DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR NOTASI ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Batasan Masalah... 3
1.4. Tujuan Penelitian ... 3
1.4.1 Tujuan Umum ... 3
1.4.2 Tujuan Khusus ... 4
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
1.6. Metode Pengumpulan Data ... 5
1.7. Sistematika Penulisan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1. Pengeringan ... 6
2.2. Pengeringan Buatan ... 7
2.2.1 Jenis-Jenis Pengeringan Buatan ... 7
2.2.2 Proses pengeringan ... 8
2.3. Pompa Kalor ... 10
2.4. Siklus Kompresi Uap ... 11
2.4.1. Proses Kompresi (1 – 2s) ... 15
2.4.2. Proses Kondensasi (2 – 3) ... 16
2.4.3. Proses Ekspansi (3 – 4) ... 16
2.4.4. Proses Evaporasi (4 – 1) ... 17
2.5. Pengeringan sistem pompa kalor ... 17
2.6. Analisis Performansi Pengering Pompa Kalor ... 21
2.6.1 Efisiensi Pengeringan (EP) ... 21
2.6.2 Nilai Laju Ekstraksi uap Spesifik atau specific moisture extraction rate (SMER) ... 21
2.6.3 Konsumsi energi Spesifik atau specific energy consumption (SEC) ... 22
2.6.4 Laju pengeringan (Dry rate) ... 23
2.6.5 Kinerja dari Pompa Kalor ... 24
2.6.6 Total performance (TP) ... 25
2.6.7 Faktor prestasi (PF) ... 25
2.7. Periode Laju pengeringan ... 26
2.8. Kadar air ... 27
2.9. Moisture ratio (Ratio kelembaban) ... 28
BAB III METODE PENELITIAN ... 30
3.1. Bahan dan Peralatan ... 30
3.1.1. Alat dan Bahan perancangan mesin pengering pakaian ... 30
3.1.2. Bahan dan alat Dalam Melakukan Pengujian ... 32
3.3. Prosedur Pengujian ... 38
3.4. Diagram Alir Proses Penelitian ... 40
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 41
4.1. Rancang Bangun Alat Pengering ... 41
4.2. Hasil pengujian dari berbagai bahan Pakaian ... 42
4.2.1. Pakaian dengan Bahan Cotton 100% ... 42
4.2.2. Pakaian dengan Bahan 80% Polyester + 20% Elastone ... 47
4.2.3. Pakaian dengan Bahan 50% Polyester + 50% Cotton ... 51
4.2.4. Pakaian dengan Bahan Denim 100% ... 55
4.3. Karakteristik Pengeringan ... 59
4.4. Standar perawatan bahan pakaian sesuai label pada pakaian ... 61
4.4.1. Pakaian dengan Bahan Cotton 100% ... 61
4.4.2. Pakaian dengan Bahan 80% Polyester + 20% Elastone ... 62
4.4.3. Pakaian dengan Bahan 50% Polyester + 50% Cotton ... 62
4.4.4. Pakaian dengan Bahan Denim 100% ... 63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 64
5.1. Kesimpulan ... 64
5.2. Saran ... 64
DAFTAR PUSTAKA ... 66
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Refrigerator dan pompa kalor (Heat Pump) ... 10
Gambar 2.2 Skema siklus refrigerasi kompresi uap... 12
Gambar 2.3 Siklus Kompresi Uap sederhana ... 13
Gambar 2.4 Diagram T-s siklus standar ... 14
Gambar 2.5 Diagram P-h Siklus ideal... 14
Gambar 2.6 Proses kompresi... 15
Gambar 2.7 Proses kondensasi ... 16
Gambar 2.8 Proses evaporasi ... 17
Gambar 2.9 Diagram pengering pakaian pompa kalor ... 18
Gambar 2.10 Skema pengeringan ... 19
Gambar 2.11 Siklus pengering dengan sistem pompa kalor ... 20
Gambar 2.12 Grafik Hubungan Kadar Air Dengan Waktu... 27
Gambar 3.1 Desain Mesin pengering pakaian ... 30
Gambar 3.2 Mesin pengering pakaian ... 31
Gambar 3.3 Pakaian ... 32
Gambar 3.4 Tabung Refrigeran 22... 33
Gambar 3.5 Aluminium S Type Load Cell ... 33
Gambar 3.6 Rh – Meter ... 34
Gambar 3.7 Hot Wire Annemometer ... 35
Gambar 3.8 Blower 3 inch ... 36
Gambar 3.9 Laptop... 37
Gambar 3.10 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian ... 40
Gambar 4.1 Foto lemari pengering hasil rancang bangun ... 41
Gambar 4.2 Foto lemari pengering hasil rancang bangun (lanjutan) ... 42
Gambar 4.3 Pakaian dengan bahan cotton 100% ... 43
Gambar 4.4 Grafik Penurunan berat pakaian berbahan Cotton 100% ... 44
Gambar 4.5 Grafik karakteristik kelembaban udara pada lemari pengering Dengan pakaian berbahan Cotton 100% ... 46
Gambar 4.7 Pakaian dengan bahan 80% Polyester + 20% Elastone ... 48
