mesin pengering handuk dengan siklus kompresi uap …1].pdf · dengan satu penukar kalor dan 10...
TRANSCRIPT
i
MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS
KOMPRESI UAP DIBANTU DENGAN SATU PENUKAR
KALOR DAN 10 LAMPU 25 WATT
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Oleh
DINO APRIAN
NIM : 125214030
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
VAPOR COMPRESSION CYCLE SYSTEM FOR TOWEL
DRYER WITH ONE HEAT EXCHANGER AND 10 24 WATT
BLUB LAMPS
FINAL PROJECT
As Partical fulfillment of the requirements
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
DINO APRIAN
Student Number : 125214030
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT MECHANICAL ENGINEERING
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Sekarang ini mesin pengering handuk yang ramah lingkungan, aman,
praktis, dan dapat dipergunakan kapan saja tanpa dipengaruhi musim sangat
diperlukan bagi masyarakat terutama bagi kalangan pebisnis yang menggunakan
mesin pengering handuk tanpa melibatkan energi surya. Tujuan dari penelitian ini
adalah : (a) Merancang dan merakit mesin pengering untuk kapasitas 20 handuk,
(b) Mengetahui waktu pengeringan handuk yang dibuat untuk kodisi awal handuk.
Mesin pengering handuk dibuat dengan siklus kompresi uap dibantu
dengan satu penukar kalor dan 10 lampu 25 watt. Bahan handuk yang digunakan
untuk penelitian yaitu kain cotton dengan ukuran panjang 65 cm, lebar 30 cm, dan
tebal 1,4 mm. Variasi penelitian terdiri dari 20 handuk perasan tangan dan 20
perasan mesin cuci. Ukuran lemari pengering/ruang pengering panjang × lebar ×
tinggi : 150 cm × 90 cm × 155 cm. Komponen mesin siklus kompresi uap
meliputi: kompresor, evaporator, kondensor, dan pipa kapiler. Kompresor yang
dipergunakan berdaya 0,5900 HP.
Mesin pengering handuk sistem kompresi uap dibantu dengan 1 penukar
kalor dan 10 lampu 25 watt berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai dengan
fungsinya. Mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan
tangan dalam waktu 150 menit dengan massa air yang menguap sebesar 2,957 kg
dan mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan mesin cuci
dalam waktu 45 menit dengan massa air yang menguap sebesar 0,693 kg.
Kata kunci : Mesin pengering handuk, sistem kompresi uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
Now towel drying machines that environmentally friendly, safe, practical,
and can be used at any time without being affected by season is very necessary for
society, especially for the business that uses a towel drying machine without
involving solar energy. The purpose of this study are: (a) Designing and
assembling the dryer for a capacity of 20 towels, (b) Knowing when drying towels
made up for the initial condition towels.
Towel drying machine created with the vapor compression cycle assisted
by a heat exchanger and 10 lamps of 25 watts. Materials towels used for the
research is cotton fabric with the length 65 cm, width 30 cm, and a thickness of
1.4 mm. Variations of the research consisted of 20 squeezed by hand and 20
squeezed by washing machine. Size of drying cabinet / drying chamber length ×
width × height: 150 cm × 90 cm × 155 cm. Vapor compression cycle engine
components include: compressor, evaporator, condenser, and a capillary tube.
Compressors are used powerful HP 0.5900.
Towel drying machine assisted vapor compression systems with one heat
exchanger and 10 lamps of 25 watts successfully created and can work in
accordance with its function. Towel drying machine capable of drying 20 towels
squeeze by hand within 150 minutes with the mass of evaporated water of 2,957
kg and towel drying machine capable of drying 20 towels by washing machine
within 45 minutes by the mass of water that evaporates at 0.693 kg.
Keywords: towel drying machine, vapor compression systems.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
rahmat dan karuniaNya yang diberikan, sehingga penyusunan skripsi dapat
berjalan dengan baik dan lancar.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang wajib dipenuhi mahasiswa
untuk mendapatkan gelar S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Atas berkat, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak, akhirnya
skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini, dengan segala
kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Sudi Mungkasi, Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Dosen Pembimbing Skripsi atas
arahan, pengertian, dan motivasi yang diberikan.
3. A. Prasetyadi s.Si, M.Si, selaku Dosen Pembimbing Akademik.
4. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu
pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.
5. Seluruh Staf Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.
6. Joko Supeno dan Dwi Prihartini sebagai orang tua, atas dukungan baik moril
maupun materi yang diberikan kepada penulis selama belajar di Program
Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.
7. Teman-teman Teknik Mesin kelompok Skripsi mesin pengering handuk.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan penelitian dan penulisan
skripsi ini jauh dari sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan masukan,
kritik, dan saran yang membangun dari berbagai pihak untuk dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i
TITLE PAGE ........................................................................................................ ii
HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .......................................... v
LEMBAR PEERYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................. vi
ABSTRAK ............................................................................................................ vii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah........................................................................................ 2
1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...................................... 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.1 Dasar Teori ................................................................................................... 5
2.1.1 Metode – Metode Pengeringan Pakaian ............................................. 5
2.1.2 Dehumidifier ............................................................................. 8
2.1.3 Parameter Dehumidifier ........................................................... 10
2.1.3.1 Kelembaban.................................................................. 10
2.1.3.2 Suhu Udara ................................................................... 11
2.1.3.3 Aliran Udara ................................................................. 12
2.1.3.4 Kelembaban Spesifik ................................................... 13
2.1.4 Psychrometric Chart ............................................................... 15
2.1.4.1 Proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric
Chart .......................................................................... 16
2.1.5 Siklus Kompresi Uap .............................................................. 19
2.1.6 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk .. 22
2.1.7 Heat Exchanger ....................................................................... 23
2.2 Tinjauan Pustaka ....................................................................................... 24
BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 26
3.1 Objek Penelitian ......................................................................................... 26
3.2 Variasi Penelitian ....................................................................................... 27
3.3 Alat Dan Bahan ......................................................................................... 28
3.3.1 Alat .......................................................................................... 28
3.3.2 Bahan ...................................................................................... 30
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
3.3.3 Alat Bantu Penelitian .............................................................. 40
3.4 Tata Cara Penelitian ................................................................................... 43
3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian .................................................... 44
3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk ..................................... 45
3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a ........................................... 46
3.4.3.1 Proses Pemetilan ......................................................... 46
3.4.3.2 proses pemvakuman .................................................... 46
3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a ............................... 47
3.4.4 Skematik Pengambilan Data .................................................. 48
3.4.5 Langkah-langkah Pengambilan Data ..................................... 50
3.5 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil .............................................. 53
3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan ................................................................. 54
BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN ...... 55
4.1 Hasil penelitian........................................................................................... 55
4.2 Perhitungan ................................................................................................ 58
4.3 Pembahasan ................................................................................................ 66
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 68
5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 68
5.2 Saran ........................................................................................................... 68
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 69
LAMPIRAN .......................................................................................................... 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
A. Foto Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian .......................................... 70
B. Contoh Psychometric Chart dan p-h Diagram ......................................... 71
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Pengambilan Data ............................................................................. 51
Tabel 4.1 Hasil Rata-Rata Perasan Tangan ....................................................... 55
Tabel 4.2 Hasil Rata-Rata Perasan Mesin Cuci ................................................ 56
Table 4.3 Pengeringan Dengan Panas Matahari ............................................... 57
Table 4.4 Massa Air Yang Menguap Dari Handuk........................................... 58
Table 4.5 Hasil Perhitungan Pengeringan Handuk Perasan Tangan ................. 64
Table 4.6 Hasil Perhitungan Pengeringan Handuk Perasan Mesin Cuci .......... 65
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mesin Pengering Handuk Gaya Sentrifugal Dan Heater ............. 6
Gambar 2.2 Mesin Pengering Handuk Dengan Gas Lpg Dan Kipas .............. 6
Gambar 2.3 Pengering Handuk Dengan Penjemuran Sinar Matahari ............ 7
Gambar 2.4 Refrigeran Dehumidifier .............................................................. 8
Gambar 2.5 Desiccant Dehumidifier............................................................... 9
Gambar 2.6 Thermometer Basah Dan Thermometer Kering .......................... 12
Gambar 2.7 Psychrometric Chart .................................................................. 15
Gambar 2.8 Proses-Proses Yang Terjadi Dalam Psychrometric Chart ......... 16
Gambar 2.9 Proses Pengembunan Dan Penurunan Kelembaban ................... 17
Gambar 2.10 Proses Pemanasan (Heating). ..................................................... 17
Gambar 2.11 Proses Evaporatif........................................................................ 18
Gambar 2.12 Siklus Kompresi Uap ................................................................. 19
Gambar 2.13 Diagram P-H. ............................................................................. 20
Gambar 2.14 Diagram T-S ............................................................................... 20
Gambar 2.15 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk ..... 23
Gambar 2.16 Heat Exchanger .......................................................................... 23
Gambar 3.1 Skema Mesin Pengering Handuk ............................................... 26
Gambar 3.2 Handuk ....................................................................................... 27
Gambar 3.3 Styrofoam. ................................................................................... 31
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 3.4 Plat Seng ........................................................................................ 31
Gambar 3.5 Busa ............................................................................................... 32
Gambar 3.6 Besi Siku L Dan Berlubang......................................................... 32
Gambar 3.7 Roda ............................................................................................ 33
Gambar 3.8 Kawat .......................................................................................... 33
Gambar 3.9 Kondensor ................................................................................... 34
Gambar 3.10 Pipa Kapiler ................................................................................. 35
Gambar 3.11 Kompresor ................................................................................... 35
Gambar 3.12 Evaporator ................................................................................... 36
Gambar 3.13 Filter ............................................................................................ 36
Gambar 3.14 Refrigeran 134a ........................................................................... 37
Gambar 3.15 Pressure Gauge ........................................................................... 37
Gambar 3.16 Kipas ........................................................................................... 38
Gambar 3.17 Gas LPG ...................................................................................... 38
Gambar 3.18 Water Heater Gas LPG ............................................................... 39
Gambar 3.19 Lampu ......................................................................................... 39
Gambar 3.20 Pompa .......................................................................................... 40
Gambar 3.21 Penampil Suhu Dan Termokopel ................................................ 41
Gambar 3.22 Timbangan................................................................................... 41
Gambar 3.23 Stopwatch .................................................................................... 42
Gambar 3.24 Tang Ampere ............................................................................... 42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 3.25 Voltmeter..................................................................................... 42
Gambar 3.26 Skematik Diagram Alur Penelitian ............................................. 43
Gambar 3.27 Katup Pengisian Refrigeran ........................................................ 47
Gambar 3.28 Skematik Pengambilan Data ....................................................... 48
Gambar 4.3 Grafik Penurunan Massa Air Pada Variasi Proses Pengeringan . 66
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pengeringan pakaian selama bertahun-tahun dilakukan secara
konvensional yaitu dengan menjemur secara langsung di luar ruangan dengan
paparan sinar matahari serta dengan tambahan bantuan angin. Seiring dengan
kemajuan dan perkembangan teknologi maka proses pengeringan pakaian tidak
lagi hanya dilakukan dengan cara konvensional, akan tetapi dengan menggunakan
mesin yang dapat menghasilkan panas sebagai pengganti sinar matahari.
