i
ABSTRAK
Dewasa ini mesin pengering handuk yang praktis, cepat, aman dan dapat dipergunakan kapan saja dibutuhkan masyarakat terutama di daerah perumahan, penginapan dan pelaku bisnis. Tujuan penelitian adalah : (a) Merancang dan membuat mesin pengering handuk (b) mengetahui laju pengeringan handuk dengan kondisi awal pengeringan (1) perasan tangan (2) perasan mesin cuci.
Mesin pengering handuk ini bekerja dengan menggunakan mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap. Komponen siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator, filter, kondensor dan pipa kapiler. Kompresor yang dipergunakan berdaya ½ HP, refrigeran yang dipergunakan pada mesin siklus kompresi uap: R134a. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan tambahan satu buah alat penukar kalor. Mesin ini bekerja dengan menggunakan sistem terbuka. Variasi penelitian adalah kondisi handuk awal pengeringan (a) perasan tangan (b) perasan mesin cuci, sebanyak 20 handuk. Handuk yang digunakan terbuat dari bahan katun dengan ukuran 30 cm × 75 cm × 1,4 mm. Lokasi penelitian di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Hasil penelitian menunjukan (a) mesin pengering handuk dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang diharapkan, dengan kondisi udara rata-rata di dalam ruang pengering Tdb: 53,7oC, Twb: 28oC, RH: 13%. (b) Laju pengeringan handuk (1) untuk handuk hasil perasan tangan, memerlukan waktu pengeringan 165 menit untuk 20 handuk, dengan massa awal 4,833 kg menjadi 1,779 kg. (2) untuk handuk hasil perasan mesin, memerlukan waktu pengeringan 45 menit untuk 20 handuk, dengan massa awal 2,575 kg menjadi 1,777 kg.
ii
ABSTRACT
Nowadays, a towel dryer machine which is practical, fast, safe and can be used at any time, is considered very important especially for housing areas, inn and business actors. The goals of this research are : (a) to design and make a towel dryer machine (b) to measure speed of drying towels with initial condition (1) squeeze of hand (2) the spin of the washing machine.
The towel dryer machine works by using the refrigeration cycle. Component the refrigeration cycle include: compressor, evaporator, filter, condenser and capillary tube. Compressor are used powerless ½ HP, refrigerant used in refrigeration cycle engines: R134a. Dryer machine towels, assisted with one heat exchanger. This machine work by using open system. Variation research with initial condition drying towels (a) squeeze of hand (b) the spin of the washing machine, as many as 20 towels. The towels used made from cotton fabric with the size 30 cm × 75 cm. The location of the research is Laboratory of Mechanical Engineering Sanata Dharma Yogyakarta University.
The results research showed (a) the towel dryer machine can work well as expected, with state of the air the average in the room dryer Tdb: 53,7oC, Twb: 28oC, RH: 13%. (b) speed of drying (1) for towels the results by squeeze of hand, need the time drying 165 minutes with towels as many as 20, of the mass 4,833 kg until 1,779 kg. (2) for towels the results by spin of the washing machine, need the time drying 45 minutes with towels as many as 20, of the mass 2,575 kg until 1,777 kg.
i
MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS
KOMPRESI UAP DIBANTU DENGAN SATU BUAH
PENUKAR KALOR
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Oleh :
KURNIANDY WIJAYA
NIM : 125214012
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
ii
TOWEL DRYER MACHINE WITH REFRIGERATION
CYCLE ASSISTED WITH ONE HEAT EXCHANGER
FINAL PROJECT
As Partical Fulfillment of The Requirements
to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering
By
KURNIANDY WIJAYA
Student Number : 125214012
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
MESIN PENGERING
IIANDUK
DENGAN SIKLUS
KOMPRESI
UAPDIBANTU
DENGAIY SATUBUAII
PENUKAR
KALOR
W
Ir. PK.Purwadi, M.T.oleh
KURNIAIIDY WIJAYA
NIM
:125214012F.,Tos)
\
b"ynrorsc
Dosen Pembimbing Skripsi
MESTN
PENGERING
HANDUK DENGAII
SIKLUS
KOMPRESI
UAP DTBANTUDENGAN
SATUBUAH
PENUKAR
KALOR
Dipersiapkan dan disusun oleh:
NAMA
: KURNIANDY WIJAYANIM
:125214012Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji 26Mei2016
persyaratan Sarjana Teknik
Yogyakarta,26 Mei 2016
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
lv
Nama Lengkap
r
F-: Wibowo Kusbandono, S.T., M.T.
: w louwu NuSDaIluullu, J. I ., lYr. I
A
;
: Budi Setyahandana, S.T., M.T.'L I ^\
'L'c
v
PERNYATAAN
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.
Yogyakarta, 26 Mei 2016
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta:
Nama : Kurniandy Wijaya
Nomer Mahasiswa : 125214012
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Mesin Pengering Handuk Dengan Siklus Kompresi Uap Dibantu Dengan Satu Buah
Penukar Kalor
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
royalty kepada saya selama tetap menyantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 26 Mei 2016
Yang menyatakan,
vii
ABSTRAK
Dewasa ini mesin pengering handuk yang praktis, cepat, aman dan dapat dipergunakan kapan saja dibutuhkan masyarakat terutama di daerah perumahan, penginapan dan pelaku bisnis. Tujuan penelitian adalah : (a) Merancang dan membuat mesin pengering handuk (b) mengetahui laju pengeringan handuk dengan kondisi awal pengeringan (1) perasan tangan (2) perasan mesin cuci.
Mesin pengering handuk ini bekerja dengan menggunakan mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap. Komponen siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator, filter, kondensor dan pipa kapiler. Kompresor yang dipergunakan berdaya ½ HP, refrigeran yang dipergunakan pada mesin siklus kompresi uap: R134a. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan tambahan satu buah alat penukar kalor. Mesin ini bekerja dengan menggunakan sistem terbuka. Variasi penelitian adalah kondisi handuk awal pengeringan (a) perasan tangan (b) perasan mesin cuci, sebanyak 20 handuk. Handuk yang digunakan terbuat dari bahan katun dengan ukuran 30 cm × 75 cm × 1,4 mm. Lokasi penelitian di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Hasil penelitian menunjukan (a) mesin pengering handuk dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang diharapkan, dengan kondisi udara rata-rata di dalam ruang pengering Tdb: 53,7oC, Twb: 28oC, RH: 13%. (b) Laju pengeringan handuk (1) untuk handuk hasil perasan tangan, memerlukan waktu pengeringan 165 menit untuk 20 handuk, dengan massa awal 4,833 kg menjadi 1,779 kg. (2) untuk handuk hasil perasan mesin, memerlukan waktu pengeringan 45 menit untuk 20 handuk, dengan massa awal 2,575 kg menjadi 1,777 kg.
viii
ABSTRACT
Nowadays, a towel dryer machine which is practical, fast, safe and can be used at any time, is considered very important especially for housing areas, inn and business actors. The goals of this research are : (a) to design and make a towel dryer machine (b) to measure speed of drying towels with initial condition (1) squeeze of hand (2) the spin of the washing machine.
The towel dryer machine works by using the refrigeration cycle. Component the refrigeration cycle include: compressor, evaporator, filter, condenser and capillary tube. Compressor are used powerless ½ HP, refrigerant used in refrigeration cycle engines: R134a. Dryer machine towels, assisted with one heat exchanger. This machine work by using open system. Variation research with initial condition drying towels (a) squeeze of hand (b) the spin of the washing machine, as many as 20 towels. The towels used made from cotton fabric with the size 30 cm × 75 cm. The location of the research is Laboratory of Mechanical Engineering Sanata Dharma Yogyakarta University.
