MESIN PENGERING JAMUR KUPING SISTEM UDARA TERTUTUP TANPA KIPAS DAN DENGAN DUA KIPAS
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mendapatkan gelar Sarjana Teknik dibidang Teknik Mesin
Oleh :
BENEDIKTUS TONNY WIJAYA
NIM : 175214014
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
2021
ii
CLOSED AIR SYSTEM MUSHROOM DRYER WITHOUT FAN AND WITH TWO FANS
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
by:
BENEDIKTUS TONNY WIJAYA Student Number: 175214014
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI
SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA
2021
iii
MESIN PENGERING JAMUR KUPING SISTEM UDARA
TERTUTUP TANPA KIPAS DAN DENGAN DUA KIPAS
iv
MESIN PENGERING JAMUR KUPING SISTEM UDARA
TERTUTUP TANPA KIPAS DAN DENGAN DUA KIPAS
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah digunakan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 8 November 2021 Penulis
Benediktus Tonny Wijaya
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama ; Benediktus Tonny Wijaya
Nomor Mahasiswa : 175214014
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Mesin pengering jamur kuping sistem udara tertutup tanpa kipas dan dengan dua kipas
beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 8 November 2021 Yang menyatakan,
Benediktus Tonny Wijaya
vii
ABSTRAK
Pada saat ini, perubahan iklim di Indonesia yang tidak menentu dan keterbatasan lahan untuk menjemur membuat para petani jamur kuping mengalami penurunan produktifitas sehingga diperlukan teknologi yang ramah lingkungan, dapat mengeringkan kapan saja, tidak memerlukan lahan yang luas, dan dapat dilakukan di dalam ruangan yaitu mesin pengering. Tujuan penelitian ini adalah (a) membuat mesin pengering jamur kuping yang bekerja menggunakan siklus kompresi uap dan dengan sistem udara tertutup (b) mengetahui lamanya waktu yang diperlukan untuk mengeringkan jamur dengan menggunakan mesin pengering jamur (c) mengetahui karakteristik dari mesin pengering jamur kuping yang menggunakan siklus kompresi uap yang telah dibuat tersebut, meliputi : (1) besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) (2) besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) (3) besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (Win) (4) besarnya Actual Coefficient of Performance (COP) dari mesin pengering jamur kuping (5) besarnya laju aliran massa refrigeran yang mengalir di dalam siklus kompresi uap (6) kondisi-kondisi udara pada mesin pengering.
Penelitian dilakukan secara eksperimen. Mesin pengering jamur kuping ini berdaya listrik rendah dengan daya 735 watt, daya 2 kipas 50 watt dan total daya 785 watt. Ukuran mesin pengering jamur kuping memiliki panjang 320 cm, lebar 120 cm, tinggi 147 cm. Variasi pada penelitian ini adalah tanpa kipas dan menggunakan 2 kipas tambahan di dalam ruang mesin pengering. Mesin pengering jamur kuping menggunakan mesin siklus kompresi uap yang memiliki komponen utama : kompresor, kondensor, pipa kapiler, dan evaporator. Sistem udara yang dipergunakan adalah sistem udara tertutup.
Mesin pengering jamur kuping energi listrik siklus kompresi uap dengan sistem udara tertutup yang dibuat dapat bekerja dengan baik dan mudah digunakan. Waktu pengeringan jamur kuping yang diperlukan mesin pengering jamur kuping adalah 980 menit atau 16 jam lebih 20 menit untuk kondisi tanpa tambahan kipas di dalam ruang pengerin, dan 560 menit atau 9 jam lebih 20 menit untuk kondisi penambahan dengan 2 kipas di dalam ruang pengering.
Karakteristik dari mesin pengering jamur kuping kuping meliputi : (1) kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) sebesar 119,55 kJ/kg. (2) kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) sebesar 137,75 kJ/kg. (3) kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (Win) sebesar 18,2 kJ/kg. (4) Actual Coefficient of Performance (COP) dari mesin pengering jamur kuping sebesar 12,777. (5) laju aliran massa refrigeran yang mengalir di dalam siklus kompresi uap sebesar 0,048 kg/detik (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
Kata kunci : mesin pengering jamur, siklus kompresi uap, sistem udara tertutup
viii
ABSTRACT
At this time, climate change in Indonesia is uncertain and limited land for drying makes ear mushroom farmers experience a decrease in productivity so that environmentally friendly technology is needed, can dry at any time, does not require large areas, and can be done indoors, namely machines dryer. The objectives of this study were (a) to make an ear fungus drying machine that worked using a steam compression cycle and with a closed air system (b) to determine the length of time required to dry mushrooms using a mushroom drying machine (c) to determine the characteristics of an ear fungus drying machine.
using the steam compression cycle that has been created, includes : (1) the amount of heat absorbed by the refrigerant mass unity evaporator (Qin) (2) the amount of heat released by the refrigerant mass unity condenser (Qout) (3) the amount of work done by the refrigerant mass unity compressor (Win) (4) the amount of Actual Coefficient of The performance (COP) of the ear fungus drying machine (5) the magnitude of the mass flow rate of the refrigerant flowing in the vapor compression cycle (6) the air conditions in the dryer.
The research was conducted experimentally. This ear fungus drying machine has low electric power with 735 watts of power, 2 fans of 50 watts of power and a total power of 785 watts. The size of the ear mushroom drying machine is 320 cm long, 120 cm wide, 147 cm high. The variation in this research is fanless and using 2 additional fans in the drying machine room. The ear fungus drying machine uses a steam compression cycle machine which has the main components: compressor, condenser, capillary tube, and evaporator. The air system used is a closed air system.
Steam compression cycle electric ear mushroom dryer machine with a closed air system that is made to work well and is easy to use. The ear fungus drying time required by the ear fungus drying machine is 980 minutes or 16 hours and 20 minutes for conditions without additional fans in the drying chamber, and 560 minutes or 9 hours and 20 minutes for additional conditions with 2 fans in the drying chamber. The characteristics of the ear mushroom drying machine include:
(1) the heat absorbed by the evaporator unit refrigerant mass (Qin) is 119.55 kJ/kg. (2) the heat released by the refrigerant mass unit condenser (Qout) is 137.75 kJ/kg. (3) the work done by the compressor unit refrigerant mass (Win) is 18.2 kJ/kg. (4) Actual Coefficient of Performance (COP) of the ear mushroom drying machine is 12,777. (5) the mass flow rate of refrigerant flowing in the vapor compression cycle is 0.048 kg/second (6) the air condition produced in the fanless drying chamber has an average evaporator working temperature of 18.1°C and a drying chamber temperature of 56, 5°C. While the condition of the air produced in the drying room with the addition of 2 fans, the average working temperature of the evaporator is 18.2°C and the temperature of the drying room is 53.1°C.
Kata kunci : mushroom drying machine, vapor compression cycle, closed air system
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan tepat pada waktunya.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin.
Berkat bimbingan, nasihat, dan doa yang diberikan oleh berbagai pihak, akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati dan ketulusan, penulis mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada :
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
3. Dr. Eng. I Made Wicaksana Ekaputra selaku Dosen Pembimbing 1 Skripsi.
4. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Dosen Pembimbing 2 Skripsi.
