Rancang Bangun Alat Pengering Karakteristik pengeringan

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Rancang Bangun Alat Pengering

Berdasarkan spesifikasi sistem pengkondisian udara yang umum digunakan di setiap perumahan , yaitu 1 PK, maka dilakukan perancangan mesin pengering. Setelah dirancang dilakukan pembuatan. Berikut beberapa foto mesin pengering yang telah dirancangbangun. Gambar 4.1 Foto lemari pengering hasil rancang bangun Universitas Sumatera Utara Gambar 4.2 Foto lemari pengering hasil rancang bangun lanjutan

4.2 Hasil pengujian dari berbagai bahan Pakaian

Hasil dari berbagai pengujian setiap bahan mempunyai sifat pengeringan yang berbeda-beda dan waktu yang beragam, oleh karena itu pengujian menggunakan bahan pakaian yang berbeda-beda, supaya dapat mengetahui laju pengeringan dari setiap bahan.

4.2.1 Pakaian dengan Bahan Cotton 100

Pakaian dengan bahan cotton 100 Gambar 4.3 mempunyai berat awal basah adalah 448 gr. Berat ini diperoleh dengan mengukur bahan dengan menggunakan Load Cell, dimana proses pengukuran dilakukan setelah terlebih dahulu bahan yang basah diperlakukan pengeringan awal dengan memeras bahan, hal ini dilakukan agar memperoleh bahan dengan standar pengeringan awal. Adapun data-data hasil pengujian pakaian dengan bahan 100 Cotton dapat dilihat pada tabel 4.1 Universitas Sumatera Utara Tabel 4.1 Data Hasil pengujian pakaian dengan bahan 100 Cotton No Waktu Berat gr T d C RH T lemari C T r.cond C V ms 1 17 : 06 : 46 448 22.8 67 32,5 36 4,2 2 17 : 11 : 46 415.1554 26.3 62,5 36,0 42 4,2 3 17 : 16 : 46 358.2791 27.4 50,5 39 45 4,2 4 17 : 21 : 46 321.7347 28.0 46.5 42 48 4,2 5 17 : 26 : 46 285.7004 28.2 43.5 44 50 4,2 6 17 : 31 : 46 249.1307 27.6 41.0 44 50 4,2 7 17 : 36 : 46 231.1933 27.7 40.0 45 52 4,2 8 17 : 41 : 46 215.0098 27.5 39.5 45 52 4,2 9 17 : 46 : 46 202.1092 26.8 37.0 45 52 4,2 10 17 : 11 : 46 192.0037 27.0 36.5 46 54 4,2 Gambar 4.3 Pakaian berbahan cotton 100 Berat akhir kering dari bahan adalah 192 gr, yang diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan Load cell. Penentuan berat kering dilakukan dengan melihat grafik penurunan berat yang terjadi, dan dari grafik pada berat 192 gr berat bahan dianggap konstan. Grafik proses pengeringan ini dapat diperlihatkan pada Gambar Grafik 4.4 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.4 Grafik Penurunan berat pakaian berbahan Cotton 100 dalam menit, dengan kecepatan udara 4,2 ms Dari data yang didapat, maka dapat dihitung laju pengeringan untuk pakaian berbahan cotton100 sebagai berikut: Laju pengeringan : Ṁ d = W o − W f t Dimana : W o = Berat bahan sebelum pengeringan gr W f = Berat bahan sesudah pengeringan gr t = waktu pengeringan menit V = Kecepatan udara ms W o = 448 gr, W f = 192 gr, dan t = 45 menit dan untuk kecepatan udara V = 4,2 ms . Maka : m ̇ d = 448 − 192 45 = 5,6888 gr menit ⁄ = 0,3413 kgjam Diperoleh SMER : SMER = �̇ � � � + � � Dimana : Universitas Sumatera Utara W c = Daya kondensor kW W b = Daya blower kW �̇ � = Laju pengeringan kgjam Daya kondensor W c adalah W c = V c x I c Tegangan pada kondensor V c = 220 Volt, I c = 4,7 A W c = 220 V x 4,7 A = 1034 V.A = 1034 Watt = 1,034 kW Daya Blower W b adalah W b = V b x I b Tegangan pada Blower W b = 220 Volt, I b = 2 A W b = 220 V x 2 A = 440 V.A = 440 Watt = 0,44 kW Maka SMER dapat diperoleh : SMER = 0,3413 kgjam 1,034 kW + 0,44 kW = 0,3413 kg jam 1,474 �� = 0,2315 kgkWh Maka SEC dapat diperoleh : SEC = 1 SMER = 1 0,2315 kg kWh = 4,3196 kWh kg � Karakteristik temperatur dan Kelembaban relatif RH dan Temperatur dari udara yang mengalir didalam ruang pengering pada proses pengeringan pakaian berbahan cotton100 ini diperlihatkan pada gambar grafik 4.5 dan 4.6. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.5 Grafik karakteristik kelembaban udara pada lemari pengering. Gambar 4.6 Grafik karakteristik temperatur pada lemari pengering. 4.2.2. Pakaian dengan bahan 80 Polyester + 20 Elastone Pakaian dengan bahan 80 Polyester + 20 Elastone Gambar 4.7 mempunyai berat awal basah adalah 823 gr. Berat ini diperoleh dengan mengukur bahan dengan menggunakan Load Cell, dimana proses pengukuran dilakukan setelah terlebih dahulu bahan yang basah diperlakukan pengeringan y = 0,020x 2 - 1,545x + 66,87 R² = 0,971 10 20 30 40 50 60 70 80 10 20 30 40 50 Waktu Menit R H y = -0,009x 2 + 0,707x + 32,84 R² = 0,980 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 10 20 30 40 50 Waktu Menit S uhu le mari o C Universitas Sumatera Utara awal dengan memeras bahan, hal ini dilakukan agar memperoleh bahan dengan standar pengeringan awal. Adapun data-data hasil pengujian pakaian dengan bahan 80 Polyester + 20 Elastone dapat dilihat pada tabel 4.2 Tabel 4.2 Data Hasil pengujian pakaian dengan bahan 80 Polyester + 20 Elastone No Waktu Berat gr T d C RH T lemari C T r.cond C V ms 1 15 : 42 : 17 823 23.9 68 33,5 35 4,2 2 15 : 47 : 17 769.3404 27.3 64,5 37,0 40 4,2 3 15 : 52 : 17 669.3261 28.4 52,5 40 45 4,2 4 15 : 57 : 17 601.0549 29.0 47.5 42 48 4,2 5 16 : 02 : 17 533.7367 29.2 44.5 44 50 4,2 6 16 : 07 : 17 475.0257 28.6 42.0 44 50 4,2 7 16 : 12 : 17 451.2744 28.7 41.0 45 52 4,2 8 16 : 17 : 17 437.7362 28.5 40.5 45 52 4,2 9 16 : 22 : 17 424.6041 27.8 38.0 45 52 4,2 10 16 : 27 : 17 420.3581 28.0 37.5 46 54 4,2 11 16 : 32 : 17 420.1479 28.0 36.5 46 54 4,2 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.7 Pakaian dengan bahan 80 Polyester + 20 Elastone Berat akhir kering dari bahan adalah 420 gr, yang diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan Load cell. Penentuan berat kering dilakukan dengan melihat grafik penurunan berat yang terjadi, dan dari grafik pada berat 420 gr berat bahan dianggap konstan. Grafik proses pengeringan ini dapat diperlihatkan pada gambar grafik 4.8. Gambar 4.8 Grafik Penurunan berat pakaian berbahan 80 Polyester + 20 Elastone dalam menit, dengan kecepatan udara 4,2 ms Dari data yang didapat, maka dapat dihitung laju pengeringan untuk pakaian berbahan 80 Polyester + 20 Elastone sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara Laju pengeringan; �̇ � = W o − W f t Dimana : W o = Berat bahan sebelum pengeringan gr W f = Berat bahan sesudah pengeringan gr t = waktu pengeringan menit V = Kecepatan udara ms W o = 823 gr, W f = 420 gr, dan t = 50 menit dan untuk kecepatan udara V = 4,2 ms . Maka : m ̇ d = 823 − 420 50 = 8.06 gr menit ⁄ = 0,4836 kgjam Diperoleh SMER : SMER = �̇ � � � + � � Dimana : W c = Daya kondensor kW W b = Daya blower kW �̇ � = Laju pengeringan kgjam Maka SMER dapat diperoleh : SMER = 0,4836 kgjam 1,034 kW + 0,44 kW = 0,4836 kg jam 1,474 �� = 0,3280 kgkWh Maka SEC dapat diperoleh : SEC = 1 SMER = 1 0,3280 kg kWh Universitas Sumatera Utara = 3,0487 kWh kg � Karakteristik temperatur dan Kelembaban relatif RH dan Temperatur dari udara