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

i

ABSTRAK

Dewasa ini mesin pengering handuk yang praktis, cepat, aman dan dapat dipergunakan kapan saja dibutuhkan masyarakat terutama di daerah perumahan, penginapan dan pelaku bisnis. Tujuan penelitian adalah : (a) Merancang dan membuat mesin pengering handuk (b) mengetahui laju pengeringan handuk dengan kondisi awal pengeringan (1) perasan tangan (2) perasan mesin cuci.

Mesin pengering handuk ini bekerja dengan menggunakan mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap. Komponen siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator, filter, kondensor dan pipa kapiler. Kompresor yang dipergunakan berdaya ½ HP, refrigeran yang dipergunakan pada mesin siklus kompresi uap: R134a. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan tambahan satu buah alat penukar kalor. Mesin ini bekerja dengan menggunakan sistem terbuka. Variasi penelitian adalah kondisi handuk awal pengeringan (a) perasan tangan (b) perasan mesin cuci, sebanyak 20 handuk. Handuk yang digunakan terbuat dari bahan katun dengan ukuran 30 cm × 75 cm × 1,4 mm. Lokasi penelitian di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Hasil penelitian menunjukan (a) mesin pengering handuk dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang diharapkan, dengan kondisi udara rata-rata di dalam ruang pengering Tdb: 53,7oC, Twb: 28oC, RH: 13%. (b) Laju pengeringan

handuk (1) untuk handuk hasil perasan tangan, memerlukan waktu pengeringan 165 menit untuk 20 handuk, dengan massa awal 4,833 kg menjadi 1,779 kg. (2) untuk handuk hasil perasan mesin, memerlukan waktu pengeringan 45 menit untuk 20 handuk, dengan massa awal 2,575 kg menjadi 1,777 kg.

Kata kunci: Mesin pengering handuk, refrigerant dehumidifier, siklus kompresi uap

ii

ABSTRACT

Nowadays, a towel dryer machine which is practical, fast, safe and can be used at any time, is considered very important especially for housing areas, inn and business actors. The goals of this research are : (a) to design and make a towel dryer machine (b) to measure speed of drying towels with initial condition (1) squeeze of hand (2) the spin of the washing machine.

The towel dryer machine works by using the refrigeration cycle. Component the refrigeration cycle include: compressor, evaporator, filter, condenser and capillary tube. Compressor are used powerless ½ HP, refrigerant used in refrigeration cycle engines: R134a. Dryer machine towels, assisted with one heat exchanger. This machine work by using open system. Variation research with initial condition drying towels (a) squeeze of hand (b) the spin of the washing machine, as many as 20 towels. The towels used made from cotton fabric with the size 30 cm × 75 cm. The location of the research is Laboratory of Mechanical Engineering Sanata Dharma Yogyakarta University.

The results research showed (a) the towel dryer machine can work well as expected, with state of the air the average in the room dryer Tdb: 53,7oC, Twb:

28oC, RH: 13%. (b) speed of drying (1) for towels the results by squeeze of hand, need the time drying 165 minutes with towels as many as 20, of the mass 4,833 kg until 1,779 kg. (2) for towels the results by spin of the washing machine, need the time drying 45 minutes with towels as many as 20, of the mass 2,575 kg until 1,777 kg.

i

MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS

KOMPRESI UAP DIBANTU DENGAN SATU BUAH

PENUKAR KALOR

SKRIPSI

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

Oleh :

KURNIANDY WIJAYA

NIM : 125214012

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

ii

TOWEL DRYER MACHINE WITH REFRIGERATION

CYCLE ASSISTED WITH ONE HEAT EXCHANGER

FINAL PROJECT

As Partical Fulfillment of The Requirements

to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

By

KURNIANDY WIJAYA

Student Number : 125214012

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016

MESIN PENGERING

IIANDUK

DENGAN SIKLUS

KOMPRESI

UAP

DIBANTU

DENGAIY SATU

BUAII

PENUKAR

KALOR

W

_{Ir. PK.Purwadi, M.T.}

oleh

KURNIAIIDY WIJAYA

NIM

:125214012

F.,Tos)

_\

_b"ynrorsc

Dosen Pembimbing Skripsi

MESTN

PENGERING

HANDUK DENGAII

SIKLUS

KOMPRESI

UAP DTBANTU

DENGAN

SATU

BUAH

PENUKAR

KALOR

Dipersiapkan dan disusun oleh:

NAMA

: KURNIANDY WIJAYA

NIM

:125214012

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji 26Mei2016

persyaratan Sarjana Teknik

Yogyakarta,26 Mei 2016

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

lv

Nama Lengkap

r

F-: Wibowo Kusbandono, S.T., M.T.

: w louwu NuSDaIluullu, J. I ., lYr. I

A

;

: Budi Setyahandana, S.T., M.T.

'L I _^\

'L'c

v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 26 Mei 2016

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta:

Nama : Kurniandy Wijaya Nomer Mahasiswa : 125214012

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

Mesin Pengering Handuk Dengan Siklus Kompresi Uap Dibantu Dengan Satu Buah

Penukar Kalor

Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap menyantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 26 Mei 2016 Yang menyatakan,

vii

ABSTRAK

Dewasa ini mesin pengering handuk yang praktis, cepat, aman dan dapat dipergunakan kapan saja dibutuhkan masyarakat terutama di daerah perumahan, penginapan dan pelaku bisnis. Tujuan penelitian adalah : (a) Merancang dan membuat mesin pengering handuk (b) mengetahui laju pengeringan handuk dengan kondisi awal pengeringan (1) perasan tangan (2) perasan mesin cuci.

Mesin pengering handuk ini bekerja dengan menggunakan mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap. Komponen siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator, filter, kondensor dan pipa kapiler. Kompresor yang dipergunakan berdaya ½ HP, refrigeran yang dipergunakan pada mesin siklus kompresi uap: R134a. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan tambahan satu buah alat penukar kalor. Mesin ini bekerja dengan menggunakan sistem terbuka. Variasi penelitian adalah kondisi handuk awal pengeringan (a) perasan tangan (b) perasan mesin cuci, sebanyak 20 handuk. Handuk yang digunakan terbuat dari bahan katun dengan ukuran 30 cm × 75 cm × 1,4 mm. Lokasi penelitian di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Hasil penelitian menunjukan (a) mesin pengering handuk dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang diharapkan, dengan kondisi udara rata-rata di dalam ruang pengering Tdb: 53,7oC, Twb: 28oC, RH: 13%. (b) Laju pengeringan

handuk (1) untuk handuk hasil perasan tangan, memerlukan waktu pengeringan 165 menit untuk 20 handuk, dengan massa awal 4,833 kg menjadi 1,779 kg. (2) untuk handuk hasil perasan mesin, memerlukan waktu pengeringan 45 menit untuk 20 handuk, dengan massa awal 2,575 kg menjadi 1,777 kg.

Kata kunci: Mesin pengering handuk, refrigerant dehumidifier, siklus kompresi uap

viii

ABSTRACT

Nowadays, a towel dryer machine which is practical, fast, safe and can be used at any time, is considered very important especially for housing areas, inn and business actors. The goals of this research are : (a) to design and make a towel dryer machine (b) to measure speed of drying towels with initial condition (1) squeeze of hand (2) the spin of the washing machine.

The towel dryer machine works by using the refrigeration cycle. Component the refrigeration cycle include: compressor, evaporator, filter, condenser and capillary tube. Compressor are used powerless ½ HP, refrigerant used in refrigeration cycle engines: R134a. Dryer machine towels, assisted with one heat exchanger. This machine work by using open system. Variation research with initial condition drying towels (a) squeeze of hand (b) the spin of the washing machine, as many as 20 towels. The towels used made from cotton fabric with the size 30 cm × 75 cm. The location of the research is Laboratory of Mechanical Engineering Sanata Dharma Yogyakarta University.

The results research showed (a) the towel dryer machine can work well as expected, with state of the air the average in the room dryer Tdb: 53,7oC, Twb:

28oC, RH: 13%. (b) speed of drying (1) for towels the results by squeeze of hand, need the time drying 165 minutes with towels as many as 20, of the mass 4,833 kg until 1,779 kg. (2) for towels the results by spin of the washing machine, need the time drying 45 minutes with towels as many as 20, of the mass 2,575 kg until 1,777 kg.

ix

KATA PENGANTAR

Puji 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 wajib untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan skripsi ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

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

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi.

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

4. Seluruh pengajar dan staf Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam penyusunan skripsi ini.

5. Kedua orang tua, Munjirin dan Elina yang telah memberi motivasi dan dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual kepada

x

penulis selama belajar di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

6. Irene Wijayanti yang telah memberi semangat dan motivasi kepada penulis. 7. Teman-teman Teknik Mesin kelompok Skripsi mesin pengering handuk dengan siklus kompresi uap, serta rekan-rekan mahasiswa Program Studi 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 penyelesaian dan penyusunan skripsi ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu penulis mengharapkan masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.

Yogyakarta, 26 Mei 2016

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL …………... i

TITLE PAGE ……… ii

HALAMAN PERSETUJUAN ……… iii

HALAMAN PENGESAHAN ………..…….…………... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ……… v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ………... vi

ABSTRAK ………...………... vii

ABSTRACT ………... viii

KATA PENGANTAR ………..…………... ix

DAFTAR ISI …….………..…………... xi

DAFTAR TABEL ………..………. xiv

DAFTAR GAMBAR ………..……… xv

BAB I PENDAHULUAN ………..………. 1

1.1 Latar Belakang ………..………... 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 ………... 5

2.1 Dasar Teori ………..…... 5

xii

2.1.2 Dehumidifier ..………... 7

2.1.3 Parameter Dehumidifier ……...………..………... 9

2.1.4 Psychrometric chart …..………... 13

2.1.5 Siklus Kompresi Uap ………..……… 22

2.1.6 Alat Penukar Kalor (Heat Exchanger) ………..…….. 25

2.1.7 Proses Udara Pada Mesin Pengering Handuk ………... 27

2.2 Tinjauan Pustaka ………... 30

BAB III METODELOGI PENELITIAN ………... 32

3.1 Obyek Penelitian ……… 32

3.2 Variasi Penelitian ……… 33

3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering …………. 34

3.3.1 Alat ………..………... 34

3.3.2 Bahan ………... 36

3.3.3 Alat Bantu Penelitian ……….. 44

3.4 Tata Cara Penelitian ………... 47

3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian ………. 47

3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk ..……… 48

3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a ………... 49

3.4.4 Skematik Pengambilan Data ………...……….. 50

3.4.5 Cara Pengambilan Data .………...….. 52

3.5 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil ……… 54

xiii

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN

DAN PEMBAHASAN ………... 57

4.1 Hasil Penelitian ...……….………... 57

4.2 Hasil Perhitungan ………. 60

4.3 Pembahasan ………... 67

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………... 70

5.1 Kesimpulan ………... 70

5.2 Saran ………... 71

DAFTAR PUSTAKA ……….. 72

LAMPIRAN ……… 73

A. Foto alat yang digunakan dalam penelitian ……….. 73

B. Gambar Psychrometric Chart & P-h diagram perasan tangan ……… 75

C. Gambar Psychrometric Chart & P-h diagram perasan mesin cuci ..……… 92

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Udara Kering ………….………... 10

Tabel 3.1 Tabel Pengambilan Data ……….………... 54

Tabel 3.2 Lanjutan Tabel Pengambilan Data ………... 54

Tabel 4.1 Data Hasil Rata-Rata Variasi Perasan Tangan ... 58

Tabel 4.2 Lanjutan Data Hasil Rata-Rata Variasi Perasan Tangan .. 58

Tabel 4.3 Data Hasil Rata-Rata Variasi Perasan Mesin Cuci …... 59

Tabel 4.4 Lanjutan Data Hasil Rata-Rata Variasi Perasan Mesin Cuci ……….. 59

Tabel 4.5 Data Hasil Pengeringan dengan Panas Matahari …... 60

Tabel 4.6 Massa air yang menguap dari handuk (M1) ... 61

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Variasi Perasan Tangan ... 66

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Refrigerant Dehumidifier …..…..………. 8

Gambar 2.2 Desiccant Dehumidifier ………...………... 9

Gambar 2.3 Termometer Kering dan Termometer Basah ………... 11

Gambar 2.4 Skematik Psychrometric Chart ………... 14

Gambar 2.5 Psychrometric Chart …………...………. 15

Gambar 2.6 Proses dalam Psychrometric Chart …………...…….. 16

Gambar 2.7 Proses Cooling and Dehumidifying .………... 17

Gambar 2.8 Proses Heating ……….……….… 17

Gambar 2.9 Proses Cooling and Humidifying ………. 18

Gambar 2.10 Proses Cooling …...………..………. 19

Gambar 2.11 Proses Humidifying ……….. 19

Gambar 2.12 Proses Dehumidifying ……….. 20

Gambar 2.13 Proses Heating and Dehumidifying ……… 21

Gambar 2.14 Proses Heating and Humidifying ………. 21

Gambar 2.15 Skematik Siklus Kompresi Uap ………. 22

Gambar 2.16 Sikuls Kompresi Uap pada Diagram P-h ………. 23

Gambar 2.17 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s …….……… 23

Gambar 2.18 Gas Water Heater ……….…… 26

Gambar 2.19 Proses Udara Pada Mesin Pengering ……….…….… 27

Gambar 2.20 Proses Pengeringan Pada Psychrometric Chart ……. 28

Gambar 3.1 Obyek Penelitian ………. 32

xvi

Gambar 3.3 Triplek ………... 36

Gambar 3.4 Styrofoam ………. 37

Gambar 3.5 Busa ……… 37

Gambar 3.6 Balok Kayu ……….. 38

Gambar 3.7 Kompresor .……….……….. 39

Gambar 3.8 Kondensor ……..……….……….. 40

Gambar 3.9 Pipa Kapiler ……….. 41

Gambar 3.10 Evaporator ……….…… 41

Gambar 3.11 Filter ……… 42

Gambar 3.12 Refrigeran 134a ………... 42

Gambar 3.13 Kipas ……… 43

Gambar 3.14 Gas Water Heater ………. 43

Gambar 3.15 Penampil Suhu Digital dan Termokopel ………. 45

Gambar 3.16 Timbangan Digital ……….. 45

Gambar 3.17 Pressure Gauge ………... 46

Gambar 3.18 Diagram Alir Penelitian ………... 47

Gambar 3.19 Pembuatan Rangka Mesin Pengering Handuk ……… 48

Gambar 3.20 Pemasangan Komponen Utama ……… 49

Gambar 3.21 Katup Pengisian Refrigeran ……… 50

Gambar 3.22 Skematik Pengambilan data ……… 51

Gambar 4.1 Suhu Kerja Evaporator dan Suhu Kerja Kondensor …. 62 Gambar 4.2 Psychrometric Chart perasan tangan menit 15 …….... 64

xvii

Gambar A.1 Mesin Pengering Handuk Sistem Terbuka …………... 73

Gambar A.2 Komponen siklus kompresi uap dalam mesin ……….. 73

Gambar A.3 Ruang kondensor ………. 74

Gambar A.4 Handuk dalam ruang pengering ……… 74

Gambar B.1 Psychrometric Chart perasan tangan menit 15 …... 75

Gambar B.2 Psychrometric Chart perasan tangan menit 30 …... 76

Gambar B.3 Psychrometric Chart perasan tangan menit 45 …... 77

Gambar B.4 Psychrometric Chart perasan tangan menit 60 …... 78

Gambar B.5 Psychrometric Chart perasan tangan menit 75 …... 79

Gambar B.6 Psychrometric Chart perasan tangan menit 90 …... 80

Gambar B.7 Psychrometric Chart perasan tangan menit 105 …….. 81

Gambar B.8 Psychrometric Chart perasan tangan menit 120 …….. 82

Gambar B.9 Psychrometric Chart perasan tangan menit 135 …….. 83

Gambar B.10 Psychrometric Chart perasan tangan menit 150 …….. 84

Gambar B.11 Psychrometric Chart perasan tangan menit 165 …….. 85

Gambar B.12 P-h diagram perasan tangan menit 0 ……… 86

Gambar B.13 P-h diagram perasan tangan menit 30 ……….. 87

Gambar B.14 P-h diagram perasan tangan menit 60 ……….. 88

Gambar B.15 P-h diagram perasan tangan menit 90 ……….. 89

Gambar B.16 P-h diagram perasan tangan menit 120 ……… 90

Gambar B.17 P-h diagram perasan tangan menit 150 ……… 91 Gambar C.1 Psychrometric Chart perasan mesin cuci menit 15 …. 92 Gambar C.2 Psychrometric Chart perasan mesin cuci menit 30 …. 93

xviii

Gambar C.3 Psychrometric Chart perasan mesin cuci menit 45 …. 94 Gambar C.4 P-h diagram perasan mesin cuci menit 0 …………... 95 Gambar C.5 P-h diagram perasan mesin cuci menit 30 …………... 96

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Cara pengeringan handuk yang selama ini dilakukan masyarakat, kebanyakan diantaranya hanya mengandalkan sinar dan panas dari matahari. Hal ini dikarenakan mudah didapat dan tersedia di alam. Apabila musim hujan tiba, banyak dari masyarakat tidak dapat menjemur handuk di luar rumah dikarenakan cuaca yang tidak mendukung. Energi matahari tidak tersedia karena tertutup oleh awan-awan. Handuk sering kali hanya dijemur di dalam ruangan. Ketika akan dipakai kembali, pada umumnya handuk masih dalam keadaan basah, sehingga menyebabkan handuk tidak nyaman saat digunakan dan handuk kurang dapat menyerap air. Kadangkala handuk juga berbau apek, sehingga cukup mengganggu penciuman. Selain itu handuk yang sering/selalu basah akan cepat mengalami kerusakan.

Dalam suatu proses pengeringan, kelembaban udara sangat berpengaruh terhadap laju suatu proses pengeringan. Kelembaban merupakan banyaknya kandungan uap air di dalam udara. Udara yang kurang mengandung uap air dikatakan udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air dikatakan udara lembab. Semakin tinggi kelembaban udara maka proses penguapan akan membutuhkan waktu yang lama, sehingga proses pengeringan juga membutuhkan waktu yang lama. Pada kelembaban udara yang rendah proses pengeringan akan cepat. Hal ini disebabkan karena kemampuan udara menyedot air

dari benda yang akan dikeringkan tinggi. Udara kering sedikit mengandung uap air, ketika air berpindah ke udara kering, maka udara kering akan naik kelembabannya. Ketika musim hujan, kelembaban udara menjadi tinggi dan menyebabkan handuk sulit untuk kering. Mesin pengering handuk di pasaran sangat sulit ditemukan, maka dari itu mesin pengering handuk sangat dibutuhkan pada saat musim hujan dan pada saat cuaca tidak mendukung. Mesin pengering sebaiknya dapat mengkondisikan udara lembab menjadi udara kering dan bersuhu tinggi sehingga handuk basah cepat menjadi kering.

Mesin pengering dengan laju pengeringan yang besar sangat dibutuhkan ketika musim hujan. Mesin ini dapat digunakan di rumah, villa, penginapan (home stay) yang membutuhkan pengeringan handuk yang banyak dan cepat tanpa terpengaruh oleh cuaca. Sehingga ketika akan melakukan pengeringan, mesin ini dapat digunakan kapan saja tanpa terpengaruh oleh cuaca.

Dengan latar belakang tersebut di atas, penulis tertantang untuk merancang dan membuat mesin pengering handuk dengan kapasitas cukup besar, ramah lingkungan, aman, praktis dan tanpa melibatkan energi surya, serta melakukan penelitian untuk mengetahui karakteristik dari mesin yang telah dibuat.

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 ? Jika dirancang mesin pengering handuk, bagaimanakah karakteristik mesinnya ?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah :

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

b. Mengetahui laju pengeringan handuk dari mesin pengering handuk yang telah dibuat dengan dua kondisi awal pengeringan handuk yang berbeda yaitu hasil perasan tangan dan hasil perasan mesin cuci.

1.4 Batasan Masalah

Batasan-batasan yang dipergunakan di dalam pembuatan mesin pengering handuk dengan siklus kompresi uap dibantu dengan satu buah penukar kalor: a. Mesin bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap.

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

c. Refrigeran yang dipergunakan pada mesin siklus kompresi uap adalah R134a. d. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan tambahan satu buah alat

penukar kalor.

e. Kompresor yang dipergunakan berdaya 1/2 HP, komponen utama yang lainnya ukurannya menyesuaikan dengan daya kompresornya, dan mempergunakan komponen standar yang ada di pasaran.

f. Mesin pengering ini bekerja dengan menggunakan sistem terbuka, artinya udara yang telah dipergunakan untuk proses pengeringan handuk di buang keluar dari lemari pengering.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang didapat dari hasil penelitian ini adalah

a. Diharapkan hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang berminat pada penelitian pengeringan handuk.

b. Diharapkan dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang pengering handuk yang dapat diletakkan di perpustakaan.

c. Diharapkan mesin pengering handuk yang dihasilkan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya di usaha salon, hotel, massage dan spa, penginapan (homestay) dan usaha kos-kosan.

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar teori

Prinsip pengeringan mesin ini dilakukan dengan cara melewatkan udara kering dan panas ke dalam lemari pengering handuk. Udara sekitar dihembuskan ke dalam lemari pengering dengan sebuah kipas (fan). Sebelum masuk lemari pengering, udara tersebut dilewatkan ke evaporator. Pada saat udara melewati evaporator kandungan uap air yang terdapat dalam udara tersebut diteteskan, sehingga udara setelah melewati evaporator udara menjadi kering. Selanjutnya udara kering ini dilewatkan ke kompresor yang bersuhu tinggi, maka akan terjadi peningkatan suhu pada udara kering tersebut. Tahap berikutnya udara tersebut dilewatkan melalui kondensor yang bersuhu panas sehingga udara kering yang akan masuk ke dalam lemari pengering memiliki suhu tinggi. Handuk yang berada di dalam lemari pengering yang pada awalnya memiliki kelembaban tinggi menjadi kering akibat dari udara kering dan bersuhu tinggi yang melewatinya. Pada saat udara melewati handuk yang memiliki kelembaban tinggi, kelembaban pada handuk akan berpindah ke udara kering yang bersuhu tinggi dan udara tersebut akhirnya dihembuskan keluar lemari pengering.

2.1.1 Metode Pengeringan Handuk

Metode pengeringan yang berada di pasaran menggunakan beberapa metode, diantaranya (a) pengeringan dengan penjemuran dibawah sinar matahari, (b) pengeringan dengan gaya sentrifugal dan heater, (c) pengeringan dengan

pemanas dan kipas, (d) pengering dengan mesin dehumidifier. Berikut adalah penjelasannya:

a. Pengeringan dengan penjemuran dibawah sinar matahari

Pengeringan dengan dijemur dibawah sinar matahari merupakan cara yang umum dilakukan oleh masyarakat luas. Panas matahari dapat menguapkan massa air yang terdapat pada handuk sehingga handuk dapat menjadi kering. Metode ini masih sering digunakan karena dirasa lebih mudah dan murah.

b. Pengeringan dengan gaya sentrifugal dan heater

Metode pengering jenis ini juga sering dijumpai di pasaran. Prinsip mesin ini memanfaatkan gaya sentrifugal untuk memisahkan air dari handuk dibantu pemanas, seperti heater atau Liquified Petroleum Gas (LPG) sebagai pemanas ruangan. Cara kerja metode ini yaitu handuk diputar di dalam drum dengan kecepatan tinggi yang digerakkan oleh motor listrik, putaran drum yang tinggi akan menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan air terhempas keluar dari drum utama dan tertampung pada drum keluaran. Sementara itu, heater akan meningkatkan udara panas yang disirkulasikan ke dalam drum. Udara panas tersebut membuat kandungan air pada handuk menguap.

c. Pengeringan dengan pemanas dan kipas.

Jenis pengering ini merupakan hasil pengembangan dari beberapa mesin pengering yang terdapat di pasaran. Prinsip kerja pengeringan ini yaitu dengan memanfaatkan panas dari heater atau gas LPG yang disirkulasikan ke dalam sebuah lemari. Tujuan pemanasan ini untuk menaikkan suhu udara dan menurunkan kelembaban. Udara yang bersuhu tinggi pada ruang lemari akan menyebabkan

kandungan massa air dalam handuk dapat menguap. Kemudian udara lembab tersebut dibuang keluar dari lemari yang biasa disebut dengan sistem terbuka dan ada pula yang dibiarkan yang disebut sistem tertutup.

d. Pengering dengan mesin dehumidifier

Pengering jenis ini menggunakan metode mesin dehumidifier dan jarang ditemui di pasaran. Mesin pengering ini memanfaatkan proses dehumidifikasi dan pemanasan udara yang disirkulasikan ke dalam sebuah lemari. Udara diturunkan kelembabannya dan menaikkan suhunya kemudian disirkulasikan ke dalam lemari. Ruangan yang berisi udara kering dengan suhu tinggi menyebabkan kandungan air dalam handuk menguap.

2.1.2 Dehumidifier

Dehumidifier adalah suatu alat pengering udara yang berguna untuk mengurangi kadar uap air pada udara melalui proses dehumidifikasi. Proses dehumidifikasi merupakan suatu proses penurunan kadar uap air pada udara sehingga dihasilkan udara kering. Metode dehumidifikasi udara dibagi menjadi dua, yaitu refrigerant dehumidifier yang menggunakan metode pendinginan di bawah titik embun dan penurunan tingkat kelembaban dengan cara kondensasi, sedangkan desiccant dehumidifier menggunakan metode bahan pengering sebagai penyerap kelembaban udara.

Refrigerant dehumidifier merupakan dehumidifier yang umum digunakan di pasaran karena biaya produksi yang murah dan mudah dalam pengoperasian. Refrigerant dehumidifier ini dapat bekerja sangat efektif bila ditempatkan pada ruangan bersuhu hangat yang memiliki kelembaban tinggi. Prinsip kerja refrigerant

dehumidifier menggunakan sistem kompresi uap. Evaporator berfungsi untuk menyerap uap air yang terdapat di dalam udara sehingga udara menjadi kering, kemudian udara kering dilewatkan kondensor agar udara memiliki suhu yang tinggi. Evaporator mampu menurunkan suhu udara sehingga terjadi kondensasi dimana uap air akan menetes ke bawah dan tertampung pada wadah.

Gambar 2.1 Refrigerant Dehumidifier

Prinsip desiccant dehumidifier berbeda dengan refrigerant dehumidifier dalam penurunan kelembabannya. Desiccant dehumidifier menggunakan bahan penyerap kelembaban yang berupa liquid atau solid, seperti silica gel. Desiccant dehumidifier ini akan bekerja dengan baik apabila digunakan di daerah beriklim dingin. Prinsip kerja desiccant dehumidifier dengan mensirkulasikan udara ke bagian disc yang menyerupai sarang lebah dan terdapat bahan pengering. Disc diputar perlahan menggunakan motor kecil. Udara yang mengandung uap air masuk dan diserap oleh disc yang berputar. Hasil udara keluar dari disc memiliki suhu hangat dan kering. Bersamaan dengan berputarnya disc pada bagian reaktivasi disirkulasikan udara panas dari heater. Pemanasan bagian reaktivasi bertujuan

meregenerasi bahan pengering pada disc. Kemudian air yang terserap oleh disc bagian reaktivasi terlepas karena proses pemanasan. Uap air yang terserap oleh udara pada bagian reaktivasi akan dikeluarkan ke lingkungan.

Gambar 2.2 Desiccant Dehumidifier

2.1.3 Parameter Dehumidifier

Parameter-parameter yang dibutuhkan untuk memahami proses dehumidifikasi antara lain adalah (a) kelembaban, (b) suhu udara, (c) aliran udara berikut merupakan penjelasannya:

a. Kelembaban

Kelembaban merupakan banyaknya jumlah kandungan air yang terdapat pada udara. Udara dapat dikatakan memiliki kelembaban yang tinggi apabila kandungan uap air yang dimilikinya tinggi, begitu juga sebaliknya. Udara atmosfer merupakan campuran tiga material penting yaitu udara kering, uap air dan polutan seperti asap rokok, debu dan gas-gas lainnya. Udara yang kurang mengandung uap air dikatakan udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air

dikatakan udara lembab. Komposisi campuran udara kering dapat dinyatakan menurut volume, seperti diperlihatkan dalam Tabel 2.1

Tabel 2.1 Komposisi Udara Kering Gas Persentase Nitrogen 78% Oksigen 20% Argon 0,93% Karbondioksida 0,03% Gas lain 1,04%

Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya menggunakan termometer bola basah dan termometer bola kering. 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.

Gambar 2.3 Termometer Kering dan Termometer Basah

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) :

∆� = ��− �� kgair/kgudara (2.1)

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

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

wF : kelembaban spesifik di dalam lemari pengering (kgair/kgudara)

b. Suhu Udara

Suhu udara adalah keadaan panas atau dinginnya udara disuatu tempat. Suhu udara dinyatakan panas apabila suhu udara pada tempat dan waktu tertentu melebihi suhu ligkungan sekitarnya dan begitu pula sebaliknya untuk udara dingin. Suhu rata-rata di wilayah tropis, khususnya Indonesia yaitu sekitar 28oC.

Suhu udara memiliki pengaruh terhadap laju pengeringan. Semakin besar perbedaan antara suhu udara pengering dan suhu handuk maka kemampuan perpindahan kalor semakin besar. Oleh karena itu, proses penguapan air juga akan meningkat.

Dry-bulb temperature atau suhu bola kering adalah temperatur yang terbaca oleh termometer dengan kondisi bulb tidak dibasahi (dalam kondisi kering). Wet-bulb temperature adalah temperatur yang terbaca pada termometer dengan Wet-bulb yang dibalut dengan kain basah. Dew-point temperature adalah suhu di mana udara mulai menunjukkan aksi pengembunan ketika didinginkan.

c. Aliran udara

Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara panas untuk menguapkan massa 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 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 Psychrometric chart

Psychrometric chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan karakteristik dari udara pada suatu lingkungan. Ada beberapa istilah yang digunakan dalam Psychrometric chart ini, antara lain :

a. Temperatur bola kering (Tdb)

Temperatur bola kering adalah temperatur yang terbaca oleh termometer dengan bulb pada termometer dalam keadaan kering atau tidak dibasahi air atau di balut dengan kain basah.

b. Temperatur bola basah (Twb)

Temperatur bola basah adalah temperatur yang terbaca oleh termometer dengan bulb termometer dibasahi air atau di balut dengan kain basah.

c. Temperatur titik embun (Dew-Point)

Temperatur titik embun adalah suhu di mana uap air di dalam udara mulai menunjukkan aksi pengembunan ketika udara tersebut di dinginkan. Pada saat udara mengalami pengembunan di temperatur titik embun maka besarnya temperatur titik embun sama dengan temperatur bola basah (Twb) demikian pula

d. Kelembaban spesifik (w)

Kelembaban spesifik adalah berat kandungan uap air di dalam udara dalam satu kilogram udara kering (kgair/kgudara).

e. Volume spesifik (SpV)

Volume spesifik merupakan kebalikan dari massa jenis. Massa jenis merupakan perhitungan massa setiap satuan volume sedangkan, volume spesifik merupakan perhitungan volume setiap satuan massa.

f. Entalpi (h)

Merupakan istilah dalam termodinamika yang menyatakan besarnya energi yang dimiliki benda/material yang nilainya tergantung dari nilai suhu dan tekanannya.

g. Kelembaban relatif (% RH)

Kelembaban relatif adalah perbandingan massa uap air yang terkandung pada udara dengan massa uap air maksimal yang dapat dikandung udara pada suhu tersebut.

Ga

mbar

2.5

Ps

yc

hrome

tr

ic C

hart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah sebagai berikut (1) proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidifying), (2) proses pemanasan (heating), (3) proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (cooling and humidifying), (4) proses pendinginan (cooling), (5) proses humidifying, (6) proses dehumidifying, (7) proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying), (8) proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidifying).

Gambar 2.6 Proses yang terjadi dalam Psychrometric Chart

1. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidifying) Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses pendinginan dan penurunan kelembaban terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik.

Sedangkan kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung dari prosesnya.

Gambar 2.7 Proses Cooling and Dehumidifying

2. Proses pemanasan (heating)

Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temparatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami penurunan.

3. Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (cooling and humidifying) Proses cooling and humidifying berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering, temperatur bola basah dan kelembaban spesifik. Pada proses ini, terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik.

Gambar 2.9 Proses Cooling and Humidifying

4. Proses pendinginan (cooling)

Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan, terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik, namun terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada psychrometric chart adalah garis horizontal ke arah kiri.

Gambar 2.10 Proses Cooling

5. Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada psychrometric chart adalah garis vertikal ke arah atas.

6. Proses dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis dalam psychrometric chart adalah garis vertikal ke arah bawah.

Gambar 2.12 Proses Dehumidifying

7. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying) Pada proses ini berfungsi untuk menaikkan suhu bola kering dan menurunkan kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembaban relatif tetapi terjadi peningkatan suhu bola kering. Garis proses ini pada psychrometric chart adalah kearah kanan bawah.

Gambar 2.13 Proses Heating and Dehumidifying

8. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidifying) Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola kering. Garis proses pada psychrometric chart adalah garis kearah kanan atas.

2.1.5 Siklus Kompresi Uap

Salah satu penerapan yang banyak digunakan dari termodinamika adalah refrijerasi (refrigeration) yang berfungsi untuk memindahkan kalor dari tempat bersuhu rendah ke tempat yang bersuhu tinggi. Pada mesin ini siklus refrijerasi yang digunakan adalah siklus kompresi uap. Sikuls ini digunakan karena pemakaiannya yang sangat luas dan fluida kerjanya bermacam-macam (misalnya: amonia, R12, R22, R502, R134a, dll). Pada siklus kompresi uap umumnya menggunakan refrigeran R134a sebagai fluida kerja karena lebih ramah lingkungan. Siklus kompresi uap memiliki 4 komponen utama yaitu evaporator, kompresor, kondensor dan pipa kapiler.

Gambar 2.15 Skematik Siklus Kompresi Uap

Pada siklus kompresi uap refrigeran bertekanan rendah akan dikompresikan kompresor sehingga menjadi uap refrigeran bertekanan tinggi, selanjutnya uap refrigeran bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan

Qout

Qin

Win

Evaporator Kondensor

Kompresor Pipa Kapiler

tinggi saat melewati kondensor. Kemudian cairan refrigeran bertekanan tinggi tersebut tekanannya diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigeran bertekanan rendah tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigeran tekanan rendah.

Gambar 2.16 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 2.17 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Te mper atur e (T ) Entropy (s) 1a 3a 2a

4 3 2 1 Qin Qout Win P re ssure (P) Enthalpy (h) 1a 3a 2a

4

3 2

1 P1

P2

Tc

Dalam siklus kompresi uap, refrigeran mengalami beberapa proses yaitu : a. Proses 1-2 merupakan proses kompresi isentropik (proses berlangsung pada

entropi (s) konstan) refrigeran. Karena proses ini berlansung secara isentropik, maka suhu yang keluar dari kompresor meningkat menjadi gas panas lanjut. Proses ini dilakukan oleh kompresor, refrigeran yang berupa gas bertekanan rendah mengalami kompresi yang mengakibatkan refrigeran menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi.

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

c. Proses 2a-3a merupakan proses kondensasi atau pelepasan kalor ke udara lingkungan sekitar kondensor pada suhu konstan. Pada saat yang sama terjadi perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Perubahan fase ini dikarenakan temperatur refrigeran lebih tinggi dari pada suhu udara lingkungan sekitar kondensor. Berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan.

d. Proses 3a-3 merupakan proses pendinginan lanjut, proses ini terjadi pelepasan kalor sehingga suhu refrigeran keluar dari kondensor menjadi lebih rendah dan berada pada fase cair. Hal ini agar refrigeran dapat lebih mudah mengalir dalam pipa kapiler.

e. Proses 3-4 merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan berlangsung pada entalpi yang konstan, proses ini berlangsung selama di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigeran mengalami perubahan fase dari cair menjadi fase

campuran (cair-gas). Akibat dari penurunan tekanan, suhu refrigeran juga mengalami penurunan.

f. Proses 4-1a merupakan proses evaporasi atau penguapan. Ketika proses ini berlangsung terjadi perubahan fase dari campuran (cair-gas) menjadi gas jenuh. Perubahan fase ini terjadi dikarenakan suhu refrigeran lebih rendah dari pada suhu udara lingkungan sekitar evaporator sehingga terjadi penyerapan kalor dari udara lingkungan sekitar evaporator. Proses ini berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan.

g. Proses 1a-1 merupakan proses pemanasan lanjut. Proses yang terjadi karena penyerapan kalor terus menurus pada proses 4-1a, refrigeran yang akan masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh manjadi gas panas lanjut. Pada proses ini mengakibatkan kenaikan tekanan dan suhu refigeran.

2.1.6 Alat Penukar Kalor (Heat Exchanger)

Alat penukar kalor (heat exchanger) merupakan alat yang dapat menghasilkan perpindahan panas dari suatu fluida yang memiliki temperatur tinggi menuju fluida yang temperturnya lebih rendah. Heat exchanger dapat berfungsi sebagai pemanas maupun pendingin, dalam penelitian ini heat exchanger digunakan sebagai pemanas udara. Proses perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung dan secara tidak langsung. Proses perpindahan panas secara langsung yaitu fluida panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah, contohnya ejector. Sedangkan perpindahan panas secara tidak langsung yaitu bila antara fluida panas dan fluida dingin tidak terjadi kontak secara langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah, contohnya kondensor.

Dalam penelitian ini heat exchanger digunakan untuk meningkatkan temperatur udara kering sebelum masuk lemari pengering. Heat exchanger menggunakan fluida air yang dipanaskan dengan menggunakan pemanas air tenaga gas (gas water heater). Gas water heater merupakan water heater yang menggunakan gas LPG sebagai sumber energi pemanas airnya. Prinsip kerja dari gas water heater adalah pembakaran gas LPG yang digunakan untuk memanaskan air di dalam pipa-pipa tembaga, sehingga dapat membuat air di dalam pipa-pipa menjadi panas dengan waktu yang cepat. Kemudian air yang telah panas tersebut disalurkan menuju kondensor dengan menggunakan selang sehingga kondensor memiliki temperatur yang tinggi. Panas dari kondensor ini yang digunakan untuk meningkatkan panas udara ketika udara melewati kondensor.

2.1.7 Proses Udara Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk

Pada Gambar 2.19 merupakan proses yang terjadi pada mesin pengering handuk. Udara luar yang mengandung uap air dilewatkan ke evaporator yang bertemperatur rendah sehingga uap air pada udara mengalami kondensasi, setelah melewati evaporator temperatur dan kandungan uap air pada udara mengalami penurunan (cooling and dehumidifying). Kemudian udara bertemperatur rendah dan kering tersebut dilewatkan kompresor yang bertemperatur tinggi sehingga terjadi perpindahan panas dari kompresor ke udara yang melewati kompresor, suhu udara menjadi naik. Udara ditingkatkan lagi temperaturnya ketika udara dilewatkan kondensor dan heat exchanger. Proses ini disebut pemanasan (heating), yang berjalan pada nilai kelembaban spesifik yang tetap.

Gambar 2.19 Proses udara yang terjadi pada mesin pengering (pandangan atas)

Udara yang bertemperatur tinggi masuk dalam lemari pengering handuk untuk mengeringkan handuk yang basah. Ketika udara bertemperatur tinggi dan kering melewati handuk basah terjadi perpindahan uap air dari handuk ke udara yang melewatinya. Sehingga udara yang keluar dari lemari pengering

Eva pora tor Kompr esor Konde nsor He at ex change r Handuk (Cooling and dehumidifying)

(heating) (Cooling and humidifying) Udara

masuk

Udara keluar

temperaturnya menurun dan kandungan uap airnya meningkat proses ini disebut proses cooling and humidifying.

Gambar 2.20 Proses Pengeringan Handuk Pada Psychrometric Chart Pada Gambar 2.20 merupakan proses pengeringan handuk pada psychrometric chart yang terjadi pada mesin pengering handuk. Proses cooling and dehumidifying terjadi pada titik A hingga titik B. Pada titik B hingga titik F merupakan proses heating. Proses cooling and humidifying terjadi dari titik F hingga titik H.

Keterangan pada Gambar 2.20 :

a. Titik A merupakan kondisi udara lingkungan sebelum masuk mesin pengering. b. Titik B merupakan kondisi udara setelah melewati evaporator.

c. Titik C merupakan suhu kerja dari evaporator.

e. Titik E merupakan kondisi udara setelah melewati kondensor.

f. Titik F merupakan kondisi udara setelah melewati heat exchanger (kondisi udara masuk lemari pengering).

g. Titik G merupakan suhu kerja dari kondensor.

h. Titik H merupakan kondisi udara setelah keluar dari lemari pengering handuk.

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

t m M    2 (2.2)

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 m_udara

  2

 (2.3)

Pada Persamaan (2.3)

udara

m = Laju aliran massa udara (kgudara/menit)

M2 = Laju pengeringan mesin pengering (kgair/menit)

2.2 Tinjauan Pustaka

Maruca (2008), merancang ruang pengeringan pakaian yang didalamnya terdapat beberapa peralatan, yang meliputi: gantungan untuk menggantungkan pakaian, kipas dan pompa kalor. Termostat dipergunakan untuk mempertahankan suhu udara dalam lemari pengering sekitar 32oC. Evaporator dipergunakan sebagai peralatan dehumidifier dan kompresor dipergunakan sebagai peralatan pemanas udara. Udara lembab dilewatkan ke evaporator, sehingga udara menjadi turun suhunya dan menjadikan uap air terkondensasi, sehingga udara menjadi kering. Kipas menghembuskan udara hasil pengkondisian evaporator dan kompresor menuju kondensor yang bertujuan untuk memanaskan udara kering dan untuk resirkulasi melalui ruang pengeringan melalui saluran udara, sehingga pakaian didalamnya menjadi kering.

Goldberg (2005), mengemukakan bahwa alat pengering yang dirancang mencakup ruang untuk mengeringkan dan sistem untuk mengalirkan udara kering. Udara dialirkan melalui evaporator untuk diturunkan kelembaban spesifiknya dan untuk menurunkan suhu udara bola kering di bawah suhu titik embunnya. Kondensor dipergunakan untuk meningkatkan suhu udara yang keluar dari evaporator. Peralatan pengering dengan sistem pompa panas memiliki siklus refrijerasi yang mencakup: kompresor, kondensor, katup TXV dan evaporator.

Bison, Alberto (2012), menyatakan bahwa aliran udara panas dalam sistem pengeringan melibatkan siklus refrijerasi dan siklus aliran udara. Siklus refrijerasi terdiri dari beberapa komponen utama yaitu: kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Komponen dari siklus aliran udara meliputi evaporator,

kondensor, lemari pengering dan sebuah kipas (fan). Kondensor merupakan alat penukar panas yang digunakan untuk memanaskan udara yang melewatinya dan juga bertugas untuk mendinginkan dan mengembunkan refrigeran dalam siklus refrijerasi. Evaporator adalah alat penukar panas yang digunakan untuk mendingkan aliran udara yang melewatinya dan juga untuk mendidihkan dan memanaskan refrigeran dalam siklus refrijerasi.

Beers (2013), menyatakan bahwa peralatan pengering dengan siklus kompresi uap menggunakan suatu fluida kerja, evaporator, kondensor, kompresor, dan katup ekspansi, kooperatif saling berhubungan dan mengandung fluida kerja. Peralatan juga termasuk ruang pengering pakaian, sebuah saluran dan kipas (fan) yang diatur agar aliran udara melewati evaporator, kondensor dan akhirnya sampai ke ruang pengering. Terdapat kontroler untuk mengontrol refrigeran ketika siklus kompresi uap sedang berlangsung dan ketika tekanan melebihi nilai yang telah ditentukan.

Balioglu (2013), menyatakan bahwa mesin pengering terdiri dari drum, saluran udara yang terhubung ke drum, evaporator yang terdapat dalam saluran udara untuk menurunkan kelembaban spesifik udara yang disebut proses kondensasi, kondensor untuk memanaskan udara setelah udara melewati evaporator dan kompresor yang berguna untuk memompa refrigeran ke kondensor dan evaporator.

32

BAB III

METODELOGI PENELITIAN

3.1 Obyek Penelitian

Obyek penelitian adalah mesin pengering handuk hasil buatan sendiri. Ukuran dari lemari pengering 150 cm × 90 cm × 156 cm dan ukuran dari ruang mesin pengering 176 cm × 31 cm × 60 cm. Gambar dari skematik alat yang dipergunakan di dalam penelitian disajikan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Skematik dari Obyek Penelitian a _b c

d

e e

f

g

h j

Keterangan pada Gambar 3.1 :

a. Evaporator g. Heat exchanger b. Kompresor h. Water Heater c. Kondensor i. Penampungan air d. Pipa kapiler j. Pompa air

e. Fan k. Kompor

f. Lemari pengering l. Gas LPG

3.2 Variasi Penelitian

Variasi penelitian dilakukan terhadap kondisi handuk awal pengeringan yaitu hasil perasan tangan dan hasil perasan mesin cuci sebanyak 20 handuk. Penelitian dilakukan sebanyak 5 kali percobaan pada masing-masing variasi penelitian, guna mendapatkan hasil karakteristik mesin pengering handuk yang baik. Handuk yang dijadikan benda penelitian ini terbuat dari bahan katun dengan ukuran 30 cm × 75 cm × 1,4 mm.

3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Handuk

Dalam proses pembuatan mesin pengering handuk ini diperlukan alat dan bahan sebagai berikut:

3.3.1 Alat

Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pengering handuk, antara lain adalah :

a. Gergaji kayu

Gergaji kayu yang digunakan untuk memotong kayu yang akan dijadikan rangka lemari mesin pengering.

b. Bor

Bor digunakan untuk membuat lubang, pada pembuatan mesin pengering handuk bor digunakan untuk membuat lubang paku dan lubang untuk baut. c. Meteran dan mistar

Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda, dalam pembuatan mesin pengering handuk meteran digunakna untuk mengukur panjang kayu dan triplek. Sedangkan mistar digunakan untuk mengukur panjang busa dan styrofoam. d. Palu

Palu digunakan untuk memukul paku dalam pemasangan rangka dan casing mesin pengering handuk.

e. Obeng dan kunci pas

Digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut dalam pembuatan menggunakan obeng (-) dan obeng (+) sedangkan kunci pas digunakan untuk mengencangkan baut.

f. Pisau cutter dan gunting plat

Pisau cutter digunakan untuk memotong triplek, styrofoam, busa dan lakban. Gunting plat digunakan untuk memotong plat seng.

g. Tang kombinasi

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

h. Tube cutter

Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga, agar hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah proses pengelasan.

i. Tube expander

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

j. Gas las Hi-cook

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

k. 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.

l. Metil

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

m.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 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 mesin pengering handuk, antara lain :

a. Triplek

Triplek digunakan sebagai casing luar mesin pengering handuk. Pemilihan triplek sebagai casing luar karena triplek berbahan isolator dengan konduktivitas termal sebesar k = 0,12 W/m.oC (Moran, Michael, 2004) pada bagian dalam terdapat styrofoam yang juga berbahan isolator agar panas di dalam mesin tidak keluar ke lingkungan.

b. Styrofoam

Styrofoam digunakan sebagai casing dalam, dengan tebal 20 mm. Styrofoam memiliki konduktivitas termal sebesar k = 0,033 W/m.oC (Yunus A. Cengel, 2008), berarti material tersebut memiliki kemampuan penghantar panas yang rendah.

Gambar 3.4 Styrofoam

c. Busa

Busa berfungsi untuk meminimalisir kebocoran udara dan temperatur ke lingkungan. Dalam penelitian ini digunakan untuk menutup celah-celah udara pada mesin pengering handuk dan melapisi rangka-rangka pintu.

d. Lakban dan lem aibon

Lakban digunakan untuk menutup celah-celah sambungan antara kayu dan triplek. Sedangkan lem aibon digunakan untuk styrofoam dan busa pada permukaan triplek ataupun seng.

e. Paku

Paku digunakan untuk menyatukan rangka dan triplek agar dapat menyatu sehingga konstruksi dapat menjadi kokoh.

f. Kawat

Kawat digunakan untuk mengikat rangka peletakan hanger dan mengikat alat ukur pressure gauge serta mengikat pintu-pintu pada mesin pengering agar udara yang keluar dari mesin pengering terminimalisir.

g. Balok kayu

Balok kayu yang digunakan dalam pembuatan mesin pengering handuk adalah sebagai rangka dari mesin pengering.

h. Roda

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

i. Plat seng

Plat seng digunakan sebagai alas dari komponen evaporator. Pemilihan plat seng sebagai alas dari komponen evaporator adalah agar rangka kayu tidak terkena langsung air hasil kondensasi.

j. Kompresor

Kompresor merupakan alat yang berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran ke komponen sistem kompresi uap yang lainnya melalui pipa-pipa dengan cara menghisap dan memompa refrigeran. Jenis kompresor yang digunakan adalah kompresor rotari dengan daya 1/2 HP, tegangan yang digunakan 220V, arus yang bekerja pada kompresor 2 Ampere.

k. Kondensor

Kondensor merupakan suatu alat penukar kalor yang berfungsi mengkondisikan refrigeran dari fase uap menjadi fase cair. Agar dapat mengubah fase dari uap menjadi cair diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah dari suhu refrigeran sehingga dapat terjadi pelepasan kalor ke lingkungan kondensor. Jenis kondensor yang digunakan merupakan jenis pipa bersirip, pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan alumunium. Ukuran dari kondensor yang digunakan adalah 67,5 cm × 2 cm × 50 cm dengan diameter pipa luar 10 mm, dan jumlah lintasan sebanyak sembilan.

Gambar 3.8 Kondensor

l. Pipa kapiler

Pipa kapiler adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum masuk evaporator. Ketika refrigeran mengalami penurunan tekanan temperatur refrigeran juga mengalami

penurunan. Panjang pipa kapiler yang digunakan sepanjang 60 cm dengan ukuran diamater luar sebesar 3 mm.

Gambar 3.9 Pipa Kapiler m.Evaporator

Evaporator merupakan unit yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran dari 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 ukuran diameter pipa luar sebesar 7 mm dan jumlah lintasan sebanyak 11.

n. Filter

Merupakan alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran sebelum refrigeran masuk pipa kapiler agar tidak terjadi penyumbatan dari serbuk-serbuk sisa pemotongan pipa tembaga, korosi dan kotoran lainnya. Filter yang digunakan memiliki panjang 70 mm dan diameter 19 mm.

Gambar 3.11 Filter

o. Refrigeran

Refrigeran merupakan jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin. Refrigeran berfungsi untuk menyerap atau melepas kalor dari lingkungan sekitar. Jenis refrigeran yang digunakan adalah R134a.

p. Kipas

Kipas digunakan untuk menghisap udara lingkungan dan mensirkulasi udara kering hasil dehumidifikasi menuju lemari pengering. Banyaknya kipas yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebanyak dua buah dengan ukuran diameter 38 cm, jumlah sudu sebanyak 4 buah dan daya kipas 19 W.

Gambar 3.13 Kipas q. Water heater

Water heater dalam penelitian ini digunakan sebagai pemanas aliran air yang akan disalurkan ke heat exchanger. Water heater yang digunakan berjenis gas water heater dengan LPG sebagai sumber energinya.

r. Kompor

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

s. Pompa

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

t. Gas LPG

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

u. Selang

Dalam penelitian ini selang digunakan untuk mengalirkan fluida dari pompa menuju gas water heater, kemudian dari gas water heater menuju heat exchanger. Ukuran selang yang digunakan 1/2 inch.

3.3.3 Alat Bantu Penelitian

Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai berikut:

a. Pengukur suhu digital dan termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat penelitian. Cara kerja adalah pada ujung termokopel diletakkan (ditempelkan atau digantung) pada bagian yang akan diukur temperaturnya, maka temperatur akan

tertampil pada layar penampil suhu digital. Dalam pelaksanaan diperlukan kalibrasi agar lebih akurat.

Gambar 3.15 Penampil Suhu Digital dan Termokopel

b. Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat handuk basah dan berat handuk kering dalam penelitian. Timbangan yang digunakan memiliki kapasitas 30 kg dengan ketelitian 0,5 gram.

c. Termometer bola kering dan termometer bola basah

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

d. Stopwatch

Stopwatch digunakan dalam penelitian untuk mengukur waktu yang dibutuhkan dalam penelitian. Waktu yang dibutuhkan setiap pengambilan data adalah setiap 15 menit.

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.

Gambar 3.17 Pressure Gauge g. Tang amper

Digunakan untuk mengetahui arus yang bekerja pada kompresor dari mesin pengering.

3.4 Tata Cara Penelitian

3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur pelaksanaan penelitian mengikuti alur penelitian seperti diagram alir yang tersaji pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Diagram Alir Untuk Penelitian Mulai

Persiapan Alat

Pembuatan Mesin

Pengambilan semua data

Hasil Penelitian, Pengolahan Data,

Perhitungan, Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Tidak baik

Selesai Baik Uji Coba

3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk

Langkah-langkah dalam pembuatan mesin pengering handuk yaitu: a. Merancang bentuk dan ukuran mesin pengering handuk.

b. Membuat rangka mesin pengering handuk dengan menggunakan balok kayu. c. Pemasangan triplek pada rangka mesin dan menutup sela-sela antara rangka

mesin dan triplek dengan lakban.

Gambar 3.19 Pembuatan Rangka Mesin Pengering Handuk d. Pembuatan alas komponen evaporator dengan plat seng.

e. Pemasangan pintu agar memudahkan dalam pemasangan komponen utama siklus kompresi uap dan pemasangan kipas.

f. Pemasangan styrofoam sebagai casing dalam mesin pengering handuk.

g. Pemasangan komponen utama dari siklus kompresi uap yaitu kompresor, kondensor, filter, pipa kapiler dan evaporator.

Gambar 3.20 Pemasangan Komponen Utama Siklus Kompresi Uap h. Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa. i. Pemasangan set pressure gauge.

j. Kemudian pemasangan komponen kelistrikan dan perkabelan mesin pengering handuk.

k. Pembuatan dan pemasangan rangka tempat peletakan hanger. 3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a

Sebelum melakukan pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu pemetilan dan pemvakuman agar siklus kompresi uap dapat bekerja dengan baik. Proses pemvakuman berarti mengosongkan atau menghampakan sistem kompresi uap dari udara dan gangguan karena udara tidak dapat diembunkan pada suhu dan tekanan pengembunan dari refrigeran (Sumanto. 1985). Proses pemetilan berguna untuk membersihkan saluran dalam sistem kompresi uap dari kotoran-kotoran yang menempel pada saluran agar sistem dapat berjalan dengan baik.

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

1. Pasang salah satu ujung selang pressure gauge pada katup pengisian (katup tengah) pressure gauge, kemudian ujung lainnya dihubungkan pada katup tabung refrigeran 134a.

Gambar 3.21 Katup Pengisian Refrigeran

2. Hidupkan kompresor dan buka keran pada katup tabung refrigeran secara perlahan-lahan hingga tekanan pada high pressure gauge mencapai tekanan yang diinginkan, kemudian tutup keran pada katup tabung refrigeran.

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

3.4.4 Skematik Pengambilan Data

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

Gambar 3.22 Skematik Pengambilan data

Keterangan Gambar 3.22 skematik mesin pengering handuk:

a. Termokopel (Tin)

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

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

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

Suhu udara kering setelah melewati kondensor. Tin

T1

T2 T3 T4

Tout Twin Twout Evapor at o r K om pr es o r K ondens o r HE

e. Termokopel (T4)

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

f. Termokopel (Tout)

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

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

Suhu udara basah setelah keluar dari lemari pengering. 3.4.5 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).

g. Menutup semua celah-celah dengan busa dan menutup semua pintu lemari pengering. Tunggu hingga 30 menit agar mesin pengering handuk mencapai suhu kerja yang stabil.

h. Membasahi dan memeras handuk hingga air tidak menetes, 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 kering sebelum masuk mesin pengering , (oC)

Twin : Suhu udara basah sebelum masuk mesin pengering , (oC)

T1 : Suhu udara kering setelah melewati evaporator , (oC)

T2 : Suhu udara kering setelah melewati kompresor , (oC)

T3 : Suhu udara kering setelah melewati kondensor , (oC)

T4 : Suhu udara kering setelah melewati heat exchanger , (oC)

Tout : Suhu udara kering setelah keluar dari lemari pengering , (oC)

Twout : Suhu udara basah setelah keluar dari lemari pengering , (oC)

P1 : Tekanan refrigeran yang masuk kompresor , (Psig)

P2 : Tekanan refrigeran yang keluar kompresor , (Psig)

I : Arus yang bekerja pada mesin pengering handuk , (A) k. Hasil dari data yang diperoleh kemudian dijumlahkan hasil dari kalibrasi alat

Tabel 3.1 Tabel yang dipergunakan dalam pengambilan data

Tabel 3.2 Lanjutan tabel yang dipergunakan dalam pengambilan data

3.5 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 & Tabel 3.2. Kemudian hitung rata-rata dari 5 kali percobaan setiap variasi.

Waktu Massa Handuk Kering Massa Handuk Basah Massa Handuk Basah saat t

Perbedaan Massa Handuk

Suhu Udara Luar (menit) (kg) (kg) (kg) (kg) (oC)

t MHK MHB MHBt Δm Tin Twin

Suhu Udara Setelah Melewati (oC)

Suhu Udara

Keluar Tekanan Kerja Arus Evap Komp Kond HE

Lemari

Pengering (oC) (Psig) (A) T1 T2 T3 T4 Tout Twout P1 P2 I

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 134a. Untuk dapat menggunakan P-h diagram, satuan tekanan refrigeran P1 dan P2 terlebih dahulu dikonversi dari Psig ke bar.

d. Mencari kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (wF),

kelembaban spesifik udara setelah keluar dari lemari pengering (wH) dengan

menggunakan psychometric chart.

e. Setelah mengetahui kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (wF)

dan kelembaban spesifik udara setelah keluar dari lemari pengering (wH),

kemudian dapat dihitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw) tiap variasi. Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.1).

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 (m_udara) setiap variasi. Laju aliran massa udara (m_udara) dapat dihitung dengan laju pengeringan mesin pengering handuk (M2) dibagi dengan massa air

yang berhasil diuapkan (Δw). Laju aliran massa udara (m_udara) 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.

3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Dari analisis yang sudah dilakukan akan diperoleh suatu kesimpulan. Kesimpulan merupakan inti sari hasil analisis penelitian dan kesimpulan harus menjawab tujuan dari penelitian.

57

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Penelitian mesin pengering handuk sistem terbuka dengan variasi perasan menggunakan tangan dan perasan dengan bantuan mesin cuci mendapatkan hasil meliputi: massa handuk kering, massa handuk basah, massa handuk basah saat t, tekanan refrigeran masuk kompresor (P1), tekanan refrigeran keluar kompresor (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 setelah melewati heat exchanger (T4),

suhu udara kering setelah keluar dari lemari pengering (Tout), suhu udara basah

setelah keluar dari lemari pengering (Twout), arus yang bekerja pada mesin

pengering handuk (I). Pengujian dilakukan sebanyak 5 kali percobaan untuk setiap variasi, kemudian dihitung hasil rata-ratanya. Untuk pengeringan handuk dengan perasan tangan, hasil rata-rata disajikan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan tangan

Tabel 4.2 Lanjutan hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan tangan Waktu Massa Handuk Kering Massa Handuk Basah Massa Handuk Basah saat t

Perbedaan Massa Handuk

Suhu Udara Luar (menit) (kg) (kg) (kg) (kg) (o_C)

t MHK MHB MHBt Δm Tin Twin

0 1,8 4,833 4,833 0 29,6 25,6 15 1,8 4,833 4,503 0,330 29,9 25,7 30 1,8 4,833 4,193 0,310 30,2 25,7 45 1,8 4,833 3,875 0,318 30,3 25,6 60 1,8 4,833 3,550 0,325 30,2 25,5 75 1,8 4,833 3,228 0,322 30,7 25,4 90 1,8 4,833 2,917 0,311 30,5 25,4 105 1,8 4,833 2,604 0,313 30,9 25,4 120 1,8 4,833 2,349 0,255 31,1 25,4 135 1,8 4,833 2,107 0,242 31,3 25,4 150 1,8 4,833 1,904 0,203 31,8 25,4 165 1,8 4,833 1,779 0,125 31,4 25,4 rata-rata 30,7 25,5

Waktu Suhu Udara Setelah Melewati (oC)

Suhu Udara Keluar

Tekanan

Kerja Arus (menit) Evap Komp Kond HE

Lemari

Pengering (oC) (Psig) (A) t T1 T2 T3 T4 Tout Twout P1 P2 I

0 17,7 33,4 39,0 51,2 46,3 31,0 55 216 1,9 15 18,2 34,1 40,2 52,1 46,6 30,6 59 221 1,9 30 18,4 34,5 40,1 52,0 46,9 30,7 57 219 1,9 45 18,5 34,6 40,8 52,5 46,9 30,5 57 225 1,9 60 18,4 32,7 40,7 53,1 47,5 30,7 56 225 1,9 75 18,3 32,5 40,6 53,7 48,1 30,8 56 226 1,9 90 18,3 32,7 40,6 53,8 48,0 30,8 56 224 1,9 105 18,2 32,9 41,0 54,4 48,7 30,7 59 224 1,9 120 18,5 31,9 41,1 54,4 48,8 30,9 60 226 1,9 135 18,5 31,5 41,0 54,4 49,7 30,9 60 226 1,9 150 18,7 32,3 41,2 54,6 49,7 31,2 60 226 1,9 165 18,7 32,0 41,2 54,6 50,4 31,2 60 228 1,9 rata-rata 18,4 32,9 40,6 53,4 48,1 30,8 58 224 1,9

Untuk variasi pengeringan perasan handuk dengan bantuan mesin cuci, (menggunakan mesin cuci Electrolux EWF12843 dengan kapasitas 8 kg, kecepatan pengeringan 1200 Rpm selama 12 menit) hasil rata-ratanya tersaji pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan mesin cuci

Tabel 4.4 Lanjutan hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan mesin cuci

Sebagai perbandingan pengeringan handuk dilakukan perbandingan dengan menggunakan panas matahari. Pada Tabel 4.5 menampilkan data pengeringan handuk dengan menggunakan panas matahari.

Waktu Massa Handuk Kering Massa Handuk Basah Massa Handuk Basah saat t

Perbedaan Massa Handuk

Suhu Udara Luar (menit) (kg) (kg) (kg) (kg) (oC)

t MHK MHB MHBt Δm Tin Twin

0 1,8 2,575 2,575 0 31,2 25,5 15 1,8 2,575 2,245 0,330 31,9 25,4 30 1,8 2,575 1,969 0,276 31,9 25,4 45 1,8 2,575 1,777 0,192 31,4 25,4 rata-rata 31,6 25,4

Waktu Suhu Udara Setelah Melewati (oC)

Suhu Udara Keluar

Tekanan

Kerja Arus (menit) Evap Komp Kond HE

Lemari

Pengering (oC) (Psig) (A) t T1 T2 T3 T4 Tout Twout P1 P2 I

0 18,2 31,9 40,3 53,6 48,9 30,6 59 224 1,9 15 18,6 32,8 40,9 54,2 47,0 30,9 59 229 1,9 30 18,4 32,5 40,4 54,5 47,5 31,1 59 228 1,9 45 18,4 33,0 40,2 54,1 47,6 31,0 59 226 1,9 rata-rata 18,4 32,6 40,5 54,1 47,7 30,9 59 227 1,9

Tabel 4.5 Hasil pengeringan handuk dengan panas matahari

4.2Hasil Perhitungan

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

Massa air yang menguap dari handuk (M1) dapat dihitung dengan

Persamaan (3.1). Massa air yang menguap dari handuk adalah massa handuk basah (MHB) dikurangi dengan massa handuk kering (MHK). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai M1 untuk pengeringan handuk dengan pemerasan

tangan sebagai berikut:

M1 = MHB – MHK

M1 = 4,833 kg – 1,8 kg

M1 = 3,033 kg

Waktu Massa Handuk Kering Massa Handuk Basah Massa Handuk Basah saat t

Perbedaan Massa Handuk (menit) (kg) (kg) (kg) (kg)

t MHK MHB MHBt Δm

0 1,8 4,830 4,830 0 15 1,8 4,830 4,535 0,295 30 1,8 4,830 4,240 0,295 45 1,8 4,830 3,950 0,290 60 1,8 4,830 3,675 0,275 75 1,8 4,830 3,390 0,285 90 1,8 4,830 3,145 0,245 105 1,8 4,830 2,895 0,250 120 1,8 4,830 2,685 0,210 135 1,8 4,830 2,435 0,250 150 1,8 4,830 2,200 0,235 165 1,8 4,830 2,005 0,195 180 1,8 4,830 1,865 0,140 195 1,8 4,830 1,820 0,045 210 1,8 4,830 1,785 0,035

Hasil perhitungan untuk variasi lainnya disajikan pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Massa air yang menguap dari handuk (M1)

b. 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.

P1 = (58 psi + 14,7 psi) × 0,06895

P1 = 5 bar

P2 = (224 psi + 14,7 psi) × 0,06895

P2 = 16,4 bar

Perlakuan Jumlah Handuk Massa Handuk Kering (MHK) Massa Handuk Basah (MHB)

Massa air yang menguap dari

handuk (M1)

(kg) (kg) (kg) Panas matahari 20 1,8 4,830 3,030 Pemerasan tangan 20 1,8 4,833 3,033 Pemerasan Mesin cuci 20 1,8 2,575 0,775

62

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

P2

Dari Gambar 4.1 pada tekanan kerja evaporator (tekanan masuk kompresor) P1 = 5 bar suhu kerja evaporator (Tevap) adalah 15,4oC dan untuk tekanan kerja

kondensor (tekanan keluar kompresor) P2= 16,4 bar suhu kerja kondensor (Tkond)

adalah sebesar 56,25oC.

c. Kelembaban spesifik udara masuk dalam lemari pengering (wF) dan setelah

keluar lemari pengering (wH)

Kelembaban spesifik udara masuk dalam lemari pengering (wF) dan

kelembaban spesifik udara setelah keluar lemari pengering (wH) dapat dicari dengan

menggunakan psychrometric chart. Kelembaban spesifik udara masuk dalam lemari pengering (wF) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik

F atau suhu udara setelah melewati evaporator. Sedangkan kelembaban spesifik udara 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 udara masuk dalam lemari pengering (wF) dan kelembaban spesifik udara setelah keluar dari

lemari pengering (wH) pada variasi perasan tangan menit ke-15 dapat dilihat pada

Gambar 4.2. Dari Gambar 4.2 diperoleh nilai kelembaban spesifik udara masuk dalam lemari pengering (wF) = 0,0133 kgair/kgudara, dan nilai kelembaban spesifik

64

91 Ga mbar B .17 P -h diagr am per asa n tang an menit 150

92

C.Gambar grafik psychrometric chart dan P-h diagram untuk perasan mesin cuci

Ga mbar C .1 Psy chrome tric Char t pe ra sa n mesin cuc i pada m enit ke -15

93 Gambar C.2 Psychrometric Chart perasan mesin cuci pada menit ke-30

94 Gambar C.3 Psychrometric Chart perasan mesin cuci pada menit ke-45

95 Gambar C.4 P-h diagram perasan mesin cuci menit 0

96 Gambar C.5 P-h diagram perasan mesin cuci menit 30