The results research showed (a) the towel dryer machine can work well as expected, with state of the air the average in the room dryer Tdb: 53,7oC, Twb: 28oC, RH: 13%. (b) speed of drying (1) for towels the results by squeeze of hand, need the time drying 165 minutes with towels as many as 20, of the mass 4,833 kg until 1,779 kg. (2) for towels the results by spin of the washing machine, need the time drying 45 minutes with towels as many as 20, of the mass 2,575 kg until 1,777 kg.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi ini dapat terselesaikan dengan
baik dan lancar.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib untuk mendapatkan gelar
sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan
skripsi ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis
mengucapkan terima kasih kepada :
1. Sudi Mungkasi, Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai Dosen
Pembimbing Skripsi.
3. A. Prasetyadi, S.Si, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik
4. Seluruh pengajar dan staf Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan
memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam
penyusunan skripsi ini.
5. Kedua orang tua, Munjirin dan Elina yang telah memberi motivasi dan
x
penulis selama belajar di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata
Dharma.
6. Irene Wijayanti yang telah memberi semangat dan motivasi kepada penulis.
7. Teman-teman Teknik Mesin kelompok Skripsi mesin pengering handuk
dengan siklus kompresi uap, serta rekan-rekan mahasiswa Program Studi
Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu
yang telah memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama
penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan skripsi ini
masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu penulis
mengharapkan masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat
menyempurnakannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis
maupun pembaca. Terima kasih.
Yogyakarta, 26 Mei 2016
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 ………..………….. 3
1.4 Batasan Masalah ………..……… 3
1.5 Manfaat Penelitian ………..…………... 4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ………... 5
2.1 Dasar Teori ………..…... 5
xii
2.1.2 Dehumidifier ..………... 7
2.1.3 Parameter Dehumidifier ……...………..………... 9
2.1.4 Psychrometric chart …..………... 13
2.1.5 Siklus Kompresi Uap ………..……… 22
2.1.6 Alat Penukar Kalor (Heat Exchanger) ………..…….. 25
2.1.7 Proses Udara Pada Mesin Pengering Handuk ………... 27
2.2 Tinjauan Pustaka ………... 30
BAB III METODELOGI PENELITIAN ………... 32
3.1 Obyek Penelitian ……… 32
3.2 Variasi Penelitian ……… 33
3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering …………. 34
3.3.1 Alat ………..………... 34
3.3.2 Bahan ………... 36
3.3.3 Alat Bantu Penelitian ……….. 44
3.4 Tata Cara Penelitian ………... 47
3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian ………. 47
3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk ..……… 48
3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a ………... 49
3.4.4 Skematik Pengambilan Data ………...……….. 50
3.4.5 Cara Pengambilan Data .………...….. 52
3.5 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil ……… 54
xiii
BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN
DAN PEMBAHASAN ………... 57
4.1 Hasil Penelitian ...……….………... 57
4.2 Hasil Perhitungan ………. 60
4.3 Pembahasan ………... 67
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………... 70
5.1 Kesimpulan ………... 70
5.2 Saran ………... 71
DAFTAR PUSTAKA ……….. 72
LAMPIRAN ……… 73
A. Foto alat yang digunakan dalam penelitian ……….. 73
B. Gambar Psychrometric Chart & P-h diagram perasan tangan ……… 75
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi Udara Kering ………….………... 10
Tabel 3.1 Tabel Pengambilan Data ……….………... 54
Tabel 3.2 Lanjutan Tabel Pengambilan Data ………... 54
Tabel 4.1 Data Hasil Rata-Rata Variasi Perasan Tangan ... 58
Tabel 4.2 Lanjutan Data Hasil Rata-Rata Variasi Perasan Tangan .. 58
Tabel 4.3 Data Hasil Rata-Rata Variasi Perasan Mesin Cuci …... 59
Tabel 4.4 Lanjutan Data Hasil Rata-Rata Variasi Perasan Mesin Cuci ……….. 59
Tabel 4.5 Data Hasil Pengeringan dengan Panas Matahari …... 60
Tabel 4.6 Massa air yang menguap dari handuk (M1) ... 61
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Variasi Perasan Tangan ... 66
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Refrigerant Dehumidifier …..…..………. 8
Gambar 2.2 Desiccant Dehumidifier ………...………... 9
Gambar 2.3 Termometer Kering dan Termometer Basah ………... 11
Gambar 2.4 Skematik Psychrometric Chart ………... 14
Gambar 2.5 Psychrometric Chart …………...………. 15
Gambar 2.6 Proses dalam Psychrometric Chart …………...…….. 16
Gambar 2.7 Proses Cooling and Dehumidifying .………... 17
Gambar 2.8 Proses Heating ……….……….… 17
Gambar 2.9 Proses Cooling and Humidifying ………. 18
Gambar 2.10 Proses Cooling …...………..………. 19
Gambar 2.11 Proses Humidifying ……….. 19
Gambar 2.12 Proses Dehumidifying ……….. 20
Gambar 2.13 Proses Heating and Dehumidifying ……… 21
Gambar 2.14 Proses Heating and Humidifying ………. 21
Gambar 2.15 Skematik Siklus Kompresi Uap ………. 22
Gambar 2.16 Sikuls Kompresi Uap pada Diagram P-h ………. 23
Gambar 2.17 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s …….……… 23
Gambar 2.18 Gas Water Heater ……….…… 26
Gambar 2.19 Proses Udara Pada Mesin Pengering ……….…….… 27
Gambar 2.20 Proses Pengeringan Pada Psychrometric Chart ……. 28
Gambar 3.1 Obyek Penelitian ………. 32
xvi
Gambar 3.3 Triplek ………... 36
Gambar 3.4 Styrofoam ………. 37
Gambar 3.5 Busa ……… 37
Gambar 3.6 Balok Kayu ……….. 38
Gambar 3.7 Kompresor .……….……….. 39
Gambar 3.8 Kondensor ……..……….……….. 40
Gambar 3.9 Pipa Kapiler ……….. 41
Gambar 3.10 Evaporator ……….…… 41
Gambar 3.11 Filter ……… 42
Gambar 3.12 Refrigeran 134a ………... 42
Gambar 3.13 Kipas ……… 43
Gambar 3.14 Gas Water Heater ………. 43
Gambar 3.15 Penampil Suhu Digital dan Termokopel ………. 45
Gambar 3.16 Timbangan Digital ……….. 45
Gambar 3.17 Pressure Gauge ………... 46
Gambar 3.18 Diagram Alir Penelitian ………... 47
Gambar 3.19 Pembuatan Rangka Mesin Pengering Handuk ……… 48
Gambar 3.20 Pemasangan Komponen Utama ……… 49
Gambar 3.21 Katup Pengisian Refrigeran ……… 50
Gambar 3.22 Skematik Pengambilan data ……… 51
Gambar 4.1 Suhu Kerja Evaporator dan Suhu Kerja Kondensor …. 62 Gambar 4.2 Psychrometric Chart perasan tangan menit 15 …….... 64
xvii
Gambar A.1 Mesin Pengering Handuk Sistem Terbuka …………... 73
Gambar A.2 Komponen siklus kompresi uap dalam mesin ……….. 73
Gambar A.3 Ruang kondensor ………. 74
Gambar A.4 Handuk dalam ruang pengering ……… 74
Gambar B.1 Psychrometric Chart perasan tangan menit 15 …... 75
Gambar B.2 Psychrometric Chart perasan tangan menit 30 …... 76
Gambar B.3 Psychrometric Chart perasan tangan menit 45 …... 77
