Langkah-langkah dalam pengambilan data yaitu sebagai berikut : a. Memastikan alat ukur termokopel sudah dikalibrasi sebelum digunakan.
b. Menyiapkan jamur kuping basah yang akan dikeringkan dengan berat total jamur kuping yang sudah ditentukan susuai dengan variasi penelitian.
c. Memisahkan jamur satu dengan yang lain agar tidak terlalu berdekatan.
d. Membagi jamur kuping basah pada rak yang sudah disediakan.
e. Mencatat massa jamur kuping basah.
f. Memasukkan semua rak yang berisi jamur kuping basah ke dalam mesin pengering.
g. Menutup pintu mesin pengering dengan rapat dan kemudian dikunci
h. Menghidupkan mesin pengering dan menyalakan kipas jika pengambilan data menggunakan variasi.
i. Memeriksa kipas dan kompresor untuk memastikan apakah sudah berjalan dengan baik dan benar.
j. Menutup pintu ruangan mesin siklus kompresi uap denga rapat.
k. Mencatat data setiap 120 menit hingga mencapai massa total kering dari jamur kuping. Data penelitian meliputi sebagai berikut :
MJBt : Massa jamur basah saat t. (kg)
TA,db : Suhu udara kering sebelum masuk ke evaporator.(oC) TA,wb : Suhu udara basah sebelum masuk ke evaporator.(oC) Tevap : Suhu kerja evaporator. (oC)
Tc,db : Suhu udara kering setelah melewati evaporator. (oC) Tkond : Suhu kerja kondensor. (oC)
TD,db : Suhu udara kering setelah melewati kondensor. (oC) 3.7 Cara Mengolah Data
Cara yang digunakan untuk mengolah data sebagai berikut :
a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukan pada tabel kemudian hitung rata-rata dari 2 kali percobaan pada setiap variasi.
b. Kemudian dapat menghitung massa air yang menguap dari jamur kuping (M) setiap variasi ketika massa jamur kuping telah mencapai kering yang diinginkan. Massa uap air dari jamur kuping (M) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1) :
M = MJB – MJK (3.1)
Pada Persamaan (3.1) :
M : Massa air yang menguap dari jamur (kg) MJB : Massa jamur basah (kg)
MJK : Massa jamur kering saat t (kg)
c. Menghitung nilai COP dengan menggunakan P-h diagram untuk refrigeran R134a. Dapat dihitung dengan persamaan (2.5).
d. Menggambarkan data hasil penelitian pada Psychrometric Chart untuk mencari kelembapan spesifik setelah melewati kondensor (Wf), dan kelembapan spesifik udara sebelum masuk evaporator (Wg).
e. Setelah mengetahui kelembapan spesifik udara setelah melewati kondensor (Wf), dan kelembapan spesifik udara sebelum masuk evaporator (Wg).
Kemudian dapat dihitung massa air yang berhasil diserap (ΔW) tiap variasi.
f. Menghitung kemampuan mesin menguapkan massa air (ṁair). Kemampuan mesin menguapkan massa air (ṁair) adalah laju aliran udara (ṁudara) dikalikan dengan massa air yang berhasil diuapkan (ΔW).
Untuk memudahkan dalam pembahasan, hasil perhitungan proses pengeringan, maka digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukakan terhadap grafik yang dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian.
3.8 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam pembahasan, hasil perhitungan proses pengeringan, maka akan digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian yang sudah dilakukan dengan data yang ada .
3.9 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan merupakan inti pokok hasil penelitian dan kesimpulan juga harus menjawab tujuan dari penelitian. Saran merupakan masukan atau nasihat yang dapat digunakan pembaca jika pembaca tertarik dengan yang telah dilakukan dan ingin mendalaminya lebih lanjut.
