i
MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM TERBUKA
DENGAN DEBIT ALIRAN UDARA 0,032 m
3/s
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana Teknik pada program studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh
EVAN RENALDI NIM: 135214075
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
ii
OPEN SYSTEM CLOTH DRYER MACHINE
WITH DISCHARGE OF AIR FLOW RATE 0,032 m
3/s
FINAL PROJECT
As Partical Fulfillment Of The Requirement
To Obtain The Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering
By
EVAN RENALDI Student Number: 135214075
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2015
iii
MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM TERBUKA
DENGAN DEBIT ALIRAN UDARA 0,032 m
3/s
Disusun oleh
EVAN RENALDI NIM : 135214075
iv
MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM TERBUKA
DENGAN DEBIT ALIRAN UDARA 0,032 m
3/s
Dipersiapkan dan disusun oleh: NAMA : EVAN RENALDI NIM : 135214075
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Evan Renaldi Nomor Mahasiswa : 135214075
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Mesin Pengering Pakaian Sistem Terbuka Dengan Debit Aliran Udara 0,032m3/detik
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
vii
ABSTRAK
Dewasa ini mesin pengering pakaian yang ramah lingkungan, aman, praktis dan dapat dipergunakan kapan saja dianggap sangat penting bagi masyarakat terutama di daerah pemukiman padat, daerah industri dan pelaku bisnis yang menggunakan mesin pengering untuk mengeringkan pakaian. Tujuan penelitian adalah : (a) merancang dan membuat mesin pengering pakaian, (b) mengetahui kecepatan pengeringan pakaian yang dibuat dengan berbagai variasi jumlah pakaian yang dikeringkan.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin pengering pakaian yang dibuat berjenis sistem terbuka dengan debit aliran udara 0,032 m3/detik. Bahan pakaian yang digunakan untuk penelitian yaitu kain salur polyester dengan ukuran untuk panjang 120 cm, lebar 35 cm, dan tebal 0,2 cm. Variasi penelitian adalah jumlah pakaian yang terdiri dari; 5 pakaian, 10 pakaian, 15 pakaian, dan 20 pakaian. Hasil penelitian menunjukan bahwa rata-rata kemampuan mengeringkan massa air sebesar 0,739 kg/jam.
Hasil penelitian menghasilkan; waktu untuk mengeringkan 5 pakaian merupakan paling cepat, dengan kecepatan pengeringan sebesar 0,923 kg/jam. Variasi 20 pakaian merupakan kapasitas paling efektif dari mesin pengering.
viii
ABSTRACT
Nowadays, a clothes dryer machine which is environmentally-friendly, safe, practical and can be used at any time, is considered very important especially for dense settlement, industrial areas and business actors. The goals of this research are: (a) to design and make a clothes dryer machine, (b) to measure speed of clothes drying with variations of number of clothes.
The research conducted in Laboratory of Mechanical Engineering Sanata Dharma Yogyakarta University. The clothes dryer machine is open system with discharge of air flow rate 0,032 m3/second. The clothes in this research are polyester stripe fabric, with the size for length 120 cm, width 35 cm, and thickness 0,2 cm. Variation of the research parameter is number of clothes: 5 clothes, 10 clothes, 15 clothes, and 20 clothes. The results show that average of drying speed is 0,739 kg/hour mass of water.
The research results show: Time for drying 5 clothes is the fewest with drying speed of 0,923 kg/hour. 20 clothes variation brings the most effective capacity of the clothes dryer machine.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang senantiasa memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan baik.
Skripsi ini merupakan syarat yang harus dilaksanakan untuk menyelesaikan jenjang pendidikan S-1 di Prodi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Univesitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. PK. Purwadi, M.T., selaku Kepala Prodi Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan Dosen Pembimbing Skripsi.
3. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu
pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini. 5. Senjaya Wiratmadja dan Lina Luciana sebagai orang tua, atas semua
dukungan baik secara moril maupun materi yang diberikan kepada penulis selama belajar di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. 6. Virginia Angela Stevany yang memberikan semangat dan selalu mendampingi
dengan setia dalam menyelesaikan Skripsi ini.
7. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini. 8. Teman-teman Teknik Mesin kelompok Skripsi mesin pengering pakaian
x
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dam menyusun Skripsi ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terimakasih.
Yogyakarta, 18 Mei 2015
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ………... i
TITLE PAGE ………... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ……… iii
HALAMAN PENGESAHAN ………. iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ……… v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ……… vi
ABSTRAK ………... vii
ABSTRACT ...………... viii
KATA PENGANTAR ………. ix
DAFTAR ISI ………... xi
DAFTAR TABEL ………... xiv
DAFTAR GAMBAR ……….. xv BAB I PENDAHULUAN ……….. 1 1.1 Latar Belakang ……… 1 1.2 Rumusan Masalah ……….… 2 1.3 Tujuan Penelitian ………... 2 1.4 Batasan Masalah ……….……. 3 1.5 Manfaat Penelitian ……….….. 3
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ……….…. 4
xii
2.1.1 Metode – Metode Pengeringan Pakaian ...……….. 4
2.1.2 Dehumidifier ………...……… 6 2.1.3 Parameter Dehumidifier ………. 9 2.1.3.1 Kelembaban ……… 9 2.1.3.2 Suhu Udara ……….. 10 2.1.3.3 Aliran Udara ……….... 11 2.1.3.4 Kelembaban Spesifik ………... 11
2.1.4 Siklus Kompresi Uap ………. 12
2.1.5 Psychrometric Chart ……….…. 15
2.1.5.1 Parameter dalam Psychrometric Chart ……… 17
2.1.5.2 Proses yang Terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart ………... 19 2.1.6 Proses yang Terjadi pada Mesin Pengering Pakaian …………. 21
2.2 Tinjauan Pustaka ………. 23
BAB III METODE PENELITIAN ……….. 24
3.1 Alat dan Bahan Penelitian …………...………... 24
3.2 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Pakaian ……… 25
3.2.1 Alat ……….. 25
3.2.2 Bahan ………... 27
3.2.3 Alat Bantu Penelitian ……….……….. 32
3.3 Tata Cara Penelitian ……….……..…... 35
3.3.1 Alur Pelaksanaan Penelitian ..……….………. 35
xiii
3.3.3 Proses Pengisian Refigeran 134a ………...………... 38
3.3.3.1 Proses Pemetilan ……….………..…..……. 38
3.3.3.2 Proses Pemvakuman ………..…………..….…... 39
3.3.3.3 Proses Pengisian Refigeran 134a ……….………... 39
3.3.4 Skematik Pengambilan Data ………..……. 40
3.3.5 Langkah-langkah Pengambilan Data ……….…………. 42