yang mengalir didalam ruang pengering pada proses pengeringan pakaian berbahan 80 Polyester + 20 Elastone ini diperlihatkan pada gambar grafik 4.9 dan 4.10. Gambar 4.9 Grafik karakteristik kelembaban udara pada lemari pengering. y = 0,017x 2 - 1,459x + 67,92 R² = 0,968 10 20 30 40 50 60 70 80 10 20 30 40 50 60 Waktu Menit R H Universitas Sumatera Utara Gambar 4.10 Grafik karakteristik Temperatur pada lemari pengering 4.2.3 Pakaian dengan bahan 50 Polyester + 50 Cotton Pakaian dengan bahan 50 Polyester +50 Cotton Gambar 4.11 mempunyai berat awal basah adalah 542 gr. Berat ini diperoleh dengan mengukur bahan dengan menggunakan Load Cell, dimana proses pengukuran dilakukan setelah terlebih dahulu bahan yang basah diperlakukan pengeringan awal dengan memeras bahan, hal ini dilakukan agar memperoleh bahan dengan standar pengeringan awal. Adapun data-data hasil pengujian pakaian dengan bahan 50 Polyester +50 Cotton dapat dilihat pada tabel 4.3 Tabel 4.3 Data Hasil pengujian pakaian dengan bahan 50 Polyester + 50 Cotton No Waktu Berat gr T d C RH T lemari C T r.cond C V ms 1 16 : 40 : 14 542 24.4 52.5 37.0 45 4,2 2 16 : 45 : 14 463.3016 27.6 51.5 39.5 46 4,2 3 16 : 50 : 14 384.5403 28.4 48.5 41.5 48 4,2 4 16 : 55 : 14 326.0902 28.2 45.5 42.5 49,5 4,2 y = -0,007x 2 + 0,586x + 34,26 R² = 0,972 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 10 20 30 40 50 60 Waktu Menit T e mp e rat u r ° C Universitas Sumatera Utara 5 17 : 00 : 14 290.5464 27.9 42.5 43.5 51 4,2 6 17 : 05 : 14 278.9245 28.0 39.5 45.0 52 4,2 7 17 : 10 : 14 276.1353 28.2 37.0 46.5 55 4,2 Gambar 4.11 Pakaian dengan bahan 50 Polyester + 50 Cotton Berat akhir kering dari bahan adalah 276 gr, yang diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan Load cell. Penentuan berat kering dilakukan dengan melihat grafik penurunan berat yang terjadi, dan dari grafik pada berat 276 gr berat bahan dianggap konstan. Grafik proses pengeringan ini dapat diperlihatkan pada gambar 4.12 Gambar 4.12 Grafik Penurunan berat pakaian berbahan 50 Polyester + 50 Cotton dalam menit, dengan kecepatan udara 4,2 ms Universitas Sumatera Utara Dari data yang didapat, maka dapat dihitung laju pengeringan untuk pakaian berbahan 50 Polyester + 50 Cotton sebagai berikut: Laju pengeringan; �̇ � = W o − W f t Dimana : W o = Berat bahan sebelum pengeringan gr W f = Berat bahan sesudah pengeringan gr t = waktu pengeringan menit V = Kecepatan udara ms W o = 542 gr, W f = 276 gr, dan t = 30 menit dan untuk kecepatan udara V = 4,2 ms . Maka : m ̇ d = 542 − 276 30 = 8.8666 gr menit ⁄ = 0,5320 kgjam Diperoleh SMER : SMER = �̇ � � � + � � Dimana : W c = Daya kondensor kW W b = Daya blower kW �̇ � = Laju pengeringan kgjam Maka SMER dapat diperoleh : SMER = 0,5320 kgjam 1,034 kW + 0,44 kW = 0,5320 kg jam 1,474 kW = 0,3609 kgkWh Maka SEC dapat diperoleh : Universitas Sumatera Utara SEC = 1 SMER = 1 0,3609 kg kWh = 2,7708 kWh kg � Karakteristik temperatur dan Kelembaban relatif RH dan Temperatur dari udara yang mengalir didalam ruang pengering pada proses pengeringan pakaian berbahan 50 Polyester + 50 Cotton ini diperlihatkan pada gambar grafik 4.13 dan 4.14. Gambar 4.13 Grafik karakteristik kelembaban udara pada lemari pengering. y = -0,003x 2 - 0,439x + 53,03 R² = 0,994 10 20 30 40 50 60 5 10 15 20 25 30 35 R H Universitas Sumatera Utara Gambar 4.14 Grafik Karakteristik Temperatur pada lemari pengering.

