Karakteristik Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1 PK
KAR PENGE
ISTIK LA PAKAIAN
P RAKTERI ERING P S S
PROGRA D UN
Skripsi Yang Syarat Memp CAKR N AM PEND DEPARTE FAK NIVERSIT AJU PEN N SISTEM DAYA 1 SKRIP g Diajukan mperoleh Ge RA MESS NIM. 1004 DIDIKAN EMEN TE KULTAS TAS SUM MEDA 2014 NGERING M POMPA
1 PK PSI Untuk Mele elar Sarjana
SA ABAD 421035 N SARJAN EKNIK M TEKNIK MATERA AN
4
GAN PAD A KALOR engkapi a TeknikDI NA EKST MESIN K UTARA DA MESIN R DENG TENSI
N AN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan inayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini. Tugas sarjana ini merupakan syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
Tugas sarjana ini diambil dari bidang mata kuliah Perpindahan Panas dengan judul “Karakteristik Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering
Pakaian Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1 PK ”.
Dalam penyelesaian tugas sarjana ini, tidak sedikit kesulitan yang dihadapi, baik yang disebabkan oleh keterbatasan waktu, data maupun kemampuan penulis. Namun berkat dukungan baik moril maupun materil dari berbagai pihak akhirnya dapat terselesaikan penulisan tugas akhir ini.
Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua orang tua tercinta Ayahanda Abadi dan Ibunda Nunung Rukmiani yang senantiasa memberikan dukungan serta doa yang tak pernah putus.
2. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan nasehat kepada penulis selama pengerjaan tugas sarjana ini hingga selesai.
3. Bapak Ir. Abdul Halim Nasution, M.Sc selaku Dosen Pembanding I dan Bapak Ir. Tekad Sitepu selaku Dosen Pembanding II.
4. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara 5. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis selama kuliah.
7. Bapak/Ibu staff pegawai yang banyak membantu penulis selama kuliah di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Adik; Natiqoh Restia Abadi.
9. My Lovely Wife Suci Rahmahsari yang senatiasa sabar dan tak henti- hentinya memotivasi penulis.
10. Rekan – rekan mahasiswa di Teknik Mesin: yang telah banyak mendukung dan membantu penulis selama perkuliahan maupun dalam penyelesaian tugas sarjana ini. Penulis menyadari tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas sarjana ini. Akhir kata penulis berharap semoga tugas sarjana ini dapat berguna bagi pembaca. Terima kasih.
Medan,
6 Januari 2014 Penulis,
Cakra Messa Abadi NIM. 100421035
KARAKTERISTIK LAJU PENGERINGAN PADA MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara ABSTRAK
Penelitian ini dilatarbelakangi oleh masalah yang sering dihadapi jasa laundry pada penyediaan mesin untuk pengering pakaian. Selama ini mesin pengering pakaian yang beredar di pasaran, sumber panasnya beragam, mulai dari uap panas (steam), gas (api) atau listrik heater . Energi yang digunakan untuk prosedur ini sangat besar (energi yang dihasilkan lebih besar daripada yang dapat dimanfaatkan). Melalui pembuatan model fisik mesin pengering pakaian berdasarkan pompa kalor ini, diharapkan dapat menghemat energi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui performansi siklus kompresi uap pada mesin pengering pakaian sistem pompa kalor daya 1 PK serta mengetahui karakteristik laju pengeringan pakaian. Penelitian ini menggunakan metode perhitungan termodinamika dengan refrigeran yang dipakai Hydro Chloro Fluoro Carbon (HCFC-22). Hasil dari penelitian ini diperoleh koefisien performansi siklus kompresi uap atau Coefficient of Perfomance (COP) dan karakteristik laju pengeringan pakaian.
Kata kunci: portable, AC Rumah, refrigerant, HCFC-22, laju pengeringan, Coefficient of Perfomance (COP).
CHARACTERISTICS OF THE RATE OF DRYING CLOTHES DRYER MACHINE WITH HEAT PUMP SYSTEM POWER 1 PK Department of Mechanical Engineering , Faculty of Engineering
University of North Sumatra ABSTRACT
This research is motivated by a frequently encountered problem in the provision of laundry services for the machine clothes dryer. During these clothes dryers on the market, heat sources vary, ranging from steam heat (steam), gas (flame) or electric heater. Energy used for both procedures is very large (greater energy produced than can be used). Through physical modeling of clothes dryers by the heat pump, is expected to save energy. The purpose of this study was to determine the performance of the vapor compression cycle on the clothes dryer machine power system heat pump 1 PK and know the characteristics of the rate of drying clothes. This study uses thermodynamic calculations used refrigerant
hydro chlorofluorocarbon (HCFC – 22) . The results of this study obtained
coefficient of performance of the vapor compression cycle or Coefficient of Performance (COP) and the characteristics of the rate of drying clothes.
Keywords : portable, AC Homes, refrigerant, HCFC - 22, the drying rate, Coefficient of Performance (COP).
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PEMBANDING LEMBAR KESIMPULAN SEMINAR DOSEN PEMBANDING I LEMBAR KESIMPULAN SEMINAR DOSEN PEMBANDING II LEMBAR ABSENSI PEMBANDING BEBAS LEMBAR TUGAS SARJANA LEMBAR KARTU BIMBINGAN KATA PENGANTAR ..................................................................................... i ABSTRAK ...................................................................................................... ii ABSTRACT
.................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vii DAFTAR TABEL ........................................................................................... viii DAFTAR NOTASI ........................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ......................................................................... 2
1.3. Batasan Masalah ........................................................................... 2
1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 3
1.4.1 Tujuan Umum ...................................................................... 3
1.4.2 Tujuan Khusus ..................................................................... 4
1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................ 4
1.6. Metode Pengumpulan Data ........................................................... 4
1.7. Sistematika Penulisan ................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 5
2.1. Prinsip Pengeringan ..................................................................... 5
2.1.1 Pengeringan Buatan ........................................................... 6
2.1.2 Jenis-Jenis Pengeringan Buatan ........................................ 6
2.1.3 Faktor yang mempengaruhi pengeringan .......................... 7
2.2. Pompa Kalor ................................................................................ 9
2.3. Siklus Kompresi Uap .................................................................. 10
2.3.1. Proses Kompresi (1 – 2) ................................................... 13
2.3.2. Proses Kondensasi (2 – 3) ................................................ 14
2.3.3. Proses Ekspansi (3 – 4) .................................................... 15
2.3.4. Proses Evaporasi (4 – 1) .................................................. 15
2.4. Performansi Siklus Kompresi Uap .............................................. .16
2.4.1. Koefisien Performansi (COP) .......................................... 16
2.4.2. Faktor Prestasi (FP) ......................................................... 16
2.4.3. Total Performance (TP)................................................... .16
2.5. Pengertian Laju Pengeringan ...................................................... .17
2.6. Periode Laju Pengeringan ........................................................... .18
2.7. Kadar Air ..................................................................................... .20
2.8. Moisture Ratio (Rasio Kelembaban) ........................................... .21
2.9. Refrigeran .................................................................................... .21
2.9.1. Pengelompokan Refrigeran ............................................. 22
2.9.2. Persyaratan Refrigeran .................................................... 24
BAB III METODOLOGI ............................................................................. 26
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ..................................................... 26
3.2. Bahan dan Alat ............................................................................ 26
3.2.1. Bahan ................................................................................ 26
3.2.2. Alat .................................................................................... 29
3.3. Data penelitian ........................................................................... 33
3.4. Pemeriksaan Sistem Refrigerasi .................................................. 33
3.5. Prosedur Pengujian Mesin Pengering ......................................... 35
3.6. Diagram Alir Proses Penelitian ................................................... 37
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................... 38
4.1. Performansi Siklus Kompresi Uap (SKU) .................................. 38
4.2. Kinerja Pengeringan Pakaian ...................................................... 43
4.3. Moisture Ratio Pakaian ............................................................... 48
4.4. Analisa perbandingan mesin pengering ...................................... 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 53
5.1. Kesimpulan ................................................................................. 53
5.2. Saran ........................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 54 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Refrigerator dan pompa kalor ......................................................31 Gambar 3.7 Pressure gauge ..............................................................................
