BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Teori Pengeringan - Rancang Bangun Kompresor Dan Pipa Kapiler Untuk Mesin Pengering Pakaian Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1PK

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Teori Pengeringan

Pengeringan adalah proses perpindahan panas dan uap air secara simultan yang memerlukan energi panas uantuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dari permukaan bahan yang dikeringkan oleh media engering yang biasanya berupa panas.

Pengeringan Buatan

Pengeringan dengan menggunakan alat pengering dimana, suhu, kelembapan udara, kecepatan udara dan waktu dapat diatur dan di awasi. Keuntungan Pengering Buatan: Tidak tergantung cuaca Kapasitas pengeringa dapat dipilih sesuai dengan yang diperlukan Tidak memerlukan tempat yang luas Kondisi pengeringan dapat dikontrol Pekerjaan lebih mudah.

Jenis Jenis Pengeringan Buatan

Berdasarkan media panasnya, Pengeringan adiabatis ; pengeringan dimana panas dibawa ke alat pengering oleh udara panas, fungsin udara memberi panas dan membawa air. Pengeringan isotermik; bahan yang dikeringkan berhubungan langsung dengan alat/ plat logam yang panas.

Proses pengeringnan: Proses pengeringan diperoleh dengan cara penguapan air

Dengan cara menurunkan RH dengan mengalirkan udara panas disekeliling bahan Proses perpindahan panas; proses pemanasan dan terjadi panas sensible dari medium pemanas ke bahan, dari permukaan bahan kepusat bahan. Proses perpindahan massa ; proses pengeringan (penguapan), terjadi panas laten, dari permukaan bahan ke udara Panas sensible ; panas yang dibutuhkan/ dilepaskan untuk menaikkan

/menurunkan suhu suatu benda Panas laten ; panas yang diperlukan untuk mengubah wujud zat dari padat kecair, cair ke gas, dst, tanpa mengubah suhu benda tersebut.

Faktor faktor yang mempengaruhi pengeringan.

Pada pengeringan selalu diinginan kecepatan pengeringan yang maksimal. Oleh karena itu perlu dilakukan usah- usah untuk memercepat pindah panas dan pindah massa ( pindah massa dalam hal ini adalah perpindahan air keluar dari bahan yang dikeringksan dalam proses pengeringan tersebut. Ada beberapa faktor yang perlu diperhatikan untuk memperoleh kecepatan pengeringan maksimum, yaitu :

(a) Luas permukaan (b) Suhu (c) Kecepatan udara (d) Kelembapan udara (e) Tekanan atm dan vakum (f) Waktu.

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

Suhu Semakin besar perbedaan suhu ( antara medium pemanas dengan bahan bahan) maka akan semakin cepat proses pindah panas berlangsung sehingga mengakibatkan proses penguapan semaki cepat pula. Atau semkain tinggi suhu udara pengeringan maka aka semakin besar anergi panas yang dibawa ke udara yang akan menyebabkan proses pindahan panas semakin cepat sengingga pindah massa akan berlangsung juga dengan cepat.

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

Kelembaban Udara (RH) Semakin lembab udara di dalam ruang pengering dan sekitarnya maka akan semakin lama proses pengerngan berkangsung kering, begitu juga sebaliknya. Karena udara kering dapat mengabsobsi dan menahan uap air. Setiap bahan mempunyai keseimbangan kelembaban nisbi ( RH keseimbangan) masing- maasin, yaitu kelembaban pada suhu tertentu dimana bahan tidak akan kehilangan air ( pindah) ke atmosfir atau tidak akan mengambil uap air dari atmosfir. Jika RH udara < RH keseimbangan maka bahan masih dapat dikeringkan Jika RH udara > RH keseimbangan maka bahan malahan akan menarik uap air dari udara.

Waktu

Semakin lama waktu (batas tertentu) pengeringan maka akan semakin cepat proses pengeringan selesai. Dalam pengeringan diterapkan konsep HTST ( High Temperature Short Time), short time dapat menekan biaya pengeringan.

2.2 Siklus Kompresi Uap

Sistem kompresi uap merupakan dasar sistem refrigerasi yang terbanyak di gunakan, dengan komponen utama nya adalah kompresor, evaporator, alat ekspansi (Throttling Device), dan kondensor. Keempat komponen tersebut melakukan proses yang saling berhubungan dan membentuk siklus refrigerasi kompresi uap.

