Hasil Perhitungan

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN

4.2 Hasil Perhitungan

a. Perhitungan massa air yang menguap dari pakaian dan perhitungan lama waktu pengeringan pakaian (Δt).

Massa air yang menguap dari pakaian (Mpm) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (3.1). Massa air yang menguap dari pakaian adalah massa pakaian basah (Mpb) dikurangi dengan massa pakaian kering (Mpk).

Sebagai contoh perhitungan untuk mencari massa air yang menguap dari pakaian (Mpm) adalah pengeringan pakaian dengan perasan tangan dan dua kipas sebagai berikut:

Mpm = Mpb – Mpk

Mpm = (7070 – 3510) gram Mpm = 3560 gram

Guna menampilkan angka perhitungan lama waktu pengeringan pakaian (Δt), dapat dihitung dengan menggunakan metode interpolasi linier yang ditunjukan pada Persamaan 4.1.

=

^{₂ ₁}

₂ ₁

( − ₁) + ₁

(4.1)

Sebagai contoh untuk perhitungan hasil perasan tangan dan dua kipas.

X = 3510 gram X₁= 3698 gram X₂= 3418 gram Y1= 80 menit Y2= 100 menit

= 100 menit − 80 menit

3418 gram − 3698 gram (3510 gram − 3698 gram) + 80 menit

= 93 menit

Hasil perhitungan untuk setiap variasinya disajikan pada Tabel 4.7.

Tabel 4.7 Massa air yang menguap dari pakaian (Mpm) dan perhitungan lama waktu pengeringan pakaian (Δt)

Perasan tangan dan dua kipas 20 7070 3510 3560 93

Perasan mesin cuci dan dua kipas 20 4970 3510 1460 45 Perasan tangan dan tanpa kipas 20 7070 3510 3560 134 Perasan mesin cuci dan tanpa

kipas 20 4970 3510 1460 67

Perasan tangan dengan panas

matahari 20 7070 3510 3560 153

Perasan mesin cuci dengan panas

matahari 20 4970 3510 1460 88

b. Kelembaban spesifik udara masuk ruang pengering (WC) dan kelembaban spesifik udara setelah keluar dari ruang pengering (W_D).

Kelembaban spesifik udara masuk ruang pengering (WC) dan kelembaban spesifik udara setelah keluar dari ruang pengering (WD) dapat dicari dengan mempergunakan psychrometric chart. Kelembaban spesifik udara saat masuk ruang pengering (WC) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik C atau kondisi suhu udara setelah keluar kondensor. Sedangkan kelembaban spesifik udara setelah keluar dari ruang pengering (WD) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik D atau kondisi suhu udara setelah melewati pakaian basah dan keluar dari ruang pengering. Sebagai contoh menemukan kelembaban spesifik udara masuk ruang pengering pakaian (WC) dan kelembaban

spesifik udara setelah keluar ruang pengering pakaian (W_D) pada variasi perasan mesin cuci dan dua kipas menit ke-10 dapat di lihat pada Gambar 4.1. Dari Gambar 4.1 dapat diperoleh nilai kelembaban spesifik udara masuk ruang pengering (W_C) = 11,6 gr_air/kg_udara, dan nilai kelembaban spesifik udara setelah keluar dari ruang pengering (WD) = 30,2 grair/kgudara.

Gambar 4.1Psychrometric Chartperasan mesin cuci dandua kipas pada menit ke-10 (sumber: http://flycarpet.net/en/PsyOnline)

c. Perhitungan massa air yang berhasil diuapkan (Δw)

Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.1). Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) adalah kelembaban spesifik udara setelah keluar dari ruang pengering (W_D) dikurangi kelembaban spesifik udara masuk ruang pengering (WC). Sebagai contoh perhitungan rata-rata massa air yang berhasil diuapkan (Δw) untuk variasi perasan mesin cuci dan dua kipas pada menit ke-10 adalah sebagai berikut :

