BAB IV HASIL ANALISIS KARAKTERISTIK BAHAN DAN
4.1. Waktu Pengeringan
Pada penelitian ini telah dilakukan suatu percobaan terhadap bahan yang di uji berbahan katun, poliester dan campuran kedua bahan yaitu kemeja dengan komposisi 60%polyester+40%katun. Dengan melakukan pengujian menggunakan handuk berbahan atau karakteristik bahan yang berbeda. Hal ini ditujukan agar memperoleh perbandingan karakteristik bahan dengan kemampuan menyerap panas yang berbeda pada setiap bahan pakaian atau handuk yang diuji. Pengujian dilakukan dengan variasi massa handuk memiliki yang kandungan air. Variasi karakteristik bahan diberikan dengan kode bahan I, bahan II, dan bahan III,.
Dengan kondisi ini dilakukan pengujian agar memperoleh besarnya laju pengeringan yang diakibatkan oleh panas buangan kondensor AC Split 1 PK.
Pengujian dilakukan dengan kondisi kerja AC Split 1 PK beroperasi mendinginkan ruangan konstan pada suhu 16 0C. Kondisi ini ditetapkan untuk memperoleh performansi kerja mesin dan suplai panas buangan evaporator yang diterima lemari pengering dalam keadaan konstan. Untuk melihat kerja pengering terhadap tiap – tiap bahan pakain berbeda – beda tergatung kepada karakteristik bahan tersebut. Karakteristik yang dimiliki setiap bahan memberikan efek yang berbeda – beda terhada waktu pengeringan. Hal ini dapat diperlihatkan pada grafik berikut.
Tabel 4.1 Data Waktu Pengeringan Bahan Pakaian No. Nama Bahan Pakaian Massa Awal
Bahan (gram)
36 Dari data pada tabel 4.1 diatas diperoleh bahwa waktu terbesar yang dibutuhkan untuk mengeringkan bahan adalah Katun 100%, Polyester 100% dan Polyester 60% + Katun 40%. Dengan demikian dapat dilihat bahwa masing – masing bahan memiliki karakteristik tersendiri terhadap daya serap panas sehingga mempengaruhi lamanya pengeringan bahan. Gambar 4.1 dan 4.2 berikut menunjukkan bahan sedang di keringkan.
Gambar 4.1 Pengujian Bahan Katun 100%
Gambar 4.2 Pengujian Bahan Polyester 100%
Universitas Sumatera Utara
37 4.2.Karakteristik Pengeringan
Pengujian dilakukan kepada masing – masing bahan pakaian polyester, Katun dan campuran (polyester 60% + Katun 40%). Untuk melihat karakteristik penegringan dari masing – masing bahan dapat di nilai dari perhitungan SMER dan SEC nya. Dengan menggunakan persamaan 4 dan 5, dapat dihitung besarnya nilai SMER dan SEC dari masing – masing bahan seperti berikut.
4.2.1 Karakteristik Bahan Pakaian Polyester 100%
Pengujian yang dilakukan pada bahan pakaian polyester 100%
menggunakan pakaian jenis handuk. Dengan melihat besarnya penurunan massa bahan dari kondisi basah hingga dapat dikatakan kering dapat dilihat dari gambar 4.3 Dengan terlebih dahulu menghitung besarnya kalor yang masuk kedalam lemari pengering pakaian menggunakan persamaaan berikut ini.
̇ ̇ ( ) Laju aliran massa udara:
̇ Dimana:
adalah density (berat jenis) udara, = 1,22 kg/m3. A adalah luas penampang saluran udara, dimana:
Panjang, P = 0,5 m dan lebar, L = 0,45 m
Universitas Sumatera Utara
38 Gambar 4.3 Grafik Hasil Pengujian Bahan Pakaian Polyester 100%
Dari grafik diatas dapat dilihat besarnya nilai kalor rata – rata yang dilepas oleh pengering kepada pakaian adalah 1,031188 kJ/s. Temperatur udara panas yang terjadi diantara suhu 45 0C – 50 0C mempengaruhi penurunan kadar air yang ada pada bahan pakaian hingga menjadi 160,37 gr atau dinyatakan kering dengan waktu yang dipakai selama pengeringan yaitu 90 menit. Dengan demikian dapat dihitung besarnya nilai SMER dan SEC dari bahan polyester dengan menggunakan persamaan berikut.
