RANCANG BANGUN KOMPRESOR DAN PIPA KAPILER UNTUK MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA
KALOR DENGAN DAYA 1 PK
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ZAKARIA BERNANDO NIM : 100 421 051
RANCANG BANGUN KOMPRESOR DAN PIPA KAPILER UNTUK MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA KALOR DENGAN
DAYA 1PK
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Abstrak
Rancang bangun ini bertujuan untuk mengatasi masalah yang dihadapai usaha loundry pada penyediaan mesin untuk pencuci dan pengering yang dapat bekerja cepat. Oleh sebab itu dilakukan perancangan yang bertujuan untuk menghasilkan suatu unit mesin pengering pakaian portable dengan menggunankan AC rumah yang berorientasikan pada upaya efisiensi energi listrik yang dapat diaplikan pada skala kecil dan besar . Perancangan model fisik kompresor dan pipa kapiler pada unit mesin pengering pakaian ini didasarkan pada hasil perhitungan teoritis dan Pompa kalor yang digunakan beroperasi menggunakan siklus kompresi uap menjadi batasan masalahnya. Manfaat penelitian ini adalah untuk memenuhi kebutuhan pengeringan pakaian pada sektor rumah tangga, khususnya usaha laundry di Indonesia. Metode yang digunakan untuk mencapai tujuan melalui perhitungan termodinamika dengan refrigerant yang dipakai HCFC-22. Kesimpulan perancangan ini diperoleh Koefisien Performansi (COP) sebesar 5,093 dengan daya kompresor sebesar 1,03 kW dan panjang pipa kapiler 0,0366 meter.
COMPRESOR AND CAPILARY PIPE DESIGN FOR CLOTHES DRYER MACHINE HEAT PUMP DRYING WITH FORCE 1 PK
Department of Mechanical Engineering Faculty of Engineering University of Sumatera Utara
ABSTRACK
This design is intended to solve the faced loundry problem efforts on providing for washing machines and dryers that can work quickly . so this design that aims to produce a unit of portable clothes dryer with housing AC (air conditioner) in oriented with eficiency of electrical energy efforts with applicated on small and large scale . Physical design model for compressor and capilary pipe for the unit of clothes dryer machine is based on the results of theoretical calculations and the heat pump operate used to the cycle of vapor compression for the problem limit. The benefits of this research has for solving of drying clothes in the household sector , in particular laundry business in Indonesia . The method used to achieve this is through thermodynamic calculations use with refrigerant HCFC - 22 . Conclusions design fetches a high coefficient of performance is 5.093 with the power of compression is1.03 kw and capillary length is 0.0366 meter.
Keyword: portable , Housing AC, refrigerant, HCFC-22, Coefficient of Perfomance (COP).
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
berkat dan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini. Tugas sarjana
ini merupakan syarat dalam memperoleh gelar sarjana di Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
Tugas sarjana ini diambil dari bidang mata kuliah Perpindahan panas
dengan judul “RANCANG BANGUN KOMPRESOR DAN PIPA KAPILER UNTUK MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1PK”
Dalam penyelesaian tugas sarjana ini, penulis mendapat banyak bimbingan
dan dukungan dari dosen pembimbing bapak Dr. Eng.Himsar Ambarita, ST, MT
dan teman – teman di Departemen Teknik Mesin Ekstensi Universitas Sumatera
Utara, baik berupa saran dan nasehat serta ilmu pengetahuan.
Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang
sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua orang tua tercinta Bapak R. Pasaribu dan Ibu M. br. Manurung
yang telah berjuang untuk membimbing dan memberi dorongan moril
serta buat semua doa-doanya selama ini kepada penulis.
2. Bapak Dr. Eng.Himsar Ambarita, ST, MT, sebagai dosen pembimbing
nasehat kepada penulis sepanjang pengerjaan tugas sarjana ini hingga
selesai.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik
Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis selama kuliah.
5. Bapak/Ibu staff pegawai yang banyak membantu penulis selama kuliah di
Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna, oleh karena
itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca dalam
penyempurnaan tugas sarjana ini. Akhir kata penulis berharap semoga tugas
sarjana ini dapat berguna bagi pembaca. Terima kasih.