Gambar 2.1. Siklus Kompresi Uap

Pada diagram P-h, siklus kompresi uap dapat digambarkan pada gambar 2.2 sebagai berikut:

Gambar 2.2. Diagram T-S dan Diagram P-h

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

2.2.1 Proses Kompresi (1 – 2)

Proses ini berlangsung di kompresor secara isentropik adiabatik. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk di kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah di kompresi refrigeran menjadi uap bertekanan tinggi. Oleh karena proses ini di anggap isentropik, maka temperatur keluar kompresor pun muningkat. Besarnya kerja kompresi per satuan massa refrigeran bisa di hitung dengan rumus :

Gambar 2.2a. Proses kerja Kompresi W = = ........................................................(2.1) (Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal :5)

Dimana :

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

= laju aliran refrigeran pada sistem (kg/s) Dalam pengujian besarnya daya kompresor untuk melakukan kerja dapat juga ditentukan dengan rumus:

= daya listrik kompresor (Watt) = tegangan listrik (Volt)

= kuat arus listrik (Ampere) = 0,6 – 0,8

2.2.2 Proses Kondensasi (2 – 3)

Proses ini berlangsung di kondensor, refrigeran yang bertekanan dan temperatur tinggi keluar dari kompresor membuang kalor sehingga fasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di kondensor terjadi penukaran kalor antara refrigeran dengan udara, sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara pendingin dan akhirnya refrigeran mengembun menjadi cair.

Besarnya kalor per satuan massa refrigerant yang di lepaskan di kondensor dinyatakan sebagai: Gambar 2.2b. Proses Kerja Kondensasi

.....................................................(2.2) (Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012,hal :5)

Dimana : = besarnya kalor dilepas di kondensor (kJ/kg) = entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg) = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)

2.2.3 Proses Ekspansi (3 – 4)

Proses ini berlangsung secara isoentalpi, hal ini berarti tidak terjadi penambahanentalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Proses penurunan tekanan terjadi pada katup ekspansi yang berbentuk pipa kapiler atau orifice yang berfungsi mengatur laju aliran refrigerant dan menurunkan tekanan.

= (Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal :5)

Dimana : h = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)

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

2.2.4 Proses Evaporasi (4 – 1)

Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar isotermal. Refrigerant dalam wujud cair bertekanan rendah menyerap kalor dari lingkungan / media yang di dinginkan sehingga wujudnya berubah menjadi gas bertekanan rendah. Besarnya kalor yang diserap evaporator adalah :

Gambar 2.2c. Proses Kerja Evaporasi ....................................................(2.3)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal :6)

Maka :

COP = ...............................................................................(2.4)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal :6)

COP diperlukan untuk menyatakan performansi unjuk kerja dari siklus refrigerasi : Dimana :

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

= harga entalpi ke luar evaporator (kJ/kg)

= harga entalpi masuk ke evaporator (kJ/kg) Selanjutnya refrigeran kembali masuk ke kompresor dan bersirkulasi kembali, begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tercapai.

2.3 Komponen Utama Pompa Kalor Siklus Kompresi Uap

2.3.1 Kompresor Pada sistem mesin refrigerasi, kompresor berfungsi seperti jantung.

Kompresor berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran dan menaikan tekanan refrigerant agar dapat mengembun di kondensor pada temperatur di atas temperatur udara sekeliling.(www: Google/Komponen Utama Siklus Kompresi Uap).

Berdasarkan cara kerjanya, kompresor yang biasa dipakai pada sistem

refrigerasi dapat dibagi menjadi: _KOMPRESOR

ROTARY RECIPROCATING EJEKTOR TURBO

_{VANE SCROLL SCREW CENTRIFUGAL AXIAL} ROLLING _PISTON

Gambar 2. 3 Pembagian Kompresor (Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal : 46)

1. Kompresor perpindahan (positive displacement)

Kompresor yang memerangkap refrigeran dalam suatu ruangan yang terpisah dari saluran masuk dan keluarnya, kemudian dimampatkan. Kompresor ini dapat dibagi lagi menjadi: a. Bolak-balik (reciprocating) kompresor torak.

b. Putar (rotary)

c. Kompresor sudu luncur ( rotary vane atau sliding vane)

d. Kompresor ulir ( screw)

e. Kompresor gulung (Scroll)

2. Analisa Sliding Vane Compressor

Disebut juga rotary vane compressor atau kompresor sudu luncur. Teridiri atas sebuah rotor yang dipasang secara eksentris pada slinder yang sedikit lebih besar daripada rotor. Gambar berikut menunjukan bagian – bagian kompresor sudu luncur :

Gambar 2. 4 bagian – bagian kompresor sudu luncur (www.google/Bab-8-

Kompresor-Rotary1.pdf).

Baling-baling bergerak maju mundur secara radial dalam slot rotor mengikuti kontur dinding silinder saat rotor berputar. Sudu didorong oleh gaya sentrifugal yang timbul saat rotor berputar sehingga selalu rapat dengan dinding silinder. Untuk menjamin kerapatan antara sudu dengan dinding silinder dipasang pegas pada slot rotor. Untuk menjaga agar sudu tidak cepat aus, maka biasanya diujung sudu yang bersinggungan dengan casing digunakan logam lain. Kapasitas kompresor untuk ukuran rotor dan casing yang sama adalah fungsi jumlah sudu. Semakin banyak sudunya, makin besar kapasitasnya, tetapi perbandingan kompresinya lebih rendah dan volume vane lebih besar. (www.google/Bab-8-

Kompresor-Rotary1.pdf).

Tabel 2.1 Penggunaan beberapa refrigerant

Refrigeran Jenis Kompresor Keterangan Penggunaan Amonia

Screw Unit Pembuat es, ruang dingin, pendingin larutan garam, peti es, pendingin pabrik kimia

Reciprocating R-11 Sentrifugal Pendingin air sentrifugal R-12 Sentrifugal

Penyegar udara, refrigerasi pada umumnya, pendingin air sentrifugal ukuran besar, AC mobil

R-12 Reciprocating Rotary

R-134a Reciprocating AC Mobil R-134a Screw AC Mobil R-22 Sentrifugal

Penyegar Udara, Refrigerasi pada umumnya, Pendingin, Beberapa unit refrigerasi, unit temperatur rendah. Pendinginan air sentrifugal temperature rendah ukuran besar. R-22 Reciporating R-22 Scroll R-22 Screw R-500

Torak Refrigerasi pada umumnya, pendinginan, pendingin air sentrifugal temperatur rendah

Sentrifugal Berikut diberikan beberapa informasi komersial dari kompresor sentrifugal yang umum dijual dipasaran. Temperature dan tekanan evaporasi yang biasa menggunakan kompresor sentrifugal adalah -100 C sampai 10 C dan 14 kPa sampai 700 kPa. Sementara tekanan kondensasi bisa mencapai 2000 kPa.

Kecepatan putar motor untuk kompresor sentrifugal adalah 1800 samapai 90.000 rpm dan kapasitas refrigerasi bervariasi antara 300 kW sampai 30.000 kW.

Tinggi-buruk (25%-60%)

Sensitif terhadap debu dan udara Kapasitas Rendah-tinggi Rendah-medium Rendah-tinggi Medium-tinggi Tekanan

Sangat sedikit bagian peralatan yang dipakai

Banyak bagian peralatan Sedikit peralatan yang dipakai

Hampir tidak ada Perawatan

Hampir-tidak ada Hamper tidak ada

Rendah Rendah Getaran Tinggi

Sedang Rendah- medium

Ukuran Besar Kompak Kompak Kompak Penggantian minyak pelumas

Tenang jika tertutup Tenang

Tingkat kebisingan Bising Tenang

Tinggi- medium(20%- 30%)

Medium (30%- 40%)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal : 48)

Tinggi (10%- 25%)

Efisiensi tanpa beban (daya sama dengan persen bebas penuh)

Buruk dibawah 60%beban penuh

Buruk dibawah 60% beban penuh

Tinggi karena bertahap-tahap staging

Tinggi Medium-tinggi Tinggi Tinggi Efisiensi pada beban sebagian

Ulir putar Sentrifugal Efisiensi pada beban penuh

Item reciprocating Baling-baling putar

yasia.org

Tabel 2. 2 Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficienc

Medium- sangat tinggi Rendah-medium Medium-tinggi Medium-tinggi

2 ), dihitung dengan persamaan:

Kecepatan tip Vane (u

ω x r

u 2 = 2 ..........................................................................(2.5)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal : 49) ω adalah kecepatan sudut Vane dimana

Kecepatan absolut fluida adalah V ,

Kecepatan relative fluida terhadap Vane adalah V

2 adalah

V r,2

Kecepatan tangensial dari V adalah V

2 r,2

Kecepatan normal dari V Dengan mengasumsikan bahwa uap refrigeran masuk Vane secara tangensial, maka besarnya torsi pada fluida dapat dihitung dengan persamaan:

τ = mr

...............................................................................(2.6)

2 V t,2

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal : 49) sementara, daya terhadap Vane adalah:

W = τ ω = mr 2 ω V t,2 = mu

...................................................(2.7)

2 V t,2

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal : 49)

Dari diagram segitiga kecepatan dapat dibuktikan bahwa kecepatan absolut fluida arah tangensial adalah:

v cot  β  _{n ,} ₂ V t,2 = u 2 – V n,2 cot β = u 2 .......................................(2.8)

1 −   u ₂

 

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal : 49)

Dengan mensubstitusi persamaan (2.7) ke persamaan (2.8) akan didapat daya yang diberikan kepada blade adalah:

W = mu

2    

  − ₂ ^{2 ,} cot

1 u v _n

..........................................................(2.9)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal : 49)

Dimana β adalah sudut blade dari Vane dan jika blade dalam posisi radial, nilai

β = 90 (cot β = 0). Daya pada persamaan dapat dihitung dengan menggunakan diagram Ph refrigerant, yaitu perbedaan h

2 dan h 1. (Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012).

Gambar 2.5. Assembling dari Sliding Vane Compressor(www.google/rotary sliding vane compressor).Gambar 2.6. Bentuk Roller dari Sliding Vane Compressor (www.google/rotary sliding vane compressor).

Maka :

V = m v …..………………...…….….……….....(2.10) p r-22 .

1 (Arismunandar, 2002).

Dimana:

3 V p = Kapasitas kompresor (m /s)

m r-22 = laju aliran massa refrigerant R-22

v = volume (m /kg)

Rasio Kompresi :

P ₂

= ….. .......................................................................................... (2.11)

Rc P ₁ (Arismunandar, 2002).

Dimana:

P 1 = Laju aliran massa ideal gas refrigerant (kg/s)

3 P = Berat jenis dari gas refrigerant yang masuk kompresor (kg/m )

2 R c = Rasio Kompresi

Daya motor listrik penggerak kompresor

P M = _{m c} _C

x P

η η …………………..……………………………………………………

……………..……(2.12) (Arismunandar, 2002).

Dimana : P

= Tekanan kompresor

η m = 0,82 (Arismunandar, 2002) _c

η = 0,9 Berikut ini adalah komponen yang terdapat pada Sliding Vane Compressor:

(www.Google/Komponen sistem Pendingin)

A. Akumulator Adalah salah satu alt bantu dalam sistem refrigerasi yang berfungsi untuk menampungatau memisahkanantara cairan refrigerant dan gas refrigerant agar yg masuk kedalam kompresor semuanya berbentuk gas refrigerant. Akumulator biasanya dipasang setelah evaporator dan sebelum kompresor atau pada bagian sisi tekanan rendah pada sistem.

B. Shock Absorber Adalah untuk meredam getaran dari kompresor pada saat sistem berjalan agar tidak menyebabkan pipa dari bagian suction dan discharger menjadi patah. Alat ini dipasang pipa suction atau discharge.

C. Liquid Receiver Mempunyai fungsi untuk menampung sementara cairan refrigerant yang keluar dari kondensor, agar refrigerant yang mengalir ke katup ekspansi semuanya berbentuk cairan. Cairan refrigerant ditampung pada bagian bawah dari alat ini, sedangkan uap refrigerant berada di bagian atas dari alat ini.

E. Selenoid Valve Alat ini mempunyai fungsi untuk mengalirkan dan menghentikan refrigerant dalam sistem refrigerasi dan tata udara. cara krja alat ini adalah apabila plunyer [inti besi] di aliri arus listrik maka akan menjadi medan magnet sehingga akan menarik plunyer keatas dan menyebabkan katup menjadi terbuka dan aliran refrigerant pun akan mengalir, sedangkan apabila arus listrik diputus maka tidak akan trjadi medan magnet pada plunyer dan dng karena beratnya plunyer tersebut akan turun ke bawah dan menutup aliran refrigerant. Beberapa type dari solenoid valve yaitu :

a. Solenoid dua jalan ~ mempunyai dua sambungan pipa, satu sambungan masuk satu sambungan kluar.

b. Solenoid tiga jalan ~ mempnyai tiga sambungan pipa, satu sambungan masuk dua sambungan kluar.

c. Solenoid empat jalan [reversing valve] ~ banyak digunakan pada heat pump,satu smbungan masuk, tiga smbngan kluar.

E. Filter Dryer Alat ini mempunyai fungsi untuk menyaring kotoran dari sistem, pada alat ini didalamnya trdapat silica gel. Silica gel inilah yg dapat menyerap kotoran dari sistem. Alat ini dipasang sesudah liquid receiver dan sebelum sight glass

F. Sight Glass Fungsi ~ melihat keadaan refrigerant di dalam sistem. pada alat ini trdapat dua indikator yaitu kuning dan hijau. kuning mengindikatorkan bahwa sistem trsbut trdapat uap air dan hijau mengindikatorkan bahwa sistem trsbut tidak ada uap air. jika di dalam sight glass trdapat buih buih refrigerant maka sistem trsebut kurang refrigerant. (www.Google/Komponen sistem Pendingin)

2. 3. 2 Katup Ekspansi Komponen utama yang lain untuk mesin refrigerasi adalah katup ekspansi.

Katup ekspansi ini dipergunakan untuk menurunkan tekanan dan untuk mengekspansikan secara adiabatik cairan yang bertekan dan bertemperatur tinggi sampai mencapai tingkat tekanan dan temperatur rendah, atau mengekspansikan refrigeran cair dari tekanan kondensasi ke tekanan evaporasi, refrigeran cair diinjeksikan keluar melalui oriffice, refrigeran segera berubah menjadi kabut yang tekanan dan temperaturnya rendah. Selain itu, katup ekspansi juga sebagai alat kontrol refrigerasi yang berfungsi :

1. Mengatur jumlah refrigeran yang mengalir dari pipa cair menuju evaporator sesuai dengan laju penguapan pada evaporator.

2. Mempertahankan perbedaan tekanan antara kondensor dan evaporator agar penguapan pada evaporator berlangsung pada tekanan kerjanya.

Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran memasuki pipa kapiler tersebut dan mengalir sehingga tekanannya berkurang akibat dari gesekan dan percepatan refrigeran. Pipa kapiler hampir melayani semua sistem refrigerasi yang berukuran kecil, dan penggunaannya meluas hingga pada kapasitas regrigerasi 10 kw. Pipa kapiler mempunyai ukuran panjang 1 hingga 6 meter, dengan diameter dalam 0,5 sampai 2 mm (Stoecker, 1996). Diameter dan panjang pipa kapiler ditetapkan berdasarkan kapasitas pendinginan, kondisi operasi dan jumlah refrigeran dari mesin refrigerasi yang bersangkutan.

Konstruksi pipa kapilar sangat sederhana, sehingga jarang terjadi gangguan. Pada waktu kompresor berhenti bekerja, pipa kapiler menghubungkan bagian tekanan tinggi dengan bagian tekanan rendah, sehingga menyamakan tekanannya dan memudahkan start berikutnya.

Gambar 2.7. Pipa Kapiler (Sunyoto,2010)

1. Laju aliran massa refrigeran persatuan luas W=

m _{r 22 −}

………………………………………………………………………………

…………………(2.13) ( Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) Dimana : w = Laju aliran Massa R-22

3 A = Luas Penampang (m )

2. Kecepatan refrigeran pada pipa kapiler di titik 3 V = w . v -

……………………………………………………………….………(2.14) ( Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251)

3 = Volume spesifik cair jenuh (m /kg)

.0,5………………………….…………….…...…(2.17) b = 1000(h

( ) w

3. Bilangan Reynolds Re = V

3 .D/ µ 3. v 3 -

…………………………………………………..….….…(2.15) ( Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251)

3 = Viskositas cair jenuh

D = Diameter dalam pipa kapiler = 2 mm

4. Faktor gesek f = 0,33/Re

0.25

…………………………....…………………………..….…(2.16) ( Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) mencari harga Fraksi Uap (x) : a = (v

4V - v-

)

2 .

