PENGUJIAN VARIASI MASSA PADA LEMARI PENGERING PAKAIAN PORTABLE SISTEM HIBRIDA DENGAN MENGGUNAKAN
PANAS BUANG KONDENSOR AC SPLIT 1 PK
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ANDAR HERYANTO NIM : 120401153
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
Adapun judul dari skripsi ini yaitu ”PengujianVariasi Massa pada Lemari Pengering Pakaian Portable Sistem Hibrida dengan Menggunakan Panas Buang Kondensor AC SPLIT 1 PK”.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada jenjang pendidikan sarjana (S1) menurut kurikulum Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak kesulitan dan kendala akan tetapi penulis juga mendapat dukungan dari berbagi pihak berupa semangat, doa, dana, nasehat yang terus menopang penulis dalam menyelesaikan laporan ini. Maka pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Orang Tua penulis, Abang dan Kakak dan seluruh keluarga tercintayang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis tanpa pamrih.
2. Bapak Ir. A. Halim Nasution, M.Sc selaku dosen pembimbing, yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis.
3. Bapak Ir. Jaya Arjuna, M.Sc sebagai dosen pembanding I dan Bapak Dr. Eng.
Himsar Ambarita, ST. MT. sebagai dosen pembanding II yang telah memberikan masukan dan saran dalam penyelesaian skripsi ini.
4. Bapak Dr. Ir. M. Sabri MT. selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara .
5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Lingkungan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Rekan - rekan 1 tim skripsi, Chandra Nababan, M Rizky Ananda, dan Ronald Berutu yang telah meluangkan waktunya bersama untuk berdiskusi bertukar pikiran juga memberikan kritik dan saran terhadap penulis.
7. Ucapan terima-kasih juga kepada seluruh mahasiswa Teknik Mesin 2012 dan rekan - rekan yang tidak bisa disebutkan satu - persatu, para abang senior Magister Teknik Mesin, semua yang telah mendukung dan memberi semangat kepada penulis.
Dalam menyelesaikan tugas ini, penulis telah mencoba semaksimal mungkin guna menyusun skripsi ini. Penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik. Akhir kata, Penulis mengharapkan semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan, November 2017 Penulis,
Andar Heryanto NIM : 120401153
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai laju pengeringan lemari pengering dan waktu pengeringannya dengan bahan pakaian katun 100% dengan memanfaatkan panas buang dari kondensor AC 1 PK Split. Bahan digunakan dari penelitian ini adalah handuk berbahan katun 100%. Manfaat penelitian ini adalah untuk menciptakan suatu alat mesin pengering yang ramah lingkungan dengan sistem kerja mesin pengering tidak dipengaruhi oleh musim dan pakaian dapat tertata rapi, seperti pakaian di gantung di lemari., contohnya musim hujan yang sering terjadi saat ini.
Dan manfaat lain dari penelitian ini adalah pengembangan dalam bidang penghematan energi dari teknologi refrigerasi dan pengkondisian udara, dan pengurangan emisi Gas Rumah Kaca. Kesimpulan dari analisa ini diperoleh dari nilai laju pengeringan pada lemari pengering pakaian dengan massa pakaian bervariasi yaitu 135 – 290 menit adalah 2,17 - 10,78 gr/menit. Nilai laju ekstraksi uap spesifik (Spesific Moisture Extraction Rate) untuk pengeringan variasi massa bahan adalah 0.148 kg/kWh – 0.735 kg/kWh dan besarnya konsumsi energi spesifik (Spesific Energy Consumption) berkisar antara 1,36 kWh – 6.76 kWh/kg untuk pengeringan yang dilakukan pada variasi massa bahan pakaian.
Kata kunci : Waktu pengeringan. Laju pengeringan. Nilai laju ekstraksi uap spesifik, Konsumsi Energi Spesifik.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ...iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL...viii
DAFTAR NOTASI ... ix
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Penelitian ... 3
1.3 Batasan Masalah... 3
1.4 Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Sistematika Penulisan... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Dasar Teori ... 6
2.1.1 Proses Pengeringan ... 6
2.1.2 Metode–Metode Pengeringan Pakaian ... 6
2.1.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pengeringan ... 11
2.2 Pakaian ... 12
2.2.1 Fungsi Pakaian ... 12
2.2.2 Jenis Bahan Pakaian ... 12
2.2.3 Label Petunjuk Perawatan Pakaian ... 14
2.3 Pompa Kalor... 14
2.3.1 Siklus Kompresi Uap ... 15
2.3.2 Performansi Siklus Kompresi Uap (SKU) ... 19
2.4 Pengering Sistem Pompa Kalor ... 19
2.4.1 Analisis Performansi Pengering Pompa Kalor ... 21
2.5 Psikometrik Chart. ... 22
2.5.1 Dasar – Dasar Diagram Psikometrik ... 22
2.5.2 Proses Psikometrik ... 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 29
3.1Waktu dan Tempat Penelitian ... 29
3.1.1 Waktu ... 29
3.1.2 Tempat... 29
3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan... 29
3.2.1 Alat ... 29
3.2.2 Bahan Pengujian... 36
3.3 Data Penelitian ... 37
3.4 Prosedur Pengujian... 38
3.5 Set Up Mesin Pengering... 39
3.6 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian... 40
BAB IV Hasil dan Analisa Pengujian 4.1. Analisa Pengujian... 42
4.2. Hasil Pengujian dari Massa I... 42
4.3. Hasil Pengujian dari Massa II ... 49
4.4. Hasil Pengujiandari Massa III ... 56
4.5. Hasil Pengujian dari Massa IV ... 64
4.6. Hasil Pengujian dari Massa V ... 72
4.7. Kesimpulan dari Hasil Pengujian Massa... 82
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 85
5.1. Kesimpulan ... 85
5.2. Saran ... 85 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pengeringan pakaian dengan cahaya matahari ... 7
Gambar 2.2 Pengeringan pakaian dengan gaya sentrifugal ... 8
Gambar 2.3 Pengeringan pakaian dengan gas LPG ... 9
Gambar 2.4 Pengering pakaian dengan metode dehumidifikasi ... 10
Gambar 2.5 Refrigerator dan pompa kalor (heat pump) ... 15
Gambar 2.6 Siklus kompresiuap sederhana ... 16
Gambar 2.7 Diagram T-s SKU ideal ... 17
Gambar 2.8 Diagram P-h SKU ideal ... 18
Gambar 2.9 Siklus Pengering dengan sistem pompa kalor ... 21
Gambar 2.10 Diagram Psikometrik... 24
Gambar 2.11 Proses-proses dalam diagram psikometrik ... 25
Gambar 2.12 Proses pendinginan sensible O - A pada diagram psikometrik 26 Gambar 2.13 Proses panas sensible pada diagram psikometri ... 27
Gambar 3.1 Air Conditioner (AC) ... 30
Gambar 3.2 Thermohygrometer ... 30
Gambar 3.3 Hygrometer... 31
Gambar 3.4Anemoter ... 31
Gambar 3.5 Temometer Bola Basah dan Bola Kering ... 32
Gambar 3.6 Termometer Ruangan ... 33
Gambar 3.7 Termokopel ... 33
Gambar 3.8 Stopwatch ... 34
Gambar 3.9 Clamp Meter ... 34
Gambar 3.10 Load Cell ... 35
Gambar 3.11 Handuk Berbahan Katun 100% ... 37
Gambar 3.12 Set up Mesin pengering ... 39
Gambar 3.13 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ... 40
Gambar 3.14 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian (lanjutan) ... 41
Gambar 4.1 Pengujian Massa I ... 43
Gambar 4.2 Grafik Massa vsWaktu pada Pengujian Massa I ... 43
Gambar 4.3 Grafik Temperatur vs Waktu pada Pengujian Massa I ... 44
Gambar 4.4 Grafik Rh vsWaktu pada Pengujian Massa I ... 45
Gambar 4.5 Pengujian Massa II ... 50
Gambar 4.6 Hasil Massa vs Waktu pada Pengujian Massa II... 50
Gambar 4.7 Grafik Temperatur vsWaktu padaPengujian Massa II ... 51
Gambar 4.8 Grafik Rh vsWaktu pada Pengujian Massa II ... 52
Gambar 4.9 Pengujian Massa III ... 57
Gambar 4.10 Grafik Massa vsWaktu pada Pengujian Massa III ... 57
Gambar 4.11 Grafik Temperatur vsWaktu pada Pengujian Massa III ... 58
Gambar 4.12 Grafik Rh vsWaktu pada Pengujian Massa III ... 59
Gambar 4.13 Pengujian Massa IV ... 64