Gambar 4.8 Grafik Penurunan berat pakaian berbahan
80% Polyester + 20% Elastone ... 48
Gambar 4.9 Grafik Karakteristik kelembaban udara pada lemari pengering
Dengan pakaian berbahan 80% Polyester + 20% Elastone ... 50
Gambar 4.10 Grafik Karakteristik temperatur pada lemari pengering
Dengan pakaian berbahan 80% Polyester + 20% Elastone ... 51
Gambar 4.11 Pakaian dengan bahan 50% Polyester + 50% Cotton ... 52
Gambar 4.12 Grafik Penurunan berat pakaian berbahan
50% Polyester + 50% Cotton ... 52
Gambar 4.13 Grafik Karakteristik kelembaban udara pada lemari pengering
Dengan pakaian berbahan 50% Polyester + 50% Cotton ... 54
Gambar 4.14 Grafik Karakteristik temperatur pada lemari pengering
Dengan pakaian berbahan 50% Polyester + 50% Cotton ... 55
Gambar 4.15 Pakaian dengan bahan Denim 100% ... 56
Gambar 4.16 Grafik Penurunan berat pakaian berbahan Denim 100% ... 57
Gambar 4.17 Grafik karakteristik kelembaban udara pada lemari pengering
Dengan pakaian berbahan Denim 100% ... 59
Gambar 4.18 Grafik karakteristik temperatur pada lemari pengering
Dengan pakaian berbahan Denim 100% ... 59
Gambar 4.19 Label perawatan pakaian berbahan cotton 100% ... 61
Gambar 4.20 Label perawatan pakaian berbahan
80% Polyester + 20% Elastone ... 62
Gambar 4.21 Label perawatan pakaian berbahan
50% Polyester + 50% Cotton ... 62
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Karakteristik Tipe AC-Split ... 37
Tabel 4.1 Data Hasil pengujian pakaian dengan bahan 100 % Cotton ... 43
Tabel 4.2 Data Hasil pengujian pakaian dengan bahan
80% Polyester + 20% Elastone ... 47
Tabel 4.3 Data Hasil pengujian pakaian dengan bahan
50% Polyester + 50% Cotton ... 51
Tabel 4.4 Data Hasil pengujian pakaian dengan bahan 100 % Cotton ... 55
DAFTAR NOTASI
Notasi Arti Satuan
COP Coefficient of Performance Tanpa dimensi
h Enthalpy kJ/kg
h1 Enthalpi refrigeran masuk kompressor kJ/kg
h2 Enthalpi refrigeran keluar kompressor kJ/kg
h3 Entalpi refrigeran saat keluar kondensor kJ/kg
h4 Entalpi masuk ke evaporator kJ/kg
Wc Daya listrik compressor kW
V Tegangan listrik Volt
I kuat arus listrik Ampere
ṁ laju aliran refrigeran pada sistem kg/s
𝑄𝑄𝑒𝑒 kalor yang di serap di evaporator kW 𝑞𝑞𝑒𝑒 efek pendinginan (efek refrigerasi) kJ/kg
FP Faktor prestasi
TP Total prestasi
Qk Kalor yang dilepaskan oleh Kondensor kW
Laju Pengeringan kg/jam
T Temperatur 0C
Wo Berat Basah gram
Wf Berat kering gram
t Waktu Pengeringan menit
Kabb Kadar air basis basah %
Kabk Kadar air basis kering %
Wa Berat air dalam bahan gram
Wk Berat kering mutlak bahan gram
Wt Berat total gram
MR Moisture ratio (rasio kelembaban) %
Mt Kadar air pada selama pengeringan menit
Me Kadar air setelah berat bahan konstan %
R Refrigeran
SMER specific moisture extraction rate kg/kWh
SEC specific energy consumption kWh
kg �
v Kecepatan udara m/s
Wc Daya kompresor kW
Wb Daya blower kW
Mudara laju aliran massa udara Kg/s
η Efisiensi pengeringan %
Qp energi yang digunakan untuk pengeringan kJ
Q energi untuk memanaskan udara pengering kJ
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengeringan adalah proses mengurangi kadar air dari objek yang
dikeringkan. Pada awalnya proses pengeringan hanya ditujukan untuk
mengawetkan makanan. Tetapi, saat ini proses pengeringan telah berkembang luas
pada bidang-bidang lain seperti agroindustri, kimia, biokimia, farmasi, industri
kertas, dan industri lainnya. Metode pengeringan juga semakin berkembang, tidak
hanya sekedar mengurangi kadar air tetapi juga mengontrol proses pengeringan
untuk mendapatkan kualitas produk pengeringan yang lebih baik. Selama
beberapa dekade terakhir, penelitian telah banyak dilakukan untuk menjelaskan
hal-hal yang berhubungan dengan proses pengeringan dan perubahan-perubahan
yang terjadi selama proses pengeringan. Tujuan utamanya adalah untuk
mendapatkan proses-proses pengeringan yang lebih efektif dan efisien.
Diperkirakan sekitar 250 paten Amerika dan 80 patent Eropa yang berhubungan
dengan proses pengeringan telah diterbitkan setiap tahunnya [1].
Di Indonesia, salah satu industri kecil dan menengah yang banyak
menggunakan proses pengeringan adalah industri pencucian pakaian atau laundry.
Saat ini jasa industry laundry banyak digunakan oleh masyarakat, hotel, rumah
sakit, dan industri pakaian. Pada umumnya proses pengeringan pakaian yang
dilakukan masyarakat adalah secara alami dengan memanfaatkan energi matahari.
Meskipun murah metode pengeringan alami ini mempunyai kelamahan utama,
yaitu prosesnya sangat lambat dan sangat tergantung alam. Karena sudah
merupakan industri, proses pengeringan pada laundry ini tidak lagi menggunakan
metode pengeringan alami. Mesin pengering untuk industri ini harus mempunyai
ciri-ciri berikut: proses pengeringan cepat, tidak tergantung alam, dan mudah
dioperasikan. Berdasarkan survey awal yang telah dilakukan untuk kota di kota
Medan [2], semua industri laundry yang disurvey tidak ada lagi menggunakan
pengeringan konvensional tetapi telah menggunakan mesin pengering buatan.
Mesin pegering tersebut menggunakan udara panas sebagai medium pengering.
antara lain minyak, bahan bakar gas, dan listrik. Survey ini juga menunjukkan
bahwa bagian terbesar biaya operasional adalah energi untuk pengeringan ini.
Dengan semakin meningkatnya harga minyak, bahan bakar gas dan listrik, maka
industri laundry ini akan mengalami kesulitan dari sisi pengadaan energi.
Sehingga perlu dicari sumber energi alternatif yang lebih murah untuk dapat
digunakan.
Pada kota-kota besar di Indonesia, demi kenyamanan umumnya digunakan
siklus kompresi uap untuk melakukan pengkondisian udara. Pada siklus ini, panas
akan diserap dari ruangan yang dikondisikan dan bersama energi input dari
kompresor akan dibuang di kondensor. Temperatur pembuangan panas di
kondensor ini masih relatif tinggi. Berdasarkan fakta ini, panas yang terbuang
pada suhu yang relatif tinggi ini dapat digunakan sebagai pengganti sumber energi
untuk pengeringan. Pemanfaatan energi terbuang dari kondensor ini yang menjadi
latar belakang penelitian ini.
Tujuan utama penelitian ini adalah melakukan analisa konsumsi energi
spesifik pengeringan dengan memanfaatkan panas buang dari sistem
pengkondisian udara. Komponen yang dimanfaatkan dari sistem pengkondisian
udara tersebut adalah kondensornya. Maka mesin pengering ini biasanya disebut
pompa kalor. Dengan melakukan analisa kebutuhan energi spesifik pengeringan
akan didapatkan mesin pengering berdasarkan sistem pompa kalor yang dapat
melakukan pengeringan dengan baik atau tidak kalah dari mesin pengering
komersial yang ada di lapangan. Hasil yang diharapkan dari penelitian ini akan
dapat digunakan sebagai inovasi pemanfaatan energi terbuang (heat recovery)
yang pada akhirnya dapat meningkatkan efisiensi penggunaan energi.
I.2 Rumusan Masalah
Dalam penelitian ini terlebih dahulu dilakukan pembuatan model fisik unit
mesin pengering pakaian dengan memanfaatkan gas buang kondensor sebagai
sumber energi. Proses pengambilan panas dari kondensor diharuskan tidak akan
mengganggu fungsi utama siklus kompresi uap. Pada temperatur berapa sebaiknya
kondensor dioperasikan untuk menjaga laju pengeringan yang optimum,
buangan ini juga harus diteliti. Kemudian pakaian di dalam ruang pengering juga
harus diteliti.
I.3 Batasan masalah
1. Panas yang dihasilkan mesin pengering ini sepenuhnya dari gas buang
kondensor dengan bantuan blower sebagai pengirim gas buang ke lemari
pengering.
2. Menganalisa laju pengeringan pakaian, berapa lama waktu yang diperlukan
dalam mengeringkan pakaian berbahan Polyester 50% + Cotton 50%, cotton
100%, denim 100%, dan Polyester 80% + Elastone 20%.
3. Menganalisa nilai laju ekstraksi uap spesifik pengeringan pakaian berbahan
Polyester 50% + Cotton 50%, cotton 100%, denim 100%, dan Polyester
80% + Elastone 20%.
4. Menganalisa konsumsi energi spesifik mesin pengering pakaian Polyester
50% + Cotton 50%, cotton 100%, denim 100%, dan Polyester 80% +
Elastone 20%.
1.4 Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah yang telah disebutkan di atas maka
dirancang sebuah penelitian melakukan analisa konsumsi energi spesifik
pengeringan untuk menentukan performansi lemari pengering hasil rancangan.
Sebagai sumber energi untuk pengeringan, akan digunakan sebuah sistem
pengkondisian udara AC Split dengan daya kompresor 1 PK.
1.4.1 Tujuan Umum
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai konsumsi
energi spesifik pengeringan dengan memanfaatkan panas buang dari sistem
pengkondisian udara. Komponen yang dimanfaatkan dari sistem pengkondisian
udara tersebut adalah kondensornya. Karena evaporatornya tetap menjalankan
fungsinya untuk mendinginkan ruangan yang dikondisikan, maka mesin
pengering ini biasanya disebut pompa kalor jenis hibrid. Dengan mengetahui nilai
berdasarkan sistem pompa kalor yang dapat melakukan pengeringan dengan baik.
Hasil yang diharapkan dari penelitian ini akan dapat digunakan sebagai inovasi
pemanfaatan energi terbuang (heat recovery) yang pada akhirnya dapat
meningkatkan efisiensi penggunaan energi.
1.4.2 Tujuan Khusus
Tujuan khusus pada penelitian ini adalah :
1. Melakukan analisa konsumsi energi spesifik mesin pengering dengan
memanfaatkan sisa panas dari kondensor AC split 1 PK.
2. Melakukan uji performansi pada mesin pengering yang sudah
direncanakan dengan melakukan pengeringan langsung terhadap pakaian.
Parameter performansi yang akan digunakan terhadap mesin pengering
antara lain laju pengeringan, waktu pengeringan, penggunaan energi
spesifik, dan laju ekstraksi spesifik.
3. Mendapatkan karakteristik pengeringan pakaian dengan menggunakan
mesin pengering yang telah di analisa.
I.5 Manfaat Penelitian.
Manfaat yang didapat dari hasil penelitian ini adalah :
1. Sebagai pengembangan dalam bidang penghematan energi dari teknologi
refrigerasi dan pengkondisian udara.
2. untuk menciptakan suatu alat mesin pengering yang ramah lingkungan
dengan sistem kerja mesin pengering tidak dipengaruhi oleh musim.
3. Memanfaatkan panas buang yang dihasilkan kondensor untuk
mengeringkan pakaian.
4. untuk meningkatkan efisiensi penggunaan energi dan juga pengurangan
emisi Gas Rumah Kaca.
1.6 Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data dalam karya tulis ini dilakukan dengan :
1. Studi literatur dari beberapa buku referensi dan catatan kuliah mengenai
2. Melakukan pengamatan dan pengambilan data secara langsung pada
proses pengujian Mesin Pengering pada saat mesin beroperasi di
lingkungan Laboratorium Fakultas Teknik Mesin USU.
3. Informasi dan masukan dari pembimbing maupun dengan pihak-pihak
yang memahami materi tentang perancangan mesin pengeringan di
lingkungan Universitas Sumatera Utara (USU).
1.7 Sistematika Penulisan
Penulisan skripsi ini terbagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai
berikut : BAB I PENDAHULUAN Berisi uraian tentang latar belakang masalah,
rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penilitian, manfaat penelitian, metode
pengumpulan data serta sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Berisi teori-teori yang menunjang penyelesaian masalah seperti dalam
hubungannya dengan prinsip pengeringan, teori pompa kalor, performansi siklus
kompresi uap, serta laju pengeringan pakaian. BAB III METODE PENELITIAN
Berisi tentang alat dan bahan pembuatan dan pengujian, prosedur kerja alat,
pengujian mesin pengering, deskripsi bentuk konstruksi mesin pengering,
diagram alir proses pembuatan. BAB IV HASIL PENELITIAN DAN
PEMBAHASAN Bab ini berisi tentang data yang diperoleh selama pengujian dan
analisa perhitungan mengenai karakteristik laju pengeringan sehingga selanjutnya
dapat ditarik sebuah kesimpulan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini
berisi tentang kesimpulan berdasarkan data hasil pengujian yang telah dianalisa
