ANALISA PERHITUNGAN KONSUMSI DAN BIAYA ENERGI UNTUK MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA
KALOR DENGAN DAYA 1 PK
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
SYALIMONO SIAHAAN NIM : 090 421 032
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Analisa 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 . Analisa perhitungan konsumsi dan biaya energi untuk mesin pengering pakaian sistem pompa kalor dengan daya 1 Pk 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 Spesific Energy Consumption (SEC) berbanding terbalik dengan Spesific Moisture Extraction Rate (SMER). Untuk pengujian pengeringan kemeja memiliki rata-rata 22 kWh/kg dan pengeringan 1 pc celana jeans 41 kWh/kg. Dengan Biaya yang dibutuhkan untuk proses pengeringan dengan menggunakan sistem pompa kalor berikut berkisar Rp 46,625,- per kilogram air.
Kata kunci: portable , Spesific Energi Consumption (SEC), Spesific Moisture Extraction Rate (SMER), Biaya.
ABSTRACT
This calculation 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 . Analize of calculation consumpt and accoun energy for clothes dryer machine heat pump drying system 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 for spesific energy consumption (SEC) has different with Spesifik moisture extraction rate (SMER). Average for a dress dryer testing has 22 kWh/Kg and 1 Pc Jeans 41 kWh/kg. with cost from the drying process heat pump drying system has Rp.46,625, /kg of water.
Keyword: portable , Spesific Energi Consumption (SEC), Spesific Moisture Extraction Rate (SMER), cost.
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 “ANALISA PERHITUNGAN KONSUMSI DAN BIAYA ENERGI 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. Ibunda T. Sianipar S.Pd 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 yang telah meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan 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 banayk 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, 16 Desember 2013 Penulis,
NIM: 09 041 032 Syalimono Siahaan
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
DAFTAR NOTASI ... ix BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 2 1.3. Batasan Masalah ... 2 1.4. Tujuan Penelitian ... 2 1.4.1 Tujuan Umum ... 2 1.4.2 Tujuan Khusus ... 2 1.5. Manfaat Penelitian ... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Proses Pengeringan ... 4
2.2.Pengering Buatan ... 5
2.3.Pompa Kalor(Heat Pump) ... 8
2.4.Kinerja Alat Pengering ... 17
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 20
3.2. Bahan dan Alat ... 20
3.2.1. Bahan ... 20
3.2.2. Alat ... 22
3.4. Metode Pelaksanaan Penelitian ... 28 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. SMER( Nilai Laju Ekstraksi air Spesifik atau spesific moisture extraction rate ... 29 4.2. SEC ( Energi yang dikonsumsi spesifik atau specific energy consumption) ... 29 4.3. Biaya Pokok Produksi ... 30 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ... 37 5.2. Saran ... 37 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian ... ... 20
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan 1 Pcs Kemeja (speed 1) ... ... 31
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan 1 Pcs Kemeja (speed 2) ... ... 31
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan 1 Pcs Kemeja (speed 3) ... ... 31
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan 1 Pcs celana Jeans (speed 1) ... ... 32
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan 1 Pcs celana Jeans (speed 2) ... ... 32
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Refrigerator dan Pompa Kalor ... 8
Gambar2.2 Pembagian Kompressor..……… 9
Gambar 2.3 Diagram Siklus Refigrasi Kompresi Uap ... 12
Gambar 2.4 Diagram Pengering Pompa Kalor ... 16
Gambar 2.5 Skema Pengeringan ... 17
Gambar 3.1 Pakaian ... 21
Gambar 3.2 Rancangan Mesin Pengering Pompa Kalor ... 22
Gambar 3.3 Aluminium S Type Load Cell ... 23
Gambar 3.4 RH meter ... 24
Gambar 3.5 Hot Wire Annemometer ... 25
Gambar 3.6 Pressure Gauge ... 26
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Data Pengujian
DAFTAR NOTASI
A luas area ducting m3
COP coefficient of performance tanpa dimensi
COP
actual COP siklus kompresi uap aktual tanpa dimensi
COP
carnot COP siklus carnot tanpa dimensi
COP
R COP siklus kompresi uap standar tanpa dimensi
h enthalpi kJ/kg
h
1 enthalpi gas refrigeran pada tekanan evaporator kJ/kg
h
1 enthalpi refrigeran masuk kompresor kJ/kg
h
1 enthalpi refrigeran masuk kompresor kJ/kg
h
2 enthalpi gas refrigeran pada tekanan kondensor
(isentropik)
kJ/kg
h
2 enthalpi refrigeran keluar kompresor kJ/kg
h
2a enthalpi refrigeran keluar kompresor kJ/kg
h
2S enthalpi refrigeran saat kompresi isentropik kJ/kg
h
3 enthalpi refrigeran masuk TXV kJ/kg
h
4 enthalpi cairan refrigeran pada tekanan
kondensor
kJ/kg
h
4 enthalpi refrigeran keluar evaporator kJ/kg
h
5 enthalpi refrigeran masuk evaporator kJ/kg
h
u enthalpi udara kJ/kg
mudara laju aliran massa udara kg/s
x prosentase volume sisa % ref
P tekanan absolut MPa
P
1 tekanan sisi suction kompresor MPa
P
P
3 tekanan sisi keluar kondensor MPa
P
4 tekanan sisi masuk evaporator MPa
P
5 tekanan sisi keluar evaporator MPa
P
2/P1 pressure ratio tanpa dimensi
P
evap tekanan evaporator MPa
P
kond tekanan kondensor MPa
Q
evap kalor yang diserap evaporator kW
QKonden
kalor yang diserap Kondensor kW
S entropi kJ/(kg . K)
S panjang langkah m
T temperatur absolut oC atau K
T
evap temperatur evaporator
o
C T
kond temperatur kondensor
o
C SMER Spesific moisture extraction rate Kg/kWh SEC Spesific energy consumption kWh/kg BPP Biaya pokok produksi Rupiah/kg
I Kuat arus A
Cp Panas jenis kJ/kg.K
Wc Daya kompressor kW
