Karakteristik Laju Pengeringan pada Mesin Pengering Pakan Ternak Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1 PK

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

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ADI FRANSISCO GIRSANG
NIM : 110 421 010

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
33

2015


ABSTRAK

Analisa ini bertujuan untuk mengatasi masalah yang dihadapai para
produsen pakan ternak untuk mengeringkan pakan ternak yang sudah dicacah
dalam keadaan lembab menjadi kering agar tahan lebih lama. Oleh sebab itu
dilakukan perancangan yang bertujuan untuk menghasilkan suatu unit mesin
pengering pakan ternak portable dengan menggunakan AC rumah yang
berorientasikan pada upaya efisiensi energi listrik yang dapat diaplikasikan pada
skala kecil dan besar . Analisa konsumsi dan biaya energi pada mesin pengering
pakan ternak sistem pompa kalor dengan daya 1 PK ini didasarkan pada hasil
perhitungan teoritis dan pompa kalor yang digunakan beroperasi menggunakan
siklus kompresi uap menjadi batasan masalahnya. Manfaat penelitian ini adalah
untuk memenuhi kebutuhan pengeringan pada sektor peternakan, pertanian,
maupun home industry khususnya bagi wilayah- wilayah yang memiliki tingkat
curah hujan yang tinggi di Indonesia. Kesimpulan perancangan ini diperoleh
bahwa nilai laju ekstraksi air spesifik (Spesific Moisture Extraction Rate) untuk
mesin pengering pakan ternak sistem pompa kalor adalah 0.0106 kg/kWh. SMER
berbanding lurus dengan temperatur udara keluaran evaporator dan berbanding
lurus terhadap waktu. Besarnya konsumsi energi spesifik (Spesific Energi
Consumption) pada mesin pengering pakan ternak ini adalah 22,787 kWh/kg. SEC

berbanding terbalik dengan laju ekstraksi air spesifik (Spesific Moisture
Extraction Rate) dan berbanding lurus dengan biaya produksi.

Kata kunci: Spesific Energi Consumption (SEC), Spesific Moisture Extraction
Rate (SMER).

ABSTRACT

This analysis aims to address the problems faced by the producers of
fodder for drying forage in a state that has been chopped into dry so moist longer.
Therefore, to design that aims to produce a unit of animal feed portable dryer
machine using AC house oriented on electrical energy efficiency efforts can
diaplikasin on small and large scale . Analysis of energy consumption and costs in
a dryer feed system with a heat pump 1 PK power was based on the results of
theoretical calculations and the use of heat pumps operate using the vapor
compression cycle into a boundary problem . The benefits of this research is to
meet the drying requirements of the livestock sector , agriculture , and home
industry , especially for areas that have high levels of rainfall in Indonesia.
Conclusion This design is obtained that a specific value of the rate of water
extraction (Specific Moisture Extraction Rate) to feed the dryer heat pump system

was 0.0106 kg / kWh . Smer is directly proportional to the evaporator exit air
temperature and proportional to the time . The amount of specific energy
consumption (Specific Energy Consumption) to feed the dryer is 22,787 kWh/ kg
SEC inversely proportional to the specific water extraction rate (Specific Moisture
Extraction Rate ) and is directly proportional to the cost of production

Keywords :Specific Energy Consumption (SEC) , Specific Moisture Extraction
Rate ( SMER) .

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..................................................................................... i
DAFTAR ISI .................................................................................................... iii
DAFTAR NOTASI ........................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ........................................................................................... vii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ........................................................................ 1
1.3. Batasan Masalah ........................................................................... 1
1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 2
1.4.1. Tujuan Umum .................................................................... 2
1.4.2. Tujuan Khusus ................................................................... 2
1.5. Manfaat penelitian ........................................................................ 2
1.6. Sistematika Penulisan .................................................................. 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Proses Pengeringan ...................................................................... 4
2.2. Pengeringan Buatan ..................................................................... 4
2.2.1 .Jenis Jenis Pengeringan Buatan ........................................ 5
2.2.2 Proses Pengeringan ........................................................... 5
2.2.3 Faktor Yang Mempengaruhi Pengeringan ......................... 5
2.3 Siklus Kompresi Uap .................................................................... 7
2.3.1. Komponen Utama Siklus Kompresi Uap ......................... 10
2.3.1.1 Kompresor ............................................................ 10
2.3.1.2 Kondensor ............................................................ 11
2.3.1.3 Katup Ekspansi .................................................... 15

