PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(1)

PEMANFAATAN PANAS BUANG MESIN PENDINGIN

UNTUK PENGERING PAKAIAN

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

BARTHOLOMEUS DAMAR ADI WICAKSONO

NIM : 115214025

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2014

(2)

ii

UTILIZATION OF WASTE HEAT OF REFRIGERATOR FOR

CLOTHES DRYER

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirement

To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering

By :

BARTHOLOMEUS DAMAR ADI WICAKSONO

NIM : 115214025

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2014

(3)

SKRIPSI

PNMANFAATAN PANAS BU,A.NG MESIN PENDINGIN UNTUK

PENGERING PAKAIAN

I Gusti Ketut Puja, S.T.,M.T.

111

(4)

SKRIPSI

PEMANFAATAN PANAS BUANG MESIN PENDINGIN UNTUK

PENGERING PAKAIAN

Dipersiapkan dan disusun oleh:

Nama ; Bartholomeus Damar Adi Wicaksono

NIM

z 115214025

Telah dipertahankan di depan panitia penguji pada tanggal 31 Oktob er 2014 dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji :

Nama Lengkap Tanda Tangan

Ketua

: Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. Sekretaris : Budi Setyahandana, S.T., M.T.

Anggota

: I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T.

Yogyakarta, 31 Oktober 2014 Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Yogyakarla Dekan

IV

(5)

PERNYATAAN KEASLIAN

TUGAS

AKHIR

Dengan

ini saya

menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Skripsi dengan Judul :

PEMANFAATAN PANAS BUANG MESIN PENDINGIN UNTT]K PENGERING PAKATAN

Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk

menjadi Sariana Teknik pada Program Strata-1, .Iurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Sejauh

yang saya ketahui bukan

merupakan

tiruan

dari

Skripsi

yang

sudah

dipublikasikan

di

Universitas Sanata Dharma maupun

di

Perguruan Tinggi manapun. Kecuali bagian informasinya dicantumkan dalam daftar pustaka.

Dibuat di Pada tanggal Penulis

Yogyakarta 31 Oktober 2014

(6)

LEMBAR PERI{YATAAN

PERSETUJUAN

PUBLIKASI

KARYA

ILMIAH

UI{TUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta :

Nama

:

Bartholomeus Damar Adi Wicaksono

Nomor

Mahasiswa

:

115214025

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpr,rstakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta karya ilmiah dengan judul :

PEMANFAATAN

PANAS BUANG

MESIN

PENDINGIN

UNTUK

PENGERING PAKAIAN

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media

lain,

mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat

di

: Yogyakarta

Padatanggal : 31 Oktober2014

VI Yang menyatakan,

(7)

vii

INTISARI

Salah satu masalah dalam pengeringan pakaian adalah terbatasnya panas matahari saat musim penghujan. Oleh karena itu perlu dicari alternatif lain mendapatkan energi panas untuk pengeringan pakaian. Salah satunya dengan memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin ruangan (AC) atau mesin pendingin makanan (lemari es).

Penelitian ini bertujuan membuat model alat pengering pakaian dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin dan meneliti karakteristiknya. Penelitian ini dilakukan secara eksperimental dengan membuat 4 (empat) model mesin pendingin yakni (1) mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang (sebagai pembanding), (2) mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian tanpa koil pemanas dan penyimpan panas, (3) mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian menggunakan koil pemanas tanpa penyimpan panas dan, (4) mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian menggunakan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel.

Variabel yang divariasikan pada penelitian ini adalah temperatur kerja evaporator sebanyak 3 variasi dan massa pakaian yang dikeringkan sebanyak 3 variasi. Parameter yang diukur adalah temperatur evaporator (TE), temperatur

kondensor (TK), tekanan refrijeran masuk (PM), dan keluar kompresor (PK), dan

lama waktu pencatatan data (t).

Dari penelitian ini telah berhasil dibuat model pengering pakaian dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin. Hasilnya menunjukkan bahwa dalam waktu 150 menit pengeringan pakaian dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin lebih cepat kering dibandingkan dengan pengeringan pakaian tanpa memanfaatkan panas buang mesin pendingin (dijemur tanpa panas). Dengan hasil penurunan massa pakaian dengan hanya diangin-anginkan sebesar 0,233 kg/150 menit, sedangkan penurunan massa pakaian dengan semua variasi model pengering pakaian yang dibuat sebesar 0,879 kg/150 menit. Unjuk kerja dari mesin pendingin berpengaruh baik dengan dimanfaatkannya panas buang dari mesin pendingin tersebut. Dengan hasil rata-rata COP pada mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang sebesar 2,07, sedangkan rata-rata COP pada semua variasi mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian dengan nilai 5,66.

Kata kunci: pengering pakaian, panas buang, mesin pendingin, coefisien of performance

(8)

viii

ABTRACT

One of the problems in drying clothes is limited solar heat during the rainy season. Therefore, it is necessary to find other alternatives to get heat for drying clothes. One is by utilizing the waste heat from the engine air conditioner (AC) or refrigeration of food (refrigerator).

This study aims to create a model of the clothes dryer utilizing waste heat refrigeration and researching its characteristics. This research was carried out experimentally by making four (4) refrigerantion are (1) the refrigerantion without waste heat utilization (for comparison), (2) the refrigeration with the utilization of waste heat for drying without heating coil and heat storage, (3) the refrigeration with the utilization of waste heat for drying clothes using a heating coil without heat storage and, (4) the refrigeration with the utilization of waste heat for drying clothes using a heating coil and sensible heat storage.

The variables that be varied in this study is the working temperature as much as 3 variations evaporator and dried clothes masses as much as 3 variations. The parameters measured were the evaporator temperature (TE), the temperature

of the condenser (TK), pressure refrijeran entry (PM), and a compressor (PK), and

the duration of recording data (t).

From this research have been successfully modeled clothes dryer by utilizing waste heat refrigeration. The results showed that within 150 minutes of drying clothes by utilizing the waste heat refrigeration dry faster than with drying clothes without utilizing the waste heat refrigerantion (dried without heat). The results of mass loss of clothing with only dried without heat at 0.233 kg / 150 min, while the mass loss clothes with all the variations of clothes dryer models made of 0,879 kg / 150 min. The performance of the refrigertion effect exploited either by waste heat from the refrigeration. With an average yield of the COP on the refrigeration without the use of waste heat of 2.07, while the average COP on all variations of refrigeration with the use of waste heat for drying clothes with a value of 5.66.

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat yang diberikan

dalam penyusunan Skripsi ini sehingga semuanya dapat berjalan dengan lancar

dan baik.

Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat

sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul “Pemanfaatan Panas Buang Mesin Pendingin untuk Pengering Pakaian” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi

Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

4. Seluruh Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan

materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

5. Laboran yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunakan

(10)

6. H. Adi

Wardhono dan S. Purwani selaku orang tua penulis dan keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberi semangat penulis dalam menyelesaikan Skripsi.

7.

Yulia Putri Puspitasari,

Tri

Cahyo Wibowo, Naftaniel Dani, Asmara

Yudha Kumara, Felik Kurniawan, Daniel Ramos Simanjuntak, Prima

Nugroho, Christina Cahyaning Apsari,

dkk

yang telah menyemangati dalam pembuatan Skripsi ini dari awal hingga selesai.

8.

Teman

_-

teman yang turut membantu menyelesaikan Skripsi ini, seluruh Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin angkatan 2011 Universitas Sanata Darma Yogyakarta.

9.

Pihak-pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu, yang telah

memberikan dorongan

dan

bantuan dalam wujud apapun selama penyusunan Skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penulisan Skripsi ini

karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, oleh karena itu penulis mengharapkan adanya

kritik

dan saran

dari

berbagai

pihak

yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas

ini. Semoga

karya

ini berguna

bagi mahasiswa Teknik Mesin Universitas Sanata Darma Yogyakarla dan pembaca lainnya. Apabila ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima kasih.