5. Elisabeth Supartiningsih dan Yohanes Leonardus Sujito sebagai orang tua penulis yang selalu memberi semangat dan dukungan baik berupa materi maupun spiritual.
6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas semua ilmu yang telah diberikan kepada penulis selama perkuliahan.
7. Seluruh Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, yang telah membantu penulis selama perkuliahan hingga selesainya penulisan skripsi ini.
8. Theodorus Ryan Pratama Yudha, Albertus Ronaldo, dan Rio Ajipratya selaku teman satu tim dalam pembuatan alat.
x
9. Semua teman-teman Teknik Mesin dan pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan bantuan moril maupun materi sehingga proses penyelesaian skripsi ini berjalan dengan lancar.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidaklah sempurna, karena tidak ada gading yang tak retak sehingga kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca sangat diharapkan demi penyempurnaan skripsi ini di kemudian hari. Akhirnya besar harapan penulis agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Yogyakarta, 8 November 2021
Penulis
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN... xvi
BAB 1 ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan masalah ... 2
1.3 Tujuan penelitian ... 3
1.4 Batasan Batasan dalam Pembuatan Alat ... 4
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
1.6 Luaran Penelitian ... 5
BAB II ... 6
2.1 Dasar Teori ... 6
2.1.1 Metode-Metode Pengeringan Jamur Kuping ... 7
2.1.2 Dehumidifier ... 8
2.1.3 Parameter Proses Pengeringan ... 10
2.1.4 Siklus Kompresi Uap ... 12
2.1.4.1 Diagram P-h dan T-s Diagram ... 15
2.1.4.2 Perhitungan dalam diagram P-h ... 18
xii
2.1.5 Psychrometric Chart ... 19
2.1.5.1 Proses-proses pada Psychrometric Chart ... 23
2.1.5.2 Proses-proses Pengeringan Jamur Kuping pada Psychrometric Chart ... 28
2.1.6 Proses yang Terjadi pada Mesin Pengering Jamur Kuping ... 30
2.2 Tinjauan Pustaka ... 31
BAB III ... 33
3.1 Objek Penelitian ... 34
3.2 Alur Penelitian ... 35
3.3 Variasi Penelitian ... 36
3.4 Pembuatan Alat ... 36
3.4.1 Bahan ... 37
3.4.2 Alat Ukur dalam Penelitian ... 40
3.5 Posisi Alat Ukur saat Pengambilan Data ... 41
3.6 Cara Pengambilan Data ... 42
3.7 Cara Mengolah Data ... 43
3.8 Cara Melakukan Pembahasan ... 44
3.9 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran ... 45
BAB IV ... 46
4.1 Hasil Penelitian ... 46
4.2 Perhitungan ... 49
4.3 Pembahasan ... 56
BAB V ... 61
5.1 Kesimpulan ... 61
5.2 Saran ... 62
DAFTAR PUSTAKA ... 70
LAMPIRAN...71
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pengeringan Jamur Kuping dengan Matahari ... 8
Gambar 2.2 Refrigerant Dehumidifier ... 9
Gambar 2.3 Desiccant Dehumidifier... 10
Gambar 2.4 Skematik Mesin yang Bekerja dengan Siklus Kompresi Uap ... 13
Gambar 2.5 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h ... 15
Gambar 2.6 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s... 15
Gambar 2.7 Diagram P-h ... 17
Gambar 2.8 Psychrometric Chart ... 20
Gambar 2.9 Skematik Psychrometric chart ... 22
Gambar 2.10 Proses-proses yang terjadi dalam Psychrometric Chart ... 23
Gambar 2.11 Proses Pendinginan (cooling) ... 24
Gambar 2.12 Proses Pemanasan (heating) ... 25
Gambar 2.13 Proses Pelembapan (humidifying) ... 25
Gambar 2.14 Proses Pemanasan dan Kelembapan (heating and humidifying) ... 26
Gambar 2.15 Proses Penurunan Kelembapan (dehumidifying)... 26
Gambar 2.16 Proses Pemanasan dan Penurunan Kelembapan (heating and dehumidifying)... 26
Gambar 2.17 Proses Pendinginan dan Penuruan Kelembapan (cooling and dehumidifying)... 27
Gambar 2.18 Proses Pendinginan dan Pelembapan (cooling and humidifying). .. 28
Gambar 2.19 Proses Pengeringn Jamur Kuping pada Psychrometric Chart ...28
Gambar 2.20 Proses-proses yang terjadi pada Mesin Pengering Jamur Kuping. . 30
Gambar 3.1 Skematik mesin pengering jamur kuping ... 34
Gambar 3.2 Diagram alur untuk penelitian ... 35
Gambar 3.3 Evaporator ... 37
Gambar 3.4 Kondensor ... 38
Gambar 3.5 Kompresor ... 39
Gambar 3.6 Refrigeran ... 39
Gambar 3.7 Pipa kapiler ... 40
xiv
Gambar 3.8 Posisi alat ukur saat pengambilan data ... 41
Gambar 4.1 Diagram P-h R134a untuk data pengeringan tercepat ... 50
Gambar 4.2 Psychrometric chart dengan 2 kipas pada menit ke-120 ... 53
Gambar 4.3 Berat jamur kuping dari waktu ke waktu (tanpa kipas) ... 57
Gambar 4.4 Berat jamur kuping dari waktu ke waktu (dengan 2 kipas )... 58
Gambar 4.5 Berat jamur kuping dari waktu ke waktu (dengan energi matahari) 58 Gambar 4.6 Berat jamur kuping dari waktu ke waktu ... 59
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data rata-rata hasil penelitian tanpa kipas di dalam ruang pengering .. 47 Tabel 4.2 Data rata-rata dengan tambahan 2 kipas ... 48 Tabel 4.3 Massa air yang diuapkan dan waktu pengeringan jamur kuping pada
setiap variasi ... 49 Tabel 4.4 Hasil perhitungan pada variasi tanpa kipas di ruang pengering... 55 Tabel 4.5 Hasil perhitungan paada variasi 2 kipas di dalam ruang pengering ... 55
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Mesin pengering jamur kuping ...71
Lampiran 2 Kondensor dan evaporator ...71
Lampiran 3 Tabel sifat-sifat R-134a ...72
Lampiran 4 Tabel sifat-sifat R-134a ...72
Lampiran 5 Psychrometric chart dengan 2 kipas pada menit ke-120 ...73
Lampiran 6 Diagram P-h R134a untuk data pengeringan tercepat ...73
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan berjalannya waktu, banyak pelaku usaha merasa mendapatkan kendala dalam menyediakan produksinya saat musim hujan datang. Indonesia terdapat 2 jenis musim, yaitu musim kemarau dan musim hujan. Musim hujan di Indonesia biasanya terjadi pada bulan Oktober sampai dengan bulan April.
Banyak pelaku usaha yang usahanya menggunakan energi matahari untuk proses pengeringan produksinya, mengalami penurunan produktifitas pada bulan-bulan tersebut. Pelaku usaha jamur kuping merupakan salah satu contoh yang terkena dampak penurunan produksinya akibat datangnya musim hujan.