Penggunaan mesin ini memiliki keunggulan, salah satunya yaitu tidak bergantung
terhadap cuaca (dapat dilakukan pada malam hari dan pada saat kondisi terjadi
hujan).
Pada saat ini, hampir semua pelaku bisnis menggunakan mesin pengering
untuk mengeringkan handuk. Rumah sakit dan hotel-hotel berbintang
menggunakan mesin pengering handuk untuk mempercepat proses pengeringan
handuk.
Mesin pengering handuk ini ditujukan untuk kebutuhan pengeringan
handuk di kos-kosan yang menggunakan handuk dalam membersihkan tubuh.
Disaat hujan, handuk yang jumlahnya terbatas dibutuhkan berulang-ulang untuk
dipakai kembali, maka mesin pengering sangat dibutuhkan dalam proses
pengeringan. Setiap cara pengeringan memiliki keunggulan dan kerugiannya
masing-masing.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Pengeringan dengan menggunakan energi matahari memberikan beberapa
keuntungan selain murah dan ramah lingkungan, sumber energi matahari sangat
mudah didapat. Untuk pelaku bisnis, penggunaan dengan energi matahari untuk
pengeringan tidak dapat diandalkan. Pada saat musim hujan tiba, matahari sering
tertutup awan. Untuk hari-hari yang dipenuhi hujan, pakaian sulit dikeringkan
dengan menggunakan energi matahari. Untuk kering perlu beberapa hari,
akibatnya pakaian menjadi mudah berbau apek, dan mudah mengalami kerusakan.
Berangkat dari persoalan di atas penulis tertantang untuk dapat
menciptakan mesin pengering yang ramah lingkungan, praktis, aman dan tidak
mengandalkan energi surya. Serta melakukan penelitian terhadap mesin pengering
tersebut untuk mengetahui waktu pengeringannya.
1.2 Rumusan Masalah
Di pasaran, mesin khusus untuk pengering handuk sulit ditemukan.
Dimusim hujan mesin pengering handuk sangat dibutuhkan. Diperlukan suatu
inovasi mesin pengering handuk dengan kapasitas sedang yang dapat bekerja
tanpa melibatkan energi surya. Bagaimanakah solusi dari persoalan ini?.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
a. Merancang dan merakit mesin pengering handuk yang tidak melibatkan
energi surya.
b. Mengetahui waktu pengeringan handuk yang telah dibuat dengan berbagai
variasi perasan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.4 Batasan-Batasan Masalah Yang Diambil Dalam Penelitian
Batasan-batasan yang dipergunakan di dalam pembuatan mesin pengering
handuk :
a. Mesin bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap.
b. Komponen mesin siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator,
kondensor, dan pipa kapiler.
c. Mesin kompresi uap mempergunakan R 134a sebagai refrigerannya.
d. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan satu penukar kalor dan 10
lampu 25 watt.
e. Kompresor yang dipergunakan berdaya 0,5900 HP, komponen utama lain dari
mesin siklus kompresi besarnya menyesuaikan dengan daya kompresor, dan
menggunakan komponen mesin yang ada dipasaran.
f. Mesin pengering ini bekerja dengan menggunakan sistem terbuka.
g. Jumlah handuk yang dikeringkan : 20 handuk dengan ukuran panjang x lebar
x tebal: 75 cm x 30 cm x 1,4 mm.
h. Ukuran lemari pengering/ruang pengering panjang x lebar x tinggi : 150 cm x
90 cm x 155 cm.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari hasil penelitian ini adalah :
a. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
berminat pada penelitian pengering handuk.
b. Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang pengering handuk untuk
ditempatkan di perpustakaan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c. Mesin pengering handuk yang dihasilkan dapat dipergunakan sebagaimana
mestinya.
d. Dihasilkannya teknologi tepat guna berupa mesin pengering handuk.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Metode-Metode Pengeringan Handuk
Metode pengeringan handuk saat ini ada beberapa macam, diantaranya (a)
Pengeringan handuk dengan gaya sentrifugal dan heater (b) pengeringan handuk
dengan gas LPG dan kipas angin, (c) pengeringan handuk dengan penjemuran
dibawah sinar matahari dan (d) pengeringan handuk dengan dehumidifikasi.
a. Pengeringan handuk dengan gaya sentrifugal dan pemanas heater.
Pengering handuk jenis ini merupakan metode yang paling sering ditemui
di pasaran. Prinsip kerja mesin pengering ini adalah memanfaatkan gaya
sentrifugal untuk memisahkan air dari handuk dan menggunakan pemanas, seperti
heater atau gas LPG sebagai pemanas ruangan. Handuk diputar dalam drum
dalam kecepatan penuh oleh motor listrik dan bersamaan dengan itu heater
menambahkan udara panas yang disirkulasikan ke drum. Udara yang bersuhu
tinggi membuat air di handuk menguap. Putaran yang tinggi tersebut
menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan uap air terhempas keluar dari
drum utama dan tertampung didalam drum keluaran, kemudian air yang
terkumpul langsung dibuang melalui pipa pembuangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
.
Gambar 2.1 Mesin pengering handuk dengan gaya sentrifugal dan heater.
Sumber : http://bursamesin.blogspot.co.id/2015/07/3-pilihan-harga-mesin-
pengering-pakaian.html
b. Pengeringan handuk dengan pemanas/gas LPG dan kipas.
Pengeringan jenis ini merupakan pengeringan handuk hasil pengembangan
dari beberapa mesin pengering yang ditemui di pasaran. Prinsip kerja metode
pengeringan handuk yaitu memanfaatkan panas yang dihasilkan dari heater atau
gas LPG yang disirkulasikan ke lemari. Tujuan dari pemanasan ini guna menekan
suhu udara serta menurunkan kelembaban. Akibat dari udara yang bersuhu tinggi
pada ruangan menyebabkan air dalam handuk menguap. Selanjutnya udara
lembab ini dibuang keluar lemari yang biasanya disebut sistem terbuka dan ada
yang dibiarkan disebutkan sistem tertutup.
Gamabar 2.2 pengeringan handuk dengan gas LPG dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Sumber: http://www.sentralaundry.com/product/42/30/MESIN-
PENGERING-TYPE-ALMARI
c. Pengeringan handuk dengan penjemuran dibawah sinar matahari
Metode pengeringan handuk dengan dijemur dibawah sinar matahari ini
merupakan metode paling umum dilakukan oleh masyarakat. Panas dihasilkan
matahari dapat menguapkan air yang ada pada handuk basah hingga handuk
benar-benar kering yang siap untuk disetrika. Tetapi seiring perkembangan jaman
dan teknologi, banyak orang mencoba untuk menciptakan mesin pengering
handuk. Hal ini bukan dikarenakan metode pengeringan ini sangat tergantung
pada cuaca. Namun metode ini masih tetap digunakan, karena dirasa lebih mudah
dan murah.
Gambar 2.3 Pengeringan handuk dengan penjemuaran dibawah sinar
matahari
Sumber: http://citizen6.liputan6.com/read/2281700/hati-hati-jarang-
mencuci-handuk-bisa-sebabkan-keracunan
d. Pengeringan handuk dengan mesin dehumidifier
Pengering handuk jenis ini menggunakan metode mesin dehumidifier.
Pengering handuk jenis ini sangat jarang ditemui di pasaran. Mesin pengering
handuk bekerja dengan memanfaatkan proses dehumidifikasi dan pemanasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
udara yang disirkulasikan ke lemari. Udara diturunkan kelembabannya dan
dipanaskan, kemudian disirkulasikan ke lemari. Akibat dari udara kering dan
bersuhu tinggi pada ruangan menimbulkan air dalam handuk menguap selanjutnya
udara lembab disirkulasikan kembali ke alat penurunan kelembaban.