46
BAB IV
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Hasil yang didapatkan dalam penelitian mesin pengering jamur kuping sistem udara tertutup dengan variasi tanpa kipas dan dua kipas meliputi : massa jamur kuping kering (MJK), massa jamur kuping basah (MJB), massa jamur kuping basah saat t (MJBt), selisih massa jamur kuping, suhu kerja evaporator (T1), suhu udara setelah melewati evaporator (T2), suhu kerja kondensor (T3), suhu udara setelah melewati kondensor (T4), serta kelembapan udara yang berada pada ruang pengering jamur kuping sebelum masuk evaporator (Tdb) dan (Twb).
Hasil rata-rata disajikan pada Tabel 4.1 dan tabel 4.2. Tabel 4.1 menampilkan data pengeringan jamur kuping tanpa kipas dan 4.2 menampilkan data pengeringan jamur kuping dengan tambahan 2 kipas.
MenitkgkgkgkgT evap( °C )T C ,db ( °C )T kond(°C)T D ,db(°C)TA ,db (°C)T A ,wb(°C) 1.0212,2312,230 2.120212,239,632,618,324,457,253,25032,5 3.240212,237,542,0919,225,861,257,350,532,5 4.360212,235,931,6118,725,461,457,550,433,5 5.480212,234,641,2918,825,660,856,752,233,5 6.600212,233,690,9517,524,761,257,452,332,5 7.720212,232,940,7517,524,560,856,951,533,5 8.840212,232,410,5317,924,860,556,45233,5 9.960212,232,020,3917,424,560,756,652,332,5 10.1080212,231,710,3117,324,660,256,151,732,5 18,124,960,456,551,432,9 10,52Massa air yang menguap
No
Massa Total Jamur Kering
Massa Total Jamur Basah
Selisih Berat Jamur (M)
Suhu Kerja EvaporatorSuhu Kerja KondensorSuhu Udara Ruang Pengering JamurWaktu ( t )
Massa Total Jamur Basah setelah di dalam mesin saat t Suhu Udara Setelah Melewati Kondensor
Suhu Udara Setelah Melewati Evaporator Rata-rata
Tabel 4.1 Data rata-rata hasil penelitian tanpa kipas di dalam ruang pengering Tegangan listrik kompresor: 220 Volt Arus listrik kompresor: 3,34 Amper
MenitkgkgkgkgT evap( °C )T C ,db ( °C )T kond(°C)T D ,db(°C)TA ,db (°C)T A ,wb(°C) 1.0212,2312,23 2.120212,238,983,2516,324,858,950,24430,5 3.240212,236,092,8918,026,260,753,646,532,0 4.360212,233,772,3218,526,661,553,946,633,4 5.480212,232,271,5019,327,561,854,047,033,6 6.600212,231,870,418,826,860,953,846,932,5 18,226,460,853,146,232,4 10,36Massa air yang menguapRata-rata
No
Massa Total Jamur Kering
Massa Total Jamur Basah
Selisih Berat Jamur (M)
Suhu Kerja KondensorSuhu Udara Ruang Pengering JamurWaktu ( t )
Massa Total Jamur Basah setelah di dalam mesin saat t Suhu Udara Setelah Melewati Kondensor
Suhu Kerja Evaporator Suhu Udara Setelah Melewati Evaporator
Tabel 4.2 Data rata-rata dengan tambahan 2 kipas Tegangan listrik kompresor: 220 Volt Arus listrik kompresor: 3,34 Amper
4.2 Perhitungan
A. Perhitungan massa air yang menguap dari jamur kuping (M)
Untuk menghitung massa air yang menguap dari jamur kuping (M) dapat dihitung menggunakan Persamaan (3.1). Berikut merupakan contoh perhitungan massa air yang menguap dari jamur kuping :
M = MJB – MJK M = 12,23 kg – 2 kg M = 10,23 kg
Tabel 4.3 Massa air yang diuapkan dan waktu pengeringan jamur kuping pada setiap variasi
Dalam siklus kompresi uap pada diagram P-h bisa didapatkan nilai entalpi setiap titik sehingga dapat dihitung (a) kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin), (b) kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout), (c) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), (d) laju aliran massa refrigeran, (e) COP mesin pengering jamur. Dengan menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h menggunakan rata-rata pengeringan jamur kuping yang tercepat, yaitu data rata-rata dengan 2 kipas di ruang pengering, di peroleh Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Diagram P-h R134a untuk data pengeringan tercepat ( tanpa ada proses pendinginan lanjut dan penurunan lanjut)
Gambar 4.1 menyajikan siklus kompresi uap yang terjadi pada proses pengeringan jamur kuping. Nilai entalpi h1,h2,h3 dan h4 diperoleh dari tabel sifat-sifat R-134.