4.2.4 Pakaian dengan bahan 100 Denim

Pakaian dengan bahan 100 Denim Gambar 4.15 mempunyai berat awal basah adalah 1968 gr. Berat ini diperoleh dengan mengukur bahan dengan menggunakan Load Cell, dimana proses pengukuran dilakukan setelah terlebih dahulu bahan yang basah diperlakukan pengeringan awal dengan memeras bahan, hal ini dilakukan agar memperoleh bahan dengan standar pengeringan awal. Adapun data-data hasil pengujian pakaian dengan bahan Denim 100 dapat dilihat pada tabel 4.4 Tabel 4.4 Data Hasil pengujian pakaian dengan bahan denim 100 No Waktu Berat gr T d C RH T lemari C T r.cond C V ms 1 17 : 21 : 17 1968 23.9 57.5 35.5 43 4,2 2 17 : 26 : 17 1853.856 27.4 54.0 37.0 47 4,2 3 17 : 31 : 17 1714.817 28.2 52.0 38.5 50 4,2 4 17 : 36 : 17 1603.354 28.2 49.0 40.0 52 4,2 y = -0,003x 2 + 0,403x + 37,32 R² = 0,988 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 T e mp e rat u r ° C Waktu Menit Universitas Sumatera Utara 5 17 : 41 : 17 1483.583 28.7 47.0 41.0 54 4,2 6 17 : 46 : 17 1390.117 28.2 44.0 41.0 54 4,2 7 17 : 51 : 17 1331.733 28.0 42.5 42.5 54 4,2 8 17 : 56 : 17 1254.492 28.4 41.5 42.5 55 4,2 9 18 : 01 : 17 1169.187 28.4 40.5 43.0 55 4,2 10 18 : 06 : 17 1117.742 28.0 38.5 43.5 54 4,2 11 18 : 11 : 17 1078.621 28.0 38.5 44.0 54 4,2 12 18 : 16 : 17 1063.521 28.2 37.5 44.0 54 4,2 13 18 : 21 : 17 1055.013 28.7 37.0 45.0 54 4,2 14 18 : 26 : 17 1052.164 28.0 37.0 45.5 53 4,2 15 18 : 31 : 17 1051.112 28.0 36.5 46.0 53 4,2 16 18 : 36 : 17 1051.112 27.6 36.0 46.0 52 4,2 Gambar 4.15 Pakaian dengan bahan 100 Denim Berat akhir kering dari bahan adalah 1051 gr, yang diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan Load cell. Penentuan berat kering dilakukan dengan melihat grafik penurunan berat yang terjadi, dan dari grafik pada berat 276 gr berat bahan dianggap konstan. Grafik proses pengeringan ini dapat diperlihatkan pada Grafik gambar 4.16 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.16 Grafik Penurunan berat pakaian berbahan 100 Denim dalam menit, dengan kecepatan udara 4,2 ms Dari data yang didapat, maka dapat dihitung laju pengeringan untuk pakaian berbahan 100 Denim sebagai berikut: Laju pengeringan; �̇ � = W o − W f t Dimana : W o = Berat bahan sebelum pengeringan gr W f = Berat bahan sesudah pengeringan gr t = waktu pengeringan menit V = Kecepatan udara ms W o = 1968 gr, W f = 1051 gr, dan t = 75 menit dan untuk kecepatan udara V = 4,2 ms . Maka : m ̇ d = 1968 − 1051 75 = 12,2266 gr menit ⁄ = 0,7336 kgjam Universitas Sumatera Utara Diperoleh SMER : SMER = �̇ � � � + � � Dimana : W c = Daya kondensor kW W b = Daya blower kW �̇ � = Laju pengeringan kgjam Maka SMER dapat diperoleh : SMER = 0,7336 kgjam 1,034 kW + 0,44 kW = 0,7336 kg jam 1,474 kW = 0,4976 kgkWh Maka SEC dapat diperoleh : SEC = 1 SMER = 1 0,4976 kg kWh = 2,0096 kWh kg � Karakteristik temperatur dan Kelembaban relatif RH dari udara yang mengalir didalam ruang pengering pada proses pengeringan pakaian berbahan 100 Denim ini diperlihatkan pada grafik gambar 4.17 dan 4.18.. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.17 Grafik Karakteristik kelembaban udara pada lemari pengering. Gambar 4.18 Grafik Karakteristik Temperatur pada lemari pengering.