Laju pengeringan diperoleh dari persamaan di bawah ini:
̇
Dimana :
Wo = Berat bahan sebelum pengeringan (gr) Wf = Berat bahan sesudah pengeringan (gr) t = Waktu pengeringan (menit)
V = Kecepatan udara (m/s)
Universitas Sumatera Utara
39 Dari Tabel hasil pengujian bahan polyester 100%, diperoleh :
Wo = 420,48 gr,
Daya kondensor (Wc) adalah
Wc = Vc x Ic
40
Dari hasil perhitungan diatas maka dapat dilihat bahwa besarnya energi spesifik yang mampu diserap oleh bahan pakaian dari panas yang dibuang oleh kondesor adalah ⁄ .
4.2.2 Karakteristik Bahan Pakaian Katun 100%
Pengujian yang dilakukan kepada bahan pakaian Katun 100% dengan menggunakan jenis pakaian handuk. Dengan melihat besarnya penurunan massa bahan dari kondisi basah hingga dapat dikatakan kering dapat dilihat dari gambar 4.4 Dengan terlebih dahulu menghitung besarnya kalor yang masuk kedalam lemari pengering pakaian menggunakan persamaaan berikut ini.
̇ ̇ ( ) Laju aliran massa udara:
̇ Dimana:
adalah density (berat jenis) udara, = 1,22 kg/m3. A adalah luas penampang saluran udara, dimana:
Panjang, P = 0,5 m dan lebar, L = 0,45 m
Universitas Sumatera Utara
41 Gambar 4.4 Grafik Hasil Pengujian Bahan Pakaian Katun 100%
Dari grafik hasil pengujian bahan pakaian Katun diatas dapat dilihat besarnya nilai kalor rata – rata yang dilepas oleh pengering kepada pakaian adalah 0,61122305 kJ/s. Temperatur yang bekerja diantara 45 0 C – 50 0 C yang menurunkan kadar air dari pakaian hingga 240,37 gr dengan lama waktu pengeringan hingga 137 menit. Dengan demikian dapat dihitung besarnya nilai SMER dan SEC dari bahan polyester dengan menggunakan persamaan berikut.
Laju pengeringan diperoleh dari persamaan di bawah ini:
̇
Dimana :
Wo = Berat bahan sebelum pengeringan (gr) Wf = Berat bahan sesudah pengeringan (gr) t = Waktu pengeringan (menit)
V = Kecepatan udara (m/s)
Dari Tabel hasil pengujian bahan Katun 100%, diperoleh :
Universitas Sumatera Utara
42
Daya kondensor (Wc) adalah
Wc = Vc x Ic
43
=
= ⁄
Dari hasil perhitungan diatas maka dapat dilihat bahwa besarnya energi spesifik yang mampu diserap oleh bahan pakaian dari panas yang dibuang oleh kondesor adalah ⁄ .
4.2.3 Karakteristik Bahan Pakaian Campuran (Polyester 60% + Katun 40%)
Pengujian yang dilakukan kepada bahan pakaian campuran (polyester 60%
+ Katun 40%) dengan menggunakan jenis pakaian kemeja. Dengan melihat besarnya penurunan massa bahan dari kondisi basah hingga dapat dikatakan kering dapat dilihat dari tabel 4.4. Dengan terlebih dahulu menghitung besarnya kalor yang masuk kedalam lemari pengering pakaian menggunakan persamaaan berikut ini. A adalah luas penampang saluran udara, dimana:
Panjang, P = 0,5 m dan lebar, L = 0,45 m
Universitas Sumatera Utara
44 Gambar 4.5 Grafik Hasil Pengujian Bahan Pakaian Kemeja dengan Kandungan
(Polyester 60% + Katun 40%)
Dari grafik hasil pengujian bahan pakaian diatas dapat dilihat besarnya nilai kalor rata – rata yang dilepas oleh pengering kepada pakaian adalah 0,60581 kJ/s.
Temperatur yang bekerja antara 42 0C – 50 0C dengan menurunkan kadar air pada pakaian hingga dinyatakan kering pakaian memiliki massa 129,74 gr memilki waktu pengeringan selama 45 menit. Dengan demikian dapat dihitung besarnya nilai SMER dan SEC dari bahan polyester dengan menggunakan persamaan berikut.