3.4 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil ………... 43
3.5 Cara Mendapatkan Kesimpulan …………..……… 45
BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN .. 47
4.1 Hasil Penelitian ………. 47
4.2 Perhitungan ………... 51
4.3 Pembahasan ……….. 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……….. 61
5.1 Kesimpulan ………... 61
5.2 Saran ………. 62
DAFTAR PUSTAKA ……….. 63
LAMPIRAN ……… 65
A. Foto Alat Yang Digunakan dalam Penelitian ………. 65
B. Spesifikasi Alat Bantu Penelitian ………. 66
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Tabel Pengambilan Data ………...…. 43
Tabel 3.2 Lanjutan Tabel Pengambilan Data ………. 43
Tabel 4.1 Data Hasil Rata-Rata Untuk Variasi 5 Pakaian ………...……. 47
Tabel 4.2 Lanjutan Data Hasil Rata-Rata Untuk Variasi 5 Pakaian …….. 48
Tabel 4.3 Data Hasil Rata-Rata Untuk Variasi 10 Pakaian …... 48
Tabel 4.4 Lanjutan Data Hasil Rata-Rata Untuk Variasi 10 Pakaian …… 48
Tabel 4.5 Data Hasil Rata-Rata Untuk Variasi 15 Pakaian ……… 49
Tabel 4.6 Lanjutan Data Hasil Rata-Rata Untuk Variasi 15 Pakaian …… 49
Tabel 4.7 Data Hasil Rata-Rata Untuk Variasi 20 Pakaian ……… 50
Tabel 4.8 Lanjutan Data Hasil Rata-Rata Untuk Variasi 20 Pakaian …… 50
Tabel 4.9 Massa Air yang Menguap dari pakaian (M1) ………. 51
Tabel 4.10 Data Hasil Perhitungan 5 Pakaian ………. 56
Tabel 4.11 Data Hasil Perhitungan 10 Pakaian ………... 56
Tabel 4.12 Data Hasil Perhitungan 15 Pakaian ………... 57
Tabel 4.13 Data Hasil Perhitungan 20 Pakaian ………... 57
Tabel 4.14 Contoh Pengeringan untuk 60 Pakaian ……….. 59
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mesin Pengering Pakaian dengan gas LPG …...…………... 4
Gambar 2.2 Mesin Pengering Pakaian dengan Gaya Sentrifugal .……... 5
Gambar 2.3 Pengering Pakaian dengan Cahaya Matahari ………... 6
Gambar 2.4 Refrigerant Dehumidifier ……….……… 7
Gambar 2.5 Desiccant Dehumidifier ……….………..…. 8
Gambar 2.6 Komposisi Udara Kering ……….……. 9
Gambar 2.7 Hygrometer, Termometer Basah dan Termometer Kering .. 9
Gambar 2.8 Skematik Siklus Kompresi Uap …….……...…………. 12
Gambar 2.9 P-h Diagram Siklus Kompresi Uap…...…………...………. 13
Gambar 2.10 T-s Diagram Siklus Kompresi Uap .………. 13
Gambar 2.11 Psychometric Chart .……….…… 16
Gambar 2.12 Skematik Psychometric Chart ……….. 18
Gambar 2.13 Proses dalam Psychometric Chart ……… 19
Gambar 2.14 Proses Pendinginan dan Penurunan Kelembaban ………… 20
Gambar 2.15 Proses Pemanasan (heating) ………. 20
Gambar 2.16 Proses Pendinginan Evaporatif ……… 21
Gambar 2.17 Proses Pada Mesin Pengering ……….. 22
Gambar 3.1 Skematik Mesin Pengering Pakaian ……… 24
Gambar 3.2 Kain Salur Polyester ………. 24
Gambar 3.3 Plat Seng ………... 27
xvi
Gambar 3.5 Busa ………...………...……… 28
Gambar 3.6 Kompresor Rotari ………..………...……… 29
Gambar 3.7 Kondensor ………...….……… 30
Gambar 3.8 Pipa Kapiler ………...………... 30
Gambar 3.9 Evaporator ………..……….…. 30
Gambar 3.10 Filter ………...………..……...………….… 31
Gambar 3.11 Refrigeran 134a ……….………….. 31
Gambar 3.12 Kipas Exhaust ………..………...……….. 31
Gambar 3.13 Pressure Gauge .….……….. 32
Gambar 3.14 Penampil Suhu Digital dan Termokopel ……….. 32
Gambar 3.15 Timbangan Digital ……… 33
Gambar 3.16 Hygrometer Digital ……….. 33
Gambar 3.17 Inverter Variable Frequency Drive ……….. 34
Gambar 3.18 Anemometer ………..………... 34
Gambar 3.19 Skematik Diagram Alur Penelitian ……..……… 35
Gambar 3.20 Pemasangan Komponen ………... 36
Gambar 3.21 Komponen Kelistrikan ………. 37
Gambar 3.22 Pemasangan Styrofoam dan Busa pada Casing ……… 37
Gambar 3.23 Rangka Timbangan dan Hanger …………... 38
Gambar 3.24 Katup Pengisian Refrigeran ………. 40
Gambar 3.25 Skematik Pengambilan Data ……… 41
Gambar 3.26 Contoh P-h Diagram ………. 46
xvii
Gambar 4.2 Pyschometric Chart ……….. 54
Gambar 4.3 Grafik Kecepatan Pengeringan ………. 59
Gambar A.1 Mesin Pengering Pakaian Sistem Terbuka ………... 65
Gambar A.2 Mesin Pengering Pakaian Sistem Terbuka ………... 65
Gambar B.1 Hygrometer Digital ……….. 66
Gambar B.2 Fleksibel Anemometer ………. 66
Gambar B.3 Inverter Toshiba ………... 67
Gambar B.4 Thermometer Digital ……….... 67
Gambar C.1 Pyschometric Chart 5 Pakaian, 30 Menit ………. 68
Gambar C.2 Pyschometric Chart 10 Pakaian, 30 Menit ………... 69
Gambar C.3 Pyschometric Chart 15 Pakaian, 30 Menit ………... 70
Gambar C.4 Pyschometric Chart 20 Pakaian, 30 Menit ………... 71
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara berkembang yang sedang giat membangun. Pembangunan dilakukan di segala bidang, yang berbentuk fisik seperti infrastruktur dan manufaktur, maupun non-fisik seperti pendidikan, perkembangan budaya, dll. Semua ini dilakukan untuk membentuk negara yang aman dan maju, meningkatkan kesejahteraan rakyat, dan meningkatkan kualitas manusia Indonesia yang diperlengkapi dengan semua syarat yang diperlukan untuk menjalankan pembangunan di Indonesia sehingga dapat bersaing dengan negara lain.
Dewasa ini mesin pengering pakaian sangat digunakan untuk kebutuhan sehari-hari rumah tangga maupun menjadi incaran pelaku-pelaku bisnis yang bergerak di bidang laundry. Pada saat ini sudah dikenal beberapa jenis atau cara pengeringan pakaian, misalnya dengan cara memanfaatkan panas matahari, mesin pengering dengan menggunakan gas LPG, dan mesin pengering pakaian dengan menggunakan listrik. Namun demikian, ada kekurangan dan kelebihan dari setiap mesin pengering pakaian yang sudah ada tersebut.
Kelebihan dari pengeringan pakaian menggunakan matahari yaitu murah, aman dan ramah lingkungan. Energi matahari dapat diperoleh dengan gratis. Tetapi disisi lain penggunaan energi matahari untuk pengeringan memiliki kerugian. Pada saat musim hujan, panas matahari sulit dipergunakan atau dimanfaatkan untuk pengering pakaian. Matahari tertutup awan, sehingga sinar matahari tidak mampu untuk mengeringkan pakaian. Tidak dapat dilakukan pada malam hari.
Beberapa kelebihan dari mesin pengering pakaian dengan gas LPG, adalah memiliki waktu pengeringan yang lebih cepat, pengeringan yang tidak tergantung
pada keadaan cuaca, dapat dipergunakan pagi, siang, maupun malam hari. Kerugian dari mesin pengering pakaian dengan gas LPG adalah suhu gas yang dihasilkan terlalu tinggi untuk pengeringan, yang dapat menyebabkan pakaian cepat rusak, menimbulkan gas buang sehingga tidak ramah lingkungan dan membuat baju berbau, ada resiko meledaknya tabung gas LPG, butuh pengawasan pada saat pengoperasian mesin dilakukan.
Kelebihan dari mesin pengering pakaian dengan listrik adalah mudahnya dalam pengoperasian, tidak tergantung cuaca dan dapat dipergunakan pagi, siang, dan malam hari. Kerugiannya dari mesin pengering listrik adalah borosnya listrik yang digunakan, karena daya yang digunakan mesinnya ini cukup tinggi.