Medan, 15 Februari 2014
Penulis,
Zakaria Bernando
NIM: 100 421 051
2.2.4. Proses Evaporasi (4 – 1) ... 10
2.3. Komponen Utama Pompa Kalor Siklus Kompresi Uap ... 12
2.3.1. Kompresor ... 12
2.3.2. Katup Ekspansi ... 21
2.3.3. Refrigerant ... 24
2.4. Hasil Survey Usaha Loundry ... 30
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 34
3.2. Bahan dan Alat ... 34
3.2.1. Bahan ... 34
3.2.2. Alat ... 36
3.3. Data penelitian ... 41
3.4. Metode Pelaksanaan Penelitian ... 42
BAB IV PERANCANGAN KOMPONEN MESIN PENDINGIN 4.1. Perhitungan Termodinamika ... 43
4.2. Perhitungan Kompresor ... 46
4.2.1. Perhitungan Kapasitas Kompresor ... 47
4.2.2. Rasio Kompresi ... 47
4.2.3. Efisiensi Kompresi ... 47
4.2.4. Efisiensi Mekanik ... 48
4.2.5. Daya Motor Listrik Penggerak Kompresor ... 48
4.3. Perhitungan Pipa Kapiler ... 51
4.3.1. Perhitungan Panjang Pipa Kapiler ... 52
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ... 58
5.2. Saran ... 59
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Penggunaan Beberapa Refrigeran ... ... 14
Tabel 2.2 Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia ... …... 15
Tabel 2.3 Pembagian Refrigeran berdasarkan keamanan ... …... 26
Tabel 2.4 Nilai ODP Beberapa refrigeran ... …... 29
Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian ... ... 34
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus Kompresi Uap ... 7
Gambar 2.2 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap pada Diagram P-h... 8
Gambar 2.2a Proses Kerja Kompresi ... 8
Gambar 2.2b Proses Kerja Kondensasi ... 9
Gambar 2.2a Proses Kerja Evaporasi ... 11
Gambar 2.3 Pembagian Kompresor ... 12
Gambar 2.4 Bagian – bagian Kompresor Sudu Luncur ... 13
Gambar 2.5 Assembling dari Sliding Vane Compressor ... 17
Gambar 2.6 Bentuk Roller dari Sliding Vane Compressor ... 18
Gambar 2.7 Pipa Kapiler ... 22
Gambar 2.8 Mesin Pengering Speed Queen dengan penambahan LPG ... 30
Gambar 2.9 Mesin Pengering Elektroluk ... 31
Gambar 2.10 Mesin Pengering dan ruang pengering rakitan ... 32
Gambar 2.11 Mesin pengering pakaian gas LPG type standart ... 32
Gambar 2.12 Mesin Pengering Loundry Gas Type TL - 25 ... 33
Gambar 3.1 Pakaian ... 35
Gambar 3.2 Rancangan Mesin Pengering Pompa Kalor ... 36
Gambar 3.3 Aluminium S Type Load Cell ... 37
Gambar 3.4 Rh Meter ... 38
Gambar 3.5 Hot Wire Annemometer ... 39
Gambar 3.7 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian ... 42
Gambar 4.1 Skema rancangan bangun Mesin Pengering Pakaian ... 43
Gambar 4.2 P-h Diagram ... 44
Gambar 4.3 Diagram P-h Kompresor ... 46
Gambar 4.4 Diagram Pipa Kapiler ... 51
Gambar 4.5 Panjang Ruas Pipa Kapiler ... 51
DAFTAR NOTASI
Notasi Arti Satuan
A Luas Permukaan Perpindahan Panas m2
Ta Temperatur air 0C
Tu Temperatur udara 0C
m& Laju aliran massa refrigeran Kg/s
w Laju aliran massa refrigeran persatuan luas Kg/m2.s
Q Laju perpindahan panas kW
ωi Rasio kelembaban udara
Pv,i Tekanan parsial uap air bar
LMTD Beda suhu rata-rata logaritma K
Do Diameter luar pipa mm
Cp Panas spesifik udara kJ/Kg.K
µ
Viscositas (kekentalan) Kg/m.sk Konduktivitas termal W/m.K
V Kecepatan refrigeran m/s
Re Bilangan Reynold
Nu Bilangan Nusselt
ho Koefisien perpindahan panas luar tube W/m2.K
hi Koefisien perpindahan panas internal W/m2.K
U Koefisien perpindahan panas total W/m2.K
t Tebal mm
L Jarak mm
D Diameter mm
Wc Daya Kompresor Kj/s
Qk Kalor yang dikeluarkan Kondensor kW
Qe Kalor yang dikeluarkan Evaporator kW
COP Coefficient of Performance
v Volume spesifik
Rc Rasio Kompresi
nc Efisiensi Kompresi
u Kecepatan Tip Vane m/s
