENGERING

Alamat : Jl.Djamin Ginting . Gg Kamboja No. Padang Bulan. Medan

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 menit, untuk gas LPG 3 kg nonstop 10 jam.

5. TANIA LOUNDRY

Mesin Pengering Laundry Gas LPG type TL – 25 Kpasitas pakaian : 5 kg sampai dengan 25 Kg

Alamat : Jl. Karya Bakti No. 103 Ring Road Medan.

Gambar Pandangan depan. Gambar Pandangan belakang.

6. NAZA LAUNDRY

Alamat : Jl. Bunga NCOLE Simpang Pencawan No. 7 7. KLIK LAUNDRY

Alamat :Jl.Dr.Mansur Depan SPBU 8. RATU LAUNDRY

Alamat : Jl.Jamin Ginting, Pasar III, Padang Bulan Medan