4.3 Karakteristik pengeringan

Dari hasil penelitian, nilai laju pengeringan drying rate, nilai SEC dan SMER dari proses pengeringan pakaian dengan sistem pompa kalor ini berbeda- beda dan dapat kita lihat pada Tabel 4.5, untuk tiap jenis pakaian dan kondisi y = 0,004x 2 - 0,603x + 57,17 R² = 0,996 10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 50 60 70 80 R H y = -0,001x 2 + 0,234x + 36,13 R² = 0,980 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 10 20 30 40 50 60 70 80 T e mp e rat u r ° C Waktu Menit Universitas Sumatera Utara pengeringan, nilai laju pengeringan drying rate berkisar antara 0,3413 - 0,7336 kgjam untuk pengeringan yang dilakukan masing-masing jenis bahan pakaian, yang artinya adalah banyaknya air yang diuapkan dalam 1 jam adalah antara 0,3413 - 0,7336 kg. nilai SEC berkisar antara 2,0096 kWhkg – 4,3196 kWhkg untuk pengeringan yang dilakukan masing-masing jenis bahan pakaian. Hal ini berarti bahwa energi dikonsumsi untuk menghilangkan 1 kg uap air dari bahan yang dikeringkan adalah antara 2,0096 kWh - 4,3196 kWh. Jika keempat jenis bahan pakaian pengeringannya digabungkan maka nilai SEC adalah 1,4005 kWhkg, yang artinya bahwa energi yang dikonsumsi untuk menghilangkan 1 kg uap air dari bahan yang dikeringkan adalah 1,4005 kWh. Nilai SMER untuk pengeringan masing-masing bahan adalah 0,2315 kgkWh – 0,4976 kgkWh, yang artinya adalah jumlah uap air yang mampu dihilangkan dari bahan pakaian tiap 1 kWh adalah antara 0,2315 kg - 0,4976 kg. Jika pengeringan terhadap keempat jenis bahan pakaian yang berbeda dilakukan secara bersamaan maka nilai SMER adalah 0,7140 kgkWh yang artinya adalah jumlah uap air yang mampu dihilangkan dari bahan pakaian tiap 1 kWh adalah 0,7140 kg. Laju pengeringan dari proses pengeringan pakaian dengan sistem pompa kalor memperlihatkan bahwa laju pengeringan meningkat di awal pengeringan kemudian konstan dan selanjutnya semakin menurun seiring berjalannya waktu dan berkurangnya kandungan air pada bahan. Jenis dari bahan pakaian mempengaruhi laju pengeringan selain dari suhu udara, kelembaban dan kecepatan udara. Pengeringan pakaian dengan menggabungkan keempat jenis bahan pakaian membutuhkan energi yang lebih rendah dibandingkan dengan melakukan pengeringan yang dilakukan secara masing-masing Tabel 4.5 Data hasil perhitungan SMER dan SEC dari setiap bahan No Jenis Bahan Percobaan T � C t menit m ̇ d kgjam SMER kgkWh SEC kWhkg 1 Cotton 100 41,8 45 0,3413 0,2315 4,3196 2 Polyester 80 + 42,5 50 0,4836 0,3280 3,0487 Universitas Sumatera Utara Elastone 20 3 Polyester 50 + Cotton 50 42,2 30 0,5320 0,3609 2,7708 4 Denim 100 42.1 75 0,7336 0,4976 2,0096

4.4 Standar perawatan bahan pakaian sesuai label pada pakaian.