Gambar 4.14 Grafik Massa vs Waktu pada Pengujian Massa IV ... 65
Gambar 4.15 Grafik Temperatur vsWaktu pada Pengujian Massa IV... 65
Gambar 4.16 Grafik Rh vsWaktu pada Pengujian Massa IV... 66
Gambar 4.17 Pengujian Massa V ... 72
Gambar 4.18 Grafik Massa vs Waktu pada Pengujian Massa V ... 73
Gambar 4.19 Grafik Temperatur vsWaktu pada Pengujian Massa V ... 73
Gambar 4.20 Grafik Rh vsWaktu pada Pengujian Massa V ... 74
Gambar 4.21 Grafik Massa vs Waktu ... 80
Gambar 4.22 Grafik Temperatu rvs Waktu... 81
Gambar 4.23 Grafik Rh vs Waktu... 81
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Spesifikasi AC... 29 Tabel 4.1 K alor yang dilepaskan oleh kondensor dari Pengujian Massa I .. 46 Tabel 4.2 K alor yang dilepaskan oleh kondensor dari Pengujian Massa II . 53 Tabel 4.3 K alor yang dilepaskan oleh kondensor dari Pengujian Massa III 60 Tabel 4.4 K alor yang dilepaskan oleh kondensor dari Pengujian Massa IV 67 Tabel 4.5 K alor yang dilepaskan oleh kondensor dari Pengujian Massa V .. 75 Tabel 4.6 Hasil Perhitungandari Pengujian Massa I - V ... 82
DAFTAR NOTASI
Notasi Arti Satuan
T_in T_out
Temperatur masuk Lemari pengering Temperatur keluar Lemari pengering
°C
°C
V Tegangan listrik Volt
I Kuat arus listrik Ampere
ṁ Laju aliran refrigerant pada sistem kg/s Qe kalor yang di serap di evaporator kW
Cp Panas Jenis udara kJ/kg
̇ Q Rh
Laju Pengeringan
Kalor yang dilepaskan Kondensor Kelembaban Udara
kg/jam kW
%
∆T Beda Temperatur 0C
Wo Berat Basah gram
Wf Berat Kering gram
t Waktu Pengeringan menit
SMER specific moisture extraction rate kg/kWh SEC specific energy consumption kWh/kg
v Kecepatan udara m/s
Wc Daya kompresor kW
ṁ udara laju aliran massa udara kg/s
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Manusia selalu menggunakan pakaian di setiap aktivitas sehari-hari. Ketika pakaian sudah kotor, maka perlu pencucian kembali atau pembersihan noda. Di mana setelah pencucian tersebut membutuhkan proses pengeringan pakaian. Proses pengering pakaian yang efisien, sangat dibutuhkan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari untuk saat ini di berbagai daerah seperti di desa maupun di kota besar.
Karena pengeringan pakaian secara konvensional (menggunakan panas matahari) membutuhkan lahan yang luas dan panas matahari yang hanya didapatkan ketika siang hari dan cuaca dalam keadaan cerah.
Seperti di kota Medan dengan pertumbuhan penduduk yang semakin padat, maka pengeringan secara konvensional mulai sulit dilakukan karna tempat yang mulai terbatas. Hal ini menjadi bahan pertimbangan untuk mencari teknologi alternatif dalam pengeringan pakaian yang cepat dan efisien. Hal inilah yang menyebabkan banyak bermunculan laundri yang menawarkan jasa pencucian dan juga pengeringan pakaian. Selain itu industri perhotelan juga merupakan industri yang banyak membutuhkan proses pengeringan pakaian ini guna memberikan pelayanan kepada para pelanggan. Oleh sebab itu sistem pengering pakaian sangat dibutuhkan, terutama memberikan waktu yang cepat, yang tidak tergantung kepada cuaca dan juga hemat energi.
Saat ini telah banyak ditemukan mesin pengering pakaian yang tidak bergantung pada luas lahan dan panas matahari. Seperti yang kita ketahui mesin pengering pakaian yang menggunakan tenaga listrik dan mesin pengering yang menggunakan bantuan gas LPG. Namun pada penggunaan mesin ini, masih membutuhkan energi yang besar untuk menghasilkan energi panas. Mesin pengering
pakaian yang ada dipasaran, terutama di kota Medan sumber pemanasnya beragam, mulai dari uap panas (steam), gas (api) atau listik heater.
Suntivarakorn dkk (2010) melakukan penelitian kajian pengering pakaian dengan menggunakan panas sisa dari Air Conditioner (AC) dengan kapasitas 12.648 Btu/h. Luas ruang pengeringan 0,5 x 1,0 m2, percobaan dilakukan dengan 2 metode yaitu pengeringan pakaian dengan dan tanpa kipas tambahan dan hasilnya adalah laju pengeringan 2,26 kg/jam dan 1,1 kg/jam.
Mahlia dkk (2010) melakukan kajian pengeringan pakaian dengan memanfaatkan panas sisa dari Air Conditioner (AC). Kajian ini membandingkan efektivitas pengeringan system konvensional dan energi yang di konsumsi.
Penggunaan panas sisa dari AC untuk pengering pakaian sangat handal terutama di daerah pemukiman padat gedung bertingkat dan tanpa biaya tambahan. Hasil penelitian menunjukan laju aliran pengeringan antara 0,56 kg/jam sampai 0,75 kg/jam dan energi yang dikonsumsi untuk pengeringan pakaian adalah 0,81 kWh sampai 0,855 kWh per siklus.
Ameen dan Bari (2004) melakukan penelitian pengeringan pakaian dengan memanfaatkan panas buangan kondensor dari sebuah AC split domestik yang banyak dijumpai di gedung-gedung apartemen. Ruang pengering dihubungkan pada unit kondensor agar panas buangan dapat mengalir ke sisi pakaian. Hasil yang diperoleh adalah laju pengeringan 0,424 kg/jam dibandingkan dengan 0,319 kg/jam dengan pengeringan komersial dan 0,139 kg/jam dengan pengeringan alami, sedangkan konsumsi energi yang dibutuhkanadalah 1,909 kWh/kg .
Terlihat bahwa pemanfaatan buangan panas dari kondensor AC untuk proses pengeringan pakaian perlu terus dikembangkan, hal ini ditegaskan karena buangan panas kondensor AC dapat menghemat konsumsi energi serta dapat digunakan setiap saat. Seperti di perkotaan, misalnya di perumahan yang ada di kota Medan banyak yang memakai AC. Di mana buangan dari kondesor AC tersebut terbuang secara langsung ke lingkungan . Hal inilah yang menjadi latar belakang akan dilakukannya
penelitian“pengujian variasi massa pada lemari pengering pakaian portable hibrida dengan menggunakan panas buang kondensor AC split 1 PK ”.
1.2 Tujuan Pengujian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mendapatkan waktu pengeringan dan laju pengeringan pada lemari pengering dengan variasi massa pakaian .
2. Mendapatkan nilai SMER dan SEC dari lemari pengering pakaian dari hasil pemanfaatan udara panas buang dari kondensor AC pada massa pakaian bervariasi.
1.3 Batasan Masalah
1. Lemari pengering pakaian bekerja dengan energi panas yang dihasilkan oleh udara panas buang kondensor AC Split 1 PK dengan variasi massa pakaian yaitu massa I, massa II, Massa III, massa IV dan massa V.
2. Dimensi lemari pengering pakaian berukuran panjang 1 m, lebar 1 m dan tinggi 1,25 m.
3. Bahan pakaian yang diuji dalam penelitian ini menggunakan handuk dengan spesifikasi katun 100%.
1.4 Manfaat Pengujian
1. Untuk mengetahui seberapa besar kegunaan udara panas buang dari kondensor.
2. Sebagai bahan referensi untuk membuat lemari pengering pakaian dengan energi alternatif.
3. Sebagai pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam bidang Refrigerasi dan industri pengeringan.
1.5 Sistematika Penulisan
Pada penulisan skripsi ini memiliki suatu sistematika yang mengatur alur penulisannya. Untuk itu sistematika penulisan Skripsi ini adalah:
Bab I : Pendahuluan
Bab ini menjelaskan pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah yang berisikan antara lain: latar belakang, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Pada bab ini dijelaskan teori dasar penelitian yang dilakukan yang berupa kajian pustaka dan literatur yang digunakan. Kajian literatur yang digunakan meliputi tentang: proses – proses pengerinagn pakaian, psikometrik chart, sistem kompresi uap, SMER dan SEC.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan metodologi yang dilakukan dalam penelitian ini yang meliputi: informasi mengenai tempat, bahan dan peralatan yang dipakai serta tahapan dan prosedur pengujian.
Bab IV : Hasil dan Analisa Pengujian
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian dengan melakukan perhitungan dan penganalisaan berdasarkan persamaan – persamaan yang ada untuk memperoleh kesimpulan dari penelitian yang dipaparkan kedalam bentuk tabel dan grafik.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitain serta memberikan saran yang dapat dikaji sebagai perbandingan dari hasil penelitian ini untuk inovasi dalam bentuk yang lain.s
Daftar Pustaka
Daftar pustaka ini berisikan literatur yang digunakan sebagai landasan penelitian dan pedoman dalam analisa untuk memperoleh hasil untuk menyusun laporan.
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam bentuk tabel.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
2.1.1 Proses Pengeringan
Richards dkk (2008) mengatakan bahwa pengeringan adalah menghilangkan air dari suatu bahan. Proses pengeringan berlaku apabila bahan yang dikeringankan kehilangan sebahagian atau keseluruhan air yang dikandungnya.Proses utama yang terjadi pada proses pengeringan adalah penguapan. Penguapan terjadi apabila air yang dikandung oleh suatu bahan teruap, yaitu apabila panas diberikan kepada bahan tersebut.
Prinsip pengeringan biasanya akan melibatkan dua kejadian yaitu panas yang diberikan pada bahan dan air yang harus dikeluarkan dari bahan. Dua fenomena ini menyangkut pindah panas ke dalam dan pindah massa keluar. Yang dimaksud dengan pindah panas adalah peristiwa perpindahan energi dari udara ke dalam bahan yang dapat menyebabkan berpindahnya sejumlah massa (kandungan air)karena gaya dorong untuk keluar dari bahan (pindah massa).
2.1.2 Metode - Metode Pengeringan Pakaian
Menurut Damar (2016) dalam pengeringan pakaian saat ini,ada beberapa macam metode pengeringan, diantaranya: (a) pengeringanan pakaian dengan cahaya matahari, (b) pengeringanpakaian dengan gaya sentrifugal, (c) pengeringan pakaian dengan gas LPG, dan (d) pengeringan pakaian dengan metode dehumidifikasi.
a. Pengeringan pakaian dengan cahaya matahari
Cara pengeringan dengan matahari ini sudah dilakukan secara umum.Panas yang dihasilkan matahari dapat menguapkan air yang ada pada pakaian basah hingga pakaian benar–benar kering yang siap disetrika.Tetapi seiring berkembangnya jaman
dan teknologi, banyak orang mencoba untuk menciptakan mesin pengering pakaian.Hal ini bukan dikarenakan matahari tidak bisa mengeringkan pakaian,
melainkan disaat ingin mengeringkan pakaian cuaca tidak mendukung (hujan).Hingga saat ini metode pengeringan dengan matahari masih tetap banyak digunakan.
Gambar 2.1 Pengeringan pakaian dengan cahaya matahari
(sumber : wikipediahttps://www.emakriweuh.com/2013/09/jemuran-darurat.html) Kerugian pengeringan dengan cahaya matahari.
1. Tidak dapat dilakukan kapan saja ( musim hujan, malam hari ).
2. Membutuhkan tempat yang lapang atau tempat yang langsung panas karna matahari.
3. Membutuhkan waktu yang lama untuk pengeringan.
Keuntungan pengering dengan cahaya matahari.
1. Mudah dilakukan.
2. Kecepatan pengeringan sama untuk kapasitas berapa pun.
3. Tidak terbatas ruang atau tempat.
4. Jumlah yang dikeringkan tidak terhitung.
5. Pakaian yang sudah dikeringkan siap di setrika.
b. Pengeringan pakaian dengan gaya sentrifugal
Prinsip kerja metode pengering pakaiandengan cara ini adalah memanfaatkan gaya setrifugal untuk memisahkan air dari pakaian. Pakaian akan diputar di dalam drum dengan kecepatan penuh dari motor listrik. Putaran yang tinggi tersebut menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan uap air terhempas keluar dari drum utama dan tertampung ke drum terluar, kemudian air yang terkumpul langsung keluar melalui pipa output. Tetapi metode pengeringan ini tidak bisa membuat pakaian menjadi siap setrika, tetapi membantu proses pengeringan bila cuaca
mendung ataupun hujan. Setelah keluar dari mesin ini, pakaian masih perlu di angin – anginkan terlebih dahulu sebelum nantinya siap untuk disetrika.
Gambar 2.2 Pengeringan pakaian dengan gaya sentrifugal (sumber : https://web.facebook.com/pg/StraitsLaundry/posts/) Kerugian pengeringan dengan gaya sentrifugal.
1. Pakaian yang dikeringkan tidak siap disetrika karna masih ada kandungan air.
2. Memerlukan energi listrik.
3. Kapasitas terbatas.
Keuntungan pengeringan dengan gaya sentrifugal.
1. Cepat mengeringkan.
2. Dapat di pergunakan kapan saja (malam hari, musim hujan, di dalam dan di dalam ruangan).
c. Pengeringanpakaian dengan bantuan gas LPG
Mesin pengering jenis ini diketahui memiliki kecepatan yang sangat cepat untuk mengeringkan pakaian yang basah. Pengering pakaian bantuan gas LPG dengan berbagai modifikasinya banyak ditemui dipasaran. Prinsip kerja metode pengering pakaian ini yaitu memanfaatkan panas yang dihasilkan pemanas baik dari heater atau gas LPG yang disirkulasikan ke lemari, yang bertujuan untuk
mengeringkan pakaian yang ada didalam lemari pengering.Udara panas setelah melewatielemen pemanas disirkulasikan oleh blower atau kipas menuju ke lemari.
Akibat dari udara yang bersuhu tinggi pada ruangan, menyebabkan air dalam pakaian menguap. Selanjutnya udara lembab ini dibuang keluar lemari.
Gambar 2.3 Pengeringanpakaian dengan bantuan gas LPG (sumber : http://image.fatare.com/dry-cleaning-di-surabaya/) Kerugian pengeringan pakaian dengan bantuan gas LPG.
1. Pakaian tercemar dengan gas hasil pembakaran LPG.
2. Suhu yang dihasilkan tinggi (cepat merusak pakaian atau kain).
3. Membutuhkan LPG banyak.
4. Tidak dapat ditinggal pada saat mesin beroperasi.
5. Kapasitas terbatas misalnya 5 kg dalam 1 kali pengeringan.
Keuntungan pengeringan pakaian dengan bantuan gas LPG : 1. Cepat mengeringkan.
2. Pakaian yang sudah dikeringkan siap disetrika.
3. Dapat dilakukan kapan saja (malam hari, musim hujan, di dalam dan di luar ruangan).
d. Pengering pakaian dengan metode dehumidifikasi.
Pengering pakaian jenis ini menggunakan metode dehumidifikasi. Mesin pengering pakaianini bekerja dengan memanfaatkan proses dehumidifikasi dan pemanasan udara yang disirkulasikan ke lemari. Udara diturunkan kelembabannya dan dipanaskan, kemudian disirkulasikan ke lemari. Akibat dari udara kering dan bersuhu tinggi pada ruangan, menimbulkan air dalam pakaian menguap. Selanjutnya udara lembab ini disirkulasikan kembali ke alat penurun kelembabandari mesin pengering dengan metode dehumidifikasi yang di sebut dengan dehumidifier.
Gambar 2.4 Pengering pakaian dengan metode dehumidifikasi.
(sumber : https://www.aliexpress.com /Household-electric-clothes-dryers-air-dry)
Kerugian pengeringan pakaian dengan metode dehumidifikasi.
1. Menggunakan energi listrik besar.
2. Kapasitas terbatas.
Keuntungan pengeringan pakaian dengan metode dehumidifikasi.
1. Pakaian yang sudah dikeringkan siap disetrika.
2. Pakaian tidak tercemar.
3. Bisa ditinggal pada saat mesin beroperasi.
4. Proses pengeringan cepat.
5. Dapat dilakukan kapan saja (malam hari, musim hujan, di dalam dan di luar ruangan).
2.1.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pengeringan.
Proses pengeringan suatu bahan tergantung pada 2 faktor, yaitu faktor eksternal dan faktor internal. Penghilangan air sebagai uap dari permukaan material tergantung pada kondisi eksternal, yaitu temperatur (Temperature) yang tinggi, laju udara (Air Flow) yang tinggi, kelembaban udara (air Humidity) yang rendah, luas permukaan terbuka dan tekanan (Pressure). Pergerakan kelembaban internal pada material (Kondisi Internal) yang dikeringkan adalah fungsi dari sifat fisik zat padat (luas permukaan), suhu dan kadar air. Pada proses pengeringan salah satu dari kondisi ini memungkinkan menjadi faktor pembatas yang mengatur laju pengeringan,
meskipun keduanya dapat berproses secara berkesinambungan.