2.1.2 Dehumidifier
Dehumidifier merupakan suatu alat pengering udara yang berguna untuk
menurunkan kelembaban udara dengan cara menyerap udara yang lembab dan
memprosesnya menjadi air yang akan ditampung dalam suatu tempat air. Ada 2
macam dehumidifier yang ada dipasaran saat ini refrigerant dehumidifier dan
desiccant dehumifier.
a. Refrigerant dehumidifier
Cara kerja dehumidifier ini adalah dengan sistem kompresi uap. Udara
luar masuk melewati evaporator dan evaporator menyerap uap air yang ada di
udara. Kemudian udara dilewatkan melalui kondensor agar udara menjadi panas
dan kering. Evaporator memiliki tugas untuk menurunkan suhu udara ke titik
dimana kondensasi terjadi. Kondensasi terjadi pada evaporator, kemudian air di
dalam udara menetes dan tertampung pada tempat air. Sedangkan kondensor
bertugas untuk menaikkan suhu udara agar udara semakin kering. Udara yang
kering dan bersuhu cukup tinggi mempunyai kemampuan untuk mengeringkan,
seperti pada Gambar 2.4.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Gambar 2.4 Refrigerant dehumidifier.
b. Desiccant dehumidifier
Prinsip kerja dari dehumidifier adalah dengan melewatkan udara yang
mengandung uap air yang tinggi ke disc. Disc ini dibuat dan dibentuk menyerupai
sarang lebah yang berisi bahan pengering udara (silica gel). Disc umumnya dibagi
menjadi dua saluran udara yang dipisahkan oleh sekat. Pertama bagian proses
(75% dari lingkaran) dan bagian kedua reaktivasi (25% dari lingkaran), disc
tersebut diputar perlahan-lahan menggunakan motor berdaya kecil. Kemudian uap
air pada udara akan diserap oleh disc yang terbuat dari bahan pengering dan
menghasilkan udara yang hangat dan kering. Bersamaan dengan disc pada bagian
reaktivasi akan disirkulasikan dengan udara panas dari heater.
Pemanasan pada bagian reaktivasi tersebut bertujuan untuk meregenerasi
disc (bagian proses). Kemudian air terserap oleh disc (bagian reaktivasi) dan
terlepas karena proses pemanasan. Heat exchanger bergantian kemudian
menyerap uap air tersebut dan terpisah menjadi air dan udara. Udara akan
disirkulasikan kembali ke dalam heater dan air akan menetes lalu tertampung
pada tangki, seperti pada Gambar 2.5.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Gambar 2.5 Desiccant dehumidifier
Sumber : http://airneeds.com/small-dehumidifier-desiccant-dehumidifier/
2.1.3 Parameter Dehumidifier
Untuk memahami proses dehumidifier ada beberapa parameter yang
harus dipahami atau dimengerti, yaitu :
a. Kelembaban
Kelembaban merupakan jumlah kandungan air dalam udara. Udara bisa
dikatakan mempunyai kelembaban yang tinggi apabila uap air yang dikandungnya
tinggi dan begitu juga sebaliknya. Udara yang kurang mengandung uap air
dikatakan udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air
dikatakan udara basah.
Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya
menggunakan dengan thermometer bola basah dan thermometer bola kering.
Prinsip kerja dari dua buah thermometer yaitu thermometer pertama dipergunakan
untuk mengukur suhu udara kering dan thermometer kedua untuk mengukur suhu
udara basah. Pada thermometer bola kering, tabung air raksa pada thermometer
dibiarkan kering, sehingga akan mengukur suhu udara aktual. Sedangkan pada
thermometer bola basah, tabung air raksa akan diberi kain yang dibasahi dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
air agar suhu yang terukur adalah suhu saturasi atau titik jenuh, yaitu suhu yang
diperlukan agar uap air dapat terkondensasi.
Kelembaban udara dapat dinyatakan sebagai kelembaban udara mutlak
dan kelembaban relatif. Kelembaban mutlak adalah banyaknya air yang dapat
terkandung di dalam 1 kg udara. Kelembaban relatif merupakan persentase
perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1 kg udara dengan jumlah air
maksimal yang terkandung dalam 1 kg udara tersebut. Kelembaban relatif
menentukan kemampuan udara pengering untuk menampung kadar air kaos kaki
yang telah melalui proses penguapan. Semakin rendah kelembaban relatif maka
semakin banyak uap air yang dapat diserap.
b. Suhu udara
Suhu udara merupakan panas atau dinginnya udara disuatu tempat. Suhu
udara dikatakan panas, jika suhu udara pada tempat dan waktu tertentu melebihi
suhu lingkungan disekitarnya dan begitu juga sebaliknya untuk suhu udara dingin.
Suhu udara sangat mempengaruhi laju pengeringan. Semakin besar
perbedaan antara suhu udara pengering dan suhu pakaian, maka kemampuan
perpindahan kalor semakin besar dan proses penguapan air juga meningkat. Agar
bahan yang dikeringkan tidak sampai rusak, suhu udara harus diatur atau dikontrol
terus menerus.
Dry-bulb temperature (DB) atau temperature bola kering adalah
temperature yang terbaca pada thermometer dalam kondisi udara terbuka, maka
berakibat pula pada perubahan kalor sensible. Wet-bulb temperature (WB)
temperature bola basah adalah temperature yang terbaca pada thermometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
dengan sensor yang dibalut dengan kain basah untuk menghilangkan radiasi
panas. Dew-point temperature (DP) adalah temperature udara saat saturasi atau
temperature dimana uap air mulai mengembun ketika campuran udara dan uap air
didinginkan. Pada kondisi saturasi, temperature dew point = temperature bola
basah = temperature bola kering dan temperature dew point menunjukkan kalor
laten yang terjadi karena setiap perubahan pada temperature dew point
mengakibatkan perubahan kalor laten. Spesific humidity (W) atau perbandingan
kelembaban dapat disebut juga sebagai Humidity Ratio dimana dapat didefinisikan
massa uap air yang terkandung dalam 1 kg udara kering. Relative Humidity (RH)
atau kelembaban temperature adalah perbandingan antara tekanan temperature
uap air yang ada dalam udara terhadap tekanan saturasi uap air pada temperature
bola kering yang sama, seperti pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Thermometer bola basah dan bola kering.
c. Laju aliran massa udara
Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara
panas untuk menguapkan kadar air serta mengeluarkan uap air hasil penguapan
tersebut. Uap air hasil penguapan harus segera dikeluarkan agar tidak membuat
udara jenuh udara pada ruangan, yang dapat mengganggu proses pengeringan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Semakin besar debit aliran udara panas yang mengalir maka akan semakin besar
kemapuannya menguapkan kadar air dari pakaian, namun berbanding terbalik
dengan suhu udara yang semakin menurun. Untuk menghitung debit aliran massa
udara dipergunakan, Persamaan (2.1) :
m = (A x U) / V (2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
m : Laju aliran massa udara, kg/s
A : Luas penampang, m2
U : Kecepatan aliran udara, m/s
V : Volume spesifik, m3/kg
d. Kelembaban spesifik
Kelembaban spesifik 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 dengan gram per
kilogram dari udara kering (gr/kg) atau (kg/kg). Dalam sistem dehumidifier
semakin besar perbandingan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin
pengering (wH) dengan kelembaban spesifik dalam mesin pengering (wG), maka
semakin banyak massa air yang berhasil diuapkan. Massa air yang berhasil
diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan, Persamaan (2.2) :
Δw = (wH – wG) (2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Δw : Massa air yang berhasil diuapkan, kg/kg
wG : Kelembaban spesifik dalam mesin pengering, kg/kg
wH : Kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering, kg/kg
Untuk menghitung laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering
dapat digunakan Persamaan (2.3) :
ṁudara = Qudara . ρudara (2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
ṁudara : Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering, kgudara/s
Qudara : Debit aliran udara, m3
ρudara : Densitas udara, kg/m3
Menentukan kemampuan mengeringkan massa air dapat dihitung dengan
Persamaan (2.4) :
M2 = ṁudara . Δw . 3600 (2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
M2 : Kemampuan mengeringkan massa air, kg/jam
ṁudara : Laju aliran massa udara pada duct, kgudara/s
Δw : Massa air yang berhasil diuapkan, kg/kg
e. Enthalphy (H)
Enthalphy adalah jumlah panas total dari campuran udara dan uap air di
atas titik didih. Enthalphy menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem
termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Enthalphy (H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan
tetap. Enthalphy (H) dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam
sistem (E) dan kerja (W) dapat dihitung dengan, Persamaan (2.5) :
H = E + W (2.5)
W = P * V
Pada persamaan (2.5) :
E = energi, joule
W = kerja, joule
V = volume, liter
P = tekanan, atm
f. Spesifik volume (v)
Spesifik volume adalah volume per satuan massa. Volume merupakan
fungsi keadaan dan independent dengan properti termodinamika lainnya seperti
tekanan dan suhu. Contohnya volume yang berhubungan dengan tekanan dan
suhu gas ideal melalui hukum gas ideal.
2.1.4 Psychrometric Chart
Psychrometric chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan
properti-properti dari udara pada suatu tekanan tertentu. Psychrometric chart
dapat dilihat pada Gambar 2.7 dimana masing-masing kurva atau garis akan
menunjukkan nilai properti yang konstan. Untuk mengetahui nilai dari properti-
properti (h, RH, W, SpV, Twb, Tdb, dan Tdp) bisa dilakukan apabila minimal dua
buah diantara properti tersebut sudah diketahui.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 2.7 Psychrometric Chart.
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart adalah
sebagai berikut, pada Gambar 2.8 :
Gambar 2.8 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling dan dehumidifier)
Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan
kalor sensible dan penurunan kalor laten dari udara. Pada proses pendiginan dan
penurunan kelembaban, terjadi penurunan temperature bola kering, temperature
bola basah, enthalphy, volume spesifik, temperature titik embun, dan kelembaban
spesifik. Sedangkan kelembaban relatif mengalami peningkatan, menjadi 100%.