Terdapat banyak pelaku usaha jamur kuping di Indonesia. Hal ini disebabkan karena permintaan pasar terhadap jamur kuping semakin meningkat. Jamur kuping biasanya dimanfaatkan untuk kebutuhan bahan makanan. Permintaan untuk lokal dan mancanegara semakin meningkat dikarenakan berkembangnya variasi makanan yang menggunakan bahan dasar jamur kuping.
Pengeringan jamur dengan energi matahari secara langsung memakan waktu sekitar tujuh hari, bila proses penjemuran dilakukan mulai pukul 08.00 sampai dengan 16.00. Kelebihannya dijemur di bawah matahari langsung adalah tidak membutuhkan biaya untuk menyediakan sumber energi yang diperlukan untuk proses pengeringan. Kekurangannya adalah lahan yang dibutuhkan cukup luas untuk penjemuran, membutuhkan tenaga untuk mengangkat dan
memindahkan jamur, mengawasi jamur agar tidak terkena hujan, mengawasi jamur agar tidak dirusak oleh binatang. Pengeringan di luar rumah juga tidak sehat karena jamur kuping dapat terkena kotoran binatang maupun debu.
Karena banyaknya permintaan, terbatasnya lahan, waktu pengeringan yang lama, adanya musim hujan, sulitnya mendapatkan energi matahari pada saat musim penghujan, biaya operasional yang lebih besar dan kebersihan jamur kuping yang kurang sehat menjadi faktor utama untuk para pelaku usaha jamur kuping mencari cara untuk mengeringkan, meningkatkan hasil produksi serta membuat biaya operasional lebih hemat.
Setelah mengetahui kendala- kendala yang dialami oleh para pelaku usaha jamur kuping, penulis tertarik untuk membuat dan melakukan penelitian alat pengering jamur kuping dengan mempergunakan siklus kompresi uap. Siklus kompresi uap yang dipakai menggunakan komponen utama berupa : kompresor, kondensor, evaporator dan pipa kapiler. Harapannya alat tersebut dapat menggantikan proses penjemuran dengan energi matahari. Dengan proses pengeringan yang tidak tergantung cuaca, tidak memerlukan lahan yang luas, dapat dilakukan kapan saja dan dapat dilakukan di dalam ruangan. Suhu yang dihasilkan tidak terlalu tinggi dan kerjanya stabil sehingga jamur kuping tidak mengalami kerusakan saat proses pengeringan.
1.2 Rumusan masalah
Rumusan masalah dinyatakan sebagai berikut:
a. Bagaimanakah membuat mesin pengering yang dipergunakan untuk mengeringkan jamur kuping dengan mempergunakan mesin siklus kompresi uap dan dengan sistem udara tertutup?
b. Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan jamur kuping dengan menggunakan mesin pengering tersebut?
c. Bagaimanakah karakteristik dari mesin pengering jamur kuping tersebut ? 1.3 Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
a. Membuat mesin pengering jamur kuping yang bekerja menggunakan siklus kompresi uap dan dengan sistem udara tertutup.
b. Mengetahui lamanya waktu yang diperlukan untuk mengeringkan jamur dengan menggunakan mesin pengering jamur tersebut.
c. Mengetahui karakteristik dari mesin pengering jamur kuping yang menggunakan siklus kompresi uap yang telah dibuat tersebut, meliputi :
1. Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin).
2. Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout).
3. Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (Win).
4. Besarnya laju aliran massa refrigeran yang mengalir di dalam siklus kompresi.
5. Besarnya Actual Coefficient of Performance (COP) dari mesin pengering jamur kuping.
6. Kondisi-kondisi udara pada mesin pengering.
1.4 Batasan Batasan dalam Pembuatan Alat
Batasan- batasan yang digunakan di dalam pembuatan alat penelitian adalah sebagai berikut :
a. Mesin pengering jamur kuping bekerja dengan mempergunakan siklus kompresi uap dan dengan sistem udara tertutup.
b. Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor, kondensor, evaporator, pipa kapiler.
c. Daya kompresor yang dipakai sebesar 1 HP, komponen utama yang lain besar ukurannya menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor.
d. Komponen tambahan menggunakan kipas yang ditempatkan di dalam ruang pengering.
e. Jumlah kipas yang digunakan adalah 2 kipas dengan menggunakan daya sebesar 25 watt untuk masing- masing kipas.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah :
a. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi para peneliti lain yang sejenis.
b. Hasil penelitian yang berupa mesin pengering jamur kuping, dapat dipakai sebagai referensi bagi masyarakat yang ingin membuat mesin pengering jamur kuping secara mandiri.
c. Hasil penelitian dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang mesin pengering jamur kuping yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau di publikasikan pada khalayak ramai melalui prosiding atau jurnal ilmiah.
1.6 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi yang tepat guna berupa mesin pengering jamur kuping yang bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap dan dengan sistem udara tertutup, yang dapat dipergunakan oleh masyarakat luas.
Mesin pengering jamur ini bersifat praktis, aman, nyaman, dan ramah lingkungan.
Praktis berarti mudah dioperasikan, aman berarti tidak berbahaya saat dipergunakan, nyaman berarti tidak mengganggu aktivitas pemakaian, dan ramah lingkungan berarti tidak memberi efek buruk terhadap lingkungan.
6
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Prinsip kerja mesin pengering jamur kuping adalah dengan cara menghembuskan udara kering dan panas ke dalam ruang pengering jamur kuping.
Dengan menggunakan sistem tertutup maka udara yang diambil adalah udara dari ruang pengering jamur itu sendiri, yang kemudian dihisap oleh kipas evaporator dan kandungan uap air dalam udara diembunkan atau diteteskan, sehingga udara yang melewati evaporator menjadi udara kering dan bersuhu rendah. Kemudian udara dilewatkan kompresor yang bersuhu tinggi, sehingga menghasilkan udara kering bersuhu tinggi. Setelah melewati kompresor, udara dihisap oleh kipas kondensor untuk melewati kondensor yang memiliki suhu lebih tinggi dari suhu udara sehingga suhu udara panas akan naik dan menjadi lebih panas. Udara kering dan panas tersebut kemudian dihembuskan oleh kipas ke dalam ruang pengering.
Udara kering bersuhu tinggi ini digunakan untuk mengeringkan jamur kuping yang berada di dalam ruangan pengering. Saat udara kering dan bersuhu tinggi melewati jamur kuping basah, air pada jamur kuping berpindah ke udara kering yang bersuhu tinggi tersebut. Untuk mempercepat aliran atau sirkulasi udara di dalam ruangan, di dalam ruang pengering diberikan kipas. Kemudian udara kering yang berada di ruang pengering dihisap kembali oleh evaporator dan kandungan uap air dalam udara tersebut kembali diembunkan atau diteteskan. Proses kembali seperti semula, dan berlangsung secara terus-menerus, selama ada aliran listrik ke mesin pengering jamur
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 2.120212,239,632,6018,324,457,253,25032,5 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 8.840212,232,410,5317,924,860,556,452,033,5 9.960212,232,020,3917,424,560,756,652,332,5 10.1080212,231,710,3117,324,660,256,151,732,5 10,5218,124,960,456,551,432,9Jumlah Suhu kerja KondensorSuhu Udara Ruang Pengering JamurWaktu ( t )
Massa Total Jamur Basah setelah didalam mesin
Suhu Udara Setelah Melewati KondensorNo
Massa Total Jamur kering
Massa Total Jamur Basah
Selisih Berat JamurSuhu Kerja Evaporator
Suhu Udara Setelah Melewati Evaporator
2.1.1 Metode-Metode Pengeringan Jamur Kuping
Metode pengeringan jamur kuping saat ini yang sering dijumpai dan banyak digunakan oleh pelaku usaha jamur kuping, adalah : pengeringan jamur kuping dengan energi matahari langsung.
a. Pengeringan jamur kuping dengan energi matahari.