Δw = WD– WC

Δw = 30,2 grair/kg_udara– 11,6 gr_air/kg_udara Δw = 18,6 grair/kgudara

Δw = 0,0186 kg_air/kg_udara

d. Perhitungan laju pengeringan mesin pengering pakaian

Laju pengeringan (MLP) mesin pengering pakaian dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (2.8). Laju pengeringan (M_LP) adalah massa air yang berhasil diambil oleh udara dari pakaian yang dikeringkan (Δm) dibagi dengan perbedaan waktu (Δt). Sebagai contoh perhitungan laju pengeringan mesin pengering pakaian (MLP) untuk variasi perasan mesin cuci dan dua kipas pada menit ke-10 adalah sebagai berikut:

M_LP=

MLP= ^{, air}

M_LP= 0,0457 kg_air⁄menit

e. Perhitungan laju aliran massa udara pada mesin pengering pakaian (ṁ_udara) Laju aliran massa udara pada mesin pengering pakaian (ṁudara) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.9). Laju aliran massa udara pada mesin pengering pakaian (ṁudara) adalah laju pengeringan (MLP) dibagi dengan massa air yang berhasil diuapkan (Δw). Sebagai contoh perhitungan laju aliran massa pada mesin pengering pakaian (ṁudara) untuk variasi perasan mesin cuci dan dua kipas pada menit ke-10 adalah sebagai berikut:

ṁ

udara = ^LP

∆

ṁ

udara = ^{, /}

, /

ṁ

udara = 2,4570 kg_udara/menit

Tabel 4.8 Hasil perhitungan pengering pakaian dengan perasan tangan dan dua kipas

menit kgair/kgudara Δm

(kgair) kgair⁄menit kgudara/menit

1 20 0,0126 0,0300 0,0174 1,0400 0,0520 2,9885

2 40 0,0120 0,0276 0,0156 0,9430 0,0472 3,0224

3 60 0,0120 0,0328 0,0208 0,8170 0,0409 1,9639

4 80 0,0120 0,0416 0,0296 0,5720 0,0286 0,9662

5 100 0,0120 0,0556 0,0436 0,2800 0,0140 0,3211

Tabel 4.9 Hasil perhitungan pengering pakaian dengan perasan mesin cuci dan

menit kg_air/kg_udara Δm

(kg_air) kg_air⁄menit kg^udara/menit

1 10 0,0116 0,0302 0,0186 0,4570 0,0457 2,4570

2 20 0,0116 0,0336 0,0220 0,3760 0,0376 1,7091

3 30 0,0116 0,0366 0,0250 0,3200 0,0320 1,2800

4 40 0,0118 0,0422 0,0304 0,2340 0,0234 0,7697

5 50 0,0116 0,0486 0,0370 0,1460 0,0146 0,3946

Tabel 4.10 Hasil perhitungan pengering pakaian dengan perasan tangan dan tanpa kipas

menit kgair/kgudara Δm

(kgair) kgair⁄menit kgudara/menit

1 20 0,0118 0,0319 0,0201 0,8880 0,0444 2,2090

2 40 0,0119 0,0340 0,0221 0,7340 0,0367 1,6606

3 60 0,0120 0,0362 0,0242 0,6420 0,0321 1,3264

4 80 0,0124 0,0382 0,0258 0,5730 0,0287 1,1105

5 100 0,0126 0,0419 0,0293 0,3710 0,0186 0,6331

6 120 0,0122 0,0484 0,0362 0,2580 0,0129 0,3564

7 140 0,0126 0,0522 0,0396 0,1090 0,0055 0,1376

Tabel 4.11 Hasil perhitungan pengering pakaian dengan perasan mesin cuci dan tanpa kipas

menit kg_air/kg_udara Δm

(kg_air) kg_air⁄menit kgudara/menit

1 10 0,0126 0,0336 0,0210 0,3890 0,0389 1,8524

2 20 0,0126 0,0330 0,0204 0,2960 0,0296 1,4510

Tabel 4.11 Lanjutan hasil perhitungan pengering pakaian dengan perasan mesin cuci dan tanpa kipas

No.