( ) w

) + v

–v

4L ).

……….……………(2.18) c = 1000(h 4c -h

1 )+ ( ) w

2 .0,5.

V4L

    



2 ² ³ V ………..…….….……..

(2.19) ( Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) maka fraksi uap (x) yang terkandung pada evaporator di titik 4,

x =

/kg)

4 = Volume spesifik cair jenuh (m

…………..………………………………….……….……..………(2.21) ( Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) v

4 = w . v 4 -

1. Kecepatan refrigeran pada Evaporator di titik 4

bertugas menyerap panas pada temperatur dan tekanan rendah dan membuang panas pada temperatur dan tekanan tinggi. Umumnya refrigerant mengalami perubahan fasa dalam satu siklus.

2. 3. 3 Refrigrant Refrigerant adalah fluida kerja utama pada suatu siklus refrigerasi yang

)

4V = Viskositas uap jenuh (Ns/m

) µ

4L = Viskositas cair jenuh (Ns/m

a c a b b 2 . .

/kg) µ

= Volume spesifik uap jenuh, ( m

/kg) v

4L = Volume spesifik cair jenuh ( m

= Entalpi untuk uap jenuh ( kJ/kg ) h 4c = Entalpi untuk campuran ( kJ/kg) v

4L = Entalpi untuk cair jenuh (kJ/kg )

Dimana : h

2.20) ( Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251)

4 ² − ± − ……………………...…………………….….….…….

2. Bilangan Reynolds

f f ……….………………………………..…..………….….

…(2.24) ( Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251)

∆ − − ……….….…(2.26)

   

− =    

D L P x f P ^m _m

V m A v V x

2 V

( ) ( ) ₃ ₄ ^. ² ₄ ₃

)

2 ⁴ ³ V

5. Kecepatan rata-rata refrigeran V m =

2 ⁴ ³

4. Faktor gesek rata-rata untuk tiap ruas f m =

……….…………………....………………………….….…(2.23) ( Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251)

0.25

3. Faktor gesek f = 0,33/Re

D = Diameter dalam pipa kapiler = 2 mm

3 = Viskositas cair jenuh

….………………………………………….……….….…(2.22) ( Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251)

4. v 4 -

3 .D/

Re = V

…………………………………..…..………….….…(2.25

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251)

1. Pengelompokan Refrigrant

Refrigerant dirancang untuk ditempatkan didalam siklus tertutup atau tidak bercampur dengan udara luar. Tetapi, jika ada kebocoran karena sesuatu hal yang tidak diinginkan, maka refrigerant akan keluar dari system dan bisa saja terhirup manusia. Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan maka refrigerant harus dikategorikan aman atau tidak aman. Ada dua faktor yang digunakan untuk mengklassifikasikan refrigerant berdasarkan keamanan, yaitu bersifat racun (toxicity) dan bersifat mudah terbakar (flammability).

Berdasarkan toxicity, refrigerants dapat dibagi dua kelas, yaitu kelas A bersifat tidak beracun pada konsentrasi yang ditetapkan dan kelas B jika bersifat racun. Batas yang digunakan untuk mendefinisikan sifat racun atau tidak adalah sebagai berikut. Refrigerant dikategorikan tipe A jika pekerja tidak mengalami gejala keracunan meskipun bekerja lebih dari 8 jam/hari (40 jam/minggu) di lingkungan yang mengandung konsentrasi refrigerant sama atau kurang dari 400 ppm (part per million by mass). Sementara kategori B adalah sebaliknya.

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

rendah saat konsentrasinya lebih dari 0,1 kg/m pada 1 atm 21.1°C atau kalor pembakarannya kurang dari 19 MJ/kg. Kelas 3 sangat mudah terbakar.

Refrigerant ini akan terbakar jika konsentrasinya kurang dari 0,1 kg

kg/m atau kalor pembakarannya lebih dari 19 MJ/kg. Berdasarkan defenisi ini, sesuai standard 34-1997, refrigerants diklassifikasikan menjadi 6 kategori, yaitu: (Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker ).