Laju pengeringan diperoleh dari persamaan di bawah ini:
̇
Dimana :
Wo = Berat bahan sebelum pengeringan (gr) Wf = Berat bahan sesudah pengeringan (gr) t = Waktu pengeringan (menit)
Universitas Sumatera Utara
45 V = Kecepatan udara (m/s)
Dari Tabel hasil pengujian bahan Katun 100%, diperoleh : Wo = 245,7 gr,
Daya kondensor (Wc) adalah
Wc = Vc x Ic
46
Dari hasil perhitungan diatas maka dapat dilihat bahwa besarnya energi spesifik yang mampu diserap oleh bahan pakaian dari panas yang dibuang oleh kondesor adalah ⁄ .
Melihat hasil pengujian dari ketiga bahan pakaian diatas dengan bahan polyester 100 % dengan nilai SMER 0.1970 kg/kWh, bahan Katun 100% dengan nilai SMER 0.1478 kg/kWh, dan bahan campuran (polyester 60% + Katun 40%) dengan nilai SMER 0.1756 kg/kWh dapat disimpulkan dari karakteristik penguapan yang terjadi bahwa urutan bahan dari yang lebih mudah melepas uap air adalah polyester 100%, campuran ( polyester 60% + Katun 40%) dan Katun 100%.
4.3.Efisiensi Pengeringan
Perancangan alat lemari pengering yang digunakan adalah hasil dari penelitian yang dapat dilihat pada penelitian Ronald (2017). Dari hasil perancangan tersebut diperoleh besarnya panas yang dihasilkan kondensor adalah 2,774 kW. Untuk menghitung besarnya efisiensi pengeringan yang terjadi pada masing – masing bahan pakaian yang di uji yaitu polyester 100%, Katun 100%
dan campuran (polyester 60% + Katun 40%) dapat dilihat sebagai berikut.
Universitas Sumatera Utara
47 4.3.1 Efisiensi Pengeringan Bahan Pakaian Polyester 100%
Perhitungan besarnya efisiensi pengeringan yang mampu dilakukan lemari pengering terhadap bahan pakaian polyester 100% dapat di hitung dari hasil pengujian terlampir. Dari hasil pengujian tersebut dapat diperoleh besarnya nilai – nilai suhu lemari pengering, suhu keluar, penurunan massa air, kelembaban dan lama waktu pengeringan.
Udara yang masuk kedalam lemari pengering yang diprgunakan sebagai sumber panas pengeringan berasal dari panas buangan kondensor. Dari data pengujian diperoleh kecepatan udara pada ruang pengering (v) = 0.5 m/s, temperature masuk udara ke dalam kondensor rata-rata 29.80C, dan temperature rata rata udara di ruang pengering yakni 49.740C. Maka dapat dicari energy panas yang dapat di transfer oleh kondensor dengan menggunakan rumus:
̇
Maka:
Untuk menentukan laju aliran massa ̇, maka kita harus mencari nilai massa jenis, panas spesifik pada tabel sifat udara. Maka dapat dicari banyaknya energy panas dari kondensor dengan menggunakan temperature rata-rata( ).
48 Interpolasi untuk mendapatkan massa jenis
Interpolasi untuk mendapatkan panas jenis
Maka dapat dicari nilai
̇
49 = 2.453kW
Kalor penguapan:
̇
̇ = laju penguapan kg/s
= kalor penguapan kJ/kg @
Dari tabel kita dapat 0C
Maka Qp = 0.4170 kW
Efisiensi alat pengering =
4.3.2 Efisiensi Pengeringan Bahan Pakaian Katun 100%
Perhitungan besarnya efisiensi pengeringan yang mampu dilakukan lemari pengering terhadap bahan pakaian Katun 100% dapat di hitung dari hasil pengujian terlampir. Dari hasil pengujian tersebut dapat diperoleh besarnya nilai – nilai suhu lemari pengering, suhu keluar, penurunan massa air, kelembaban dan lama waktu pengeringan.