Gambar B.4 Psychrometric Chart perasan tangan menit 60 …... 78
Gambar B.5 Psychrometric Chart perasan tangan menit 75 …... 79
Gambar B.6 Psychrometric Chart perasan tangan menit 90 …... 80
Gambar B.7 Psychrometric Chart perasan tangan menit 105 …….. 81
Gambar B.8 Psychrometric Chart perasan tangan menit 120 …….. 82
Gambar B.9 Psychrometric Chart perasan tangan menit 135 …….. 83
Gambar B.10 Psychrometric Chart perasan tangan menit 150 …….. 84
Gambar B.11 Psychrometric Chart perasan tangan menit 165 …….. 85
Gambar B.12 P-h diagram perasan tangan menit 0 ……… 86
Gambar B.13 P-h diagram perasan tangan menit 30 ……….. 87
Gambar B.14 P-h diagram perasan tangan menit 60 ……….. 88
Gambar B.15 P-h diagram perasan tangan menit 90 ……….. 89
Gambar B.16 P-h diagram perasan tangan menit 120 ……… 90
Gambar B.17 P-h diagram perasan tangan menit 150 ……… 91
xviii
Gambar C.3 Psychrometric Chart perasan mesin cuci menit 45 …. 94 Gambar C.4 P-h diagram perasan mesin cuci menit 0 …………... 95
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Cara pengeringan handuk yang selama ini dilakukan masyarakat,
kebanyakan diantaranya hanya mengandalkan sinar dan panas dari matahari. Hal
ini dikarenakan mudah didapat dan tersedia di alam. Apabila musim hujan tiba,
banyak dari masyarakat tidak dapat menjemur handuk di luar rumah dikarenakan
cuaca yang tidak mendukung. Energi matahari tidak tersedia karena tertutup oleh
awan-awan. Handuk sering kali hanya dijemur di dalam ruangan. Ketika akan
dipakai kembali, pada umumnya handuk masih dalam keadaan basah, sehingga
menyebabkan handuk tidak nyaman saat digunakan dan handuk kurang dapat
menyerap air. Kadangkala handuk juga berbau apek, sehingga cukup mengganggu
penciuman. Selain itu handuk yang sering/selalu basah akan cepat mengalami
kerusakan.
Dalam suatu proses pengeringan, kelembaban udara sangat berpengaruh
terhadap laju suatu proses pengeringan. Kelembaban merupakan banyaknya
kandungan uap air di dalam udara. Udara yang kurang mengandung uap air
dikatakan udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air
dikatakan udara lembab. Semakin tinggi kelembaban udara maka proses penguapan
akan membutuhkan waktu yang lama, sehingga proses pengeringan juga
membutuhkan waktu yang lama. Pada kelembaban udara yang rendah proses
dari benda yang akan dikeringkan tinggi. Udara kering sedikit mengandung uap air,
ketika air berpindah ke udara kering, maka udara kering akan naik kelembabannya.
Ketika musim hujan, kelembaban udara menjadi tinggi dan menyebabkan
handuk sulit untuk kering. Mesin pengering handuk di pasaran sangat sulit
ditemukan, maka dari itu mesin pengering handuk sangat dibutuhkan pada saat
musim hujan dan pada saat cuaca tidak mendukung. Mesin pengering sebaiknya
dapat mengkondisikan udara lembab menjadi udara kering dan bersuhu tinggi
sehingga handuk basah cepat menjadi kering.
Mesin pengering dengan laju pengeringan yang besar sangat dibutuhkan
ketika musim hujan. Mesin ini dapat digunakan di rumah, villa, penginapan (home
stay) yang membutuhkan pengeringan handuk yang banyak dan cepat tanpa
terpengaruh oleh cuaca. Sehingga ketika akan melakukan pengeringan, mesin ini
dapat digunakan kapan saja tanpa terpengaruh oleh cuaca.
Dengan latar belakang tersebut di atas, penulis tertantang untuk merancang
dan membuat mesin pengering handuk dengan kapasitas cukup besar, ramah
lingkungan, aman, praktis dan tanpa melibatkan energi surya, serta melakukan
penelitian untuk mengetahui karakteristik dari mesin yang telah dibuat.
1.2 Rumusan Masalah
Di pasaran, mesin khusus untuk pengering handuk sulit ditemukan.
Dimusim hujan mesin pengering handuk sangat dibutuhkan. Diperlukan sebuah
inovasi mesin pengering handuk dengan kapasitas cukup besar yang dapat bekerja
tanpa melibatkan energi surya. Bagaimanakah solusi dari persoalan ini ? Jika
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
a. Merancang dan membuat mesin pengering handuk yang dapat bekerja tanpa
melibatkan energi surya.
b. Mengetahui laju pengeringan handuk dari mesin pengering handuk yang telah
dibuat dengan dua kondisi awal pengeringan handuk yang berbeda yaitu hasil
perasan tangan dan hasil perasan mesin cuci.
1.4 Batasan Masalah
Batasan-batasan yang dipergunakan di dalam pembuatan mesin pengering
handuk dengan siklus kompresi uap dibantu dengan satu buah penukar kalor:
a. Mesin bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap.
b. Komponen mesin siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator,
kondensor, filter dan pipa kapiler.
c. Refrigeran yang dipergunakan pada mesin siklus kompresi uap adalah R134a.
d. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan tambahan satu buah alat
penukar kalor.
e. Kompresor yang dipergunakan berdaya 1/2 HP, komponen utama yang lainnya
ukurannya menyesuaikan dengan daya kompresornya, dan mempergunakan
komponen standar yang ada di pasaran.
f. Mesin pengering ini bekerja dengan menggunakan sistem terbuka, artinya udara
yang telah dipergunakan untuk proses pengeringan handuk di buang keluar dari
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari hasil penelitian ini adalah
a. Diharapkan hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti
lain yang berminat pada penelitian pengeringan handuk.
b. Diharapkan dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang pengering
handuk yang dapat diletakkan di perpustakaan.
c. Diharapkan mesin pengering handuk yang dihasilkan dapat dipergunakan
sebagaimana mestinya di usaha salon, hotel, massage dan spa, penginapan
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar teori
Prinsip pengeringan mesin ini dilakukan dengan cara melewatkan udara
kering dan panas ke dalam lemari pengering handuk. Udara sekitar dihembuskan
ke dalam lemari pengering dengan sebuah kipas (fan). Sebelum masuk lemari
pengering, udara tersebut dilewatkan ke evaporator. Pada saat udara melewati
evaporator kandungan uap air yang terdapat dalam udara tersebut diteteskan,
sehingga udara setelah melewati evaporator udara menjadi kering. Selanjutnya
udara kering ini dilewatkan ke kompresor yang bersuhu tinggi, maka akan terjadi
peningkatan suhu pada udara kering tersebut. Tahap berikutnya udara tersebut
dilewatkan melalui kondensor yang bersuhu panas sehingga udara kering yang akan
masuk ke dalam lemari pengering memiliki suhu tinggi. Handuk yang berada di
dalam lemari pengering yang pada awalnya memiliki kelembaban tinggi menjadi
kering akibat dari udara kering dan bersuhu tinggi yang melewatinya. Pada saat
udara melewati handuk yang memiliki kelembaban tinggi, kelembaban pada
handuk akan berpindah ke udara kering yang bersuhu tinggi dan udara tersebut
akhirnya dihembuskan keluar lemari pengering.