2.3.1.4 Evaporator ............................................................ 15
2.4 Refrigrant .................................................................................... 16
2.4.1. Pengelompokan Refrigrant .............................................. 17

2.4.2 Persyaratan Refrigrant....................................................... 19
2.5 Pengering Pompa Kalor ............................................................... 21
2.6 Kinerja Alat Pengering................................................................. 22
2.6.1 Efisiensi pengeringan ......................................................... 23
2.6.2. Kadar Air............................................................................ 23
2.6.3 Pengertian Laju Pengeringan .............................................. 24
2.6.4. Nilai Laju Ekstraksi Air Spesifik ....................................... 25
2.6.5. Konsumsi Energi Spesifik .................................................. 25
2.6.6. Biaya Pokok Produksi ........................................................ 26
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat Dan Waktu Penelitian .................................................... 27
3.2. Bahan Dan Alat ........................................................................... 27
3.2.1. Bahan ................................................................................ 28
3.2.2. Alat .................................................................................... 29
3.3. Parameter Penelitian ................................................................. .31
3.4 Metode Pelaksanaan Penelitian ................................................... 32


BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Hasil Penelitian ................................................................... 33
4.2. Laju Pengeringan ........................................................................ 34
4.3. Nilai Laju Ekstraksi Air Spesifik (SMER) ................................. 35
4.3.1 Ketidakpastian Pengukuran ............................................... 38
4.4. Konsumsi Energi Spesifik ........................................................... 40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ................................................................................. 44
5.2. Saran ........................................................................................... 44
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

DAFTAR NOTASI

A

Luas Silinder Kompresor


m3

COP

Coefficient Of Performance

-

h

Enthalpi

kJ/kg

h

Enthalpi Refrigeran Masuk Kompresor

kJ/kg


h

Enthalpi Gas Refrigeran Pada Tekanan Kondensor kJ/kg

h

Enthalpi Refrigeran Keluar Kompresor

kJ/kg

h

Enthalpi Refrigeran Saat Kompresi Isentropik

kJ/kg

h

Enthalpi Refrigeran Masuk


kJ/kg

h

Enthalpi Cairan Refrigeran Pada Tekanan

kJ/kg

h

Enthalpi Refrigeran Keluar Evaporator

kJ/kg

h

Enthalpi Refrigeran Masuk Evaporator

kJ/kg


h

Enthalpi Udara

kJ/kg

m

Laju Aliran Massa Refrigeran

kg/s

v

Prosentase Volume Sisa

%

P


Tekanan Absolut

MPa

P

Tekanan Sisi Suction Kompresor

MPa

P

Tekanan Sisi Discharge Kompresor

MPa

P

Tekanan Sisi Keluar Kondensor

MPa

P

Tekanan Sisi Masuk Evaporator

MPa

P

Tekanan Sisi Keluar Evaporator

MPa

P

Tekanan Kondensor

MPa

QKonden

Kalor Yang Diserap Kondensor

kW

S

Entropi

kJ/(kg . K)

S

Panjang Langkah

m

T

Temperatur Absolut

1
2
2
2S
3
4
4
5
u

1
2
3
4
5
kond

K

0

Tkond
TL
Wkomp
η

Temperatur Kondensor
Temperatur refrigerant saat meresap kalor
Daya Kompressor
Efisiensi Ruang Sisa

C
C
kW
%

η

Efisiensi Volumetris

%

Efisiensi Isentropis (Efisiensi Kompresor)

%

ρ

Densitas Refrigeran

kg/m

ρ

Densitas Refrigeran Pada Sisi Hisap (Suction)

kg/m

Densitas Udara

kg/m

cv

η

ρ

vol
kom

0

3
3
suc

3
u

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus Kompresi Uap ...................................................................