Udara yang masuk kedalam lemari pengering yang diprgunakan sebagai sumber panas pengeringan berasal dari panas buangan kondensor. Dari data pengujian diperoleh kecepatan udara pada ruang pengering (v) = 0.5 m/s,
Universitas Sumatera Utara
50 temperature masuk udara ke dalam kondensor rata-rata 29.80C, dan temperature rata rata udara di ruang pengering yakni 47.490C. Maka dapat dicari energy panas yang dapat di transfer oleh kondensor dengan menggunakan rumus:
̇
Maka:
Untuk menentukan laju aliran massa ̇, maka kita harus mencari nilai massa jenis, panas spesifik pada tabel sifat udara. Maka dapat dicari banyaknya energy panas dari kondensor dengan menggunakan temperature rata-rata( ).
Interpolasi untuk mendapatkan massa jenis
Interpolasi untuk mendapatkan panas jenis
Universitas Sumatera Utara
51
Maka dapat dicari nilai
̇ ̇
̇
Maka 0C
= 2.7792kW Kalor penguapan:
̇
̇ = laju penguapan kg/s
= kalor penguapan kJ/kg @
Dari tabel kita dapat 0C
Universitas Sumatera Utara
52
4.3.3 Efisiensi Pengeringan Bahan Pakaian Campuran (Polyester 60% + Katun 40%)
`Perhitungan besarnya efisiensi pengeringan yang mampu dilakukan lemari pengering terhadap bahan pakaian campuran (polyeste 60% + 40% Katun) dapat di hitung dari hasil pengujian terlampir. Dari hasil pengujian tersebut dapat diperoleh besarnya nilai –nilai suhu lemari pengering, suhu keluar, penurunan massa air, kelembaban dan lama waktu pengeringan.
Udara yang masuk kedalam lemari pengering yang diprgunakan sebagai sumber panas pengeringan berasal dari panas buangan kondensor. Dari data pengujian diperoleh kecepatan udara pada ruang pengering (v) = 0.5 m/s, temperature masuk udara ke dalam kondensor rata-rata 29.80C, dan temperature rata rata udara di ruang pengering yakni 48.690C. Maka dapat dicari energy panas yang dapat di transfer oleh kondensor dengan menggunakan rumus:
̇
Maka:
Untuk menentukan laju aliran massa ̇, maka kita harus mencari nilai massa jenis, panas spesifik pada tabel sifat udara. Maka dapat dicari banyaknya energy panas dari kondensor dengan menggunakan temperature rata-rata( ).
Universitas Sumatera Utara
53
Interpolasi untuk mendapatkan massa jenis
Interpolasi untuk mendapatkan panas jenis
54
Maka dapat dicari nilai
̇ ̇
̇
Maka 0C
= 2.0658 kW Kalor penguapan:
̇
̇ = laju penguapan kg/s
= kalor penguapan kJ/kg @
Dari tabel kita dapat 0C
Maka Qp = 0.31049 kW
Efisiensi alat pengering =
Universitas Sumatera Utara
55 4.4.Termoekonomik Sistem
Dari nilai hasil pengujian yang telah dilakukan dapat dihitung besarnya nilai termoekonomik dari sistem yang dibangun. Perhitungan besarnya nilai diambil berdasarkan harga listrik PLN bulan Juli-September 2017 dengan tegangan 900 VA dengan harga terdaftar Rp. 1352 / kWH. Jadi dapat dilakukan perhitungan besarnya nilai termoekonomik dengan menggunakan persamaan 4 sebagai berikut:
̇ Untuk masing – masing bahan pakaian:
Polyester:
⁄
Katun 100 %:
⁄
Campuran (Polyester 60% + Katun 40%)
⁄
Universitas Sumatera Utara
56 Dari hasil analisa pengujian, diperoleh besarnya nilai-nilai karakteristik dan termoekonomik bahan adalah seperti tabel 4.2 berikut.
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Nilai Karakteristik dan Termoekonomik bahan
Melihat tabel diatas diperoleh bahwa bahan dengan karakteristik paling mudah kering adalah polyester, campuran, katun yang dilihat dari laju pengeringannya.
Termoekonomik yang terbesar dimiliki oleh katun, campuran, dan polyester.
Bahan Wo
57
1. Laju pengeringan bahan secara berturut-turut adalah 0.1734 kg/jam untuk handuk bahan polyester 100%, 0.1302 kg/jam untuk handuk bahan cotton 100%, 0.1546 kg/jam untuk kemeja bahan Cotton 40% + Polyester 60%.
