Mesin pengering handuk dengan siklus kompresi uap dibantu dengan dua buah penukar kalor.

(1)

INTISARI

Sekarang ini mesin pengering handuk yang ramah lingkungan, aman, praktis dan dapat dipergunakan kapan saja tanpa dipengaruhi musim sangat dibutuhkan masyarakat terutama bagi kalangan pebisnis yang menggunakan mesin pengering handuk. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) merancang dan merakit mesin pengering handuk tanpa melibatkan energi matahari. (b) mengetahui laju pengeringan handuk dengan kondisi awal pengeringan (1) peras tangan (2) peras mesin cuci.

Penelitian dilakukan di Laboraturium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Ukuran mesin pengering 176cm x 81cm x 60cm, mesin pengering handuk yang dibuat bekerja dengan siklus kompresi uap dibantu dengan dua penukar. Mesin ini bekerja dengan sistim terbuka. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kondisi awal pengeringan handuk yang terdiri dari 20 handuk peras tangan dan 20 handuk giling laundri. Bahan handuk yang digunakan dalam penelitian yaitu bahan katun dengan ukuran 30cm x 75cm x 1,4mm. Daya kompresor sebesar ½ hp. Ukuran komponen yang lain menyesuaikan daya besarnya kompresor.

Hasil penelitian menunjukkan mesin pengering handuk dapat bekerja dengan sesuai dengan yang diharapkan, dengan kondisi udara rata-rata didalam ruang pengering Tdb : 63,1oC, Twb : 29,3oC, RH : 11%. Untuk handuk peras tangan memerlukan memerlukan waktu pengeringan 135 menit, untuk 20 handuk, dengan massa awal 4,8 kg sampai dengan 1,7 kg. Untuk handuk hasil peras mesin cuci Tdb : 60,6oC, Twb : 29oC, RH : 10%. Untuk handuk peras mesin cuci memerlukan waktu pengeringan 45 menit, dengan 20 handuk, dengan massa awal 2,5 kg sampai 1,7 kg.

Kata kunci : Mesin pengering handuk, sistem kompresi uap, refrigerant dehumidifier.


(2)

ABSTRAK

Now this drying machine that towel environmentally friendly, safe, practical and can be used when without influenced season is needed by the society especially among businessperson the use of a machine dryer a towel.The purpose of this research is: ( a ) design and assemble drying machine a towel without involving solar energy. ( b ) to examine the rate drying a towel with the initial conditions drying ( 1 ) wring the hands ( 2 ) wring the washing machine.

The research was done in laboraturium engineering university sanata dharma yogyakarta. Size drying machine 176cm x 81cm x 60cm, drying machine that towel made work to a cycle compression steam assisted by two heat exchangers. This machine work with systems open. The research was done with varying the initial conditions drying toweling consisting of 20 a towel wring hands and 20 a towel milled laundri. Material that towel used in the namely material cotton with size 30cm x 75cm x 1,4mm. Power compressor of ½ hp. Component size another adjust power the size of the compressor.

The research results show drying machine a towel can work with as expected, with state of the air the average in space dryer tdb: 63,1o

c

, twb: 29,3o

c

, rh: 11 %. For towels wring hand need need the time drying 135 minutes, for 20 a towel, to the mass early 4.8 kg up to 1.7 kg. For towels the results of wring the washing machine tdb: 60,6o

c

, twb: 29o

c

, rh: 10%. For towels wring the washing machine need the time drying 45 minutes, with 20 a towel, to the mass early 2.5 kg until 1.7 kg.

Password : drying machine a towel, system compression steam, refrigerant dehumidifier .


(3)

i

MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS

KOMPRESI UAP DIBANTU DENGAN DUA BUAH

PENUKAR KALOR

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Disusun oleh

RUDI RIYANTO

NIM : 125214008

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016


(4)

ii

TOWEL DRYER WITH VAPOR COMPRESSION CYCLE

ASSISTED WITH TWO HEAT EXCHANGER

FINAL PROJECT

As partical fulfillment of the requrement

To obtain the Sarjana Teknik degree Mechanical Engineering

By :

RUDI RIYANTO

Student Number : 125214008

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016


(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

vii

INTISARI

Sekarang ini mesin pengering handuk yang ramah lingkungan, aman, praktis dan dapat dipergunakan kapan saja tanpa dipengaruhi musim sangat dibutuhkan masyarakat terutama bagi kalangan pebisnis yang menggunakan mesin pengering handuk. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) merancang dan merakit mesin pengering handuk tanpa melibatkan energi matahari. (b) mengetahui laju pengeringan handuk dengan kondisi awal pengeringan (1) peras tangan (2) peras mesin cuci.

Penelitian dilakukan di Laboraturium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Ukuran mesin pengering 176cm x 81cm x 60cm, mesin pengering handuk yang dibuat bekerja dengan siklus kompresi uap dibantu dengan dua penukar. Mesin ini bekerja dengan sistim terbuka. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kondisi awal pengeringan handuk yang terdiri dari 20 handuk peras tangan dan 20 handuk giling laundri. Bahan handuk yang digunakan dalam penelitian yaitu bahan katun dengan ukuran 30cm x 75cm x 1,4mm. Daya kompresor sebesar ½ hp. Ukuran komponen yang lain menyesuaikan daya besarnya kompresor.

Hasil penelitian menunjukkan mesin pengering handuk dapat bekerja dengan sesuai dengan yang diharapkan, dengan kondisi udara rata-rata didalam ruang pengering Tdb : 63,1oC, Twb : 29,3oC, RH : 11%. Untuk handuk peras tangan memerlukan memerlukan waktu pengeringan 135 menit, untuk 20 handuk, dengan massa awal 4,8 kg sampai dengan 1,7 kg. Untuk handuk hasil peras mesin cuci Tdb : 60,6oC, Twb : 29oC, RH : 10%. Untuk handuk peras mesin cuci memerlukan waktu pengeringan 45 menit, dengan 20 handuk, dengan massa awal 2,5 kg sampai 1,7 kg.

Kata kunci : Mesin pengering handuk, sistem kompresi uap, refrigerant dehumidifier.


(10)

viii ABSTRAK

Now this drying machine that towel environmentally friendly, safe, practical and can be used when without influenced season is needed by the society especially among businessperson the use of a machine dryer a towel.The purpose of this research is: ( a ) design and assemble drying machine a towel without involving solar energy. ( b ) to examine the rate drying a towel with the initial conditions drying ( 1 ) wring the hands ( 2 ) wring the washing machine.

The research was done in laboraturium engineering university sanata dharma yogyakarta. Size drying machine 176cm x 81cm x 60cm, drying machine that towel made work to a cycle compression steam assisted by two heat exchangers. This machine work with systems open. The research was done with varying the initial conditions drying toweling consisting of 20 a towel wring hands and 20 a towel milled laundri. Material that towel used in the namely material cotton with size 30cm x 75cm x 1,4mm. Power compressor of ½ hp. Component size another adjust power the size of the compressor.

The research results show drying machine a towel can work with as expected, with state of the air the average in space dryer tdb: 63,1o

c

, twb: 29,3o

c

, rh: 11 %. For towels wring hand need need the time drying 135 minutes, for 20 a towel, to the mass early 4.8 kg up to 1.7 kg. For towels the results of wring the washing machine tdb: 60,6o

c

, twb: 29o

c

, rh: 10%. For towels wring the washing machine need the time drying 45 minutes, with 20 a towel, to the mass early 2.5 kg until 1.7 kg.

Password : drying machine a towel, system compression steam, refrigerant dehumidifier .


(11)

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik dan lancar.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa untuk mendapatkan gelar S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Atas berkat, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak akhirnya skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Sudi Mungkasi, PhD, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi M.T. selaku Dosen Pembimbing skripsi, atas arahan, pengertian, dan motivasi yang diberikan.

3. A. Prasetyadi, S.Si, M. Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4. Doddy Purwadianto S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

5. Seluruh Staf dan Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah memberi bekal ilmu pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.

6. Sadimin dan Ngatiyem selaku kedua orang tua, yang telah memberi motivasi dan dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual.


(12)

x

7. Frenki Hastuti dan Frinda Tri Cahyaningrum, atas doa dan motivasi yang diberikan.

8. Teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisa penelitian dan penulisan skripsi ini jauh dari sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan masukan, kritik, dan saran yang membangun dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Ahir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.

Yogyakarta, Maret 2016


(13)

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi

INTISARI ... vii

ABSTRAK ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR GAMBAFR ... xv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teoti ... 5

2.1.1 Metode – Metode Mesin Pengering Handuk ... 5

2.1.2 Dehumidifier ... 7

2.1.3 Parameter Proses Pengeringan ... 10

2.1.4 Siklus Kompresi Uap ... 13

2.1.5 Penukar kalor (heat exchanger) ... 17


(14)

xii

2.1.6.1 parameter-parameter dalam psychrometric chart

... 20

2.1.6.2 proses-proses perlakuan udara pada psychrometric chart ... 21

2.1.7 proses pelakuan udara yang terjadi pada mesin pengering handuk ... 27

2.2 Tinjauan Pustaka ... 29

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Alat dan bahan penelitian ... 32

3.2 Variasi Penelitian ………... 33

3.3 Alat dan Bahan Pembuata Mesin Pengering Handuk ……….. 34

3.3.1 Alat ……… 34

3.3.2 Bahan ……… 37

3.3.3 Alat bantu penelitian ……….... 47

3.4 Tata cara penelitian ……… 49

3.4.1 Alur pelaksanaan penelitian ……… 49

3.4.2 Pembuatan mesin pengering handuk ……….. 51

3.4.3 Proses pengisian refrigeran R-134a ………. 52

3.5 Skematik pengambilan data ... 53

3.5.1 Cara Pengambilan Data ……… 55

3.5.2 Cara menganalisis dan menampilkan hasil ……… 57

3.5.3 Cara Mendapatkan Kesimpulan ………... 59

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian ... 60

4.2 Hasil Perhitungan ... 63

4.3 Pembahasan ... 73

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ………. 77

5.2 Saran ………. 77 Daftar pustaka


(15)

xiii Lampiran


(16)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Table yang digunakan dalam penelitian ... 57 Tabel 4.1 Rata – rata pengeringan handuk dengan

perasan tangan

... 61

Tabel 4.2 Rata – rata pengeringan handuk dengan perasan mesin cuci

... 62

Tabel 4.3 Hasil pengeringan handuk dengan panas matahari

... 63

Tabel 4.4 Massa air yang menguap dari handuk (M1) ... 64 Tabel 4.5 Hasil perhitungan pengeringan handuk

dengan perasan tangan

... 72

Tabel 4.6 Hasil perhitungan pengeringan handuk dengan perasan mein cuci


(17)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Refrigerant dehumidifier