2.1.1 Metode Pengeringan Handuk
Metode pengeringan yang berada di pasaran menggunakan beberapa
metode, diantaranya (a) pengeringan dengan penjemuran dibawah sinar matahari,
pemanas dan kipas, (d) pengering dengan mesin dehumidifier. Berikut adalah
penjelasannya:
a. Pengeringan dengan penjemuran dibawah sinar matahari
Pengeringan dengan dijemur dibawah sinar matahari merupakan cara yang
umum dilakukan oleh masyarakat luas. Panas matahari dapat menguapkan massa
air yang terdapat pada handuk sehingga handuk dapat menjadi kering. Metode ini
masih sering digunakan karena dirasa lebih mudah dan murah.
b. Pengeringan dengan gaya sentrifugal dan heater
Metode pengering jenis ini juga sering dijumpai di pasaran. Prinsip mesin
ini memanfaatkan gaya sentrifugal untuk memisahkan air dari handuk dibantu
pemanas, seperti heater atau Liquified Petroleum Gas (LPG) sebagai pemanas
ruangan. Cara kerja metode ini yaitu handuk diputar di dalam drum dengan
kecepatan tinggi yang digerakkan oleh motor listrik, putaran drum yang tinggi akan
menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan air terhempas keluar dari drum
utama dan tertampung pada drum keluaran. Sementara itu, heater akan
meningkatkan udara panas yang disirkulasikan ke dalam drum. Udara panas
tersebut membuat kandungan air pada handuk menguap.
c. Pengeringan dengan pemanas dan kipas.
Jenis pengering ini merupakan hasil pengembangan dari beberapa mesin
pengering yang terdapat di pasaran. Prinsip kerja pengeringan ini yaitu dengan
memanfaatkan panas dari heater atau gas LPG yang disirkulasikan ke dalam sebuah
lemari. Tujuan pemanasan ini untuk menaikkan suhu udara dan menurunkan
kandungan massa air dalam handuk dapat menguap. Kemudian udara lembab
tersebut dibuang keluar dari lemari yang biasa disebut dengan sistem terbuka dan
ada pula yang dibiarkan yang disebut sistem tertutup.
d. Pengering dengan mesin dehumidifier
Pengering jenis ini menggunakan metode mesin dehumidifier dan jarang
ditemui di pasaran. Mesin pengering ini memanfaatkan proses dehumidifikasi dan
pemanasan udara yang disirkulasikan ke dalam sebuah lemari. Udara diturunkan
kelembabannya dan menaikkan suhunya kemudian disirkulasikan ke dalam lemari.
Ruangan yang berisi udara kering dengan suhu tinggi menyebabkan kandungan air
dalam handuk menguap.
2.1.2 Dehumidifier
Dehumidifier adalah suatu alat pengering udara yang berguna untuk
mengurangi kadar uap air pada udara melalui proses dehumidifikasi. Proses
dehumidifikasi merupakan suatu proses penurunan kadar uap air pada udara
sehingga dihasilkan udara kering. Metode dehumidifikasi udara dibagi menjadi dua,
yaitu refrigerant dehumidifier yang menggunakan metode pendinginan di bawah
titik embun dan penurunan tingkat kelembaban dengan cara kondensasi, sedangkan
desiccant dehumidifier menggunakan metode bahan pengering sebagai penyerap
kelembaban udara.
Refrigerant dehumidifier merupakan dehumidifier yang umum digunakan
di pasaran karena biaya produksi yang murah dan mudah dalam pengoperasian.
Refrigerant dehumidifier ini dapat bekerja sangat efektif bila ditempatkan pada
dehumidifier menggunakan sistem kompresi uap. Evaporator berfungsi untuk
menyerap uap air yang terdapat di dalam udara sehingga udara menjadi kering,
kemudian udara kering dilewatkan kondensor agar udara memiliki suhu yang
tinggi. Evaporator mampu menurunkan suhu udara sehingga terjadi kondensasi
dimana uap air akan menetes ke bawah dan tertampung pada wadah.
Gambar 2.1 Refrigerant Dehumidifier
Prinsip desiccant dehumidifier berbeda dengan refrigerant dehumidifier
dalam penurunan kelembabannya. Desiccant dehumidifier menggunakan bahan
penyerap kelembaban yang berupa liquid atau solid, seperti silica gel. Desiccant
dehumidifier ini akan bekerja dengan baik apabila digunakan di daerah beriklim
dingin. Prinsip kerja desiccant dehumidifier dengan mensirkulasikan udara ke
bagian disc yang menyerupai sarang lebah dan terdapat bahan pengering. Disc
diputar perlahan menggunakan motor kecil. Udara yang mengandung uap air masuk
dan diserap oleh disc yang berputar. Hasil udara keluar dari disc memiliki suhu
hangat dan kering. Bersamaan dengan berputarnya disc pada bagian reaktivasi
meregenerasi bahan pengering pada disc. Kemudian air yang terserap oleh disc
bagian reaktivasi terlepas karena proses pemanasan. Uap air yang terserap oleh
udara pada bagian reaktivasi akan dikeluarkan ke lingkungan.
Gambar 2.2 Desiccant Dehumidifier
2.1.3 Parameter Dehumidifier
Parameter-parameter yang dibutuhkan untuk memahami proses
dehumidifikasi antara lain adalah (a) kelembaban, (b) suhu udara, (c) aliran udara
berikut merupakan penjelasannya:
a. Kelembaban
Kelembaban merupakan banyaknya jumlah kandungan air yang terdapat
pada udara. Udara dapat dikatakan memiliki kelembaban yang tinggi apabila
kandungan uap air yang dimilikinya tinggi, begitu juga sebaliknya. Udara atmosfer
merupakan campuran tiga material penting yaitu udara kering, uap air dan polutan
seperti asap rokok, debu dan gas-gas lainnya. Udara yang kurang mengandung uap
dikatakan udara lembab. Komposisi campuran udara kering dapat dinyatakan
[image:30.595.84.513.181.630.2]menurut volume, seperti diperlihatkan dalam Tabel 2.1
Tabel 2.1 Komposisi Udara Kering
Gas Persentase
Nitrogen 78%
Oksigen 20%
Argon 0,93%
Karbondioksida 0,03%
Gas lain 1,04%
Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya
menggunakan termometer bola basah dan termometer bola kering. Termometer
bola kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering dan termometer bola
basah untuk mengukur suhu udara basah. Pada termometer bola kering, bola tabung
air raksa pada termometer dibiarkan kering ketika mengukur suhu udara aktual.
Sedangkan pada termometer bola basah, bola tabung air raksa diberi kain yang telah
dibasahi agar suhu yang terukur adalah suhu saturasi atau titik jenuh, yaitu suhu
yang diperlukan agar uap air dapat berkondensasi. Jika suhu bola kering dan suhu
bola basah dari udara telah diketahui, maka dengan bantuan psychrometric chart,
Gambar 2.3 Termometer Kering dan Termometer Basah
Kelembaban udara dapat dinyatakan sebagai kelembaban udara mutlak,
kelembaban relatif dan kelembaban spesifik. Kelembaban udara mutlak adalah
banyaknya uap air yang terkandung di dalam 1 kg udara. Kelembaban relatif
merupakan persentase perbandingan jumlah uap air yang terkandung dalam 1 m3 udara dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam 1 m3 udara pada kondisi udara yang sama.