48 Gambar 4.5 Grafik Moisture Ratio (MR) sampel 1 pcs celana jeans ..............
44 Gambar 4.5 Grafik Temperatur – Waktu Pakaian Data I .................................
46 Gambar 4.4 Grafik Relative humidity – Waktu Pakaian Data I Speed 1 .........
40 Gambar 4.2 Grafik pengeringan dari pakaian data I Speed 1.......................... 47 Gambar 4.3 Grafik pengeringan Kemeja A Speed 1, 2, 3................................
37 Gambar 4.1 Diagram P-h Siklus Kompresi Uap Aktual ..................................
36 Gambar 3.9 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian .................................
32 Gambar 3.8 Skema instalasi pengujian mesin pengering pakaian ...................
30 Gambar 3.6 Hot Wire Annemometer ...............................................................
9 Gambar 2.2 Siklus Kompresi Uap sederhana ..................................................
29 Gambar 3.5 Rh - Meter ....................................................................................
28 Gambar 3.4 Aluminium S Type Load Cell ......................................................
27 Gambar 3.3 Mesin Pengering Pakaian Pompa Kalor .......................................
27 Gambar 3.2 Tabung Refrigeran 22...................................................................
19 Gambar 3.1 Pakaian .........................................................................................
13 Gambar 2.5 Grafik hubungan kadar air dengan waktu ....................................
12 Gambar 2.4 Diagram P-h .................................................................................
11 Gambar 2.3 Diagram T-s..................................................................................
50
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pembagian Refrigeran berdasarkan keamanan .............................. ...... 23Tabel 2.2 Nilai ODP beberapa refrigeran ...................................................... ...... 25Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian ....................................................... ...... 26Tabel 3.2 Karakteristik Tipe AC-Split ........................................................... .......28Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian I (Speed 1) Bahan 1 pcs Kemeja A.................... 38Tabel 4.2 Data Hasil Perhitugan I (Speed 1) Bahan 1 pcs Kemeja A................... 42Tabel 4.3 Laju Pengeringan Pakaian berdasarkan hasil pengujian........................44Tabel 4.4 MR sampel 1 pcs celana jeans ....................................................... ...... 49Tabel 4.5 Hasil Survey Mesin Pengering di Pasaran ..................................... ...... 51
Satuan m
DAFTAR N
aan Perpind
f Performan
geran masu geran kelua eran saat ke k ke evapor olute masuk kom keluar komp keluar kond ompressor trik rik frigeran pad serap di ev inan (efek re si ilepaskan ol ngan ringan is basah is kering m bahan mutlak baha
NOTASI
dahan Panas
nce
uk kompress ar kompress eluar konden rator mpressor pressor densor da sistem aporator efrigerasi) leh Konden an s sor or nsor sor
2 Tanpa dime
oefficient of
kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg Mpa kgf/cm
2
kgf/cm
2
kgf/cm
2
kW Volt Ampere kg/s kW kJ/kg kW kg/jam gram gram menit % % gram gram gram
ensi
nthalpy nthalpi refrig nthalpi refrig ntalpi refrige ntalpi masuk ekanan abso ekanan sisi m ekanan sisi k ekanan sisi k aya listrik co egangan listr uat arus listr u aliran refr lor yang di ek pendingi aktor prestas otal prestasi alor yang di aju Pengerin erat Basah erat kering aktu Penger adar air basi adar air basi erat air dalam erat kering m erat total
rti uas Permuka
Notasi A COP h h
D
En En En En En Te Te Te Te Da Te ku laj ka efe Fa To Ka La Be Be W Ka Ka Be Be Be
Co
Ar Lu
1
h
2
h
3
h
4 P
3 W c
2 P
1 P
P
ܳ
ݍ
FP TP Qk W o
W f
t Ka bb Ka bk Wa Wk Wt
V I ṁ
MR Moisture ratio (rasio kelembaban) % M
t
Kadar air pada selama pengeringan menit M o Kadar air awal bahan % M e Kadar air setelah berat bahan konstan %
R Refrigeran