Yogyakarta, 31 Oktober 2014

(11)

xi

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI... vi

INTISARI ... vii

ABTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Target dan Manfaat ... 3

BAB II DASAR TEORI ... 4

2.1 Bahan Pendingin (Refrigeran) ... 4

2.2 Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap Standar ... 4

2.3 Siklus Pendingin Kompresi Uap ... 6

2.4 Prinsip Kerja Mesin Pendingin ... 7

2.5 Rumus – Rumus Perhitungan ... 8

2.6 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ... 11

BAB III METODE PENELITIAN... 13

(12)

xii

3.2 Komponen-Komponen Alat Penelitian ... 13

3.3 Peralatan Pendukung Pembuatan Alat Penelitian ... 16

3.4 Skema Alat ... 18

3.4.1 Mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian ... 18

3.4.2 Mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian tanpa koil pemanas dan penyimpan panas ... 19

3.4.3 Mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian menggunakan koil pemanas tanpa penyimpan panas ... 20

3.4.4 Mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian menggunakan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel (air) ... 21

2.5 Pembuatan Alat Penelitian ... 22

2.6 Parameter Yang Divariasikan ... 23

2.7 Variabel Yang Diukur ... 24

2.8 Langkah Penelitian ... 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26

4.1 Hasil Penelitian ... 26 4.2 Pembahasan ... 27 BAB V PENUTUP ... 51 5.1 Kesimpulan ... 51 5.2 Saran ... 52 DAFTAR PUSTAKA ... 53 LAMPIRAN ... 54

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data hasil perhitungan nilai kerja pada mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas untuk pengering pakaian ... 29 Tabel 2 Data hasil perhitungan nilai kerja pada mesin pendingin dengan

pemanfaatan panas untuk pengering pakaian tanpa koil pemanas dan penyimpan panas... 32 Tabel 3 Data hasil perhitungan nilai kerja pada mesin pendingin dengan

pemanfaatan panas untuk pengering pakaian dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas ... 32 Tabel 4 Data hasil perhitungan nilai kerja pada mesin pendingin dengan

pemanfaatan panas untuk pengering pakaian dengan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel (air) ... 32 Tabel 5 Data penurunan massa pakaian dengan hanya di angin-angin

(dijemur diruangan tanpa sinar matahari) ... 36 Tabel 6 Data penurunan massa pakaian dengan mesin pendingin dengan

pemanfaatan panas buang tanpa koil pemanas dan penyimpan panas ... 37 Tabel 7 Data penurunan massa pakaian dengan mesin pendingin dengan

pemanfaatan panas buang dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas ... 37 Tabel 8 Data penurunan massa pakaian dengan mesin pendingin dengan

pemanfaatan panas buang dan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel (air) ... 38 Tabel 9 Data penurunan massa pakaian dengan mesin pendingin dengan

pemanfaatan panas buang tanpa koil pemanas dan penyimpan panas ... 42 Tabel 10 Data penurunan massa pakaian dengan mesin pendingin dengan

pemanfaatan panas buang menggunkan koil pemanas tanpa penyimpan panas ... 43

(14)

xiv

Tabel 11 Data penurunan massa pakaian dengan mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang menggunakan koil pemanas dan penyimpan panas sensible (air)... 43

(15)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Skema Siklus Kompresi Uap ... 6 Gambar 2 Diagram tekanan-enthalpi (p-h) ... 8 Gambar 3 Skema mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang

untuk pengering pakaian... 19 Gambar 4 Skema mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang

untuk pengering pakaian tanpa koil pemanas dan penyimpan panas ... 20 Gambar 5 Skema mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang

untuk pengering pakaian menggunakan koil pemanas tanpa penyimpan panas ... 21 Gambar 6 Skema mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang

untuk pengering pakaian menggunakan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel (air) ... 22 Gambar 7 Grafik perbandingan COP variasi setting temperatur

evaporator skala 2 (ST1) pada mesin pendingin tanpa

pemanfaatan panas buang dengan COP pada mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian ... 33 Gambar 8 Grafik perbandingan COP variasi ST1, ST2, ST3 pada mesin

pendingin tanpa pemanfaatan panas buang dengan COP pada mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian ... 34 Gambar 9 Grafik perbandingan penurunan massa pakaian

memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin tanpa koil pemanas dan penyimpan panas dengan penurunan massa pakaian yang dijemur tanpa alat pengering pakaian... 39 Gambar 10 Grafik perbandingan penurunan massa pakaian

memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas dengan penurunan massa pakaian yang dijemur tanpa alat pengering pakaian... 40

(16)

xvi

Gambar 11 Grafik perbandingan penurunan massa pakaian memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin dengan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel (air) dengan penurunan massa pakaian yang dijemur tanpa alat pengering

pakaian ... 41

Gambar 12 Grafik perbandingan penurunan massa pakaian memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin tanpa koil pemanas dan penyimpan panas ... 44

Gambar 13 Grafik perbandingan penurunan massa pakaian memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas... 45

Gambar 14 Grafik perbandingan penurunan massa pakaian memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin dengan koil pemanas dan penyimpan panas sensible (air) ... 46

Gambar L. 1 Mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang yang dapat digunakan pada 2 variasi (tanpa koil pemanas dan penyimpan panas, dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas) ... 554

Gambar L. 2 Alat pengering pakaian dengan variasi penyimpan panas sensibel (air) ... 55

Gambar L. 3 Kotak pengering pakaian ... 56

Gambar L. 4 Gantungan pakaian di dalam kotak pengering pakaian ... 56

Gambar L. 5 Manometer (alat ukur tekanan refrigeran) ... 57

Gambar L. 6 Termostat ... 57

(17)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mencuci pakaian merupakan kegiatan rutin yang dilakukan masyarakat

setiap hari untuk mendapatkan pakaian yang bersih dan wangi. Mencuci pakaian

dilakukan masyarakat tidak hanya di dalam rumah tangga saja namun juga dapat

dilakukan di tempat-tempat pelayanan umum seperti hotel, rumah sakit, jasa

pencucian pakaian dan sebagainya. Hal ini terjadi tidak hanya di Indonesia

melainkan di seluruh negara di dunia ini. Namun tidak berhenti disini saja, masih

ada tahap terahkir dalam proses mencuci pakaian, yaitu mengeringkan pakaian.

Masyarakat umumnya mengeringkan pakaian dengan cara menjemur pakaian

dibawah terik sinar matahari sebagai sumber energi panas yang mampu

menguapkan air dari pakaian yang basah. Ada pula sebagian masyarakat yang

mengeringkan pakaian dengan menggunakan energi panas lain seperti energi fosil

(bahan bakar) atau energi listrik (dengan mesin pengering).

Masalah yang umumnya terjadi pada masyarakat adalah sulitnya

mengeringkan pakaian pada cuaca yang mendung terutama pada musin dingin

atau hujan. Sedangkan pengeringan pakaian dengan menggunakan mesin

pengering yang menggunakan energi fosil atau listrik umumnya adalah biaya

untuk mendapatkan kedua jenis energi tersebut yang semakin mahal. Mahalnya

kedua energi tersebut sejalan dengan semakin langkanya energi fosil. Padahal

(18)

2 pakaian. Jika masalah tidak segera diatasi maka untuk memenuhi kebutuhan

pakaian yang kering dan bersih di masyarakat menjadi sangat sulit. Masyarakat

harus mengeluarkan biaya lebih untuk menambah cadangan pakaian karena

sulitnya mengeringkan pakaian setelah dicuci. Oleh karenanya, banyak orang

berupaya mencari alternatif lain mendapatkan energi panas untuk pengeringan

pakaian. Salah satunya adalah dengan memanfaatkan panas buang dari mesin

pendingin. Dimana masyarakat umum sudah banyak yang memiliki sebuah mesin

pendingin disetiap rumah mereka. Mesin pendingin yang dimanfaatkan panas

buangnya umumnya adalah mesin pendingin ruangan (AC) atau mesin pendingin

makanan (lemari es). Selain penghematan biaya pengeringan pakaian,

pemanfaatan panas buang mesin pendingin dapat meningkatkan unjuk kerja mesin

pendingin yang digunakan dan dari sisi lingkungan dapat mengurangi pencemaran

lingkungan oleh panas yang terbuang dari mesin pendingin.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan penelitian dari Skripsi ini adalah :

1. Membuat model pengering pakaian dengan pemanfaatan panas buang mesin

pendingin

2. Meneliti pengaruh pemanfaatan panas buang mesin pendingin untuk pengering

(19)

3 1.3 Batasan Masalah

Agar penelitian yang dilakukan dapat berjalan lancar tanpa mengalami

kesulitan, diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut :

1. Dalam mesin pendingin terdapat komponen utama yaitu : kompresor,

kondensor, filter, katup ekspansi, dan evaporator.