Laju pengeringan biasanya meningkat di awal pengeringan kemudian konstan dan selanjutnya semakin menurun seiring berjalannya waktu dan berkurangnya kandungan air pada bahan yang dikeringkan. Laju Pengeringan merupakan jumlah kandungan air bahan yang diuapkan tiap satuan berat kering bahan dan tiap satuan waktu(Havenith,1999).
2.2. Pakaian
Menurut Hermawan (2014) pakaian adalah kebutuhan pokok manusia selain makanan dan tempat berteduh/tempat tinggal (rumah).Manusia membutuhkan
pakaian untuk melindungi dan menutup dirinya.Namun seiring dengan perkembangan kehidupan manusia, pakaian juga digunakan sebagai simbol status, jabatan, ataupun kedudukan seseorang yang memakainya.
Perkembangan dan jenis-jenis pakaian tergantung pada adat-istiadat, kebiasaan dan kebudayaan yang memiliki ciri khas masing-masing.Pakaian juga memberikan perlindungan higienis, menjaga toksin dari badan, dan membatasi penularan kuman.
2.2.1. Fungsi Pakaian
Salah satu tujuan utama dari pakaian adalah untuk menjaga pemakainya merasa nyaman.Dalam iklim panas pakaian menyediakan perlindungan dari terbakar sinar matahari atau berbagai dampak lainnya, sedangkan di iklim dingin sifat insulasi termal umumnya yang lebih penting.
Pakaian melindungi bagan tubuh yang tidak terlihat.Pakaian bertindak sebagai perlindungan dari unsur-unsur yang merusak, antara lain hujan, panas, angin dan kondisi cuaca lainnya serta matahari.Pakaian juga mengurangi tingkat resiko selama kegiatan, seperti bekerja atau berolah raga, dan juga dari bahaya lingkungan seperti serangga, bahan kimia berbahaya, senjata dan kontak dengan zat abrasive
(Hermawan, 2014).
2.2.2. Jenis bahan pakaian
Pada awalnya, manusia memanfaatkan kulit pepohonan dan kulit hewan sebagai bahan pakaian.Kemudian dengan perkembangan zaman, manusia menciptakan benang yang dipintal dari kapas, bulu domba, serta sutera yang kemudian dijadikan kain sebagai bahan dasar pakaian. Bahan dasar pakaian yang umum dipakai antara lain (Hermawan, 2014) :
1. Katun/Cotton, merupakan bahan yang sering digunakan untuk pakaian jenis T- Shirt atau kaos dan kemeja. Kain katun terbuat dari serat kapas alami, cocok digunakan untuk daerah tropis. Ada dua jenis kain katun yang digunakan di bidang tekstil, yaitu cotton combed dan cotton caded. Cotton combed memiliki serat benang yang lebih halus dan rata, sedangkan cotton caded memiliki benang yang kurang halus dan rajutan kurang rata. Secara umum kain katun memiliki sifat yaitu: daya serap keringat sangat baik, tidak panas, mudah disablon, sedikit kaku dan mudah kusut, dapat disetrika dengan temperatur tinggi, dan rentan terhadap jamur kain.
2. Polyester, merupakan jenis kain sintetis yang memiliki arti serat buatan dan tidak tersedia secara bebas di alam, seperti katun, viscose, dan sutera.Polyester adalah kain yang digunakan untuk menambah kualitas jenis kain tertentu, seperti resistensi terhadap kerutan. Jenis kain ini juga digunakan untuk memberi efek keras pada bahan kain lainnya dan memberi kekuatan. Keunggulan kain yang terbuat dari serat Polyester ini dikenal memiliki daya tahan lama, tidak mudah kusut, dan lebih cepat kering pada saat dijemur. Selain itu kain Polyester lebih tahan terhadap berbagai jenis bakteri, tahan terhadap air dan juga tidak mudah menyusut atau melar. Polyester sering dianggap memiliki kelemahan yakni tidak mampu menyerap keringat. Namun saat ini, sudah ada beberapa teknologi pakaian dari polyester yang dapat menyerap keringat seperti Dryfit yang berpori.
3. Nylon,merupakan kain sintetis yg terbuat dari produk minyak bumi. Nylon dikenal karena kekuatannya, elastisitas, tidak mudah rusak, dan ketahanannya terhadap minyak dan lemak. Nylon menolak abrasi, dan tidak menyusut atau meregang saat dicuci. Kain nylonsering digunakan untuk pakaian renang, olah raga, dan pakaian
pengantin karena memiliki tingkat serap yang rendah. Salah satu kelemahannya adalah bahan ini dapat terdegradasi oleh sinar ultraviolet. Kelebihan lainnya adalah tidak mudah terkoyak atau lecet, tahan terhadap air dan panas, tidak mendukung berkembangnya jamur dan kerusakan kimia.
4. Linen, merupakan bahan yang sering digunakan untuk pakaian kemeja.
5. Wol, merupakan bahan yang sering digunakan untuk pakaian yang hangat, seperti sweeter, jaket, dress dan syal.
2.2.3. Label petunjuk perawatan pakaian
Petunjuk perawatan adalah solusi sederhana untuk memecahkan masalah yang lebih besar. Label petunjuk perawatan memberi panduan kepada para pelanggan mengenai cara perawatan sebuah produk pakaian, serta cara mencuci yang paling tepat untuk bahan kain, dekorasi benang, dan teknik jahit jenis tertentu. Mengikuti panduan pada label petunjuk perawatan akan memberi jaminan bahwa tampak luar dan bentuk produk tekstil tetap terjaga walau dicuci berulang kali.
Dari sudut pandang produsen, kerusakan pada produk tekstil akibat cara pencucian yang tidak benar dapat menimbulkan keluhan pelanggan, hilangnya pelanggan, dan buruknya citra. Sedangkan label petunjuk perawatan yang akurat dan ditulis dengan benar dapat mencegah hal ini terjadi. Dari sudut pandang pelanggan, panduan perawatan yang akurat dan ditulis dengan benar berfungsi sebagai panduan cara mencuci dan dapat mempengaruhi daya jual sebuah produk. Produk tekstil yang perawatannya mudah lebih disukai daripada produk tekstil yang cara perawatannya sulit.Terdapat banyak sistem pelabelan petunjuk perawatan yang telah berevolusi di seluruh dunia. Beberapa dari sistem ini telah ditetapkan sebagai peraturan
pemerintah, sedangkan lainnya ditetapkan sebagai standar internasional (Coats, 2014).
2.3. Pompa Kalor (Heat Pump)
Cengel dkk (2006) mengatakan bahwa pompa kalor (heat pump) adalah suatu perangkat yang mentransfer panas dari media suhu rendah kesuhu tinggi.Pompa kalor merupakan perangkat yang sama dengan mesin pendingin (Refrigerator),
perbedaannya hanya pada tujuan akhirnya. Mesin pendingin bertujuan menjaga ruangan pada suhu rendah (dingin) dengan membuang panas dari ruangan. Sedangkan pompa kalor bertujuan menjaga ruangan berada pada suhu yang tinggi (panas). Hal ini di ilustrasikan seperti pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Refrigerator dan pompa kalor (heat pump) (sumber :Cengel, 2006)
Pompa kalor memanfaatkan sifat fisik dari penguapan dan pengembunan dari suatu fluida kerja yang disebut dengan refrigerant. Pada aplikasi sistem pemanas, ventilasi, dan pendingin ruangan, pompa kalor merujuk pada alat pendinginan kompresiuap yang mencakup saluran pembalik dan penukar panas sehingga arah aliran panas dapat dibalik. Secara umum, pompa kalor mengambil panas dari udara
atau dari permukaan. Beberapa jenis pompa kalor dengan sumber panas udara tidak bekerja denganbaik setelah temperaturjatuhdibawah -5oC.
2.3.1. Siklus Kompresi Uap
Menurut Ambarita (2013) siklus kompresi uap (SKU) adalah siklus termodinamika yang digunakan untuk memindahkan panas dari medium yang bertemperatur rendah ke medium yang bertemperatur lebih tinggi. Fluida kerja yang mengalir selama siklus disebut fluidakerja atau refrigeran. Pada SKU, selama siklus, refrigeran mengalami perubahan fasa, yaitu menjadiuap (evaporation) dan menjadi cair (condensation).Berdasarkan proses perubahan fasa inilah, maka padaSKU kita kenal beberapa komponen seperti Evaporatordan Kondensor. Saat ini mesin pendingin yangmenggunakan SKU sangat mudah dijumpai, seperti pada pendingin/pemanas yang digunakan untuk pengkondisian udara (AC Split/Heat Pump) di perumahan atau perkantoran dalamskala kecil.
