6 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Proses Pengeringan
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 harus dikeluarkan dari bahan. Dua fenomena ini menyangkut pindah panas ke dalam dan pindah massa ke luar. 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).
Dalam pengeringan umumnya diinginkan kecepatan pengeringan yang maksimum, oleh karena itu diusahakan untuk mempercepat pindah panas dan pindah massa. Perpindahan panas dalam proses pengeringan dapat terjadi melalui dua cara yaitu pengeringan langsung dan pengeringan tidak langsung. Pengeringan langsung yaitu sumber panas berhubungan dengan bahan yang dikeringkan, sedangkan pengeringan tidak langsung yaitu panas dari sumber panas dilewatkan melalui permukaan benda padat (conventer) dan conventer tersebut yang berhubungan dengan
7 bahan. Setelah panas sampai ke bahan maka air dari sel-sel bahan akan bergerak ke permukaan bahan kemudian keluar.
Mekanisme keluarnya air dari dalam bahan selama pengeringan adalah sebagai berikut:
1. Air bergerak melalui tekanan kapiler
2. Penarikan air disebabkan oleh perbedaan konsentrasi larutan disetiap bagian bahan
3. Penarikan air ke permukaan bahan disebabkan oleh absorpsi dari lapisan-lapisan permukaan komponen padatan dari bahan
4. Perpindahan air dari bahan ke udara disebabkan oleh perbedaan tekanan uap. Ketika benda padat basah di keringkan dengan proses pemanasan, terjadi dua proses secara bersamaan, yaitu:
1. Terjadinya perpindahan energi (panas) dari lingkungan sekitar untuk menguapkan kelembaban ke permukaan. Perpindahan energi (panas) dari lingkungan sekitar ke benda basah dapat terjadi secara konveksi, konduksi atau radiasi dan dalam beberapa kasus dapat terjadi secara gabungan.
2. Terjadinya perpindahan kelembaban internal bahan ke permukaan benda. 2.2. 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 suhu yang tinggi, laju udara (Air Flow) yang tinggi, kelembaban udara (Air Humidity) yang rendah, luas permukaan terbuka, dan
8 tekanan (Pressure). Pergerakan kelembaban internal pada material 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 .
2.3. Pakaian
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 penghalang higienis, menjaga toksin dari badan dan membatasi penularan kuman.
9 2.3.1. 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 abrasif. 2.3.2. Jenis dan Bahan Pakaian
Pada awalnya, manusia memanfaatkan kulit pepohonan dan kulit hewan sebagai bahan pakaian. Kemudian dengan perkembangan zaman, memanfaatkan benang yang dipintal dari kapas, bulu domba serta sutera yang dijadikan kain sebagai bahan dasar pakaian. Kini dikenal berbagai macam bahan pakaian antara lain:
a.Kain Katun (Cotton)
Kain katun adalah jenis kain rajut (knitting) yang berbahan dasar serat kapas. Terdapat jenis kain yang mirip dengan kain katun yaitu kain PE. Cara mudah membedakannya adalah apabila kain katun dibakar maka baunya seperti kertas atau kayu dibakar, akan menjadi abu, dan jalannya api lambat.
Keunggulan:
Tidak luntur untuk bahan berwarna
10 Mudah Ticodak kisut apabila dicuci
disablon
Menyerap keringat Tidak berbulu
Kelemahan:
Bahan terasa dingin dan sedikit kaku Mudah kusut
Pakaian / kain akan rusak bila direndam lebih dari 2 jam dalam detergen Rentan terhadap jamur
Contoh kain berbahan katun dapat dilihat pada Gambar2.1
Gambar 2.1 Jenis Kain Berbahan Katun/Cotton
(sumber : www.bahankain.com)
b.Katun Kombed (Combed Cotton)
Adalah jenis kain katun yang diproduksi dengan finishing disisir (combed) dengan tujuan agar serat-serat kapas halus dapat dipisahkan sehingga kain yang dihasilkan lebih halus dan tidak berbulu (serat Benang lebih halus, hasil rajutan dan penampilan lebih rata). Kain katun kombed
11 tersedia dalam dua ukuran yaitu 20s dan 30s. Kain jenis ini biasa digunakan untuk bahan kaos distro-distro bandung. Katun Kombed 20s adalah kain katun kombed yang terbuat dari Benang yang berukuran 20s. Katun Kombed 30s adalah kain katun kombed yang terbuat dari Benang yang berukuran 30s. Kain katun kombed 20s lebih tebal daripada 30s. Sehingga kain katun 30s lebih lemas daripada kain katun 20s. Contoh kain berbahan Katun Kombed dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Jenis Kain Katun Kombed (Combed Cotton)
(sumber : www.bahankain.com)
c. Linen,
Yaitu serat dari sejenis alang-alang. Linen adalah jenis kain yang pertama kali dibuat oleh manusia mulai zaman prasejarah 500-1000SM. Jenis kain linen cenderung kaku dan tebal dan sering digunakan sebagai kain sprei, serbet, tirai, terpal. Bahan kain ini digunakan pada zaman Mesir Kuno untuk membungkus mumi karena dianggap sebagai lambang kesucian dan cahaya. Saat ini penggunaan bahan linen sering digantikan dengan jenis kain bahan katun karena lebih mudah didapatkan. Contoh kain berbahan linen dapat dilihat pada Gambar 2.3.
12 Gambar 2.3. Jenis Kain Berbahan Linen
(sumber : www.fitinline.com)
d. Wool
Serat wol berasal dari bulu – bulu binatang seperti domba atau biri – biri. Serat ini biasa digunakan untuk pembuatan baju hangat karena sifatnya yang dapat menghangatkan karena serat wol memiliki daya kelenturan yang tinggi. Serat wol dapat merenggang 35% dari panjang asalnya. Penggunan serat wol telah dilakukan sejak jaman perunggu (2500-3000 SM). serat wol bersisik dan keriting. Wol mengandung protein dan juga belerang. Serat wol banyak digunakan ditempat yang dingin. Serat wol dapat menyerap uap air dengan baik serta tidak mudah kusut tetapi serat wol mudah terserang ngengat. Contoh kain berbahan wool dapat dilihat pada Gambar 2.4.
13 Gambar 2.4. Jenis Kain Berbahan Wool
e. Denim
Denim biasa digunakan untuk celana jeans sehingga banyak orang mengasosiasikan denim adalah jeans, padahal denim adalah jenis kain sedangkan jeans adalah salah satu merk celana yang tenar. Bahan denim banyak dipakai untuk celana, rok, dan jaket.
Sifat denim: - daya serap yang baik
- bahan tebal dan tahan lama
Tips:
Semakin gelap warna denim maka semakin mudah mencari padanannya. Denim berwarna gelap terkesan lebih rapi dan formal. Warna usang dapat diwarnai kembali agar terlihat baru. Contoh kain berbahan Denin dapat dilihat pada Gambar 2.5.
14 Gambar 2.5. Jenis Kain Berbahan Denim
Sifat fisik, termal, dan penyerapan tekstil sangat penting dalam menghitung penggunaan energi pengeringan, pemodelan proses pengeringan termal, dan menentukan kondisi operasi pengering. Sifat fisik dan termal dari beberapa jenis bahan pakaian (tekstil) diperlihatkan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Sifat fisik dan termal fibers
Material Density (g/cm3) Specific Heat (J/kg/K) Thermal Conductivity (W/m/K) Thermal Diffusivity (cm2/s) Natural Fiber Cotton 1.52 1250 0.07 0.000368 Cotton bats 0.08 1300 0.06 0.00577 Wool 1.34 1340 - - Wool bats 0.5 500 0.054 0.00216 Synthetic Fibers Nylon 6, 66 1.14 1419 0.25 0.001545 Polyethylene 0.97 1855 0.24 0.001334 Poly(ethylene terephthalate) 1.37 1103 0.14 0.000926 Polypropylene 0.93 1789 0.12 0.000721 Polyacrylonitrile 1.18 1286 - - Others Carbon fiber 1.8 – 2.1 710 05 - 500 0.10 – 3.97 Sumber: From Warner, S.B., inFiber Science, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1995. With permission .
15 Pada Tabel 2.2 diperlihatkan keseimbangan kandungan air kering (moisture
regain) dan kelembaban relatif untuk proses absorpsi dan desorpsi dari beberapa
bahan pakaian. Kandungan air dari benang/kain ialah perbandingan antara berat uap air yang terkandung di dalam benang/kain dengan berat benang/kainnya sendiri, dinyatakan dalam persen (%). Bila berat uap air tadi dibandingkan dengan berat benang/kain dalam keadaan kering maka disebut kandungan air kering atau moisture
regain .
2.3.3 Standar perawatan bahan pakaian sesuai label pada pakaian
Asosiasi internasional untuk pelabelan petunjuk perawatan tekstil bernama Ginetex yang merupakan sebuah badan dunia yang mengatur label petunjuk perawatan sejak tahun 1975. Negara-negara anggota Ginetex adalah Belgia, Perancis, Jerman, Inggris, Belanda, Israel, Austria, Swiss, dan Spanyol. Label/simbol perawatan yang diatur oleh Ginetex telah menjadi standar Internasional dan standar Eropa yaitu ISO/EN 3758 . Di Indonesia, petunjuk perawatan tekstil diatur dalam SNI 08-0336-2005 dengan judul Label pemeliharaan tekstil dan produk tekstil menggunakan lambang. SNI ini direvisi oleh SNI ISO 3758:2013 yang menetapkan 5 simbol pokok yang menggambarkan 5 jenis kegiatan yaitu simbol bak cuci, segitiga, segiempat, setrika, dan lingkaran. Sesuai dengan aturan Ginetex, 5 simbol dasar yang digunakan dalam sistem pelabelan petunjuk perawatan Standar Internasional diperlihatkan pada Gambar 2.6, Gambar 27, dan Gambar 28.
16 Pakaian Berbahan cotton 100%
Berikut ini label yang terdapat pada pakaian berbahan cotton 100% :
(1) (2) (3) (4)
Gambar 2.6 Label perawatan pakaian berbahan cotton 100%
Dari gambar keempat diatas kita dapat mengetahui simbol perawatan pakaian. Adapun arti dari gambaar keempat tanda diatas adalah:
1. Pada gambar pertama artinya adalah pakaian bisa di cuci menggunakan mesin cuci dengan suhu air maksimal 30°C.
2. Pada gambar kedua artinya adalah pakaian tidak boleh diberi pemutih.
3. Pada gambar ketiga artinya adalah pakaian bisa dikeringkan menggunakan mesin pengering dengan suhu rendah yaitu tidak lebih dari 500C.
4. Pada gambar keempat artinya adalah pakaian boleh disetrika dengan suhu sedang / medium yaitu suhu setrika maksimum 1500C.
Pakaian Berbahan Polyester 100%
Berikut ini label yang terdapat pada pakaian berbahan Polyester 100%:
(1) (2) (3) (4) (5) Gambar 2.7 Label perawatan pakaian berbahan Polyester 100%
Dari gambar kelima diatas kita dapat mengetahui simbol perawatan pakaian. Adapun arti dari gambaar keempat tanda diatas adalah :
17 1. Pada gambar pertama artinya adalah pakaian bisa di cuci menggunakan mesin
cuci dengan suhu air maksimal 40°C.
2. Pada gambar kedua artinya adalah pakaian tidak boleh diberi pemutih.
3. Pada gambar ketiga artinya adalah pakaian bisa dikeringkan menggunakan mesin pengering dengan suhu rendah yaitu tidak lebih dari 500C.
4. Pada gambar keempat artinya adalah pakaian tidak boleh disetrika dengan suhu sedang / medium yaitu suhu setrika maksimum 1100C.
5. Pada gambar kelima artinya adalah pakaian tidak boleh dicuci kering (Do not
dry-clean)
Pakaian Berbahan Denim 100%.
Berikut ini label yang terdapat pada pakaian berbahan Denim 100% :
(1) (2) (3) (4) (5) Gambar 2.8 Label perawatan pakaian berbahan Denim 100%
Dari gambar kelima diatas kita dapat mengetahui simbol perawatan pakaian. Adapun arti dari gambar keempat tanda diatas adalah :
1. Pada gambar pertama artinya adalah pakaian bisa di cuci menggunakan mesin cuci dengan suhu air maksimal 40°C.
2. Pada gambar kedua artinya adalah pakaian tidak boleh diberi pemutih.
3. Pada gambar ketiga artinya adalah pakaian bisa dikeringkan menggunakan mesin pengering dengan suhu rendah yaitu tidak lebih dari 500C.
18 4. Pada gambar keempat artinya adalah pakaian boleh disetrika dengan suhu
sedang / medium yaitu suhu setrika maksimum 1500C.
5. Pada gambar kelima artinya adalah pakaian dapat di cuci kering profesional dalam tetrakloro-ethana.
19 Tabel 2.2. Moisture Regain of Fibers for Moisture Absorption and Desorption at 21˚C
Fiber Relative Humidity (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 Cellulose acetate 0.52a/0.80 0.87/2.70 1.67/4.47 2.73/5.40 3.53/6.50 4.27/7.81 5.71/8.83 6.67/10.59 7.96/13.54 9.12/14.01 Cotton 1.40/2.28 2.08/4.38 3.72/5.67 4.86/6.06 5.86/7.61 6.95/8.36 7.90/9.71 9.45/11.72 11.04/13.90 12.74/14.12 Kevlar aramid 0.88/1.45 1.73/2.69 1.98/3.01 2.58/3.96 3.58/5.38 3.82/5.55 4.12/6.15 4.68/6.73 5.51/6.97 5.49/7.14 Nomex aramid 1.15/2.66 2.34/3.88 2.66/4.48 3.27/5.01 4.38/5.68 4.70/5.76 5.00/6.03 5.48/6.27 6.15/6.75 6.45/6.80 Nylon 66 0.44/0.70 0.78/1.77 1.49/2.36 2.17/2.69 2.70/3.33 2.70/3.87 3.77/4.40 4.45/5.30 5.01/5.53 5.47/6.02 Poly(ethylene terephthalate) 0.02/0.04 0.07/0.14 0.12/0.20 0.28/0.29 0.34/0.36 0.39/0.43 0.43/0.47 0.50/0.55 0.53/0.55 0.53/0.55 Silk 1.14/3.45 3.25/6.20 5.20/7.70 6.76/9.72 7.91/11.71 8.11/11.51 10.67/12.26 11.96/14.85 13.54/17.36 15.74/20.97 Viscose rayon 2.38/3.96 4.87/8.28 7.03/10.62 8.76/12.42 10.45/13.65 12.20/14.67 14.39/16.13 16.22/18.32 18.36/20.57 20.65/25.00 Wool 2.14/3.68 3.58/8.13 6.67/10.80 8.28/12.60 10.02/14.78 12.39/16.08 13.62/17.71 15.33/19.33 17.26/20.20 19.34/21.09
aFirst number is for moisture absorption and second number is for moisture desorption.
Sumber: From Fuzek, J.F., Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., 24, 140–144, 1985. With permission .
20 2.4. Pompa Kalor (Heat Pump)
Pompa kalor (heat pump) adalah suatu perangkat yang memindahkan panas dari media suhu rendah ke suhu 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 2.9.
Gambar 2.9. Refrigerator dan pompa kalor (heat pump).
Pompa kalor memanfaatkan sifat fisik dari penguapan dan pengembunan dari suatu fluida kerja yang disebut dengan refrigerant. Pada aplikasi sistem pemanas, ventilasi,
21 dan pendingin ruangan, pompa kalor merujuk pada alat pendinginan kompresi uap 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 dengan baik setelah temperatur jatuh di bawah -5oC (23oF).
2.4.1. Siklus Kompresi Uap
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 fluida kerja atau refrigeran. Pada SKU, selama siklus, refrigeran mengalami perubahan fasa, yaitu menjadi uap (evaporation) dan menjadi cair (condensation). Berdasarkan proses perubahan fasa inilah, maka pada SKU kita kenal beberapa komponen seperti Evaporator dan Kondensor. Saat ini mesin pendingin yang menggunakan SKU sangat mudah dijumpai, seperti pada pendingin/pemanas yang digunakan untuk pengkondisian udara (AC Split/Heat Pump) di perumahan atau perkantoran dalam skala kecil.
SKU mempunyai 4 komponen utama, yaitu kompresor, kondensor, katup expansi, dan evaporator seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10. Pada gambar dapat dilihat bahwa dengan menggunakan evaporator panas diserap dari ruangan yang dikondisikan. Kemudian kompresor menerima kerja mekanik. Setelah melalui kompresor, refrigeran masuk ke kondensor. Di sini refrigeran membuang panas ke
22 lingkungan dan akhirnya mencair. Setelah mencair, tekanan refrigeran diturunkan sampai tekanan evaporator dengan menggunakan katup ekspansi.
Gambar 2.10. Siklus kompresi uap sederhana .
Diagram T-s (T adalah temperatur dan s adalah entropi) ditampilkan pada Gambar 2.11. Diagram P-h (P adalah tekanan dan h adalah entropi) ditampilkan pada grafik pada Gambar 2.12. Proses-proses termodinamika yang terjadi pada SKU ini dapat dibagi atas empat proses ideal, yaitu:
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.
23 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 2.11. Diagram T-s SKU ideal . S2’
24 Gambar 2.12. Diagram P-h SKU ideal [11]
Dengan menggunakan semua idealisasi yang telah disebutkan, maka analisis termodinamika dapat dilakukan. Masing-masing analisis dapat dijelaskan sebagai berikut:
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. Besarnya kerja kompresi per satuan massa refrigeran bisa di hitung dengan persamaan 2.1
𝑊𝑐= 𝑚( ̇ ℎ2 − ℎ1) (2.1) Dimana:
ℎ1 = entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)
25 ℎ2 = entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)
ṁ = laju aliran refrigeran pada sistem (kg/s)
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 2.2.
𝑄𝑘 = 𝑚̇ (ℎ2− ℎ3) (2.2) Dimana:
ṁ = laju aliran refrigeran pada sistem (kg/s)
ℎ2 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg) ℎ3 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)
c. Ekspansi adiabatik
Fungsi katup expansi di sini hanyalah menurunkan tekanan refrigeran cair. Secara ideal proses ini terjadi secara entalpi konstan, atau
ℎ3 = ℎ4 (2.3) Dimana:
h3 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg) h4 = harga entalpi masuk ke evaporator (kJ/kg)
26 d. Evaporasi isobarik
Fungsi utama suatu siklus refrigerasi ada pada evaporator, yaitu menyerap panas pada temperatur rendah. Besarnya kalor yang diserap evaporator dihitung dengan persamaan 2.4.
𝑄𝑒 = 𝑚̇ (ℎ1− ℎ4) (2.4) Dimana:
𝑄𝑒 = kalor yang di serap di evaporator ( kW ) 𝑚̇ = laju aliran massa refrigeran (kg/s)
ℎ1 = harga entalpi ke luar evaporator (kJ/kg)
ℎ4= harga entalpi masuk ke evaporator (kJ/kg)
Kalor yang diserap ini digunakan untuk mengubah fasa refrigeran dari campuran cair-uap saat masuk evaporator, hingga akhirnya menjadi uap seluruhnya saat keluar evaporator. Selanjutnya refrigeran kembali masuk ke kompresor dan bersirkulasi kembali, begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tercapai. 2.4.2. Performansi Siklus Kompresi Uap (SKU) Pompa Kalor
Ada dua parameter yang dapat digunakan untuk menentukan performansi sebuah SKU pompa kalor. Parameter-parameter ini adalah COPHP , dan Total Performansi .
1. Coefficient Of Performance (COP) Heat Pump
Performansi suatu sistem pompa kalor disebut dengan Coefficient Of
Performance (COP). Besaran ini menyatakan kemampuan sistem untuk melepaskan
27 kalor kepada benda yang dipanaskan per satuan daya kompresor seperti yang dinyatakan dengan persamaan 2.5.
𝐶𝑂𝑃𝐻𝑃 = 𝐾𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠 𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 (𝑘𝑊) 𝐾𝑒𝑟𝑗𝑎 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 (𝑘𝑊) = 𝑄𝑘 𝑊𝑐 (2.5) 2. Total Performansi
Sebuah SKU dapat juga dimanfaatkan sekaligus evaporator dan kondensornya. Kinerja dari Heat Pump Drying dinyatakan dalam Total Performance (TP) , yang didefenisikan dengan persamaan 2.6.
𝑇𝑃 =𝑄𝑒+ 𝑄𝑘
𝑊𝐶 (2.6)
2.4.3. Pengering Pompa Kalor
Prinsip kerja pengering pakaian pompa kalor diilustrasikan seperti gambar 2.13. Pompa kalor memberikan panas dengan mengekstraksi energi dari udara sekitar. Panas kering udara diproses memasuki belakang ruang pengering dan berinteraksi dengan cucian. Udara lembab yang hangat dari drum diproses melalui layar serat dan melalui evaporator dimana sebagian besar kelembaban akan di hilangkan sebelum mengalir melalui kondensor dan kembali ke ruang pengering. Melalui skema siklus refrigerasi kompresi uap, panas yang dikeluarkan oleh kondensor dimanfaatkan untuk mengeringkan pakaian. Udara panas dari kondensor dialirkan ke ruang pengeringan selanjutnya udara hasil pengeringan menjadi lembab (basah). Udara dari ruang pengeringan kemudian dialirkan ke evaporator untuk didinginkan dan dikeringkan,
28 udara tersebut selanjutnya akan menuju kondensor untuk dipanaskan. Demikian seterusnya siklus udara pengering tersebut bersikulasi.
Gambar 2.13. Skema pengering pakaian pompa kalor .
2.5 Alat penukar kalor tipe Kompak (Compact Heat Exchanger)
Alat penukar kalor tipe ini memiliki luas perpindahan panas yang sangat luas (≥ 400 m2/m3 untuk cairan dan ≥ 700 m2/m3 untuk gas) per satuan volume. Kontruksi dari compact heat exchanger biasanya terdiri dari susunan finned tube atau flate fin. Bentuk dari tube biasanya adalah circular atau flat, seperti pada Gambar 2.14a, 2.14b, dan 2.14c. Sedangkan bentuk dari sirip adalah circular atau flat, seperti pada Gambar 2.14a, b, dan c. Selanjutnya tipe plat paralel dengan sirip yang biasanya single pass (Gambar 2.14d) dan multipass (Gambar 2.14e). Aliran fluida pada penukar kalor ini biasanya kecil (Dh ≤ 5 mm) dan biasanya laminar .
29 Gambar 2.14. Compact Heat Exchanger, (a) Fin-tube (flat tube, continuous plate
fins), (b) Fin-tube (circular tubes, continuous plate fins), (c) Fin-tube (circular tubes, circular fins), (d) Plate-fin (single pass), (e) Plate-fin (multipass)
Pada penelitian ini alat penukar kalor yang dipilih adalah tipe plat datar dengan aliran udara silang (air to air crossflow flat plate heat exchanger) atau disebut juga tipe Plate-fin (single pass) seperti pada Gambar 2.15. Alat penukar kalor ini digunakan untuk mentransfer energi panas dari aliran udara yang memiliki temperatur dan kelembaban tinggi ke aliran udara yang memiliki temperatur dan kelembaban rendah yaitu udara yang keluar dari ruang pengering dengan udara yang akan masuk kondensor. Energi panas tersebut berupa panas sensibel (energi untuk menaikkan temperatur) dan panas laten (energi untuk menurunkan uap air). Holtop, sebagai salah satu produsen alat penukar kalor plat datar untuk keperluan energy recovery
30
ventilator mendesain plate heat exchanger dengan ukuran 300 mm sampai 400 mm
dengan jarak plat antara 3,4,5, dan 6 mm .
Gambar 215. Alat penukar kalor tipe plat datar