Dengan memahami masih banyak kekurangan yang ada pada mesin pengering pakaian, maka penulis tertantang untuk mendapatkan mesin pengering yang ramah lingkungan, aman atau tidak berbahaya, praktis dan dapat dipergunakan kapan saja. Berangkat dari persoalan tersebut, penulis melakukan penelitian dengan topik tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Diperlukan suatu mesin pengering pakaian yang ramah lingkungan, aman dan dapat menggantikan peranan energi matahari dalam mengeringkan pakaian, terutama pada saat musim hujan. Dipasaran sebagian besar mesin pengering pakaian mempergunakan gas LPG, yang dirasa kurang ramah lingkungan.
1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian tentang mesin pengering pakaian ini adalah :
a. Merancang dan membuat mesin pengering pakaian yang praktis, aman, dan ramah lingkungan.
b. Mengetahui kecepatan pengeringan mesin pengering pakaian yang dibuat dengan berbagai variasi jumlah pakaian yang dikeringkan.
1.4 Batasan Batasan dalam Pembuatan Mesin
Batasan batasan yang diambil dalam pembuatan mesin pengering, yaitu : a. Mesin pengering mempunyai sistem terbuka.
b. Mesin pengering bekerja dengan sumber energi dari listrik.
c. Kapasitas ruang pengering berukuran panjang 2 m, lebar 1,5 m dan tinggi 2 m. d. Jenis pakaian yang dikeringkan kain salur polyester berukuran panjang 120 cm,
lebar 35 cm, dan tebal 0,2 cm.
e. Mesin pengering pakaian menggunakan sistem kerja mesin siklus kompresi uap.
f. Kompresor yang digunakan berdaya 1 HP. Komponen lain menyesuaikan dengan daya kompresor standar seperti yang ada dipasaran. Refrigeran yang digunakan jenis 134a.
1.5 Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Menambahkan kasanah ilmu pengetahuan tentang mesin pengering pakaian. b. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai, referensi dalam pembuatan mesin
pengering pakaian dengan kerja yang lebih baik.
c. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai acuan bagi para peneliti lain untuk dapat merancang mesin pengering dengan kemampuan kerja yang lebih baik.
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Metode-Metode Pengering Pakaian
Metode dalam mengeringkan pakaian saat ini dipasaran ada beberapa macam, diantaranya (a) Pengering pakaian dengan gas LPG, (b) Pengering pakaian dengan gaya sentrifugal, (c) Pengeringan pakaian dengan cahaya matahari, (d) Pengering pakaian dengan metode dehumidifikasi. Berikut ini penjelasannya:
a. Pengering pakaian dengan gas LPG
Mesin pengering jenis ini diketahui memiliki kecepatan yang sangat cepat untuk mengeringkan pakaian yang basah. Dapat dilihat pada Gambar 2.1 mesin pengering pakaian dengan gas LPG.
Gambar 2.1 Mesin pengering pakaian dengan gas LPG.
http://3.bp.blogspot.com/5VDmxox8JUo/Ty0wByv9YiI/AAAAAAAAAKg/ymx1g2H4dcs/s1600 mesin-pengering-laundry+TL-60.jpg
Pengering pakaian 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. Panas dari elemen pemanas disirkulasikan oleh
ruangan menyebabkan air dalam pakaian menguap. Selanjutnya udara lembab ini dibuang keluar lemari.
b. Pengering pakaian dengan gaya sentrifugal dan heater pemanas
Prinsip kerja metode pengering pakaian adalah memanfaatkan gaya setrifugal untuk memisahkan air dari pakaian dan menggunakan pemanas, seperti heater atau gas LPG sebagai pemanas ruangannya. Pakaian akan diputar di dalam drum dengan kecepatan penuh dari motor listrik dan bersamaan dengan itu heater menciptakan udara panas yang disirkulasikan ke drum. Udara yang bersuhu tinggi dalam drum menciptakan air pada pakaian menguap. Putaran yang tinggi tersebut menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan uap air terhempas keluar dari drum utama dan tertampung ke drum terluar, kemudian air yg 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 di setrika.
Gambar 2.2 Mesin pengering pakaian dengan gaya sentrifugal.
http://1.bp.blogspot.com/-BPcSBIx1f-A/UVGnxYShLqI/AAAAAAAAAFI/3_-itAosEBM.jpg.
c. 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 2.3 Pengering pakaian dengan cahaya matahari. d. Pengering pakaian dengan metode dehumidifikasi.
Pengering pakaian jenis ini menggunakan metode dehumidifikasi. Pengering pakaian jenis ini sangat jarang ditemui di pasaran. Mesin pengering pakaian bekerja 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 kelembaban.
2.1.2 Dehumidifier
Dehumidifier merupakan suatu alat pengering udara yang berfungsi
mengurangi tingkat kelembaban pada udara melalui proses dehumidifikasi. Proses dehumidifikasi merupakan proses penurunan kadar air dalam udara menjadi udara kering. Dengan mengkondisikan udara didalam ruangan, dapat diperoleh kelembaban sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai.
Dehumidifikasi udara dapat dicapai dengan 2 metode. Pertama, menggunakan metode pendinginan suhu udara dibawah titik embun dan menghapus kelembaban dengan cara kondensasi atau yang disebut refrigerant
kelembaban atau yang disebut desiccant dehumidifier. Berikut penjelasan selengkapnya mengenai jenis dehumidifier tersebut :
a. Refrigerant dehumidifier
Refrigerant dehumidifier merupakan dehumidifier yang paling umum
ditemui di pasaran. Dehumidifier ini paling banyak dipilih karena biaya produksinya yang murah, mudah dalam pengoperasiannya dan efektif jika di aplikasikan dalam domestik maupun komersial. Dehumidifier ini akan berkerja sangat baik jika ditempatkan pada ruangan bersuhu hangat dan berkelembaban tinggi.
Prinsip kerjanya yaitu menggunakan sistem kompresi uap. Evaporator akan menyerap uap air di dalam udara, kemudian udara dilewatkan kondensor agar menjadi kering dengan suhu udara yang tinggi. Evaporator memiliki tugas menurunkan suhu udara ke titik di mana kondensasi terjadi. Kondensasi terbentuk pada evaporator, kemudian menetes kebawah dan tertampung pada wadah. Sedangkan kondensor memiliki peran untuk menaikkan suhu udara agar udara menjadi semakin kering.
Gambar 2.4Refrigerant dehumidifier.
Sumber : http://www.achooallergy.com/images/how-a-dehumidifier-works-art.gif.
b. Desiccant dehumidifier
Desiccant dehumidifier mempunyai cara penurun kelembaban yang
berbeda dari jenis refrigerant dehumidifier. Dehumidifier ini menggunakan bahan penyerap kelembaban berupa liquid atau solid, seperti silica gel atau batu zeloit.
Dehumidifier ini akan berkerja dengan sangat baik bila digunakan di daerah
beriklim dingin atau ketika diperlukan dew point yang rendah. Karena tidak ada air yang diproduksi selama proses tersebut, maka unit-unit ini dapat bekerja secara efektif pada suhu sub nol.
Prinsip kerjanya melewatkan udara lembab ke bagian proses pada disc.
Disc dibuat seperti sarang lebah dan berisi bahan pengering (silica gel atau
zeloid). Disc umumnya dibagi menjadi dua saluran udara yang dipisahkan oleh sekat. Pertama bagian proses (75% dari lingkaran) dan kedua bagian reaktivasi (25% dari lingkaran). Disc diputar perlahan-lahan (sekitar 0,5 rpm) menggunakan motor kecil. Selanjutnya uap air pada udara akan diserap oleh disc bahan pengering. Kemudian udara meninggalkan rotor dengan suhu hangat dan kering. Bersamaan dengan berputarnya disc pada bagian reaktivasi disirkulasikan udara panas dari heater.