1. A1: Sifat racun rendah dan tidak terbakar

2. A2: Sifat racun rendah dan sifat terbakar rendah

3. A3: Sifat racun rendah dan mudah terbakar

4. B1: Sifat racun lebih tinggi dan tidak terbakar

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

6. B3: Sifat racun lebih tinggi dan mudah terbakar Tabel 2. 3. Pembagian Refrigerant berdasarkan keamanan

Refrigerant Safety group

Chemical Formula number Old New

10 CCl

2 B1

11 CCl F 1 A1

12 CCl F

1 A1

13 CClF

1 A1

13B1 CBrF

1 A1

14 CF

1 A1

21 CHCl

2 F 2 B1

22 CHClF

1 A1

23 CHF

3 A1

30 CH

2 CL

2 B2

32 CH F A2

40 CH Cl 2 B2

50 CH 3a A3

113 CCl

2 FCClF

1 A1 114 CClF

2 CClF

1 A1 115 CClF

2 CF

1 A1 116 CF

3 CF

3 A1

123 CHCl

2 CF

3 B1

124 CHClFCF

3 A1

125 CHF CF A1

134a CF CH F A1

142b CClF

2 CH 3 3b A2

143a CF

3 CH

3 A2

152a CHF

2 CH 3 3b A2

170 CH CH 3a A3

218 CF CF CF A1

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

Atlanta .

2. Persyaratan Refrigerant

Beberapa persyaratan dari penggunaan refrigerant adalah sebagai berikut:

a. Tekanan Evaporasi dan Tekanan Kondensasi

Tekanan evaporasi refrigerant sebaiknya lebih tinggi dari atmosfer. Hal ini menjaga agar udara luar tidak masuk ke siklus jika terjadi kebocoran minor.

Tekanan kondensasi refrigerant sebaiknya tidak terlalu tinggi. Tekanan yang tinggi pada kondensor akan membuat kerja kompressor lebih tinggi dan kondensor harus dirancang untuk tahan pada tekanan tinggi, hal ini akan menambah biaya.

b. Sifat ketercampuran dengan pelumas (oil miscibility)

Refrigerant yang baik jika dapat bercampur dengan oli dan membantu melumasi kompressor. Oli sebaiknya kembali ke compressor dari kondensor, evaporator, dan part lainnya. Refrigerant yang tidak baik justru melemahkan sifat pelumas dan membentuk semacam lapisan kerak yang melemahkan laju perpindahan panas. Sifat seperti ini harus dihindari.

c. Tidak mudah bereaksi (Inertness)

Refrigerant yang bersifat inert tidak bereaksi dengan material lainnya untuk menghindari korosi, erosi, dan kerusakan lainnya.

d. Mudah dideteksi kebocorannya (Leakage Detection)

Kebocoran refrigerant sebaiknya mudah di deteksi, jika tidak akan mengurangi performansinya. Umumnya refrigerant tidak berwarna (colorless) dan tidak berbau (odorless). Metode deteksi kebocoran refrigerant:

a. Halide torch, jika udara mengalir di atas permukaan tembaga yang dipanasi dengan api methyl alcohol, uap dari refrigerant akan berdekomposisi dan mangubah warna api. Lidah api menjadi hijau pada kebocoran kecil, dan mengecil dan kemerahan pada kebocoran besar.

b. Electronic detector, caranya dengan melepaskan arus pada inonisasi refrigerant yang telah terdekomposisi. Tetapi tidak dapat digunakan untuk jika udara mengandung zat yang mudah terbakar.

c. Bubble method, campuran sabun yang mudah menggelembung dioleskan pada bagian yang diduga bocor. Jika terjadi gelembung, berarti terjadi kebocoran.

d. ODP, singkatan dari Ozone Depletion Potential, potensi penipisan lapisan ozon. Faktor yang dijadikan pembanding adalah kemampuan CFC-11 (R-11) merusak lapisan ozon. Jika suatu refrigerant X mempunyai 6 ODP, artinya refrigerant itu mempunyai kemampuan 6 kali R-11 dalam merusak ozon.