Contoh proses pendinginan dan penurunan kelembaban disajikan pada Gambar
2.9. Proses A-A1 adalah proses pendinginan sensible, sedangkan A1-B adalah
proses pendinginan sensible dan laten.
Gambar 2.9 Proses pengembunan dan penurunan kelembaban spesifik.
b. Proses pemanasan (heating)
Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensible ke
udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperature bola kering,
temperature bola basah, enthalphy, dan volume spesifik. Sedangkan temperature
titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
mengalami penurunan. Sebagai contoh dari proses pemanasan, dapat dilihat pada
Gambar 2.10, yaitu proses dari kondisi A ke kondisi B.
Gambar 2.10 Proses pemanasan (heating).
c. Proses evaporatif
Proses evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensible ke udara,
sehingga temperature suhu bola kering udara tersebut menurun. Proses ini
disebabkan oleh perubahan temperature bola kering dan rasio kelembaban. Pada
proses pendinginan evaporatif, terjadi penurunan temperature kering dan volume
spesifik. Sedangkan temperature titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban
spesifik mengalami peningkatan, namun enthalphy dan temperature bola basah
tetap konstan. Contoh proses evaporator dapat dilihat pada Gambar 2.11 proses
dari kondisi A ke kondisi titik B. Pada proses pengeringan handuk, proses
pendinginan evaporator terjadi saat udara memasuki ruang pengering handuk
sampai udara keluar dari ruang pengering handuk.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 2.11 Proses evaporatif.
2.1.5 Mesin Siklus Kompresi Uap
Mesin siklus kompresi uap merupakan jenis mesin refrigerasi yang
dipergunakan dalam dehumidifier. Terdapat berbagai jenis refrigerant yang
digunakan dalam sistem kompresi uap. Refrigerant yang umum digunakan adalah
yang termasuk ke dalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFC’s disebut juga
freon) : R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, R-134a. Komponen utama dari sebuah
mesin siklus kompresi uap adalah evaporator, kompresor, kondensor, dan pipa
kapiler, seperti pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Siklus kompresi uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Dalam siklus ini refrigerant bertekanan rendah akan dikompresi oleh
kompresor, sehingga menjadi uap refrigerant bertekanan tinggi dan kemudian uap
refrigerant bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigerant bertekanan
tinggi dalam kondensor. Kemudian cairan refrigerant yang bertekanan tinggi
tersebut diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigerant bertekanan rendah
tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigerant
tekanan rendah.
Gambar 2.13 Siklus kompresi uap pada diagram P-h.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 2.14 Siklus kompresi uap pada diagram T-s.
Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigerant mengalami beberapa
proses yaitu :
a. Proses (1A-2) merupakan proses kompresi kering. Proses ini dilakukan oleh
kompresor, dimana refrigerant yang berupa gas bertekanan rendah mengalami
kompresi yang mengakibatkan refrigerant menjadi gas bertekanan tinggi.
Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka suhu yang keluar dari
kompresor juga meningkat menjadi gas panas lanjut.
b. Proses (2-2A) merupakan proses penurunan suhu. Proses ini berlangsung
sebelum memasuki kondensor. Refrigerant gas panas lanjut yang
bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
c. Proses (2A-3) merupakan proses pembuangan kalor ke udara lingkungan
sekitar kondensor pada suhu konstan. Pada proses ini terjadi perubahan fase
dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena
temperature refrigerant lebih tinggi daripada suhu udara lingkungan sekitar
kondensor. Proses (2A-3) berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan.
d. Proses (3-3A) merupakan proses pendinginan lanjut. Pada proses ini terjadi
pelepasan kalor, sehingga temperature refrigerant yang keluar dari kondensor
menjadi lebih rendah dan berada pada fase cair. Hal tersebut membuat
refrigerant menjadi mudah mengalir dalam pipa kapiler.
e. Proses (3A-4) merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan
berlangsung pada enthalphy yang tetap. Proses tersebut terjadi di dalam pipa
kapiler. Pada proses tersebut refrigerant yang awalnya dari fase cair berubah
menjadi fase cair gas. Akibat penurunan tekanan, temperature refrigerant juga
mengalami penurunan.
f. Proses (4-1) merupakan proses evaporasi. Pada proses ini terjadi perubahan
fase dari cair menjadi gas jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena temperature
refrigerant lebih rendah daripada suhu udara lingkungan sekitar evaporator.
Proses (4-1) berlangsung pada tekanan tetap dan suhu konstan.
g. Proses (1-1A) merupakan proses pemanasan lanjut. Proses ini yang terjadi
karena penyerapan kalor terus menerus pada proses (4-1), maka refrigerant
yang masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh ke gas panas laju.
Kemudian mengakibatkan kenaikan tekanan dan temperature refrigerant
akibat dari proses ini kompresor dapat bekerja lebih ringan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
2.1.6 Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk
Pada Gambar 2.15 menyajikan yang terjadi pada mesin pengering handuk.
Udara dikondisikan melalui proses pendinginan dan penurunan kelembaban
(cooling and dehumidify) guna mendapatkan udara yang diinginkan. Proses
cooling and dehumidify ini terjadi di evaporator. Kemudian udara dikondisikan
melalui proses pemanasan (heating) ini terjadi pada kompresor, kondensor dan
heat exchanger. Selanjutnya udara disirkulasikan melewati handuk untuk
mendapatkan proses pendinginan evaporative (evaporative cooling).
Gambar 2.15 Proses aliran udara yang terjadi pada mesin pengering handuk.
2.1.7 Heat Exchanger
Heat exchanger adalah suatu alat penukar kalor yang berfungsi mentransfer
energi panas antar dua atau lebih fluida pada temperatur yang berbeda serta terjadi
kontak termal. Satu bagian terpenting dari heat exchanger adalah bagian kontak
panas. Pada permukaan inilah terjadinya perpindahan panas semakin luas bidang
kontak total yang dimiliki, maka semakin tinggi nilai panasnya. Seperti pada
Gambar 2.16.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Gambar 2.16 Heat exchanger.
2.2 Tinjauan Pustaka
Crane (2007) dalam dokumen paten US. Pat. No US 2008/021078 A1 yang
berjudul “towel and garment warmer”, menggambarkan sebuah handuk dan
pakaian hangat yang terdapat di kabinet memanjang memiliki dinding samping
yang mendefinisikan ruang pemanasan dengan ujung atas terbuka yang ditutup
oleh tutup melekat dinding samping untuk memungkinkan handuk atau pakaian
yang akan dihangatkan menggantung di ruang pemanas. Melekat pada permukaan
bawah tutup yaitu mekanisme pengamanan lainnya dikonfigurasi untuk
mengamankan handuk atau pakaian di dalam ruang pemanasan. Sebuah sumber
dari udara hangat terletak di ujung bawah dari ruang pemanas untuk mengarahkan
udara hangat ke atas, sehingga secara substansial merata hangatnya. Air dibuang
dari ruang pemanasan melalui ventilasi yang terletak di tutupnya. Sebuah sistem
pendingin memiliki sumber udara dingin dalam komunikasi dengan ruang
pemanasan untuk memungkinkan pengguna untuk menyuntikkan udara dingin,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
sehingga untuk mendinginkan dan menyegarkan handuk atau pakaian di
dalamnya.
Maruca (2007) dalam dokumen paten US. Pat. No 7,191,546 B2 yang
berjudul “low temperature clothes dryer”, menggambarkan pengeringan pakaian
kabinet yang memiliki ruang pengering, kipas sirkulasi, pompa panas dan heater
yang berfungsi baik sebagai dehumidifier dan pemanas heater dan sensor yang
digunakan untuk meningkatkan dan mempertahankan suhu udara dalam ruang
pengering setidaknya sekitar 90ᵒF. kemudian kondenser bertindak sebagai
pemanas dan evaporator yang bertindak sebagai dehumidifier. Udara disirkulasi
oleh kipas kedalam kabinet melalui inlet, yang sudah dipanaskan oleh kondensor,
kemudian beredar di seluruh pakaian dalam ruang pengering. Selanjutnya udara
dihisap ke saluran pendingin dimana kelembaban udara dihilangkan oleh
evaporator dan air ditampung paada wadah tampungan.
Meda (1983) dalam dokumen paten eropa No 0 094 356 A1, yang berjudul
“dier, in particular A clothes-drying cabinet” menggambarkan pengeringan
pakaian kabinet yang memiliki ruang pengering, kipas sirkulasi, dan pompa panas
meliputi kompresor, kondensor yang bertindak sebagai pemanas, dan evaporator
yang bertindak sebagai dehumidifier. Udara disirkulasi oleh kipas ke dalam
kabinet melalui inlet, dipanaskan oleh Kondenser, beredar di seluruh pakaian
dalam ruang pengering, dan diarahkan ke saluran pendingin dimana kelembaban
udara dihilangkan oleh evaporator dan air ditampung pada wadah tampungan.
Keimei; Shigeharu, dan shingo (1992) dalam dokumen paten jepang No
40899099, yang berjudul “clothing dryer”. Menjelaskan pengering pakaian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
memiliki lemari utama, sebuah dehumidifier dan pemanas. Udara disirkulasikan
keluar melalui sistem kipas. Sebuah sensor suhu dioperasikan untuk mengatur
suhu dalam kabinet dan exhaust ports akan membuka jika suhu diruangan terlalu
tinggi. Pakaian dapat dikeringkan pada gantungan atau rak pengeringa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Objek Penelitian
Objek penelitian yaitu mesin pengering handuk hasil buatan sendiri
dengan ukuran ruang pengering handuk : panjang x lebar x tinggi : 150 cm x 90
cm x 155 cm. Gambar 3.1 memperlihatkan skematik alat yang dijadikan objek
penelitian.