(lampiran : Gambar L. 3 dan Gambar L.4)
h1 = 408,69 kJ/kg h3 = 289,14 kJ/kg h2 = 426,89 kJ/kg h4 = 289,14 kJ/kg
a. Kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) dapat dihitung dengan Persamaan (2.1)
Qin = h1–h4
Qin = 408,69 kJ/kg - 289,14 kJ/kg Qin = 119,55 kJ/kg
b. Kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) dapat dihitung dengan Persamaan (2.2)
Qout = h2 – h3
Qout = 426,89 kJ/kg - 289,14 kJ/kg Qout = 137,75 kJ/kg
c. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dapat dihitung dengan Persamaan (2.3)
Win = h2 – h1
Win = 426,89 kJ/kg - 408,69 kJ/kg Win = 18,2 kJ/kg
d. Laju aliran massa refrigeran
Laju aliran refrigeran pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.4)
COP mesin pengering dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) COP mesin pengering = ( )
( )
COP mesin pengering = ( )
( )
COP mesin pengering = 12,777
f. Mendapatkan kelembapan spesifik udara sebelum masuk evaporator (Wg) dan kelembapan spesifik udara setelah melewati kondensor (Wf )
Psychrometric chart digunakan untuk mencari kelembapan spesifik udara pada mesin pengering jamur kuping. Kelembapan spesifik udara sebelum masuk evaporator (Wg) dan kelembapan spesifik udara setelah melewati kondensor (Wf ) dapat diketahui melalui garis kelembapan spesifik. Sebagai contoh untuk menentukan kelembapan spesifik udara sebelum masuk evaporator (Wg) dan kelembapan spesifik udara setelah melewati kondensor (Wf ) pada variasi dengan 2 kipas pada menit ke-120 dapat dilihat pada Gambar 4.2. Dalam gambar tersebut dapat dilihat bahwa nilai kelembapan spesifik udara sebelum masuk evaporator
(Wg) adalah 0,0227 kgair/kgudara dan nilai kelembapan spesifik udara setelah melewati kondensor (Wf ) adalah 0,0198 kgair/kgudara
Gambar 4.2 Psychrometric chart dengan 2 kipas pada menit ke-120 g. Perhitungan massa air yang berhasil diuapkan (∆W)
Perhitungan massa air yang berhasil diuapkan (∆W) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6). Berikut contoh perhitungan massa air yang berhasil diuapkan (∆W) pada variasi dengan 2 kipas menit ke-120 adalah sebagai berikut :
∆W = Wg-Wf
∆W = 0,0227 kgair/kgudara - 0,0198 kgair/kgudara
∆W = 0,0029 kgair/kgudara
h. Laju pengeringan mesin pengering jamur kuping (ṁair)
Perhitungan laju pengeringan jamur kuping (ṁair) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7). Berikut ini contoh perhitungan laju pengeringan mesin pengering jamur kuping (ṁair) pada variasi 2 kipas menit ke-120 adalah sebagai berikut :
ṁair
ṁair
ṁair = 0,0270 kgair/menit
i. Laju aliran udara pada mesin pengering jamur kuping (ṁudara)
Perhitungan laju aliran udara pada mesin pengering jamur kuping (ṁudara) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.8). Berikut ini contoh perhitungan laju aliran udara pada mesin pengering jamur kuping (ṁudara) pada variasi dengan 2 kipas menit ke-120 adalah sebagai berikut :
ṁudara =
ṁudara =
ṁudara = 9,339 kgudara/menit
Tabel 4.4 Hasil perhitungan pada variasi tanpa kipas di ruang pengering
Rata-rata 0,0020 0,00461 2,7589
Jumlah 10,52
Tabel 4.5 Hasil perhitungan paada variasi 2 kipas di dalam ruang pengering
No
Rata-rata 0,0029 0,00987 3,3894
Jumlah 10,36
M = Selisih berat jamur.