Pemanasan pada bagian reaktivasi bertujuan meregenerasi disc bahan pengering (bagian proses). Kemudian air yang terserap oleh disc bagian reaktivasi terlepas karena proses pemanasan dan heat exchanger bergantian menyerap uap air tersebut. Uap air yang diserap oleh heat exchanger akan terpisah menjadi udara dan air, udara akan disirkulasikan kembali ke heater sedangkan air akan menetes dan tertampung pada tangki.
Gambar 2.5 Desiccant dehumidifier.
Sumber : http://www.andatech.com.au/blog/wp-content/uploads/2013/07/dehumidifiers. 2.1.3 Parameter Dehumidifier
Untuk memahami proses dehumidifikasi ada beberapa parameter yang harus dipahami atau dimengerti antara lain (a) Kelembaban, (b) Suhu udara, (c) Aliran udara, (d) kelembaban spesifik, berikut penjelasannya:
2.1.3.1 Kelembaban
Kelembaban didefinisikan sebagai jumlah kandungan air dalam udara. Udara dikatakan mempunyai kelembaban yang tinggi apabila uap air yang dikandungnya tinggi, begitu juga sebaliknya. Udara terdiri dari berbagai macam komponen antara lain udara kering, uap air, polutan, debu dan partikel lainnya. Udara yang kurang mengandung uap air dikatakan udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air dikatakan udara lembab. Komposisi dari udara terdiri berbagai jenis gas yang relatif konstan. Komposisi udara kering teridiri dari N2 dengan volume 78,09% dan berat 75,53%; O2 volume 20,95% dan berat
23.14%; Ar volume 0,93% dan berat 1,28% serta CO2 volume 0,03 dan berat
0.03%.
Gambar 2.6 Komposisi udara kering.
Sumber: http://4.bp.blogspot.comhHctQ8HhDDQ/UDTigNUJaZI/AAAAAAAAAB.jpg
Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya menggunakan hygrometer atau dengan menggunakan termometer bola basah dan termometer bola kering. Prinsip kerja dari hygrometer yaitu dengan menggunakan dua buah termometer. Termometer pertama dipergunakan untuk mengukur suhu udara kering dan termometer kedua untuk mengukur suhu udara basah. Pada termometer bola kering, tabung air raksa pada termometer dibiarkan kering sehingga akan mengukur suhu udara aktual. Sedangkan pada termometer bola basah, tabung air raksa diberi kain yang dibasahi agar suhu yang terukur adalah suhu saturasi atau titik jenuh, yaitu suhu yang diperlukan agar uap air dapat berkondensasi.
Kelembaban udara dapat dinyatakan sebagai kelembaban udara mutlak dan kelembaban relatif. Kelembaban mutlak adalah banyaknya air yang terkandung di dalam 1 kg udara. Kelembaban relatif merupakan persentase perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1 kg udara dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam 1 kg udara tersebut. Kelembaban relatif menentukan kemampuan udara pengering untuk menampung kadar air pakaian yang telah diuapkan. Semakin rendah kelembaban relatif maka maka semakin banyak uap air yang dapat diserap.
2.1.3.2 Suhu Udara
Suhu udara adalah keadaaan panas atau dinginnya udara disuatu tempat. Suhu udara dinyatakan panas jika suhu udara pada tempat dan waktu tertentu melebihi suhu lingkungan disekitarnya dan begitu sebaliknya untuk suhu udara dingin. Suhu udara rata-rata di wilayah tropis, khususnya Indonesia yaitu 28oC.
Suhu udara sangat mempengaruhi laju pengeringan. Semakin besar perbedaan antara suhu udara pengering dan suhu pakaian maka kemampuan perpindahan kalor semakin besar, maka proses penguapan air juga meningkat. Agar bahan yang dikeringkan tidak sampai rusak, suhu udara harus diatur atau dikontrol terus menerus.
2.1.3.3 Aliran Udara
Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara panas untuk menguapkan kadar air pakaian serta mengeluarkan uap air hasil penguapan tersebut. Uap air hasil penguapan harus segera dikeluarkan agar tidak membuat jenuh udara pada ruangan, yang dapat mengganggu proses pengeringan. Semakin besar debit aliran udara panas yang mengalir maka akan semakin besar kemampuannya menguapkan kadar air dari pakaian, namun berbanding terbalik dengan suhu udara yang semakin menurun. Untuk memperbesar debit aliran udara (Qudara) dapat dengan memperbesar luas penampang (A) atau pun kecepatan aliran
udara (v). Untuk menghitung debit aliran udara dipergunakan Persamaan (2.1) :
Qudara = A . v , m3/s (2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
Qudara : Debit aliran udara , m3/s
A : Luas penampang , m2 v : Kecepatan aliran udara , m/s
2.1.3.4 Kelembaban Spesifik
Kelembaban spesifik atau rasio kelembaban (w) adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering, atau perbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering. Kelembaban spesifik umumnya dinyatakan dalam gram per kilogram dari udara kering (gr/kg) atau (kg/kg). Dalam sistem dehumidifier semakin besar perbandingan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wF) dengan kelembaban spesifik dalam
mesin pengering (wD), maka semakin banyak massa air yang berhasil diuapkan.
Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan Persamaan (2.2) :
Δw = , kg/kg (2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
Δw : Massa air yang berhasil diuapkan , kg/kg wF : Kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering , kg/kg
2.1.4 Siklus Kompresi Uap
Mesin refrigerasi siklus kompresi uap merupakan jenis mesin refrigerasi yang dipergunakan pada mesin dehumidifikasi. Terdapat berbagai jenis refrigeran yang digunakan dalam sistem kompresi uap. Refrigeran yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFCs, disebut juga Freon): R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, dan R-134a. Namun pada saat ini umumnya menggunakan refrigeran R-134a sebagai fluidanya karena ramah lingkungan. Komponen utama dari sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, kondensor dan pipa kapiler.
Gambar 2.8 Skematik siklus kompresi uap.
Dalam siklus ini uap refrigeran bertekanan rendah akan dikompresi oleh kompresor sehingga menjadi uap refrigeran bertekanan tinggi, dan kemudian uap refrigeran bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan tinggi dalam kondensor. Kemudian cairan refrigeran tekanan tinggi tersebut tekanannya diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigeran tekanan rendah tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigeran tekanan rendah.
Q
outQ
inW
inW
inGambar 2.9 P-h diagram siklus kompresi uap.
Gambar 2.10 T-s Diagram Siklus Kompresi Uap. Qout Qin Win Qin Qout Win
Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami beberapa proses yaitu :
a. Proses 1-2 merupakan proses kompresi kering. Proses ini dilakukan oleh kompresor, di mana refrigeran yang berupa gas bertekanan rendah mengalami kompresi yang mengakibatkan refrigeran menjadi gas bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik (proses pada entalpi (s) konstan), maka suhu yang keluar dari kompresor juga meningkat menjadi gas panas lanjut.
b. Proses (2-2a) merupakan penurunan suhu (desuperheating). Proses ini berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran gas panas lanjut yang bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh. Proses (2-2a) berlangsung pada tekanan yang konstan.
c. Proses (2a-3a) merupakan proses kondensasi atau pembuangan kalor ke udara lingkungan sekitar kondensor pada suhu konstan. Pada proses ini terjadi perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena temperatur refrigeran lebih tinggi daripada suhu udara lingkungan sekitar kondensor, maka terjadi pembuangan kalor ke udara lingkungan sekitar kondensor. Proses (2a-3a) berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan. d. Proses (3a-3) merupakan proses pendinginan lanjut. Pada proses ini terjadi pelepasan kalor sehingga temperatur refrigeran yang keluar dari kondensor menjadi lebih rendah dan berada pada fase cair. Hal ini membuat refigeran lebih mudah mengalir dalam pipa kapiler.
e. Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan berlangsung pada entalpi yang tetap. Proses in terjadi selama di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigeran berubah fase dari cair menjadi fase cair-gas. Akibat penurunan tekanan ini, temperatur refrigeran juga mengalami penurunan. f. Proses (4-1a) merupakan proses evaporasi atau penguapan. Pada proses ini terjadi perubahan fase dari cair gas menjadi gas jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah daripada suhu udara lingkungan sekitar evaporator, maka terjadi penyerapan kalor dari udara lingkungan sekitar evaporator. Proses (4-1a) berlangsung pada tekanan yang tetap dan suhu konstan.
g. Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut. Proses ini yang terjadi karena penyerapan kalor terus menerus pada proses (4-1a), maka refrigeran yang masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh ke gas panas lanjut. Kemudian mengakibatkan kenaikan tekanan dan temperatur refrigeran. Dengan terjadinya proses pemanasan lanjut ini, menjadikan kompresor bekerja lebih ringan.