Gambar 3.1 Skema mesin pengering han
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Keterangan pada Gambar 3.1 :
A. Evaporator G. Lampu
B. Kompresor H. Ruang pengering
C. Kipas I. Handuk
D. Kondensor J. Water Heater
E. Pipa kapiler K. Kompor gas LPG
F. Heat exchanger L. Pompa
3.2 Variasi Penelitan
Variasi penelitian dilakukan terhadap cara perasaan handuk yang akan
dikeringkan. Variasi perasan yang dipilih adalah dengan perasan tangan dan
dengan perasan mesin cuci. Penelitian untuk setiap variasi dilakukan sebanyak 5
kali percobaan guna mendapatkan karakteristik mesin pengering handuk yang
baik. Jenis handuk yang dipakai dalam penelitian ini terbuat dari cotton dengan
ukuran : panjang x lebar x tebal : 75 cm x 30 cm x 1,4 mm. Jumlah handuk 20
buah. Seperti pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Handuk.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Handuk
Dalam beberapa proses pembuatan mesin pengering handuk diperlukan
beberapa alat dan bahan :
3.3.1 Alat
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pengering
handuk, antara lain :
a. Bor dan gunting plat
Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang dilakukan untuk
pemasangan paku dan pemasangan baut. Gunting plat digunakan untuk memotong
plat seng sebagai casing dari mesin pengering handuk.
b. Gergaji besi dan gergaji kayu
Gergaji besi digunakan untuk memotong besi. Besi yang dipotong adalah
besi siku L berlubang. Besi yang dipotong tersebut digunakan sebagai bahan
untuk pembuatan rangka lemari pengering handuk. Sedangkan geraji kayu
digunakan untuk mengergaji papan kayu alas komponen mesin pengering handuk.
c. Mesin las listrik
Mesin las listrik digunakan dalam pembuatan tangka lemari. Dengan
memakai proses pengelasan untuk penyambungan rangkanya, diharapkan rangka
yang dibuat akan memiliki konstruksi yang kuat dan tahan lama.
d. Gerinda tangan dan gerinda potong
Gerinda tangan digunakan untuk menghaluskan permukaaan suatu benda
kerja atau memotong suatu plat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
e. Obeng dan kunci pas
Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang
digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Kunci pas digunakan untuk
mengencangkan baut.
f. Tang kombinasi dan tang riverter
Tang kombinasi digunakan untuk memeotong, mengikat, dan menarik
kawat agar kencang. Tang riveter digunakan untuk mengeling paku keling dan
pada pemasangan casing rangka.
g. Lakban dan lem aibon
Lakban digunakan untuk menutup celah-celah sambungan styrofoam dan
plat seng . sedangkan lem aibon digunakan untuk merekatkan styrofoam dan busa
dengan plat seng.
h. Pisau cutter
Pisau cutter digunakan untuk memotong suatu benda, seperti memotong
Styrofoam dan lakban.
i. Tube cutter
Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga agar hasil potongan
pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah proses pengelasan.
j. Meteran dan mistar
Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda dalam proses
pembuatan rangka sedangkan mistar digunakan untuk mengukur panjang dari
suatu benda, seperti styrofoam dan busa.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
k. Tube expander
Tube expander atau pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan ujung
pipa tembaga agar antar pipa dapat tersambung dengan baik.
l. Gas las Hi-cook
Peralatan las digunakan untuk menyambungkan pipa kapiler dan
sambungan pipa-pipa tembaga komponen mesin pengering lainnya. Bahan las
yang digunakan untuk menyambungkan pipa kapiler adalah perak, kawat las
kuningan, dan borak. Borak berfungsi untuk menyambungkan antara tembaga dan
besi. Penggunaan borak sebagai bahan tambahan bertujuan agar pengelasan lebih
merekat.
m. Metil
Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran
pipa kapiler. Dosis pemakaian yaitu satu tutup botol metil.
n. Pompa vakum
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas–gas yang terjebak di
sistem mesin pengering handuk, seperti udara dan uap air. Hal tersebut dilakukan
agar tidak menyumbat refrigeran. Uap air yang berlebih pada sistem pendingin
dapat membeku dan menyumbat filter atau pipa kapiler.
o. Kompor
Digunakan untuk memanaskan air pada water heater.
3.3.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering,
antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
a. Styrofoam
Styrofoam digunakan sebagai casing dalam, dengan tebal 20 mm, seperti
yang diketahui styrofoam mempunyai konduktivitas termal besar 0,033 yang
berarti material tersebut mempunyai nilai penghantar panas konduksi yang
rendah, seperti pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Styrofoam.
b. Plat seng
Plat seng digunakan sebagai casing luar mesin pengering handuk, seperti
pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Plat seng.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
c. Busa
Busa berfungsi untuk meminimalisir kebocoran udara dan temperatur ke
luar ruangan. Selain itu, digunakan juga untuk menutup celah-celah udara pada
mesin pengering handuk, seperti pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Busa.
d. Besi siku L dan berlubang
Besi siku L digunakan sebagai rangka mesin pengering handuk, seperti
pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Besi siku L.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
e. Roda
Roda digunakan untuk memudahkan pada saat memindahkan mesin
pengering handuk dari satu tempat ke tempat lain, seperti pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Roda.
f. Kawat
Kawat digunakan mengikat rangka peletakan hanger, guna mendapatkan
posisi yang seimbang, seperti pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Kawat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
g. Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang berfungsi untuk
mengkondensasikan refrigeran dari fase uap menjadi zat cair. Untuk mengubah
fase dari uap menjadi cair ini diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah agar
terjadi pelepasan kalor ke lingkungan kondensor. Jenisnya pipa bersirip dengan
ukuran : panjang x lebar x tinggi ; 50 cm x 2 cm x 46 cm, bahan pipa : baja karbon
diameter pipa : 2 cm, panjang pipa : 1100 cm, banyaknya sirip : 22, tebalnya sirip
: 0,1 mm, dan bahan sirip : alumunium brass, seperti pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9 Kondensor.
h. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan
refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum ke evaporator. Jenis
bahan pipa : pipa tembaga, diameter : 0,026 inch, dan panjang pipa : 2,5 m, seperti
pada Gambar 3.10.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Gambar 3.10 Pipa kapiler.
i. Kompresor
Kompresor adalah alat yang berfungsi untuk mengkompresi dan
mensirkulasikan refrigeran ke pipa-pipa mesin pengering handuk. Jenisnya :
kompresor rotary, daya kompresor : 0,560 hp, voltase : 220 V, dan ampere : 1,9
A, seperti pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11 Kompresor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
j. Evaporator
Evaporator adalah alat yang berfungsi menguapkan refrigeran yang
sebelumnya fase cair menjadi gas. Jenisnya pipa bersirip dengan ukuran : panjang
x lebar x tinggi ; 50 cm x 2 cm x 46 cm, bahan pipa : baja karbon, diameter pipa :
2 cm, panjang pipa : 1100 cm, banyaknya sirip : 22, tebalnya sirip : 0,8 mm, dan
bahan sirip : alumunium brass, seperti pada Gambar 3.12.
Gambar 3.12 Evaporator.
k. Filter
Filter adalah alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak
terjadi penyumbatan pada pipa kapiler dengan bahan : kuningan, diameter filter : 2
cm dan panjang filter : 5 cm, seperti pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13 Filter.
Sumber : http://4.bp.blogspot.com/- r-Muffler-Filter-Drier.jpg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
l. Refrigeran 134a
Refrigeran adalah fluida yang digunakan sebagai fluida pendingin
berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari lingkungan sekitar. Refrigeran
yang dipakai dalam penelitian adalah R 134a, seperti pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Refrigerant 134a.
Sumber : http://p.globalsources.com/IMAGES/1066898352/Refrigerant-
r134a.jpg
m. Pressure gauge
Pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam
sistem pendinginan baik dalam beroperasi atau tidak beroperasi. Pressure gauge
terdapat 2 alat ukur, yaitu tekanan hisap kompresor dan tekanan keluaran
kompresor, seperti pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Pressure gauge.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
n. Kipas
Kipas digunakan untuk mensirkulasikan udara kering hasil proses
dehumidifikasi dan membuang udara jenuh dari lemari pengering handuk dengan
ukuran diameter : 41 cm, daya kipas : 440 watt, jumlah blade dari kipas : 4 buah,
voltase : 220 V, dan ampere : 2 A, seperti pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16 Kipas.
o. Gas LPG
Gas LPG digunakan sebagai bahan bakar water heater, seperti pada
Gambar 3.17.
Gambar 3.17 Gas LPG.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
p. Water heater gas LPG
Water heater digunakan untuk memberikan kalor kepada fluida sehingga
dihasilkan temperature dan tekanan yang diinginkan, seperti pada Gambar 3.18.
Gambar 3.18 Water heater gas LPG.
q. Lampu
Digunakan untuk meningkatkan suhu diruang lemari pengering handuk
dengan jumlah lampu 10 buah, jenis lampu bohlam dop 25 watt, jarak antar
lampu arah x : 15 cm dan arah y : 35 cm, seperti pada Gambar 3.19.
Gambar 3.19 Lampu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
r. Pompa (AQUA 125A)
Digunakan untuk mendistribusikan air ke water heater dan diteruskan ke
heat exchanger. Max cap : 37 liter, suct head : 9 meter, disc head : 15 meter, total
head : 24 meter, out put : 125 watt, voltase : 220 V, frekuensi : 50 Hz, dan putaran
: 2850 rpm, seperti pada Gambar 3.20.