SKU mempunyai 4 komponen utama, yaitu kompresor, kondensor, katup expansi, dan evaporator seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.6. Pada gambar dapat dilihat bahwa dengan menggunakan evaporatorpanas diserap dari ruangan yang dikondisikan.Kemudian kompresor menerima kerja mekanik.Setelah melalui
kompresor, refrigeran masuk kekondensor. Di sini refrigeran membuang panas kelingkungan dan akhirnya mencair. Setelah mencair,tekanan refrigeran diturunkan sampai tekananevaporator dengan menggunakan katup ekspansi.
Gambar 2.6 Siklus kompresi uap sederhana (sumber : Ambarita, 2013)
Diagram T-s (T adalah temperatur dan s adalah entropi) ditampilkan pada Gambar 2.4. Diagram P-h (P adalah tekanan dan h adalah entropi) ditampilkan pada grafik pada Gambar 2.6. Proses-proses termodinamika yang terjadi pada SKU ini dapat dibagi atas empat proses ideal, yaitu (Ambarita, 2013):
1. Proses 1 – 2: adalah proses kompresi isentropik dari tekanan evaporator ke tekanan kondensor. Pada titik 1, idealnya refrigeran berada pada fasa uap jenuh setelah menyerap panas pada suhu rendah dari evaporator.
2. Proses 2 – 3: adalah perpindahan panas yang diikuti kondensasi dari kondensor pada tekanan konstan. Pada bagian awal sisi masuk kondensor refrigeran masih dalam kondisi superheat dan akibat pendingin akan turun suhunya hingga
mencapai temperatur kondensasi, dan akhirnya menjadi cair jenuh pada sisi keluar kondensor.
3. Proses 3 – 4: adalah ekspansi adiabatik dari tekanan kondensor ke tekanan evaporator. Akibat penurunan tekanan, temperatur akan turun. Pada sisi masuk evaporator sebagian fluida berada pada fasa cair dan sebagian lagi menjadi uap.
4. Proses 4 – 1: adalah penguapan pada tekanan konstan. Di sini fluida menyerap panas dari medium agar dapat menguap. Refrigeran akan, seluruhnya menguap di sisi keluar evaporator dan siklus akan berulang ke langkah 1.
Gambar 2.7 Diagram T-s SKU ideal (sumber : Ambarita, 2013)
Gambar 2.8 Diagram P-h SKU ideal (sumber : Ambarita, 2013)
Dengan menggunakan semua idealisasi yang telah disebutkan, maka analisis termodinamika dapatdilakukan. Masing-masing analisis dapat dijelaskansebagai berikut (Ambarita, 2013):
a. Kerja Kompresi isentropis
Tugas utama kompresor adalah menaikkan tekanan refrigeran, sekaligus juga menaikkan temperaturnya lebih tinggi dari temperatur lingkungan. Tujuannya adalah agar dapat melepaskan panas pada temperatur tinggi ke lingkungan.
b. Perpindahan panas kondensasi
Tugas utama kondensor adalah membuang panas yang terbawa bersama refrigeran ke lingkungan. Besarnya kalor per satuan massa refrigerant yang di lepaskan di kondensor dinyatakan dengan persamaan.
c. Ekspansi adiabatik
Fungsi katup expansi di sini hanyalah menurunkan tekanan refrigeran cair. Secara ideal proses ini terjadi secara entalpi konstan.
d. Evaporasi isobarik
Fungsi utama suatu siklus refrigerasi ada padaevaporator, yaitu menyerap panas pada temperatur rendah. Kalor yang diserap ini digunakan untuk mengubah fasa refrigeran dari campuran cair-uap saat masukevaporator, hingga akhirnya menjadi uap seluruhnya saat keluar evaporator. Selanjutnya refrigeran kembali masuk ke kompresor dan bersirkulasi kembali, begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tercapai.
2.3.2. Performansi Siklus Kompresi Uap (SKU)
Menurut Ambarita (2013), ada beberapa parameter yang dapat digunakanuntuk menentukan performansi sebuah SKU.Parameter-parameter ini adalah COP, Efekrefrigerasi, dan Total Performansi.
a. Koefisien Performansi atau COP
COP adalah singkatan dari Coefficient ofPerformance, yang didefenisikan sebagai perbandingan kalor yang diserap oleh evaporator dengan kerja yangdiberikan kompresor.
Parameter ini digunakan jika yang dimanfaatkan adalahlaju penyerapan panas pada evaporator. Jika yang dimanfaatkan adalah laju penyerapan panas pada kondensor, maka COP adalah perbandingan kalor yang diserap oleh kondensor dengan kerja yang diberikan kompresor.
b. Efek refrigerasi (ER)
ERadalah besarnya panas yang dapat diserap oleh refrigeran per satuan massa.
Parameter ini dapatdihitung melalui besarnya perbedaan entalpi refrigeransaat keluar evaporator dengan saat masuk evaporator.
c. Total performansi (TP)
Sebuah siklus kompresi uap dapat juga dimanfaatkan sekaligus evaporator dan kondensornya. Misalnya evaporator digunakan untuk mendinginkan ruangan (cold storage),sementara kondensor digunakan sebagai sumber panasuntuk suatu proses. Siklusini disebut siklus kompresi uap Hybrid.
2.4 Pengering Sistem Pompa Kalor
Denkenberger dkk (2013) mengatakan bahwa, pompa kalor merupakan salah satu sistem yang dapat dimanfaatkan sebagai pengering pakaian.Teknologi pompa kalor sebagai pengering telah banyak dimanfaatkan di Australia dan Eropa karena berpotensi menghemat energi.
Pompa kalor untuk pengeringan pakaian atau Heat Pump Clothes Dryers (HPCDs) dapat menghemat energi sebesar 40‒50% daripada pengering pakaian listrik konvensional, dan memiliki potensi menyimpan energi yang besar (Meyers dkk, 2010
& Braun, 2001).
Karakteristik penting dari sebuah pompa kalor adalah bahwa jumlah panas yang dapat ditransfer lebih besardaripada energi yang diperlukan untuk menggerakkan siklus.Perbandingan antara panas yang dihasilkan dan energi yang dibutuhkan dikenal dengan Coefficient of performance (COP). Energi listrik yangdigunakan untuk menggerakkan pompa kalor yang digunakan untuk memanaskan lingkungan untuk kondisi iklim sedang biasanya memiliki COP 3,5 pada kondisi desain, ini berarti bahwa 3,5 kWh panas yang dihasilkan untuk 1 kWh listrik yang digunakan untuk menggerakkan pompa kalor (Brown,2009).
Deng dan Han (2004) melakukan penelitian pada pengering pakaian dengan menggunakan panas sisa dari AC. Hasil penelitian menunjukkan efisiensi pengeringan memanfaatkan panas AC sebesar 1,2 % daripada mengunakan pengering elektrik.
Grup Riset pengering pakaian pompa kalor, Indra Hermawan (2014) telah melakukan penelitian dengan judul “Kajian Pengering Pakaian Sistem Pompa Kalor”.
Immanuel marbun dkk (2015) melakukan penelitian perancangan dan pengujian mesin pengering dengan menggunakan panas sisa AC dengan bantuan blower untuk memindahkan panas kondensor.
Pada penelitian ini, panas buangan kondensor yang akan dimanfaatkan
sebagai sumber energi untuk melakukan pengeringan. Prinsip kerja pengering pompa kalor diilustrasikan seperti Gambar 2.9.
Pompa kalor melalui kondensor memberikan panas kepada aliran udara luar.
Proses ini akan menghasilkan udara panas dan kering. Udara ini akan dimasukkan ke dalam ruang pengering dan berinteraksi dengan bahan yang akan dikeringkan. Seperti yang ditunjukkan gambar, panas yang dikeluarkan oleh kondensor dimanfaatkan untuk menguapkan air dari suatu bahan.Udara panas dari kondensor dialirkan ke ruang pengeringan, selanjutnya udara hasil pengeringan menjadi lembab (basah).
Udara sisa ini akan dibuang ke lingkungan. Sementara sisi evaporator tidak akan diganggu atau tetap melakukan fungsi refrigerasi.