………..………… 8

Gambar 2.2 Desiccant dehumidifier ………..……… 9

Gambar 2.3 Termometer bola basah dan termometer bola kering. ... 10

Gambar 2.4 Skematik siklus kompresi uap ... 15

Gambar 2.5 P-h diagram siklus kompresi uap ……….. 15

Gambar 2.6 T-s Diagram siklus kompresi uap ……….. 16

Gambar 2.7 Water heater ... 18

Gambar 2.8 psychrometric chart ... 19

Gambar 2.9 Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart ... 21

Gambar 2.10 Pemanasan (Heating) ... 22

Gambar 2.11 Pendinginan (cooling) ... 23

Gambar 2.12 pelembaban (Humidify) ... 23

Gambar 2.13 Penurunan kelembaban (Dehumidify) ... 24

Gambar 2.14 Pemanasan dan pelembaban (Heating & Humidify). ... 25

Gambar 2.15 Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (Heating & De-humidify) ... 26

Gambar 2.16 Proses pendinginan dan pelembaban (Cooling & Humidify) ... 26

Gambar 2.17 Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (Cooling & De-humidify) ... 27

Gambar 2.18 Proses yang terjadi pada mesin pengering handuk. ... 28


(18)

xvi

Gambar 3.2 Handuk bahan katun ... 34

Gambar 3.3 Triplek ………..………..………… 37

Gambar 3.4 Styrofoam ………..………..………. 38

Gambar 3.5 Busa …………...……..……… 38

Gambar 3.6 Balok kayu ………..……….... 39

Gambar 3.7 Kompresor rotari ………... 40

Gambar 3.8 Kondensor ……….... 41

Gambar 3.9 Pipa kapiler ... 42

Gambar 3.10 Evaporator ………... 43

Gambar 3.11 Filter ………... 43

Gambar 3.12 Refrigeran 134a ………... 44

Gambar 3.13 kipas ………. 44

Gambar 3.14 Pressure gauge ………... 45

Gambar 3.15 Water heater ………... 46

Gambar 3.16 Thermometer digital dan termokopel …………... 47

Gambar 3.17 Timbangan digital ……….. 48

Gambar 3.18 Tang ampere ……….. 49

Gambar 3.19 Diagram untuk penelitian ……… 50

Gambar 3.20 Pemasangan mesin pengering handuk ……….. 51

Gambar 3.21 Katup pengisian refrigeran ………. 53

Gambar 3.22 Skematik pengambilan data ……….. 54

Gambar 4.1 Suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor perasan tangan ……….. 66

Gambar 4.2 Suhu kerja evaporator dan suku kerja kondensor perasan mesin cuci ………... 67


(19)

xvii Gambar 4.3 Psychometric chart perasan

tangan pada menit 15

……… 69

Gambar 4.4 Psychometric chart perasan mesin cuci menit 15

………... 70

Gambar 4.5 Grafik penurunan massa air pada proses pengeringan handuk


(20)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Mesin pengering handuk ini di buat untuk menjawab persoalan yang ada di massage, spa, pemandian air panas. Selama ini pengeringan handuk dilakukan secara konvensional yaitu dengan menjemur secara langsung di luar ruangan dengan memanfaatkan energi sinar matahari dan angin. Seiring dengan kemajuan dan perkembangan teknologi, proses pengeringan handuk tidak dilakukan secara konvensional, tetapi menggunakan mesin pengering. Penggunaan mesin ini memiliki keunggulan, antara lain tidak bergantung terhadap cuaca (dapat dilakukan pada malam hari dan pada saat kondisi terjadi hujan).

Pada saat ini hampir semua pelaku bisnis menggunakan mesin pengering untuk mengeringkan handuk. Massage and spa, dan hotel berbintang menggunakan mesin pengering handuk untuk mempercepat pengeringan handuk. Tempat pemandian air panas juga memerlukan mesin pengering handuk dalam jumlah yang besar.

Proses pengeringan dapat dilakukan dengan berbagai cara mulai dari cara konvensional sampai dengan cara yang modern. Dari menjemur pakaian di bawah sinar matahari, sampai dengan menggunakan mesin pengering elektrik maupun mesin pengering gas LPG. Setiap cara memiliki keuntungan dan kerugian masing-masing.


(21)

Keuntungannnya pengeringan dengan menggunakan energi matahari selain murah juga ramah lingkungan, sumber energi matahari tersedia di alam dan gratis. Kerugian adalah jika musim hujan tiba matahari sering tertutup awan. Oleh karena itu pada musim hujan handuk sulit untuk dikeringkan dengan menggunakan energi matahari, akibatnya handuk akan bau apek dan berjamur.

Keuntungan pengeringan menggunakan mesin yaitu penggunaannya tidak tergantung cuaca. Dapat dipergunakan kapan saja, baik siang maupun malam hari dan proses pengeringannya cepat. Kerugiannya membutuhkan energi tambahan, seperti gas LPG ataupun listrik.

Berangkat dari persoalan tersebut di atas penulis tertantang untuk dapat merakit mesin pengering handuk yang ramah lingkungan, tidak berbahaya, praktis dan dapat dipergunakan kapan saja.

1.2 Rumusan Masalah

Di pasaran, mesin khusus untuk pengering handuk sulit ditemukan. Dimusim hujan mesin pengering handuk sangat dibutuhkan. Diperlukan sebuah inovasi mesin pengering handuk dengan kapasitas cukup besar yang dapat bekerja tanpa melibatkan energi surya. Bagaimanakah solusi dari persoalan ini?.


(22)

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah:

a. Merancang dan merakit mesin pengering handuk yang dapat bekerja tanpa melibatkan energi surya.

b. Mengetahui waktu pengeringan handuk, dari mesin pengering handuk yang dirakit dengan dua kondisi awal pengeringan handuk yaitu perasan tangan dan perasan mesin cuci.

c. Mengetahui laju pengeringan handuk, dari mesin pengering handuk yang dirakit dengan dua kondisi awal pengeringan handuk yang berbeda yaitu hasil peras tangan dan hasil peras mesin cuci.

1.4 Batasan-Batasan Masalah

Batasan-batasan yang dipergunakan di dalam pembuatan mesin pengering handuk :

a. Mesin bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap.

b. Komponen mesin siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator, kondensor dan pipa kapiler

c. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan dua buah penukar kalor.

d. Kompresor yang dipergunakan berdaya 1/2 HP, komponen utama dari mesin kompresi uap yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor, dan mempergunakan ukuran seperti yang ada di pasaran.


(23)

e. Mesin pengering bekerja dengan sistem terbuka, artinya udara yang telah dipergunakan untuk proses pengeringan handuk, dibuang keluar dari lemari pengering.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang didapat dari hasil penelitian ini adalah

a. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang berminat pada penelitian pengering handuk.

b. Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang pengering handuk yang dapat ditempatkan perpustakaan.

c. Mesin pengering handuk yang dihasilkan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.


(24)

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Prinsip dasar pengeringan adalah proses pemindahan panas dan uap air secara simultan, yang memerlukan energi panas untuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dari permukaan bahan yang dikeringkan oleh media pengering yang biasanya berupa panas.

2.1.1 Metode-Metode Pengering Handuk

Metode pengeringan handuk yang banyak ditemukan di pasaran saat ini terdapat beberap jenis, diantaranya (a) Pengeringan handuk dengan menggunakan sentrifugal dan heater (b) pengeringan handuk dengan gas LPG dan kipas angin atau blower, (c) pengeringan handuk dengan menggunakan dehumidifikasi dan pemanas, (d) pengeringan handuk dengan cara dijemur di bawah sinar matahari.

a. Pengering handuk dengan menggunakan sentrifugal dan heater.

Pengering handuk jenis ini merupakan metode yang paling sering ditemui di pasaran. Cara kerja mesin pengering ini adalah memanfaatkan gaya sentrifugal untuk memisahkan air dari handuk dan menggunakan pemanas, biasanya panas yang digunakan berasal dari heater atau gas LPG sebagai pemanas ruangan. Handuk diputar dalam drum dalam kecepatan tertentu oleh


(25)

motor listrik dan bersamaan dengan itu udara hasil pemanasan heater dialirkan ke drum. Udara yang bersuhu tinggi membuat air di handuk menguap. Putaran yang tinggi tersebut menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan uap air terlempar keluar dari drum dan tertampung di dalam drum sebelah luar, kemudian air yang terkumpul dari proses dibuang secara langsung keluar melalui pipa pembuangan.

b. Pengeringan handuk dengan gas LPG dan kipas.

Pengeringan jenis ini merupakan pengeringan handuk hasil pengembangan dari beberapa mesin pengering yang sudah ada. Prinsip kerja mesin pengering handuk yaitu dengan LPG memanfaatkan panas yang dihasilkan oleh pembakaran gas LPG yang disirkulasikan ke lemari pengering. Tujuan dari pemanasan ini adalah untuk menaikkan suhu udara. Akibat dari udara kering yang bersuhu tinggi pada ruangan menyebabkan air dalam handuk menguap. Selanjutnya udara lembab ini dibuang keluar lemari menggunakan kipas angin, mesin jenis ini biasanya disebut sistem terbuka.

c. Pengering handuk dengan menggunakan cara dehumidifikasi dan pemanasan

Pengering handuk jenis ini menggunakan cara dehumidifier dan pemanasan. Pengering handuk jenis ini sangat jarang di temui dipasaran. Mesin pengering handuk bekerja dengan memanfaatkan proses dehumidifikasi dan pemanasan udara yang disirkulasikan ke lemari. Udara diturunkan kelembabannya dan dipanaskan, kemudian disirkulasikan ke lemari. Akibat


(26)

dari udara kering dan bersuhu tinggi pada ruangan menimbulkan air dalam handuk menguap selanjutnya udara lembab dibuang keluar dari lemari.

d. Pengering handuk dengan penjemuran di bawah sinar matahari.