Gambar 3.20 Pompa.
3.3.3 Alat Bantu Penelitian
Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai
berikut :
a. Penampil suhu digital ( APPA52) dan termokopel
Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan
temperatur pada saat penelitian. Cara kerjanya pada ujung termokopel diletakan
berdekatan pada bagian yang ingin diukur maka suhu akan tampil pada layar
penampil suhu, seperti pada Gambar 3.21.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Gambar 3.21 Penampil suhu dan termokopel
b. Timbangan digital
Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat handuk dalam
penelitian dengan kapasitas maksimum 30 kg, seperti pada Gambar 3.22.
Gambar 3.22 Timbangan.
c. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengukur selang waktu dan waktu yang
dibutuhkan untuk penelitian, seperti pada Gambar 3.23.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 3.23 Stopwatch.
d. Tang ampere
Tang ampere digunakan untuk mengukur besarnya arus listrik yang
digunakan kompresor dari mesin siklus kompresi uap, seperti pada Gambar 3.24.
Gambar 3.24 Tang ampere.
e. Voltmeter
Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan listrik, seperti pada
Gambar 3.25.
Gambar 3.25 Voltmeter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
3.4 Tata Cara Penelitian
3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur pelaksanaan penelitian mesin pengering handuk disajikan dalam
Gambar 3.26.
Gambar 3.26 Skematik diagram alur penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pengering
handuk yaitu :
a. Merancang bentuk dan model mesin pengering handuk.
b. Membuat rangka mesin pengering handuk dengan bahan besi sikul L.
c. Pemasangan balok kayu sebagai alas komponen, seperti; evaporator,
kompresor, kondensor, kipas dan heat exchanger.
d. Pemasangan tampungan air evaporator dan pemanas kipas.
e. Pemasangan komponen yang terdiri dari evaporator, kondensor, kompresor,
filter, dan heat exchanger.
f. Pemasangan pipa kapiler, pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar
pipa.
g. Pemasangan pompa kalor.
h. Pemasangan water heater.
i. Pemasangan selang dari pompa kalor ke water heater kemudian ke heat
exchanger.
j. Pemasangan set pressure gauge.
k. Pemotongan plat seng dengan ukuran sesuai pada rangka.
l. Pemsangan plat pada rangka untuk membuat casing.
m. Proses pengelingan casing dengan paku keling.
n. Pemasangan pintu.
o. Pemasangan komponen kelistrikan dan perkabelan mesin pengering handuk.
p. Pemasangan busa untuk meminimalisir kebocoran udara.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
q. Pembuatan lemari mesin pengering handuk.
r. Pemasangan kipas.
s. Pemasangan styrofoam sebagai dalam dan pemasangan busa pada pintu-pintu.
t. Pemasangan kelistrikan pada lemari pengering.
u. Pemasangan fitting 10 lampu.
v. Pembuatan rangka penyangga hanger. Kemudian ikat ujung tiang besi rangka
menyilang dengan kawat.
3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a
Sebelum pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu proses
pemetilan dan proses pemvakuman agar mesin pengering dapat digunakan.
3.4.3.1 Proses Pemetilan
Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang atau dilas pada
evaporator, dengan cara yaitu :
a. Hidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut.
b. Kemudian tuang metal kira-kira 1 tutup botol metil.
c. Berikan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, kemudian
dihisap oleh pipa kapiler tersebut.
d. Matikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang keluar pada filter.
3.4.3.2 Proses Pemvakuman
Pemvakuman adalah proses untuk menghilangkan udara, uap air dan
kotoran (korosi) yang terjebak dalam siklus mesin kompresi uap. Berikut langkah-
langkah pemvakuman, antara lain :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
a. Persiapkan pressure gauge berikut 1 selang berwarna biru (low pressure),
yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya dan 1 selang
berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung refrigeran.
b. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisiskan terbuka dan kran tabung
refrigeran diposisikan tertutup.
c. Hidupkan kompresor, secara otomatis udara yang terjebak dalam siklus akan
keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang keluar
filter.
d. Pastikan bahwa udara yang terjebak telah habis. Untuk memastikanya dengan
cara menyalakan korek api dan ditaruh di depan ujung potongan pipa kapiler.
e. Selain itu, pada jarum pressure gauge akan menunjukan angka 0 psi.
f. Cek kebocoran pada sambungan-sambungan pipa dan katup dengan busa
sabun. Jika terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan tersebut
masih terjadi kebocoran.
g. Setelah dipastikan semua tidak terjadi kebocoran, langkah selanjutnya
mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.
3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran
Proses pengisian refrigeran pada mesin pengering handuk diperlukan
beberapa prosedur seperti berikut :
a. Pasanglah salah satu selang pressure gauge berwarna biru pada katup
pengisian (katup tengah) pressure gauge kemudian ujung selang pressure
gauge satunya pada katup tabung refrigeran 134a, seperti pada Gambar 3.27.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Gambar 3.27 Katup pengisian refrigeran.
b. Hidupkan kompresor dan buka keran pada katup tabung refrigeran secara
perlahan-lahan. Pada tekanan high pressure gauge mencapai tekanan yang
diinginkan, tutup keran pada katup tabung refrigeran.
c. Setelah refrigeran terisi ke dalam siklus mesin, lepaskan selang pressure
gauge. Cek lubang katup, sambungkan pipa-pipa dengan busa sabun guna
mengetahui adanya kebocoran.
3.4.4 Skematik Pengambilan Data
Untuk mempermudah dalam pemahaman cara kerja mesin penegering
handuk, alur dan sistem kerja ditampilkan dalam skematik mesin pengering
handuk yang teliti tersaji pada Gambar 3.28.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Gambar 3.28 Skematik pengambilan data.
Keterangan pada Gambar 3.28
a. Termokopel (T1)
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering sebelum masuk
mesin pengering.
b. Termokopel (T2)
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati
evaporator.
c. Termokopel (T3)
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati
kompresor.
d. Termokopel (T4)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati
kondensor.
e. Termokopel (T5)
Temokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah keluar dari
lemari penegering.
f. Termokopel (T6)
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati
heat exchanger masuk ke dalam lemari pengering.
3.4.5 Langkah-langkah Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data, dilakukan dengan cara sebagai
berikut :
a. Penelitian dilakukan di Laboratorium Universitas Sanata Dharma. Perubahan
suhu sekitar dan kelembaban dalam penelitian ini diabaikan, karena suhu
sekitar dan kelembabannya selalu berubah-ubah sesuai cuaca.
b. Memastikan bahwa thermokopel, dan timbangan digital yang digunakan sudah
dikalibrasi.
c. Memastikan bahwa kipas bekerja dengan baik, serta memastikan saluran
pembuangan air tidak tersumbat.
d. Meletakkan alat bantu penelitian pada tempat yang sudah ditentukan.
e. Menyalakan mesin pengering handuk.
f. Mencatat massa kosong (rangka dan hanger). Selanjutnya timbang dan catat
massa handuk kering (MHK).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
g. Menutup semua pintu lemari pengering dan tunggu sampai 30 menit agar
mesin mencapai suhu kerja yang konstan.
h. Membasahi dan memeras handuk sampai air tidak menetes kembali.
Kemudian menimbang dan catat massa handuk basah (MHB).
i. Mengecek tekanan P1 dan P2.
j. Data yang dicatat per 15 menit, antara lain :
MHBt : Massa handuk basah saat t, (kg).
T1 : Suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering, (˚C)
T2 : Suhu udara kering setelah melewati evaporator, (˚C)
T3 : Suhu udara kering setelah melewati kompresor, (˚C)
T4 : Suhu udara kering setelah melewati kondensor, (˚C)
T5 : Suhu udara kering yang keluar lemari pengering, (˚C)
T6 : Suhu udara kering setelah melewati heat exchanger masuk ke dalam
lemari pengering, (˚C)
P1 : Tekanan refrigerant yang masuk kompresor, (psig)
P2 : Tekanan refrigerant yang keluar kompresor, (psig)
k. Hasil data yang diperoleh kemudian dijumlahkan hasil kalibrasi alat bantu dan
jumlah massa handuk dikurangi massa hanger.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Tabel 3.1 Tabel yang dipergunakan untuk pengisian data.
Waktu
(t)
Massa
handuk
kering
Massa
handuk
basah
saat
t=0
(mt)
Massa
handuk
basah saat
-t (mt +
Δt)
Perbedaan
massa Δm
= mt–(mt
+ Δt)
Kondisi udara luar
T1 Twb
Menit Kg kg Kg Kg ˚C ˚C
Tabel 3.1 Lanjutan tabel yang dipergunakan untuk pengisian data.
Tekanan kerja Suhu udara setelah melewati Suhu udara keluar
lemari pengering
Evap Komp Kond HE
Pevap Pkomp T2 T3 T4 T6 T5 Twb
Psig Psig ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
3.5 Cara Menganalisis Hasil dan Menampilkan Hasil
Cara yang digunakan untuk manganalisis hasil dan menampilkan hasil,
sebagai berikut :
a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel seperti Tabel 3.1.
Kemudian menghitung rata–rata dari 5 kali percobaan tiap variasinya.
b. Menghitung massa air yang menguap dari handuk (M1) tiap variasinya. Massa
air yang menguap dari handuk (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1).