Laju pengeringan paling tinggi dimiliki oleh bahan polyester 100%.
2. Nilai SMER yang di dapat adalah 0.1971 kg/kWh untuk polyester 100%, 0.1479 kg/kWh untuk cotton, 0.1757 kg/kWh untuk bahan campuran.
3. Nilai SEC yang di dapat adalah 5.0748 kWh/kg untuk polyester 100%, 6.7600 kWh/kg untuk cotton, 5.6916 kWh/kg untuk bahan campuran.
4. Efisiensi alat pengering adalah 17% untuk bahan polyester 100%, 11.18%
untuk bahan cotton 100%, dan 15.03% untuk bahan campuran.
5. Nilai termoekonomik dari masing-masing bahan adalah Rp. 6.862,752 /kg untuk polyester 100%, Rp. 9.147,362 /kg untuk bahan cotton 100%, dan Rp. 7.699,234 /kg untuk bahan campuran.
5.2. Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, penulis memberikan saran sebagai berikut :
1. Perlu lagi diperhatikan posisi pakaian yang baik untuk dikeringkan sehingga pengeringan optimal.
2. Perlu penelitian lebih lanjut mengenai variasi sifat bahan lain yang dapat dikeringkan oleh lemari pengering ini, untuk membandingkan nilai SEC dan nilai SMER.
Universitas Sumatera Utara
Daftar Pustaka
Ambarita, Himsar. 2013. Termodinamika Teknik I. Sustainable Energy Research Group. Medan-Indonesia.
Ameen, A. dan S. Bari, 2004. Investigation into the effectiveness of heat pump assisted clothes dryer for humid tropics. Energy Conversion and Management, pp. 137-1405.
Braun, J. E., Bansal, P.K., Groll, E.A., 2001. Energy efficiency analysis of air cycle heat pump dryers. International Journal of Refrigeration 25, 954‒
965.
Brown, R., 2009. Heat Pumps - A guidance document for designers. BSRIA.
Cengel, Yunus A & Boles, Michael A. 2015. Thermodinamics and Engineering Approach. Ed 8. McGraw Hill-Education. United State of America.
Deng, S., Han, H., 2004. An experimental study on clothes drying using rejected heat (CDURH) with split-type residential air conditioners. Applied Thermal Engineering 24, 2789-2800.
Denkenberger, Dave., Calwell, C., Beck, N., Trimboli, B., Driscoll, D., 2013.
Analysis of Potential Energy Savings from Heat Pump Clothes Dryers in North America. CLASP (by Ecova).
Hermawan, Indra. 2014. Kajian Pengering Pakaian Sistem Pompa Kalor. Tesis.
Universitas Sumatera Utara. Medan-Indonesia.
http://id.Wikipedia.org/wiki/pompa_kalor diakses tanggal 10 Februari 2018.
Mahlia, T.M.I., et al., 2010. Clothes drying from room air conditioning waste heat: thermodynamics investigation. Arabian Journal for Science and Engineering.
Meyers, S., Franco, V.H., Lekov, A.B., Thompson, L., Sturges, A., 2010. Do Heat Pump Clothes Dyers Make Sense for the U.S. Market?. Lawrence Berkeley National Laboratory. California.
Mujumdar, Arun S. 2006. Handbook of Industrial Drying. Third Edition. CRC Press.
Supriadi, Agus, Riansyah, Angga, Nopianti, Rosdiana. 2013. Pengaruh Perbedaan Suhu dan Waktu Pengeringan Terhadap Karakteristik Ikan Asin Sepat Siam (Trichogaster pectoralis) Dengan Menggunakan Oven. Fishtech.
Volume II. Nomor 01.
Taib, G., G. Said dan S. Wiraatmadja. 1988. Operasi Pengeringan Pada Pengolahan Hasil Pertanian. PT Mediatama Sarana Perkasa. Jakarta Xanthopoulos, G., Oikonomou, N., G. Lambrinos., 2007. Applicability of a
single-layer drying model to predict the drying rate of whole figs. Journal of Food Engineering 81, 553‒559.
Universitas Sumatera Utara
Lampiran
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara