PENGUJIAN ALAT PENGERING SISTEM POMPA KALOR
UNTUK MENGERINGKAN CABAI MERAH
TUGAS SARJANA
Tugas Sarjana yang Diajukan Sebagai Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
DANIEL ADRI H NABABAN NIM. 120421033
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena
atas berkatnya karunia-Nya, sehingga dapat menyelesikan tugas sarjana ini
dengan baik.
Adapun judul dari tugas sarjana ini adalah Pengujian Alat Pengering Sistem Pompa Kalor Untuk Mengeringkan Cabai Merah.
Tugas sarjana ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada jenjang pendidikan sarjana (S1) menurut
kurikulum Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
Dalam menyelesaikan tugas sarjana ini, penulis banyak kesulitan dan
kendala akan tetapi penulis juga mendapat dukungan dari berbagai pihak berupa
semangat, doa dan nasehat yang terus menopang penulis dalam menyelesaikan
laporan ini. Maka pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Farel H Napitupulu, D.E.A. selaku dosen pembimbing
yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi
kepada penulis;
2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri., selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;
3. Bapak Ir. M. Syahril Gultom MT., selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;
4. Bapak Ir. Syahrul Abda, M.Sc., Selaku Koordinator Program Pendidikan
Sarjana Ekstensi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;
5. Seluruh Dosen dan Staf Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
6. Ibu Dr. Ir. Sari Farah Dina., Selaku pembimbing lapangan yang telah banyak
membantu penulis selama proses penyusunan laporan tugas sarjana ini mulai
dari awal hingga akhir;
7. Instansi Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan yang telah banyak
membantu dalam melakukan pengujian bahan yang penulis teliti.
8. Ayahanda dan Ibunda yang selalu mendoakan, memberikan semangat dan
bantuan baik secara moril maupun materil kepada penulis sejak awal
perkuliahan hingga selesai laporan tugas sarjana ini;
9. Kakak dan adik saya yang terus mendoakan, mendukung dan memberikan
motivasi kepada penulis;
10. Rekan-rekan satu tim tugas sarjana, Chairil Anwar dan Much. Shiddieq
Munadzar yang telah meluangkan waktunya bersama untuk berdiskusi dan
bertukar pikiran serta memberikaan kritik dan saran terhadap penulis;
11. Seluruh mahasiswa/i Departemen Teknik Mesin Ekstensi maupun Reguler
yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis;
12. Dan semua pihak yang telah banyak membantu dalam penulisan laporan
tugas sarjana ini yang namanya tidak bisa penulis tuliskan satu persatu.
Walaupun penulis sudah berusaha semaksimal mungkin, namun penulis
menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna. Oleh sebab itu, penulis
mengharapkan kritikan dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan
laporan tugas sarjana ini.
Akhir kata penulis berharap semoga laporan tugas sarjana ini bermanfaat
bagi siapa saja yang membacanya, baik sebagai bahan masukkan maupun sebagai
bahan perbandingan. Terima kasih.
Medan, Mei 2016 Penulis,
ABSTRAK
Pompa kalor dapat dimanfaatkan sebagai alat pengering untuk bahan pertanian yang masih dilakukan secara konvensional. Cuaca yang tidak menentu dan panas yang tidak cukup untuk mengurangi kadar air akan mengakibatkan pembusukan. O Maka dirancanglah sebuah alat untuk memaksimalkan pengeringan hasil pertanian. Dari hasil penelitian diperoleh: temperatur udara rata-rata masuk ruang pengering adalah 54,170C dan kelembaban udara rata-rata adalah 23,36 %. Nilai
Coefficient of performance (COP) dari pompa kalor adalah 3,4 dan Total Performance (TP) sistem pompa kalor adalah 8,28. Nilai Specific Energy Consumtion (SEC) bahan yang dikeringkan secara bersamaan adalah 17,54 – 31,25 kWh/kg. Nilai Specific Moisture Extraction Rate (SMER) bahan yang dikeringkan secara bersamaan adalah 0,032 – 0,057 kg/kWh. Dari proses pengeringan yang dilakukan memperlihatkan bahwa daya yang dibutuhkan untuk pengeringan bahan cabai merah keriting belah lebih rendah dibandingkan dengan cabai merah keriting utuh.
ABSTRACT
Heat pump can be used as a dryer. This is because drying process was done conventionally and unpredictable weather will be have impact on product quality. Highly moisture as a result less heat to decrease moisture will increase microbe population. So, we design a dryer to optimize this drying product.. This research was made in order to study about Coefficient of performance (COP), Total Performance (TP), Specific Energy Consumtion (SEC) and Specific Moisture Extraction Rate (SMER) calculation and to know the characteristic of red chili. From this research, verrieved: average temperature in drying box 54,170C and relative humidity 23,36 %, COP of heat pump 3,4, Total Performance of heat pump 8,28; SEC of drying process 17,54 – 31,25 kWh/kg. SMER of drying process 0,032 – 0,057 kg/kWh. This characteristic from drying process show that power required to dry cutin half red chili lower than whole red chili.
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ………. i
ABSTRAK ……… iii
ABSTRACT ……….... iv
DAFTAR ISI ………. v
DAFTAR TABEL ……… viii
DAFTAR GAMBAR ……… ix
DAFTAR NOTASI ………... xiii
BAB I PENDAHULUAN ……….. 1
1.1 Latar Belakang ……….. 1
1.2 Perumusan Masalah ………... 3
1.3 Tujuan Penelitian ………... 3
1.4 Batasan Masalah ……… 3
1.5 Manfaat Penelitian ………. 4
1.6 Sistematika Penulisan ……… 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ………... 6
2.1 Pengenalan ……… 6
2.2 Heat Pump ………. 8
2.2.1 Dasar dari Pompa Kalor ……….. 8
2.2.2 Refrigerants ………. 9
2.2.3 Aplikasi Pompa Kalor ………. 10
2.3.2 Ulasan Mengenai Pompa Kalor-Pengering Tambahan
(Heat Pump-Assisted Dryer) ………. 13
2.4 Komoditas Hortikultura dan Pasca Panen Cabai ………. 19
2.5 Konsep Dasar Pengeringan Bahan Pertanian Cabai Merah ……….. 22
2.5.1 Kadar Air ……… 23
2.5.2 Defenisi Vitamin C………. 25
2.5.3 Metode Penetapan Kadar Vitamin C ………. 25
2.6 Jenis-Jenis Pengeringan ………... 26
2.7 Alat Pengering Sistem Pompa Kalor ……… 28
2.8 Perhitungan Performansi Teknis ……… 30
BAB III METODE PENELITIAN ………... 33
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ……… 33
3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan ……… 33
3.2.1 Alat ……… 33
3.2.2 Bahan ……… 41
3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian ……….. 42
3.4 Eksperimental Set Up ………. 44
3.5 Prosedur Pengoperassian Kerja Alat Pengering Bahan Pertanian Sistem Pompa Kalor……… 45
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ……… 46
4.1 Analisa Performansi Teknis ……… 46
4.1.1 Data Hasil Pengukuran ………. 46
4.1.2 Menghitung Coefficient of Performance (COP) Pompa Kalor ……… 48
4.1.3 Pengukuran Temperatur dan Relative Humidity (RH) …. 52 4.2 Hasil Pengujian Cabai Merah Keriting ……….. 54
4.2.1 Cabai Merah Keriting Utuh ……….. 54
4.2.2 Cabai Merah Keriting Belah ………. 58
Pengeringan Cabai Merah Keriting Utuh dan
Cabai Merah Keriting Belah ……… 61
4.3 Pembahasan ……… 67
4.3.1 Kinerja Pompa Kalor ……… 67
4.3.2 Karakteristik Pengeringan ……… 68
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………... 69
5.1 Kesimpulan ………. 69
5.2 Saran ……….. 71
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Lampiran 1 Standart Mutu Cabai Kering (SNI 01-3389-1994)
Lampiran 2 Hasil Kadar Air Cabai Merah Keriting Basis Basah
Lampiran 3 Hasil Kadar Air Cabai Merah Keriting Setelah Pengeringan dengan Alat Pengering Pompa Kalor
Lampiran 4 Hasil Kadar Vitamin C cabai merah keriting basah
Lampiran 5 Hasil Kadar Vitamin C cabai merah keriting setelah Pengeringan dengan Alat Pengering Pompa Kalor
Lampiran 6 Dokumentasi Hasil Pengeringan Cabai Merah Keriting Utuh
Lampiran 7 Dokumentasi Hasil Pengeringan Cabai Merah Keriting Belah
Lampiran 8 Dokumentasi Perakitan dan Pengujian Alat Pengering Pompa Kalor
Lampiiran 9 Temperatur dan RH Udara Masuk Ruang Pengering
Lampiran 10 Temperatur dan RH Udara Keluar Ruang Pengering
Lampiran 11 Temperatur dan RH Udara Masuk Ruang Pengering pada Pengujian tanggal 3-5 September 2015
Lampiran 12 Temperatur dan RH Udara Keluar Ruang Pengering pada Pengujian tanggal 3-5 September 2015
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Beberapa Refrigeran Alternatif ………. 10
Tabel 2.2 Beberapa Riset Pengering Pompa Kalor (Pertanian dan Hasil Laut) ...……... 14
Tabel 2.3 Kualitas Cabai Merah Besar Segar Berdasarkan SNI ……….. 21
Tabel 2.4 Standar Mutu Cabai kering Berdasarkan SNI ……….. 23
Tabel 4.1 Kecepatan dan Temperatur Udara Menuju Kondensor ……… 46
Tabel 4.2 Data Temperatur dan Kelembaban ……….. 47
Tabel 4.3 Data Termodinamik Refrigeran R22 ……… 50
Tabel 4.4 Interpolasi Nilai Entalpi ………….……… 50
Tabel 4.5 Temperatur dan RH Udara Masuk Ruang Pengering ………. 52
Tabel 4.6 Temperatur dan RH Udara Keluar Ruang Pengering ……….. 53