M1 = MHB – MHK (3.1)
Pada Persamaan (3.1) :
M1 : Massa air yang menguap dari handuk, kg
MHB : Massa handuk basah, kg
MHK : Massa handuk kering, kg
c. Mencari suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator dangan
menggunakan P–h diagram. Untuk dapat menggunakan P–h diagram maka
tekanan refrigerant P1 dan P2 harus dikonversikan dari satuan psig ke Mpa.
d. Mencari kelembaban spesifik udara setelah melewati kondensor (wG),
kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) menggunakan
psychrometric chart.
e. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan (∆w) tiap variasi. Massa air
yang berhasil diuapkan (∆w) adalah kelembaban spesifik setelah keluar dari
mesin pengering (wH) dikurangi kelembaban spesifik setelah melewati
kondensor (wG). Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung
menggunakan Persamaan (2.2).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
f. Menghitung laju aliran massa udara pada sambungan atau saluran masuk
ruang pengering (ṁudara). Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang
pengering(ṁudara) adalah debit udara (Qudara) dikali intensitas udara (ρudara)
sebesar 1,2 kg/m3. Laju aliran massa udara saluran masuk ruang pengering
(ṁudara) dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.3).
g. Menghitung kemampuan mesin pengering handuk untuk menguapkan massa
air (M2) dengan menggunakan massa air (M2) adalah laju aliran massa udara
pada saluran masuk ruang pengering(ṁudara) dikalikan massa air yang berhasil
diuapkan (Δw) dikalikan 3600 menit dapat dihitung menggunakan Persamaan
(2.4).
h. Untuk memudahkan pembahasan hasil–hasil perhitungan proses pengeringan,
maka digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan, dengan mengacu pada tujuan penelitian dan hasil penelitian orang
lain.
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
BAB IV
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Hasil yang didapatkan dalam penelitian mesin pengering handuk sistem
kompresi uap dibantu dengan 1 penukar kalor dan 10 lampu 25 watt dengan
variasi perasan menggunakan tangan dan perasan dengan bantuan mesin cuci
meliputi : massa handuk kering, massa handuk basah awal, massa handuk basah
saat t, tekanan refrigerant yang masuk kompresor (P1), tekanan refrigerant yang
keluar kompresor (P2), suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering (T1),
suhu udara kering setelah melewati evaporator (T2), suhu udara kering setelah
melewati kompresor (T3), suhu udara kering setelah melewati kondensor (T4),
suhu udara kering keluar lemari pengering (T5), suhu udara kering melewati heat
exchanger di dalam lemari pengering (T6). Pengujian dilakukan dengan 5 kali
pengujian setiap variasinya, kemudian dihitung hasil rata-ratanya. Untuk
pengeringan handuk dengan perasan tangan, hasil rata-rata akan disajikan pada
Tabel 4.1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Tabel 4.1 Hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan tangan.
Waktu
(t)
Massa
handuk
kering
Massa
handuk
basah
saat t=0
(mt)
Massa
handuk
basah saat
–t
(mt+Δt)
Perbedaan
massa
Δm=mt-
(mt+Δt)
Kondisi udara luar
T1 Twb
Menit kg kg Kg kg ˚C ˚C
0 1,800 4,757 4,757 0,000 26,98 26,9
15 1,800 4,757 4,472 0,285 30,42 27,3
30 1,800 4,757 4,068 0,404 30,34 27,5
45 1,800 4,757 3,746 0,322 30,48 27,2
60 1,800 4,757 3,403 0,343 30,82 27,2
75 1,800 4,757 3,050 0,353 30,24 26,9
90 1,800 4,757 2,696 0,354 31,10 27,3
105 1,800 4,757 2,387 0,309 31,22 27
120 1,800 4,757 2,121 0,266 31,38 27
135 1,800 4,757 1,916 0,205 31,46 27
150 1,800 4,757 1,791 0,124 31,60 26,9
Tabel 4.1 Lanjutan hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan tangan.
Tekanan kerja Suhu udara setelah melewati Suhu udara
keluar lemari
pengering Evap Komp Kond HE
Pevap Pkomp T2 T3 T4 T6 T5 Twb
Psig Psig ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C
55 225
18,00 31,04 35,58 53,58 51,44 31,4
17,60 32,02 38,88 54,34 49,98 31,4
18,08 32,86 40,22 54,36 50,52 31,2
18,30 33,32 40,26 53,44 49,64 30,9
18,38 33,16 40,20 54,20 50,10 31,2
18,62 33,40 40,42 54,76 50,76 31,2
18,22 33,14 40,34 54,64 50,80 31,2
18,08 32,74 40,54 54,66 50,90 31,2
17,94 33,28 40,62 54,38 51,26 30,9
17,80 33,40 40,44 54,26 51,00 31,2
18,24 33,38 40,48 53,78 51,00 31,2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Untuk variasi pengeringan dengan bantuan mesin cuci. Mesin cuci yang
digunakan adalah mesin cuci Electrolux EW-F10741 dengan kapasitas 8 kg,
kemudian handuk dikeringkan dengan kecepatan 1200 Rpm selama 13 menit.
Hasil rata- rata dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan mesin cuci.
Waktu (t)
Massa
handuk
kering
Massa
handuk
basah
saat t=0
(mt)
Massa
handuk
basah saat
–t
(mt+Δt)
Perbedaan
massa
Δm=mt-
(mt+Δt)
Kondisi udara luar
T1 Twb
Menit kg kg Kg kg ˚C ˚C
0 1,800 2,493 2,493 0,000 31,88 26,9
15 1,800 2,493 2,209 0,284 31,72 26,9
30 1,800 2,493 1,960 0,249 31,74 26,9
45 1,800 2,493 1,783 0,177 31,46 26,9
Tabel 4.2 Lanjutan hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan mesin cuci.
Tekanan kerja Suhu udara setelah melewati Suhu udara
keluar lemari
pengering Evap Komp Kond HE
Pevap Pkomp T2 T3 T4 T6 T5 Twb
Psig Psig ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C
55 225
18,84 36,00 40,94 53,00 51,44 31,3
18,72 36,62 41,00 54,68 50,70 31,2
18,38 36,20 41,10 53,64 50,50 31,4
18,58 36,18 41,16 54,64 50,60 31,3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Sebagai perbandingan Tabel 4.3, menampilkan data pengeringan handuk
menggunakan sinar matahari.
Tabel 4.3 Hasil pengeringan handuk dengan panas matahari.
Waktu (t)
Massa
handuk
kering
Massa
handuk basah
saat t=0 (mt)
Massa handuk
basah saat –t
(mt+Δt)
Perbedaan
massa Δm=mt-
(mt+Δt)
Menit kg Kg kg Kg
0 1,800 4,790 4,790 0,000
15 1,800 4,790 4,650 0,140
30 1,800 4,790 4,500 0,150
45 1,800 4,790 4,315 0,185
60 1,800 4,790 4,125 0,190
75 1,800 4,790 3,940 0,185
90 1,800 4,790 3,755 0,185
105 1,800 4,790 3,555 0,200
120 1,800 4,790 3,350 0,205
135 1,800 4,790 3,150 0,200
150 1,800 4,790 2,985 0,165
165 1,800 4,790 2,865 0,120
180 1,800 4,790 2,705 0,160
195 1,800 4,790 2,495 0,210
210 1,800 4,790 2,300 0,195
225 1,800 4,790 2,200 0,100
240 1,800 4,790 2,090 0,110
255 1,800 4,790 1,990 0,100
270 1,800 4,790 1,880 0,110
285 1,800 4,790 1,735 0,145
4.2 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 (M1) adalah massa handuk
basah (MHB) dikurangi massa handuk kering (MHK). Sebagai contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
perhitungan untuk mencari nilai M1 untuk pengeringan handuk dengan bantuan
perasan tangan sebagai berikut :
M1 = (MHB) - (MHK)
= (4,757–1,800) kg
= 2,957 kg
Hasil perhitungan untuk perasan tangan dan perasan dengan bantuan mesin cuci
dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Massa air yang menguap dari handuk (M1).
Perlakuan Jumlah handuk Massa total awal
handuk kering
Massa total
handuk basah
kg Kg
Perasan tangan 20 1,8 4,757
Perasan mesin cuci 20 1,8 2,493
Panas matahari 20 1,8 4,790
Tabel 4.4 Lanjutan massa air yang menguap dari handuk (M1).
Massa handuk basah setelah mengalami proses pengeringan selama t menit, kg
Menit ke- Perasan tangan Mesin cuci Matahari
0 4,757 2,493 4,790
15 4,472 2,209 4,650
30 4,068 1,960 4,500
45 3,746 1,783 4,315
60 3,403 - 4,125
75 3,050 - 3,940
90 2,696 - 3,755
105 2,387 - 3,555
120 2,121 - 3,350
135 1,916 - 3,150
150 1,791 - 2,985
165 - - 2,865
180 - - 2,705
195 - - 2,495
210 - - 2,300
225 - - 2,200
240 - - 2,090
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Massa handuk basah setelah mengalami proses pengeringan selama t menit, kg
Menit ke- Perasan tangan Mesin cuci Matahari
255 - - 1,990
270 - - 1,880
285 - - 1,735
Massa air keluar dari
handuk selama proses
pengeringan (Δm, kg) 2,957 0,693 2,990
b. Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond)
Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond) dapat dicari
menggunakan P-h diagram, seperti pada Gambar 4.1. Dengan diketahui tekanan
refrigerant yang masuk ke dalam kompresor dan tekanan refrigerant keluar dari
kompresor, maka dapat diketahui suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor.
P1 = ( 55 psi + 14,7 psi ) x 0,0069
= 0,48 MPa
P2 = ( 225 psi + 14,7 psi ) x 0,0069
= 1,65 MPa
Dari Gambar 4.1 untuk tekanan kerja evaporator (low) P1 = 0,48 MPa suhu
kerja evaporator (Tevap) sebesar 12oC dan untuk tekanan kerja kondensor (high) P2
= 1,65 MPa suhu kerja kondensor (Tkond) sebesar 52oC.
c. Kelembaban spesifik dalam ruang pengering (wG) dan kelembaban spesifik
setelah keluar dari mesin spesifik (wH).