7

Gambar 2.2 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap pada Diagram P-h...................

7

Gambar 2.3 Pembagian Kompresor .................................................................

11

Gambar 2.4 Kondensor Pipa Ganda .................................................................

13

Gambar 2.5 Kondensor Selubung dan Tabung Kompresor .............................

14

Gambar 2.6 Skema Pengeringan ......................................................................

22

Gambar 3.1 Pakan ternak yang sudah di cacah ...............................................

28

Gambar 3.2 Hasil Pembuatan Mesin Pengering ..............................................

28

Gambar 3.3 RH Meter ......................................................................................

29

Gambar 3.4 Hot Wire Anemometer .................................................................

30

Gambar 3.5 Pressure Gauge .............................................................................

30

Gambar 3.6 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian .................................

32

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan kondensor berpendingin udara dan air .................... ...... 15
Tabel 2.2 Pembagian Refrigerant berdasarkan keamanan ............................. ...... 18
Tabel 2.3 Nilai ODP beberapa Refrigerant .................................................... …...21
Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian ....................................................... ...... 27
Tabel 3.2 Specificatians dari Hot Wire Anemometer .................................... ...... 30
Tabel 4.1 Data hasil pengujian pengeringan 1 Kg Pakan ternak ................... ...... 33
Tabel 4.2 Hasil perhitungan pengujian pengeringan 1 Kg pakan ternak ....... ...... 43

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapakan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat

dan

rahmat-NYA

yang

begitu

besar

sehinggga

penulis

dapat

menyelesaikan penulisan skripsi ini dari tahap awal sampai akhir berjalan dengan
baik.
Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk mendapat gelar Sarjana
di Program Pendidikan Sarjana Ekstensi di Departemen Teknik Mesin, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.Adapun judul skripsi ini adalah Karakteristik
Laju Pengeringan pada Mesin Pengering Pakan Ternak Sistem Pompa Kalor
Dengan Daya 1 PK
Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan baik
berupa dukungan, perhatian, bimbingan, nasihat, dan juga doa. Penulis juga
menyadari bahwa skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya dukungan dari
berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik
Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT, sebagai dosen pembimbing
yang telah meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan
nasehat kepada penulis sepanjang pengerjaan tugas sarjana ini hingga
selesai.
3. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis selama kuliah.
4. Bapak/Ibu staff pegawai yang banyak membantu penulis selama kuliah di
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Teristimewa kepada Ayah dan Ibunda penulis, S. Girsang dan R.Bakara
yang telah memberikan kasih sayang yang tak terhingga dalam
membesarkan, memelihara, mendukung secara moral dan material,
memberikan dorongan serta senantiasa mendoakan penulis dalam setiap
aktivitas, terutama selama menjalani perkuliahan di Fakultas Teknik USU.
Penulis tidak dapat membalas kebaikan mereka dengan apapun. Penulis
mengucapkan terima kasih banyak untuk orang tua yang sangat saya

hormati dan cintai. Saya sangat bangga memiliki orang tua yang sabar,
kuat, dan selalu menyayangi anak-anaknya.
6. Rekan satu team yaitu Iko Mart Nadeak dan Ronal Hutagalung yang saling
membantu dan bersolidaritas satu sama lain demi penyelesaian skripsi isni.
7.

Bg Ricardo Nainggolan, Bg Zakaria Pasaribu, Bg Tyson Marudut
Manurung, Bg Syalimono Siahaan, Bg Cakra Messa yang telah banyak
membantu dalam penyelesaian penulisan Skripsi ini

Akhir kata, penulis menyadari skiripsi ini masih kurang sempurna, Oleh
karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya
membangun untuk meyempurnakan isi skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat
menambah wawasan dan pengetahuan pembaca mengenai mesin pengering sistem
pompa kalor.

Medan, Mei 2015

Adi Fransisco Girsang
NIM: 110 421 010