Waktu (t)

Kelembaban Spesifik Massa

air MLP

ṁ

^udara

W_C W_D Δw

menit kg_air/kg_udara Δm

(kg_air) kg_air⁄menit kgudara/menit

3 30 0,0126 0,0370 0,0244 0,2600 0,0260 1,0656

4 40 0,0126 0,0402 0,0276 0,1960 0,0196 0,7101

5 50 0,0128 0,0416 0,0288 0,1490 0,0149 0,5174

6 60 0,0128 0,0450 0,0322 0,1020 0,0102 0,3168

7 70 0,0130 0,0500 0,0370 0,0960 0,0096 0,2595

f. Perhitungan pada mesin Siklus Kompresi Uap

Gambar 4.2 Siklus kompresi uap pada diagram p-h R-410A pada mesin pengering pakaian yang memberikan waktu pengeringan tercepat

Gambar 4.2 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram P-h R-410A yang dipergunakan untuk mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap pada mesin pengering pakaian yang memberikan waktu pengeringan tercepat. Dari Gambar 4.2 tersebut diperoleh data-data sebagai berikut :

Tevap(Te)= 5,9 °C = 279,05 K

T_kond(Tc)= 54,9 °C = 328,05 K

P1 = 0,84 MPa P2 = 3,5 MPa

h₁ = 424,1 kJ/kg h₃= h4= 297,9 kJ/kg

h₂ = 458,9 kJ/kg

· Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Perhitungan energi kalor yang diserap oleh evaporator dari udara yang melintasi evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2).

Qin = h1– h4

= 424,1 kJ/kg – 297,9 kJ/kg Q_in = 126,2 kJ/kg

· Energi kalor yang dilepas kondensor (Q_out)

Perhitungan energi kalor yang dilepas kondensor ke udara di sekitar kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3).

Qout = h2– h3

= 458,9 kJ/kg – 297,9 kJ/kg Q_out = 161 kJ/kg

· Kerja kompresor (Win)

Perhitungan kerja yang dilakukan oleh kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4).

Win = h2– h1

= 458,9 kJ/kg – 424,1 kJ/kg W_in = 34,8 kJ/kg

· COPaktualmesin siklus kompresi uap

Perhitungan unjuk kerja aktual mesin siklus kompresi uap (COPaktual) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5).

COP_aktual = ⁱⁿ

in

= ^{, /}

, /

COP_aktual = 3,62

· COPidealmesin siklus kompresi uap

Perhitungan unjuk kerja ideal mesin siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6).

COP_ideal =

= ^,

( , , )

COP_ideal = 5,69

· Efisiensi (ŋ) sistem mesin siklus kompresi uap

Perhitungan efisiensi (ŋ) mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7).

Dari Gambar 4.2 diagram P-h R-410a dapat diketahui karakteristik dari mesin siklus kompresi uap yang dipergunakan pada mesin pengering pakaian yang memberikan waktu pengeringan tercepat yakni hasil perasan mesin cuci dan dua kipas. Diperoleh hasil energi kalor yang diserap evaporator dari udara yang melintasi evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) sebesar 126,2 kJ/kg, sedangkan untuk kalor yang dilepas kondensor ke udara di sekitar kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) sebesar 161 kJ/kg. Kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (Win) sebesar 34,8 kJ/kg. Unjuk kerja sesungguhnya (COP_aktual) adalah 3,62 dan unjuk kerja ideal mesin siklus kommpresi uap (COPideal) sebesar 5,69. Efisiensi yang mampu dihasilkan sebesar 63 %.

Hasil dari penelitian yang telah dilakukan, mesin pengering pakaian sistem udara terbuka mampu bekerja dengan baik. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.1