Kelembaban spesifik atau ratio 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 (grair/kgudara) atau
(kgair/kgudara). Dalam sistem dehumidifier semakin besar perbandingan kelembaban
spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dengan kelembaban spesifik
diuapkan. Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan Persamaan
(2.1) :
∆� = ��− �� kgair/kgudara (2.1)
Δw : massa air yang berhasil diuapkan (kgair/kgudara)
wH : kelembaban spesifik keluar dari lemari pengering (kgair/kgudara)
wF : kelembaban spesifik di dalam lemari pengering (kgair/kgudara)
b. Suhu Udara
Suhu udara adalah keadaan panas atau dinginnya udara disuatu tempat.
Suhu udara dinyatakan panas apabila suhu udara pada tempat dan waktu tertentu
melebihi suhu ligkungan sekitarnya dan begitu pula sebaliknya untuk udara dingin.
Suhu rata-rata di wilayah tropis, khususnya Indonesia yaitu sekitar 28oC.
Suhu udara memiliki pengaruh terhadap laju pengeringan. Semakin besar
perbedaan antara suhu udara pengering dan suhu handuk maka kemampuan
perpindahan kalor semakin besar. Oleh karena itu, proses penguapan air juga akan
meningkat.
Dry-bulb temperature atau suhu bola kering adalah temperatur yang terbaca
oleh termometer dengan kondisi bulb tidak dibasahi (dalam kondisi kering).
Wet-bulb temperature adalah temperatur yang terbaca pada termometer dengan Wet-bulb
yang dibalut dengan kain basah. Dew-point temperature adalah suhu di mana udara
mulai menunjukkan aksi pengembunan ketika didinginkan.
c. Aliran udara
Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara
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 massa air dari pakaian, namun berbanding terbalik
dengan suhu udara yang semakin menurun.
2.1.4 Psychrometric chart
Psychrometric chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan
karakteristik dari udara pada suatu lingkungan. Ada beberapa istilah yang
digunakan dalam Psychrometric chart ini, antara lain :
a. Temperatur bola kering (Tdb)
Temperatur bola kering adalah temperatur yang terbaca oleh termometer
dengan bulb pada termometer dalam keadaan kering atau tidak dibasahi air atau di
balut dengan kain basah.
b. Temperatur bola basah (Twb)
Temperatur bola basah adalah temperatur yang terbaca oleh termometer
dengan bulb termometer dibasahi air atau di balut dengan kain basah.
c. Temperatur titik embun (Dew-Point)
Temperatur titik embun adalah suhu di mana uap air di dalam udara mulai
menunjukkan aksi pengembunan ketika udara tersebut di dinginkan. Pada saat
udara mengalami pengembunan di temperatur titik embun maka besarnya
temperatur titik embun sama dengan temperatur bola basah (Twb) demikian pula
d. Kelembaban spesifik (w)
Kelembaban spesifik adalah berat kandungan uap air di dalam udara dalam
satu kilogram udara kering (kgair/kgudara).
e. Volume spesifik (SpV)
Volume spesifik merupakan kebalikan dari massa jenis. Massa jenis
merupakan perhitungan massa setiap satuan volume sedangkan, volume spesifik
merupakan perhitungan volume setiap satuan massa.
f. Entalpi (h)
Merupakan istilah dalam termodinamika yang menyatakan besarnya energi
yang dimiliki benda/material yang nilainya tergantung dari nilai suhu dan
tekanannya.
g. Kelembaban relatif (% RH)
Kelembaban relatif adalah perbandingan massa uap air yang terkandung
pada udara dengan massa uap air maksimal yang dapat dikandung udara pada suhu
[image:34.595.84.515.239.734.2]tersebut.
Ga
mbar
2.5
Ps
yc
hrome
tr
ic C
hart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (1) proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and
dehumidifying), (2) proses pemanasan (heating), (3) proses pendinginan dan
menaikkan kelembaban (cooling and humidifying), (4) proses pendinginan
(cooling), (5) proses humidifying, (6) proses dehumidifying, (7) proses pemanasan
dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying), (8) proses pemanasan dan
[image:36.595.86.512.240.616.2]menaikkan kelembaban (heating and humidifying).
Gambar 2.6 Proses yang terjadi dalam Psychrometric Chart
1. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidifying)
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
Sedangkan kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
[image:37.595.85.511.166.735.2]penurunan, tergantung dari prosesnya.
Gambar 2.7 Proses Cooling and Dehumidifying
2. Proses pemanasan (heating)
Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke
udara. Pada 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.
3. Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (cooling and humidifying)
Proses cooling and humidifying berfungsi menurunkan temperatur dan
menaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan perubahan
temperatur bola kering, temperatur bola basah dan kelembaban spesifik. Pada
proses ini, terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Selain itu,
terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik embun, kelembaban relatif dan
[image:38.595.84.513.236.621.2]kelembaban spesifik.
Gambar 2.9 Proses Cooling and Humidifying
4. Proses pendinginan (cooling)
Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara
sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan, terjadi
penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik, namun
terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada psychrometric chart
Gambar 2.10 Proses Cooling
5. Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola basah,
titik embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada psychrometric chart adalah
garis vertikal ke arah atas.
6. Proses dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi,
suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis dalam psychrometric
chart adalah garis vertikal ke arah bawah.
Gambar 2.12 Proses Dehumidifying
7. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying)
Pada proses ini berfungsi untuk menaikkan suhu bola kering dan
menurunkan kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan
kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembaban relatif tetapi terjadi
peningkatan suhu bola kering. Garis proses ini pada psychrometric chart adalah
Gambar 2.13 Proses Heating and Dehumidifying
8. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses
ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola kering.
Garis proses pada psychrometric chart adalah garis kearah kanan atas.
2.1.5 Siklus Kompresi Uap
Salah satu penerapan yang banyak digunakan dari termodinamika adalah
refrijerasi (refrigeration) yang berfungsi untuk memindahkan kalor dari tempat
bersuhu rendah ke tempat yang bersuhu tinggi. Pada mesin ini siklus refrijerasi yang
digunakan adalah siklus kompresi uap. Sikuls ini digunakan karena pemakaiannya
yang sangat luas dan fluida kerjanya bermacam-macam (misalnya: amonia, R12,
R22, R502, R134a, dll). Pada siklus kompresi uap umumnya menggunakan
refrigeran R134a sebagai fluida kerja karena lebih ramah lingkungan. Siklus
kompresi uap memiliki 4 komponen utama yaitu evaporator, kompresor, kondensor
dan pipa kapiler.
Gambar 2.15 Skematik Siklus Kompresi Uap
Pada siklus kompresi uap refrigeran bertekanan rendah akan dikompresikan
kompresor sehingga menjadi uap refrigeran bertekanan tinggi, selanjutnya uap
refrigeran bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan Qout
Qin
Win
Evaporator Kondensor
tinggi saat melewati kondensor. Kemudian cairan refrigeran bertekanan tinggi
tersebut tekanannya diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigeran bertekanan
rendah tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigeran
tekanan rendah.
Gambar 2.16 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 2.17 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Te mper atur e (T ) Entropy (s) 1a 3a 2a
4 3 2 1 Qin Qout Win P re ssure (P) Enthalpy (h) 1a 3a 2a
4
3 2
1 P1
P2
Tc
Dalam siklus kompresi uap, refrigeran mengalami beberapa proses yaitu :
a. Proses 1-2 merupakan proses kompresi isentropik (proses berlangsung pada
entropi (s) konstan) refrigeran. Karena proses ini berlansung secara isentropik,
maka suhu yang keluar dari kompresor meningkat menjadi gas panas lanjut.