Cara pengeringan jamur kuping dengan energi matahari sudah banyak dilakukan secara umum. Panas yang dihasilkan oleh matahari mampu menguapkan air yang terdapat pada jamur kuping. Tetapi karena faktor cuaca yang tidak menentu banyak orang ingin menciptakan mesin pengering untuk menunjang produktifitas. Tetapi hingga saat ini metode pengeringan dengan matahari masih banyak digunakan oleh para petani jamur kuping.
Keuntungan pengeringan dengan energi matahari.
a. Kecepatan pengeringan sama untuk kapasitas berapa pun.
b. Mudah dikerjakan, tidak perlu memiliki keahlian yang khusus.
c. Ramah lingkungan.
d. Energi yang dipergunakan gratis.
Kerugian pengeringan dengan cahaya matahari.
a. Membutuhkan waktu yang lama untuk proses pengeringan.
b. Tidak dapat dilakukan kapan saja (musim hujan, malam hari).
c. Membutuhkan tempat pengeringan yang luas.
d. Membutuhkan tempat yang dapat terkena cahaya matahari langsung (pengeringan dilakukan di luar ruangan).
e. Jamur kuping yang dikeringkan dapat terkena kotoran dan debu (tidak sehat).
f. Tidak aman terhadap binatang.
Gambar 2. 1 Pengeringan Jamur Kuping dengan Matahari 2.1.2 Dehumidifier
Dehumidifier merupakan suatu alat untuk mengurangi kadar uap air pada udara melalui proses dehumidifikasi. Dehumidifikasi merupakan suatu proses penurunan kadar air di dalam udara menjadi udara kering. Dengan menggunakan proses dehumidifikasi kelembapan udara dapat diatur sesuai dengan keinginan yang ingin dicapai. Metode dehumidifikasi udara dibagi menjadi 2 cara. Pertama, refrigerant dehumidifier dengan cara mendinginkan udara dibawah titik embun dan menurunkan kandungan air dengan cara kondensasi. Kedua, menggunakan metode bahan pengering yang berfungsi sebagai penyerap kelembapan atau disebut desiccant dehumidifier.
Refrigerant dehumidifier merupakan jenis dehumidifier yang paling banyak dijumpai karena banyak digunakan dan paling banyak di pasaran karena harganya yang murah serta mudah dalam penggunaannya. Dehumidifier dapat bekerja dengan baik jika ditaruh di ruang bersuhu hangat dan memiliki kelembapan udara yang tinggi. Dehumidifier ini memiliki prinsip kerja yang sama dengan siklus kompresi uap. Evaporator berfungsi untuk menyerap uap air yang berada di udara
sehingga udara menjadi kering. Kemudian udara dilewatkan kondensor agar memiliki suhu yang tinggi. Evaporator mampu menurunkan suhu udara sampai terjadi kondensasi.
Gambar 2. 2 Refrigerant Dehumidifier
(sumber: http://baselineinspections.com/blog/dehumidifier-eliminate-basement- moisture-problems )
Pada dasarnya prinsip kerja dari desiccant dehumidifier adalah dengan melewatkan udara yang memiliki uap air yang tinggi masuk ke dalam disc. Disc ini dibentuk segi enam atau menyerupai sarang lebah yang di dalamnya berisi bahan pengering udara yang biasanya disebut silica gel. Prinsip kerja desiccant dehumidifier dengan cara mensirkulasikan udara lembap ke bagian disc. Disc itu sendiri menyerupai sarang lebah yang di dalamnya terdapat pengering. Cara kerja disc diputar secara pelan dengan menggunakan motor kecil, sehingga udara yang memiliki kandungan air masuk dan diserap oleh disc yang berputar. Hasil dari udara yang keluar dari disc memiliki suhu yang kering dan hangat. Bersamaan dengan berputarnya disc pada bagian reaktivasi udara panas yang disirkulasikan dari heater. Kemudian air yang terserap oleh disc bagian reaktivasi akan terlepas
karena disebabkan oleh proses pemanasan. Uap air yang terlepas pada proses reaktivasi akan terlepas ke lingkungan.
Gambar 2. 3 Desiccant Dehumidifier
(sumber: https://www.inventorairconditioner.com/blog/faq/important-things-i- need-to-know-before-buying-a-dehumidifier)
2.1.3 Parameter Proses Pengeringan
Ada beberapa parameter yang harus dipenuhi untuk mendapatkan proses pengeringan, antara lain adalah (a) suhu udara , (b) kelembapan, (c) kelembapan spesifik, (d) aliran udara.
a. Suhu Udara
Suhu udara adalah keadaan temperatur udara di suatu tempat. Suhu udara dapat dinyatakan panas apabila suhu udara yang terdapat pada tempat dan waktu tertentu melebihi suhu lingkungan di sekitarnya dan begitu pula sebaliknya. Suhu udara mempunyai pengaruh besar terhadap laju dari pengeringan. Semakin tinggi suhu udara pengering maka akan semakin cepat laju perpindahan kalor dan proses penguapan air yang terjadi juga akan semakin meningkat. Dengan kata lain, semakin tinggi suhu udara pengering semakin cepat objek yang dikeringkan menjadi kering.
b. Kelembapan
Banyaknya kandungan air yang terdapat di dalam udara. Kelembapan udara ada 2 yaitu kelembapan mutlak dan relatif. Kelembapan mutlak adalah banyaknya uap air yang terkandung atau terdapat di dalam 1 m3 udara. Kelembapan relatif merupakan persentase perbandingan jumlah uap air yang terkandung dalam 1 m3 udara dengan jumlah air maksimal yang terkandung dalam 1 m3 udara pada kondisi udara yang sama. Kelembapan relatif menentukan kemampuan udara pengering untuk menampung kadar air jamur kuping yang telah diuapkan.
Semakin rendah kelembapan relatif maka akan banyak uap air yang dapat diserap.
Alat yang digunakan untuk mengukur tingkat kelembapan dari udara adalah hygrometer. Termometer terdiri dari termometer bola basah dan termometer bola kering. Termometer bola basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah, sedangkan termometer bola kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering.