2.1.5 Psychrometric Chart
Psychrometric chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan
properti-properti dari udara pada suatu tekanan tertentu. Skematis psychrometric
chart dapat dilihat pada Gambar 2.11 dimana masing-masing kurva/garis akan
menunjukkan nilai properti yang konstan. Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (h, RH, W, SpV, Twb, Tdb, danTdp) bisa dilakukan apabila minimal dua
2.1.5.1 Parameter-Parameter Dalam Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara dalam Psychrometric chart antara lain (a)
Dry-bulb temperature, (b) Wet-Dry-bulb temperature, (c) Dew-point temperature, (d) Specific humidity, (e) Volume spesifik, (f) Entalpi, (g) kelembaban relatif. Berikut
ini penjelasannya:
a. Dry-Bulb Temperature (Tdb)
Dry-Bulb temperature adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui
pengukuran dengan Slink Psikrometer pada termometer dengan bola kering. b. Wet-Bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui
pengukuran dengan sling psychrometer pada termometer bola basah. c. Dew-Point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu di mana udara mulai menunjukkan aksi
pengembunan ketika didinginkan. d. Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap
kilogram udara kering (kg air/ kg udara kering). e. Volume Spesifik (SpV)
Volume spesifik adalah volume udara campuran dengan satuan meter kubik per kilogram udara kering, dapat juga dikatakan sebagai meter kubik udara kering atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.
f. Entalpi (h)
Entalpi adalah jumlah panas total dari campuran udara dan uap air di atas titik nol. Dinyatakan dalam satuan Btu/lb udara.
g. Kelembaban Relatif (RH)
Kelembaban relatif (RH) adalah persentase perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1m3 dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam 1m3 tersebut.
2.1.5.2 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart adalah sebagai berikut (a) Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling dan dehumidifikasi) (b) Proses pemanasan (heating) (c) Proses pendinginan evaporatif. Berikut ini penjelasannya :
Gambar 2.13 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart.
a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (Cooling dan dehumidify). Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses pendinginan dan penurunan kelembaban, terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik. Sedangkan kelembaban relatif mengalami peningkatan.
Gambar 2.14 Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling dan dehumidifikasi).
b. Proses pemanasan (Heating).
Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temparatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami penurunan.
Gambar 2.15 Proses pemanasan (Heating).
c. Proses pendinginan evaporatif (evaporative cooling)
Proses pendinginan evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensibel ke udara sehingga suhu udara tersebut menurun. Proses ini disebabkan oleh perubahan temperatur bola kering dan rasio kelembaban. Pada proses pendinginan evaporatif, terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik mengalami peningkatan. Namun entalpi dan temperatur bola basah tetap konstan.
Gambar 2.16 Proses pendinginan evaporatif.
2.1.2 Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Pakaian
Gambar 2.17 menunjukan proses yang terjadi pada mesin pengering pakaian. Dimana pertama-tama udara dikondisikan melalui proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling dan dehumidifikasi) guna mendapatkan udara yang diinginkan. Proses cooling dan dehumidifikasi ini terjadi pada evaporator. Kemudian udara dikondisikan melalui proses pemanasan (heating) untuk mendapatkan suhu yang diinginkan. Proses heating ini terjadi pada kondensor.
Gambar 2.17 Proses yang terjadi pada mesin pengering.
Pada dasarnya fungsi evaporator sebagai unit proses pendinginan dan dehumidifikasi untuk menghasilkan udara yang bersuhu dingin dan mengurangi kadar air dalam udara. Dimana udara tersebut digunakan untuk proses pemanasan, sehingga terjadi kenaikan suhu udara dan penurunan kelembaban udara. Kemudian udara tersebut digunakan untuk proses pendinginan evaporatif, sehingga terjadi kenaikan kelembaban dan penurunan suhu udara. Untuk menghitung laju aliran massa udara pada duct dapat dipergunakan Persamaan (2.3):
ṁudara = ρudara . Qudara , kgudara/s (2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
ṁudara = Laju aliran massa udara pada duct , kgudara/s
ρudara = Densitas udara , kg/m3
Qudara = Debit aliran udara , m3/s
Menentukan kemampuan mengeringkan massa air dapat dihitung dengan Persamaan (2.4):
M2 = ṁudara . Δw . 3600 , kgair/jam (2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
M2 = Kemampuan mengeringkan massa air , kg/jam
ṁudara = Laju aliran massa udara pada duct , kgudara/s
2.2 Tinjauan Pustaka
Seung Phyo Ahn, dalam dokumen paten US 7,347,009 B2 yang dikeluarkan 25 Maret 2008 berjudul ” Clothes Dryer With a Dehumidifier”, menggambarkan mesin pengering pakaian gaya sentrifugal yang dimodifikasi dengan diberikan sistem dehumidifier didalamnya. Metodologi pengeringan bagian pertama udara terhubung ke sisi wadah pengeringan yang termasuk proses perpindahan kalor pertama. Bagian kedua bagian pengeluaran udara dari wadah pengeringan. Bagian ketiga percampuran udara luar dengan udara dari heater pemanas. Kemudian gaya sentrifugal membantu mempercepat pengeringan pada pakaian. Suhu kerja heater untuk mengeringkan pakaian hingga 100 oC
Chao-Jung Liang, dalam dokumen paten USOO5l52077A yang dikeluarkan 6 Oktober 1992 berjudul “Clothes Drying Machine”, menggambarkan mesin pengering pakaian dengan memanfaatkan siklus kompresi uap. Prinsip kerjanya udara disirkulasikan dengan kipas (fan) melalui kondensor dan evaporator yang berada didalam lemari pengering. Kondensor berfungsi sebagai pemanas udara yang akan mengeringkan pakaian, sedangkan evaporator berfungsi untuk menyerap uap air dari pakaian basah. Sistem yang digunakan adalah sistem tertutup, sehingga udara terus berputar hingga pakaian dalam lemari kering dan siap untuk di setrika.
Luke E. Lentz, dalam dokumen paten US7458171 B1, diterbitkan pada 2 Desember 2008, berjudul “Dehumidifier clothes dryer apparatus”. Menjelaskan pengering pakaian menggunakan sistem tertutup, tidak memerlukan sumber udara dari luar dan juga tidak memerlukan adanya pemanas (heater), dikarenakan untuk penghematan listrik dalam pengoperasiannya. Mesin pengering pakaian dengan memanfaatkan siklus kompresi uap. Kondensor yang digunakan untuk kondensasi uap air pada udara yang akan melewati pakaian dan ada nya bak penampungan air yang setelah udara melewati pakaian basah. Relatif kebutuhan energi yang rendah memungkinkan dioperasikan pada tegangan listrik 110v.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan Penelitian
Alat penelitian yang digunakan yaitu mesin pengering pakaian dengan benda uji kain salur. Gambar 3.1 memperlihatkan skematik alat yang dijadikan penelitian.
Gambar 3.1 Skematik mesin pengering pakaian.
Variasi penelitian dilakukan terhadap jumlah pakaian yang akan dikeringkan. Variasi jumlah pakaian penelitian yang dipilih sebanyak 5 pakaian, 10 pakaian, 15 pakaian, dan 20 pakaian. Penelitian akan dilakukan sebanyak 3 kali percobaan, guna mendapatkan hasil karakeristik mesin pengering pakaian. Kain yang akan dijadikan benda penelitian ini terbuat dari kain salur polyester.
3.2 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Pakaian
Dalam proses pembuatan mesin pengering ini diperlukan alat dan bahan sabagai berikut :
3.2.1 Alat
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering pakaian, antara lain :
a. Mesin las listrik
Mesin las listrik digunakan dalam pembuatan rangka lemari. Dengan memakai proses pengelasan untuk penyambungan rangkanya, diharapkan rangka yang dibuat akan memiliki kontruksi yang kuat dan tahan lama.
b. Gerinda tangan dan gerinda potong
Gerinda digunakan untuk menghaluskan permukaan suatu benda kerja atau pun memotong suatu plat. Dalam proses pembuatan rangka lemari mesin pengering pakaian, gerinda yang digunakan yaitu gerinda tangan dan gerinda potong.
c. Bor dan gunting plat
Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang dilakukan untuk pemasangan paku rivet dan pemasangan baut. Gunting plat digunakan untuk memotong plat seng casing mesin pengering pakaian.
d. Gergaji besi dan gergaji kayu
Gergaji besi digunakan untuk memotong besi. Besi yang dipotong menggunakan gergaji besi adalah besi siku L berlubang. Dimana besi tersebut digunakan sebagai bahan utama pembuatan rangka untuk peletakan timbangan. Sedangkan gergaji kayu digunakan untuk mengergaji papan kayu alas komponen mesin pengering pakaian.
e. Obeng dan kunci pas ring set
Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Kunci pas dan ring set digunakan untuk mengencangkan baut.
f. Meteran dan mistar
Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda. Dalam proses pembuatan rangka, meteran banyak digunakan untuk mengukur panjang plat seng, besi siku L dan besi hollow. Sedangkan mistar digunakan untuk mengukur panjang dari suatu benda, seperti Styrofoam dan busa.
g. Pisau cutter dan cat
Pisau cutter digunakan untuk memotong suatu benda, seperti memotong
styrofoam dan lakban. Sedangkan cat digunakan untuk melapisi besi atau
mencegah dari terjadinya korosi. h. Lakban dan lem aibon
Lakban digunakan untuk menutup celah-celah sambungan styrofoam dan plat seng. Sedangkan lem aibon digunakan untuk merekatkan styrofoam dan busa dengan plat seng.
i. Tang kombinasi dan tang rivet
Tang kombinas digunakan untuk memotong, menarik dan mengikat kawat agar kencang. Tang keling (riveter) digunakan untuk mengeling paku keling. Tang keling ini digunakan pada pemasangan casing pada rangka.
j. Tube cutter
Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga. Agar hasil potongan
pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah proses pengelasan. k. Tube expander
Tube expander atau pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan ujung
pipa tembaga agar antar pipa dapat tersambung dengan baik. l. Gas las Hi-cook
Peralatan las digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan sambungan pipa-pipa tembaga komponen mesin pengering lainnya.
m. Bahan las
Bahan las yang digunakan dalam penyampungan pipa kapiler menggunakan perak, kawat las kuningan dan borak. Borak berfungsi untuk menyambung antara tembaga dan besi. Penggunaan borak sebagai bahan tambahan bertujuan agar sambungan pengelasan lebih merekat.
n. Metil
Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa kapiler. Dosis pemakaian yaitu sebanyak satu tutup botol metil.
o. Pompa vakum
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas-gas yang terjebak di sistem mesin pengering pakaian, seperti udara dan uap air. Hal ini dimaksudkan agar tidak menggangu atau menyumbat refrigeran. Karena uap air yang berlebihan pada sistem pendinginan dapat membeku dan menyumbat filter atau pipa kapiler.
3.2.2 Bahan
Bahan atau komponen yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering pakaian, antara lain :
a. Plat Seng
Plat seng digunakan sebagai casing luar mesin pengering pakaian. Pemilihan plat seng sebagai casing luar dikarenakan terdapatnya casing dalam dari bahan styrofoam.
b. Styrofoam
Styrofoam digunakan sebagai casing dalam, dengan tebal 20 mm. Seperti
yang diketahui bahwa styrofoam mempunyai konduktifitas termal sebesar k = 0,033 W/m.oC (Yunus A. Cengel, 2008), yang berarti material tersebut mempunyai penghantar panas yang rendah.
Gambar 3.4 Styrofoam. c. Busa
Busa berfungsi untuk meminimalisir kebocoran udara dan temperatur ke luar ruangan. Dalam penelitian ini digunakan untuk menutup celah-celah udara pada mesin pengering pakaian dan untuk melapisi pintu-pintu.
Gambar 3.5 Busa. d. Besi Hollow
Besi hollow digunakan sebagai rangka alas mesin pengering pakaian. Pemilihan ini dikarenakan besi hollow memiliki profil hollow, yang menjadikan cocok dan kuat menahan beban komponen-komponen mesin pengering pakaian. e. Besi siku L dan besi siku L berlubang.
Besi siku L digunakan sebagai rangka mesin pengering pakaian. Sedangkan besi siku L berlubang digunakan sebagai rangka penyangga timbangan.
f. Roda
Roda digunakan untuk membantu atau memudahkan pada saat memindahkan mesin pengering dari satu tempat ke tempat lain.
g. Kawat
Kawat digunakan untuk mengikat rangka peletakan hanger secara menyilang dengan timbangan, guna mendapatkan posisi timbangan yang seimbang.
h. Kompresor
Kompresor merupakan unit yang berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran ke pipa-pipa mesin pengering pakaian dengan cara menghisap dan memompa refrigeran. Pada penelitian ini menggunakan kompresor rotari merk Mitsushita 2P17S225A dengan daya 1 HP.
Gambar 3.6 Kompresor rotari.
Sumber : http://2.bp.blogspot.com/_Sec6Fb7rfvI/TE2nZi9ERdI/AAAAAAAAAJk/_M8--PNozCs/s1600/Rotary+Compressor.jpg
i. Kondensor
Kondensor merupakan suatu alat penukar kalor yang berfungsi untuk mengkondensasikan refrigeran dari fase uap menjadi zat cair. Untuk mengubah fase dari uap menjadi cair ini diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah agar terjadi pelepasan kalor ke lingkungan kondensor.
Gambar 3.7 Kondensor. j. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum ke evaporator.
Gambar 3.8 Pipa Kapiler.
Sumber : http://1.bp.blogspot.com/-ttGC2E17Cf4/UPQ6dYB-slI/AAAAAAAACBQ/fc4pCj Bdmhg/s1600/pipa_kapiler.jpg.
k. Evaporator
Evaporator merupakan unit yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran, yang sebelumnya dari fase cair menjadi gas.
Gambar 3.9 Evaporator. l. Filter
Filter merupakan alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak terjadi penyumbatan pada pipa kapiler, seperti kotoran akibat korosi, serbuk-serbuk sisa pemotongan dan uap air.
Gambar 3.10 Filter.
Sumber : http://3.bp.blogspot.com/-VSQY6Rsre5o/UI4BM9DhCsI/AAAAAAAAEis/hESK4 T0Bkhc/s1600/ Strainer-Muffler-Filter-Drier.jpg
m. Refrigeran
Refrigeran adalah jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin. Refrigeran berfungsi untuk menyerap atau melepas kalor dari lingkungan sekitar. Jenis gas yang dipergunakan dalam penelitian adalah jenis R 134a.
Gambar 3.11 Refrigeran 134a.
Sumber : http://img.hisupplier.com/var/userImages/2008-04/10/mehree_133919.jpg
n. Kipas
Kipas digunakan untuk menghisap udara lingkungan dan mensirkulasikan udara kering hasil proses dehumidifikasi.
o. Pressure Gauge
Pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam
sistem pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroperasi. Dalam pressure gauge ini terdapat 2 alat ukur, yaitu tekanan hisap kompresor dan tekanan keluaran kompresor.
Gambar 3.13 Pressure gauge.
3.2.3 Alat Bantu Penelitian
Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai berikut:
a. Pengukur suhu digital dan termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan suhu atau temperatur pada saat pengujian. Cara kerjanya pada ujung termokopel diletakkan (ditempelkan atau digantung) pada bagian yang akan diukur, maka suhu akan tampil pada layar penampil suhu digital. Dalam pelaksanaannya diperlukan kalibrasi agar lebih akurat.
b. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan untuk
pengujian. Waktu yang dibutuhkan setiap pengambilan data yaitu 15 menit. c. Timbangan digital
Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat pakaian dalam pengujian. Dalam pelaksanaannya diperlukan kalibrasi karena adanya beban tambahan dari hunger pakaian.
Gambar 3.15 Timbangan digital. d. Hygrometer digital
Hygrometer digital digunakan untuk mengukur kelembaban dan suhu pada
saat pengujian. Dalam pelaksanaannya diperlukan kalibrasi agar lebih akurat karena penulis mengunakan dua hygrometer. Spesifikasi hygrometer digital yang digunakan dapat dilihat dilampiran.
e. Inverter variable frequency drive
Inverter variable frequency drive merupakan sebuah alat pengatur kecepatan
motor dengan mengubah nilai frekuensi dan tegangan yang masuk ke motor. Pengaturan nilai frekuensi dan tegangan ini dimaksudkan untuk mendapatkan kecepatan putaran dan torsi motor yang diinginkan. Dalam penelitian ini digunakan untuk mengatur kecepatan motor kipas. Spesifikasi Inverter variable
frequency drive yang digunakan dapat dilihat dilampiran.
Gambar 3.17 Inverter variable frequency drive.
Sumber : https://www.inverterdrive.com/prodimage/600_Toshiba-VFPS1-4185PL-1.jpg
f. Anemometer
Anemometer digunakan uuntuk mengukuer kecepatan aliran udara pada
duct. Dalam penelitian ini satuan yang digunakan adalah m/s.
3.3 Tata Cara Penelitian
3.3.1 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur pelaksanaan penelitian mesin pengering pakaian disajikan dalam Gambar 3.19 sebagai berikut :
Gambar 3.19 Skematik diagram alur penelitian. Perancangan mesin pengering pakaian
Mulai
Persiapan alat dan bahan
Pembuatan mesin pengering pakaian dan lemari pakaian
Pengambilan data
Pengolahan, analisi data / pembahasan, kesimpulan dan saran
Selesai ai Uji coba
Baik
Tidak baik Pemvakuman dan pengisian refrigeran 134a
3.3.2 Pembuatan Mesin Pengering Pakaian
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pengering pakaian yaitu :
1. Merancang bentuk dan model mesin pengering pakaian. 2. Membuat rangka mesin pengering dengan bahan besi siku L.
3. Pemasangan balok kayu sebagai alas komponen, seperti; kompresor, evaporator, kondensor dan kipas.
4. Pemasangan tampungan air evaporator dan pemasangan kipas.
5. Pemasangan komponen yang terdari evaporator, kondensor, filter dan kompresor.
6. Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa. 7. Pemasangan set pressure gauge.
Gambar 3.20 Pemasangan komponen. 8. Pemotongan plat seng dengan ukuran tertentu.
9. Pemasangan plat seng pada rangka. Pemasangan dilakukan dengan membuat lubang dari casing seng sampai ke rangka dengan menggunakan bor.
10. Selanjutnya proses pengelingan casing dengan paku keling 11. Pemasangan pintu.
12. Kemudian pemasangan komponen kelistrikan dan perkabelan mesin pengering pakaian.
Gambar 3.21 Komponen kelistrikan dan pemasangan busa.
14. Pembuatan lemari mesin pengering pakaian.
15. Pembuatan dan pengelasan rangka mesin pengering dengan bahan besi siku L dan besi hollow.
16. Pemasangan kipas exhaust.
17. Pemotongan casing seng dengan ukuran tertentu.
18. Pemasangan casing luar pada rangka. Pemasangan dilakukan dengan membuat lubang dari casing luar sampai ke rangka dengan menggunakan bor tangan. 19. Selanjutnya proses pengelingan casing dengan paku keling.
20. Pemasangan styrofoam sebagai casing dalam dan pemasangan busa pada pintu-pintu.
Gambar 3.22 Pemasangan styrofoam pada casing dalam dan busa pada pintu. Busa
21. Kemudian pemasangan kelistrikan dan kabel kipas untuk lemari pengering. 22. Pembuatan rangka penyangga timbangan. Serta pembuatan lubang pada
casing atas, sebanyak 4 lubang dengan diameter lubang yaitu 50 mm.
23. Pembuatan dan pemasangan rangka peletakan hanger. Kemudian ikat ujung tiang besi rangka dengan kawat secara menyilang.
Gambar 3.23 Rangka penyangga timbangan dan rangka untuk meletakan hanger.
3.3.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a
Sebelum pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu proses pemetilan dan pemvakuman agar mesin pengering dapat digunakan.
3.3.3.1 Proses Pemetilan
Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang atau dilas pada evaporator, dengan cara yaitu :
1. Menghidupkan kompresor dan menutup pentil tersebut. 2. Kemudian menuangkan metil kira-kira 1 tutup botol metil.
3. Pada ujung pipa kapiler memasukkan 1 tutup botol metil, kemudian dihisap oleh pipa kapiler tersebut.
4. Kemudian mematikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang keluar pada filter.
3.3.3.2 Proses Pemvakuman
Merupakan proses untuk menghilangkan udara, uap air dan kotoran (korosi) yang terjebak dalam siklus mesin pengering. Berikut langkah-langkah pemvakuman, antara lain :
1. Alat yang digunakan pressure gauge berikut 1 selang berwarna biru (low
pressure), yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya dan 1
selang berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung refrigeran. 2. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisikan terbuka dan kran tabung
refrigeran diposisikan tertutup.
3. Setelah kompresor hidup, maka secara otomatis udara yang terjebak dalam siklus akan keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang keluar filter.
4. Jika udara yang terjebak telah habis. Untuk memastikannya dengan cara menyalakan korek api dan ditaruh di depan ujung potongan pipa kapiler. 5. Selain itu, pada jarum pressure gauge akan menunjukan angka 0 psi.
6. Mengecek kebocoran pada sambungan-sambungan pipa dan katup dengan busa sabun. Jika terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan tersebut masih terjadi kebocoran.
7. Setelah sudah diperiksa semua tidak terjadi kebocoran, langkah selanjutnya mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.
3.3.3.3 Proses Pengisian Refrigeran134a
Untuk melakukan pengisian refigeran pada mesin mesin pengering, diperlukan beberapa prosedur, seperti berikut :
1. Memasang salah satu selang pressure gauge berwarna biru pada katup pengisian (katup tengah) pressure gauge, kemudian ujung selang pressure
Gambar 3.24 Katup pengisian refrigeran.
2. Setelah kompresor hidup, membuka keran pada katup tabung refrigeran secara perlahan-lahan. Setelah tekanan pada high pressure gauge mencapai tekanan yang diinginkan yaitu pada 185 psi, tutup keran pada katup tabung refrigeran. 3. Setelah refrigeran terisi ke dalam siklus mesin, melepaskan selang pressure
gauge. Mengecek lubang katup, sambungan pipa-pipa dengan busa sabun
guna mengetahui kebocoran.
3.3.4 Skematik Pengambilan Data
Untuk mempermudah pemahaman tentang kerja mesin pengering pakaian, alur dan sistem kerja ditampilkan dalam skematik mesin pengering pakaian yang diteliti tersaji pada Gambar 3.25.
Gambar 3.25 Skematik pengambilan data.
Keterangan Gambar 3.25 skematik mesin pengering pakaian : a. Tin
Suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering. b. T1
Suhu udara kering setelah melewati evaporator. c. T2
Suhu udara kering setelah melewati kondensor. d. Tout
Suhu udara kering setelah keluar dari mesin pengering. e. RHin
f. RH2
Kelembaban udara setelah melewati kondensor. g. RHout
Kelembaban udara setelah keluar dari mesin pengering. h. P1
Tekanan refrigeran yang masuk kompresor. i. P2
Tekanan refrigeran yang keluar kompresor. j. v
Kecepatan aliran udara pada duct.
3.3.5 Langkah-langkah Pengambilan Data
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mendapatkan data yaitu sebagai berikut :
a. Penelitian di ambil pada tempat terbuka dan pada musim kemarau. Perubahan suhu sekitar dan kelembaban dalam penelitian ini diabaikan, karena suhu sekitar dan kelembabannya selalu berubah-ubah sesuai cuaca.
b. Termokopel, hygrometer, dan timbangan digital yang digunakan sudah dikalibrasi.
c. Memeriksa kipas berkerja dengan baik. Serta saluran pembuangan air tidak tersumbat.
d. Alat bantu penelitian diletakkan pada tempat yang sudah ditetapkan. e. Kemudian menghidupkan mesin pengering pakaian, kipas 1 dan kipas 2. f. Frekuensi motor kipas diatur pada inverter variable frequency drive sampai 25
Hz.
g. Kemudian mencatat massa kosong (rangka dan hanger). Selanjutnya timbang dan catat massa pakaian kering (MPK).
h. Selanjutnya menutup semua pintu lemari mesin pengering dan tunggu sampai 30 menit, guna mesin pengering pakaian mencapai suhu kerja yang stabil. i. Membasahi dan memeras pakaian sampai air tidak menetes kembali.
percobaan kedua dan ketiga massa pakaian basah awal harus didapat hasil yang sama dengan percobaan pertama.
j. Mengecek tekanan P1 dan P2, kemudian tutup semua pintu.
k. Mengatur alarm stopwatch menjadi per 15 menit. l. Data yang perlu dicatat per 15 menit, antara lain :
MPBSt : Massa pakaian basah saat t, (kg)
RHin : Kelembaban udara sebelum masuk mesin pengering , (%).
Tin : Suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering , (°C).
T1 : Suhu udara kering setelah melewati evaporator , (°C).
RH2 : Kelembaban udara setelah melewati kondensor , (%).
T2 : Suhu udara kering setelah melewati kondensor , (°C).
RHout : Kelembaban udara setelah keluar dari mesin pengering , (%)
Tout : Suhu udara kering setelah keluar dari mesin pengering , (°C).
v : Kecepatan aliran udara , (m/s). P1 : Tekanan refrigeran yang masuk kompresor , (Psi).
P2 : Tekanan refrigeran yang keluar kompresor , (Psi).
m. Hasil dari data yang diperoleh kemudian dijumlahkan hasil kalibrasi alat bantu dan berat pakaian dikurangi dengan massa kosong.
3.4 Cara Menganalisis Dan Menampilkan Hasil
Cara yang digunakan untuk menganalisis hasil menampilkan hasil, sebagai berikut :
a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel seperti Tabel 3.1. Kemudian hitung rata-rata dari 3 kali percobaan tiap variasinya.
b. Setelah diperoleh rata-rata, kemudian menghitung massa air yang menguap dari pakaian (M1) tiap variasi. Massa air yang menguap dari pakaian (M1)
dapat dihitung dengan Persamaan (3.1):
Pada Persamaan (3.1) :
M1 = Massa air yang menguap dari pakaian , kg
MPBA = Massa pakaian basah awal , kg MPK = Massa pakaian kering , kg
c. Selanjutnya mencari suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator dengan menggunakan P-h diagram. Untuk dapat menggunakan P-h diagram maka tekanan refrigeran P1 dan P2 harus dikonversikan dari satuan Psi ke MPa.
d. Kemudian setelah mendapatkan suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor, maka dapat digunakan untuk mencari kelembaban spesifik dalam ruangan pengering (wD) dan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin
pengering (wF) menggunakan psychrometric chart.
e. Setelah diketahui nilai kelembaban spesifik dalam ruangan pengering (wD)
dan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wF), kemudian
menghitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw) tiap variasi. Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) adalah kelembaban spesifik dalam ruangan pengering (wD) dikurangi kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin
pengering (wF). Massa air yang berhasil diuapkan (wΔ) dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.2).
f. Kemudian menghitung laju aliran massa udara pada duct (ṁudara) tiap variasi.
Laju aliran massa udara pada duct (ṁudara)adalah debit udara (Qudara) dikali
densitas udara (ρudara) sebesar 1,2 kg/m3. Laju aliran massa udara pada duct
(ṁudara)dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3).
g. Selanjutnya menghitung kemampuan mesin pengering pakaian untuk menguapkan massa air (M2) dengan menggunakan Persamaan (2.4).
Kemampuan mesin pengering pakaian untuk menguapkan massa air (M2)
adalah laju aliran massa udara pada duct (ṁudara) dikalikan massa air yang
berhasil diuapkan (Δw) dikalikan 3600 menit.
h. Untuk memudahkan pembahasan, hasil-hasil perhitungan proses pengeringan, maka digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang dihasilkan, dengan mengacu pada tujuan penelitian.
3.5 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Dari analisis yang sudah dilakukan akan diperoleh suatu kesimpulan. Kesimpulan merupakan hasil analisis penelitian dan kesimpulan harus sesuai dengan tujuan penelitian.
BAB IV
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Hasil yang didapatkan dalam penelitian mesin pengering pakaian sistem terbuka dengan variasi jumlah pakaian meliputi; massa pakaian kering, massa pakaian basah awal, massa pakaian basah saat t, tekanan refrigeran yang masuk kompresor (P1), tekanan refrigeran yang keluar kompresor (P2), suhu udara kering
sebelum masuk mesin pengering (Tin), kelembaban udara sebelum masuk mesin
pengering (RHin), suhu udara kering setelah melewati evaporator (T1), suhu udara
kering setelah melewati kondensor (T2), kelembaban udara setelah melewati
kondensor (RH2), suhu udara keluar dari mesin pengering (Tout), kelembaban
udara setelah keluar dari mesin pengering (RHout) dan kecepatan aliran udara (v).
Pengujian dilakukan dengan 3 kali percobaan untuk setiap variasi jumlah pakaiannya, kemudian dihitung hasil rata-ratanya. Hasil rata-rata disajikan pada Tabel 4.1 s/d Tabel 4.8.
Tabel 4.1 Data hasil rata-rata penelitian untuk 5 pakaian
No. Waktu Massa Pakaian Kering Massa Pakaian Basah Awal Massa Pakaian Basah Saat t P1 P2 (menit) (kg) (kg) (kg) (psi) (psi) 1 0 0,48 1,12 1,12 45 185 2 15 0,48 1,12 1,01 45 185 3 30 0,48 1,12 0,82 45 185 4 45 0,48 1,12 0,70 45 185 5 60 0,48 1,12 0,57 45 185 6 75 0,48 1,12 0,50 45 185 7 90 0,48 1,12 0,48 45 185