Metode pengeringan handuk dengan di jemur di bawah sinar matahari langsung merupakan metode paling umum dilakukan oleh masyarakat. Panas dihasilkan matahari dapat menguapkan air yang ada pada handuk basah hingga handuk benar-benar kering dan siap untuk disetrika. Tetapi seiring perkembangan jaman dan teknologi, banyak orang berlomba-lomba untuk menciptakan mesin pengering handuk. Hal ini bukan dikarenakan metode ini tidak baik tetapi metode pengeringan ini sangat tergantung pada cuaca. Namun metode ini masih tetap digunakan, karena dirasa lebih mudah dan murah.

2.1.2 Dehumidifier

Dehumidifier adalah sebuah alat yang penyerap uap air dari udara berfungsi mengurangi tingkat kelembaban pada udara melalui proses dehumidifikasi. Proses dehumidifikasi merupakan proses penurunan kadar air dalam udara menjadi udara kering. Dehumidifikasi udara dapat dilakukan dengan dua cara. Pertama, menggunakan metode pendinginan di bawah titik embun dan mengurangi kandungan air dalam udara dengan cara kondensasi yang disebut refrigerant dehumidifier Gambar 2.1. Kedua, menggunakan bahan pengering sebagai penyerap kelembaban yang disebut desiccant dehumidifier Gambar 2.2.


(27)

a. Refrigerant dehumidifier

Refrigerant dehumidifier merupakan pengering udara “dehumidifier” yang paling umum ditemui di pasaran. Dehumidifier ini paling banyak dipilih karena biaya produksinya yang relatif lebih murah, mudah dalam pengoperasiannya dan efektif jika di aplikasikan dalam domestik maupun komersial. Dehumidifier ini akan bekerja sangat baik jika ditempatkan pada ruangan bersuhu hangat dan kelembaban tinggi.

Prinsip kerja dari refrigerant dehumidifier yaitu menggunakan sistem kompresi uap. Evaporator akan menyerap uap air di dalam udara, kemudian udara dilewatkan kondensor agar menjadi kering dan panas. Evaporator memiliki tugas menurunkan suhu udara ke titik kondensasi. Sedangkan kondensor memiliki peran untuk menaikan suhu udara agar menjadi semakin tinggi.

Gambar 2.1 Refrigerant dehumidifier


(28)

b. Desiccant dehumidifier

Desiccant dehumidifier mempunyai cara penurunan kelembaban yang berbeda dengan refrigerant dehumidifier. Dehumidifier ini menggunakan bahan penyerap kelembaban berupa liquid atau solid, seperti silica gel atau batu zeloit. Dehumidifier ini akan bekerja dengan sangat baik bila digunakan di daerah beriklim dingin atau ketika diperlukan temperature titik embun yang rendah. Karena tidak ada air yang diproduksi selama proses tersebut, maka unit-unit ini dapat bekerja secara efektif pada suhu sub nol.

Prinsip kerjanya melewatkan udara lembab ke bagian proses pada disc. Disc dibuat seperti sarang lebah dan berisi bahan pengering (silica gel atau zeloid). Disc dibagi menjadi dua saluran udara yang dipisahkan oleh sekat. Pertama bagian proses (75% dari lingkaran) dan bahan kedua bagian reaktivasi (25% dari lingkaran). Disc diputar perlahan-lahan menggunakan motor kecil. Selanjutnya uap air pada udara akan diserap oleh disc bahan pengering. Kemudian udara meninggalkan motor dengan suhu hangat dan kering. Bersamaan dengan berputarnya disc pada bagian reaktivasi disirkulasikan udara panas yang berasal dari heater.

Pemanasan pada bagian reaktivasi bertujuan meregenerasikan disc bahan pengering (bagian proses). Kemudian air yang diserap oleh disc bagian reaktivasi terlepas karena proses pemanasan dan heat exchanger bergantian menyerap uap air tersebut. Uap air yang diserap oleh heat exchanger akan terpisah menjadi udara dan air akan menetes dan tertampung pada tangki.


(29)

Gambar 2.2 Desiccant dehumidifier

2.1.3 Parameter proses Pengeringan

Untuk memahami proses dehumidifier ada beberapa parameter yang harus dipahami atau dimengerti, yaitu :

a. Kelembaban

Kelembaban bisa diartikan sebagai kandungan uap air di udara. Udara dikatakan mempunyai kelembaban yang tinggi apabila uap air yang dikandungnya tinggi, dan begitu juga sebaliknya. Udara yang kurang mengandung uap air dikatakan udara kering sedangkan udara yang mengandung banyak uap air dikatakan udara lembab atau udara basah. Komposisi dari udara terdiri dari berbagai jenis gas yang relative konstan. Komposisi udara kering terdiri dari N2 dengan volume 78,09% dan berat 75,53%; O2 volume 20,95% dan berat 23,14%; Ar volume 78,09% dan berat 1,28% serta CO2 volume 0,03 dan berat 0,03%.


(30)

Gambar 2.3 Termometer bola basah dan termometer bola kering.

Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya menggunakan thermometer bola basah dan thermometer bola kering lihat Gambar 2.3. Termometer bola kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering dan termometer bola basah untuk mengukur suhu udara basah. Pada termometer bola kering, bola tabung air raksa pada termometer dibiarkan kering ketika mengukur suhu udara aktual. Sedangkan pada termometer bola basah, bola tabung air raksa diberi kain yang telah dibasahi agar suhu yang terukur adalah suhu saturasi atau titik jenuh, yaitu suhu yang diperlukan agar uap air dapat berkondensasi. Jika suhu bola kering dan suhu bola basah dari udara telah diketahui, maka dengan bantuan psychrometric chart, kelembaban udara pada saat itu dapat ditentukan. Dengan cara temperatur bola basah dan temperatur bola kering yang sudah ditentukan kemudian digambar pada psychometric chart sehingga ketemu satu titik kondisi udara pada saat itu, dari titik tersebut dapat ditentukan kelembaban relatif dan kelembaban spesifik pada saat itu.


(31)

Kelembaban udara dapat dinyatakan sebagai kelembaban udara mutlak, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik. Kelembaban udara mutlak adalah banyaknya uap air yang terkandung di dalam 1 kg udara. Kelembaban relatif merupakan persentase perbandingan jumlah uap air yang terkandung dalam 1 m3 udara dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam 1 m3 udara pada kondisi udara yang sama.

Kelembaban spesifik atau ratio kelembaban (w) adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering, atau perbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering. Kelembaban spesifik umumnya dinyatakan dalam gram per kilogram dari udara kering (grair/kgudara) atau (kgair/kgudara). Dalam sistem dehumidifier semakin besar perbandingan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dengan kelembaban spesifik dalam mesin pengering (wF), maka semakin banyak massa air yang berhasil diuapkan. Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) :

Δw = (WH – WF) kgair/kgudara (2.1)

Δw : massa air yang berhasil diuapkan (kgair/kgudara)

wH : kelembaban spesifik keluar dari mesin pengering (kgair/kgudara)


(32)

b. Suhu Udara

Suhu udara adalah keadaan panas atau dingin udara di suatu tempat pada waktu tertentu. Suhu udara dinyatakan panas jika suhu udara pada tempat dan waktu tertentu melebihi suhu lingkungan disekitarnya dan begitu sebaliknya untuk suhu udara dingin.

Suhu udara sangat mempengaruhi laju pengeringan. Semakin besar perbedaan antara suhu udara pengering dan suhu handuk maka kemampuan perpindahan kalor semakin besar, maka proses penguapan air juga semakin besar. Agar bahan yang dikeringkan tidak sampai rusak, suhu udara harus diatur untuk dikontrol terus menerus.

Dry-bulb temperature (DB) atau temperatur bola kering adalah temperatur yang terbaca pada thermometer dalam kondisi udara terbuka, maka berakibat pula pada perubahan kalor sensible. Wet-bulb temperature (WB) temperatur bola basah adalah temperatur yang terbaca pada thermometer dengan sensor yang dibalut dengan kain basah untuk menghilangkan radiasi panas. Dew-point temperature adalah suhu di mana udara mulai menunjukkan aksi pengembunan ketika didinginkan.

c. Aliran udara

Aliran udara pada proses pengeringan mempunyai fungsi pembawa udara panas untuk menguapkan kadar air handuk serta mengeluarkan uap air hasil penguapan tersebut. Uap air hasil penguapan harus segera dikeluarkan agar tidak membuat jenuh udara pada ruangan, yang dapat mengganggu proses


(33)

pengeringan. Semakin besar debit aliran udara panas yang mengalir maka akan semakin besar kemampuannya menguapkan massa air dari pakaian, namun berbanding terbalik dengan suhu udara yang semakin menurun.

2.1.4 Siklus Kompresi Uap

Mesin refrigerasi siklus kompresi uap merupakan jenis mesin refrigerasi yang dipergunakan pada mesin dehumidifikasi. Siklus kompresi uap ini menggunakan refrigeran R-134a sebagai fluida kerjanya yang memiliki sifat ramah lingkungan. Sistem pendinginan ini terdiri dari beberapa alat utama yang pokok untuk dapat terjadinya proses kompresi uap, yaitu :

a. Kompresor, berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigeran.

b. Kondensor berfungsi mendinginkan atau mengembunkan refrigeran. Terjadi pembuangan panas dari kondensor ke udara.

c. Pipa kapiler, berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran secara entalpi konstan.

d. Evaporator, berfungsi untuk memanaskan atau menguapkan refrigeran. Ada panas yang diserap oleh refrigeran sehingga terjadi pendinginan pada sekitar evaporator.

Sistematik mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 2.4.


(34)

Gambar 2.4 Skematik siklus kompresi uap

Siklus kompresi uap di dalam P-h diagram dan T-s diagram disajikan pada Gambar 2.5 dan Gambar 2.6.

Gambar 2.5 P-h Diagram siklus kompresi uap. Qout

Qin

Win Qout

Qin

Kondensor

Evaporator

Kompresor Pipa kapiler

Win

Enthalpy

Pre


(35)

Gambar 2.6 T-s Diagram siklus kompresi uap.

Di dalam siklus kompresi uap ini, refrigeran mengalami beberapa proses yaitu :

a. Proses 1-2 merupakan proses kompresi kering. Proses ini dilakukan oleh kompresor, di mana refrigeran yang berupa gas bertekanan rendah mengalami kompresi yang mengakibatkan refrigeran menjadi gas bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik (proses pada enthalpi (s) konstan), maka suhu yang keluar dari kompresor juga meningkat menjadi gas panas lanjut.

b. Proses (2-2a) merupakan penurunan suhu (desuperheating). Proses ini berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran gas panas lanjut yang bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh. Proses (2-2a) berlangsung pada tekanan yang konstan.

Qin Qout

Win

Entropy

T

empe

ratur


(36)

c. Proses (2a-3a) merupakan proses kondensasi atau pembuangan kalor ke udara lingkungan sekitar kondensor pada suhu konstan. Pada proses ini terjadi perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena temperatur refrigeran lebih tinggi daripada suhu udara lingkungan sekitar kondensor, maka terjadi pembuangan kalor ke udara lingkungan sekitar kondensor. Proses (2a-3a) berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan.

d. Proses (3a-3) merupakan proses pendinginan lanjut. Pada proses ini terjadi pelepasan kalor sehingga temperatur refrigeran yang keluar dari kondensor menjadi lebih rendah dan berada pada fase cair. Hal ini membuat refigeran lebih mudah mengalir dalam pipa kapiler.

e. Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan. Proses penurunan tekanan berlangsung secara drastis dan berlangsung pada entalpi yang tetap. Proses in terjadi selama di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigeran berubah fase dari cair menjadi fase cair-gas. Akibat penurunan tekanan ini, temperatur refrigeran juga mengalami penurunan.

f. Proses (4-1a) merupakan proses evaporasi atau penguapan. Pada proses ini terjadi perubahan fase dari cair gas menjadi gas jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah daripada suhu udara lingkungan sekitar evaporator, maka terjadi penyerapan kalor dari udara lingkungan sekitar evaporator. Proses (4-1a) berlangsung pada tekanan yang tetap dan suhu konstan.


(37)

g. Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut. Proses ini terjadi karena adanya penyerapan kalor terus menerus setelah proses (4-1a), maka refrigeran yang masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh ke gas panas lanjut. Akibatnya refrigeran mengalami kenaikan temperatur refrigeran. Dengan terjadinya proses pemanasan lanjut ini, menjadikan kompresor bekerja lebih ringan.

2.1.5 Penukar kalor (heat exchanger)

Penukar kalor (heat exchanger) adalah alat yang dapat menghasilkan pepindahan panas dari suatu fluida yang memiliki temperatur tinggi menuju ke fluida yang memiliki temperatur lebih rendah. Heat excheger dapat berfungsi sebagai pemanas ataupun pendingin, dalam penelitian ini heat exchanger digunakan sebagai pemanas udara. Proses perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung ataupun secara tidak langsung. Proses perpindahan panas secara langsung yaitu fluida panas akan langsung bercampur dengan fluida dingin tanpa ada pemisah. Sedangkan perpindahan panas secara tidak langsung yaitu bila antara fluida panas dan fluida dingin tidak terjadi kontak secaara langsung tetapi dipisah oleh sekat-sekat pemisah.

Dalam penelitian ini heat exchanger yang digunakan untuk meningkatkan temperatur udara kering sebelum masuk ruang pengering. Heat exchanger menggunakan fluida air yang dipanaskan menggunakan kompor bertenaga gas. Gamabr 2.7 menunjukkan gas water heater merupakan water heater yang menggunakan gas LPG sebagai sumber pemanas airnya. Prinsip kerja dari gas water heater adalah pembakaran gas LPG yang digunakan untuk memanaskan


(38)

air didalam pipa-pipa tembaga, sehingga dapat membuat air dalam pipa tembaga panas dalam waktu yang cepat. Kemudian air yang telah dipanaskan tersebut disalurkan menuju kekondensor dengan menggunakan selang sehingga kondensor memiliki temperatur yang lebih tinggi, Kondensor disini digunakan untuk heat exchanger. Panas dari kondensor ini yang digunakan untuk meningkatkan panas udara ketika udara melewati kondenser.

Gambar 2.7 Water heater

2.1.6 Psychrometric Chart

Psychrometric chart adalah grafik digunakan untuk menentukan karakteristik dari udara di lingkungan tersebut. Skematik psychrometric chart dapat dilihat pada Gambar 2.8. Untuk mengetahui nilai dari properti – properti ( Tdb, Twb, Tdp, h, RH, w, dan V) bisa dilakukan apabila minimal dua buah diantara properti tersebut sudah diketahui.


(39)

Gambar 2.8 Psychrometric chart.

2.1.6.1 Parameter-parameter Dalam Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara dalam psychrometric chart, diantaranya (a) temperatur bola kering (b) temperatur bola basah (c) temperatur titik embun (d) kelembaban spesifik (e) volume spesifik (f) entalpi (g) kelembaban relatif.

a. Temperatur bola kering

Temperatur bola kering adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui pengukuran dengan thermometer bola kering.


(40)

Temperatur bola basah adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui pengukuran dengan temperatur bola basah.

c. Temperatur titik embun

Temperatur titik embun adalah suhu yang menunjukkan mulai terjadinya proses pengembunan ketika udara didinginkan, pada kondisi ini. Udara memiliki RH 100%.

d. Kelembaban spesifik (w)

Kelembaban spesifik adalah berat kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering (kg air/kg udara kering).

e. Volume spesifik (v)

Volume spesifik adalah volume udara campuran dengan berat udara tersebut (m3/kg).

f. Entalpi (h)

Entalpi adalah jumlah panas total yang dimiliki oleh campuran udara dan uap air persatuan massa udara tersebut. Dinyatakan dalam satuan Btu/lb udara.

g. Kelembaban relatif (RH)

Kelembaban relatif adalah jumlah persentase perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1m3 dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam 1m3 tersebut.

2.1.6.2 Proses-proses perlakuan udara dalam psychrometric chart. Proses-proses perlakuan udara dalam psychrometric chart pada Gambar 2.9 terdiri atas : (a) proses heating atau prroses pemanasan, (b)


(41)

proses cooling atau proses pendinginan, (c) proses humidify, (d) proses dehumidify, (e) proses heating dan humidify, (f) Proses Heating & Dehumidify, (g) Proses Cooling dan Humidify, (h) Proses Cooling dan De-humidify. Berikut penjelasannya :

Gambar 2.9 Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart

a. Proses pamanasan (Heating)

Proses pemanasan Gambar 2.10 adalah proses pemanasan udara sensibel ke udara sehingga temperatur udara terus naik. Proses ini berfungsi menaikkan temperatur atau proses pemanasan udara tanpa mengurangi kandungan uap air.


(42)

Gambar 2.10 Pemanasan (Heating)

b. Proses pendinginan (Cooling)

Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Proses ini berfungsi untuk menurunkan temperatur bola kering udara tanpa mengurangi kandungan uap air. Garis proses ini adalah garis horisontal ke arah kiri, seperli yang terlihat pada Gambar 2.11.


(43)

c. Proses pelembaban (Humidify)

Proses pelembaban adalah proses ini berfungsi menambahkan kandungan uap air ke udara tanpa merubah temperatur (dry bulb). Pada proses ini terjadi perubahan kalor laten tanpa disertai perubahan kalor sensibel. Pada proses ini digambarkan garis vertikal ke arah atas, seperti yang terlihat pada Gambar 2,12.

Gambar 2.12 Pelembaban (Humidify)

d. Proses penurunan kelembaban (Dehumidify)

Proses penurunan kelembaban adalah proses ini menurunkan kandungan uap air di udara tanpa merubah temperatur. Jadi proses ini berlangsung pada kondisi temperatur kering yang konstan. Pada proses ini terjadi perubahan kalor laten. Proses ini terjadi pada garis proses ke arah ke bawah, lihat Gambar 2.13.


(44)

Gambar 2.13 Penurunan kelembaban (Dehumidify)

e. Proses pemanasan dan pelembaban (Heating & Humidify)

Proses pemanasan dan pelembaban adalah proses ini menaikkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara. Pada proses ini terjadi peningkatan kalor laten, peningkatan kelembaman, entalpi, Tdb, Twb, dan kelembaman relatif. Garis prosesnya adalah garis ke arah kanan atas, lihat Gambar 2.14.


(45)

f. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (Heating & De-humidify)

Proses pemanasan dan penurunan kelembaban adalah proses ini udara mengalami pendinginan dahulu sampai temperatur dibawah titik embun udara, pada temperatur ini udara mengalami pengembunan sehingga kandungan uap air akan berkurang kemudian udara dilewatkan kepemanas sehinggan temperatur akan meningkat. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban, TWb, kelembaban relatif tetapi terjadi kenaikan Tdb. Garis prosesnya adalah garis ke arah kanan bawah, lihat Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (Heating & De-humidify)

g. Proses pendinginan dan pelembaban (Cooling & Humidify)

Proses pendinginan dan pelembaban adalah proses ini melewatkan udara pada ruangan semburan air yang temperaturnya lebih rendah dari temperatur udara, tetapi lebih tinggi dari titik embun udara sehingga temperatur akan mengalami penurunan dan rasio pelembaban akan mengalami peningkatan, lihat Gambar 2.16.


(46)

Gambar 2.16 Proses pendinginan dan pelembaban (Cooling & Humidify)

h. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (Cooling & De-humidify)

Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses ini dilakukan dengan cara melewatkan udara pada ruang semburan air dimana temperatur lebih rendah dari udara sehingga terjadi penurunan kalor laten, lihat Gambar 2.17.

Gamabar 2.17 Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (Cooling & De-humidify)


(47)

2.1.7 Proses perlakuan udara yang terjadi pada mesin pengering handuk

Gambar 2.18 menyajikan proses-proses perlakuan udara yang terjadi pada mesin pengering handuk. Udara dikondisikan melalui proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidity) guna mendapatkan udara yang diinginkan. Proses cooling and dehumidity ini terjadi pada evaporator. Selanjutnya udara dialirkan melalui kompresor, kondensor dan heat exchanger untuk mendapatkaan suhu udara yang diinginkan. Proses heating ini terjadi pada komponen kompresor, kondensor dan heat exchanger. Setelah proses heating udara dialirkan melewati handuk.

Gambar 2.18 Proses yang terjadi pada mesin pengering handuk.

Untuk menghitung laju pengeringan mesin pengering handuk dapat dipergunakan Persamaan (2.2):

t m M

  


(48)

Pada Persamaan (2.2):

M2 = Laju pengeringan mesin pengering (kgair/menit) Δm = Perbedaan massa air (kgair) Δt = Perbedaan waktu (menit) Menentukan laju aliran massa udara pada mesin pengering handuk dapat mempergunakan Persamaan (2.3):

w M mudara

 2

 (2.3)

Pada Persamaan (2.3)

udara

m = Laju aliran massa udara (kgudara/menit) M2 = Laju pengeringan mesin pengering (kgair/menit) Δw = Massa air yang berhasil diuapkan (kgair/kgudara)

2.2 Tinjauan Pustaka

Ahmadsul Ameen (2003) membahas temuan investigasinya untuk menentukan kelayakan pengeringan pakaian yang menggunakan panas dari kondensor AC split gedung tinggi apartemen perkotaan. Pengujian dilakukan di ruang pengering unit kondensasi, panas dari kondensor digunakan untuk pengeringan pakaian. Pengeringan pakaian menggunakan panas dari kondensor membutuhkan waktu sekitar 2 jam. Pengeringan kovensional memerlukan waktu 2,5 jam dan pengeringan alami di dalam ruangan memerlukan waktu lebih dari 6 jam. Laju pengeringan mesin pengering 0,424 kg / jam, dibandingkan pengeringan konvensional 0,319 kg / jam dan untuk pengeringan


(49)

alami dalam ruangan 0,139 kg / jam. Hasil penelitian menunjukkan mengembangkan mesin pengering AC cocok untuk iklim tropis lembab.

Michael Cochran a, Jared Goodnight a, Bruce Babin a, Steve Eckels, (2008) menjelaskan tentang mesin pengering kondensasi dengan teknologi baru untuk pengeringan pakaian. Untuk meningkatkan efisiensi mesin tersebut, menggunakan permukaan unsur ment (STE) mengalirkan udara ke permukaan pelat penukar panas kondensasi. STE digunakan untuk meningkatkan dehumidifikasi dari aliran udara lembab dan mengurangi kelembaban yang digunakan untuk pengeringan. Berdasarkan analisis model, STE prototipe telah dibuat dan diimplementasikan ke dalam sistem pengering kondensasi. Rata- rata efisiensi 0,616 kW h / kg kering menggunakan STE, dibandingkan dengan pengering konvensional 0,643 kW h / kg .

Driussi, Diego. (2009) menjelaskan tentang mesin pengering pakaian yang menggunakan panas pompa. Khususnya pengaturan pompa panas yang di gunakan untuk menurunkan kelembaban dari udara yang di gunaakan untuk pengeringan. Bagian-bagian yang digunakan untuk mengatur pompa panas terdiri dari sejumlah sirkuit atau lintasan loop tertutup yang terpisah. Masing-masing bagian terdiri dari setidaknya kompresor, evaporator, pipa kapiler dan kondensor.

Ah Bing Ng, Shiming Deng, (2008) menjelaskan tentang studi pengembangan metode control untuk pengeringan, menggunakan pemodelan

mathematical dan pendekatan eksperimental. Model pengeringan dalam


(50)

berdasarkan teori pengeringan. Percobaan ini menggunakan kain katun. Sebuah trobosan baru metode pngeringan menggunakan kontrol konten keseimbangan kelembaban di udara lingkungan. Efektivitas dari metode ini telah di uji oleh kedua pendekatan eksperimental dan modeling. Hasil dari evaluasi telah menunjukkan bahwa metode ini bisa diterapkan dan dapat menghemat energi.

James P. Carow, Moeed Mukhtar, Jurij Paderno dan Paolo Spranzi. (2014) menjelaskan tentang mesin pengering laundri dengan sistim pompa panas yang terdiri dari drum yang berputar, blower pemanas dan satu siklus refrigeran yang berada dalam satu rangkaian mesin pengering. Di dalam mesin pengering ini juga dipasang dua sensor suhu yang ditempatkan pada saluran udara untuk proses pengeringan. Sensor tersebut digunakan untuk mengendalikan mesin pengering. Mesin pengering ini dibuat dengan mesin yang menggunakan pengoptimalan waktu untuk proses pengeringan.


(51)

32

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan Penelitian

Alat penelitian yang digunakan adalah mesin pengering handuk buatan sendiri dengan benda uji handuk berbahan katun. Ukuran dari lemari pengering 150cm x 90cm x 156cm dan ukuran mesin pengering 176cm x 81cm x 60cm. Gambar 3.1 memperlihatkaan skematik alat yang digunakan saat penelitian.


(52)

Keterangan :

a Evaporator I Gas LPG b Kompresor J Pemanas air c Kondensor K Kompor gas

d Pipa kapiler L Selang masuk pemanas air e Kipas M Selang masuk heat exchanger f Lemari N Pompa air

g Heat exchanger o Bak penampungan air

h Handuk P selang keluar heat exchanger

3.2 Variasi Penelitian

Variasi penelitian dilakukan terhadap kondisi awal handuk sebelum dikeringkan (a) peras tangan dan (b) peras mesin cuci. Variasi dengan peras tangan dan peras mesin cuci dengan jumlah handuh 20 handuk. Penelitian dilakukan sebanyak 4 kali percobaan pada masing-masing variasi penelitian, guna untuk mendapatkan hasil karakteristik pengeringan handuk yang baik. Gambar 3.2 menunjukkan bahan yang dijadikan benda penelitian terbuat dari kain katun dengan ukuran 30cm x 75cm 1,4mm.


(53)

Gambar 3.2 Handuk bahan katun.

3.3 Alat dan Bahan Pembuata Mesin Pengering Handuk

Dalam proses pembuatan mesin pengering handuk ini diperlukan alat dan bahan diantara lain:

3.3.1 Alat

a. Gergaji kayu

Gergaji kayu digunakan untuk memotong kayu. Pemotongan kayu dimana kayu tersebut digunakan untuk membuat rangka utama peletakan mesin pengering handuk.


(54)

b. Bor dan cutter

Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembutan lubang dilakukan untuk dapat memasukkan kabel kedalam ruang mesin. Cutter digunakan untuk memotong plat triplek, lakban dan styrofoam kasing mesin pengering handuk.

c. Obeng dan kunci pas ring set

Obeng diguna untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Kunci pas ring set digunakan untuk mengencangkan dan mengendorkan baut.

d. Meteran dan mistar

Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda. Dalam proses pembuatan rangka, meteran banyak digunakan untuk mengukur panjang kayu rangka dan plat triplek. Sedangkan mistar digunakan untuk mengukur panjang dari suatu benda seperti styrofoam dan busa.

e. Lakban dan lem aibon

Lakban digunakan untuk menutup cela-cela sambungan triplek. Sedangkan lem aibon digunakan untuk merekatkan busa dengan rangka kayu.

f. Tang kombinasi

Tang kombinasi digunakan untuk memotong, menarik dan mengikat kawat agar kencang.


(55)

g. Tube cutter

Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga. Agar hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat lebih mudah proses pengelasan.

h. Tube expander

Tube expander atau pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan ujung pipa tembaga agar antar pipa dapat tersambung dengan baik.

i. Gas las Hi-cook

Peralatan las digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan sambungan pipa-pipa tembaga komponen mesin pengering lainnya.

j. Bahan las

Bahan las yang digunakan dalam penyampungan pipa kapiler menggunakan perak, kawat las kuningan dan borak. Borak berfungsi untuk menyambung antara tembaga dan besi. Penggunaan borak sebagai bahan tambahan bertujuan agar sambungan pengelasan lebih merekat.

k. Metil

Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa kapiler. Dosis pemakaian yaitu sebanyak satu tutup botol metil. l. Pompa vakum

Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas-gas yang terjebak di sistem mesin pengering pakaian, seperti udara dan uap air. Hal ini dimaksudkan agar tidak menggangu atau menyumbat refrigeran. Karena uap


(56)

air yang berlebihan pada sistem pendinginan dapat membeku dan menyumbat filter atau pipa kapiler.

3.3.2 Bahan

Bahan atau komponen yang digunakan dalam proses pembuatan tempat mesin pengering handuk antara lain:

a. Plat triplek

Plat triplek pada Gambar 3.3 digunakan sebagai casing luar mesin pengering handuk. Pemilihan plat triplek sebagai kasing dikarenakan mudah dibuat dan tidak menghantarkan panas.

Gambar 3.3 Plat triplek b. Styrofoam

Styrofoam seperti yang disajikan pada Gambar 3.4 digunakan sebagai kasing

dalam, dengan tebal 20mm. Menggunakan styrofoam dikarenakan matrial ini yang memiliki penghantar panas yang rendah.


(57)

Gambar 3.4 Styrofoam. c. Busa

Busa seperti yang disajikan pada Gambar 3.5 berfungsi untuk meminimalir kebocoran udara dan temperatur ke luar ruangan. Dalam penelitian ini busa digunakan untuk menutup cela-cela udara pada mesin penggering handuk dan digunakan juga untuk melapisi pintu mesin pengering handuk.


(58)

d. Lakban dan lem aibon

Lakban digunakan untuk menutupi celah-celah sambunga antara kayu dan triplek. Sedangkan lem aibon digunakan untuk merekatkan styrofoam dan busa pada permukaan triplek ataupun seng.

e. Balok kayu

Balok kayu seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.6 digunakan sebagai rangka alas mesin peengering pakaian. Pemilihan balok kayu ini dikarenakan balok kayu yang harganya murah dan kuat untuk menahan beban komponen mesin pengering handuk.

Gambar 3. 6 Balok kayu

f. Besi siku L dan berlubang

Besi siku dan berlubang digunakan sebagai rangka penyangga hanger untuk cantolan hanger.


(59)

g. Roda

Roda digunakan untuk membantu atau memudahkan pada saat memindahkan mesin pengering handuk dari satu tempat ke tempat yang lain.

h. Kawat

Kawat disini digunakan untuk mengikat rangka peletakan hanger serta menyilang pada keempat ujung cantolan hanger, guna mendapatkan posisi cantolan hanger yang seimbang.

i. Kompresor

Kompresor seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.7 merupakan unit yang berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran ke pipa-pipa mesin pengering handuk dengan cara menghisap dan mempompakan refrigeran. Jenis kompresor yang digunakan adalah kompresor rotari dengan daya 1/2 HP, tegangan yang digunakan 220V dan arus yang bekerja sebesar 2 A.


(60)

j. Kondensor

Kondensor seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.8 merupakan suatu alat penukar kalor yang berfungsi untuk mengkondensasikan refrigeran dari fase uap menjadi zat cair. Untuk mengubah fase dari uap menjadi cair ini membutuhkan suhu lingkungan yang lebih rendah agar terjadi pelepasan kalor ke lingkungan kondensor. Jenis kondensor yang digunakan pada penelitian ini merupakan jenis pipa bersirip, pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip bahan aluminium. Ukuran dari kondensor yang digunakan adalah 65,7 cm x 2 cm x 50 cm dengan diameter pipa luar 10 mm, dan jumlah lintasan sebanyak Sembilan.


(61)

k. Pipa kapiler

Pipa kapiler seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.9 adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan redah sebelum masuk ke evaporator. Ketika refrigeran mengalami penurunan tekanan, temperatur refrigeran juga mengalami penurunan. Panjang pipa kapiler yang digunakan 60 cm dengan diameter luar 0,3 cm.

Gambar 3.9 Pipa kapiler.

Sumber : http://1.bp.blogspot.com/-ttGC2E17Cf4/UPQ6dYB-slI/AAAAAAAACBQ/fc4pCj Bdmhg/s1600/pipa_kapiler.jpg. l. Evaporator

Evaporator merupakan unit yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran, yang sebelumnya di fase cair menjadi gas sebelum refrigeran masuk kompresor. Jenis evaporator yang digunakan merupakan jenis pipa bersirip dengan bahan pipa tembaga serta sirip berbahan alumunium, ukuran dari evaporator adalah 62 cm 1,3 cm 45 cm dengan diameter luar pipa 7 mm dan jumlah lintasan sebanyak 11 terlihat pada gambar 3.10.


(62)

Gambar 3.10 Evaporator. m. Filter

Filter seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.11 merupakan alat yang berfungsi menyaring kotoran agar tidak terjadi penyumbatan pada pipa kapiler, seperti kotoran akibat korosi, serbuk-serbuk sisa potongan dan uap air. Filter yang digunakan memiliki panjang 70 mm dan diameter 19 mm dengan bahan tembaga.

Gambar 3.11 Filter

n. Refrigeran

Refrigeran adalah gas yang digunakan sebagai fluida pendingin. Refrigeran berfungsi untuk menyerap atau melepas kalor dari lingkungan


(63)

sekitar. Jenis gas refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah R 134a Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Tabung gas refrigeran 134a.

Sumber : http://img.hisupplier.com/var/userImages/2008-04/10/mehree_133919.jpg

o. Kipas

Kipas digunakan untuk menghisap udara dari lingkungan dan mensirkulasikan udara kering ke lemari pengering hasil proses dehumidifikasi. Kipas yang digunakan sebanyak dua buah dengan ukuran diameter 38 cm, dengan jumlah sudu 4 buah dan daya kipas masing-masing 19 W Gambar 3.13.


(64)

Gambar 3.13 Kipas

p. Pressure Gauge

Pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam sistem pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroprasi. Pada pressure gauge terdapat dua alat ukur tekanan, yaitu tekanan hisap kompresor dan tekan keluar kompresor terlihat pada Gambar 3.14.


(65)

r. Water heater

Water heater yang digunakan dalam penelitian ini di gunakan untuk memanaskan air yang disalurkan ke heat exchanger. Jenis water heater yang digunakan adalah gas water heater dengan LPG sebagai sumber energinya Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Water heater

s. Kompor

Dalam penelitian, kompor yang digunakan berjenis high pressure. kompor digunakan untuk memanaskan water heater sehingga air yang mengalir meningkat suhunya.

t. Pompa

Pompa digunakan untuk mensirkulasikan air dari penampungan air menuju heat exchanger. Jenis pompa yang digunakan dalam penelitian adalah jenis pompa sentrifugal.


(66)

u. LPG

LPG dalam penelitian ini digunakan sebagai bahan bakar untuk meningkatkan suhu air ketika air melewati water heater.

v. Selang

Dalam penelitian ini selang digunakan untuk mengalirkan fluida dari pompa menuju ke water heater, kemudian dari water heater menuju heat exchanger. Ukuran selang yang digunakan berdiameter ½ inch.

3.3.3 Alat Bantu Penelitian

Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai berikur :

a. Pengukur suhu digital dan termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan suhu atau temperatur pada saat pengujian. Cara kerjanya pada ujung termokopel diletakkan (ditempelkan atau digantung) pada bagian yang akan diukur, maka suhu akan tampil pada layar penampil suhu digital Gambar 3.16. Dalam pelaksanaannya diperlukan kalibrasi agar lebih akurat.


(67)

Gambar 3.16 Termometer digital dan termokopel.

b. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang digunakan untuk pengujian. Waktu yang dibutuhkan setiap pengambilan data yaitu 15 menit.

c. Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat handuk basah dan berat handuk kering dalam pengujian. Gambar 3.17 menunjukkan timbangan yang digunakan memiliki kapasitas 30 kg dengan ketelitian 5 g .


(68)

d. Termometer bola basah dan termometer bola kering

Termometer bola kering digunakan untuk mengukur suhu kering udara. Sedangkan suhu udara bola basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah yang melewati termometer.

f. Alat ukur tekanan (Pressure Gauge)

Pressure Gauge digunakan dalam penelitian untuk mengukur tekanan refrigeran dalam sistem kompresi uap. Terdapat dua alat ukur tekanan, yaitu tekanan hisap kompresor dan tekan keluar kompresor.

e. Tang ampere

Digunakan untuk mengetahui arus yang bekerja pada mesin pengering handuk terlihat pada Gambar 3.18.

Gambar 3. 18 Tang ampere

3.4 Tata Cara Penelitian


(69)

Alur penelitian mengikuti alur penelitian seperti diagram alir yang tersedia pada Gambar 3.19.

Gambar 3.19 Diagram alir untuk penelitian. Pengambilan data

Pengolahan, analisis data / pembahasan, kesimpulan dan saran

Selesai

Penambahan heat exchanger Pemvakuman dan pengisian refrigeran

R-134a pada mesin dehumidifier

Uji

Perancangan mesin pengering handuk

Persiapan alat dan bahan

Pembuatan mesin pengering handuk Mulai

Baik


(70)

3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk

Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan mesin pengering handuk seperti pada gambar 3.20, yaitu :

a. Merancang bentuk model pengering handuk.

b. Membuat rangka mesin pengering dan lemari pengering.

c. Memasang papan kayu (triplek) sebagai alas komponen, seperti : evaporator, kipas, kompresor, dan kondensor.

Gambar 3.20 Pemasangan rangka mesin pengering handuk.

d. Pemasangan tampungan air dari evaporator dan pemasangan kipas.

e. Pemasangan komponen yang terdiri dari evaporator, kondensor, kompresor, dan filter.

f. Pemasangan pipa kapiler, pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa.


(71)

h. Pemasangan pintu.

i. Kemudian pemasangan komponen kelistrikan dan perkabelan mesin pengering.

j. Pembuatan lemari pengering handuk.

k. Pemasangan heat exchanger.

l. Pembuatan dan pemasangan rangka peletakan hanger.

3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran R-134a

Sebelum pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu proses pemetilan dan pemvakuman agar mesin pengering dapat digunakan dengan baik. Proses pemvakuman berarti pengkosongan atau menghampakan sistem kompresi uap dari udara dan gangguan karena udara tidak dapat diembunkan pada suhu dan tekanan refrigeran. Proses pemetilan berfungsi untuk membersihkan saluran dalam sistem kompresi uap dari kotoran yang menempel pada saluran agar sistem dapat berjalan dengan baik.

Untuk melakukan pengisian refrigeran pada mesin pengering handuk diperlukan beberapa langkah sebagai berikut :

a. Pasang salah satu ujung selang pressure gauge pada katup pengisian pressure gauge, kemudian ujung lainnya dihubungkan pada katup tabung refrigeran R134a trlihat pada Gambar 3.21.


(72)

Gambar 3.21 Katup pengisian refrigeran.

b. Hidupkan kompresor dan buka keran pada katup tabung pada refrigeran pelan-pelan hingga tekanan pada high pressure gauge mencapai tekanan yang diinginkan, kemudian tutup keran pada katup tabung refrigeran.

c. Setelah refrigeran terisi kedalam sistem siklus kompresi uap, lepaskan selang pressure gauge. Pemeriksaan kebocoran dalam sistem dilakukan dengan bantuan busa sabun, pemeriksaan dilakukan pada lubang katup pengisian dan sambunga pipa-pipa.

3.5 Skematik Pengambilan Data

Pemasangan alat ukur pada mesin pengering handuk dan alur udara ditampilkan pada Gambar 3.22.


(73)

Gambar 3.22 Skematik pengambilan data

Keterangan Gambar 3.22 skematik mesin pengering handuk:

a. Termokopel (Tin)

Suhu udara bola kering sebelum masuk mesin pengering. b. Termokopel (T1)

Suhu udara bola kering setelah melewati evaporator. c. Termokopel (T2)

Suhu udara bola kering setelah melewati kompresor. d. Termokopel (T3)

Suhu udara bola kering setelah melewati kondensor. e. Termokopel (T4)


(74)

Suhu udara bola kering setelah melewati heat exchanger atau suhu udara bola kering masuk ruang pengering.

f. Termokopel (Tout)

Suhu udara bola kering setelah keluar dari ruang pengering. g. Termometer bola basah (Twin)

Suhu udara bola basah sebelum masuk mesin pengering. h. Termometer bola basah (Twout)

Suhu udara bola basah setelah keluar dari ruang pengering.

3.5.1 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah yang dilakukan untuk mendapatkan data yaitu sebagai berikut:

a. Penelitian dilakukan di Laboratorium Universitas Sanata Dharma pada musim hujan. Perubahan suhu sekitar dan kelembaban dalam penelitian ini diabaikan, karena suhu udara sekitar dan kelembabannya berubah-ubah sesuai cuaca.

b. Memastikan bahwa termokopel sudah dikalibrasi.

c. Memeriksa kipas bekerja dengan baik serta saluran pembuangan air hasil kondensasi udara tidak tersumbat.

d. Alat bantu penelitian diletakkan pada tempat yang sudah ditetapkan. e. Menghidupkan mesin pengering handuk, kipas 1 dan kipas 2.

f. Mencatat massa hanger. Selanjutnya timbang dan catat massa kering handuk (MHK).


(75)

g. Menutup semua celah-celah dengan busa dan menutup semua pintu lemari pengering. Tunggu hingga beberapa saat agar mesin pengering handuk mencapai suhu kerja yang stabil.

h. Membasahi dan memeras handuk, kemudian timbang dan catat massa handuk basah (MHB).

i. Mengecek tekanan (P1&P2) dan arus, kemudian tutup semua pintu. j. Data yang harus dicatat setiap 15 menit, antara lain:

MHBt : Massa handuk basah saat t ,(kg). Tin : Suhu udara bola kering sebelum masuk mesin pengering ,(oC). Twin : Suhu udara bola basah sebelum masuk mesin pengering ,(oC). T1 : Suhu udara bola kering setelah melewati evaporator ,(oC). T2 : Suhu udara bola kering setelah melewati kompresor ,(oC). T3 : Suhu udara bola kering setelah melewati kondensor ,(oC). T4 : Suhu udara bola kering setelah melewati heat exchanger ,(oC). Tout : Suhu udara bola kering setelah keluar dari ruang pengering ,(oC). Twout : Suhu udara bola basah setelah keluar dari ruang pengering ,(oC). P1 : Tekanan refrigeran yang masuk kompresor ,(Psi). P2 : Tekanan refrigeran yang keluar kompresor ,(Psi). I : Arus yang bekerja pada mesin pengering handuk ,(A). k. Hasil dari data yang diperoleh kemudian dijumlahkan hasil dari kalibrasi


(76)

Tabel 3.1 Tabel yang digunakan dalam pengambilan data.

3.5.2 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil

Cara yang digunakan untuk menganalisis hasil dan menampilkan hasil, sebagai berikut:

a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam Tabel 3.1. Kemudian hitung rata-rata dari 4 kali percobaan setiap variasi.

b. Setelah mendapatkan rata-rata, kemudian menghitung massa air yang menguap dari handuk (M1) setiap variasinya. Massa air yang menguap dari handuk (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1):

M1 = MHB-MHK (3.1)

Pada permasamaan (3.1):

M1 = Massa air yang menguap dari handuk (kg)

MHB = Massa handuk basah (kg)

MHK = Massa handuk kering (kg)

c. Mencari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor dengan menggunakan P-h diagram untuk refrigeran R-134a. Untuk dapat


(77)

menggunakan P-h diagram, satuan tekanan refrigeran P1 dan P2 terlebih dahulu dikonversi dari Psig ke Mpa.

d. Mencari kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (wF), kelembaban spesifik udara setelah keluar dari ruang pengering (wH) dengan menggunakan psychometric chart.

e. Setelah mengetahui kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (wF) dan kelembaban spesifik udara setelah keluar dari ruang pengering (wH), kemudian dapat dihitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw) tiap variasi. Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (3.1).

f. Menghitung laju pengeringan (M2), dapat dihitung dengan cara perbedaan massa air (Δm) dibagi dengan perbedaan waktu (Δt). Untuk dapat menghitung laju pengeringan (M2) dapat menggunakan Persamaan (2.2). g. Kemudian dapat menghitung laju aliran massa udara pada mesin pengering

handuk (mudara) setiap variasi. Laju aliran massa udara (mudara) dapat dihitung dengan laju pengeringan mesin pengering handuk (M2) dibagi dengan massa air yang berhasil diuapkan (Δw). Laju aliran massa udara (mudara) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3).

h. Untuk memudahkan pembahasan, hasil perhitungan proses pengeringan, maka digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian.


(78)

3.5.3 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Dari analisis yang sudah dilakukan akan diperoleh hasil kesiimpulan. Kesimpulan merupakan inti dari hasil analisis penelitian. Kesimpulan harus menjawab tujuan dari penelitian.


(79)

60 BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian

Penelitian mesin pengering handuk sistem terbuka dengan variasi perasan tangan dan perasan dengan bantuan mesin cuci mendapat hasil meliputi : massa handuk kering, massa handuk basah, massa handuk basah saat t, tekana refrigeran masuk kompresor (P1), tekanan refrigeran keluar komprsor (P2), suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering (Tin), suhu udara basah sebelum masuk mesin pengering (Twin), suhu udara kering setelah melewati evaporator (T1), suhu udara kering setelah melewati kompresor (T2), suhu udara kering setelah melewati kondensor (T3), suhu udara kering seteah melewati heat exchanger (T4), suhu udara kering setelah melewati ruang pengering (Twout), arus yang bekerja pada mesin pengering handuk (I). Pengujian dilakukan dengan 4 kali percobaan untuk setiap variasi, kemudian dihitung hasil rata-ratanya. Untuk pengeringan handuk dengan peras tangan, hasil rata-rata disajikan pada Tabel 4.1.

Untuk variasi pengeringan perasan handuk dengan bantuan mesin cuci, (Menggunakan mesin cuci Electrolux EWF12843 dengan kapasitas 8kg, Handuk dikeringkan dengan kecepatan penyaringan 1200 Rpm selama 12 menit). Hasil rata-rata tersaji pada Tabel 4.2.


(80)

Ta

be

l 4.1 R

ata

-ra

ta pe

ng

eringa

n ha

nduk d

enga

n p

era

s tang


(81)

(82)

Sebagai perbandingan mesin pengering handuk dilakukan perbandingan dengan menggunakan panas matahari. Pada Tabel 4.3 menampilkan data pengeringan handuk dengan menggunakan panas matahari.

Tabel 4.3 Hasil pengeringan handuk dengan panas matahari.

Waktu (menit) Massa Handuk Kering ( kg) Massa Handuk Basah (kg) Massa Handuk Basah Saat t

(kg)

Perbedaan Masa

(kg)

t MHK MHB MHBt ∆m

0 1,8 4,800 4,800 0,000

15 1,8 4,800 4,495 0,305

30 1,8 4,800 4,219 0,276

45 1,8 4,800 3,951 0,268

60 1,8 4,800 3,672 0,279

75 1,8 4,800 3,377 0,295

90 1,8 4,800 3,145 0,232

105 1,8 4,800 2,898 0,247 120 1,8 4,800 2,686 0,212 135 1,8 4,800 2,431 0,255 150 1,8 4,800 2,200 0,231 165 1,8 4,800 2,006 0,194 180 1,8 4,800 1,851 0,155 195 1,8 4,800 1,821 0,030 210 1,8 4,800 1,782 0,039

4.2 Hasil Perhitungan

a. Perhitungan massa air yang menguap dari handuk (M1)

Massa air yang dilepaskan dari handuk (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1). Massa air yang menguap dari handuk adalah massa handuk


(83)

basah (MHB) dikurangi dengan massa handuk kering (MHK). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai M1 untuk pengeringan handuk dengan perasan tangan sebagai berikut :

M1 = MHB – MHK

M1 = 4,800kg – 1,8kg

M1 = 3,000 kg

Hasil perhitungan untuk variasi lainnya disajikanpada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Massa air yang menguap dari handuk (M1).

Perlakuan Jumlah Handuk Massa Handuk Kering (MHK) Massa Handuk Basah (MHB) Massa Air yang menguap dari handuk (M1) (kg) (kg) (kg) Panas Matahari 20 1,800 4,800 3,000 Perasan Tangan 20 1,800 4,800 3,000 Perasan Mesin Cuci 20 1,800 2,575 0,775

a. Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond)

Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond) dapat dicari dengan menggunakan P-h diagram. Dengan diketahui tekanan refrigeran yang masuk dan keluar kompresor maka dapat diketahui suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond). Contoh perhitungan menggunakan rata-rata dari tekanan hisap (P1) dan tekanan tekan (P2) kompresor pada variasi perasan tangan.