2. Fluida pendingin (refrigeran) yang dipergunakan dalam mesin pendingin

adalah R22.

3. Analisis mesin pendingin dilakukan dengan menggunakan diagram

tekanan-enthalpi atau diagram p-h.

1.4 Target dan Manfaat

Target dan manfaat yang akan didapat dari pembuatan Skripsi ini adalah :

1. Membuat model pengering pakaian dengan pemanfaatan panas buang mesin

pendingin

2. Menambah kepustakaan teknologi mesin pendingin dengan pemanfaatan

panas buang mesin pendingin untuk pengering pakaian, sehingga hasil-hasil

penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan

produk teknologi mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang mesin

pendingin untuk pengering pakaian yang optimal sehingga dapat diterima dan

dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat melalui penghematan biaya

yang harus dikeluarkan masyarakat khususnya untuk pengeringan pakaian.

3. Memberikan kontribusi positif dalam mengatasi krisis energi dan masalah

(20)

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Bahan Pendingin (Refrigeran)

Bahan pendingin (refrigeran) sangat diperlukan untuk proses pendinginan

pada mesin pendingin. Refrigeran adalah zat pendingin atau fluida yang berperan

penting pada mesin pendingin yang digunakan untuk penyerapan panas melalui

fase dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas melalui perubahan fase dari

gas ke cair (kondensasi). Refrigeran juga sering disebut sebagai pemindah panas.

2.2 Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap Standar

Mesin pendingin adalah suatu mesin yang didalamnya terjadi siklus

perubahan panas dan tekanan. Siklus mesin pendingin itu biasanya disebut siklus

kompresi uap standar. Mesin pendingin menggunakan refrigeran yang bersirkulasi

menyerap dan melepaskan panas, serta terjadi perubahan tekanan rendah menjadi

tinggi, dan dari tekanan tinggi menjadi tekanan rendah. Sirkulasi tersebut berulang

secara terus menerus.

Komponen utama mesin pendingin dengan sistem kompresi uap terdiri

dari : kompesor, kondensor, pipa kapiler/ katup ekspansi, evaporator dan

perangkat tambahan yaitu filter.

1. Kompresor

Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan refrigeran dari tekanan rendah

ke tekanan tinggi. Kompresor merupakan bagian terpenting pada mesin

(21)

5 refrigeran sehingga terjadilah sirkulasi refrigeran yang mengalir dari

pipa-pipa mesin pendingin. Kompresor yang sering digunakan pada mesin

pendingin adalah jenis hemetik. Kontruksi dari kompresor jenis ini

menempatkan motor listrik dengan komponen mekanik ada dalam satu

rumah. Fase refrigeran ketika masuk dan keluar kompresor berupa gas.

Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas lanjut.

2. Evaporator

Evaporator adalah tempat terjadinya refrigeran berubah fase dari cair menjadi

gas. Pada saat proses memerlukan energi kalor. Energi kalor diambil dari

lingkungan evaporator (benda atau cairan yang terdapat di dalam evaporator).

Evaporator berbentuk pipa yang dikontruksikan sedemikian rupa. Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung pada tekanan dan suhu tetap.

3. Kondensor

Kondensor bekerja terbalik dengan evaporator yaitu merubah fase refrigeran

dari gas menjadi cair. Pada kondensor berlangsung dua proses utama yaitu

proses penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan

proses dari gas jenuh ke cair jenuh. Proses pengembunan refrigeran dari

kondisi gas jenuh ke cair jenuh berlangsung pada suhu yang tetap. Kalor yang

dilepaskan kondensor dibuang keluar melalui permukaan sirip dan diambil

oleh udara sekitar. Kondensor yang sering dipakai pada mesin pendingin

kapasitas kecil adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat

(22)

6 4. Katup ekspansi

Katup ekspansi adalah alat ekspansi yang berguna untuk menurunkan tekanan

refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator.

Bekerjanya katup ekspansi diatur sedemikian rupa agar membuka dan

menutupnya ketup ekspansi sesuai dengan temperatur evaporator atau

tekanan didalam sistem.

5. Filter

Filter adalah alat penyaring kotoran-kotoran yang melewati sebuah sistem

pendingin, sehingga tidak menyumbat pipa kapiler yang akan dilewati

refrigeran. Filter juga berfungsi untuk menangkap uap air yang akan masuk

ke dalam sistem. Bentuk umum dari filter berupa tabung kecil dengan

diameter antara 12-15 mm dan panjangnya kurang dari 14-15 cm.

2.3 Siklus Pendingin Kompresi Uap

Tahapan siklus pendingin kompresi uap terdiri dari kompresi, kondensasi,

ekspansi, dan evaporasi. Berikut adalah skema alir siklus kompresi uap pada

Gambar 1.

(23)

7 Proses dari skema alir siklus kompresi uap (Gambar 1) adalah :

a) 1-2 (proses kompresi)

Proses kompresi adalah proses penekanan dan penghisapan media pendingin

(refrigeran). Proses ini dilakukan oleh kompresor.

b) 2-3 (proses kondensasi)

Proses yang berlangsung di dalam kondensor. Prosesnya adalah dengan

pengembunan media pendingin (refrigeran).

c) 3-4 (proses ekspansi)

Proses yang berlangsung di dalam katup ekspansi atau pipa kapiler.

Prosesnya adalah menurunkan tekanan media pendingin (refrigeran).

d) 4-1 (proses evaporasi)

Proses yang terjadi di dalam evaporator. Prosesnya adalah penguapan media

pendingin (refrigeran).

2.4 Prinsip Kerja Mesin Pendingin

Evaporator menyerap panas dari benda atau ruangan yang didinginkan

karena temperatur refrijeran dalam evaporator lebih rendah dari benda atau

ruangan yang didinginkan. Dari evaporator refrijeran terhisap kedalam kompresor

dan keluar kompresor dengan tekanan yang tinggi (sekitar 15 bar). Tekanan

refrijeran yang tinggi menyebabkan temperatur refrijeran juga tinggi. Dari

kompresor refrijeran masuk kedalam kondensor. Temperatur refrijeran lebih

tinggi dari temperatur udara sekitar sehingga melalui kondensor refrijeran dapat

membuang panas ke lingkungan. Dari kondensor refrijeran masuk kedalam katup

(24)

8 Tekanan refrijeran yang rendah menyebabkan temperatur refrijeran juga rendah

sehingga dapat menyerap panas dari benda atau ruangan yang didinginkan. Siklus

ini akan terus berulang. Evaporator dan kondensor dilengkapi dengan kipas yang

berfungsi untuk memudahkan penyerapan panas (pada evaporator) dan

pembuangan panas ke lingkungan (pada kondensor).

2.5 Rumus – Rumus Perhitungan

Analisis mesin pendingin lebih mudah dilakukan dengan menggunakan

diagram tekanan-enthalpi atau diagram p-h (Gambar 2). Titik 1 adalah posisi

refrijeran masuk kedalam kompresor, titik 2 adalah posisi refrijeran masuk

kedalam kondensor, titik 3 adalah posisi refrijeran masuk katup ekspansi dan titik

4 adalah posisi refrijeran masuk kedalam evaporator. Qevaporator adalah panas yang

diserap evaporator, Qkondensor adalah panas yang dibuang kondensor ke lingkungan

dan Wkompresor adalah kerja yang dilakukan kompresor.

(25)

9 1. Kerja Kompresor

Besarnya kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan : 1 2 h h W_in   (1) Dimana :

Win = besarnyakerja kompresor (kJ/kg)

h1 = entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)

h2 = entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

2. Kerja Kondensor

Besarnya panas per satuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat

dihitung dengan persamaan :

3 2 h

h

Qout   (2)

Dimana :

Qout = besarnya panas dilepas kondensor (kJ/kg)

h2 = entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

h3 =entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)

3. Kerja Evaporator/ Pendinginan

Besarnya panas per satuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat

dihitung dengan persamaan :

4 1 h h

Q_in   (3) Dimana :

(26)

10 h1 = entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg)

h4 =entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)

4. COP (Coefficient of Performance)

COP dipergunakan untuk menyatakan performa (unjuk kerja) dari siklus

refrigerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin pendingin

makan akan semakin baik mesin pendingin tersebut. COP tidak mempunyai

satuan karena merupakan perbandingan antara besarnya panas yang diserap

evaporator (h1 – h4) dengan kerja kompresor (h2 – h1) dirumuskan sebagai

berikut : 1 2 4 1 kompresor kerja n pendingina kerja h h h h COP     (4)

Persamaan (4) berlaku untuk mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas

buang. Pada mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang dari

kondensor, maka COP yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:

kompresor kerja tkan termanfaa yang buang panas n pendingina kerja   p COP (5) 5. Peningkatan COP

Peningkatan COP yang diperoleh dihitung dengan persamaan:

100% COP COP COP COP n Peningkata P P x   (6)

(27)

11 6. Pemanfaatan Panas Buang yang Termanfaatkan

Pada mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering

pakaian yang termanfaatkan (QT) dapat dihitung dengan persamaan:

fg T mh

Q  . (7)

Dengan m adalah massa air pada pakaian basah yang menguap (kg) dan hfg

adalah enthalpi penguapan air (2300 kJ/kg).

2.6 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

Suatu disain penukar kalor yang digunakan pada pemanfaatan panas buang

mesin pendingin dapat memanfaatkan 40% dari panas yang terbuang melalui

kondensor (Kaushik, 1995). Pemanfaatan panas buang mesin pendingin ruangan

untuk pengering pakaian dapat menjadi alternatif pengering pakaian tanpa biaya

khususnya didaerah padat yang tidak memiliki halaman. Kecepatan pengeringan

berkisar antara 0,56 kg/jam sampai 0,75 kg/jam sementara pengeringan di dalam

ruangan berkisar 0,13 kg/jam dan diluar ruangan berkisar 0,18 kg/jam (Mahlia,

2010). Penelitian pengaruh pendinginan kondensor pada mesin pendingin ruangan

jenis split menunjukkan kenaikkan COP sebesar 28% pada temperatur udara 42OC

(Elsayed, 2011). Pemanfaatan panas buang mesin pendingin ruangan jenis split

(AC Split) dapat menaikkan kapasitas pendinginan sebesar 28,2% sehingga COP

mesin pendingin meningkat 21,5% (Wang, 2005). Penelitian pemanfaatan panas

buang pendingin untuk pengering pakaian menghasilkan laju pengeringan sebesar

2,26 kg/ jam jika menggunakan kipas tambahan dan 1,1 kg/ jam jika tidak

(28)

12 dalam ruangan sebesar 0,17 kg/jam dan pengeringan dengan pengering listrik

sebesar 1,9 kg/jam (Suntivarakorn, 2010). Penelitian menunjukkan bahwa unit

pendingin yang dimanfaatkan untuk pemanas dapat menghemat energi listrik,

mengurangi pencemaran lingkungan, biaya pembuatan yang murah, operasional

(29)

13

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat Penelitian

Mesin yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari 4 (empat)

konfigurasi mesin sebagai berikut :

1. Mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian

(Gambar 3).

2. Mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian

dengan menggunakan satu kondensor (Gambar 4).

3. Mesin pendingin dengan pemanfaatan panas untuk pengering pakaian

menggunakan koil pemanas tanpa penyimpan panas (Gambar 5).

4. Mesin pendingin dengan pemanfaatan panas untuk pengering pakaian

menggunakan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel air (Gambar 6).

3.2 Komponen-Komponen Alat Penelitian

Dalam pembuatan model mesin pendingin dengan memanfaatkan panas

buang dari mesin pendingin membutuhkan komponen sebagai berikut :

1. Kompresor

Kompresor merupakan bagian terpenting pada mesin pendingin. Kompresor

berfungsi untuk menaikan tekanan refrigeran dari tekanan rendah ke tekanan

tinggi. Mesin pendingin ini menggunakan kompresor merk Panasonik dengan

(30)

14 2. Kondensor

Kondensor bekerja terbalik dengan evaporator yaitu merubah fase refrigeran

dari gas menjadi cair. Kondensor yang digunakan dalam pembuatan mesin

pendingin adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat.

3. Katup ekspansi

Katup ekspansi adalah alat ekspansi yang berguna untuk menurunkan tekanan

refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Dalam

penelitian ini menggunakan katup ekspansi tipe tekan dan temperatur.

4. Evaporator

Evaporator adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau

keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap.

5. Filter

Dalam pembuatan mesin pendingin harus menggunakan filter untuk

menyaring kotoran agar tidak masuk ke dalam sebuah sistem pendingin dan

masuk ke dalam kompresor.

6. Sight glass

Sight glass merupakan alat untuk melihat keadaan refrigerant didalam sistem

mesin pendingin. Pada alat ini terdapat dua indikator yaitu kuning dan hijau.

Kuning mengindikatorkan bahwa sistem tersebut terdapat uap air dan jika

hijau mengindikatorkan bahwa sistem tersebut tidak ada uap air. Jika di

dalam sight glass terdapat buih-buih refrigerant maka sistem tersebut kurang

(31)

15 7. Pipa tembaga

Pipa tembaga digunakan sebagai tempat aliran refrigeran yang disirkulasikan

dalam sistem pendinginan. Dalam pembuatan mesin pendingin ini digunakan

pipa tembaga berdiameter 1/4 inchi.

8. Kipas (Fan)

Dalam pembuatan mesin pendingin ini menggunakan kipas (fan) untuk

membantu penghembusan udara panas yang keluar dari kondensor menuju

corong pada kotak pengering pakaian.

9. Multiplek

Multiplek adalah triplek yang berlapis-lapis, sehingga bisa memiliki

ketebalan lebih dari 2 mm, dengan variasi tebal yang berbeda-beda hingga

mencapai maksimal ketebalan 15 mm. Dalam pembuatan alat penelitian ini

menggunakan multiplek setebal 12 mm untuk pembuatan dinding kotak

pengering pakaian.

10. Besi siku lobang

Besi siku lobang merupakan batang besi yang berbentuk siku dan berlobang

dengan panjang 6 meter dengan ketebalan yang bervariasi. Dalam pembuatan

alat penelitian kami ini menggunakan besi siku lobang dengan ketebalan 2

mm karena sebagai rangka dari mesin pendingin dan kotak pengering agar

(32)

16 11. Roda

Roda digunakan untuk kaki - kaki mesin pendingin dan kotak pengering

pakaian. Hal ini mempermudah untuk memindahkan alat penelitian ini ke

tempat lain.

12. Paku dan baut

Paku dan baut sebagai bahan yang digunakan sebagai pengunci rangka dari

mesin pendingin dan kotak pengering.

3.3 Peralatan Pendukung Pembuatan Alat Penelitian

Dalam pembuatan model mesin pendingin dengan memanfaatkan panas

buang dari mesin pendingin dibutuhkan alat-alat pendukung sebagai berikut :

1. Tube cutter

Tube cutter adalah jenis alat yang biasa digunakan untuk memotong pipa.

Hasil potongan menggunakan tube cutter akan lebih bersih, lebih cepat,

dan lebih rapi dibandingkan memotong dengan menggunakan gergaji besi.

2. Pelebar pipa

Pelebar pipa adalah alat yang digunakan untuk memperbesar diameter

pada ujung pipa. Ukuran dari diameter alat pelebar pipa bervariasi

tergantung dari kebutuhan.

3. Tang

Tang adalah alat bantu yang berbentuk seperti gunting dan berguna untuk

(33)

17 4. Pompa vakum

Pompa vakum adalah salah satu jenis pompa yang bekerja dengan cara

menghisap. Suatu sistem pendingin harus dalam keadaan vakum sebelum

diisi refrigeran. Untuk mengetahui apakah sudah vakum dapat dilihat pada

jarum indikator manometer yang berada pada dibawah 0 bar.

5. Manifold gauge

Manifold gauge adalah alat yang berfungsi untuk mengukur tekanan pada

sistem pendinginan. Manifold gauge yang dipakai dlam pembuatan alat

penelitian ini adalah jenis singgle manifold gauge. Dalam pembuatan alat

penelitian ini menggunakan 2 buah singgle manifold gauge yang akan

digunakan untuk mengukur tekanan masuk dan tekanan keluar kompresor,

jadi membutuhkan 2 jenis manifold gauge yaitu Manifold gauge tekanan

tinggi dan tekanan rendah.

6. Alat Las

Dalam alat penelitian ini dibutuhkan peralatan las yang berguna untuk

menyambung pipa kapiler dan pipa – pipa menuju komponen – komponen

utama mesin pendingin.

7. Bahan Las

Bahan las atau bahan yang digunakan dalam penambungan pipa kapiler

menggunakan bahan perak kuningan dan borak. Untuk bahan tambah

borak digunakan jika penyambungan antara tembaga dan besi. Penggunaan

(34)

18 merekat jika menggunakan borak sebagai pengikat dan kuningan/ perak

sebagai bahan tambah.

8. Spiral

Spiral berfungsi untuk melengkungkan pipa tembaga. Spiral

meminimalkan penyempitan pipa tembaga/ kapiler saat dilakukan proses

pelengkungan.

9. Pemotong/ Gergaji Besi Listrik

Pemotong besi ini digunakan untuk memotong besi siku lobang yang akan

digunakan untuk membuat rangka mesin pendingin dan kotak pengering.

10.Gergaji Kayu Listrik

Gergaji kayu ini digunakan untuk memotong multiplek sebagai dinding

kotak pengering.

11.Palu

Palu digunakan untuk memukul paku sebagai penguat dinding kotak

pendingin.

3.4 Skema Alat

3.4.1 Mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang untuk pengering

pakaian

Alat penelitian pertama ini dengan komponen-komponen utama seperti

evaporator, kompresor, konsendor, dan katup ekspansi. Mesin pendingin tanpa

pemanfaatan panas untuk pengering pakaian ini digunakan sebagai pembanding

(35)

19 pendingin atau sering disebut dengan siklus kompresi uap. Untuk lebih jelasnya

dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3 Skema mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian

3.4.2 Mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering

pakaian tanpa koil pemanas dan penyimpan panas

Alat penelitian kedua ini dengan komponen-komponen utama seperti

evaporator, kompresor, konsendor, katup ekspansi, dan komponen tambahan

berupa kipas (fan). Alat penelitian kedua ini dimanfaatkan panas buang dari

kondensornya (secara langsung) untuk digunakan untuk pengering pakaian

dengan cara menghembuskan panas buangnya dengan bantuan kipas (fan). Cara

kerjanya sama dengan sistem pendinginan mesin pendingin (siklus kompresi uap),

hanya ditambah dengan komponen pendukung. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat

(36)

20 Gambar 4 Skema mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang

untuk pengering pakaian tanpa koil pemanas dan penyimpan panas

pakaian menggunakan koil pemanas tanpa penyimpan panas

Alat penelitian ketiga ini dengan komponen-komponen utama seperti

berupa kipas (fan), koil pemanas. Alat penelitian ketiga ini pada bagian

kondensornya disambung secara paralel dengan koil pemanas. Pada koil

pemanasnya diberi kipas (fan) agar panas buangnya dapat dimanfaatkan untuk

pengering pakaian. Cara kerjanya sama dengan sistem pendinginan mesin

pendingin (siklus kompresi uap), hanya ditambah dengan komponen pendukung.

(37)

21 Gambar 5 Skema mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian menggunakan koil pemanas tanpa penyimpan panas

pakaian menggunakan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel

(air)

Alat penelitian keempat ini dengan komponen-komponen utama seperti

berupa kipas (fan), koil pemanas, pipa tembaga (bentuk spiral), tempat penyimpan

air (tahan panas). Alat penelitian keempat ini pada bagian kondensornya

disambung secara paralel dengan pipa tembaga (bentuk spiral) yang berada dalam

tempat penyimpan air (tahan panas) kemudian disambungkan dengan koil

pemanas. Pada tempat penyimpan air (tahan panas) yang terdapat pipa tembaga

(bentuk spiral) sebagai penghantar panas dari refrigeran yang masuk dan melewati

pipa tembaga yang panasnya akan disimpan oleh air sebagai media penyimpan

(38)

22 dimanfaatkan untuk pengering pakaian. Cara kerjanya sama dengan sistem

pendinginan mesin pendingin (siklus kompresi uap), hanya ditambah dengan

komponen pendukung. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6 Skema mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian menggunakan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel (air)

2.5 Pembuatan Alat Penelitian

(39)

23 2.6 Parameter Yang Divariasikan

Terdapat beberapa jenis parameter yang akan divariasikan diantaranya

sebagai berikut :

1. Temperatur kerja evaporator sebanyak 3 variasi :

Pengaturan temperatur kerja evaporator terdapat pada mesin pendingin itu

sendiri. Biasanya, pada alat pengatur temperatur kerja evaporator ini sudah

terdapat angka dimana setiap angkanya memiliki perbedaan suhu dingin yang

berbeda, semakin besar angkanya maka akan semakin rendah suhu dingin

dalam evaporator. Temperatur kerja evaporator yang akan digunakan dalam

penelitian ini dibagi menjadi 3 variasi, yaitu :

a. Temperatur evaporator variasi 1 (pada angka 2)

b. Temperatur evaporator variasi 2 (pada angka 4)

c. Temperatur evaporator variasi 3 (pada angka 6)

2. Jumlah/ berat pakaian yang dikeringkan sebanyak 3 variasi

Pada penelitian ini, jumlah/ berat pakaian yang dikeringkan divariasikan

sebanyak 3 variasi, yaitu :

a. Massa pakaian 1 dengan berat 6,520 Kg

b. Massa pakaian 2 dengan berat 6,150 Kg

(40)

24 2.7 Variabel Yang Diukur

Terdapat beberapa jenis variabel yanga akan diukur diantaranya sebagai

berikut :

1. Temperatur evaporator (TE)

2. Temperatur kondensor (TK)

3. Tekanan refrijeran masuk kompresor (PM)

4. Tekanan refrijeran keluar kompresor (PK)

5. Lama pencatatan data (t)

2.8 Langkah Penelitian

Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel tipe K dan untuk

tekanan digunakan manometer. Untuk pengaturan temperatur evaporator

digunakan thermostat.

Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Penelitian diawali dengan penyiapan mesin seperti Gambar 3, 4, 5 dan 6.

2. Pengambilan data dilakukan tiap 10 menit selama 4 hari untuk tiap variasi

tekanan kerja evaporator dan jumlah/ berat pakaian yang dikeringkan.

3. Data yang dicatat adalah temperatur evaporator (TE), temperatur kondensor

(TK), tekanan refrijeran masuk kompresor (PM), tekanan refrijeran keluar

kompresor (PK), dan lama pencatatan data (t)

4. Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada

parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1)

(41)

25 grafik hubungan antara temperatur kerja evaporator, jumlah/ berat pakaian

(42)

26

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Berikut adalah data keseluruhan hasil penelitian dari ketiga variasi dan

pembanding yaitu :

1. Mesin Pengdingin tanpa Pemanfaatan Panas Buang (pembanding).

2. Mesin Pendingin dengan Pemanfaatan Panas Buang untuk Pengering Pakaian

tanpa Koil Pemanas dan Penyimpan Panas.

dengan Koil Pemanas tanpa Penyimpan Panas.

dengan Koil Pemanas dan Penyimpan Panas Sensibel (air).

Secara lengkap data dari tiga variasi dan pembanding tersebut dapat dilihat

secara berurutan pada tabel dengan keterangan sebagai berikut :

h1 = Entalpi refrigeran saat masuk kompresor/ keluar evaporator

(kJ/kg)

h2 = Entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

h3 = Entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)

h4 = Entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)

Win = Besarnya kerja kompresor (kJ/kg)

Qin = Besarnya panas yang diserap evaporator (kJ/kg)

Qout = Besarnya panas yang dilepas kondensor (kJ/kg)

(43)

27 COPP = Performa (unjuk kerja) pada mesin pendingin yang termanfaatkan

panas buangnya

Peningkatan COP = Kenaikan nilai COP (%)

QT = Energi buang kondensor yang termanfaatkan (kJ)

Variasi-variasinya :

a. Uji 1, ST 1 = Pengujian pertama pada setting temperatur

evaporator pada skala 2

b. Uji 2, ST 1 = Pengujian kedua pada setting temperatur evaporator

pada skala 2

c. Uji 3, ST 1 = Pengujian ketiga pada setting temperatur evaporator

pada skala 2

d. Uji 1, ST 2 = Pengujian pertama pada setting temperatur

e. Uji 1, ST 3 = Pengujian pertama pada setting temperatur

4.2 Pembahasan

Langkah berikutnya setelah pengumpulan data penelitian yang telah

dilakukan yaitu mencari persamaan dan menghitung dengan rumus yang sudah

ditentukan. Sebagai contoh perhitungan penulis mengambil data yang tercancum

pada Tabel 1 yang merupakan data dari mesin pendingin yang tidak

termanfaatkan panas buangnya sebagai pembanding :

Berikut data pada uji coba pertama dengan variasi setting temperatur

(44)

28 h1 = 410,84 kJ/kg

h2 = 500,91 kJ/kg

h3 = 219,59 kJ/kg

h4 = 219,59 kJ/kg

Kerja kompresor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (1) :

Win = h2 – h1

= 500,91 kJ/kg – 410,84 kJ/kg

= 90,07 kJ/kg

Besarnya panas yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan (2) :

Qout = h2 – h3

= 500,95 kJ/kg – 219,59 kJ/kg

= 281,32 kJ/kg

Besarnya panas yang diserap oleh evaporator dapat dihitung dengan

Qin = h1 – h4

= 410,84 kJ/kg – 219,59 kJ/kg

(45)

29 Untuk menentukan Performa (unjuk kerja) suatu mesin pendingin dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan (4) :

COP = kompresor kerja n pendingina kerja = 1 2 4 1 h h h h   = 2,12

Dengan cara yang sama hasil penelitian pada mesin pendingin tanpa

pemanfaatan panas buang disajikan selengkapnya pada Tabel 1

Tabel 1 Data hasil perhitungan nilai kerja pada mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas untuk pengering pakaian

Variasi h1 h2 h3 = h4 Win Qin Qout COP

Uji 1, ST 1 410,84 500,91 219,59 90,1 191,3 281,3 2,12

Uji 2, ST 1 411,1 501,87 220,9 90,8 190,2 281 2,10

Uji 3, ST 1 411,06 506,67 220,66 95,6 190,4 286 1,99

Uji 1, ST 2 410,92 498,42 220,16 87,5 190,8 278,3 2,18

Uji 1, ST 3 410,64 502,22 218,6 91,6 192 283,6 2,10

Dan sebagai contoh perhitungan data dari mesin pendingin yang

termanfaatkan panas buangnya penulis mengambil data yang tercancum pada

Tabel 2 :

Berikut data pada uji coba pertama dengan variasi setting temperatur

evaporator skala 2 (ST1) :

h1 = 404,14 kJ/kg

h2 = 477,68 kJ/kg

h3 = 197,41 kJ/kg

(46)

30 m = 0,08 kg (selama 10 menit)

Kerja kompresor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (1) :

Win = h2 – h1

= 477,68 kJ/kg – 404,14 kJ/kg

= 73,54 kJ/kg

Besarnya panas yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan

Qout = h2 – h3

= 477,68 kJ/kg – 197,41 kJ/kg

= 280,27 kJ/kg

Besarnya panas yang diserap oleh evaporator dapat dihitung dengan

Qin = h1 – h4

= 404,14 kJ/kg – 197,41 kJ/kg

= 206,73 kJ/kg

Untuk menentukan Performa (unjuk kerja) suatu mesin pendingin dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan (4) :

COP = kompresor kerja n pendingina kerja = 1 2 4 1 h h h h   = 54 , 73 73 , 206 = 2,81

(47)

31 Untuk menghitung Energi buang kondensor yang termanfaatkan dapat

digunakan persamaan (7) :

QT = m.hfg

= 0,08 kg x 2300 kJ/kg

= 182 kJ

Performa (unjuk kerja) pada mesin pendingin yang termanfaatkan panas

buangnya dapat dihitung dengan persamaan (5) :

COPP = kompresor kerja tkan termanfaa yang buang panas n pendingina kerja  = 73,54 182 206,73 = 5,29

Kenaikan nilai COP (%) dapat dihitung dengan persamaan (6) :

Peningkatan COP = 100% COP COP -COPp x = 100% 5,29 2,81 -5,29 x = 46,82 %

Dengan cara yang sama hasil penelitian pada mesin pendingin tanpa

pemanfaatan panas buang disajikan selengkapnya pada Tabel 2 sampai dengan

(48)

32 Tabel 2 Data hasil perhitungan nilai kerja pada mesin pendingin dengan pemanfaatan panas untuk pengering pakaian tanpa koil pemanas dan penyimpan panas

Variasi h1 h2 h3 = h4 Win Qin Qout COP COPp Peningkatan COP QT

Uji 1, ST 1 404,14 477,68 197,41 73,5 206,7 280,3 2,81 5,29 46,8% 182

Uji 2, ST 1 405,26 475,09 200,41 69,8 204,9 274,7 2,93 5,55 47,2% 183

Uji 3, ST 1 404,57 477,23 198,59 72,7 206 278,6 2,83 5,09 44,3% 164

Uji 1, ST 2 404,86 472,57 199,38 67,7 205,5 273,2 3,03 6,02 49,6% 202

Uji 1, ST 3 404,33 476,15 198,03 71,8 206,3 278,1 2,87 5,69 49,5% 202

Tabel 3 Data hasil perhitungan nilai kerja pada mesin pendingin dengan pemanfaatan panas untuk pengering pakaian dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas

Uji 1, ST 1 408,27 473,22 209,3 65 199 263,9 3,06 6,27 51,1% 208

Uji 2, ST 1 409,66 473,37 216,37 63,7 193,3 257 3,03 6,13 50,5% 197

Uji 3, ST 1 409,13 479,13 212,15 70 197 267 2,81 5,26 46,5% 171

Uji 1, ST 2 409,04 472,23 215,23 63,2 193,8 257 3,07 6,50 52,8% 217

Uji 1, ST 3 408,72 473,37 210,65 64,7 198,1 262,7 3,06 4,73 35,3% 108

Tabel 4 Data hasil perhitungan nilai kerja pada mesin pendingin dengan pema nfaatan panas untuk pengering pakaian dengan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel (air)

Uji 1, ST 1 407,28 474,5 205,84 67,2 201,4 268,7 3,00 6,28 52,3% 221

Uji 2, ST 1 403,84 479,74 196,73 75,9 207,1 283 2,73 5,30 48,5% 195

Uji 3, ST 1 404,27 470,98 197,91 66,7 206,4 273,1 3,09 5,78 46,5% 179

Uji 1, ST 2 406,88 476,09 204,62 69,2 202,3 271,5 2,92 5,74 49,1% 195

Uji 1, ST 3 408,32 477,06 211,82 68,7 196,5 265,2 2,86 5,97 52,1% 214

Setelah melihat Tabel 1 sampai 4 diatas, dapat dianalisa dari hasil

perhitungan Tabel 1 sampai 4 bahwa perhitungan COP pada mesin pendingin

tanpa pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian lebih rendah dari COP

yang dihasilkan oleh semua variasi mesin pendingin dengan pemanfaatan panas

buang untuk pengering pakaian yang dibuat. Lebih jelasnya perbedaan COP dapat

dilihat pada Gambar 7. Grafik perbandingan COP variasi setting temperatur

(49)

33 dengan COP pada mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk

pengering pakaian. Peningkatan COP yang terjadi menandakan bahwa kinerja

mesin pendingin ini berpengaruh baik dengan dimanfaatkannya panas buangnya,

dengan mampu menjadi pengering pakaian tanpa menggunakan energi lain yang

membutuhkan biaya dan semakin susah untuk dicari (krisis energi).

Gambar 7 Grafik perbandingan COP variasi setting temperatur evaporator skala 2 (ST1) pada mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang dengan

COP pada mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian

Dari grafik COP antar variasi alat pada setting temperatur evaporator yang

sama yaitu pada skala 2, dapat dilihat perbedaan yang sangat signifikan. Dengan

hasil rata-rata COP dengan ST1 pada mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas

buang dengan nilai 2,07, sedangkan rata-rata COP pada semua variasi mesin

pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian dengan nilai

(50)

34 Gambar 8 Grafik perbandingan COP variasi ST1, ST2, ST3 pada mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang dengan COP pada mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian

Hal ini juga terlihat pada Gambar 8 Grafik perbandingan COP variasi ST1,

ST2, ST3 pada mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang dengan COP pada

mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian.

Perbedaan juga sangat signifikan pada variasi ST1, ST2, ST3 yang terjadi pada

semua variasi mesin pendingin yang termanfaatkan panas buangnya dibandingkan

dengan mesin pedingin yang tidak termanfaatkan panas buangnya. Dengan

perhitungan yang sama dapat dilihat hasil rata-rata COP pada variasi ST1, ST2,

ST3 dengan pada mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang dengan nilai

2,13, sedangkan rata-rata COP pada semua variasi mesin pendingin dengan

pemanfaatan panas buang untuk pengering pakaian dengan nilai 5,83. Dengan

perbedaan yang kenaikan COP sangat kecil yaitu 0,28%, dapat dikatakan bahwa

(51)

35 termanfaatkan panas buangnya sangat signifikan pada semua variasi setting

temperatur evaporator skala 2, 4, dan 6 (ST1, ST2, ST3).

Selain dari nilai COP yang meningkat, penurunan (pengurangan) berat

atau massa pakaian juga meningkat dibandingkan hanya di angin-angin (dijemur

ditempat kurang sinar matahari). Dapat dilihat pada Tabel 5 berisi data penurunan

massa pakaian dengan hanya diangin-anginkan (pembanding) dan Tabel 6 Sampai

dengan Tabel 9 berisi data penurunan massa pakaian dengan menggunakan model

pengering pakaian. Data dapat dibaca dengan jelas dengan ketentuan berikut ini :

Variasi-variasi pada :

1. Penjemuran tanpa memanfaatan panas buang mesin pendingin/ hanya

diangin-anginkan :

a. Uji 1= Penjemuran pakaian uji pertama dengan massa pakaian awal

6,520 kg

b. Uji 2 = Penjemuran pakaian uji kedua dengan massa pakaian awal

6,520 kg

c. Uji 3 = Penjemuran pakaian uji ketiga dengan massa pakaian awal

6,520 kg

2. Penjemuran dengan memanfaatan panas buang dari mesin pendingin :

a. MP 1, ST 1 = Penjemuran pakaian dengan massa pakaian awal 6,520 kg

dan setting temperatur evaporator pada skala 2

b. MP 1, ST 2= Penjemuran pakaian dengan massa pakaian awal 6,520 kg,

(52)

36 c. MP 1, ST 3 = Penjemuran pakaian dengan massa pakaian awal 6,520

kg, dan setting temperatur evaporator pada skala

Tabel 5 Penurunan massa pakaian dengan hanya di angin-angin (dijemur diruangan tanpa sinar matahari)

Waktu (menit) Uji 1 (kg) Uji 2 (kg) Uji 3 (kg)

0 6,520 6,520 6,520 10 6,475 6,495 6,500 20 6,450 6,470 6,485 30 6,430 6,455 6,460 40 6,420 6,435 6,430 50 6,415 6,425 6,425 60 6,405 6,405 6,405 70 6,395 6,395 6,390 80 6,380 6,385 6,375 90 6,370 6,370 6,360 100 6,345 6,365 6,345 110 6,330 6,360 6,330 120 6,315 6,355 6,320 130 6,300 6,330 6,315 140 6,295 6,315 6,305 150 6,290 6,305 6,295

(53)

37 Tabel 6 Penurunan massa pakaian dengan mesin pendingin dengan pemanfaatan

panas buang tanpa koil pemanas dan penyimpan panas

Waktu (menit) ST 1, MP 1 (kg) ST 2, MP 1 (kg) ST 3, MP 1 (kg) 0 6,520 6,520 6,520 10 6,385 6,465 6,460 20 6,310 6,375 6,390 30 6,255 6,295 6,355 40 6,195 6,245 6,250 50 6,110 6,210 6,200 60 5,960 6,155 6,130 70 5,835 6,030 6,070 80 5,785 6,010 6,000 90 5,695 5,950 5,935 100 5,680 5,820 5,910 110 5,650 5,785 5,835 120 5,625 5,750 5,725 130 5,570 5,710 5,665 140 5,510 5,675 5,585 150 5,420 5,620 5,550

Tabel 7 Penurunan massa pakaian dengan mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas

Waktu (menit) ST 1, MP 1 (kg) ST 2, MP 1 (kg) ST 3, MP 1 (kg) 0 6,520 6,520 6,520 10 6,465 6,480 6,440 20 6,390 6,415 6,325 30 6,310 6,360 6,295 40 6,270 6,300 6,230 50 6,205 6,270 6,170 60 6,145 6,215 6,095 70 6,080 6,135 6,059 80 6,010 6,100 6,000 90 5,960 6,040 5,965 100 5,930 6,000 5,940 110 5,880 5,970 5,920 120 5,825 5,925 5,885 130 5,795 5,850 5,830 140 5,740 5,815 5,795 150 5,690 5,795 5,760

(54)

38 Tabel 8 Penurunan massa pakaian dengan mesin pendingin dengan pemanfaatan

panas buang dan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel (air)

Waktu (menit) ST 1, MP 1 (kg) ST 2, MP 1 (kg) ST 3, MP 1 (kg) 0 6,520 6,520 6,520 10 6,490 6,390 6,460 20 6,390 6,375 6,400 30 6,365 6,310 6,365 40 6,350 6,210 6,350 50 6,315 6,145 6,310 60 6,255 6,060 6,280 70 6,205 5,980 6,200 80 6,150 5,905 6,100 90 6,070 5,870 6,025 100 6,020 5,820 6,000 110 5,985 5,780 5,995 120 5,955 5,710 5,845 130 5,920 5,655 5,710 140 5,835 5,600 5,680 150 5,755 5,540 5,640

Dari Tabel 5 sampai dengan Tabel 8 menunjukan bahwa terjadi penurunan

massa pakaian selama 150 menit pada massa pakaian awal 6,520 kg. Pada tabel 5

terlihat bahwa penurunan massa pakaian yang terjadi sangat rendah. Namun

terlihat berbeda dengan data yang ditunjukan pada Tabel 6 sampai dengan Tabel

8. Ditunjukan bahwa penurunan massa pakaian yang dijemur dengan

memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin lebih tinggi penurunannya

dibandingkan hanya diangin-anginkan/ dijemur diruang tanpa sinar matahari.

Hasil perhitungan rata-rata penurunan massa pakaian 0,233 kg/150 menit pada

penjemuran yang hanya di angin-angin (dijemur ditempat kurang sinar matahari),

sedangkan hasil perhitungan rata-rata penurunan massa pakaian pada semua

(55)

39 hasil 0,879 kg/150 menit. Ini membuktikan bahwa alat penelitian kami ini bisa

dipergunakan sebagai alat alternatif pada waktu musim hujan atau dingin untuk

menjemur pakaian tanpa harus membeli ataupun mencari sumber energi lain yang

biayanya mahal dan susah dicari. Lebih jelasnya akan ditunjukan pada Gambar 9

Grafik perbandingan penurunan massa pakaian memanfaatkan panas buang dari

mesin pendingin tanpa koil pemanas dan penyimpan panas versus penurunan

massa pakaian diangin-anginkan.

Gambar 9 Grafik perbandingan penurunan massa pakaian memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin tanpa koil pemanas dan penyimpan panas dengan penurunan massa pakaian yang dijemur tanpa alat pengering pakaian

Dalam grafik yang ditunjukan pada Gambar 9 terlihat sangat tampak

bahwa penurunan dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin tanpa koil

pemanas dan penyimpan panas lebih baik daripada hanya diangin-anginkan

diruangan tanpa sinar matahari. Hal ini juga nampak pada Gambar 10 Grafik

(56)

40 pendingin dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas versus penurunan massa

pakaian diangin-anginkan. Jika diperhatikan (Gambar 10 hasil penurunan dengan

memanfaatkan panas buang dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas) tidak

jauh berbeda dari Gambar 9.

Gambar 10 Grafik perbandingan penurunan massa pakaian memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas dengan penurunan massa pakaian yang dijemur tanpa alat pengering pakaian

Begitu pula pada Gambar 11 Grafik perbandingan penurunan massa

pakaian memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin dengan koil pemanas

dan penyimpan panas sensibel (air) versus penurunan massa pakaian

diangin-anginkan. Hasilnya tidak berbeda dengan data yang ditunjukan pada grafik

(57)

41 Gambar 11 Grafik perbandingan penurunan massa pakaian memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin dengan koil pemanas dan penyimpan panas sensibel (air) dengan penurunan massa pakaian yang dijemur tanpa alat pengering pakaian

Hasil penurunan massa pakaian dalam variasi ST1, ST2, ST3 pada MP1

sangat signifikan dibandingkan dengan penurunan pakaian yang hanya

diangin-anginkan saja atau tanpa alat pengering pakaian. Dengan menegetahui hasil

penelitian dengan variasi ST1, ST2, ST3 pada M1,maka dilakukan penelitian yang

sama dengan membandingkan penurunan massa pakaian dengan massa awal

pakaian 6,520 kg (MP1) dengan massa awal pakaian 6,150 kg (MP2) dan 5,805 kg

(58)

42 Data dapat dibaca dengan jelas dengan ketentuan berikut ini :

Variasi-variasi pada :

1. Penjemuran dengan memanfaatan panas buang dari mesin pendingin :

a. ST1, MP1 = Penjemuran pakaian dengan massa pakaian awal 6,520 kg

b. ST1, MP2 = Penjemuran pakaian dengan massa pakaian awal 6,150 kg,

c. ST1, MP3 = Penjemuran pakaian dengan massa pakaian awal 5,805 kg,

Tabel 9 Penurunan massa pakaian dengan mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang tanpa koil pemanas dan penyimpan panas

Waktu ST 1, MP 1 (kg) ST 1, MP 2 (kg) ST 1, MP 3 (kg) 0 6,520 6,150 5,805 10 6,385 6,140 5,780 20 6,310 6,025 5,690 30 6,255 5,970 5,615 40 6,195 5,900 5,545 50 6,110 5,835 5,475 60 5,960 5,755 5,420 70 5,835 5,705 5,345 80 5,785 5,650 5,285 90 5,695 5,565 5,205 100 5,680 5,500 5,145 110 5,650 5,445 5,115 120 5,625 5,400 5,090 130 5,570 5,360 5,030 140 5,510 5,300 4,985 150 5,420 5,255 4,915

(59)

43 Tabel 10 Penurunan massa pakaian pada mesin pendingin dengan pemanfaatan

panas buang dengan koil pemanas tanpa penyimpan panas

Waktu ST 1, MP 1 (kg) ST 1, MP 2 (kg) ST 1, MP 3 (kg) 0 6,520 6,150 5,805 10 6,465 6,110 5,760 20 6,390 6,025 5,660 30 6,310 5,975 5,565 40 6,270 5,940 5,530 50 6,205 5,900 5,485 60 6,145 5,820 5,410 70 6,080 5,775 5,360 80 6,010 5,740 5,315 90 5,960 5,705 5,280 100 5,930 5,665 5,250 110 5,880 5,585 5,210 120 5,825 5,555 5,200 130 5,795 5,545 5,165 140 5,740 5,495 5,110 150 5,690 5,430 5,060

Tabel 11 Penurunan massa pakaian pada mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang dengan koil pemanas dan penyimpan panas sensible (air) Waktu ST 1, MP 1 (kg) ST 1, MP 2 (kg) ST 1, MP 3 (kg) 0 6,520 6,150 5,805 10 6,490 6,110 5,770 20 6,390 6,065 5,710 30 6,365 6,025 5,665 40 6,350 5,975 5,605 50 6,315 5,920 5,555 60 6,255 5,850 5,505 70 6,205 5,800 5,470 80 6,150 5,745 5,370 90 6,070 5,660 5,310 100 6,020 5,610 5,270 110 5,985 5,550 5,265 120 5,955 5,495 5,245 130 5,920 5,465 5,195 140 5,835 5,395 5,150 150 5,755 5,340 5,110

(60)

44 Dapat dilihat pada Tabel 9 sampai Tabel 11 bahwa rata-rata penurunan

massa pakaian pada setiap variasi massa pakaian awal (MP1, MP2, MP3) yang

tidak jauh berbeda. Dapat disimpulkan bahwa pada setiap variasi massa awal

pakaian (MP1, MP2, MP3) sama-sama mengalami penurunan massa pakaian yang

rata-rata penurunan setiap 10 menitnya kurang lebih sama yaitu . Lebih jelasnya

lihat pada Gambar 12 sampai Gambar 14 dibawah ini.

Gambar 12 Grafik perbandingan penurunan massa pakaian memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin tanpa koil pemanas dan penyimpan panas

Pada Gambar 12 penurunan massa pakaian pada model pengering pakaian dengan

memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin tanpa koil pemanas dan

penyimpan panas laten, terlihat penurunan massa pakaian yang kurang lebih sama

dalam renggang waktu 10 menit pada masing-masing variasi massa pakaian awal