Kelembaban spesifik dalam ruangan pengering (wG) dan kelembaban
spesifik setelah keluar dari mesin spesifik (wH) dapat dicari dengan menggunakan
psychrometric chart. Kelembaban spesifik dalam ruang pengering (wG) dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik G atau suhu udara setelah
melewati evaporator dan kondensor. Kemudian kelembaban spesifik setelah
keluar dari mesin pengering (wH) dapat diketahui melalui garis kelembaban
spesifik pada titik H atau suhu setelah udara melewati handuk basah. Sebagai
contoh menentukan kelembaban spesifik dalam ruangan pengering (wG) dan
kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin spesifik (wH) untuk proses
pengeringan handuk dengan perasan tangan pada menit ke-30 adalah seperti pada
Gambar 4.2.
d. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw)
Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.2). Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) adalah kelembaban
spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dikurangi kelembaban spesifik
dalam ruangan pengering (wG). Sebagai contoh perhitungan massa air yang
berhasil diuapkan (Δw) pada proses pengeringan handuk dengan perasan tangan
pada menit ke-30 adalah sebagai berikut :
Δw = ( wH – wG )
= ( 0,0209 – 0,0135 ) kg/kg
= 0,0074 kgair/kgudara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
P1 : 4,80 Mpa, Tevap : 12 ˚C
P2 : 1,65 Mpa, Tkond : 52 ˚C
Gambar 4.1 Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Gambar 4.2 Psychrometric chart perasan tangan, 30 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Keterangan pada Gambar 4.2 :
Titik A : Kondisi udara luar (T1).
Titik B : Suhu kerja evaporator.
Titik C : Suhu udara setelah melewati evaporator (T2).
Titik D : Suhu udara setelah melewati kompresor (T3).
Titik E : Suhu udara setelah melewati kondensor (T4).
Titik F : Suhu kerja kondensor.
Titik G : Suhu udara melewati heat exchanger di dalam lemari pengering
(T6).
Titik H : Suhu udara keluar lemari pengering (T5).
e. Perhitungan laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering
(ṁudara)
Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4). Laju aliran massa udara pada
saluran masuk ruang pengering (ṁudara) adalah massa air yang diuapkan (M2)
dibagi massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dikalikan 3600 detik. Sebagai
contoh perhitungan laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering
(ṁudara) untuk proses pengeringan handuk dengan perasan tangan pada menit ke-
30 adalah sebagai berikut :
M2 = ṁudara . Δw . 3600
ṁudara = (M2 / (Δw . 3600))
= (0,689/ (0,0074. 3600))
= 0,0259 kgudara/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
f. Perhitungan kecepatan udara (v)
Kecepatan udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3),
yaitu laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering dibagi dengan
luas kipas dikalikan massa jenis udara sebesar 1,2 kg/m3. Sebagai contoh
perhitungan kecepatan udara (v). Pada proses pengeringan handuk dengan perasan
tangan pada menit ke-30 adalah sebagai berikut :
ṁudara = Qudara . ρudara
= ( π . r2
. v) . ρudara
v = ṁudara / ( π . r2
. ρudara)
= 0,0259 / ((π . (20,5 cm)2 / 10000) . 1,2)
= 0,0259 / 0,158
= 0,1633 m/s
Tabel 4.5 Hasil perhitungan pengeringan handuk dengan perasan tangan.
Waktu wH wG Δw M2 ṁudara V Q
Menit kgair/
kgudara
kgair/
kgudara
kgair/
kgudara
kgair/
jam
kgudara/
detik m/s
m3/
Detik
0 0,0212 0,0133 0,0079 0 0,0000 0,0000 0,00000
15 0,0217 0,0128 0,0089 0,285 0,0089 0,0562 0,00741
30 0,0209 0,0135 0,0074 0,689 0,0259 0,1633 0,02155
45 0,0199 0,0131 0,0068 1,011 0,0413 0,2608 0,03442
60 0,0209 0,0132 0,0077 1,354 0,0488 0,3085 0,04070
75 0,0209 0,0136 0,0073 1,707 0,0650 0,4102 0,05413
90 0,0209 0,0133 0,0076 2,061 0,0753 0,4757 0,06277
105 0,0209 0,0131 0,0078 2,37 0,0844 0,5330 0,07033
120 0,0191 0,0129 0,0062 2,636 0,1181 0,7458 0,09842
135 0,0208 0,0128 0,008 2,841 0,0986 0,6230 0,08220
150 0,021 0,0133 0,0077 2,966 0,1070 0,6757 0,08917
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Tabel 4.6 Hasil perhitungan pengeringan handuk dengan bantuan perasan mesin
cuci.
Waktu wH wG Δw M2 ṁudara V Q
menit kgair/
kgudara
kgair/
kgudara
kgair/
kgudara
kgair/
jam
kgudara/
detik m/s
m3/
Detik
0 0,021 0,0131 0,0079 0 0,0000 0,0000 0,00000
15 0,0209 0,0134 0,0075 0,284 0,0105 0,0664 0,00877
30 0,021 0,0133 0,0077 0,533 0,0192 0,1214 0,01602
45 0,0212 0,0134 0,0078 0,71 0,0253 0,1597 0,02107
4.3 Pembahasan
Hasil penelitian yang telah dilakukan, menghasilkan mesin pengering
handuk yang dapat bekerja secara baik dan terus menerus tanpa terjadi hambatan
dan gangguan. Mesin pengering handuk sistem kompresi uap dibantu dengan 1
penukar kalor dan 10 lampu 25 watt yang dibuat mampu mengeringkan handuk.
Kecepatan pengeringan dihasilkan rentan waktu 150 menit untuk 20 handuk
dengan perasan tangan massa air yang menguap adalah 2,957 kg, 45 menit untuk
20 handuk dengan perasan mesin cuci massa air yang menguap adalah 0,693 kg
dan 285 menit untuk 20 handuk dengan bantuan sinar matahari 2,990 kg.
Pada saat lemari pengering bekerja dengan beban, kondisi udara yang
dihasilkan di dalam lemari pengering berbeda ketika mesin pengering bekerja
tanpa beban. Suhu kering yang dicapai lebih rendah dibandingkan dengan bekerja
tanpa beban dan suhu udara basah yang dicapai lebih tinggi dibandingkan tanpa
beban atau kelembaban udara yang dimiliki menjadi lebih tinggi. Penurunan suhu
udara kering disebabkan adanya kalor yang terserap oleh udara yang digunakan
untuk memanaskan dan juga untuk menguapkan air yang ada di dalam handuk
saat udara meningkatkan dan memanaskan handuk. Sedangkan kenaikan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
kelembaban udara disebabkan karena kandungan uap air yang ada di udara
bertambah. Pertambahan ini disebabkan oleh adanya perpindahan massa air dari
handuk yang basah ke udara.
Dari Tabel 4.4 dapat disimpulkan 20 handuk dengan bantuan mesin cuci
mempunyai kecepatan pengeringan paling cepat dan 20 handuk dengan bantuan
sinar matahari paling lama.
Gambar 4.4 Grafik penurunan massa air pada variasi proses pengeringan handuk.
Gambar 4.4 menunjukan bahwa mesin pengering mampu mengeringkan
20 handuk berbahan katun pada saat kondisi basah dengan hasil perasan tangan
dalam waktu 150 menit, serta hasil perasan dengan bantuan mesin cuci hanya
membutuhkan waktu sekitar 45 menit. Selain itu, mesin pengering handuk ini jauh
lebih cepat pengeringannya dibandingkan mengeringkan handuk secara
konvensional menggunakan panas matahari. Jika dikeringkan dengan panas
matahari handuk tersebut membutuhkan waktu sekitar 285 menit untuk proses
pengeringan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Hasil dari penelitian pengering handuk yang telah dilakukan, dapat
disimpulkan bahwa :
a. Mesin pengering handuk sistem kompresi uap dibantu dengan 1 penukar kalor
dan 10 lampu 25 watt berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai dengan
fungsinya.
b. Mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan tangan
dalam waktu 150 menit dengan massa air yang menguap sebesar 2,957 kg dan
Mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan mesin cuci
dalam waktu 45 menit dengan massa air yang menguap sebesar 0,693 kg.
5.2 Saran
Dari hasil proses penelitian mesin pengering handuk sistem kompresi uap
yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat dikemukakan :
a. Perlu adanya penambahan kapasitas handuk, karena suhu udara yang
dikeluarkan masih cukup tinggi .
b. Pada penelitian selanjutnya, akan lebih baik jika memperhatikan penempatan
atau peletakan handuk terhadap arah aliran udara saat mengambil massa air
handuk.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
DAFTAR PUSTAKA
Crane Jeff, 2007, Towel and garment warmer.
Keimei , 1992, clothing dryer.
Maruca, 2007, low temperature clothes dryer.
Meda, 1983, dier, in particular A clothes-drying cabinet.
Purwadi PK dan Kusbandono W, Mesin pengering pakaian energi listrik dengan
mempergunakan siklus kompresi uap.
Renaldi E., 2015, Mesin pengering pakaian sistem terbuka dengan debit aliran
udara 0,032 m3/s.
Rice Russell, 1995, Portable dryer for boots and gloves.
Williams Gary, 2010, Boot and glove dryer for food service industry and methood
of making same.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
LAMPIRAN
A. Foto alat yang digunakan dalam penelitian
Gambar A-1 Mesin pengering handuk yang digunakan penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
B. Psychometric Chart dan p-h Diagram
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI