RANCANG BANGUN KONDENSOR UNTUK MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1PK
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
NIM : 100 421 057 RICARDO NAINGGOLAN
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Perancangan ini bertujuan untuk mengatasi masalah yang dihadapai usaha loundry pada penyediaan mesin untuk pencuci dan pengering yang dapat bekerja cepat. Oleh sebab itu dilakukan perancangan yang bertujuan untuk menghasilkan suatu unit mesin pengering pakaian portable dengan menggunankan AC rumah yang berorientasikan pada upaya efisiensi energi listrik yang dapat diaplikasikan pada skala kecil dan besar . Perancangan model fisik semua komponen pada unit mesin pengering pakaian ini didasarkan pada hasil perhitungan teoritis dan Pompa kalor yang digunakan beroperasi menggunakan siklus kompresi uap menjadi batasan masalahnya. Manfaat perancangan ini adalah untuk memenuhi kebutuhan pengeringan pakaian pada sektor rumah tangga, khususnya usaha laundry di Indonesia. Metode yang digunakan untuk mencapai tujuan adalah melalui perhitungan termodinamika dan perhitungan kondensor dengan refrigerant yang dipakai R-22. Kesimpulan perancangan ini diperoleh Koefisien performansi (COP) dan mendapatkan hasil beban kondensor pada saat superheated dan pada saat kondensasi, selisih temperatur rata rata logaritmik ( LMTD) dan panjang pipa kondensor. Koefisien Performansi yang tinggi sangat diharapkan karena hal itu menunjukkan bahwa sejumlah kerja tertentu refrigerasi hanya memerlukan sejumlah kecil kerja dalam proses pengeringan.
Kata kunci: portable , AC Rumah, refrigerant, HCFC-22, Coefficient of Perfomance (COP)
ABSTRAC
This design aims to address the problems faced by businesses loundry on providing for washing machines and dryers that can work quickly. Therefore, to design that aims to produce a unit of portable clothes dryer with AC disa-oriented home on electrical energy efficiency measures that can be applied to small and large scale. The design of all components of the physical models of clothes dryers in the units is based on the results of theoretical calculations and the use of heat pumps operate using the vapor compression cycle into a boundary problem. The benefits of this design is to meet the needs of drying clothes in the household sector, particularly laundry business in Indonesia. The method used to achieve the goal is through thermodynamic calculations and the calculations used condenser with refrigerant R-22. Conclusion This design is obtained coefficient of performance (COP) and get the condenser load at the time when the superheated and condensing, logarithmic average temperature difference (LMTD) and the length of the condenser pipe. High Performance Coefficient is desirable because it shows that a certain amount of refrigeration work requires only a small amount of work in the drying process.
Keyword: portable , Housing AC, refrigerant, R-22, Coefficient of Perfomance ( COP)
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini. Tugas sarjana ini merupakan syarat dalam memperoleh gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
Tugas sarjana ini diambil dari bidang mata kuliah Perpindahan panas dengan judul “Rancang Bangun Kondensor Mesin Pengering Pakaian Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1Pk”
Dalam penyelesaian tugas sarjana ini, penulis mendapat banyak bimbingan dan dukungan dari dosen pembimbing bapak Dr. Eng.Himsar Ambarita, ST, MT dan teman – teman di Departemen Teknik Mesin Ekstensi Universitas Sumatera Utara, baik berupa saran dan nasehat serta ilmu pengetahuan.
Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua orang tua tercinta Ayahanda E. Nainggolan dan Ibunda R. br. Banjarnahor yang telah berjuang untuk membimbing dan memberi dorongan moril serta buat semua doa-doanya selama ini kepada penulis. 2. Bapak Dr. Eng.Himsar Ambarita, ST, MT, sebagai dosen pembimbing
yang telah meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan nasehat kepada penulis sepanjang pengerjaan tugas sarjana ini hingga selesai.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis selama kuliah. 5. Bapak/Ibu staf pegawai yang banyak membantu penulis selama kuliah di
Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas sarjana ini. Akhir kata penulis berharap semoga tugas sarjana ini dapat berguna bagi pembaca. Terima kasih.
Medan, 14 April 2014 Penulis,
NIM: 100421057 Ricardo Nainggolan
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR NOTASI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 1
1.3. Rumusan Masalah ... 1
1.4. Tujuan Studi Dan Perancangan ... 2
1.4.1. Tujuan Umum ... 2
1.4.2. Tujuan Khusus ... 2
1.4. Manfaat Studi Dan Perancangan ... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Teori Pengeringan ... 3
2.2. Pengeringan Buatan ... 3
2.3.Jenis Jenis Pengeringan Buatan ... 3
2.4. Mesin PengeringPakian ... 5
2.5. Siklua Kompresi Uap ... 9
2.5.1. Proses Kompresi ... 10
2.5.2. Proses Kondensasi ... 10
2.5.3. Proses Ekspansi ... 11
2.5.4. Proses Evaporasi ... 11
2.6 Komponen Utama Pompa Kalor Siklus Kompresi Uap ... 11
2.6.1.Kompresor ... 11
2.6.2. Kondensor ... 11
2.7. Refrigrant ... 18
2.7.2. Persyaratan Refrugran ... 21
BAB III METODE PENENLITIAN 3.1. Tempat Dan Waktu Studi dan Perancangan... 22
3.2. Bahan Dan Alat ... 25
3.2.1. Bahan ... 25
3.2.2. Alat ... 26
3.3. Data Studi dan Perancangan ... 28
3.4 Metode Pelaksanaan Studi dan Perancangan ... 29
BAB IV PERANCANGAN KONDENSOR MESIN PENGERING 4.1. Prosedur Perancangan Ulang Kondensor ... 31
4.2. Perhitungan Termodinamika ... 32
4.3. Perhitungan kondensor ... 34
4.3.1. Data Eksiting Kondensor ... 36
4.3.2. Untuk Uap Superheated ... 38
4.3.3. Unutuk Kondensasi ... 43
4.4. Panjang Pipa ... 46
4.4.1. Panjang Pipa Perlintasan ... 47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 48 5.2. Saran ... 48 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR NOTASI
A luas silinder kompresor m3
COP coefficient of performance tanpa dimensi
h enthalpi kJ/kg
h
1 enthalpi refrigeran masuk kompresor kJ/kg
h
2 enthalpi gas refrigeran pada tekanan kondensor (isentropik)
kJ/kg
h
2 enthalpi refrigeran keluar kompresor kJ/kg
h
2S enthalpi refrigeran saat kompresi isentropik kJ/kg h
3 enthalpi refrigeran masuk TXV kJ/kg
h
4 enthalpi cairan refrigeran pada tekanan
kondensor
kJ/kg
h
4 enthalpi refrigeran keluar evaporator kJ/kg
h
5 enthalpi refrigeran masuk evaporator kJ/kg
h
u enthalpi udara kJ/kg
laju aliran massa refrigeran kg/s m&
m prosentase volume sisa % ref
P tekanan absolut MPa
P
1 tekanan sisi suction kompresor MPa
P
2 tekanan sisi discharge kompresor MPa
P
3 tekanan sisi keluar kondensor MPa
P
4 tekanan sisi masuk evaporator MPa
P
5 tekanan sisi keluar evaporator MPa
P
kond tekanan kondensor MPa
QKonden
kalor yang diserap Kondensor kW
S panjang langkah m
T temperatur absolut oC atau K
T
kond temperatur kondensor
o C
T
L temperatur refrigeran saat menyerap kalor (temperatur evaporator), W
komp daya kompresor, kW η
cv efisiensi ruang sisa, % ηvol efisiensi volumetris, % η
kom efisiensi isentropis (efisiensi kompresor), % ρ densitas refrigeran, kg/m3
ρ suc densitas refrigeran pada sisi hisap (suction) kompresor, kg/m 3
ρ
u densitas udara, kg/m
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mesin Pengering Speed Queen dengan penambahan LPG ... 6
Gambar 2.2 Mesin Pengering Elektroluk ... 6
Gambar 2.3 Mesin Pengering dan ruang pengering rakitan ... 7
Gambar 2.4 Mesin pengering pakaian gas LPG type standart ... 7
Gambar 2.5 Mesin Pengering Loundry Gas Type TL - 25 ... 8
Gambar 2.6 Siklus Kompresi Uap ... 9
Gambar 2.7 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap pada Diagram P-h... 9
Gambar 2.7a Proses Kompresi ... 10
Gambar 2.7b Proses Kondensasi ... 10
Gambar 2.7c Proses Epaporasi ... 11
Gambar 2.8 Kondensor jet ... 12
Gambar 2.9 Kondensor pipa ganda ... 14
Gambar 2.10 Kondensor selubung dan tabung ... 15
Gambar 3.1 Rancangan Mesin Pengering Pompa Kalor ... 25
Gambar 3.2 Aluminium S Type Load Cell ... 26
Gambar 3.3 Rh Meter ... 27
Gambar 3.4 Hot Wire Annemometer ... 28
Gambar 3.5 Pressure gauge ... 28
Gambar 3.6 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian ... 30
Gambar 4.1 Rancang bangun mesin pompa kalor ... 31
Gambar 4.2 Sketsa rancang bangun mesin pompa kalor ... 32
Gambar 4.3 Diagram P-h ... 33
Gambar 4.4 Kondensor AC ... 34
Gambar 4.5 Diagram P-h ... 36
Gambar 4.6 Kondensor perancangan ... 37
Gambar 4.7 Sirip ... 41
Gambar 4.8 Selisih temperatur rata – rata logaritmik kondensor ... 42
Gambar 4.9 Faktor koreksi ... 43
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan Kondensor Berpendingin udara dan air ... ... 16
Tabel 2.2 Pembagian Refrigerant berdasarkan keamanan ... ... 19
Tabel 2.3 Nilai ODP beberapa Refrigerant ... …... 22
