Sekarang ini mesin pengering handuk yang ramah lingkungan, aman dan praktis tanpa menggunakan energi matahari. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) merancang dan merakit mesin pengering handuk tanpa menggunakan energi matahari. (b) mengetahui waktu yang diperlukan untuk mengeringkan handuk dengan kondisi awal perasan tangan dan perasan mesin cuci. (c) mengetahui laju pengeringan handuk dengan kondisi awal handuk perasan tangan dan perasan mesin cuci.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin pengering handuk yang dibuat bekerja dengan siklus kompresi uap dibantu dua penukar kalor dan sepuluh lampu berdaya 25 watt. Variasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah kondisi awal handuk perasan tangan dan perasan mesin cuci. Ukuran lemari pengering yang digunakan dalam penelitian ini adalah panjang 150 cm, lebar 90 cm dan tinggi 156 cm. Penelitian ini dipergunakan handuk sebanyak 20 dengan berat total 1,8 kg. Daya kompresor sebesar 1/2 HP, ukuran komponen yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor. Mesin bekerja dengan sistem terbuka. Refrijeran dalam siklus kompresi uap mempergunakan R-134a.
Mesin pengering handuk telah berhasil dirakit dan bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya. Dengan kondisi rata – rata udara yang masuk dalam lemari pengering udara bola kering: 64,9 oC, udara bola basah: 30,4 oC, kelembaban relatif: 8,8% dan kelembabab spesifik: 0,01625 kguap air/kgudara kering. Hasil dari penelitian yang telah dilakukan, waktu yang diperlukan untuk mengeringkan 20 handuk dengan kondisi awal perasan tangan: 120 menit, dari berat awal 4,794 kg sampai dengan berat akhir handuk 1,8 kg. Waktu yang dibutuhkan untuk perasan mesin cuci: 30 menit, dari berat awal 2,555 kg sampai dengan berat akhir 1,8 kg. Laju pengeringan rata – rata dengan kondisi awal perasan tangan: 1,506 kguap air/jam dan untuk kondisi awal perasan mesin cuci: 1,560 kguap air/jam.
Now towels drying machine environmentally friendly, safe and practical without using solar energy. The purpose of this research is: (a) design and assemble towels drying machine. (b) know the time to dry towels with the initial conditions hands squeeze and washing machine squeeze. (c) know the drying towels rate with the initial conditions hands squeeze and washing machine squeeze.
The reseach was done in engineering laboratory Sanata Dharma University Yogyakarta. Towels drying machine work with refrigeration compression cycle assited two heat exchanger and ten lamp 25 watt. Varying used in this research is the initial conditions towels hands squeeze and washing machine squeeze. Size of dryer case used in this research is a long 150 cm, wide 90 cm and high 156 cm. This research be used 20 towels with total weight 1,8 kg. Power of compressor ½ HP, size another component accordance with power of compressor. Machine work with open system. Refrigerant in the refrigerant compression system be used R-134a.
Drying towels machine has succesfully assemble and work well in accordance with its function. With the average entering air in dryer case the dry bulb air: 64,9 oC, the wet bulb air: 30,4 oC, the relative humidity 8,8% and specific humidity: 0,01625 kgvapor/kgdry air. The result of the test has been done, the time needed to drain 20 towels with the initial conditions hands squeeze 120 minutes, of their weight early 4,794 kg until their weight end of towels 1,8 kg. The time needed with the initial conditions washing machine squeeze 30 minutes, of their weight early 2,555 kg until their weight end of towels 1,8 kg. The average drying rate with initial conditions hans squeeze: 1,506 kgvapor/kgdry air and initial conditions washing machine squeeze: 1,560 kgvapor/kgdry air.
i
MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS
KOMPRESI UAP DIBANTU DUA BUAH PENUKAR KALOR
DAN SEPULUH LAMPU 25 WATT
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Disusun oleh
CHRISTIANTO OKTAVIAN PARIKESIT
NIM : 125214020
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
ii
TOWEL DRYER MACHINE WITH REFRIGERATION
COMPRESSION CYCLE ASSISTED TWO HEAT
EXCHANGER AND TEN 25 WATT LAMP
FINAL PROJECT
As partical fulfillment of the requrement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By :
CHRISTIANTO OKTAVIAN PARIKESIT
Student Number : 125214020
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
vii
ABSTRAK
Sekarang ini mesin pengering handuk yang ramah lingkungan, aman dan praktis tanpa menggunakan energi matahari. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) merancang dan merakit mesin pengering handuk tanpa menggunakan energi matahari. (b) mengetahui waktu yang diperlukan untuk mengeringkan handuk dengan kondisi awal perasan tangan dan perasan mesin cuci. (c) mengetahui laju pengeringan handuk dengan kondisi awal handuk perasan tangan dan perasan mesin cuci.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin pengering handuk yang dibuat bekerja dengan siklus kompresi uap dibantu dua penukar kalor dan sepuluh lampu berdaya 25 watt. Variasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah kondisi awal handuk perasan tangan dan perasan mesin cuci. Ukuran lemari pengering yang digunakan dalam penelitian ini adalah panjang 150 cm, lebar 90 cm dan tinggi 156 cm. Penelitian ini dipergunakan handuk sebanyak 20 dengan berat total 1,8 kg. Daya kompresor sebesar 1/2 HP, ukuran komponen yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor. Mesin bekerja dengan sistem terbuka. Refrijeran dalam siklus kompresi uap mempergunakan R-134a.
Mesin pengering handuk telah berhasil dirakit dan bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya. Dengan kondisi rata – rata udara yang masuk dalam lemari pengering udara bola kering: 64,9 oC, udara bola basah: 30,4 oC, kelembaban relatif: 8,8% dan kelembabab spesifik: 0,01625 kguap air/kgudara kering. Hasil dari penelitian yang telah dilakukan, waktu yang diperlukan untuk mengeringkan 20 handuk dengan kondisi awal perasan tangan: 120 menit, dari berat awal 4,794 kg sampai dengan berat akhir handuk 1,8 kg. Waktu yang dibutuhkan untuk perasan mesin cuci: 30 menit, dari berat awal 2,555 kg sampai dengan berat akhir 1,8 kg. Laju pengeringan rata – rata dengan kondisi awal perasan tangan: 1,506 kguap air/jam dan untuk kondisi awal perasan mesin cuci: 1,560 kguap air/jam.
viii
ABSTRAC
Now towels drying machine environmentally friendly, safe and practical without using solar energy. The purpose of this research is: (a) design and assemble towels drying machine. (b) know the time to dry towels with the initial conditions hands squeeze and washing machine squeeze. (c) know the drying towels rate with the initial conditions hands squeeze and washing machine squeeze.
The reseach was done in engineering laboratory Sanata Dharma University Yogyakarta. Towels drying machine work with refrigeration compression cycle assited two heat exchanger and ten lamp 25 watt. Varying used in this research is the initial conditions towels hands squeeze and washing machine squeeze. Size of dryer case used in this research is a long 150 cm, wide 90 cm and high 156 cm. This research be used 20 towels with total weight 1,8 kg. Power of compressor ½ HP, size another component accordance with power of compressor. Machine work with open system. Refrigerant in the refrigerant compression system be used R-134a.
Drying towels machine has succesfully assemble and work well in accordance with its function. With the average entering air in dryer case the dry bulb air: 64,9 oC, the wet bulb air: 30,4 oC, the relative humidity 8,8% and specific humidity: 0,01625 kgvapor/kgdry air. The result of the test has been done, the time needed to drain 20 towels with the initial conditions hands squeeze 120 minutes, of their weight early 4,794 kg until their weight end of towels 1,8 kg. The time needed with the initial conditions washing machine squeeze 30 minutes, of their weight early 2,555 kg until their weight end of towels 1,8 kg. The average drying rate with initial conditions hans squeeze: 1,506 kgvapor/kgdry air and initial conditions washing machine squeeze: 1,560 kgvapor/kgdry air.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat dan
anugerah-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 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 Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan Dosen Pembimbing
Skripsi.
3. A. Prasetyadi, S.Si, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
4. Doddy Purwadianto S.T., M.T., selaku kepala Laboratorium Konversi
Energi Sanata Dharma Yogyakarta yang mengijinkan dan memfasilitasi
dalam mengambil data.
5. Seluruh Staf dan Pengajar Prodi 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.
6. Kedua orang tua saya, Y. Sudarmanto dan Esti Sediyati yang telah memberi
motivasi dan dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual.
7. Kurniandy Wijaya, Rudi Riyanto dan Dino Aprian selaku teman
seperjuangan dalam merakit mesin dan penelitian.
8. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak
dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan dorongan dan
x
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan skripsi ini
masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu penulis mengharapkan
masukan, kritik, dan saran yang membangun dari berbagai pihak untuk dapat
menyempurnakannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis
maupun pembaca. Terima kasih.
Yogyakarta, 15 Juni 2016
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN ... v
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi
ABSTRAK ... vii
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Dasar Teori ... 5
2.1.1 Metode Pengering Handuk ... 6
2.1.2 Dehumidifier ... 8
2.1.3 Parameter Proses Pengeringan ... 10
2.1.4 Psychometric chart ... 15
2.1.5 Siklus Kompresi Uap... 27
xii
2.1.7 Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk ... 33
2.2 Tinjauan Pustaka ... 35
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 39
3.1 Obyek Penelitian ... 39
3.2 Variasi Penelitian ... 40
3.2 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Handuk ... 41
3.3.1 Alat ... 41
3.3.2 Bahan ... 44
3.3.3 Alat Bantu Penelitian ... 55
3.4 Tata Cara Penelitian ... 57
3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian ... 57
3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk ... 58
3.4.3 Proses Pengisian Refrijeran 134a ... 59
3.4.4 Skematik Pengambilan Data ... 61
3.4.5 Cara Pengambilan Data ... 62
3.4.6 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil ... 64
3.4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 66
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi udara ... 11
Tabel 3.1 Tabel yang diperlukan dalam pengambilan data ... 64
Tabel 4.1 Hasil rata-rata pengeringan handuk perasan tangan ... 68
Tabel 4.2 Hasil rata-rata pengeringan handuk perasan mesin cuci ... 69
Tabel 4.3 Hasil pengeringan handuk dengan panas matahari ... 70
Tabel 4.4 Massa air yang menguap dari handuk (M1) ... 71
Tabel 4.5 Hasil perhitungan tekanan kerja dan suhu kerja evaporator dan kondensor untuk variasi perasan tangan ... 74
Tabel 4.6 Hasil perhitungan tekanan kerja dan suhu kerja evaporator dan kondensor untuk variasi perasan mesin cuci ... 74
Tabel 4.7 Hasil perhitungan pengeringan handuk dengan perasan tangan ... 78
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus refrigerantdehumidifier ... 8
Gambar 2.2 Siklus desiccantdehumidifier ... 9
Gambar 2.3 Termometer bola basah dan bola kering yang Digunakan dalam penelitian ... 12
Gambar 2.4 Skema Psychrometric Chart ... 16
Gambar 2.5 Psychrometric Chart ... 18
Gambar 2.6 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart ... 19
Gambar 2.7 Proses pemanasan (heating) ... 20
Gambar 2.8 Proses pendinginan (cooling) ... 21
Gambar 2.9 Proses pelembaban (humidifying) ... 22
Gambar 2.10 Proses penurunan pelembaban (dehumidifiying) ... 23
Gambar 2.11 Proses pemanasan dan pelembaban (heating and humidifiying) ... 24
Gambar 2.12 Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifiying) ... 25
Gambar 2.13 Proses pendinginan dan pelembaban (cooling and humidifiying) ... 26
Gambar 2.14 Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidifiying) ... 27
Gambar 2.15 Skematik siklus kompresi uap ... 28
Gambar 2.16 P-h diagram siklus kompresi uap ... 29
Gambar 2.17 T-s diagram siklus kompresi uap ... 29
Gambar 2.18 Penukar Kalor ... 32
Gambar 2.19 Proses udara yang terjadi di mesin pengering ... 33
Gambar 2.20 Proses pengeringan handuk pada psychromatric chart ... 34
xv
Gambar 3.2 Handuk ... 40
Gambar 3.3 Balok kayu dan besi siku yang dirangkai sebagai gantungan ... 44
Gambar 3.11 Kondensor yang difungsikan sebagai heat exchanger ... 50
Gambar 3.19 Pengukur suhu digital dan termokopel ... 55
Gambar 3.20 Timbangan digital ... 56
Gambar 3.21 Diagram alir penelitian ... 57
Gambar 3.22 Pembuatan rangka mesin pengering handuk ... 58
Gambar 3.23 Pemasangan komponen utama siklus kompresi uap ... 59
Gambar 3.24 Katup pengisian refrijeran ... 60
Gambar 3.25 Skematik pengambilan data ... 61
Gambar 4.1 Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond) ... 73
Gambar 4.2 Psychrometric chart perasan tangan pada menit ke-15 ... 76
xvi
handuk ... 81
Gambar A.1 Mesin pengering handuk sistem terbuka ... 85
Gambar A.2 Komponen siklus kompresi uap dalam mesin pengering ... 85
Gambar B.1 P-h diagram variasi perasan tangan menit ke-0 ... 86
Gambar B.2 P-h diagram variasi perasan tangan menit ke-15 ... 87
Gambar B.3 P-h diagram variasi perasan tangan menit ke-30 ... 88
Gambar B.4 P-h diagram variasi perasan tangan menit ke-45 ... 89
Gambar B.5 P-h diagram variasi perasan tangan menit ke-60 ... 90
Gambar B.6 P-h diagram variasi perasan tangan menit ke-75 ... 91
Gambar B.7 P-h diagram variasi perasan tangan menit ke-90 ... 92
Gambar B.8 P-h diagram variasi perasan tangan menit ke-105 ... 93
Gambar B.9 P-h diagram variasi perasan tangan menit ke-120 ... 94
Gambar B.10 P-h diagram variasi perasan tangan rata-rata ... 95
Gambar B.11 Psychrometric chart variasi perasan tangan menit ke-0 ... 96
Gambar B.12 Psychrometric chart variasi perasan tangan menit ke-15 ... 97
Gambar B.13 Psychrometric chart variasi perasan tangan menit ke-30 ... 98
Gambar B.14 Psychrometric chart variasi perasan tangan menit ke-45 ... 99
Gambar B.15 Psychrometric chart variasi perasan tangan menit ke-60 ... 100
Gambar B.16 Psychrometric chart variasi perasan tangan menit ke-75 ... 101
Gambar B.17 Psychrometric chart variasi perasan tangan menit ke-90 ... 102
Gambar B.18 Psychrometric chart variasi perasan tangan menit ke-105 ... 103
xvii
ke-120 ... 104
Gambar B.20 Psychrometric chart variasi perasan tangan rata-rata .... 105
Gambar C.1 P-h diagram variasi perasan mesin cuci menit ke-0 ... 106
Gambar C.2 P-h diagram variasi perasan mesin cuci menit ke-15 .... 107
Gambar C.3 P-h diagram variasi perasan mesin cuci menit ke-30 .... 108
Gambar C.4 P-h diagram variasi perasan mesin cuci rata-rata ... 109
Gambar C.5 Psychrometric chart variasi perasan mesin cuci menit
ke-0 ... 110
Gambar C.6 Psychrometric chart variasi perasan mesin cuci menit
ke-15 ... 111
Gambar C.7 Psychrometric chart variasi perasan mesin cuci menit
ke-30 ... 112
Gambar C.8 Psychrometric chart variasi perasan mesin cuci
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di jaman sekarang ini cuaca sering tidak menentu, kadang kala terjadi hujan
di saat musim kemarau. Hal itu menyebabkan permasalahan bagi masyarakat yang
sangat membutuhkan energi matahari untuk mengeringkan handuk. Pada saat
musim hujan, sinar matahari lebih sulit didapat, sehingga lebih menyulitkan
masyarakat untuk mengeringkan handuk. Handuk yang basah dan lembab jika tidak
segera dikeringkan akan mengakibatkan tumbuhnya jamur, sehingga akan
menyebabkan penyakit bagi penggunanya. Pengeringan handuk selama ini
dilakukan secara konvensional yaitu dengan menjemur secara langsung di luar
ruangan dengan memanfaatkan panas matahari, serta hembusan angin. Seiring
dengan kemajuan dan perkembangan teknologi serta tuntutan kebutuhan maka
proses pengeringan handuk harus dilakukan dengan cara lain misalnya
mempergunakan mesin yang dapat menghasilkan panas sebagai pengganti sinar
matahari. Sumber energi mesin pengering dapat berasal dari energi listrik atau dari
gas LPG.
Pengeringan dengan menggunakan energi matahari selain murah juga
ramah lingkungan. Energi matahari tersedia melimpah di alam dan gratis, tetapi
pengeringan dengan cara ini mempunyai kekurangan. Kekurangannya adalah jika
musim hujan, matahari sering tertutup awan. Akibatnya handuk sulit kering, kondisi
2
proses pengeringan juga tidak dapat dilakukan. Bagi masyarakat penggunaan energi
matahari hanya membantu saat matahari bersinar cerah saja.
Keuntungan pengeringan menggunakan mesin yaitu penggunaannya tidak
tergantung cuaca. Dapat dipergunakan kapan saja, baik siang maupun malam hari,
baik musim kemarau atau musim hujan. Keuntungan lainnya proses
pengeringannya cepat. Kerugiannya membutuhkan energi tambahan seperti energi
gas LPG ataupun energi listrik. Jika mempergunakan gas LPG, temperatur udara
pengeringan cukup tinggi, yang dapat merusak pakaian.
Berangkat dari persoalan ini penulis tertantang untuk merancang mesin
pengering handuk yang ramah lingkungan, aman, praktis dan dapat digunakan
kapan saja tanpa melibatkan energi matahari.
1.2 Rumusan Masalah
Di pasaran, mesin khusus untuk pengering handuk sulit ditemukan.
Dimusim hujan mesin pengering handuk sangat dibutuhkan untuk mengeringkan.
Untuk mengejar target, handuk dikeringkan pada malam hari. Diperlukan suatu
inovasi mesin pengering handuk dengan kapasitas cukup besar yang dapat bekerja
tanpa melibatkan energi matahari.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
a. Merancang dan merakit mesin pengering handuk yang tidak menggunakan
3
b. Mengetahui waktu yang diperlukan untuk mengeringkan handuk dengan
variasi kondisi awal perasan tangan dan perasan mesin cuci.
c. Mengetahui laju pengeringan handuk dari mesin yang telah dibuat, dengan
variasi handuk diperas tangan dan handuk diperas mesin cuci.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari hasil penelitian ini adalah:
a. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
berminat pada penelitian pengering handuk.
b. Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang mesin pengering yang
dapat ditempatkan di perpustakaan.
c. Mesin pengering handuk yang dihasilkan dapat dipergunakan sebagaimana
mestinya.
d. Diperolehnya teknologi tepat guna berupa mesin pengering handuk.
1.5 Batasan Masalah
Batasan yang dipergunakan di dalam penelitian skripsi ini adalah:
a. Mesin bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap.
b. Komponen mesin siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator,
kondensor dan pipa kapiler.
c. Siklus kompresi uap mempergunakan refrijeran R-134a.
d. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan dua penukar kalor yang
4
e. Kompresor yang dipergunakan berdaya 1/2 HP, komponen utama lainnya
dari siklus kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor,
dan mempergunakan komponen standar yang ada di pasaran.
f. Mesin pengering ini bekerja dengan sistem terbuka, artinya udara yang telah
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Prinsip kerja mesin pengering ini dengan cara melewatkan udara kering dan
panas ke dalam ruang pengering. Udara sekitar dihisap kipas melewati evaporator,
kandungan uap air dalam udara luar diteteskan, sehingga udara yang telah melewati
evaporator menjadi kering. Kemudian udara dilewatkan kompresor yang bersuhu
tinggi, sehingga terjadi peningkatan suhu pada udara kering tersebut. Setelah
melewati kompresor udara dihembuskan oleh kipas melewati kondensor yang
bersuhu panas sehingga suhu udara panas akan naik menjadi lebih panas lagi.
Setelah itu udara panas yang melewati kondensor dihembuskan kembali oleh kipas
masuk ke almari pengering. Sebelum digunakan untuk mengeringkan dilewatkan
dua penukar kalor sehingga tercapai suhu panas yang diinginkan. Udara kering
bersuhu tinggi ini digunakan untuk mengeringkan handuk yang berada didalam
ruang pengering yang memeiliki kelembaban tinggi menjadi kering akibat udara
kering bersuhu tinggi yang melewatinya. Saat udara melewati handuk yang
memiliki kelembaban tinggi tersebut, kelembaban pada handuk berpindah ke udara
kering yang bersuhu tinggi tersebut dan udara tersebut akhirnya dihembuskan
6
2.1.1 Metode Pengering Handuk
Metode pengeringan handuk yang banyak ditemukan di pasaran saat ini
terdapat empat jenis, diantaranya (a) Pengeringan handuk dengan menggunakan
sentrifugal dan heater (b) pengeringan handuk dengan gas LPG dan kipas angin, (c)
pengeringan handuk dengan menggunakan mesin dehumidifier (d) pengeringan
handuk dengan cara dijemur di bawah sinar matahari. Beberapa penjelasan dari
pernyataan yang ada di atas:
o Pengering handuk dengan menggunakan sentrifugal dan heater.
Pengering handuk jenis ini merupakan metode yang paling sering ditemui
di pasaran. Cara kerja mesin pengering ini adalah memanfaatkan gaya sentrifugal
untuk memisahkan air dari handuk dan menggunakan pemanas, biasanya panas
yang digunakan seperti heater atau gas LPG sebagai pemanas ruangan. Handuk
diputar dalam drum dalam kecepatan tertentu oleh motor listrik dan bersamaan
dengan itu heater menambahkan udara panas yang disirkulasikan ke drum. Udara
yang bersuhu tinggi membuat air di handuk menguap. Putaran yang tinggi tersebut
menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan uap air terlempar keluar dari
drum dan tertampung di dalam drum luar, kemudian air yang terkumpul dari proses
tadi langsung dibuang keluar melalui pipa pembuangan.
o Pengeringan handuk dengan pemanas dan kipas.
Pengeringan jenis ini merupakan pengeringan handuk hasil pengembangan
dari beberapa mesin pengering yang sudah ada. Prinsip kerja mesin pengeringan
7
disirkulasikan ke lemari pengering. Pemanasan ini bertujuan untuk menekan suhu
udara serta menurunkan kelembaban. Akibat dari udara kering yang bersuhu tinggi
pada ruangan menyebabkan air dalam pakaian menguap. Selanjutnya udara lembab
ini dibuang keluar lemari menggunakan kipas angin, mesin jenis ini biasanya
disebut sistem terbuka.
o Pengering handuk dengan mesin dehumidifier
Pengering handuk jenis ini menggunakan metode mesin dehumidifier.