ṁair = Laju pengeringan mesin pengering jamur kuping.
ṁudara = Laju aliran udara pada mesin pengering jamur kuping.
4.3 Pembahasan
Setelah melakukan penelitian, didapatkan hasil berupa mesin pengering jamur kuping yang dapat dioperasikan dengan mudah tanpa adanya kendala dan dapat digunakan untuk membantu proses pengeringan jamur kuping di masyarakat. Penelitian ini dilakukan secara terus menerus tanpa berhenti selama proses pengeringan sedang berlangsung, dan menghasilkan data yang baik. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.3 sampai dengan Gambar 4.6. Waktu yang diperoleh dari mengeringkan 12,23 kg jamur kuping basah dengan menggunakan variasi tanpa kipas memerlukan waktu 980 menit dengan massa air yang berhasil diuapkan (∆W) dari jamur kuping rata-rata sebesar 0,0020 kgair/kgudara. Sedangkan waktu yang diperoleh dengan menggunakan variasi 2 kipas dengan berat yang sama memerlukan waktu sebesar 560 menit dengan massa air yang berhasil diuapkan dari jamur kuping (∆W) rata-rata sebesar 0,0029 kgair/kgudara. Dapat dilihat pada Gambar 4.6, untuk mengeringkan jamur kuping basah dengan berat 12,23 kg menjadi jamur kuping kering dengan berat 2 kg dengan menggunakan 2 kipas memerlukan waktu 9 jam 20 menit sedangkan dengan tanpa kipas memerlukan waktu 16 jam 20 menit. Jika menggunakan pengeringan dengan energi matahari (dijemur secara tradisional) memerlukan waktu 2880 menit atau sekitar 6 hari untuk mecapai berat 2 kg dengan lama pengeringan 8 jam perhari di bawah energi matahari.
Dari Gambar 4.1 diagram P-h R-134 dapat diperoleh karakteristik dari mesin pengering yang memberikan waktu pengeringan tercepat. Karakteristik yang diperoleh : (a) kalor yang diserap evaporator (Qin) sebesar 119,55 kJ/kg, (b)
Gambar 4.3 Berat jamur kuping dari waktu ke waktu (tanpa kipas)
kalor yang dilepas kondensor (Qout) sebesar 137,75 kJ/kg, (c) Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) sebesar 18,2 kJ/kg, (d) laju aliran massa refrigeran (ṁ) sebesar 0,048 kg/detik, dan (e) COP mesin pengering jamur sebesar 12,777. Kemudian pada Tabel 4.4 dan Tabel 4.5 diperoleh keterangan bahwa rata-rata laju aliran massa udara pada mesin pengering jamur kuping pada variasi tanpa kipas sebesar 2,7589 kgudara/menit, lalu laju rata-rata aliran massa udara pada mesin pengering jamur kuping dengan variasi 2 kipas sebesar 3,6883 kgudara/menit. Dan laju pengeringan mesin pengering jamur kuping dengan variasi tanpa kipas sebesar 0,00461 kgair/menit, sedangkan rata-rata laju pengeringan mesin pengering jamur kuping dengan variasi 2 kipas sebesar 0,00987 kgair/menit.
Kemudian diperoleh juga rata-rata debit aliran udara pada mesin pengering jamur kuping dengan variasi tanpa kipas sebesar 2,1222 m3/menit, lalu rata-rata debit aliran udara pada mesin
pengering jamur kuping dengan variasi 2 kipas sebesar 2,8371 m3/menit.
Gambar 4.4 Berat jamur kuping dari waktu ke waktu (dengan 2 kipas)
Gambar 4.5 Berat jamur kuping dari waktu ke waktu (dengan energi matahari)
Gambar 4.6 Berat jamur kuping dari waktu ke waktu
Pada Gambar 4.6 disajikan grafik penurunan berat jamur kuping dari waktu ke waktu. Dapat dilihat bahwa untuk mencapai berat total jamur kuping kering dengan variasi tanpa kipas membutuhkan waktu selama 16 jam 20 menit dengan berat jamur kuping yang didapat sebesar 2 kg, kemudian pengeringan jamur kuping dengan variasi 2 kipas yang berada di dalam ruang pengering membutuhkan waktu 9 jam 20 menit dengan berat jamur kuping kering yang didapat sebesar 2 kg, sedangkan untuk pengeringan dengan energi matahari membutuhkan waktu pengeringan 6 hari dengan waktu pengeringan 8 jam perhari.
Dapat disimpulkan bahwa pengeringan yang paling optimal yaitu dengan variasi 2 buah kipas, dimana dapat dilihat pada Gambar 4.6 menit ke 560 massa jamur kuping sudah berkurang 10,23 kg dari massa awal jamur kuping basah sebesar
12,23 kg menjadi 2 kg. Adanya tambahan 2 kipas di dalam ruang pengering jamur kuping membuat aliran udara di ruang pengering semakin cepat. Pada kondisi tersebut, air yang terdapat pada jamur kuping menjadi lebih cepat terambil oleh sirkulasi udara panas sehingga jamur kuping kering lebih cepat dan semakin besar laju aliran massa udara panas yang mengalir maka akan semakin besar kemampuannya untuk menguapkan massa air dari jamur kuping, namun hal ini berbanding terbalik dengan suhu udara yang semakin menurun.
Pengeringan dengan energi matahari menjadi lama karena banyak faktor yang mempengaruhi proses pengeringannya seperti panas dari energi matahari yang tidak menentu, sirkulasi udara yang tidak stabil membuat air yang terdapat di dalam jamur kuping menjadi lebih lama terambil oleh sirkulasi udara panas dan jika kelembapan uap air yang terkandung di dalam jamur kuping dengan di udara luar sama maka proses pengeringan akan menjadi lama. Sehingga pengeringan dengan mesin pengeringan jamur kuping menjadi efektif karena udara yang disirkulasikan di dalam ruang mesin pengering bersifat kering dan memiliki suhu yang cenderung panas dan konstan yang berdampak pada proses penyerapan air yang terdapat di dalam jamur kuping menjadi lebih cepat.
61
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Hasil penelitian mesin pengering jamur kuping dengan sistem tertutup yang telah dilakukan, diperoleh beberapa kesimpulan yaitu :
a. Mesin pengering jamur kuping hasil rakitan dapat digunakan dengan mudah, proses pengeringannya yang tidak tergantung cuaca, tidak memerlukan lahan yang luas, dapat dilakukan kapan saja dan dapat dilakukan di dalam ruangan.
b. Saat digunakan mesin pengering jamur kuping mampu mengeringkan jamur seberat 12,23 Kg dengan menggunakan 2 kipas memerlukan waktu selama 9 jam 20 menit, dan sedangkan tanpa kipas di dalam ruang pengering memerlukan waktu selama 16 jam 20 menit.
c. Karakteristik yang diperoleh dari mesin pengering jamur kuping yang menggunakan siklus kompresi uap, meliputi :
1. Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) sebesar 119,55 kJ/kg.
2. Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) sebesar 137,75 kJ/kg.
3. Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (Win) sebesar 18,2kJ/kg.
4. Besarnya laju aliran refrigeran pada siklus kompresi uap sebesar 0,048 kg/detik
5. Besarnya Actual Coefficient of Performance (COP) mesin pengering jamur kuping sebesar 12,777.
6. Kondisi udara yang dihasilkan di dalam ruang pengering tanpa kipas memiliki rata-rata suhu kerja evaporator 18,1°C dan suhu ruang pengering 56,5°C. Sedangkan kondisi udara yang dihasilkan di ruang pengering dengan tambahan 2 kipas rata-rata suhu kerja evaporator 18,2°C dan suhu ruang pengering 53,1°C.
5.2 Saran
Dari hasil penelitian mesin pengering jamur kuping sistem udara tertutup tanpa kipas dan dengan 2 kipas yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat dikemukakan :
a. Sebaiknya pada saat proses pembuatan mesin pengering jamur kuping untuk bagian dinding mesin menggunakan media selain triplek karena triplek memiliki pori pori sehingga kalor masih dapat keluar dan terbuang.
b. Perlu diperhatikan saat perakitan pada lemari mesin pengering dan lemari pengering agar semua sisi dinding dapat tertutup dengan rapat dan tidak ada celah untuk udara dari luar masuk ke dalam ruang pengering agar kalor yang dihasilkan dapat maksimal dan tidak ada kalor yang terbuang.
c. Perlu diperhatikan saat pembuatan rak dan penempatan rak untuk objek yang dikeringkan agar jarak rak tidak terlalu jauh, supaya tidak menghabiskan tempat dan udara dapat tersirkulasi dengan baik saat melewati objek jamur kuping.
d. Perlu diperhatikan pada saat menyusun jamur kuping di rak sebaiknya jamur kuping diberi jarak yang tidak terlalu jauh supaya jamur kuping dapat kering dengan sempurna.
e. Agar mesin pengering bekerja dengan optimal sebaiknya pintu pengering jangan terlalu sering dibuka agar suhu dan kalor tidak terbuang keluar.
DAFTAR PUSTAKA
Adhiraharjo, Wisnu. 2020. Karakteristik Mesin Pengering Keripik Jagung Dengan Sistem Udara Terbuka Memakai Mesi n Siklus Kompresi Uap. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.
Guntur , Rio Demas. 2018. Karakteristik Mesin Pengering Handuk Menggunakan Sistem Udara Tertutup dan Terbuka. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.
Heryanto , Alfonsius Bagus Dwi. 2018. Alat Pengering Handuk Menggunakan Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap Dengan Sistem Udara Tertutup. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.
Nugroho , Dimas Ariyanto Catur. 2018. Mesin Pengering Pakaian Sistem Udaa Terbuka Dengan Menggunakan Komponen AC Split Dengan Satu Kipas dan Tanpa Kipas. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.
Oktaviani, Anastasya Regita. 2020. Karakteristik Mesin Pengering Keripik Gendar Menggunakan Sistem Udara Tertutup. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.
Senja , Johanito Dela. 2018. Mesin Pengering Briket Sistem Udara Tertutup Menggunakan Komponen Utama AC Split Dengan Variasi Kipas Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.
LAMPIRAN
A. Gambar mesin pengering jamur kuping
Gambar L. 1 Mesin pengering jamur kuping
Gambar L. 2 Kondensor dan evaporator
B. Gambar tabel sifat-sifat R-134a
Gambar L.3 Tabel sifat-sifat R-134a
Gambar L.4 Tabel sifat-sifat R-134a
C. Gambar Psychrometric chart
Gambar L.5 Psychrometric chart dengan 2 kipas pada menit ke-120 D. Gambar diagram P-h R134a
Gambar L.6 Diagram P-h R134a untuk data pengeringan tercepat