Tabel 2.4 Nilai ODP beberapa Refrigerant

Refrigerant Chemical Formula ODP Value CFC-11 CCl

3 F 1.0

CFC-12 CCl F

1.0

2 CFC-13B1 CBrF

3 CFC-113 CCl

2 FCClF

0.8 CFC-114 CClF

2 CClF

1.0 CFC-115 CClF

2 CF

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

0.33 HCFC-22 CHClF

0.05 HCFC-123 CHCl CF

0.02

3 HCFC-124 CHCClF

0.02

3 HCFC-142b CH CClF

0.06

2 HCFC-125 CHF

2 CF

3 HFC-134a CF

3 CH

2 F 0

HFC-152a CH

3 CHF

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

Atlanta

e. GWP adalah global warming potential, ada dua jenis angka (indeks) yang biasa digunakan untuk menyatakan potensi peningkatan suhu bumi. Pertama HGWP (halocarbon global warming potential) yaitu perbandingan potensi pemanasan global suatu refrigerant dibandingkan dengan R-11. GWP yang menggunakan CO2 sebagai acuan. Sebagai contoh perhitungan 1 lb R-22 mempunyai efek pemanasan global yang sama dengan 4100 lb gas CO2 pada 20 tahun pertama dilepas ke atmosfer. Dan turun menjadi 1500 lb CO2 setelah 100 tahun.

2. 4 Hasil Survey Usaha Loundry

Hasil survey mesin pengering dilapangan:

1. Loundry Cilik Nama mesin pengerig yang di gunakan adalah Speed Queen Kapasitas Mesin : arus listrik : 1600 watt / 3.7 A / 50 H Load size : 10.5 kg Btu / hour : 20.000 Biaya listrik :± Rp 300.000/ perhari.

( Ditambah gas 16 kg) Keterangan tentang mesin pengering SpeedQueen :

(a) Mesin ini menggunakan aliran listrik dan gas (b) proses kerja di dalam mesin ini dengan cara berputar, dan baju di keringkan melalui panas api dari bawah mesin.

Gambar 2.8 Mesin Pengering Speed Queen dengan penambahan LPG

2. Loundry Bule Alamat : Jl. Djamin Ginting No. 2 Medan Nama Mesin : Elektrolux

Gambar 2.9 Mesin Pengering Elektroluk

Kapasitan mesin Pengerin ini: arus listrik : 1600 watt Load size : 5 kg

Biaya listrik : ± Rp 600.000/bulan Keterangan mesin pengering Elektrolux (a) Mesin ini hanya menggunakan tenaga listrik.

(b) Letak api mesin ini berada di bagian belakang (bukan dari bawah).

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

3. Loundry Fresh’O Alamat : Jl. Stela Raya No. 10 B Medan Kapasitan mesin Pengerin ini: arus listrik : 1800 watt Load size : Tak Ditentukan Biaya listrik : ± Rp 800.000/bulan ( Ditambah gas 15 kg) Mesin pengering ini dirakit sendiri.

Gambar 2.10 Mesin Pengering dan ruang pengering rakitan

4. NAIA Loundry Nama Mesin : Raja Pengering Alamat : Jl.Djamin Ginting . Gg Kamboja No.

Padang Bulan. Medan Kapasitan mesin Pengerin ini: arus listrik : 1600 watt Load size : 5 kg Biaya listrik : ± Rp 800.000/bulan

Gambar 2.11 Mesin pengering pakaian gas LPG type standart

Dilengkapi : Fungsi : : Jangkauan max 20 meter

1 pc Remote Control :Untuk pengaman suhu mesin
1 pc Thermostat :Full digtal otomatis
1 pc Timer Digital

Variable Speed Blower :Dapat disesuaikan kapasitas
1 set slang + Regulator Harga Mesin : Rp. 3.500.000

Catatan : Daya menggunakan blower digital 50 watt, untuk mengeringkan pakaian sesuai kapasitas memerlukan waktu 90 ment, untuk gas LPG 3 kg nonstop 10 jam.

Asumsi kapasitas minimum 40 kg dengan 7 kali proses.

5. Tania Loundry

Mesin Pengering Laundry Gas LPG type TL – 25 Kpasitas 5 – 25 Kg Kapasitan mesin Pengerin ini: arus listrik : 1600 watt Load size : 5 kg Biaya listrik : ± Rp 600.000/bulan ( Ditambah gas 15 kg) Alamat : Jl. Karya Bakti No. 103 Pandangan depan. Pandangan belakang.

Gambar 2.12 Mesin Pengering Laundry Gas Type TL – 25

Catatan : Mesin pengering ini saat disuervey sudah rusak total akibat pemakain yang berlangsung terus menerus sehingga pipa pemanas terbakar.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Teori Pengeringan - Rancang Bangun Kompresor Dan Pipa Kapiler Untuk Mesin Pengering Pakaian Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1PK