Gambar 2.9 Siklus Pengering Dengan Sistem Pompa Kalor (sumber : Ambarita, 2013)
2.4.1 Analisis Performansi Pengering Pompa Kalor
Kajian tentang performansi suatu unit pengering system pompa kalor dapat dianalisis dengan cara menghitung beberapa parameter performansi, seperti: nilai laju ekstraksi air spesifik, konsumsi energi spesifik, dan laju pengeringan,.
a. Laju Pengeringan (Drying Rate)
Laju pengeringan adalah perbandingan antara jumlah air yang dihilangkan dengan waktu yang diperlukan, dinyatakan dalam kg/jam, dihitung dengan
menggunakan persamaan sebagai berikut (Xanthopoulos dkk, 2007):
̇ (2.1)
Dimana :
w0 adalah berat bahan sebelum pengeringan (kg), wf adalah berat bahan setelah pengeringan (kg), t adalah waktu pengeringan (jam).
b. Nilai Laju Ekstraksi Uap Spesifik atau Spesific Moisture Extraction Rate (SMER)
SMER merupakan perbandingan jumlah air yang dapat diuapkan dari bahan dengan energi listrik yang digunakan tiap jam atau energi yang dibutuhkan untuk menghilangkan 1 kg air , dinyatakan dalam kg/kWh. Perhitungan SMER
menggunakan persamaan sebagai berikut (Mahlia, 2010):
̇
(2.2)
c. Konsumsi Energi Spesifik atau Specific Energy Consumption (SEC) Menurut Mahlia (2010), konsumsi energi spesifik adalah perbandingan antara energi yang dikonsumsi dengan kandungan air yang hilang, dinyatakan dalam
kWh/kg dan dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
(2.3)
2.5. Psikometrik Chart
2.5.1 Dasar – Dasar Diagram Psikometrik
Hasan dkk (2008) menjelaskan parameter udara pada diagram psikometrik yang digunakan untuk keperluan perancangan dehumidifier. Diagram yang digunakan sebagai acuan adalah diagram psikometrik dengan mengacu pada kondisi atmosfir normal.
a.) Dry-bulb temperature (DBT) adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui pengukuran dengan Slink Psikrometer pada theremometer dengan bulb kering.Suhu DB diplotkan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu mendatar yang terletak di bagian bawah diagram.Suhu DB ini merupakan ukuran panas sensibel.Perubahan suhu DB menunjukkan adanya perubahan panas sensibel.
b.) Wet-bulb temperature (WBT) adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui pengukuran dengan Slink Psikrometer pada theremometer dengan bulb basah.Suhu WB diplotkan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian samping kanan chart. Suhu WB ini merupakan ukuran panas total (enthalpi). Perubahan suhu WB menunjukkan adanya perubahan panas total.
c.) Relative Humidity ( % RH) merupakan perbandingan jumlah aktual dan jumlah maksimal (saturasi) dari uap air yang ada pada suatu ruang atau lokasi tertentu. 100% RH berarti saturasi dan diplotkan menurut garis saturasi.
d.) Ratio Humidity (w) adalah jumlah kandungan uap air di udara yang diukur dalam satuan grains per pound udara. (7000 grains = 1 pound) dan diplotkan pada garis sumbu vertikal yang ada di bagian samping kanan chart.
e.) Entalphi (h)adalah jumlah panas total dari campuran udara dan uap air di atas titik 0,dinyatakan dalam satuan kj/kg. harga entalpi dapat diperoleh sepanjang skaladiatas garis saturasi.
f.) Volume spesifik (SpV) adalah kebalikan dari berat jenis yang dinyatakan dalam m3/kg, garis skalanya sama dengan garis skala bola basah.
g.) Dew Point Temperature (DPT)adalah suhu dimana udara mulai
menunjukkan aksipengembunan ketika didinginkan. Suhu DP ditandai sebagai titik sepanjang garissaturasi pada udara ruang mengalami saturasi atau jenuh maka besarnya suhu DBsama dengan suhu WB demikian pula suhu DP. Suhu DP merupakan ukuran daripanas laten yang diberikan oleh sistem.
Gambar 2.10 Diagram Psikometrik (Hasan dkk, 2008)
2.5.2 Proses Psikometrik
Di dalam penerapan pengkondisi udara di industri-industri domestik, proses psikometrik memiliki performa untuk mengubah sifat psikometrik udara agar memperoleh nilai suhu dan kelembaban udara disuatu tempat. Sebagian besar dari proses psikometrik udara adalah humidifikasi dan dehumidifikasi udara,
pencampuran udara serta kombinasi berbagai proses.Penggambaran dan pengamatan sifat-sifat proses psikometrik dengan menggunakan diagram psikrometrik lebih mudah dan menyenangkan. Di dalam beberapa alinea berikutnya akan melihatkan sebagian dari penggunaan proses-proses psikometrik dalam bidang heating, ventilation and air conditioning (Hasan dkk, 2008).
Gambar 2.11 Proses-proses dalam diagram psikometrik (sumber :Hasan dkk, 2008)
Sebelum terjadinya proses dehumidifikasi melalui beberapa proses diantaranya yaitu:
a.) Pendingin sensibel (sensible cooling)
Pendinginan sensibel adalah salah satu proses psikometrik pada sistem
pengkondisian udara. Fungsi dasar air conditioner adalah untuk pendinginan udara di dalam ruangan dengan menyerap udara panas. Pendinginan sensibel adalah proses dimana panas sensibel dihilangkan untuk menurunkan suhu dan tidak terdapat
perubahan di dalam kandungan uap air udara (kg/kg udara kering).
Selama proses sensible cooling temperatur bola kering (DB) dan temperatur bola basah (WB) menurun pada saat panas laten masih berlangsung dan temperatur titik embun (DP) tetap konstan tetapi terjadi pengurangan jumlah entalpi pada udara.
Biasanya pengkondisian udara (AC) digunakan untuk mendinginkan udara dimana udara dilakukan proses cooling coil dan akan mendorong
refrigeranpada saat suhu rendah, sehingga menjadi dingin kemudian kondensor akan melakukan pengembunan yang selanjutnya diatur sesuai kondisi kenyamanan.Proses pendinginan ditunjukan oleh suatu garis mendatar lurus yang berawal dari
temperature DB yang bersuhu tinggi membentang kearah
temperature DB suhu rendah. Garis pendinginan sensible nilai temperatur DP konstan karena kandungan uap air di udara tetap konstan. Titik awal dan akhir pada diagram psikometrik menujukan sifat-sifat udara.
Gambar 2.12 Proses pendinginan sensibel O - A pada diagram psikometrik (sumber : Hasan dkk, 2008)
b.Pemanasan Sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan berlawanan dengan proses pendinginan. Pada proses pemanasan suhu udara tinggi tanpa mengubah kandungan uap air. Selama proses ini, panas sensibel, DB dan WB suhu udara meningkat ketika udara panas laten, dan DPT tetap konstan. Pemanasan udara sensibel sangat penting pada saat Air Conditioning digunakan sebagai pompa kalor untuk memanaskan udara kemudian di salurkanke koil kondensator dengan membawa refrigeran bersuhu tinggi.
Dalam beberapa hal pemanas pemanfaatannya berbeda-beda di tiap industri dan penggunaan AC secara banyak membutuhkan kenyamanan yang besar. Proses pemanasan udara umumnya udara diproses pada koil pemanas yang dapat
memanaskan refrigeran,air panas dan uap oleh koil pemanas elektrik. Air Panas dan uap banyakdigunakan oleh industri. Seperti pendinginan sensible, proses pemanasan sensibel diperlihatkan oleh suatu garis mendatar lurus pada diagram psikrometrik.
Bermula dari temperatur DB suhu rendah ke arah kanan pada temperatur DB suhu tinggi serta temperatur DP juga konstan.
Gambar 2.13 Proses panas sensibel pada diagram psikometri (sumber : Hasan dkk, 2008)
Panas sensibel adalah pana yang diserap atau dibuang oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah temperaturnya. Panas sensibel yang ditransfer adalah (Hasan dkk, 2008):
̇= = ( ) = ∆T (2.4)
Keterangan :
̇ = Panas/ kalor yang dihasilkan (kJ/s) m = Laju aliran massa (kg/s)
Panas jenis spesifik (kJ/kg.K)
∆T = Perubahan temperatur (°C)
Untuk mencari laju aliran massa udara (Hasan dkk, 2008):
̇ (2.5) Dimana:
adalah density (berat jenis) udara, = 1,22 kg/m3. A adalah luas penampang saluran udara,
v adalah kecepatan udaran mengalir
BAB III
METODE PENELTIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
3.1.1 Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Maret 2017 sampai dengan bulan September 2017. Kegiatan penelitian ini mencakup pengujian lemari pengering dengan menggunakan panas buang dari kondensor AC rumahan Split 1 PK.
3.1.2 Tempat Penelitian
Pelaksanaan penelitian dilakukan di Pusat Riset Sustainable Energy, bertempat di Lt. II Gedung Magister Pascasarjana Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan 3.2.1 Alat yang Digunakan
Adapun alat-alat yang digunakan dalam pengujian alat pengering pakaian ini terbagi yaitu:
a. Air conditioner (AC) / Pompa kalor
Air conditione r(AC) digunakan sebagai pompa kalor yang dirancang untuk mengeringkan pakaian.model AC yang digunakan bermerek Samsung dapat dilihat pada gambar 3.1. Spesifikasi AC disajikan pada tabel 3.1
Tabel 3.1. Spesifikasi AC
Spesifikasi Keterangan
Merk Samsung
Model ASO9TUQX
Kapasitas pendingin 9000 Btu/h(2,6358 kW) Tegangan listrik dan Frekuensi 220-240 V / 50 Hz
Arus kerja pendingin 4,0 A
Arus kerja pendingin maximum 4,7 A
Daya maksimum 800 W
Zat Pendingin R-22
Design Tekanan H = 2,30 Mpa , L = 0,76 Mpa
Gambar 3.1 Air Conditioner (AC) b. Thermohygrometer,
Thermohygrometer, digunakan untuk mengukur temperatur dan kelembaban udara di dalam mesin pengering pakaian. Berikut ini merupakan gambarnya.
Gambar 3.2 Thermohygrometer
Spesifikasi:
- Supllied with 2 meter remote sensor - Indoor and outdoor temperature display - Temperatur range: -50 to 70
- Humidity Range: 10% - 99%
- Max/min function c. Hygrometer
Digunakan untuk mengukur kelembapan udara sekitar pada saat pengujian berlangsung.
Gambar 3.3 Hygrometer d. Annemometer
Berfungsi mengukur kecepatan aliran udara yang mengalir di dalam pengering dan luar pengering.
Gambar 3.4 Anemometer
Spesifikasi:
a. Measuring Range of Temperature : -10oC to 45oC
e. Temometer Bola Basah dan Bola Kering 1. Termometer Bola Kering
Termometer bola kering adalah suhu yang ditunjukkan dengan termometer bulb biasa, dengan bulb dalam keadaan kering. Satuan untuk suhu ini biasa dalam Celcius, Kelvin, Fahrenheit. Seperti yang diketahui bahwa thermometer menggunakan prinsip pemuaian zat cair dalam termometer . Jika kita ingin mengukur suhu udara dengan termometerbiasa maka terjadi perpindahan kalor dari udara ke bulb termometer. Karena mendapatkan kalor maka zat cair (misalkan:
air raksa) yang ada di dalam termomete rmengalami pemuaian sehingga tinggi air raksa tersebut naik.
2. Termometer Bola Basah
Termometer bola basah adalah suhu bola basah. Sesuai dengan namanya
“wet bulb”, suhu ini diukur dengan menggunakan termometer yang bulbnya (bagian bawah termometer) dilapisi dengan kain yang telah basah kemudian dialiri udara yang ingin diukur suhunya. Perpindahan kalor terjadi dari udara ke kain basah
tersebut. Kalor dar iudara akan digunakan untuk menguapkan air padakain basah tersebut, setelah itu baru digunakan untuk memuaikan cairan yang ada dalam termometer.
Gambar 3.5 Temometer Bola Basah dan Bola Kering f. Termometer ruangan
Digunakan untuk mengukur temperatur ruangan dan temperature masuk kondensor.
Gambar 3.6 Termometer Ruangan
g. Termokopel
Berfungsi mengukur temperature pada beberapa titik, yaitu di dalam
kondesor, di dalam lemari pengering, dan di saluran buangan panas dari kondesor.
Gambar 3.7 Termokopel h. Stopwacth
Berfungsi mengetahui waktu lamanya handuk dari basah sampai ke massa yang semula.
Gambar 3.8 Stopwatch
i. Clamp meter (tang meter)
Clamp meter (tang meter) adalah alat untuk mengukur arus pada sebuah kabel. Berbeda dengan multi-meter, clamp meter tidak perlu terhubung ke sirkuit
untuk membaca keadaan saat itu. Hal tersebut akan menghilangkan prosedur yang tidak diperlukan untuk mengukurarus. Clamp ditempatkan pada perangkat di sekitar kawat yang berfungsi. Hal ini memungkinkan seseorang untuk mengukur arus pada sebuah kawat tanpa mengganggu pengoperasian listrik pada perangkat lainnya.Clamp meter menggunakan teknologi digital untuk dapat membaca secara langsung.
Gambar 3.9 Clamp Meter
Spesifikasi :
- Pengukuran Arus AC/DC hingga 400 A.
- Pengukuran Tegangan AC/DC sampai dengan 600 V.
- Memiliki bentuk yang ramping serta design ergonomis.
- Mempunyai Tingkat keamanan CAT IV 300V / CAT III 600 V.
- Memiliki tombol penahan (hold button).
- Suhu kontak berkisar -10.0 °C – 400.0 °C
j. Load Cell
Load Cell digunakan untuk mengukur massa produk yang akan dikeringkan secar areal time. Alat ini digunakan selama pengeringan. Tujuannya adalah untuk mengetahui pengurangan massa material selama proses pengeringan. Load cell dihubungkan dengan komputer dengan bantuan arduino sehingga massa akan tampil pada monitor komputer yang terintegrasi.
Gambar 3.10 Load Cell Spesifikasi:
Product size: 52 x 50 x 10 mm Technical Parameter
- Rate load : 25 kg
- Rate ourput : 1.0± 0.1mv/v - Zero balance : ± 0.04 mv/v - Temp. Effect on Sensitivity : ± 0.03%/10 oC - Temp. Effect on Zero. : ± 0.03%/10oC - Nonlinearity Erro : ± 0.03%
- Hysteresis Erro : ± 0.03%
- Excitation voltage : 10V
3.2.2 Bahan yang Digunakan
Bahan yang digunakan pengujian adalah handuk berbahan katun 100% . Ini jenis bahan yang jadi andalan buat distro-distro.Bahan iniada 2 jenis besaran yaitu
cotton combed serta cotton carded. untuk cotton combed bahannya lebih halus daripada cotton carded yang agak kasar. Memang secara sepintas ketika kita memegang bahan cotton carded terasa lebih tebal, tapi cotton combed ketika di pakai lebih nyaman dan enteng. Sifat kedua jenis bahan tersebut bias menyerap keringat dan tidak panas, karena bahan baku dasarnya adalah serat kapas. selainitu, untuk membedakan tebal tipisnya kaos dengan bahan ini adalah jenis benang yang dipergunakan. Biasanya kita sering melihat jenis kaos yang 20’s,30’s atau lainnya.
Bahan dengan benang 20’s lebih tebal ketimbang 30’s. ada lagi bahan yang lebih tebal dari cotton combed 20’s yaitu double cotton atau biasanya juga disebut dengan double nett. Tentunya bahan lebih nyaman danjatuh (berat ke bawah) ketika di pakai.Tapi, kekurangan dari bahan double cotton ini adalah melar ketika sering dicuci dan dipakai, apalagi jika sering ditarik karena ada udara seperti layaknya spon.
Gambar 3.11 Handuk Berbahan Katun 100%
3.3. Data Penelitian
Adapun data yang direncakanaakan dikumpulkan dan selanjutnya dilakukan analisis dalam penelitian in iantara lain adalah sebagaiberikut :
1. Berat Bahan yang akan dikeringkan (W)
Berat dari bahan diukur pada saat keadaan kering (Wo) dan pada saat keadaan basah (Wf)
2. Waktupengeringan (t)
Waktu pengeringan yang dibutuhkan untuk mengeringkan bahanya itu pada saat basah sampai pada saat keadaan kering (berat basah sampai berat kering).
3. Temperatur (T)
Temperatur yang diukur adalah temperatur udara pada saat masuk kondensor, ruang pengeringan, dan buangan ruang pengering.
4. Kelembaban Udara (Rh)
Kelembaban udara yang diukur pada titik saat masuk kondensor ,dan ruang pengeringan (Rh).
5. Kecepatan aliaran udara (V)
Udara yang mengalir di dalam saluran aliran diukur kecepatannya.
6. Kuat arus kondensor (A)
Kuat arus yang diukur adalah arus dalam proses pengeringan.
3.4 Prosedur Pengujian
Tahapan pelaksanaan pengambilan data pengujian adalah dilaksanakan dengan tahapan prosedur percobaan sebagai berikut:
Dilakukan set-up peralatan pengujian yaitu load cell, RH meter, Anemometer, tang Ampere.
Dilakukan penimbangan massa awal (Wf )pada handuk.
Dilakukan pembasahan handuk terlebih dahulu dan dilakukan pemerasan tangan terhadap handuk, sehingga didapatkan berat pakaian basah (Wo).