Proses ini dilakukan oleh kompresor, refrigeran yang berupa gas bertekanan
rendah mengalami kompresi yang mengakibatkan refrigeran menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi.
b. Proses 2-2a merupakan proses penurunan suhu (desuperheating). Proses ini
berlangsung ketika refrigeran memasuki kondensor. Refrigeran gas panas lanjut
yang bertemperatur tinggi diturunkan suhunya sampai memasuki titik gas jenuh,
berlangsung pada tekanan yang konstan.
c. Proses 2a-3a merupakan proses kondensasi atau pelepasan kalor ke udara
lingkungan sekitar kondensor pada suhu konstan. Pada saat yang sama terjadi
perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Perubahan fase ini
dikarenakan temperatur refrigeran lebih tinggi dari pada suhu udara lingkungan
sekitar kondensor. Berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan.
d. Proses 3a-3 merupakan proses pendinginan lanjut, proses ini terjadi pelepasan
kalor sehingga suhu refrigeran keluar dari kondensor menjadi lebih rendah dan
berada pada fase cair. Hal ini agar refrigeran dapat lebih mudah mengalir dalam
pipa kapiler.
e. Proses 3-4 merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan berlangsung
pada entalpi yang konstan, proses ini berlangsung selama di dalam pipa kapiler.
campuran (cair-gas). Akibat dari penurunan tekanan, suhu refrigeran juga
mengalami penurunan.
f. Proses 4-1a merupakan proses evaporasi atau penguapan. Ketika proses ini
berlangsung terjadi perubahan fase dari campuran (cair-gas) menjadi gas jenuh.
Perubahan fase ini terjadi dikarenakan suhu refrigeran lebih rendah dari pada
suhu udara lingkungan sekitar evaporator sehingga terjadi penyerapan kalor dari
udara lingkungan sekitar evaporator. Proses ini berlangsung pada tekanan dan
suhu yang konstan.
g. Proses 1a-1 merupakan proses pemanasan lanjut. Proses yang terjadi karena
penyerapan kalor terus menurus pada proses 4-1a, refrigeran yang akan masuk
ke kompresor berubah fase dari gas jenuh manjadi gas panas lanjut. Pada proses
ini mengakibatkan kenaikan tekanan dan suhu refigeran.
2.1.6 Alat Penukar Kalor (Heat Exchanger)
Alat penukar kalor (heat exchanger) merupakan alat yang dapat
menghasilkan perpindahan panas dari suatu fluida yang memiliki temperatur tinggi
menuju fluida yang temperturnya lebih rendah. Heat exchanger dapat berfungsi
sebagai pemanas maupun pendingin, dalam penelitian ini heat exchanger
digunakan sebagai pemanas udara. Proses perpindahan panas dapat dilakukan
secara langsung dan secara tidak langsung. Proses perpindahan panas secara
langsung yaitu fluida panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin
tanpa adanya pemisah, contohnya ejector. Sedangkan perpindahan panas secara
tidak langsung yaitu bila antara fluida panas dan fluida dingin tidak terjadi kontak
Dalam penelitian ini heat exchanger digunakan untuk meningkatkan
temperatur udara kering sebelum masuk lemari pengering. Heat exchanger
menggunakan fluida air yang dipanaskan dengan menggunakan pemanas air tenaga
gas (gas water heater). Gas water heater merupakan water heater yang
menggunakan gas LPG sebagai sumber energi pemanas airnya. Prinsip kerja dari
gas water heater adalah pembakaran gas LPG yang digunakan untuk memanaskan
air di dalam pipa-pipa tembaga, sehingga dapat membuat air di dalam pipa-pipa
menjadi panas dengan waktu yang cepat. Kemudian air yang telah panas tersebut
disalurkan menuju kondensor dengan menggunakan selang sehingga kondensor
memiliki temperatur yang tinggi. Panas dari kondensor ini yang digunakan untuk
[image:46.595.85.510.229.648.2]meningkatkan panas udara ketika udara melewati kondensor.
2.1.7 Proses Udara Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk
Pada Gambar 2.19 merupakan proses yang terjadi pada mesin pengering
handuk. Udara luar yang mengandung uap air dilewatkan ke evaporator yang
bertemperatur rendah sehingga uap air pada udara mengalami kondensasi, setelah
melewati evaporator temperatur dan kandungan uap air pada udara mengalami
penurunan (cooling and dehumidifying). Kemudian udara bertemperatur rendah dan
kering tersebut dilewatkan kompresor yang bertemperatur tinggi sehingga terjadi
perpindahan panas dari kompresor ke udara yang melewati kompresor, suhu udara
menjadi naik. Udara ditingkatkan lagi temperaturnya ketika udara dilewatkan
kondensor dan heat exchanger. Proses ini disebut pemanasan (heating), yang
berjalan pada nilai kelembaban spesifik yang tetap.
Gambar 2.19 Proses udara yang terjadi pada mesin pengering (pandangan atas)
Udara yang bertemperatur tinggi masuk dalam lemari pengering handuk
untuk mengeringkan handuk yang basah. Ketika udara bertemperatur tinggi dan
kering melewati handuk basah terjadi perpindahan uap air dari handuk ke udara
yang melewatinya. Sehingga udara yang keluar dari lemari pengering
Eva pora tor Kompr esor Konde nsor He at ex change r Handuk (Cooling and dehumidifying)
(heating) (Cooling and humidifying) Udara
masuk
temperaturnya menurun dan kandungan uap airnya meningkat proses ini disebut
proses cooling and humidifying.
Gambar 2.20 Proses Pengeringan Handuk Pada Psychrometric Chart
Pada Gambar 2.20 merupakan proses pengeringan handuk pada
psychrometric chart yang terjadi pada mesin pengering handuk. Proses cooling and dehumidifying terjadi pada titik A hingga titik B. Pada titik B hingga titik F
merupakan proses heating. Proses cooling and humidifying terjadi dari titik F
hingga titik H.
Keterangan pada Gambar 2.20 :
a. Titik A merupakan kondisi udara lingkungan sebelum masuk mesin pengering.
b. Titik B merupakan kondisi udara setelah melewati evaporator.
c. Titik C merupakan suhu kerja dari evaporator.
e. Titik E merupakan kondisi udara setelah melewati kondensor.
f. Titik F merupakan kondisi udara setelah melewati heat exchanger (kondisi udara
masuk lemari pengering).
g. Titik G merupakan suhu kerja dari kondensor.
h. Titik H merupakan kondisi udara setelah keluar dari lemari pengering handuk.
Untuk dapat mengetahui laju pengeringan mesin pengering handuk dapat
dipergunakan Persamaan (2.2):
t m M 2 (2.2)
Pada Persamaan (2.2):
M2 = Laju pengeringan mesin pengering (kgair/menit)
Δm = Perbedaan massa air (kgair)
Δt = Perbedaan waktu (menit)
Menentukan laju aliran massa udara pada mesin pengering handuk dapat
mempergunakan Persamaan (2.3):
w M mudara
2
(2.3)
Pada Persamaan (2.3)
udara
m = Laju aliran massa udara (kgudara/menit) M2 = Laju pengeringan mesin pengering (kgair/menit)
2.2 Tinjauan Pustaka
Maruca (2008), merancang ruang pengeringan pakaian yang didalamnya
terdapat beberapa peralatan, yang meliputi: gantungan untuk menggantungkan
pakaian, kipas dan pompa kalor. Termostat dipergunakan untuk mempertahankan
suhu udara dalam lemari pengering sekitar 32oC. Evaporator dipergunakan sebagai peralatan dehumidifier dan kompresor dipergunakan sebagai peralatan pemanas
udara. Udara lembab dilewatkan ke evaporator, sehingga udara menjadi turun
suhunya dan menjadikan uap air terkondensasi, sehingga udara menjadi kering.
Kipas menghembuskan udara hasil pengkondisian evaporator dan kompresor
menuju kondensor yang bertujuan untuk memanaskan udara kering dan untuk
resirkulasi melalui ruang pengeringan melalui saluran udara, sehingga pakaian
didalamnya menjadi kering.
Goldberg (2005), mengemukakan bahwa alat pengering yang dirancang
mencakup ruang untuk mengeringkan dan sistem untuk mengalirkan udara kering.
Udara dialirkan melalui evaporator untuk diturunkan kelembaban spesifiknya dan
untuk menurunkan suhu udara bola kering di bawah suhu titik embunnya.
Kondensor dipergunakan untuk meningkatkan suhu udara yang keluar dari
evaporator. Peralatan pengering dengan sistem pompa panas memiliki siklus
refrijerasi yang mencakup: kompresor, kondensor, katup TXV dan evaporator.
Bison, Alberto (2012), menyatakan bahwa aliran udara panas dalam sistem
pengeringan melibatkan siklus refrijerasi dan siklus aliran udara. Siklus refrijerasi
terdiri dari beberapa komponen utama yaitu: kompresor, kondensor, katup
kondensor, lemari pengering dan sebuah kipas (fan). Kondensor merupakan alat
penukar panas yang digunakan untuk memanaskan udara yang melewatinya dan
juga bertugas untuk mendinginkan dan mengembunkan refrigeran dalam siklus
refrijerasi. Evaporator adalah alat penukar panas yang digunakan untuk
mendingkan aliran udara yang melewatinya dan juga untuk mendidihkan dan
memanaskan refrigeran dalam siklus refrijerasi.
Beers (2013), menyatakan bahwa peralatan pengering dengan siklus
kompresi uap menggunakan suatu fluida kerja, evaporator, kondensor, kompresor,
dan katup ekspansi, kooperatif saling berhubungan dan mengandung fluida kerja.
Peralatan juga termasuk ruang pengering pakaian, sebuah saluran dan kipas (fan)
yang diatur agar aliran udara melewati evaporator, kondensor dan akhirnya sampai
ke ruang pengering. Terdapat kontroler untuk mengontrol refrigeran ketika siklus
kompresi uap sedang berlangsung dan ketika tekanan melebihi nilai yang telah
ditentukan.
Balioglu (2013), menyatakan bahwa mesin pengering terdiri dari drum,
saluran udara yang terhubung ke drum, evaporator yang terdapat dalam saluran
udara untuk menurunkan kelembaban spesifik udara yang disebut proses
kondensasi, kondensor untuk memanaskan udara setelah udara melewati evaporator
dan kompresor yang berguna untuk memompa refrigeran ke kondensor dan
32
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
3.1 Obyek Penelitian
Obyek penelitian adalah mesin pengering handuk hasil buatan sendiri.
Ukuran dari lemari pengering 150 cm × 90 cm × 156 cm dan ukuran dari ruang mesin pengering 176 cm × 31 cm × 60 cm. Gambar dari skematik alat yang dipergunakan di dalam penelitian disajikan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Skematik dari Obyek Penelitian a b c
d
e e
f
g
h j
Keterangan pada Gambar 3.1 :
a. Evaporator g. Heat exchanger
b. Kompresor h. Water Heater
c. Kondensor i. Penampungan air
d. Pipa kapiler j. Pompa air
e. Fan k. Kompor
f. Lemari pengering l. Gas LPG
3.2 Variasi Penelitian
Variasi penelitian dilakukan terhadap kondisi handuk awal pengeringan
yaitu hasil perasan tangan dan hasil perasan mesin cuci sebanyak 20 handuk.
Penelitian dilakukan sebanyak 5 kali percobaan pada masing-masing variasi
penelitian, guna mendapatkan hasil karakteristik mesin pengering handuk yang
baik. Handuk yang dijadikan benda penelitian ini terbuat dari bahan katun dengan
ukuran 30 cm × 75 cm × 1,4 mm.
3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Handuk
Dalam proses pembuatan mesin pengering handuk ini diperlukan alat dan
bahan sebagai berikut:
3.3.1 Alat
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pengering
handuk, antara lain adalah :
a. Gergaji kayu
Gergaji kayu yang digunakan untuk memotong kayu yang akan dijadikan
rangka lemari mesin pengering.
b. Bor
Bor digunakan untuk membuat lubang, pada pembuatan mesin pengering
handuk bor digunakan untuk membuat lubang paku dan lubang untuk baut.
c. Meteran dan mistar
Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda, dalam pembuatan
mesin pengering handuk meteran digunakna untuk mengukur panjang kayu dan
triplek. Sedangkan mistar digunakan untuk mengukur panjang busa dan styrofoam.
d. Palu
Palu digunakan untuk memukul paku dalam pemasangan rangka dan casing
mesin pengering handuk.
e. Obeng dan kunci pas
Digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut dalam pembuatan
menggunakan obeng (-) dan obeng (+) sedangkan kunci pas digunakan untuk
f. Pisau cutter dan gunting plat
Pisau cutter digunakan untuk memotong triplek, styrofoam, busa dan
lakban. Gunting plat digunakan untuk memotong plat seng.
g. Tang kombinasi
Tang kombinasi digunakan untuk memotong, menarik dan mengikat kawat
agar kencang.
h. Tube cutter
Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga, agar hasil potongan
pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah proses pengelasan.
i. Tube expander
Tube expander atau pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan ujung
pipa tembaga agar antar pipa dapat tersambung dengan baik.
j. Gas las Hi-cook
Peralatan las digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan sambungan
pipa-pipa tembaga pada komponen mesin pengering.
k. 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.
l. Metil
Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran
m.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.
3.3.2 Bahan
Bahan atau komponen yang digunakan dalam proses pembuatan mesin
pengering handuk, antara lain :
a. Triplek
Triplek digunakan sebagai casing luar mesin pengering handuk. Pemilihan
triplek sebagai casing luar karena triplek berbahan isolator dengan konduktivitas
termal sebesar k = 0,12 W/m.oC (Moran, Michael, 2004) pada bagian dalam terdapat styrofoam yang juga berbahan isolator agar panas di dalam mesin tidak
keluar ke lingkungan.
b. Styrofoam
Styrofoam digunakan sebagai casing dalam, dengan tebal 20 mm. Styrofoam
memiliki konduktivitas termal sebesar k = 0,033 W/m.oC (Yunus A. Cengel, 2008), berarti material tersebut memiliki kemampuan penghantar panas yang rendah.