(84)

P1 = (57 psi + 14,7 psi) 0,06895

P1 = 4,9 bar

P2 = (220 psi + 14,7 psi) 0,06895


(85)

66

Gambar 4.1 Suhu Kerja Evaporator (Tevap) dan Suhu Kerja Kondensor (Tkond)


(86)

67

Gambar 4.2 Suhu Kerja Evaporator (Tevap) dan Suhu Kerja Kondensor (Tkond)


(87)

Dari Gambar 4.1 pada tekanan kerja evaporator ( tekanan massuk kompresor) P1 = 5,1 bar suhu kerja evaporator (Tevab) adalah 15,5 oC dan untuk tekanan kerja kondensor ( tekanan keluaran kondensor ) P2 =16,4 bar suhu kerja kondensor ( Tkond ) adalh 55 oC.

c. Kelembaban spesifik udara masuk dalam ruang pengering (wG) dan setelah keluar ruang pengering (wH)

Kelembaban spesifik udara masuk dalam ruang pengering (wF) dan kelembaban spesifik udara setelah keluar ruang pengering (wH) dapat dicari dengan menggunakan psychrometric chart. Kelembaban spesifik udara masuk dalam ruang pengering (wF) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik udara pada titik F atau suhu udara setelah melewati evaporator. Sedangkan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik H atau suhu udara kering dan basah setelah melewati handuk basah. Sebagai contoh menentukan kelembaban spesifik dalam ruang pengering (wF) dan kelembaban setelah keluar dari ruang pengering (wH) pada variasi perasan tangan menit ke-15 dapat dilihat pada Gamabar 4.2 diperoleh nilai kelembaban spesifik udara masuk ruang pengering (WG) = 0,0138 Kgair / kgudara, dan nilai keleembaban spesifik udara keluar ruang pengering (WH) = 0.0230 kgair / kgudara.


(88)

69


(89)

70 Gambar 4.4 Psychrometric Chart perasan mesin cuci pada menit ke-15


(90)

d. Perhitungan massa air yang berhasil diuapkan (Δw )

Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2). Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) adalah kelembaban spesifik udara setelah keluar dari ruang pengering (wH) dikurangi kelembaban spesifik udara masuk dalam ruang pengering (wF). Sebagai contoh perhitungan rata-rata massa air yang berhasil diuapkan (Δw) untuk variasi perasan tangan pada menit ke-15 adalah sebagai berikut:

Δw = wH wG

Δw = 0,0230 kgair/kgudara – 0,0138 kgair/kgudara

Δw = 0,009 kgair/kgudara

b. Perhitungan laju pengeringan mesin pengering handuk

Laju pengeringan (M2) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2). Laju pengeringan (M2) adalah perbedaan massa air (Δm) dibagi dengan perbedaan waktu (Δt). Sebagai contoh perhitungan laju pengeringan mesin pengering handuk (M2) untuk variasi perasan tangan pada menit ke-15 adalah sebagai berikut: menit kg M menit kg M t m M air air 0222 , 0 15 334 , 0 2 2 2     


(91)

udara m

Laju aliran massa udara pada mesin pengering handuk (mudara) dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3). Laju aliran massa udara pada mesin pengering handuk (mudara) adalah laju pengeringan (M2) dibagi dengan

massa air yang berhasil diuapkan (Δw). Sebagai contoh perhitungan laju aliran massa pada mesin pengering handuk (mudara) untuk variasi perasan tangan pada menit ke-15 adalah sebagai berikut:

menit kg m kg kg menit kg m w M m udara udara udara air air udara udara 50 , 2 009 , 0 0222 , 0 2       

Tabel 4.5 Hasil perhitungan pengeringan handuk dengan perasan tangan.

No

Waktu (t)

Kelembaban Spesifik

M2

wG wH Δw

menit kgair/ kgudara kgair/menit kgudara/menit 1 15 0,0170 0,0259 0,0089 0,0222 2,50 2 30 0,0164 0,0256 0,0092 0,0259 2,82 3 45 0,0165 0,0245 0,0080 0,0241 3,01 4 60 0,0152 0,0258 0,0106 0,0267 2,51 5 75 0,0168 0,0250 0,0082 0,0238 2,90 6 90 0,0168 0,0234 0,0066 0,0250 3,79 7 105 0,0158 0,0232 0,0074 0,0210 2,84 8 120 0,0158 0,0225 0,0067 0,0159 2,37 9 135 0,0155 0,0225 0,0070 0,0158 2,25


(92)

Tabel 4.6 Hasil perhitungan pengeringan handuk dengan perasan mesin cuci. No Waktu (t) Kelembaban Spesifik M2

wG wH Δw

menit kgair/ kgudara kgair/menit kgudara/menit 1 15 0,0138 0,0230 0,0092 0,0250 2,72 2 30 0,0142 0,0231 0,0089 0,0199 2,24 3 45 0,0140 0,0231 0,0091 0,0087 0,96

4.3 Pembahasan

Hasil dari penelitian yang telah dilakukan, mesin pengering handuk dengan sistem terbuka dapat bekerja secara baik dan terus menerus tanpa terjadi hambatan. Dengan kondisi udara di dalam ruang pengering sebelum penelitian dilakukan, memiliki kondisi sama dengan kondisi udara lingkungan. Ketika mesin bekerja suhu kerja evaporator mampu mengembunkan uap air dari udara yang melewatinya, kondisi udara setelah melewati evaporator dapat mencapai suhu udara kering rata-rata 17,4oC. Suhu udara masuk ruang pengering rata-rata pada suhu 61,8oC, hal tersebut disebabkan karena setelah udara melewati evaporator udara dilewatkan melalui kompresor, kondensor dan heat exchanger. Kompresor mampu memberikan kenaikan suhu udara yang semula rata-rata 17,4oC menjadi 33,4oC. Suhu udara kemudian meningkat setelah melewati kondensor sekitar 43,0oC dan suhu udara meningkat lagi setelah melewati heat exchanger menjadi 60,7 sampai 62,3oC. Udara panas yang melewati heat exchanger disirkulasikan terus menerus ke dalam ruang

udara


(93)

pengering dengan menggunakan kipas. Mesin pengering handuk dengan siklus kompresi uap dapat bekerja dengan baik. Mesin pengering handuk ini dapat mengeringkan 20 handuk berbahan katun dengan ukuran 30cm 75cm x 1,4mm.

Dari Tabel 4.5 s/d Tabel 4.6 membuktikan bahwa mesin pengering handuk dengan siklus kompresi uap yang dibuat mampu mengeringkan handuk. Laju pengeringan untuk variasi 20 handuk dengan perasan tangan memerlukan waktu pengeringan selama 135 menit dengan massa air yang menguap dari handuk seberat 3 kg, sedangkan untuk variasi 20 handuk dengan perasan mesin cuci hanya memerlukan waktu 45 menit dengan massa air yang menguap dari handuk seberat 0,805 kg. Dapat disimpulkan bahwa waktu yang diperlukan untuk mengeringkan handuk tergantung pada kondisi massa awal pengeringan, semakin basah handuk maka waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan membutuhkan waktu yang lebih lama.


(94)

Gambar 4.5 Grafik penurunan massa air pada proses pengeringan handuk

Pada Gambar 4.5 menunjukan mesin pengering handuk yang dibuat mampu mengeringkan 20 handuk berbahan katun dengan kondisi awal pengeringan hasil perasan tangan dalam waktu 135 menit, serta kondisi awal pengeringan hasil perasan mesin cuci hanya membutuhkan waktu 45 menit. Dari hasil penelitian menunjukan waktu yang dibutuhkan untuk proses pengeringan handuk dengan menggunakan mesin pengering ini lebih cepat pengeringannya dibandingkan dengan proses pengeringan handuk yang dilakukan secara konvensional yaitu dengan menggunakan panas matahari. Apabila dikeringkan dengan menggunakan panas matahari handuk membutuhkan waktu 210 menit untuk dapat kering.


(95)

77

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Hasil dari penelitian pengering handuk yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

a. Mesin pengering handuk dengan siklus kompresi uap dibantu dengan dua buah penukar panas berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Mesin pengering handuk ini dapat bekerja pada saat ada beban handuk basah yang dikeringkan dengan suhu kering sekitar 61,0 oC dan pada suhu udara basah 29,2oC.

b. Mesin pengering mampu mengeringkan 20 handuk berbahan katun pada saat kondisi basah dengan hasil pemerasan tangan dalam waktu 135 menit, serta hasil pemerasan dengan bantuan mesin cuci dalam waktu sekitar 45 menit.

c. Laju pengeringan 20 handuk untuk perasan tangan 1,32 kgair/jam dan laju pengeringan perasan mesin cuci 1,30 kgair/jam

5.2 Saran

Dari hasil proses penelitian mesin pengering handuk sistem kompresi uap yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat dikemukakan :


(96)

a. Perlu adanya penelitian lebih lanjut pada desain mesin pengering handuk, penulis menyarankan untuk desain lemari yang mempunyai sirkulasi udara yang lebih fokus mengenai pakaian.

b. Pada penelitian selanjutnya, akan lebih baik jika memperhatikan penempatan atau peletakan handuk terhadap arah aliran udara saat mengambil massa air pada pakaian.

c. Perlu adanya perubahan pada casing lemar pengering yang digunakan jika bahan yang mempunyai konduktivitas termal lebih kecil.


(1)

103

Suhu Kerja Evaporator (Tevap) dan Suhu Kerja Kondensor (Tkond) perasan tangan menit 105


(2)

104 Psy chrome tri c C hart pe ra sa n tanga n menit 105


(3)

105

Suhu Kerja Evaporator (Tevap) dan Suhu Kerja Kondensor (Tkond) perasan tangan menit 120


(4)

106 Psy chrome tri c C hart pe ra sa n tanga

n menit 120


(5)

107

Suhu Kerja Evaporator (Tevap) dan Suhu Kerja Kondensor (Tkond) perasan tangan menit 135


(6)

108 Psy chrome tri c C hart pe ra sa n tanga

n menit 135