Pada bagian termometer bola basah, kain yang terdapat pada bola tabung termometer diberi air agar suhu yang terukur adalah suhu saturasi atau titik jenuh, yaitu suhu yang digunakan agar uap air dapat berkondensasi. Sedangkan pada termometer bola kering, bola tabung termometer tetap dibiarkan kering ketika untuk mengukur suhu udara aktual. Jika suhu bola basah dan bola kering sudah diketahui, dengan menggunakan bantuan psychrometric chart kelembapan udara pada saat pengukuran dapat diketahui.
c. Kelembapan spesifik
Kelembapan spesifik atau rasio kelembapan (W) adalah massa air yang terkandung dalam setiap kilogram udara kering, atau perbandingan massa uap air
dengan massa udara kering. Dalam sistem dehumidifier semakin kecil kelembapan spesifik udara yang masuk ke ruang pengering semakin besar kemampuan untuk mengeringkan materi / objek yang akan dikeringkan.
d. Aliran Udara
Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara panas untuk menyerap kandungan air yang berada dalam jamur kuping serta mengeluarkan kandungan air hasil dari penyerapan tersebut. Kandungan air hasil penyerapanoleh udara harus segera disirkulasikan menuju ke bagian evaporator agar tidak membuat jenuh udara pada ruang pengering yang dapat mengganggu atau menghambat proses pengeringan. Semakin cepat aliran udara panas yang mengalir maka akan semakin besar kemampuan udara untuk menyerap kandungan air dari jamur kuping, namun berbanding terbalik dengan suhu udara yang dihasilkannya.
2.1.4 Siklus Kompresi Uap
Mesin refrigerasi siklus kompresi uap merupakan jenis mesin refrigerasi yang dipakai dalam dehumidifier. Terdapat beberapa jenis refrigeran yang umum digunakan pada siklus kompresi uap adalah R-600, R-410 dan R-134a. Refrigeran saat ini yang sering digunakan adalah R-134a karena refrigeran jenis ini lebih ramah lingkungan. Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa proses, yaitu : (a) proses kompresi, yang berlangsung di kompresor, (b) proses pendidihan refrigeran yang berlangsung di evaporator, (c) proses penurunan suhu dan kondensasi, yang terjadi di kondensor dan (d) proses penurunan tekanan yang terjadi di pipa kapiler.
Gambar 2. 4 Skematik Mesin yang Bekerja dengan Siklus Kompresi Uap (sumber : https://123dok.com/document/zww8950z-penyejuk-kompresi- menggunakan-kompresor-menggunakan-sebagian-persyaratan-mencapai.html )
Pada umumnya mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap memiliki beberapa komponen utama. Komponen utama siklus kompresi uap meliputi : (a) kompresor, (b) kondensor, (c) pipa kapiler, (d) evaporator, dan (d) filter.
a. Kompresor.
Kompresor pada komponen ini berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigeran dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Kompresor bekerja dengan cara menghisap sekaligus memompa refrigeran, sehingga terjadi sirkulasi refrigeran yang mengalir pada pipa-pipa mesin siklus kompresi uap. Besarnya kerja persamaan massa refrigeran dinyatakan dengan Win.
b. Kondensor.
Kondensor pada sistem kerja ini berfungsi untuk merubah fase refrigeran dari gas menjadi cair. Pada kondensor terjadi dua proses utama, yaitu penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan proses dari gas jenuh ke cair
jenuh. Proses pengembunan refrigeran dari gas jenuh ke cair jenuh berlangsung pada suhu yang tetap. Kalor yang dilepaskan oleh kondensor dibuang keluar melalui permukaan sirip dan kemudian mengalir ke udara sekitar. Besarnya kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran dinamakan dengan Qout
c. Pipa Kapiler.
Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi, alat ekspansi ini mempunyai kegunaan untuk menurunkan tekanan refrigeran, menurunkan suhu sampai minus dan untuk mengalirkan refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran mengalir ke pipa kapiler yang berdiameter lebih kecil yang menjadikan tekanan dan suhu menurun. Ukuran diameter dan panjang pipa kapiler ditetapkan berdasarkan kapasitas pendinginan.
d. Evaporator.
Evaporator adalah komponen dimana terjadinya perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas. Pada saat bekerja, proses ini memerlukan kalor, energi kalor diambil dari lingkungan sekeliling evaporator. Terjadi juga proses penguapan refrigeran yang berlangsung pada suhu dan tekanan yang tetap. Bersarnya kalor ini dinyatakan dengan Qin
e. Filter.
Filter adalah komponen penyaring kotoran yang melewati sistem pendingin, sehingga kotoran tidak menyumbat pipa kapiler. Filter juga akan menangkap uap air yang masuk dalam sistem. Bentuk umum dari filter ini kebanyakan berupa tabung kecil dengan ukuran diameter antara 12-15mm dan panjang kurang dari 15cm.
2.1.4.1 Diagram P-h dan T-s Diagram
Dalam siklus kompresi uap, refrigeran mengalami beberapa proses yang terjadi pada komponen-komponen utama siklus kompresi uap. Proses tersebut yaitu sebagai berikut :
Gambar 2. 5 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 2. 6 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s a. Proses 1-2 merupakan proses kompresi isentropis
Proses kompresi bertujuan untuk menaikkan tekanan refrigeran, dari tekanan rendah menuju tekanan tinggi. Proses ini berlangsung di kompresor dan berlangsung secara isentropis adiabatic (proses ideal). Fluida atau refrigeran masuk kompresor memiliki fase gas panas lanjut dan berupa gas panas lanjut yang
bertemperatur tinggi. Kompresor dapat bekerja dengan baik karena adanya aliran listrik yang diberikan. Tekanan hasil kompresor harus menghasilkan temperatur kerja kondensor seperti yang diinginkan (suhu kerja kondensor lebih tinggi dari pada suhu lingkungan). Kompresor juga berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran di dalam siklus kompresi uap.
b. Proses 2-2a merupakan proses penurunan suhu (desuperheating)
Proses ini berlangsung pada tekanan yang tetap dan Ini merupakan proses penurunan suhu refrigeran dari fase gas panas lanjut menjadi fase gas jenuh.
Penurunan suhu terjadi karena adanya proses perpindahan kalor dari refrigeran ke lingkungan.
c. Proses 2a-3a merupakan proses kondensasi
Proses ini adalah perubahan dari refrigeran fase gas jenuh menjadi fase cair jenuh. Proses ini terjadi pada tekanan dan suhu yang tetap. Ketika perubahan fase refrigeran terjadi, kalor keluar dari refrigeran, karena suhunya lebih tinggi dari suhu lingkungan.
d. Proses 3a-3 merupakan proses pendinginan lanjut (subcooling)
Proses pendinginan lanjut adalah proses penurunan suhu pada refrigeran setelah refrigeran memiliki kondisi cair jenuh. Tekanan pada proses ini tetap.
Proses ini bertujuan untuk mendapatkan kondisi refrigeran yang benar-benar dalam keadaan cair, supaya refrigeran mudah mengalir di dalam pipa kapiler.
e. Proses 3-4 merupakan proses throthling
Proses penurunan tekanan pada entalpi konstan. Akibat penurunan tersebut suhu refrigeran juga ikut menjadi turun. Proses ini berlangsung di pipa kapiler,
fase refrigeran ketika masuk pipa kapiler berbentuk cair lanjut berubah menjadi campuran antara fase cair dan gas.
f. Proses 4-1a merupakan proses penguapan
Proses penguapan refrigeran terjadi di evaporator. Pada proses penguapan terjadi pada tekanan dan temperatur yang tetap. Kondisi suhu kerja evaporator lebih rendah dari suhu lingkungannya, maka ada kalor yang masuk dari lingkungan di sekitar evaporator ke evaporator. Kalor yang masuk ini digunakan untuk merubah fase refrigeran dari campuran cair dan gas menjadi gas jenuh.
g. Proses 1a-1 merupakan proses pemanasan lanjut (superheating)
Proses penyerapan kalor dari lingkungan, dilanjutkan pada proses 4-1a, refrigeran yang akan masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh menjadi gas panas lanjut. Proses ini mengakibatkan kenaikkan suhu refrigeran, sedangkan tekanan kerja tetap.
Gambar 2. 7 Diagram P-h R-134a
(sumber : http://biblio3.url.edu.gt/Publi/Libros/2013/ManualesIng/02/16/08.pdf)
2.1.4.2 Perhitungan dalam P-h diagram
Dengan melihat P-h diagram bisa diketahui nilai entalpi di titik 1, 2, 3, dan 4 (h1, h2, h3, h4). Dengan diketahui nilai entalpi 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
a. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) dapat dihitung dengan Persamaan (2.1)
Qin=h1–h4 …(2.1) Pada Persamaan (2.1) :
Qin : Energi yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJ/kg) h1 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)
h4 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar dari pipa kapiler (kJ/kg) b. Kalor yang dilepas kondensor (Qout)
Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) dapat dihitung dengan Persamaan (2.2)
Qout=h2–h3 …(2.2) Pada Persamaan (2.2) :
Qout : Energi yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJ/kg) h2 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)
h3 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk pipa kapiler (kJ/kg)
c. Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dapat dihitung dengan Persamaan (2.3)
Win = h2 – h1 …(2.3) Pada Persamaan (2.3) :
Win : Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJ/kg) h2 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg) h1 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)
d. Laju aliran refrigeran
Laju aliran refrigeran pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan persamaan (2.4)
ṁ = (
) .…(2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
ṁ : Laju aliran refrigeran yang mengalir pada siklus kompresi uap (kg/detik) V : Tegangan (watt)
I : Arus listrik (ampere)
Win : Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJ/kg) e. COP Mesin Pengering
COP mesin pengering dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) COP mesin pengering = ( )
( )
…(2.5)
Pada Persamaan (2.5) :
Qin : Energi yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJ/kg) Qout : Energi yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJ/kg)
ṁ : Laju aliran refrigeran (kg/detik) Wtotal kipas : Besar daya total kipas (watt) 2.1.5 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan tampilan secara grafik sifat-sifat atau properti thermodinamik udara yang meliputi suhu, kelembapan, enthalpi, kandungan uap air, dan volume spesifik. Dalam psychrometric chart ini dapat langsung mengetahui hubungan antara berbagai parameter udara secara cepat dan presisi. Untuk mengetahui nilai dari property m-properti dry-bulb temperature (Tdb), wet-bulb temperature (Twb), dew-point temperature (Tdp), specific humidity (W), relative humidity (%RH), entalphi (H), volume specific (SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut sudah diketahui.
Gambar 2. 8 Psychrometric Chart
(sumber : http://teknikimiaku.blogspot.com/2013/04/psychometric-chart.html)
a. Dry-bulb Temperature (Tdb)
Tdb adalah suhu udara ruang yang diperoleh dari thermometer suhu udara bila kondisi bola tidak dibasahi atau tidak dibungkus dengan kain basah. Tdb
diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu mendatar, yang posisinya terletak pada bagian bawah. Tdb ini merupakan suhu panas sensibel, perubahan Tdb menunjukkan adanya perubahan untuk suhu sensibel.
b. Wet-bulb Temperature (Twb)
Twb adalah suhu udara yang diperoleh dari thermometer suhu udara bila kondisi bulb dibasahi dengan air atau dibungkus dengan kain basah. Twb ini adalah ukuran panas total (entalphi), perubahan Twb dapat menunjukkan adanya perubahan panas total. Twb ditempatkan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak pada bagian samping kanan.
c. Dew-point Temperature (Tdp)
Tdp merupakan suhu dimana udara sudah mulai menunjukkan pengembunan pada saat didinginkan. Tdp ditandai sebagai titik sepanjang saturasi. Pada saat udara ruang mengalami proses saturasi (jenuh) maka besarnya Tdp sama dengan besarnya Twb.
d. Specific Humidity (W)
Specific humidity (W) adalah banyaknya kandungan uap air yang ada di udara per satuan kg udara dan diplotkan pada garis sumbu vertikal yang ada di samping kanan. Satuan dari specific humidity adalah kgair/kgudara.
e. Relative Humidity (%RH)
Kelembapan relatif (RH) merupakan perbandingan antara massa uap air per 1 kg udara kering dengan jumlah maksimal, dari uap air per 1 kg udara kering yang ada di udara pada suatu ruang atau lokasi tertentu.
f. Entalphi (H)
Entalphi (H) merupakan besarnya energi yang dimiliki oleh udara, yang nilainya tergantung dari suhu dan tekanan udara yang terjadi pada saat itu.
g. Specific Volume (SpV)
Specific volume merupakan besarnya volume udara campuran per satuan kilogram udara kering (m3/kg).
Gambar 2. 9 Skematik Psychrometric Chart
(sumber : https://climatechamber.wordpress.com/category/psychrometric/ )
2.1.5.1 Proses-proses pada Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada psychrometric chart, diantaranya (a) proses pendinginan (cooling), (b) proses pemanasan (heating ), (c) proses pelembapan (humidifying), (d) proses pemanasan dan pelembapan (heating and humidifying), (e) proses penurunan kelembapan (dehumidifying), (f) proses pendinginan dan pelembapan (cooling and humidifying), (g) proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying), (h) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying).
Gambar 2. 10 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart (sumber : https://climatechamber.wordpress.com/category/psychrometric/)
a. Proses Pendinginan (cooling)
Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor yang ada di udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan ini temperatur bola kering, bola basah dan volume spesifik mengalami penurunan.
Kelembapan relatif mengalami kenaikan. Sedangkan kelembapan spesifik dan temperatur titik embun konstan. Gambar 2.11 menyajikan proses pendinginan pada psychrometric char.
Gambar 2. 11 Proses Pendinginan(cooling) b. Proses Pemanasan (heating)
Proses pemanasan adalah proses penambahan kalor ke udara. Pada proses pemanasan terjadi peningkatan suhu temperatur bola kering, suhu temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan. Namun kelembapan relatif mengalami penurunan. Gambar 2.12 menunjukan proses pemanasan udara pada psychrometric chart.
Gambar 2. 12 Proses Pemanasan (heating)
c. Proses pelembapan (humidifying)
Proses pelembapan merupakan proses penambahan kandungan uap air udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi, temperatur bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik. Gambar 2.13 menyajikan proses pelembapan pada psychrometric chart.
Gambar 2. 13 Proses Pelembapan (humidifying) d. Proses Pemanasan dan Pelembapan (heating and humidifying)
Proses pemanasan dan pelembapan adalah proses menaikkan temperatur udara disertai penambahan uap air. (Gambar 2.14) pada proses ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola kering.
Gambar 2. 14 Proses Pemanasan dan Pelembapan (heating and humidifying) e. Proses Penurunan Kelembapan (dehumidifying)
Proses ini adalah proses pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi, titik embun, temperatur bola basah dan kelembapan spesifik. Gambar 2.15 menyajikan proses dehumidifying pada psychrometric chart.