Gambar 3.4 Styrofoam
c. Busa
Busa berfungsi untuk meminimalisir kebocoran udara dan temperatur ke
lingkungan. Dalam penelitian ini digunakan untuk menutup celah-celah udara pada
mesin pengering handuk dan melapisi rangka-rangka pintu.
d. Lakban dan lem aibon
Lakban digunakan untuk menutup celah-celah sambungan antara kayu dan
triplek. Sedangkan lem aibon digunakan untuk styrofoam dan busa pada permukaan
triplek ataupun seng.
e. Paku
Paku digunakan untuk menyatukan rangka dan triplek agar dapat menyatu
sehingga konstruksi dapat menjadi kokoh.
f. Kawat
Kawat digunakan untuk mengikat rangka peletakan hanger dan mengikat
alat ukur pressure gauge serta mengikat pintu-pintu pada mesin pengering agar
udara yang keluar dari mesin pengering terminimalisir.
g. Balok kayu
Balok kayu yang digunakan dalam pembuatan mesin pengering handuk
adalah sebagai rangka dari mesin pengering.
h. Roda
Roda digunakan untuk membantu atau memudahkan pada saat
memindahkan mesin pengering dari satu tempat ke tempat lain.
i. Plat seng
Plat seng digunakan sebagai alas dari komponen evaporator. Pemilihan plat
seng sebagai alas dari komponen evaporator adalah agar rangka kayu tidak terkena
langsung air hasil kondensasi.
j. Kompresor
Kompresor merupakan alat yang berfungsi untuk mensirkulasikan
refrigeran ke komponen sistem kompresi uap yang lainnya melalui pipa-pipa
dengan cara menghisap dan memompa refrigeran. Jenis kompresor yang digunakan
adalah kompresor rotari dengan daya 1/2 HP, tegangan yang digunakan 220V, arus
yang bekerja pada kompresor 2 Ampere.
k. Kondensor
Kondensor merupakan suatu alat penukar kalor yang berfungsi
mengkondisikan refrigeran dari fase uap menjadi fase cair. Agar dapat mengubah
fase dari uap menjadi cair diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah dari suhu
refrigeran sehingga dapat terjadi pelepasan kalor ke lingkungan kondensor. Jenis
kondensor yang digunakan merupakan jenis pipa bersirip, pipa yang digunakan
berbahan tembaga dan sirip berbahan alumunium. Ukuran dari kondensor yang
digunakan adalah 67,5 cm × 2 cm × 50 cm dengan diameter pipa luar 10 mm, dan jumlah lintasan sebanyak sembilan.
Gambar 3.8 Kondensor
l. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan
refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum masuk evaporator. Ketika
penurunan. Panjang pipa kapiler yang digunakan sepanjang 60 cm dengan ukuran
diamater luar sebesar 3 mm.
Gambar 3.9 Pipa Kapiler
m.Evaporator
Evaporator merupakan unit yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran
dari fase cair menjadi gas sebelum refrigeran masuk kompresor. Jenis evaporator
yang digunakan merupakan jenis pipa bersirip dengan bahan pipa tembaga serta
sirip berbahan alumunium, ukuran dari evaporator adalah 62 cm × 1,3 cm × 45 cm dengan ukuran diameter pipa luar sebesar 7 mm dan jumlah lintasan sebanyak 11.
n. Filter
Merupakan alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran sebelum
refrigeran masuk pipa kapiler agar tidak terjadi penyumbatan dari serbuk-serbuk
sisa pemotongan pipa tembaga, korosi dan kotoran lainnya. Filter yang digunakan
memiliki panjang 70 mm dan diameter 19 mm.
Gambar 3.11 Filter
o. Refrigeran
Refrigeran merupakan jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin.
Refrigeran berfungsi untuk menyerap atau melepas kalor dari lingkungan sekitar.
Jenis refrigeran yang digunakan adalah R134a.
p. Kipas
Kipas digunakan untuk menghisap udara lingkungan dan mensirkulasi udara
kering hasil dehumidifikasi menuju lemari pengering. Banyaknya kipas yang
digunakan dalam penelitian ini adalah sebanyak dua buah dengan ukuran diameter
38 cm, jumlah sudu sebanyak 4 buah dan daya kipas 19 W.
Gambar 3.13 Kipas
q. Water heater
Water heater dalam penelitian ini digunakan sebagai pemanas aliran air
yang akan disalurkan ke heat exchanger. Water heater yang digunakan berjenis gas
[image:63.595.86.513.222.751.2]water heater dengan LPG sebagai sumber energinya.
r. Kompor
Dalam penelitian kompor yang digunakan berjenis high pressure , kompor
digunakan untuk memanaskan gas water heater sehingga air yang mengalir
meningkat suhunya.
s. Pompa
Pompa digunakan untuk mensirkulasikan air dari penampungan air menuju
heat exchanger. Jenis pompa yang digunakan dalam penelitian adalah jenis pompa
sentrifugal.
t. Gas LPG
Gas LPG dalam penelitian ini digunakan sebagai bahan bakar untuk
meningkatkan suhu air ketika air melewati gas water heater.
u. Selang
Dalam penelitian ini selang digunakan untuk mengalirkan fluida dari pompa
menuju gas water heater, kemudian dari gas water heater menuju heat exchanger.
Ukuran selang yang digunakan 1/2 inch.
3.3.3 Alat Bantu Penelitian
Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai
berikut:
a. Pengukur suhu digital dan termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian. Cara kerja adalah pada ujung termokopel diletakkan (ditempelkan atau
tertampil pada layar penampil suhu digital. Dalam pelaksanaan diperlukan kalibrasi
agar lebih akurat.
Gambar 3.15 Penampil Suhu Digital dan Termokopel
b. Timbangan digital
Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat handuk basah dan berat
handuk kering dalam penelitian. Timbangan yang digunakan memiliki kapasitas 30
[image:65.595.84.512.168.699.2]kg dengan ketelitian 0,5 gram.
c. Termometer bola kering dan termometer bola basah
Termometer bola kering digunakan untuk mengukur suhu kering udara,
sedangkan suhu bola basah digunakan untuk mengukur suhu basah udara yang
melewati termometer.
d. Stopwatch
Stopwatch digunakan dalam penelitian untuk mengukur waktu yang
dibutuhkan dalam penelitian. Waktu yang dibutuhkan setiap pengambilan data
adalah setiap 15 menit.
f. Alat ukur tekanan (Pressure Gauge)
Pressure Gauge digunakan dalam penelitian untuk mengukur tekanan
refrigeran dalam sistem kompresi uap. Terdapat dua alat ukur tekanan, yaitu
[image:66.595.86.513.197.629.2]tekanan hisap kompresor dan tekan keluar kompresor.
Gambar 3.17 Pressure Gauge
g. Tang amper
Digunakan untuk mengetahui arus yang bekerja pada kompresor dari mesin
3.4 Tata Cara Penelitian
3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur pelaksanaan penelitian mengikuti alur penelitian seperti diagram alir
[image:67.595.86.507.191.717.2]yang tersaji pada Gambar 3.18.
Gambar 3.18 Diagram Alir Untuk Penelitian Mulai
Persiapan Alat
Pembuatan Mesin
Pengambilan semua data
Hasil Penelitian, Pengolahan Data,
Perhitungan, Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
Tidak baik
3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk
Langkah-langkah dalam pembuatan mesin pengering handuk yaitu:
a. Merancang bentuk dan ukuran mesin pengering handuk.
b. Membuat rangka mesin pengering handuk dengan menggunakan balok kayu.
c. Pemasangan triplek pada rangka mesin dan menutup sela-sela antara rangka
[image:68.595.86.511.182.639.2]mesin dan triplek dengan lakban.
Gambar 3.19 Pembuatan Rangka Mesin Pengering Handuk
d. Pembuatan alas komponen evaporator dengan plat seng.
e. Pemasangan pintu agar memudahkan dalam pemasangan komponen utama
siklus kompresi uap dan pemasangan kipas.
f. Pemasangan styrofoam sebagai casing dalam mesin pengering handuk.
g. Pemasangan komponen utama dari siklus kompresi uap yaitu kompresor,
