ABSTRAK
Dunia industri di Indonesia dari tahun ke tahun terus berkembang, contohnya industri obat dan makanan. Industri-industri tersebut menuntut para pekerjanya agar tetap steril dalam bekerja, dengan menggunakan pakaian, kaos kaki, sarung tangan , dan penutup kepala. Persoalannya adalah bagaimana cara mengeringkan pakaian, sarung tangan, kaos kaki, sepatu yang dipergunakan sehari–hari oleh karyawan pabrik / industri dapat teratasi, terutama pada saat musim hujan. Oleh karena itu diperlukan mesin khusus yang fungsinya untuk mengeringkan pakaian, sarung tangan, kaos kaki, sepatu, dan lain-lain.
Tujuan penelitian ini adalah merancang dan merakit mesin pengering kaos kaki tanpa melibatkan energi surya serta mengetahui kecepatan pengeringan dari mesin pengering kaos kaki yang telah dibuat.
Penelitian ini di lakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin Pengering yang diteliti dalam bekerjanya mempergunakan siklus kompresi uap. Komponen utama mesin siklus kompresi uap meliputi : kompresor, kondensor, evaporator dan pipa kapiler. Daya kompresor sebesar 1,5 PK, serta meggunakan refrigeran R134a. Ukuran komponen utama yang lain menyesuaikan besarnya kompresor dan mempergunakan ukuran yang sesuai yang ada dipasaran. Mesin bekerja dengan siklus terbuka. Penelitian ini di lakukan dengan memvariasikan metode pemerasan, yaitu perasan dengan tangan dan perasan mesin cuci.
Penelitian memberikan hasil bahwa mesin pengering kaos kaki dengan sistem kompresi uap berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai fungsinya. Mesin pengering kaos kaki ini dapat bekerja pada saat ada beban kaos kaki basah yang dikeringkan dengan suhu kering sekitar 42,4oC dan pada suhu basah 30oC. Mesin pengering mampu mengeringkan 25 pasang kaos kaki dewasa berbahan katun pada saat kondisi basah dengan hasil perasan tangan dalam waktu 135 menit, serta hasil perasan dengan mesin cuci dalam waktu 15 menit.
ABSTRACT
Industrial sector in Indonesia from year to year is growing, example food and drugs industry. These industries require workers to keep sterile, by using clothing, socks, gloves, and cap . The problem is how to dry clothes, gloves, socks, and shoes which used everyday by employees of factory / industrial can be resolved, especially during the rainy season. Because of that, the factory need a machine which have specific function to dry clothes , gloves, socks, and cap.
This research have purpose to make socks dryer machine without solar energy, and also we can know how long this socks dryer machine take time to dry wet socks.
This research took palce in the Laboratory of Mechanical Engineering Sanata Dharma University in Yogyakarta. This socks dryers machine using vapor compression cycle. Main components of the machine are : compressor, condenser, evaporator and capillary tube. Compressor have power of 1.5 PK, as well as receipts Refrigerant R134a. Main Components of other sizes which adjust the compressor and use the size matching components in the market. This machine using open system. This research have 2 methods wash machine dryer and manual by hand.
From this research we can know, this machine can works well. This machine can works in dry temperature 42,4oC and wet temperature 30oC. Socks dryer machine can drying 25 pairs socks on wet conditions only need 135 Minutes, and by wash machine dryer only need 15 minutes.
i
PENGERING KAOS KAKI MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS
KOMPRESI UAP DENGAN DUA EVAPORATOR TERSUSUN
SERI
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat S-1 Teknik Mesin
oleh :
Daniel Danu Waskito
NIM : 125214039
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
ii
SOCKS DRYER USING VAPOR COMPRESSION CYCLE
WITH 2 SERIAL EVAPORATORS STRUCTURE
FINAL PROJECT
As Partical Fullfillment of The Requirements to Obtains Sarjana Teknik in Mechanical Engineering
by :
Daniel Danu Waskito
Student Number : 125214039
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
Dipersiapkan dan disusun oleh:
Daniel Danu Waskito
NIM
:125214442Telah dipetahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal 22 Maret 2016
Susunan Dewan Penguji
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta 22 Maret 20 I 6 Fakultas Sains dan Teknologi
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaarl
di
suatu PerguruanTinggi, dan separliang sepengetatruan sayajuga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pematr ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah
ini
dan disebutl<an dalam daftar pustaka, sebagai layaknyakarya ilmiah.
Yang bertanda tangan di bawatr ini saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama
NomorMahasiswa
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharna karya ilmiah yang berjudtrl :
Pengering kaos kaki menggunakan mesin siklus kompresi uap dengan dua
evaporator tersusun seri
Berserta 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 rurmun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan narna saya sebagai penulis.Demikianpemyataan ini saya buat dengan sebenarnya
vii
ABSTRAK
Dunia industri di Indonesia dari tahun ke tahun terus berkembang, contohnya industri obat dan makanan. Industri-industri tersebut menuntut para pekerjanya agar tetap steril dalam bekerja, dengan menggunakan pakaian, kaos kaki, sarung tangan , dan penutup kepala. Persoalannya adalah bagaimana cara mengeringkan pakaian, sarung tangan, kaos kaki, sepatu yang dipergunakan sehari–hari oleh karyawan pabrik / industri dapat teratasi, terutama pada saat musim hujan. Oleh karena itu diperlukan mesin khusus yang fungsinya untuk mengeringkan pakaian, sarung tangan, kaos kaki, sepatu, dan lain-lain.
Tujuan penelitian ini adalah merancang dan merakit mesin pengering kaos kaki tanpa melibatkan energi surya serta mengetahui kecepatan pengeringan dari mesin pengering kaos kaki yang telah dibuat.
Penelitian ini di lakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin Pengering yang diteliti dalam bekerjanya mempergunakan siklus kompresi uap. Komponen utama mesin siklus kompresi uap meliputi : kompresor, kondensor, evaporator dan pipa kapiler. Daya kompresor sebesar 1,5 PK, serta meggunakan refrigeran R134a. Ukuran komponen utama yang lain menyesuaikan besarnya kompresor dan mempergunakan ukuran yang sesuai yang ada dipasaran. Mesin bekerja dengan siklus terbuka. Penelitian ini di lakukan dengan memvariasikan metode pemerasan, yaitu perasan dengan tangan dan perasan mesin cuci.
Penelitian memberikan hasil bahwa mesin pengering kaos kaki dengan sistem kompresi uap berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai fungsinya. Mesin pengering kaos kaki ini dapat bekerja pada saat ada beban kaos kaki basah yang dikeringkan dengan suhu kering sekitar 42,4oC dan pada suhu basah 30oC. Mesin pengering mampu mengeringkan 25 pasang kaos kaki dewasa berbahan katun pada saat kondisi basah dengan hasil perasan tangan dalam waktu 135 menit, serta hasil perasan dengan mesin cuci dalam waktu 15 menit.
viii
ABSTRACT
Industrial sector in Indonesia from year to year is growing, example food and drugs industry. These industries require workers to keep sterile, by using clothing, socks, gloves, and cap . The problem is how to dry clothes, gloves, socks, and shoes which used everyday by employees of factory / industrial can be resolved, especially during the rainy season. Because of that, the factory need a machine which have specific function to dry clothes , gloves, socks, and cap.
This research have purpose to make socks dryer machine without solar energy, and also we can know how long this socks dryer machine take time to dry wet socks.
This research took palce in the Laboratory of Mechanical Engineering Sanata Dharma University in Yogyakarta. This socks dryers machine using vapor compression cycle. Main components of the machine are : compressor, condenser, evaporator and capillary tube. Compressor have power of 1.5 PK, as well as receipts Refrigerant R134a. Main Components of other sizes which adjust the compressor and use the size matching components in the market. This machine using open system. This research have 2 methods wash machine dryer and manual by hand.
From this research we can know, this machine can works well. This machine can works in dry temperature 42,4oC and wet temperature 30oC. Socks dryer machine can drying 25 pairs socks on wet conditions only need 135 Minutes, and by wash machine dryer only need 15 minutes.
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 setiap mahasiswa
prodi Teknik Mesin mendapatkan gelar sarjana S-1 pada prodi 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.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta sekaligus sebagai Dosen Pembimbing
Skripsi.
3. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
4. Andreas Parjana dan Emiliana Wartini sebagai orang tua saya, yang telah
memberi motivasi dan dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun
spiritual.
5. Yosep Purbo Kurniaji dan Fransiska Rika Hebriella, yang terus memberi
6.
Seluruh staf dan pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains danTeknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan
memberikan berbagai
ilmu
penegetahuan yang sangat membantu dalampenyusunan skripsi.
7.
Seluruh keluarga besar Sastodiyono yang tidak bisasaya
sebutkan satupersatu terima kasih atas segala dukungan yang telah diberikan kepada
penulis.
8.
Teman-temanOMK Seyegan,
Damar, Reno, Sinta, Tasia,Ucoh
BeneStoking, Atta, Panjio Mas Gilang, Bung Dody, Bang Eko, Fajar, Agus, Mas
Andre, Mas Bowil Ha Mas Jatniko, lvlbak
It4
Mbak Nande dan semua yangtidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan kegembiraan,
saran dan kekoplakannya.
9.
Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Angkatan 2012 dan semuapihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan
dorongan dan bantuan dalam wujud upup* selama penyusunan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan skripsi ini
masih banyak kektrangan yang perlu diperbaiki, rmtuk itu penulis mengharapkan
masukan, kdtik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakawry4
Semoga skripsi
ini
dapat berrranfaat bagi penulis maupun pembaca TerimaKasih.
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……….… i
TITLE PAGE……… ii
HALAMAN PERSETUJUAN……….. iii
HALAMAN PENGESAHAN………... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA……….. v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS……….. vi
ABSTRAK……….………... vii
ABSTRACT………. viii
KATA PENGANTAR……….. ix
DAFTAR ISI……….… xi
DAFTAR TABEL………. xiv
DAFTAR GAMBAR……… xv
BAB I PENDAHULUAN……….… 1
1.1 Latar Belakang……….…. 1
1.2 Rumusan Masalah……….…… 2
1.3 Tujuan Penelitian………...… 2
1.4 Batasan Masalah………..….. 3
xii
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA……….. 5
2.1 Dasar Teori……… 5
2.1.1 Metode - metode Pengeringan Kaos Kaki……….... 5
2.1.2 Dehumidifier…...………. 7
2.1.3 Parameter Dehumidifier ………. 9
2.1.4 Psychrometric Chart………... 15
2.1.4.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric Chart………. 17
2.1.5 Mesin Siklus Kompresi Uap……… 20
2.2 Tinjauan Pustaka ……….. 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...……… 27
3.1 Obyek Penelitian ...……… 27
3.2 Variasi Penelitian ... 28
3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Kaos kaki……….. 28
3.3.1 Peralatan Untuk Pemuatan ...………. 28
3.3.2 Bahan dan Komponen Mesin ...…….………. 30
3.3.3 Peralatan Bantu Penelitian ………...………….. 36
3.4 Tata Cara Penelitian……….. 38
3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian………...………. 38
3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Kaos kaki……….. 39
3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran R134a ...……… 40
3.4.3.1 Proses Pemetilan ... 40
xiii
3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran R134a ... 41
3.4.4 Skematik Pengambilan Data ……….. 42
3.4.5 Langkah –langkah Pengambilan Data……… 44
3.5 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil……….. 46
3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan……… 48
BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN.. 49
4.1 Hasil Penelitian……….. 49
4.2 Perhitungan ....………... 52
4.3 Pembahasan ...……….. 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 63
5.1 Kesimpulan ….……….. 63
5.2 Saran ...……….. 63
DAFTAR PUSTAKA ... 65
LAMPIRAN ... 66
A Foto alat yang digunakan dalam penelitian ... 66
B Grafik Psycrhometric Chart perasan tangan ... 68
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Tabel yang dipergunakan untuk pengisian data ..……....….. 45
Tabel 4.1 Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan
perasan tangan ... 49
Tabel 4.2 Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan
perasan mesin cuci ... 51
Tabel 4.3 Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan
panas matahari ... 52
Tabel 4.4 Massa air yang menguap dari kaos kaki (M1) ... 53
Tabel 4.5 Data hasil pengeringan kaos kaki dengan bantuan
perasan tangan ... 58
Tabel 4.6 Data hasil pengeringan kaos kaki dengan bantuan
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Refrigerant Dehumidifier ... 8
Gambar 2.2 Desiccant Dehumidifier ... 9
Gambar 2.3 Hygrometer ... 10
Gambar 2.4 Termometer bola basah dan termometer bola kering ... 14
Gambar 2.5 Psychrometric Chart ... 16
Gambar 2.6 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart ... 17
Gambar 2.7 Proses penurunan suhu dan pengembunan ... 18
Gambar 2.8 Proses pemanasan (heating) ... 19
Gambar 2.9 Proses pendinginan evaporatif ... 20
Gambar 2.10 Siklus kompresi uap …... 21
Gambar 2.11 P-h diagram siklus kompresi uap …... 22
Gambar 2.12 T-s diagram siklus kompresi uap ... 22
Gambar 3.1 Skematik mesin pengering kaos kaki ... 27
Gambar 3.2 Kaos kaki yang digunakan ... 28
Gambar 3.3 Besi Hollow ... 31
Gambar 3.4 Styrofoam ... 31
Gambar 3.5 Kondensor ... 32
Gambar 3.6 Pipa Kapiler ... 33
Gambar 3.7 Kompresor ... 33
Gambar 3.8 Evaporator ... 34
xvi
Gambar 3.10 Pressure Gauge ... 35
Gambar 3.11 Kipas ... 35
Gambar 3.12 Penampil suhu digital dan termokopel ... 36
Gambar 3.13 Timbangan digital ... 36
Gambar 3.14 Stopwatch ... 37
Gambar 3.15 Diagram alir penelitian ... 38
Gambar 3.16 Pemasangan komponen ... 39
Gambar 3.17 Katup pengisian refrigeran ... 41
Gambar 3.18 Skematik pengambilan data ... 42
Gambar 4.1 Suhu kerja kondensor (Tkond) dan suhu kerja evap (Tevap). 54 Gambar 4.2 Psychrometric chart perasan tangan, 60 menit ... 56
Gambar 4.3 Grafik penurunan massa air tiap variasi pada proses pengeringan kaos kaki ... 61
Gambar A.1 Mesin pengering kaos kaki sistem terbuka ... 66
Gambar A.2 Mesin pengering kaos kaki sistem terbuka ... 66
Gambar A.3 Ruang mesin pengering kaos kaki ... 67
Gambar B.1 Psychrometric chart perasan tangan, 15 menit …... 68
Gambar B.2 Psychrometric chart perasan tangan, 30 menit …... 69
Gambar B.3 Psychrometric chart perasan tangan, 45 menit ... 70
Gambar B.4 Psychrometric chart perasan tangan, 60 menit ... 71
Gambar B.5 Psychrometric chart perasan tangan, 75 menit ... 72
Gambar B.6 Psychrometric chart perasan tangan, 90 menit ... 73
xvii
Gambar B.8 Psychrometric chart perasan tangan, 120 menit ... 75
Gambar B.9 Psychrometric chart perasan tangan, 135 menit ... 76
Gambar C.1 Psychrometric chart perasan mesin cuci, 15 menit ... 77
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi panas matahari sudah menjadi sumber kebutuhan sehari-hari yang
digunakan oleh manusia. Beberapa contoh penggunaan energi matahari adalah
sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Matahari, sebagai sumber energi untuk
pengeringan hasil-hasil laut, hasil pertanian, tanaman, pakaian, handuk dan
lain-lain.
Permasalahan yang dihadapi saat ini adalah tentang ketersediaan energi
panas matahari yang tidak menentu ketika musim hujan datang. Diketahui bahwa
negara Indonesia memiliki musim hujan dalam waktu yang cukup lama, sekitar 6
bulan. Pada saat musim hujan datang, warga menjadi kesulitan untuk
mengeringkan pakaian, sepatu, kaos kaki, handuk, dan lain-lain.
Dilihat dari sisi teknologi, terdapat alat pengering yang dapat digunakan
untuk mengeringkan kaos kaki dalam jumlah yang banyak. Namun alat tersebut
masih belum bisa dinikmati oleh masyarakat karena belum dijual bebas di pasaran
dan kalaupun ada harganya masih terlalu mahal. Sehingga hanya perusahaan atau
industri saja yang biasanya memiliki alat pengering kaos kaki karena kebutuhan
industri yang harus menyediakan kaos kaki yang selalu bersih setiap harinya bagi
para karyawannya. Untuk industri farmasi, pabrik susu, industri makanan, mesin
pengering kaos kaki sangatlah diperlukan. Tujuannya adalah untuk mengeringkan
jumlah yang banyak untuk dipergunakan karyawannya ketika berada di dalam
pabrik. Dengan demikian, proses produksi di dalam pabrik dapat dijaga
kebersihannya.
Untuk mempermudah masyarakat mengeringkan kaos kaki, maka
diperlukan suatu teknologi terapan, supaya masyarakat dapat mengeringkan
dengan mudah apabila sedang terjadi musim hujan yang berkepanjangan.
Berdasarkan uraian di atas, maka peneliti bermaksud untuk membuat dan
melakukan penelitian mengenai alat pengering kaos kaki dengan menggunakan
mesin siklus kompresi uap dengan 2 evaporator tersusun seri.
1.2 Rumusan Masalah
Di pasaran sulit ditemukan mesin yang dipergunakan untuk mengeringkan
kaos kaki dalam jumlah yang cukup banyak. Untuk industri farmasi, pabrik susu,
industri makanan, mesin pengering kaos kaki sangatlah diperlukan. Tujuannya
adalah untuk mengeringkan kaos kaki yang setiap hari harus disediakan dalam
keadaan bersih dan dalam jumlah yang banyak untuk dipergunakan karyawannya
ketika berada di dalam pabrik. Dengan demikian, proses produksi di dalam pabrik
dapat dijaga kebersihannya. Jika merancang sendiri, bagaimanakah rancangan
mesin untuk pengering kaos kaki dan bagaimanakah karakteristik dari mesin
tersebut ?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
a. Merancang dan merakit mesin pengering kaos kaki, tanpa melibatkan tenaga
b. Mengetahui kecepatan pengeringan dari mesin pengering kaos kaki yang telah
dibuat.
1.4 Batasan Masalah
Batasan-batasan yang dipergunakan di dalam pembuatan mesin pengering
kaos kaki ini adalah :
a. Mesin pengering menggunakan komponen utama : kompresor, evaporator,
pipa kapiler, dan kondensor yang bekerja dengan siklus kompresi uap.
b. Refrigeran yang digunakan di dalam siklus kompresi uap adalah R134a.
c. Daya kompresor yang digunakan dalam siklus kompresi uap 1,5 HP.
Komponen utama yang lain seperti kondensor, evaporator, dan pipa kapiler
mempergunakan komponen standar yang ada di pasaran, yang ukurannya
disesuaikan dengan besar daya kompresornya.
d. Mesin pengering menggunakan peralatan tambahan berupa 2 evaporator yang
berfungsi menaikkan suhu udara yang telah dikondisikan mesin siklus
kompresi uap.
e. Mesin pengering yang dirancang dapat dipergunakan untuk kapasitas kaos
kaki sebanyak: 25 pasang.
f. Mesin pengering bekerja dengan siklus terbuka.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah kasanah ilmu
b. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai acuan bagi para peneliti yang
penelitiannya terkait dengan mesin pengering.
c. Dihasilkannya alat pengering kaos kaki yang dapat difungsikan sebagai mana
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Metode –Metode Pengeringan Kaos Kaki
Metode dalam pengeringan kaos kaki saat ini di pasaran ada beberapa
macam, diantaranya (a) Pengeringan menggunakan cahaya matahari, (b)
Pengeringan menggunakan gaya sentrifugal, (c) Pengering dengan bantuan gas
LPG, (d) Pengering dengan metode dehumidifikasi dan pemanasan udara.
a. Pengeringan menggunakan cahaya matahari
Cara pengeringan ini sudah dilakukan secara umum oleh masyarakat.
Panas yang dihasilkan matahari dapat menguapkan air yang ada pada kaos kaki
yang basah menjadi kering. Keuntungan pengeringan menggunakan cahaya
matahari adalah kapasitas pengeringan tidak terbatas, tidak memerlukan biaya
mahal, hemat listrik, dan kecepatan pengeringan yang sama untuk berapapun
jumlah pakaian. Namun pengeringan dengan metode ini tidak dapat dihandalkan
pada saat musim hujan, jumlah panas matahari tidak tetap serta kenaikan suhu
tidak dapat diatur sesuai keinginan.
b. Pengeringan menggunakan gaya sentrifugal
Prinsip kerja metode pengeringan ini adalah memanfaatkan gaya
sentrifugal untuk memisahkan air dari kaos kaki yang masih basah. Kaos kaki
akan diputar di dalam drum dengan kecepatan penuh dari motor listrik. Putaran
terhempas keluar dari drum dan air akan tertampung dalam bak penampungan.
Keuntungan pengeringan metode ini adalah dapat mempercepat proses
pengeringan, karena kandungan air pada kaos kaki sudah terpisah akibat gaya
sentrifugal dan tidak memerlukan tenaga pemerasan menggunakan tangan.
Kelemahan dari metode ini adalah kaos kaki masih lembab tidak kering sempurna,
memerlukan energi listrik, pakaian yang dikeringkan tidak bisa langsung disetrika.
c. Pengeringan menggunakan gas LPG
Prinsip kerja metode pengering ini yaitu memanfaatkan panas yang
dihasilkan pemanas baik dari heater atau gas LPG yang disirkulasikan ke lemari,
yang bertujuan untuk mengeringkan kaos kaki yang ada di lemari pengering.
Panas dari heater atau gas LPG disirkulasikan ke dalam lemari pengering
menggunakan bantuan kipas, sehingga menghasilkan udara yang bersuhu tinggi
yang dapat menguapkan air yang terkandung di dalam kaos kaki yang basah.
Keuntungan metode ini adalah dapat mengeringkan kaos kaki di dalam ruangan
jika terjadi musim hujan dan proses pengeringan lebih cepat. Kekurangan metode
ini adalah biaya yang dikeluarkan cukup tinggi, dapat menimbulkan daya ledakan,
perlu pengawasan saat alat beroperasi.
d. Pengeringan pakaian dengan metode dehumidifikasi dan pemanasan udara
Pengering pakaian jenis ini menggunkan metode dehumidifikasi, yang
bekerja dengan memanfaatkan proses dehumidifikasi dan pemanasan udara yang
disirkulasikan ke lemari pengering. Udara diturunkan kelembaban spesifiknya dan
dipanaskan, kemudian disirkulasikan ke lemari. Akibat dari udara kering dan
Selanjutnya udara lembab ini disirkulasikan kembali ke alat penurun kelembaban.
Mesin pengering tersebut disebut dengan dehumidifier. Keuntungan menggunakan
metode ini adalah proses pengeringan menjadi lebih cepat, ramah lingkungan,
praktis, aman saat beroperasi, dan dapat dilakukan kapan saja. Kekurangan
menggunakan metode ini adalah memerlukan aliran listrik yang besar dan jumlah
kaos kaki yang dikeringkan terbatas.
2.1.2 Dehumidifier
Dehumidifier merupakan suatu alat pengering udara yang berguna untuk
menurunkan kelembaban udara dengan cara menyerap udara yang lembab dan
memprosesnya menjadi air yang akan ditampung dalam suatu wadah. Ada 2
macam dehumidifier yang ada di pasaran saat ini yaitu (a) refrigerant
dehumidifier dan (b) desiccant dehumidifier.
a. Refrigerant dehumidifier
Cara kerja dehumidifier ini adalah dengan mempergunakan mesin yang
bekerja denggan mesin kompresi uap. Udara luar masuk melewati evaporator
kemudian evaporator menyerap uap air yang ada di udara, udara yang telah
kering kemudian dilewatkan kondensor agar udara menjadi panas dan kering.
Evaporator memiliki tugas untuk menurunkan suhu udara ke titik dimana
kondensasi terjadi. Kondensasi terjadi pada evaporator, uap air akan menetes dan
tertampung pada wadah. Sedangkan kondensor bertugas untuk menaikkan suhu
udara agar udara semakin kering. Sehingga udara mempunyai kemampuan untuk
Gambar 2.1 Refrigerant dehumidifier.
Sumber : https://www.google.co.id/search?q=dehumidifier&biw
b. Desiccant dehumidifier
Prinsip kerja dari dehumidifier adalah dengan melewatkan udara yang
mengandung banyak uap air ke disc. Disc ini dibuat dan dibentuk menyerupai
sarang lebah yang berisi bahan pengering udara (silica gel). Disc umumnya dibagi
menjadi dua saluran udara yang dipisahkan oleh sekat. Pertama bagian proses
(75% dari lingkaran) dan bagian kedua reaktivasi (25% dari lingkaran), disc
tersebut diputar perlahan-lahan menggunakan motor berdaya kecil. Kemudian uap
air pada udara akan diserap oleh disc yang terduat dari bahan pengering dan
menghasilakan udara yang hangat dan kering. Bersamaan dengan disc pada bagian
reaktivasi akan disirkulasikan dengan udara panas dari heater.
Pemanasan pada bagian reaktivasi tersebut bertujuan untuk meregenerasi
disc (bagian proses). Kemudian air terserap oleh disc (bagian reaktivasi) dan
terlepas karena proses pemanasan. Heat exchanger bergantian kemudian
disirkualasikan kembali kedalam heater dan air akan menetes dan tertampung
pada tangki.
Gambar 2.2 Desiccant dehumidifier.
Sumber : http://www.andatech.com.au/desiccant-dehumidifiers/
2.1.3 Parameter Dehumidifier
Untuk memamhami proses dehumidifikasi ada beberapa parameter yang
harus dipahami atau dimengerti antara lain: (a) Kelembaban, (b) Suhu udara, (c)
Laju aliran massa udara, (d) Kelembaban spesifik, (e) Entalpi, (f) Volume
spesifik.
a. Kelembaban
Kelembaban merupakan jumlah kandungan air dalam udara. Udara bisa
dikatakan mempunyai kelembaban yang tinggi apabila uap air yang dikandungnya
udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air dikatakan udara
basah.
Gambar 2.3 Hygrometer.
Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya
menggunakan hygrometer atau dengan menggunakan termometer bola basah dan
termometer bola kering. Prinsip kerja dari hygrometer yaitu dengan menggunakan
dua buah termometer. Termometer pertama dipergunakan untuk mengukur suhu
udara kering dan termometer kedua untuk mengukur suhu udara basah. Pada
termometer bola kering, tabung air raksa pada termometer dibiarkan kering
sehingga akan mengukur suhu udara aktual. Sedangkan pada termometer bola
basah, tabung air raksa akan diberi kain yang dibasahi agar suhu yang terukur
adalah suhu saturasi atau titik jenuh, yaitu suhu yang diperlukan agar uap air dapat
terkondensasi.
Kelembaban udara dapat dinyatakan sebagai kelembaban udara mutlak
terkandung di dalam 1 kg udara. Kelembaban relatif merupakan persentase
perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1 kg udara dengan jumlah air
maksimal yang terkandung dalam 1 kg udara tersebut. Kelembaban relatif
menentukan kemampuan udara pengering untuk menampung kadar air kaos kaki
yang telah diuapkan. Semakin rendah kelembaban relatif maka semakin banyak
uap air yang dapat diserap.
b. Kelembaban Spesifik
Kelembaban spesifik 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 dengan gram per
kilogram dari udara kering (gr/kg) atau (kg/kg). Dalam sistem dehumidifier
semakin besar perbandingan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin
pengering (WH) dengan kelembaban spesifik setelah melewati kondensor (WF),
maka semakin banyak massa air yang berhasil diuapkan. Massa air yang berhasil
diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) :
Δw = (WH – WF) (2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
Δw : Massa air yang berhasil diuapkan persatuan massa udara ,kg/kg
WH : Kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering ,kg/kg
WF : Kelembaban spesifik setelah melewati kondensor ,kg/kg
Suhu udara merupakan panas atau dinginnya udara disuatu tempat. Suhu udara
dikatakan panas jika suhu udara pada tempat dan waktu tertentu melebihi suhu
lingkungan disekitarnya dan begitu juga sebaliknya untuk suhu udara dingin.
Suhu udara sangat mempengaruhi laju pengeringan. Semakin besar
perbedaan antara suhu udara pengering dan suhu pakaian maka kemampuan
perpindahan kalor semakin besar, maka proses penguapan air juga meningkat.
Agar bahan yang dikeringkan tidak sampai rusak, suhu udara harus diatur atau
dikontrol terus menerus. Suhu udara suatu tempat dibedakan menjadi beberapa
macam, yaitu : suhu udara bola kering (dry-bulb temperature), suhu udara bola
basah (wet-bulb temperature), suhu saturasi (dew-point temperature).
Suhu udara bola kering (dry-bulb temperature) suhu yang ditunjukkan
dengan thermometer bulb biasa dengan bulb dalam keadaan kering. Satuan untuk
suhu ini biasaya dalam Celcius, Kelvin, Fahrenheit. Seperti yang diketahui bahwa
termometer menggunakan prinsip pemuaian zat cair dalam termometer. Jika kita
ingin mengukur suhu udara dengan termometer biasa maka terjadi perpindahan
kalor dari udara ke bulb thermometer. Karena mendapatkan kalor maka zat cair
(misalkan: air raksa) yang ada di dalam termometer mengalami pemuaian
sehingga tinggi air raksa tersebut naik. Kenaikan ketinggian cairan ini yang di
konversikaN dengan satuan suhu (celcius, Fahrenheit, dll).
Suhu udara bola basah (wet-bulb temperature) merupakan pengukuran suhu
yang diukur dengan menggunakan termometer yang bulbnya (bagian bawah
termometer) dilapisi dengan kain yang telah dibasahi dengan air kemudian dialiri
basah tersebut. Kalor dari udara akan digunakan untuk menguapkan air pada kain
basah tersebut, setelah itu baru digunakan untuk memuaikan cairan yang ada
dalam termometer.
Suhu saturasi (Dew-point temperature) adalah suhu dimana udara mulai
menunjukkan aksi pengembunan ketika didinginkan. Dew-point temperature
adalah titik embun udara, artinya suhu dimana udara mulai mengembun
menimbulkan titik-titik air. Pengukuran suhu udara bola basah dan bola kering
[image:32.595.98.511.219.607.2]menggunakan termometer udara basah dan kering (Gambar 2.4).
Gambar 2.4 Termometer bola basah dan bola kering
d. Laju Aliran Massa Udara
Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara
panas untuk menguapkan kadar air pakaian serta mengeluarkan uap air hasil
penguapan tersebut. Uap air hasil penguapan harus segera dikeluarkan agar tidak
membuat udara jenuh udara pada ruangan, yang dapat mengganggu proses
pengeringan. Semakin besar laju aliran massa udara panas yang mengalir maka
akan semakin besar kemapuannya menguapkan kadar air dari pakaian, namun
memperbesar debit aliran udara (Qudara) dapat dengan memperbesar luas
penampang (A) ataupun kecepatan aliran udara. Untuk menghitung debit aliran
dapat digunakan Persamaan (2.2) :
Qudara = A . v , m3/s (2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
Qudara : Debit aliran udara , m3/s
A : Luas penampang , m2
v : Kecepatan udara , m/s
Untuk menghitung laju aliran massa udara pada duct dapat digunakan Persamaan
(2.3) :
ṁudara = Qudara . ρudara ,kgudara/s (2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
ṁudara : Laju aliran massa udara pada duct ,kgudara/s
Qudara : Debit aliran udara ,m3
ρudara : Densitas udara ,kg/m3
Menentukan kemampuan mengeringkan massa air dapat dihitung dengan
Persamaan (2.4)
M2 = ṁudara . Δw . 3600 ,kgair/jam (2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
M2 : Kemampuan mengeringkan massa air ,kg/jam
ṁudara : Laju aliran massa udara pada duct ,kgudara/s
Δw : Massa air yang berhasil diuapkan ,kg/kg
Entalpi menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem
termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja. Entalpi
(H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap. Entalpi (H)
dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam sistem (E) dan kerja
(W).
f. Volume spesifik
Volume spesifik merupakan volume udara campuran dengan satuan meter
kubik perkilogram udara kering, dapat juga dikatakan sebagai meter kubik udara
kering atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.
2.1.4 Psychrometric Chart
Psychrometric Chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan
property-properti udara pada kondisi yang ditinjau. Psychrometric Chart dapat
dilihat pada Gambar 2.5 dimana masing-masing kurva/garis menunjukkan nilai
property yang konstan. Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (h, RH, W,
Twb, Tdb, dan Tdp) bisa dilakukan apabila minimal dua buah diantara properti tersebut
Ga
mbar
2.5
Ps
yc
hrome
tr
ic Chart
2.1.4.1 Proses-proses yang Terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam Psychrometric Chart adalah
sebagai berikut (a) Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling dan
dehumidifikasi), (b) Proses pemanasan (heating), (c) Proses pendinginan
[image:36.595.84.512.195.624.2]evaporatif.
Gambar 2.6 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart.
a. Proses penurunan suhu dan pengembunan.
Proses penurunan suhu dan pengembunan adalah proses penurunan kalor
sensibel dan penurunan kalor laten dari udara. Pada proses penurunan suhu dan
pengembunan, terjadi pemanasan temperatur bola kering, temperatur bola basah,
entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik.
Sedangkan kelembaban relatif mengalami peningkatan. Sedangkan kelembaban
dan pengembunan disajikan pada Gambar 2.7. Proses A-A1 adalah proses
pendinginan sensibel, sedangkan A1-B adalah proses pendinginan sensibel dan
[image:37.595.84.512.195.618.2]laten.
Gambar 2.7 Proses penurunan suhu dan pengembunan.
b. Proses pemanasan (Heating)
Proses pemanasan (heating) adalah poses penambahan kalor sensibel ke
udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering,
temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan tempertaur titik
embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif
mengalami penurunan. Sebagai contoh dari proses pemanasan, dapat dilihat pada
Gambar 2.8 Proses pemanasan (heating)
c. Proses pendinginan evaporatif (evaporative cooling)
Proses pendinginan evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensibel
ke udara sehingga temperatur suhu bola kering udara tersebut menurun. Proses ini
disebabkan oleh perubahan temperatur bola kering dan rasio kelembaban. Pada
proses pendinginan evaporatif, terjadi penurunan temperatur kering dan volume
spesifik. Sedangkan temperatur titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban
spesifik mengalami peningkatan. Namun entalpi dan temperatur bola basah tetap
konstan. Contoh proses pendinginan evaporatif dapat dilihat pada Gambar 2.9
proses dari kondisi A ke kondisi titik B. Pada proses pengeringan kaos kaki,
proses pendinginan evaporatif terjadi saat udara memasuki ruang pengering kaos
Gambar 2.9 Proses pendinginan evaporatif
2.1.5 Mesin Siklus Kompresi Uap
Mesin refrigerasi siklus kompresi uap merupakan jenis mesin refrigerasi
yang dipergunakan dalam dehumidifier. Terdapat berbagai jenis refrigerant yang
digunakan dalam sistem kompresi uap. Refrigeran yang umum digunakan adalah
yang termasuk kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFCs disebut juga
freon) : R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, R-134a, dan Musicool. Komponen utama
dari sebuah mesin siklus kompresi uap adalah kondensor, evaporator, kompresor,
Gambar 2.10 Siklus kompresi uap.
Dalam siklus ini refrigerant bertekanan rendah akan dikompresi oleh
kompresor sehingga menjadi uap refrigerant bertekanan tinggi dan kemudian uap
refrigeran bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan
tinggi dalam kondensor. Kemudian cairan refrigerant bertekanan tinggi tersebut
tekanan diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigerant bertekanan rendah
tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigerant
Gambar 2.11 P-h diagram siklus kompresi uap.
Gambar 2.12 T-s diagram siklus kompresi uap.
Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami beberapa
pembuangan kalor ke udara, (d) proses pendinginan lanjut, (e) proses penurunan
tekanan, (f) proses evaporasi, (g) proses pemanasan lanjut.
a. Proses (1a-2) merupakan proses kompresi kering
Proses ini dilakukan oleh kompresor, diamana refrigeran yang berupa gas
panas lanjut bertekanan rendah mengalami kompresi yang mengakibatkan
refrigerant menjadi gas bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara
isentropik, maka suhu yang keluar dari kompresor juga meningkat menjadi gas
panas lanjut.
b. Proses (2-2a) merupakan proses penurunan suhu.
Proses ini berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran gas
panas lanjutyang bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh. Proses
(2-2a) berlansung pada tekanan konstan. Proses ini juga dinamakan dengan proses
desuper heating.
c. Proses (2a-3) merupakan proses pembuangan kalor ke udara lingkungan sekitar
kondensor pada suhu konstan.
Pada proses ini terjadi perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh.
Perubahan fase ini terjadi karena temperatur refrigeran lebih tinggi daripada suhu
udara lingkungan sekitar kondensor. Proses (2a-3) berlangsung pada tekanan dan
suhu yang konstan. Refrigeran tidak mengalami penurunan suhu, kalor yang
d. Proses (3-3a) merupakan proses pendinginan lanjut.
Pada proses ini terjadi pelepasan kalor sehingga temperatur refrigeran
yang keluar dari kondensor menjadi lebih rendah dan berada di fase cair lanjut.
Hal ini membuat refrigeran lebih udah mengalir dalam pipa kapiler.
e. Proses (3a-4) merupakan proses penurunan tekanan.
Proses pendinginan berlangsung secara drastic dan pada entalpi yang tetap.
Proses ini terjadi selama di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigerant berubah
fase dari cair menjadi fase campuran cair-gas. Akibat penurunan tekanan ini,
temperatur refrigeran juga mengalami penurunan.
f. Proses (4-1) merupakan proses evaporasi.
Pada proses ini terjadi perubahan fase dari cair gas menjadi gas jenuh.
Perubahan fase ini terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah daripada suhu
udara lingkungan sekitar evaporator. Proses (4-1) berlangsung pada tekanan tetap
dan suhu konstan. Kalor yang diambil dari lingkungan dipergunakan refrigeran
untuk berubah fase.
g. Proses (1-1a) merupakan proses pemanasan lanjut.
Proses ini yang terjadi karena penyerapan kalor terus menerus pada proses
(4-1a), maka refrigeran yang masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh ke
gas panas lajut. Kemudian mengakibatkan kenaikan tekanan dan temperatur
refrigeran akibat dari proses ini kompresor dapat bekerja lebih ringan.
2.2 Tinjauan Pustaka
Maruca (2007) dalam dokumen paten US. Pat. No 7,191,546 B2 yang
kabinet yang memiliki ruang pengering, kipas sirkulasi, pompa panas dan heater
yang berfungsi baik sebagai dehumidifier dan pemanas heater dan sensor yang
digunakan untuk meningkatkan dan mempertahankan suhu udara dalam ruang
pengering setidaknya sekitar 90ᵒF. kemudian kondenser bertindak sebagai
pemanas dan evaporator yang bertindak sebagai dehumidifier. Udara disirkulasi
oleh kipas kedalam cabinet melalui inlet, yang sudah dipanaskan oleh kondensor,
kemudian beredar di seluruh pakaian dalam ruang pengering. Selanjutnya udara
dihisap ke saluran pendingin dimana kelembaban udara dihilangkan oleh
evaporator dan air ditampung pada wadah tampungan.
Chao-Jung Liang (1991) dalam dokumen paten US Pat No 5,1520,77 yang
berjudul “cloth dryer machine” menggambarkan pengering pakaian yang terbagi
atas 2 ruangan. Ruangan diatas untuk pakaian yang akan dikeringkan dan ruangan
dibawah untuk instalasi yang terdiri dari kompressor, 2 kipas, kondensor,
evaporator. Udara disirkulasikan keluar melalui sistem kipas setelah mengalami
siklus kompresi uap. Mesin ini menggunakan siklus tertutup, jadi panas yang
dihasilkan oleh ruang instalasi tidak terbuang ke udara secara percuma tetapi
digunakan kembali ke dalam siklus.
Meda (1983) dalam dokumen paten eropa No 0 094 356 A1, yang berjudul
“drier, in particular A clothes-drying cabinet” menggambarkan pengeringan
pakaian cabinet yang memiliki ruang pengering, kipas sirkulasi, dan pompa panas
meliputi kompresor, kondensor yang bertindak sebagai pemanas, dan evaporator
kabinet melalui inet, dipanaskan oleh kondenser, beredar di seluruh pakaian dalam
ruang pengering, dan diarahkan ke saluran pendingin dimana kelembaban udara
dihilangkan oleh evaporator dan air ditmpung pada wadah tampungan.
Keimei; Shigeharu, dan shingo (1992) dalam dokumen paten jepang No
40899099,yang berjudul “clothing dryer”. Menjelaskan pengering pakaian
memiliki lemari utama, sebuah dehumidifier dan pemanas. Udara disirkulasikan
keluar melalui sistem kipas. Sebuah sensor suhu dioperasikan untuk mengatur
suhu dalam cabinet dan exhaust ports akan membuka jika suhu diruangan terlalu
tinggi. Pakaian dapat dikeringkan pada gantungan atau rak pengeringan.
Zakaria Bernando, Himsar Ambarita (2014) dalam jurnalnya ISN
2338-1035 yang berjudul “rancang bangun kompressor dan pipa kapiler untuk mesin
pengering pakaian sistem pompa kalor dengan daya 1 PK”, menggambarkan
mesin pengering pakaian portable menggunakan AC rumah yang komponennya
terdiri dari evaporator, kompresor, kondensor, katup ekspansi. Udara masuk
melalui evaporator kemudian uap udara yang masuk di uap kan sehingga menjadi
udara yang kering, lalu udara masuk ke kompresor sehingga udara menjadi
bertekanan dan bersuhu tinggi dan masuk kedalam kondensor untuk
27
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Obyek Penelitian
Obyek penelitian adalah mesin pengering kaos kaki hasil buatan sendiri.
[image:46.595.86.514.200.759.2]Alat yang dipergunakan didalam penelitian disajikan pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Skematik mesin pengering kaos kaki
Keterangan pada Gambar 3.1 :
a. Evaporator e. Pipa Kapiler
b. Fan f. Lemari Pengering
c. Kompresor g. Kaos Kaki
3.2 Variasi penelitian
Objek yang dikeringkan adalah kaos kaki orang dewasa yag berjumlah 25
pasang berbahan katun, variasi penelitian dilakukan terhadap kondisi awal kaos
kaki : (a) hasil perasan tangan, (b) hasil perasan mesin cuci.
Gambar 3.2 Kaos kaki yang digunakan
3.3 Alat dan bahan pembuatan mesin pengering kaos kaki
Dalam pembuatan mesin pengering kaos kaki ini diperlukan beberapa
peralatan dan bahan sebagai berikut : (a) Peralatan untuk pembuatan, (b) Bahan
dan komponen mesin, (c) Peralatan bantu penelitian.
3.3.1 Peralatan untuk pembuatan
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin
pengering kaos kaki, antara lain :
a. Mesin las listrik
Mesin las listrik ini digunakan untuk pembuatan rangka lemari. Dengan
menggunakan proses pengelasan dalam proses penyambungan rangkanya,
diharapkan rangka yang dibuat akan memiliki konstruksi yang kuat dan tahan
b. Gerinda tangan dan gerinda potong
Gerinda digunakan untuk menghaluskan bagian permukaan benda kerja
atau digunakan untuk memotong suatu plat. Dalam proses pembuatan rangka
mesin pengering kaos kaki gerinda yang digunakan gerinda tangan dan gerinda
potong.
c. Bor dan gunting plat
Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang digunakan
untuk pemasang paku rivet dan pemasangan baut. Gunting plat digunakan untuk
memotong plat seng casing mesin pengering.
d. Gergaji besi dan gergaji kayu
Gergaji besi digunakan untuk memotong besi, besi yang dipotong adalah
besi kotak berlubang (hollow) yang digunakan untuk rangka mesin pengering dan
lemari pengering. Sedangkan gergaji kayu digunakan untuk memotong papan
kayu yang digunakan utuk chasing mesin pengering dan lemari pengering.
e. Obeng dan kunci pas
Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang
digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Kunci pas digunakan untuk
mengencangkan dan melepas baut.
f. Meteran dan mistar
Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda. Dalam proses
pembuatan rangka meteran banyak digunakan untuk mengukur panjang plat seng
dan besi hollow. Sedangkan mistar digunakan untuk mengukur panjang suatu
g. Pisau cutter dan cat
Pisau cutter digunakan untuk memotong benda kerja seperti Styrofoam
dan busa. Sedangkan cat digunakan untuk melapisi besi dan mencegah terjadinya
korosi.
h. Tang kombinasi dan tang riveter
Tang kombinasi digunakan memotong, menarik, dan mengikat kawat agar
kencang.
i. Tube cutter
Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga, agar potongan pipa
yang dihasilkan rapi sehingga mempermudah proses pengelasan.
j. Gas las Hi-cook
Peralatan las yang digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan
sambungan pipa-pipa tembaga komponen mesin pengering.
k. Pompa vakum
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas-gas yang terjebak di
dalam mesin pengering pakaian, seperti udara dan uap air. Hal ini agar tidak
menyumbat refrigeran, sebab uap air yang berlebihan pada sistem pendingin dapat
membeku dan menyumbat pipa kapiler.
3.3.2 Bahan dan komponen mesin
Bahan atau komponen yang digunakan dalam proses pembuatan lemari
mesin pengering kaos kaki, antara lain : (a) Besi hollow, (b) Styrofoam, (c) Busa,
(d) Roda, (e) Kondensor, (f) Pipa kapiler, (g) Kompresor, (h) Evaporator, (i)
a. Besi hollow
Besi hollow digunakan sebagai rangka mesin pengering pakaian.
Pemilihan besi hollow, karena jenis besi ini sangat cocot dan kuat menahan beban
dari komponen mesin pengering.
Gambar 3.3 Besi hollow.
b. Styrofoam
Styrofoam ini digunakan sebagai rongga antara bagian kompresor dan
ruang kondesor agar tidak terjadi ditribusi panas.
c. Busa
Busa digunakan untuk meminimalisi udara dan temperature ke luar
ruangan. Busa digunakan untuk menutup celah-celah pada mesin pengering.
d. Roda
Roda digunakan untuk membantu dan memudahkan pada mesin pengering
dari satu tempat ke tempat lain.
e. Kondensor
Kondensor merupakan suatu alat penukar kalor yang berfungsi untuk
mengkondensasikan refrigeran dari fase uap menjadi zat cair. Untuk mengubah
fase dari uap menjadi cair ini diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah agar
[image:51.595.84.513.228.618.2]terjadi pelepasan kalor ke lingkungan kondensor.
Gambar 3.5 Kondensor.
f. Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan alat yang berfungsi untuk menurunkan refrigeran
Gambar 3.6 Pipa kapiler.
g. Kompresor
Kompresor merupakan alat yang berfungsi untuk mengompresi refrigeran
ke pipa-pipa mesin pengering pakaian. Pada penelitian ini menggunakan
kompresor rotary yang ada dipasaran dengan daya 1,5 PK.
Gambar 3.7 Kompresor
h. Evaporator
Evaporator merupakan alat yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran,
Gambar 3.8 Evaporator
i. Filter
Filter merupakan alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak
terjadi penyumbatan pada pipa kapiler, seperti kotoran akibat korosi, dan
serbuk-serbuk hasil pemotongan pipa.
j. Refrigeran
Refrigeran merupakan jenis fluida yang digunakan sebagai gas pendingin.
Refrigeran berfungsi untuk menyerap atau melepas kalor dari lingkungan sekitar.
Jenis yang digunakan dalam penelitian adalah R134a.
k. Pressure Gauge
Pressure Gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam
sistem pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroperasi.
Dalam pressure gauge ini terdapat alat ukur, tekanan hisap kompresor dan
tekanan keluaran kompresor.
Gambar 3.10 Pressure Gauge.
i. Kipas
Kipas digunakan untuk mensirkulasikan udara kering hasil proses
dehumidifikasi dan membuang udara jenuh ke dari lemari pengering.
3.3.3 Peralatan bantu penelitian
Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai
berikut :
a. Penampil suhu digital dan termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan suhu atau temperatur
pada saat pengujian. Cara kerja dari alat ini dengan menempelkan atau
menggantungkan ujung termokopel pada bagian yang akan diukur, maka suhu
akan tampil di layar penampil suhu digital.
Gambar 3.12 Penampil suhu digital dan termokopel.
b. Timbangan digital
Timbangan digital diperlukan untuk mengukur berat pakaian dalam
pengujian.
c. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan untuk
pengujian. Waktu yang dibutuhkan setiap pengambilan data yaitu 15 menit.
3.4 Tata Cara Penelitian
3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mengikuti alur penelitian seperti diagram alir yang tersaji
pada Gambar 3.15
3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Kaos Kaki
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin penegering
kaos kaki yaitu :
a. Merancang bentuk dan model pengering kaos kaki.
b. Membuat rangka mesin pengering dan lemari pengering dari besi hollow.
c. Memasang papan kayu (triplek) sebagai alas komponen siklus kompresi uap
seperti : kompresor, evaporator, kondensor, dan kipas.
d. Pemasangan tampungan air dari evaporator dan pemasangan kipas.
e. Pemasangan komponen siklus kompresi uap yang terdiri dari evaporator,
kondensor, filter, dan kompresor.
Gambar 3.16 Pemasangan komponen..
f. Pemasangan pipa kapiler, pipa-pipa tembaga, dan pengelasan sambungan antar
pipa.
g. Pemasangan pressure gauge.
h. Pemasangan pintu.
j. Pembuatan lemari pengering kaos kaki.
k. Pemasangan kipas exhaust.
l. Pembuatan dan pemasangan rangka peletakan hanger.
3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran R134a
Sebelum pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu proses
pemetilan dan pemvakuman agar mesin pengering dapat digunakan.
3.4.3.1 Proses Pemetilan
Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang dengan cara yaitu :
a. Hidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut.
b. Menuang metil pada tutu botol sampai penuh.
c. Meletakan tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, maka metil akan
dihisap oleh pipa kapiler tersebut sampai habis.
d. Matikan kompresor dan melas ujung pipa kapiler pada lubang keluar filter.
3.4.3.2 Proses Pemvakuman
Merupakan proses menghilangkan uap air, udara, dan kotoran yang
terjebak dalam siklus mesin pengering. Berikut adalah langkah-langkah
pemvakuman mesin pengering:
a. Mempersiapkan Pressure gauge serta selang berwarna biru (low pressure)
yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang pada dopnya dan selang
berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung refrigerant.
b. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisikan terbuka dan kran refrigeran
c. Menghidupkan kompresor, maka secara otomatis udara yang terjebak pada
siklus akan keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan
lubang keluar filter.
d. Memastikan udara yang terjebak dalam siklus sudah habis. Untuk memastikan
udara yang terjebak telah habis dengan cara menyalakan korek api dan ditaruh
di depan ujung potongan pipa kapiler.
e. Mengecek pada jarum pressure gauge menunjukkan angka 20 psi.
f. Mengecek kebocoran pada sambungan-sambungan pipa dan dan katup dangan
busa sabun. Jika terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan
tersebut masih mengalami kebocoran.
g. Setelah dipastikan tidak terjadi kebocoran, langkah selanjutnya mengelas ujung
potongan pipa kapiler tersebut.
3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran R134a
Langkah-lagkah pengisian refrigeran pada mesin pengering :
a. Pasang salah satu selang pressure gauge berwarna biru pada katup pengisian
(katup tengah) pressure gauge, kemudian ujung selang pressure gauge satunya
pada katup refrigerant R134a.
b. Hidupkan kompresor dan buka keran pada katup tabung refrigeran secara
perlahan-lahan. Setelah tekanan pada high pressure gauge mencapai tekanan
yang diinginkan, tutup keran pada katup tabung refrigeran.
c. Setelah refrigeran terisi kedalam siklus mesin, lepaskan selang pressure
gauge. Cek lubang katup, sambungan pipa-pipa dengan busa sabun untuk
mengetahui terjadinya kebocoran.
3.4.4 Skematik Pengambilan Data
Untuk mempermudah pemahan tentang kerja mesin pengering kaos kaki
dan sistem kerjanya ditampilkan dalam skematik mesin pengering kaos kaki yang
diteliti tersaji pada Gambar 3.18 :
Keterangan pada Gambar 3.18 :
a. Termokopel (Ti)
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering sebelum masuk
mesin pengering.
b. Termokopel (T1)
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah
melewati evaporator.
c. Termokopel (T2)
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati
kompresor.
d. Termokopel (T3)
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah
melewati kondensor.
e. Termokopel (T4)
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering yang masuk ke
dalam lemari pengering.
f. Termokopel (T5)
Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering yang keluar
3.4.5 Langkah-langkah Pengambilan Data
Langkah langkah pengambilan data, dilakukan dengan cara sebagai
berikut :
a. Memilih tempat terbuka untuk melakukan penelitian. Perubahan suhu sekitar
dan kelembaban dalam penelitian ini diabaikan, karena suhu sekitar dan
kelembabannya selalu berubah-ubah sesuai cuaca.
b. Meng-kalibrasi alat ukur : termokopel dan timbangan digital.
c. Memastikan bahwa kipas bekerja. Serta memastikan saluran pembuangan air
tidak tersumbat.
d. Meletakan alat bantu penelitian pada tempat yang sudah ditentukan.
e. Menyalakan mesin pengering kaos kaki, kipas 1, dan kipas 2.
f. Mencatat massa kosong ( rangka dan hanger). Selanjutnya timbang dan catat
massa kaos kaki kering (MKK).
g. Menutup semua pintu lemari pengering dan tunggu sampai 30 menit guna
mesin mencapai suhu kerja yang konstan.
h. Membasahi dan memeras kaos kaki sampai air tidak menetes. Kemudian
menimbang dan catat massa kaos kaki basah (MKB).
i. Mencek tekanan P1 dan P2, kemudian menutup semua pintu.
j. Data yang perlu dicatat per 15 menit, antara lain :
Tin : Suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering, (˚C).
T1 : Suhu udara kering setelah melewati evaporator, (˚C).
T2 : Suhu udara kering setelah melewati komprresor, (˚C).
T3 : Suhu udara kering setelah melewati kondensor, (˚C).
T4 : Suhu udara kering yang masuk ke lemari pengering, (˚C).
T5 : Suhu udara kering yang keluar lemari pengeering, (˚C).
V : Kecepatan aliran udara, (m/detik).
P1 : Tekanan refrigeran yang masuk kompresor, (Psig).
P2 : Tekanan refrigeran yang keluar kompresor, (Psig).
k. Hasil data yang diperoleh kemudian dijumlahkan hasil kalibrasi alat bantu dan
jumlah massa kaos kaki dikurangi massa hanger.
Tabel 3.1 Tabel yang dipergunakan untuk pengisian data
Waktu t Massa kaos kaki kering awal Massa kaos kaki basah saat t=0 (mt) Massa kaos kaki basah saat –t (mt+Δt)
Perbedaan massa Δm =mt-(mt+Δt) Kondisi udara Luar
Tdb Twb
Menit kg kg kg kg ˚C ˚C
Tabel 3.1 Lanjutan dari tabel yang dipergunakan untuk pengisian data
No
Waktu wG wH Δw M2 ṁudara v Q
menit kgair/ kgair/ kgair/ kgair/ kgudara/ m/s m 3/
detik kgudara kgudara kgudara jam Detik
1 15 2 30 3 45 4 60 5 75 6 90 7 105 8 120 9 135
3.4 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil
Cara yang digunakan untuk menganalisis hasil menampilkan hasil, sebagai
berikut :
a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukan ke dalam table seperti Tabel 3.1.
Kemudian hitung rata-rata dari 4 kali percobaan tiap variasinya.
b. Menghitung massa air yang menguap dari kaos kaki (M1) tiap variasi. Massa air
yang menguap dari kaos kaki (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1).
M1 = MKB – MKK (3.1)
Pada Persamaan (3.1)
M1 : Massa air yang menguap dari kaos kaki, kg
MKB : Massa kaos kaki basah, kg
c. Selanjutnya mencari suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator dengan
menggunakan P-h diagram. Untuk menggunakan P-h diagram maka tekanan
refrigeran P1 dan P2 harus dikonversikan dari satuan Psig ke MPa.
d. Mencari kelembaban spesifik setelah melewati kondensor (wF) dikurangi
kelembaban spesifik setelaah keluar dari mesin pengering (wH) menggunakan
psychrometric chart.
e. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw) tiap variasi. Massa air
yang berhasil diuapkan (Δw) adalah kelembaban spesifik setelah melewati
kondensor (wF) dikurangi kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin
pengering (wH). Massa air yang berhasil diuapkan (ΔW) dapat dihitung
menggunakan Persamaan (2.1)
f. Menghitung laju aliran massa udara pada sambungan atau duct (ṁudara). Laju
aliran massa udara pada duct (mudara) adalah debit udara (Qudara) dikali densitas
udara (ρudara) sebesar 1,2 kg/m3. Laju aliran massa udara duct (mudara) dapat
dihitung menggunakan Persamaan (2.3).
g. Menghitung kemampuan mesin pengering kaos kaki untuk menguapkan massa
air (M2) dengan menggunakan massa air (M2) adalah laju aliran massa
udarapada duct (mudara) dikalikan massa air yang berhasil diuapkan (Δw)
dikalikan 3600 detik.
h. Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil perhitungan proses pengeringan,
maka digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan, dengan mengacu pada tujuan penelitian dan mengacu pada hasil
3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Dari analisis yang sudah dilakukan akan diperoleh suatu kesimpulan.
Kesimpulan merupakan intisari hasil analisis penelitian dan kesimpulan harus
menjawab tujuan dari penelitian.
49
BAB IV
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Hasil yang didapatkan dalam penelitian mesin pengering kaos kaki sistem
terbuka dengan variasi perasan menggunakan tangan dan perasan dengan mesin
cuci meliputi : massa pakaian kering, massa pakaian basah awal, massa pakaian
basah saat t, tekanan refrigeran yang masuk kompresor (P1), tekanan refrigeran
yang keluar kompresor (P2), suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering
(Tin), suhu udara kering setelah melewati evaporator (T1), suhu udara kering
setelah melewati kompresor (T2), suhu udara kering setelah melewati kondensor
(T3), suhu udara kering didalam lemari pengering (T4), suhu udara kering keluar
dari lemari pengering (T5). Pengujian dilakukan dengan 4 kali pengujian setiap
variasinya, kemudian dihitung hasil rata-ratanya. Data hasil penelitian rata-rata
disajikan pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.2
Tabel 4.1 Data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan. Waktu t Massa kaos kaki kering awal Massa kaos kaki basah saat t=0 (mt) Massa kaos kaki basah saat –t (mt+Δt) Perbedaan massa Δm = mt-(mt+Δt) Kondisi udara Luar
Tdb Twb
menit kg kg kg kg ˚C ˚C
15
0,97 2,27
2,03 0,24 30 25
30 1,82 0,21 30 25
[image:68.595.86.516.197.759.2]Tabel 4.1 Lanjutan data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan. Waktu t Massa kaos kaki kering awal Massa kaos kaki basah saat t=0 (mt) Berat kaos kaki basah
saat –t (mt+Δt)
Perbedaan massa Δm=mt- (mt+Δt) Kondisi udara Luar
Tdb Twb
Menit kg kg kg kg ˚C ˚C
60 1,55 0,12 30 25
75 1,34 0,21 30 25
90 1,15 0,19 30 25
105 0,97 2,27 1,05 0,10 30 25
120 0,98 0,07 30 25
135 0,94 0,04 30 25
Tabel 4.1 Lanjutan data hasil rata-rata untuk pengeringan kaos kaki dengan perasan tangan. Tekanan Kerja Suhu kering udara setelah melewati Suhu udara setelah melewati kondensor Suhu udara dalam ruang pengering kaos kaki Suhu udara keluar pengering kaos kaki Evap Komp
Pevap Pkomp T1 T2 T3 Twb T4 Twb T5 Twb Psig Psig ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C
35 225 12,9 32,0 49,0 25 40,4 30 38,4 30 35 225 17,2 32,5 49,7 25 41,1 30 39,4 30 35 225 17,4 33,3 50,9 25 42,1 30 40,0 30 35 225 17,5 33,5 51,2 25 42,2 30 39,7 30 35 225 17,6 33,7 52,1 25 42,5 30 40,4 30 35 225 17,5 33,7 52,3 25 42,9 30 40,8 30 35 225 17,5 33,5 53,2 25 43,1 30 41,3 30 35 225 17,4 33,6 53,6 25 43,7 30 41,9 30 35 2