Mesin dihidupkan dan dilakukan pemanasan awal kira 15 menit untuk memastikan kondisi ruang pengering tidak lembab atau mengandung air.
Digantungkan pakaian pada hanger yang telah terkoneksi dengan loadcell di dalam ruang pengering.
Stopwatch diaktifkan bersamaan dengan pengoperasian sistem.
Maka dicatat data awal massa pakaian masuk, Rh ruangan dan lingkungan, temperatur udara masukk ondensor kecepatan aliran udara di ruang pengering.
Kemudian dilakukan pencatatan data penelitian setiap 5 menit.
Dicek pakaian apakah sudah kering atau belum dengan melihat massa real time pada laptop.
Setelah pakaian kering, maka pengujian selesai dan mesin dimatikan.
Sehingga didapatkan berat pakaian setelah pengeringan (Wf)
Dari data yang diperoleh pada hasil pengujian, berikutnya dilakukan analisa data sehingga didapatkan suatu kesimpulan.
3.5 Set up Lemari Pengering
Udara yang mengalir dalam sistem berlangsung secara terbuka. Mula-mula udara dialirkan melewati kondesor menuju ruang pengering (kondensor melepaskan panas) sehingga suhu udara menjadi naik dan kelembaban turun. Setelah melewati
ruang pengering suhu udara mulai turun dan kelembaban udara naik, hal ini disebabkan udara menyerap uap air yang ada pada pakaian.. Selanjutnya udara tersebut bergerak melewati dua lubang untukmenurunkan suhu dan kelembabannya (terjadi proses pelepasan uap air dari udara).
Gambar 3.12 Set up Mesin pengering
3.6 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian
Tidak
Ya Studi Literatur
Data awal:
1. Spesifikasi AC
2. Temperatur, Rh masuk Kondensor
3. Temperatur, Rh keluar Kondensor
Pembuatan design alat pengering
Hasil Perancangan
Pembuatan Mesin Pengering
Persiapan Penelitian
1. Persiapan dan pemasangan alat ukur
2. Persiapan bahan yang akan di keringkan
Mulai
A
Gambar 3.13 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian (lanjutan)
Tidak
Ya
Gambar 3.14 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian (lanjutan) Pengumpulan Data
1. Massa pakaian (kg) 2. Temperatur udara (oC) 3. Kelembapan udara (%) 4. Kecepatan udara (m/s) 5. Waktu (menit)
Pengolahan dan Analisa
Data A
Selesai Kesimpulan/ Laporan
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Analisa Pengujian
Pada penelitan ini telah dilakukan pengujian dengan menggunakan handuk berbahan katun 100%. Hal ini ditujukan agar memperoleh kesamaan karakteristik bahan dengan kemampuan menyerap panas secara merata pada setiap massa handuk yang diuji. Pengujian dilakukan dengan variasi massa handuk memiliki yang kandungan air. Variasi massa bahan diberikan dengan kode massa I, massa II, massa III, massa IV, dan massa V. Dengan kondisi ini dilakukan pengujian agar memperoleh besarnya laju pengeringan yang diakibatkan oleh panas buangan kondensor AC Split 1 PK.
Pengujian dilakukan dengan kondisi kerja AC Split 1 PK beroperasi untuk mendinginkan ruangan konstan pada suhu 16 0C. Kondisi ini ditetapkan untuk memperoleh performansi kerja mesin dan suplai panas buangan evaporator yang diterima lemari pengering dalam keadaan konstan. Dengan perubahan waktu akan dilakukan perhitungan besarnya nilai SMER dan SEC.
4.2 Hasil Pengujian dari Massa I
Pada pengujian ini akan dilakukan pengujian dengan menggunakan massa I sama dengan 1 biji handuk berbahan 100% katun yaitu, sebesar 240 gram. Berat ini diperoleh dengan mengukur bahan dengan menggunakan Load Cell, dimana proses pengukuran dilakukan setelah terlebih dahulu bahan yang basah diperlakukan pengeringan awal dengan memeras bahan dengan perasan tangan. Kemudian dilakukan rekap data setiap 5 menit. Tampilan massa real dapat langsung kita lihat pada laptop yang langsung terhubung dengan alat pengukur massa, yaitu loadcell.
Gambar 4.1 Pengujian Massa I
Untuk proses pengeringan handuk massa I membutuhkan waktu sekitar 135 menit. Setelah tampilan dari monitor loadcell menunjukkan perubahan massa yang kecil atau konstan maka pakaian dianggap kering. Massa basah handuk katun adalah 533,27 gram, dengan massa kering dari handuk massa I adalah 240 gram. Dari tabel massa 1 diperoleh grafik proses pengeringan handuk massa I gambar di bawah ini.
Gambar 4.2 Grafik Massa vs Waktu pada Pengujian Massa I
Dari grafik 4.2 di atas dapat dilihat bahwa adanya penurunan massa yang mendekati keadaan ideal pada rentang waktu 0 sampai 40 menit. Sedangkan pada waktu menuju 45 menit sampai kedaan bahan kering yaitu menit ke 135, terlihat grafik garis pengujian menjauhi kondisi ideal atau massa handuk keadaan awal.
Dengan melihat grafik bahwa garis pengujian lebih cenderung tidak teratur
550 500 450 400 350 300 250
Massa (gram)
140 120
100 80
60 40
20 0
Waktu (menit)
Pengujian Massa I
menandakan bahwa daya serap panas dari bahan semakin menurun seiring dengan waktu pengeringan. Dengan mengambil data rata – rata diperoleh penurunan massa handuk dalam setiap menit sebesar 2,75 gram per menit.
Gambar 4.3 Grafik Temperatur vs Waktu pada Pengujian Massa I
Pada gambar 4.3 diatas terlihat garis pengujian cenderung mendatar karna penaikan temperatur stabil diantara temperatur 46°C – 49°C yang dihasilkan panas buangan dari kondensor AC. Dengan mengambil data rata – rata diperoleh kenaikan temperatur masuk yang dihasilkan panas buangan dari kondensor AC pada lemari pengering dalam setiap menit sebesar 0,36°C per menit. Sedangakan data rata – rata diperoleh kenaikan temperatur keluar yang dihasilkan panas buangan dari kondensor AC pada lemari pengering dalam setiap menit sebesar 0,32°C per menit.
50
48
46
44
42
40
38
Temperatur (°C)
140 120
100 80
60 40
20 0
Waktu (menit)
T_in T_out
Gambar 4.4 Grafik Rh vs Waktu pada Pengujian Massa I
Dari grafik Rh vs waktu pada pengujian massa I dapat dijelaskan, penurunan Rh yang bertahap dengan waktu cenderung lama yang dihasilkan dari buangan panas kondensor AC. Penurunan Rh handuk konstan pada 28 % selama 65 menit.
Penurunan rata-rata Rh pada handuk dalam setiap menit sebesar 0,22 % per menit.
Kalor yang dilepaskan oleh kondensor dihitung dengan persamaan di bawah ini.
̇ ̇ ( ) Laju aliran massa udara:
̇ Dimana:
adalah density (berat jenis) udara, = 1,22 kg/m3. A adalah luas penampang saluran udara, dimana:
Panjang, P = 0,5 m dan lebar, L = 0,45 m
v adalah kecepatan udara mengalir dalam saluran menuju keluar dari kondensor.
60
50
40
30
20
Rh (%)
140 120
100 80
60 40
20 0
Waktu (menit)
Pengujian Massa I
Untuk kecepatan udara 0,5 m/s diperoleh laju aliran massa udara adalah:
̇ ⁄
Panas jenis spesifik udara:
Maka kalor yang dilepaskan oleh kondensor, diperoleh dalam bentuk Tabel di bawah ini.
Tabel 4.1 Kalor yang dilepaskan oleh Kondensor dari Hasil Pengujian Massa I Waktu
( menit)
T_in (°C)
T_out (°C)
∆T (°C)
(kg/s)
Cp (kJ/kg.K)
Q (kJ/s)
0 43,5 40 3,5 0,137 1,005 0,481898
5 45 40,5 4,5 0,137 1,005 0,619583
10 46 41 5 0,137 1,005 0,688425
15 46,8 41 5,8 0,137 1,005 0,798573
20 47,5 41,5 6 0,137 1,005 0,82611
25 48 42 6 0,137 1,005 0,82611
30 48 42,5 5,5 0,137 1,005 0,757268
35 48 43 5 0,137 1,005 0,688425
40 48 43 5 0,137 1,005 0,688425
45 48 43,5 4,5 0,137 1,005 0,619583
50 48,5 43,5 5 0,137 1,005 0,688425
55 49 44 5 0,137 1,005 0,688425
60 49 44,5 4,5 0,137 1,005 0,619583