Gambar 2. 15 Proses Penurunan Kelembapan (dehumidifying) f. Proses Pendinginan dan Pelembapan (cooling and humidifying)
Prose ini adalah proses menurunkan temperatur udara kering dan menaiknya uap air udara. Proses ini menyebabkan peningkatan suhu titik embun, kelembapan relatif dan kelembapan spesifik. Proses ini disajikan pada Gambar 2.16.
Gambar 2. 16 Proses Pendinginan dan Pelembapan (cooling and humidifying).
g. Proses Pemanasan dan Penurunan Kelembapan (heating and dehumidifying) Proses ini adalah proses untuk menaikkan suhu bola kering dan menurunkan kandungan uap air ada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan suhu bola kering. Gambar 2.17 menyajikan proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)..
Gambar 2. 17 Proses Pemanasan dan Penurunan Kelembapan (heating and dehumidifying).
h. Proses Pendinginan dan Penurunan Kelembapan (cooling and dehumidifying) Proses ini adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Proses ini terjadi penurunan pada temperatur suhu bola kering, temperatur suhu bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan
kelembapan spesifik. Kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan juga dapat mengalami penurunan, tergantung dari prosesnya. Proses ini disajikan pada Gambar 2.18.
Gambar 2. 18. Proses Pendinginan dan Penurunan Kelembapan (cooling and dehumidifying)
2.1.5.2 Proses-proses Pengeringan Jamur Kuping pada Psychrometric Chart Berikut ini adalah proses-proses yang terjadi saat pengeringan jamur kuping pada psychrometric chart.
Gambar 2. 19 Proses Pengering Jamur Kuping padaPsychrometric Chart
Pada psychrometric chart telah digambarkan proses-proses yang terjadi pada saat pengeringan jamur kuping.
a. Proses A-A1: Proses pendinginan.
Pada proses ini udara mengalami proses pendinginan karena udara yang berada di dalam ruang mesin pengering akan dilewatkan evaporator. Kondisi udara masih dalam keadaan basah dengan adanya uap air dari jamur kuping.
Dalam proses ini belum terjadi penurunan kelembapan spesifik. Kelembapan relative akan naik menjadi 100%.
b. Proses A1 -B : Proses pendinginan dan penurunan kelembapan.
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan akan terjadi di evaporator, dimana kandungan air pada udara diembunkan yang kemudian udara akan menjadi kering. Proses ini masih berada di kelembapan relative 100%.
c. Proses B-D : Proses pemanasan.
Proses pemanasan udara ini dapat terjadi ketika udara melewati kondensor dan kompresor, dimana udara kering dari evaporator dilewatkan melewati kondensor dan kompresor yang bersuhu lebih tinggi agar suhu semakin tinggi, dengan nilai kelembapan relative yang semakin rendah.
d. Proses D-A : Proses pendinginan dan pelembapan.
Proses pendinginan dan pelembapan ini terjadi di dalam ruang pengering pada saat udara kering dan bersuhu tinggi yang keluar dari dalam kondensor disirkulasikan ke dalam lemari pengering dan mengenai jamur kuping. Udara dengan suhu tinggi akan menguapkan kandungan air dalam jamur kuping dan udara yang kering akan menyerap uap air tersebut. Udara mengalami penurunan suhu karena melewati jamur kuping yang bersuhu cenderung lebih rendah.
2.1.6 Proses yang terjadi pada Mesin Pengering Jamur Kuping
Udara dikondisikan melalui proses pendinginan dan penurunan kelembapan untuk mendapatkan pengkondisian udara. Proses ini berlangsung pada evaporator, kemudian udara dikondisikan melalui proses pemanasan untuk mendapatkan suhu yang tinggi. Proses pemansan ini berlangsung di dalam kondensor namun yang terlebih dahulu dilewatkan bagian luar kompresor.
Kemudian udara akan disirkulasikan melalui jamur kuping untuk mendapatkan proses evaporative cooling atau cooling and dehumidifying. Setelah itu udara kembali disirkulasikan ulang ke proses pendinginan dan penurunan kelembapan.
Gambar 2. 20 Proses-proses yang terjadi pada Mesin Pengering Jamur Kuping.
Evaporator berfungsi untuk mendapatkan udara kering sedangkan kondensor dan kompresor untuk mendapatkan kondisi udara bersuhu tinggi.
Udara kering dan bersuhu tinggi inilah yang digunakan untuk proses pengeringan jamur kuping
2.2 Tinjauan Pustaka
Guntur, Rio Demas (2018) telah melakukan penelitian terhadap mesin pengering handuk yang menggunakan sistem udara tertutup dan terbuka.
Penelitian ini bertujuan untuk mencari waktu tercepat dari proses pengeringan handuk. Penelitian membuahkan hasil dengan sistem udara tertutup kondisi awal peras mesin cuci, yaitu dibutuhkan waktu paling cepat selama 32 menit. Dengan kondisi handuk kering yang dicapai sebesar 3,6 kg dari berat saat basah sebesar 5,42 kg.
Heryanto, Alfonsius Bagus Dwi (2018) telah melakukan penelitian terhadap mesin pengering handuk menggunakan komponen-komponen siklus kompresi uap dengan sistem udara tertutup. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan handuk dan mengetahui karakteristik mesin pengering handuk yang memberikan waktu tercepat dalam proses pengeringan. Proses pengeringan menggunakan 3 metode pertama menggunakan kipas di dalam mesin pengering, kedua menggunakan sinar matahari dan yang ketiga tanpa menggunakan kipas di dalam mesin pengering.
Didapatkan hasil menggunakan kipas membutuhkan waktu 2 jam 14 menit, menggunakan sinar matahari 3 jam 12 menit dan tanpa kipas 2 jam 29 menit.
Oktaviani, Anastasya Regita (2020) telah melakukan penelitian terhadap mesin pengering keripik gendar yang menggunakan sistem udara tertutup.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui waktu tercepat yang dapat dikeringkan oleh mesin pengering untuk dapat mengeringkan keripik gendar. Proses pengeringan menggunakan 2 metode, pertama tanpa kipas di dalam mesin pengering dan kedua menggunakan kipas di dalam mesin pengering. Didapatkan hasil untuk mengeringkan keripik gendar seberat 10 kg dengan menggunakan kipas membutuhkan waktu selama 288 menit dan tanpa kipas membutuhkan waktu selama 352 menit.
Adhiraharjo, Whisnu (2020) telah melakukan penelitian terhadap mesin pengering keripik jagung dengan sistem udara terbuka memakai mesin siklus kompresi uap. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui waktu tercepat pengeringan dengan alat mesin pengering keripik jagung dan mengetahui karakteristik mesin pengering keripik jagung. Metode yang digunakan dengan pengeringan tanpa kipas dan dengan kipas. hasil dari penelitian ini didapatkan waktu pengeringan keripik jagung 10 kg dengan kipas selama 200 menit dan dengan tanpa kipas selama 240 menit.