Tabel 4.7 Moisture Ratio Pada Pengeringan Cabai Merah Utuh ……… 56
Tabel 4.8 Moisture Ratio Pada Pengeringan Cabai Merah Belah ……… 59
Tabel 4.9 Temperatur dan RH Saat Udara Masuk Ruang Pengering Pada Tanggal 3 September 2015 ………. 61
Tabel 4.10 Temperatur dan RH Saat Udara Masuk Ruang Pengering Pada Tanggal 4 September 2015 ………. 62
Tabel 4.11 Temperatur dan RH Saat Udara Masuk Ruang Pengering Pada Tanggal 5 September 2015 ………. 63
Tabel 4.12 Temperatur dan RH Saat Udara Keluar Ruang Pengering Pada Tanggal 3 September 2015 ………. 64
Tabel 4.14 Temperatur dan RH Saat Udara Keluar Ruang Pengering
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Siklus Dasar Pompa Kalor dengan Media Udara …….. 9
Gambar 2.2 Skema Diagram Pompa Kalor ……….. 12
Gambar 2.3 Klasifikasi Pompa Kalor ……….. 12
Gambar 2.4 Type Standart dari Pompa Kalor Kimia ……….. 18
Gambar 2.5 Struktur Kimia Capsaicin ………. 20
Gambar 2.6 Berbagai Jenis Cabai ………. 21
Gambar 2.7 Diagram Pengering Bahan Pertanian Pompa Kalor ………. 28
Gambar 2.8 Skema Pengeringan ……….. 29
Gambar 3.1 Air Conditioner (AC) ……… 34
Gambar 3.2 Alat Penukar Kalor Tipe Flat Plate ……….. 35
Gambar 3.3 Exhaust Fan ……….. 35
Gambar 3.4 Kontrol Panel ……… 36
Gambar 3.5 Laptop ……… 37
Gambar 3.6 Timbangan Duduk Digital ……….. 37
Gambar 3.7 Agilent 34972 A ……….. 38
Gambar 3.8 RH Meter ……… 39
Gambar 3.9 Hot Wire Anemometer ……… 39
Gambar 3.10 Pressure Gauge ………... 41
Gambar 3.11 Cabai Merah Keriting ………. 42
Gambar 3.13 Eksperimental Set Up ………. 44
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Pada
Saat Udara Masuk Ruang Pengering ……….. 53
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Pada
Saat Udara Keluar Ruang Pengering ……….. 54
Gambar 4.3 Kadar Air Cabai Merah Basis Basah ………... 55
Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Moisture Ratio dengan Waktu
Pengeringan Pada Cabai Merah Utuh ………. 57
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Moisture Ratio dengan Waktu
Pengeringan Pada Cabai Merah Belah ………... 59
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Pada
Saat Udara Masuk Ruang Pengering 3 September 2015 ……… 61
Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Pada
Saat Udara Masuk Ruang Pengering 4 September 2015 ………. 62
Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Pada
Saat Udara Masuk Ruang Pengering 5 September 2015 ………. 63
Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Pada
Saat Udara Keluar Ruang Pengering 3 September 2015 ……… 64
Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Pada
Saat Udara Keluar Ruang Pengering 4 September 2015 ……… 65
Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Pada
DAFTAR NOTASI
A Luas penampang saluran udara m2
AC Air conditioner
APK Alat penukar kalor
COPPK,h Coefficient of performance
Cpud Panas spesifik udara kJ/kg . K
h1 Entalpi refrigeran keluar evaporator, masuk kompresor kJ/kg
h2 Entalpi refrigeran keluar kompresor, masuk kondensor kJ/kg
h3 Entalpi refrigeran keluar kondensor, masuk katup ekspansi kJ/kg
h4 Entalpi refrigeran keluar katup eksapansi, masuk ke evaporator kJ/kg
�̇�� Laju aliran massa udara kg/s
�̇��� Laju aliran massa refrigeran kg/s
P Tekanan kPa
�̇�� Kalor yang dilepaskan kondensor kWh
Qe Kalor yang diserap oleh evaporator Kw
RH Relative humidity atau kelembaban udara realtif %
SEC Specific energy consumption kWh/kg
SMER specific moisture extraction rate kg/kWh
t Waktu detik
T Temperatur oC
Ti,udara Suhu rata-rata udara masuk kondensor K
To,udara Suhu rata-rata udara keluar kondensor K
TP Total performance
v Kecepatan aliran udara m/s
�̇� Kerja Kompresor kW
Wf Berat kering kg
�̇� Energi menggerakkan kipas kW
Win Kerja (enrgi) yang masuk ke dalam sistem kW
Wo Berat basah kg