Pengering handuk jenis ini sangat jarang ditemui di pasaran. Mesin pengering
handuk bekerja dengan memanfaatkan proses dehumidifikasi dan pemanasan udara
yang disirkulasikan ke lemari. Udara diturunkan kelembabannya dan dipanaskan,
kemudian disirkulasikan kelemari. Akibat dari udara kering dan bersuhu tinggi pada
ruangan menimbulkan air dalam handuk menguap selanjutnya udara lembab
disirkulasikan kembali ke alat penurun kelembaban.
o Pengering handuk dengan penjemuran dibawah sinar matahari
Metode pengeringan handuk dengan dijemur di bawah sinar matahari
langsung merupakan metode paling umum dilakukan oleh masyarakat. Panas
dihasilkan matahari dapat menguapkan air yang ada pada handuk basah hingga
handuk benar-benar kering dan siap untuk disetrika. Tetapi seiring perkembangan
jaman dan teknologi, banyak orang berlomba-lomba untuk menciptakan mesin
pengering handuk. Hal ini bukan dikarenakan metode pengeringan ini sangat
tergantung pada cuaca. Namun metode ini masih tetap digunakan, karena dirasa
8
2.1.2 Dehumidifier
Dehumidifier adalah alat pengering udara yang berfungsi mengurangi
tingkat kelembaban pada udara melalui proses dehumidifikasi. Proses
dehumidifikasi merupakan proses penurunan kadar air dalam udara menjadi udara
kering. Dehumidifikasi udara dapat dilakukan dengan dua metode. Pertama,
menggunakan metode pendinginan di bawah titik embun dan mengurangi tingkat
kelembaban dengan cara kondensasi yang disebut refrigerant dehumidifier. Kedua,
menggunakan metode bahan pengering sebagai penyerap kelembaban yang disebut
desiccant dehumidifier.
Refrigerant dehumidifier merupakan pengering udara “dehumidifier” yang
paling umum ditemui di pasaran. Dehumidifier ini paling banyak dipilih karena
biaya produksinya yang relatif lebih murah, mudah dalam pengoperasiannya dan
efektif jika diaplikasikan dalam domestik maupun komersial. Dehumidifier ini akan
bekerja sangat baik jika ditempatkan pada ruangan berkelembaban tinggi.
Gambar 2.1 Siklus refrigerant dehumidifier
9
Prinsip kerja dari refrigerant dehumidifier yaitu menggunakan sistem
kompresi uap. Evaporator akan menyerap uap air didalam udara sehingga udara
menjadi kering, kemudian udara dilewatkan kondensor agar menjadi panas.
Evaporator memiliki tugas menyerap uap air sehingga menjadi udara kering.
Sedangkan kondensor memiliki peran untuk menaikan suhu udara.
Desiccant dehumidifier mempunyai cara penurunan kelembaban yang
berbedsa jenis dengan refrigerant dehumidifier. Dehumidifier ini menggunakan
bahan penyerap kelembaban berupa liquid atau solid, seperti silica gel atau batu
zeloit. Dehumidifier ini akan bekerja dengan sangat baik bila digunakan di daerah
beriklim dingin atau ketika diperlukan temperature titik embun yang rendah.
Karena tidak ada air yang diproduksi selama proses tersebut, maka unit-unit ini
dapat bekerja secara efektif pada suhu sub nol.
Gambar 2.2 Siklus desiccant dehumidifier
10
Prinsip kerja desiccant dehumidifier yaitu melewatakan udara lembab ke
bagian proses pada disc. Disc dibuat seperti sarang lebah dan berisi bahan pengering
(silica gel atau batu zeloid). Disc umumnya dibagi menjadi dua saluran udara yang
dipisahkan oleh sekat. Pertama bagian proses (75% dari lingkaran) dan kedua
bagian reaktivasi (25% dari lingkaran). Disc diputar perlahan-lahan menggunakan
motor kecil. Selanjutnya uap air pada udara akan diserap oleh disc bahan pengering.
Kemudian udara meninggalkan sistem adalah udara kering.
Pemanasan pada bagian reaktivasi bertujuan meregenerasikan disc bahan
pengering (bagian proses). Kemudian air yang ada di disc bagian reaktivasi terlepas
karena proses pemanasan dari udara yang dilewatkan heat exchanger. Air yang
berada di bahan pengering akan menguap dan terbawa udara panas kemudian
dibuang keluar
2.1.3 Parameter Proses Pengeringan
Untuk mendapatkan proses pengeringan ada beberapa parameter yang harus
dipenuhi, diantaranya (a) Kelembaban (b) Suhu udara (c) Laju aliran udara.
a. Kelembaban
Kelembaban bisa diartikan sebagai jumlah kandungan air dalam udara.
Udara dikatakan mempunyai kelembaban yang tinggi apabila uap air yang
dikandungnya tinggi, begitu juga sebaliknya. Udara terdiri dari berbagai macam
komponen antara lain udara kering, uap air, polutan, debu dan partikel lainya. Udara
11
mengandung banyak uap air dikatakan udara lembab. Komposisi dari udara terdiri
dari berbagai jenis gas yang relative konstan. Komposisi campuran udara kering
dapat dilihat pada Tabel 2.1
Tabel 2.1 Komposisi Udara
(sumber: https://kuliahnyok.wordpress.com/2012/01/04/keseimbangan-komposisi-udara/)
Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya
menggunakan termometer bola basah dan termometer bola kering. Termometer
pertama digunakan untuk mengukur suhu udara kering dan termometer kedua
digunakan 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 diberi kain yang
dibasahi agar suhu yang diukur adalah suhu saturasi atau titik jenuh. Untuk
mengetahui kelembaban udara pertama kita harus mengetahui temperatur udara
kering dan temperatur udara basah. Kemudian kita putar higrometer manual yang
terdapat pada termometer udara basah dan kering. Garis yang menunjukkan nilai
12
besarnya kelembaban relatif di skala kelembaban relatif. Cara lain untuk
mendapatkan nilai kelembaban relatif dengan menggunakan psychrometric chart.
Gambar 2.3 Termometer bola basah dan bola kering yang digunakan dalam penelitian.
Kelembaban udara dapat dinyatakan sebagai kelembaban udara mutlak,
kelembaban relatif dan kelembaban spesifik. Kelembaban mutlak adalah massa
uap air yang terkandung dalam 1 m3 udara kering. Kelembaban relatif merupakan
perbandingan massa air yang berada pada udara dibandingkan dengan massa air
maksimal yang dapat dikandung udara pada suhu itu. Kelembaban relatif
menentukan kemampuan udara pengering untuk menampung kadar air handuk yang
telah diuapkan. Semakin rendah kelembaban relatif maka semakin banyak uap air
yang dapat diserap. Kelembaban spesifik atau ratio (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
13
sistem dehumidifier semakin besar perbandingan kelembaban spesifik udara setelah
keluar dari ruang pengering (wH) dengan kelembaban spesifik udara masuk ruang
pengering (wF), semakin banyak massa air yang berhasil diuapkan. Massa air yang
diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan persamaan :
Δw = (wH – wF) (2.1)
Δw : Massa air yang berhasil diuapkan
wH : Kelembaban spesifik udara keluar dari ruang pengering
wF : Kelembaban spesifik udara masuk ruang pengering
b. Suhu Udara
Suhu udara adalah keadaan panas atau dinginnya udara di suatu tempat.
Suhu udara dinyatakan panas jika suhu udara pada tempat dan waktu tertentu
melebihi suhu lingkungan disekitarnya dan begitu sebaliknya untuk suhu udara
dingin. Suhu udara rata-rata untuk daerah tropis, khususnya Indonesia yaitu 28 oC.
Suhu udara sangat mempengaruhi laju pengeringan. Semakin besar
perbedaan antara suhu udara pengering dan suhu handuk maka kemampuan
perpindahan kalor semakin besar, maka proses penguapan air juga semakin besar.
Agar bahan yang dikeringkan tidak sampai rusak, suhu udara harus diatur untuk
dikontrol terus menerus.
Terdapat tiga temperatur udara yaitu: temperatur bola kering, temperatur
bola basah dan temperatur titik embun. Temperatur bola kering adalah temperatur
udara bebas yang terbaca pada termometer bola kering atau termokopel dan
14
termometer dengan sensor yang dibalut dengan kain basah. Temperatur yang
terbaca oleh termometer lebih rendah dari seharusnya karena kalor yang terbaca
sebagian telah digunakan untuk menguapkan air yang ada di kain basah.
Temperatur titik embun adalah temperatur dimana udara mulai menunjukkan aksi
pengembunan ketika didinginkan. Pada saat udara mengalami saturasi (jenuh) maka
besarnya temperatur titik embun sama dengan besarnya temperatur bola basah (Twb)
demikian pula temperatur bola kering (Tdb).
c. Laju pengeringan dan laju aliran massa udara
Laju pengeringan adalah massa air yang diuapkan per satuan waktu. Atau
laju pengeringan adalah perbedaan massa air (Δm) dibagi perbedaan waktu (Δt).
Laju pengeringan dapat dihitung dengan persamaan :
t
Laju aliran massa udara pada proses pengeringan berfungsi membawa udara
panas untuk menguapkan air dalam handuk serta mengeluarkan uap air hasil
penguapan tersebut. Uap air hasil penguapan harus segera dikeluarkan agar tidak
membuat jenuh udara pada ruangan, yang dapat menggangu proses pengeringan.
Semakin besar debit aliran udara panas yang mengalir maka semakin besar
kemampuan menguapkan air dalam handuk, namun berbanding terbalik dengan
15
memperbesar luasan penampang ataupun kecepatan aliran udara, dengan
persamaan :
w M mudara
2
.
(2.3)
ṁudara : Laju aliran massa udara
M2 : Laju pengeringan
Δw : Massa air yang berhasil diuapkan
2.1.4 Psychrometric chart
Psychrometric chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan
karakteristik dari udara di lingkungan tersebut. Skematik psychrometric chart
dapat dilihat pada Gambar 2.4 dimana masing-masing kurva atau garis akan
menunjukkan nilai yang konstan. Ada beberapa istilah yang digunakan dalam
16
Gambar 2.4 Skema Psychrometric Chart
a. Temperatur bola kering (Tdb)
Temperatur bola kering adalah temperatur udara bebas yang diperoleh
melalui pengukuran termometer dengan bola kering atau termokopel dan
termometer digital. Temperatur bola kering dapat dilihat dari garis dry bulb
line dengan satuan (oC).
b. Temperatur bola basah (Twb)
Temperatur bola basah adalah temperatur yang terbaca pada termometer
dengan sensor yang dibalut dengan kain basah. Temperatur bola basah dapat
17
c. Temperatur titik embun (Dew Point)
Temperatur titik embun adalah temperatur dimana udara mulai
menunjukkan aksi pengembunan ketika didinginkan. Pada saat udara
mengalami saturasi (jenuh) maka besarnya temperatur titik embun sama
dengan besarnya temperatur bola basah (Twb) demikian pula temperatur bola
kering (Tdb). Temperatur titik embun dapat dilihat dari garis dew point line
dengan satuan (oC).
d. Kelembaban spesifik (w)
Kelembaban spesifik adalah berat uap air di udara dalam setiap kilogram
udara kering (kg/kg). Kelembaban spesifik dapat dilihat dari garis humidity
ratio.
e. Volume spesifik (v)
Volume spesifik adalah volume udara per satuan massa (m3/kg). Volume
spesifik dapat dilihat dari garis specific volume line.
f. Entalpi (h)
Entalpi adalah jumlah energy dari suatu sistem per satuan massa (kJ/kg).
g. Kelembaban relatif (RH)
Kelembban relatif adalah perbandingan massa air yang berada pada udara
dibandingkan dengan massa air maksimal yang dapat dikandung udara pada
18
Ga
mbar
2.5
Ps
yc
hrome
tr
ic c
19
Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart, diantarannya (a)
proses pemanasan (heating), (b) proses pendinginan (cooling), (c) proses
pelembaban (humidifying), (d) proses penurunan kelembaban (dehumidifying), (e)
proses pemanasan dan pelembaban (heating and humidifying), (f) proses
pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying), (g) proses
pendingingan dan pelembaban (cooling and humidifying), (h) proses pendinginan
dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidifying). Berikut ini
penjelasannya:
20
a. Proses pemanasan (heating)
Proses ini berfungsi menaikkan temperatur udara kering(dry bulb) tanpa
mengurangi kandungan uap air. Jadi proses ini berlangsung pada kondisi moisture
content yang konstan sehingga titik embun (dew point) juga berada dalam kondisi
konstan. Dalam psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses ini
membuat kondisi udara bergerak dari kiri horizontal ke kanan (ke arah Timur).
Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: naiknya entalpi,
naiknya temperatur udara basah (wet bulb), turunnya densitas udara karena terjadi
kenaikan volume spesifik, dan turunnya kelembaban relatif udara.
Gambar 2.7 Proses pemanasan (heating)
b. Proses pendinginan (cooling)
Proses ini berfungsi menurunkan temperatur udara kering (dry bulb) udara
tanpa mengurangi kandungan uap air. Jadi proses ini berlangsung pada kondisi
moisture content yang konstan sehingga titik embun (dew point) juga berada dalam
21
ini membuat kondisi udara bergerak dari kanan horizontal ke kiri (ke arah Barat).
Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: turunnya entalpi,
turunnya temperatur udara basah (wet bulb), naiknya densitas udara karena terjadi
penurunan volume spesifik, dan naiknya kelembaban relatif udara.