Nugroho, Dimas Ariyanto Catur (2018) melakukan penelitian terhadap mesin pengering pakaian sistem udara terbuka dengan menggunakan komponen AC split. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui waktu pengeringan tercepat yang dapat dikeringkan dan mengetahui karakteristik dari mesin pengering pakaian. Proses pengeringan dengan menggunakan 2 metode, pertama hasil perasan tangan, kedua hasil perasan mesin cuci dengan menggunakan variasi
tanpa kipas dan menggunakan kipas di dalam ruang pengering. Penelitian membuahkan hasil mesin pengering pakaian yang menggunakan satu kipas mengeringkan 20 pakaian dalam waktu 56 menit dan tanpa kipas selama 67 menit dengan berat awal pakaian basah sebesar 4,97 kg.
34
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
3.1 Objek Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin pengering dengan sistem udara tertutup. Objek yang dikeringkan adalah jamur kuping. Gambar 3.1 menyajikan skema dari mesin pengering jamur kuping sistem udara tertutup.
Ukuran ruang pengering jamur kuping p x l x t : 240 cm x 120 cm x 120 cm dan ukuran ruang mesin p x l x t : 80 cm x 120 cm x 120 cm. Ukuran total keseluruhan alat memiliki panjang 320 cm, lebar 120 cm, tinggi 147 cm.
Gambar 3.1 Skematik mesin pengering jamur kuping Keterangan Gambar 3.1 adalah sebagai berikut :
a. Evaporator f. Tempat jamur yang dikeringkan
b. Kondensor g. Jamur yang dikeringkan
c. Kompresor,daya 1 hp h. Air kondensasi d. Pipa kapiler
e. Kipas angin, daya 25 watt per buah
3.2 Alur Penelitian
Alur pelaksanaan penelitian mengikuti alur penelitian seperti tersaji pada diagram alur Gambar 3.2
Tidak
Tidak Persiapan alat, bahan dan komponen mesin
Pembuatan mesin (perakitan)
Pembuatan ruang pengering dan ruang mesin pengering
Uji Coba Ya Variasi penelitian
(a) Tanpa kipas, dan (b) 2 kipas baik ?
Pengambilan data
Melanjutkan variasi ? Ya
-Hasil penelitian
-Pengolahan data/perhitungan -Pembahasan / Analisis
Kesimpulan dan saran
Selesai Mulai
Gambar 3.2 Diagram alur untuk penelitian
3.3 Variasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan terhadap adanya kipas di dalam ruang pengering dengan 2 variasi : (a) tanpa kipas , (b) menggunakan 2 kipas dengan daya masing - masing kipas 25 watt. Menggunakan alat pengering sistem udara tertutup.
3.4 Pembuatan Alat
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pengering jamur kuping adalah sebagai berikut :
a. Merancang model dan dimensi mesin pengering jamur.
b. Membuat kerangka mesin pengering.
c. Memasang bagian rangka supaya kuat.
d. Memasang pintu penutup ruang mesin dan pintu penutup ruang pengering.
e. Memasang multiplek pada semua bagian mesin pengering.
f. Menutup sambungan pada multiplek double tape foam.
g. Menutup sela sela pada bagian ruangan mesin dan ruangan pengering dengan menggunakan double tape foam.
h. Membuat lubang udara untuk kondensor dan evaporator.
i. Memasang komponen utama yaitu evaporator, kondensor, kompresor, pipa kapiler, kipas kondensor dan kipas kompresor.
j. Memasang kabel kelistrikan.
k. Membuat lubang untuk kabel kelistrikan dan untuk keluar selang pembuangan air.
l. Memasang 2 kipas tambahan di ruang pengering.
m. Membuat tempat untuk menaruh hygrometer dan membuat lubang untuk jalur kabel kipas pada ruang pengering.
n. Memasang alat ukur hygrometer pada lubang yang disiapkan di ruang pengering.
Dalam proses pembuatan mesin pengering jamur kuping sistem udara tertutup ini diperlukan alat dan bahan.
3.4.1 Bahan
Bahan yang digunakan untuk membuat mesin pengering jamur kuping sistem udara tertutup ini adalah sebagai berikut :
a. Evaporator
Evaporator merupakan unit yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran dari fase cair menjadi gas sebelum masuk ke kompresor. Evaporator ini terbuat dari bahan aluminum fin-copper tube dan memiliki diameter pipa sebesar 7 mm.
Evaporator ini memiliki row-fin gap sebesar 2-1,3 mm dan memiliki ukuran kumparan dengan panjang 235 mm , lebar 190,5 mm dan diameter 25,4 mm.
Gambar 3.3 Evaporator
( Sumber : https://blog.suwun.co.id/tag/komponen-ac/ )
b. Kondensor
Kondensor merupakan suatu alat penukar kalor yang berfungsi mengkondisikan refrigeran dari fase uap menjadi fase cair. Agar dapat berubah fase dari uap menjadi cair diperlukan suhu di sekitar ruang pengering lebih rendah dari suhu refrigeran sehingga dapat terjadi pelepasan kalor di sekitar kondensor.
Kondensor ini memiliki ukuran panjang 820 mm , lebar 355 mm dan tinggi 580 mm. Bahan sirip kondensor terbuat dari aluminum fin-copper tube yang memiliki jarak 2-1,4 mm. Pipa yang digunakan memiliki ukuran diameter 7 mm dan memiliki ukuran kumparan dengan panjang 235 mm, diameter 25,4 mm dan lebar 190,5 mm
c. Kompresor
Kompresor merupakan alat yang berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran ke komponen siklus kompresi uap yang lainnya melalui pipa-pipa dengan cara menghisap dan memompa refrigeran. Kompresor yang digunakan pada penelitian
Gambar 3.4 Kondensor
Gambar 3.6 Refrigeran
ini memiliki daya sebesar 735 watt. Menggunakan kompresor berjenis rotary dengan sistem pelumasan menggunakan oli.
Gambar 3.5 Kompresor
(sumber : https://www.blog.qualitytechnic.com/2011/06/cara-mengganti- kompresor-ac-split.html )
d. Refrigeran
Refrigeran merupakan fluida kerja mesin siklus kompresi uap. Refrigeran berfungsi untuk menyerap atau melepas kalor dari lingkungan sekitar. Jenis refrigeran yang digunakan adalah R134a, karena sifatnya yang ramah lingkungan.
(sumber :http://www.freezeref.com/index.php/products/refrigerant-r134a-gas/)
e. Pipa kapiler
Gambar 3.7 Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum masuk ke evaporator.
Pipa kapiler ini terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 0,26 inch dan panjang 100 cm.
(sumber :https://www.tptumetro.com/2019/07/pipa-kapiler-refrigerator- heat.html)
3.4.2 Alat Ukur dalam Penelitian
a. Termokopel dan penampil suhu digital
Termokopel berfungsi untuk mengetahui perbedaan suhu yang terjadi pada saat mesin pengering jamur sedang bekerja. Cara kerja termokopel ini adalah sebagai berikut dengan cara menempelkan atau menggantungkan ujung termokopel pada bagian yang akan dilakukan pengukuran. Suhu akan tampil pada layar secara digital dan sebaiknya sebelum digunakan baiknya termokopel terlebih dahulu dikalibrasi supaya hasil yang didapat dapat akurat.
b. Hygrometer