Gambar 2.8 Proses pendinginan (cooling)
c. Proses pelembaban (humidifying)
Proses ini berfungsi menambahkan kandungan uap air ke udara tanpa
merubah temperatur udara kering (dry bulb). Jadi proses ini berlangsung pada
kondisi temperature udara kering yang konstan. Dalam psychrometric chart
perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak dari
bawah vertikal ke atas (ke arah Utara). Beberapa kondisi udara yang mengalami
perubahan adalah: naiknya entalpi, naiknya temperatur udara basah (wet bulb),
naiknya titik embun (dew point), turunnya densitas udara karena terjadi kenaikan
22
Gambar 2.9 Proses pelembaban (humidifying)
d. Proses penurunan kelembaban (dehumidifying)
Proses ini berfungsi menurunkan kandungan uap air di udara tanpa merubah
temperatur udara kering (dry bulb). Jadi proses ini berlangsung pada kondisi
temperaturudara kering yang konstan. Dalam psychrometric chart perubahan yang
dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak dari atas vertikal ke
bawah (ke arah Selatan). Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan
adalah: turunnya entalpi, turunnya temperatur udara basah (wet bulb), turunnya titik
embun (dew point), naiknya densitas udara karena terjadi penurunan volume
23
Gambar 2.10 Proses penurunan kelembaban (dehumidifying)
e. Proses pemanasan dan pelembaban (heating and humidifying)
Proses ini berfungsi menaikkan temperatur udara kering (dry bulb) dan
menaikkan kandungan uap air di udara. Dalam psychrometric chart perubahan yang
dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju arah kanan atas
(ke arah Timur Laut). Kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: naiknya
entalpi, naiknya temperatur udara basah (wet bulb), naiknya titik embun (dew
point), turunnya densitas udara karena terjadi kenaikan volume spesifik, dan bisa
terjadi kenaikan atau penurunan kelembaban relatif udara (tergantung proses
heating & humidifying yang diinginkan). Jadi dalam proses ini penambahan uap air
24
Gambar 2.11 Proses pemanasan dan pelembaban (heating and humidifying)
f. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying)
Proses ini berfungsi menaikkan temperatur udara kering (dry bulb) dan
menurunkan kandungan uap air di udara. Dalam psychrometric chart perubahan
yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju arah kanan
bawah (ke arah Tenggara). Kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: turun
atau naiknya entalpi atau bisa juga terjadi dalam kondisi entalpi yang konstan, turun
atau naiknya temperature udara basah (wet bulb) atau bisa juga terjadi dalam
kondisi temperatur udara basah yang konstan, turunnya titik embun (dew point),
turun atau naiknya densitas udara, turun atau naiknya volume spesifik, dan turunnya
25
Gambar 2.12 Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and
dehumidifying)
g. Proses pendingingan dan pelembaban (cooling and humidifying)
Proses ini berfungsi menurunkan temperature udara kering (dry bulb) dan
menaikkan kandungan uap air di udara. Dalam psychrometric chart perubahan yang
dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju arah kiri atas (ke
arah Barat Laut). Kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: naik atau
turunnya entalpi atau bisa juga terjadi dalam entalpi yang konstan, naik atau
turunnya temperatur udara basah (wet bulb) atau bisa juga terjadi dalam kondisi
temperatur udara basah yang konstan, naiknya titik embun (dew point), naik atau
turunnya densitas udara atau bisa juga terjadi dalam kondisi densitas yang konstan,
naik atau turunnya volume spesifik atau bisa juga terjadi dalam kondisi volume
26
Gambar 2.13 Proses pendingingan dan pelembaban (cooling and
humidifying)
h. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and
dehumidifying)
Proses ini berfungsi menurunkan temperatur udara kering (dry bulb) dan
menurunkan kandungan uap air di udara. Dalam psychrometric chart perubahan
yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju arah kiri
bawah (ke arah Barat Daya). Kondisi udara yang mengalami perubahan adalah:
turunnya entalpi, turunnya temperatur udara basah (wet bulb), turunnya titik embun
(dew point), naiknya densitas udara, turunnya volume spesifik, dan bisa terjadi
kenaikan atau penurunan kelembaban relatif udara (tergantung proses cooling &
27
Gambar 2.14 Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and
dehumidifying)
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 bersuhu tinggi. Pada mesin ini siklus refrijerasi yang
digunakan adalah siklus kompresi uap. Mesin siklus kompresi uap merupakan jenis
mesin refrijerasi yang dipergunakan dalam dehumidifier. Terdapat berbagai jenis
refrijeran yang digunakan dalam sistem kompresi uap. Refrijeran yang umum
digunakan adalah yang termasuk ke dalam keluarga chlorinated fluorocarbons
(CFC’s disebut juga freon): R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, R-134a, dan Musicool.
Mesin kompresi uap memiliki 4 komponen utama yaitu evaporator, kompresor,
28
Gambar 2.15 Skematik siklus kompresi uap
Dalam siklus kompresi uap refrijeran bertekanan rendah akan
dikompresikan oleh kompresor sehingga menjadi uap refrijeran bertekanan tinggi.
Kemudian uap refrijeran bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrijeran
bertekanan tinggi dalam kondensor. Setelah itu cairan refrijeran yang bertekanan
tinggi tersebut diturunkan tekanannya oleh pipa kapiler agar cairan refrijeran
bertekanan rendah dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrijeran
29
Gambar 2.16 P-h diagram siklus kompresi uap
30
Dalam siklus kompresi uap, refrijeran mengalami beberapa proses yaitu:
a. Proses (1A-2) merupakan proses kompresi.
Proses ini dilakukan oleh kompresor, dimana refrijeran yang berupa gas
bertekanan rendah mengalami kompresi yang mengakibatkan refrijeran
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. Gas refrijeran panas
lanjut yang bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh.
c. Proses (2A-3) adalah proses kondensasi.
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
refrijeran lebih tinggi daripada suhu udara lingkungan sekitar kondensor.
Proses (2A-3) berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan.
d. Proses (3-3A) merupakan proses pendinginan lanjut.
Pada proses ini terjadi pelepasan kalor, sehingga temperatur refrijeranyang
keluar dari kondensor menjadi lebih rendah dan berada pada fase cair. Hal
tersebut membuat refrijeran menjadi mudah mengalir dalam pipa kapiler.
e. Proses (3A-4) penurunan tekanan.
Merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan berlangsung pada
31
proses tersebut refrijeran yang awalnya dari fase cair berubah menjadi fase
cair gas. Akibat penurunan tekanan, temperatur refrijeran juga mengalami
penurunan.
f. Proses (4-1) merupakan proses evaporasi.
Pada proses ini terjadi perubahan fase dari cair menjadi gas jenuh.
Perubahan fase ini terjadi karena temperatur refrijeran lebih rendah dari
pada suhu udara lingkungan sekitar evaporator. Proses (4-1) berlangsung
pada tekanan tetap dan suhu konstan.
g. Proses (1-1A) merupakan proses pemanasan lanjut.
Proses ini yang terjadi karena penyerapan kalor terus menerus pada proses
(4-1), maka refrijeran yang masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh
ke gas panas laju. Kemudian mengakibatkan kenaikan tekanan dan
temperatur refrijeran akibat dari proses ini kompresor dapat bekerja lebih
ringan.
2.1.6 Alat Penukar Kalor (Heat Exchanger)
Alat penukar kalor (heat exchanger) adalah alat yang dapat menghasilkan
perpindahan panas dari suatu fluida yang memiliki temperatur tinggi ke temperatur
rendah. Heat exchanger berfungsi sebagai pemanas maupun pendingin sesuai
kebutuhan. Dalam penelitian ini heat exchanger digunakan sebagai pemanas udara.
Proses perpindahan panas secara langsung dan tidak langsung. Proses perpindahan
secara langsung yang dimaksud yaitu fluida panas akan bercampur secara langsung
32
perpindahan panas secara langsung yaitu bila diantara fluida panas dan fluida dingin
tidak terjadi kontak secara langsung melainkan dipisahkan oleh sekat-sekat
pemisah, contohnya kondensor.
Dalam penelitian ini heat exchenger digunakan untuk meningkatkan
temperatur udara kering sebelum masuk ruang pengering. Heat exchanger
menggunakan fluida air yang dipanaskan dengan menggunakan pemanas air
berbahan bakar gas (gas water heater). Gas water heater merupakan water heater
yang menggunakan gas LPG sebagai sumber energi pemanas airnya. Prinsip kerja
gas water heater adalah pembakaran gas LPG digunakan untuk memanaskan air di
dalam pipa-pipa tembaga, sehingga temperatur air dalam pipa-pipa naik dalam
waktu yang relatif singkat. Air yang telah dipanaskan tersebut disalurkan menuju
kondensor dengan menggunakan selang sehingga kondensor memiliki temperatur
yang tinggi. Panas dari kondensor ini digunakan untuk meningkatkan panas udara
ketika udara melewati kondensor.
33
2.1.7 Proses 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 evaporator yang
bertemperatur rendah sehingga uap air yang ada di udara mengalami kondensasi,
setelah melewati evaporator temperatur udara dan kandungan uap air mengalami
penurunan (cooling and dehumity). Udara bertemperatur rendah tersebut kemudian
dilewatkan kompresor yang bertemperatur tinggi sehingga terjadi perpindahan
panas dari kompresor ke udara. Udara mengalami kenaikan temperatur udara
kering. Temperatur udara dinaikkan lagi dengan cara melewatkan ke kondensor.
Untuk mencapai temperatur panas yang lebih tinggi udara panas dilewatkan heat
exchanger dan lampu. Proses udara melewati kompresor, kondensor, heat
exchenger dan lampu disebut proses pemanasan (heating).
34
Udara kering bertemperatur tinggi masuk dalam ruang pengering untuk
mengeringkan handuk yang basah. Saat udara kering bertemperatur tinggi melewati
handuk basah, terjadilah perpindahan kalor. Air yang ada di handuk menguap
karena temperatur yang tinggi dari udara dan berubah menjadi uap air. Uap air
terbawa udara keluar ruang pengering. Sehingga udara yang keluar dari ruang
pengering temperaturnya turun dan kandungan airnya meningkat. Proses ini disebut
proses pendinginan dan pelembaban (cooling and dehumidifying).
35
Pada Gambar 2.20 dapat kita lihat perubahan suhu setelah melewati
komponen-komponen pada mesin pengering handuk. (A) suhu udara luar saat itu.
(B) titik embun udara saat itu. (C) suhu udara dan kandungan uap air turun setelah
melewati evaporator (cooling and dehumity). (D) suhu udara kering naik setelah
melewati kompresor (heating). (E) suhu udara kering naik setelah melewati
kondensor (heating). (F) suhu udara kering naik setelah melewati heat exchanger
(heating). (G) suhu udara kering turun dan suhu udara basah naik setelah dipakai
untuk mengeringkan handuk basah yang ada di dalam lemari pengering (cooling
and dehumidifying).
2.2 Tinjauan Pustaka
Colombera, Giovanni (2002) menggambarkan mesin pengering pakaian
sentrifugal dengan pompa pemanas. Pakaian basah dimasukkan dalam drum dan
diputar oleh motor listrik. Motor tersebut juga terhubung dengan 2 kipas angin yang
pertama mensirkulasi udara pengeringan ke dalam drum yang kedua untuk
mendinginkan kompresor. Udara luar yang masuk terhisap melewati evaporator
sehingga menjadi kering. Kemudian dipanaskan oleh kondensor untuk
mengeringkan pakaian yang diputar dalam drum. Selain itu udara panas juga
didapat dari hembusan udara yang digunakan untuk mendinginkan kompresor.
Pillot, Sergio (2013) menjelaskan tentang mesin cuci yang sekaligus
digunakan sebagai pengering terdiri dari: bak penampung pakaian, kompresor,
36
kemudian diputar oleh motor listrik untuk dicuci atau dikeringkan. Saat
pengeringan udara dalam bak masuk ke saluran udara dan melewati evaporator, di
evaporator udara menjadi dingin dan kering. Tetesan air dari evaporator dibuang
melalui saluran pembuangan yang sama dengan saluran pembuangan mesincuci.
Kemudian udara melewati kondensor dipanaskan. Dari kondensor udara panas dan
kering dihembuskan ke bak yang berputar menggunakan fan untuk mengeringkan
pakaian. Dan seterusnya masuk kembali ke evaporator untuk menjalani siklus yang
sama. Evaporator diatur sedemikian rupa sehingga selama siklus mencuci, cairan
dan kotoran di dalam bak tidak masuk.
Driussi, Diego (2009), menjelaskan tentang mesin pengering pakaian yang
menggunakan 2 pompa pemanas. Khususnya pengaturan pompa pemanas untuk
pengeringan. Terdiri dari 2 jumlah sirkuit loop tertutup pompa pemanas yang
terpisah dipasang seri. Masing-masing dari bagian sirkuit loop tertutup yang
terpisah terdiri dari satu kompresor, satu evaporator, satu katup ekspansi dan satu
kondensor. Udara luar masuk melewati evaporator 1 dan 2 untuk agar berkurang
kelembabannya. Kemudian dilewatkan ke kompresor 1 dan 2 untuk dinaikan
temperatur udaranya. Kemudian udara kering dan panas dihembuskan ke ruang
pengering yang diputar motor listrik dengan fan.
Ameen, Ahmadul dan Bari, Saiful (2003), menjelaskan tentang
kemungkinan mengering baju menggunakan “panas buang kondensor AC split”
yang digunakan dalam apartemen di sebuah kota. Penelitian ini mengeringkan
37
memerlukan waktu sekitar 2 sampai 2,5 jam, sedangkan mengeringkan secara alami
di dalam ruangan membutuhkan waktu lebih dari 6 jam. Laju pengeringan dalam
penelitian ini yaitu sebesar: 0,319 kg/jam sampai 0,424 kg/jam untuk pengeringan
baju dengan sisa panas kondensor AC split dan 0,139 kg/jam untuk pengeringan di
dalam ruangan secara alami. Energi yang dikomsumsi sebesar 1,909 kWh/kg untuk
menghilangkan kelembaban dan pengeringan. Hasil dari percobaan menunjukkan
bahwa pengembangan tersebut cocok untuk daerah yang beriklim tropis lembab.
Mancini, Ferdinando; Minetto, Silvia dan Fornasieri, Ezio (2010),
mengemukakan tentang karbon dioksida dianggap bekerja lebih optimal sebagai
fluida kerja pompa panas. Proses pengeringan sistem tertutup sesuai dengan
transcritical siklus yang membutuhkan dehumidifikasi dan pemanasan kembali
sesuai ketinggian suhu aliran udara. Di tulisan ini, CO2 transcritical siklus
dibandingkan dengan sub-critical R134a siklus. Analitis teoritis berdasarkan pada
suhu tetap yang mendekati heat exchanger. Penelitian menganggap tekanan tinggi
untuk transcritical siklus dan pendinginan refrigeran untuk sub critical siklus
optimal. Teoritis analisis yang digunakan untuk menyelidiki kinerja energi dari
siklus termodinamika mengguakan fungsi suhu dan laju aliran massa pengeringan.
Untuk mengoptimalkan condisi kerja dari CO2 melibatkan temperatur udara yang
lebih rendah dari dalam R134a, kondisi ini dapat dipenuhi dengan desain alat yang
cocok, keseimbangan termal yang tercapai ketika panas yang dikeluarkan besarnya
sesuai dengan kerja yang dilakukan kompresor dan kipas, variabel aliran suhu udara
nilainya disesuaikan keseimbangan termal. Hasil penelitian, dilakukan pada
38
panas: penurunan konsumsi daya listrik, dengan peningkatan batas waktu siklus
(+9%), ditunjukan dibandingkan dengan referensi pengering pompa panas dengan
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Obyek Penelitian
Obyek penelitian adalah hasil mesin pengering handuk yang dirancang dan
dirakit sendiri. Lemari mesin pengering berbentuk balok dengan panjang 176 cm,
lebar 31 cm dan tinggi 60 cm. Lemari pengering berbentuk balok dengan panjang
150 cm, lebar 90 cm dan tinggi 156 cm. Gambar dari alat yang dipergunakan dalam
penelitian disajikan pada Gambar 3.1.
40
Keterangan dari Gambar 3.1:
a. Evaporator f. Heat exchanger k. Gas LPG
b. Kompresor g. Lampu l. Tangki air
c. Pipa kapiler h. Handuk m. Pompa
d. Kipas i. Pemanas air
e. Kondensor j. Kompor
3.2 Variasi Penelitian
Variasi penelitian dilakukan terhadap kondisi awal handuk: (a) diperas
menggunakan tangan (b) diperas menggunakan mesin cuci. Penelitian dilakukan
sebanyak 4 kali percobaan untuk mendapatkan hasil karakteristik mesin pengering
handuk yang baik. Banyaknya handuk yang dipergunakan : 20 handuk berukuran
panjang 75 cm, lebar 30 cm dan tebal 1,4 mm berbahan katun. Gambar 3.2
menunjukkan handuk yang digunakan dalam percobaan :
41
3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Handuk
Dalam pembuatanmesin pengering handuk ini diperlukan beberapa alat dan
bahan sebagai berikut :
3.3.1 Alat
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pengering
handuk, antara lain :
a. Gergaji kayu dan gergaji besi
Gergaji kayu digunakan untuk memotong balok kayu rangka lemari mesin
pengering handuk dan papan kayu untuk memasang fiting lampu. Gergaji
besi digunakan untuk memotong besi siku yang difungsikan sebagai
gantungan handuk dalam lemari pengering.
b. Palu
Palu digunakan untuk menancapkan paku sebai pengikat rangka dan
memasang triplek chasing mesin pengering.
c. Bor listrik
Bor listrik digunakan untuk membuat lubang awalan pada kayu yang
nantinya akan dipaku atau dibaut.
d. Obeng dan kunci pas
Obeng berfungsi untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang
digunakan yaitu obeng plus (+) dan minus (-). Kunci pas digunakan untuk
42
e. Mistar dan meteran
Mistar dan meteran berfungsi untuk mengukur panjang suatu benda. Mistar
memiliki ketelitian 1 mm dengan satuan centi meter (cm), digunakan untuk
mengukur panjang sterofoam dan busa. Meteran memiliki ketelitian 1 cm
dengan satuan meter (m), digunakan untuk mengukur kayu, besi siku, seng
dan triplek.
f. Pisau cutter dan gunting plat
Pisau cutter digunakan untuk menyayat atau memotong triplek, kabel listrik,
sterofoam dan busa. 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. Tube cutter digunakan
agar hasil potongan pada pipa tembaga rapi dan tidak kasar sehingga dapat
mempermudah proses pengelasan.
i. Tube expander
Tube expander atau pelebar pipa digunakan untuk melebarkan diameter
unjung pipa tembaga yang akan disambungkan agar antar pipa dapat
43
j. Las gas Hi – cook
Peralatan las digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan sambungan
pipa – pipa tembaga pada komponen mesin pengering dengan sumber panas
dari Hi–cook.
k. Bahan las
Bahan las yang digunakan dalam penyambungan pipa kapiler menggunakan
perak, kawat las kuningan dan borak. Borak berfungsi untuk menyambung
antara tembaga dan besi. Penggunaan borak sebagai bahan tabahan
bertujuan agar sambungan pengelasan lebih merekat.
l. Metil
Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran – saluran
pipa kapiler. Dosis pemakaian yaitu sebanyak satu tutup botol metil.
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 mengganggu atau menyumbat refrijeran. Karena
uap air yang berlebihan pada sistem pendinginan dapat membeku dan
menyumbat filter atau pipa kapiler. Pompa ini juga digunakan untuk
44
3.3.2 Bahan
Bahan atau komponen yang digunakan untuk merakit mesin pengering
handuk, antara lain :
a. Balok kayu dan besi siku
Baok kayu digunakan sebagai rangka lemari mesin pengering handuk.
Dipilih kayu balok karena kayu ini kuat dan bukan penghantar panas yang
baik sehingga kalor tidak mudah keluar dari lemari mesin pengering
(Gambar 3.3 sebelah kiri). Besi siku digunakan untuk membuat tempat
penggantung hanger (Gambar 3.3 sebelah kanan).
Gambar 3.3 Balok kayu dan besi siku yang dirangkai sebagai gantungan
b. Triplek
Triplek digunakan sebagai casing luar mesin pengering handuk dengan
tebal 3 mm. Pemilihan triplek sebagai casing luar dikarenakan triplek
merupakan isolator dengan konduktivitas termal sebesar k = 0,12 W/m.oC
45
Gambar 3.4 Triplek
c. Sterofoam
Sterofoam digunakan sebagai casing pada bagian dalam dengan tebal 20
mm, agar panas di dalam mesin tidak keluar kelingkungan. Sterofoam
memiliki konduktivitas termal sebesar k = 0,033 W/m.oC, berarti material
tersebut memiliki kemampuan penghantar panas yang rendah.
Gambar 3.5 Sterofoam
d. Busa
Busa digunakan untuk menutup bagian yang berlubang agar udara tidak
keluar. Busa ini ditempelkan pada pintu lemari ruang pengering, pintu
lemari mesin pengering dan sambungan antara lemari ruang pengering dan
46
Gambar 3.6 Busa
e. Plat seng
Plat seng digunakan untuk alas evaporator yang selalu menghasilkan air
akibat proses kondensasi. Plat seng dipilih karena mudah dibentuk dan tidak
mudah berkarat.
f. Lem dan lakban
Lem digunakan untuk menempelkan sterofoam pada seng dan triplek serta
menempelkan busa pada pinggir pintu lemari agar tidak ada celah udara.
Lakban digunakan untuk menutup celah pada sambungan casing lemari dan
menempelkan alat ukur serta rangkaian lampu di dalam lemari.
g. Paku, mur dan baut
Paku digunakan untuk menyatukan balok kayu sehingga membentuk sebuah
rangka lemari. Paku juga digunakan untuk menyatukan casing lemari
(triplek) dengan rangka (balok kayu). Mur dan baut digunakan untuk
47
h. Kawat
Kawat digunakan untuk mengikat rangka besi siku yang dirangkai sebagai
gantungan hanger. Selain itu juga dipaki untuk menggantungkan pressure
gauge dan sebagai pengunci pintu lemari.
i. Roda
Roda digunakan agar mudah untuk memindahkan mesin pengering. Roda
berjumlah 6 buah dipasang di bawah lemari sebagai kaki.
j. Papan kayu
Papan kayu dugunakan sebagai tempat dudukan fiting lampu. Papan kayu
yang digunakan ada 2 buah, tiap buah untuk 5 fiting lampu.
k. Fiting lampu, kabel dan lampu
Fiting lampu berjumlah 10 digunakan untuk menempatkan lampu. Kabel
listrik sepanjang 4 m untuk mengalirkan listrik ke semua lampu agar
menyala. Lampu berjumlah 10 buah dengan daya 25 watt.
Gambar 3.7 Rangkaian lampu pemanas
l. Pompa
Pompa digunakan untuk menyirkulasikan air dari bak penampungan ke
48
bak penampungan. Jenis pompa sentrifugal, daya pompa 125 watt, voltase
220 V, frekuensi 50 Hz, maksimal kapasitas 37 ltr/M, kecepatan putar 2850
RPM dan total head pompa 24 m.
Gambar 3.8 Pompa sentrifugal
m. Selang
Selang digunakan untuk mengalirkan air. Air dari bak penampungan lalu
dihisap pompa, kemudian dialirkan masuk ke pemanas air, setelah itu masuk
ke heat exchanger 1 dan 2, kemudian kembali ke bak penampungan lagi.
n. Kompor gas tekanan tinggi
Kompor gas tekanan tinggi digunakan untuk memanaskan pemanas air yang
49
Gambar 3.9 Kompor gas tekanan tinggi
o. Gas LPG
Gas LPG digunakan sebagai sumber energi kompor gas. Tabung gas yang
digunakan adalah tabung gas 12 kg dan mampu digunakan dalam 4 kali
percobaan.
p. Clam dan karet
Clam dan karet bekas ban dalam sepeda digunakan untuk menyambungkan
selang dengan pipa logam agar air di dalamnya tidak bocor.
q. Pemanas air
Pemanas air adalah sebuah alat yang terdiri dari pipa tembaga yang
dilingkarkan. Alat ini berfungsi untuk memanaskan air yang disirkulasikan
50
Gambar 3.10 Pemanas air
r. Alat penukar kalor (heat exchanger)
Alat penukar kalor (heat exchanger) adalah alat yang dapat menghasilkan
perpindahan panas dari suatu fluida yang memiliki temperatur tinggi ke
temperatur rendah. Disini yang digunakan sebagai penukar kalor adalah 2
buah kondensor yang dialiri air bersuhu tinggi.
