RANCANG BANGUN POMPA KALOR PADA ALAT PENGERING
HIBRIDA POMPA KALOR DAN SURYA
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh :
NICO HERMANTO (100401050)
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat, kasih, dan kesehatan yang diberikan selama pengerjaan skripsi ini sehingga skripsi ini dapat penulis selesaikan dengan sebaiknya.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat menyelesaikan pendidikan untuk mendapatkan gelar sarjana di Departeman Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi saya yaitu : “Rancang Bangun Pompa Kalor Pada Alat Pengering Hibrida Pompa Kalor Dan Surya”.
Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh penulis. Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih yang sangat besar kepada dosen pembimbing Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan saran dan membimbing serta sumbangan pikiran bagi penulisan skripsi ini.
Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua Orang tua penulis G. Simarmata dan K. Br. Silalahi yang selalu mendoakan dan mendukung penulis secara moral dan moril dalam pengerjaan skripsi ini.
2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
3. Bapak/Ibu staff pengajar dan pegawai di Departemen Teknik Mesin USU.
4. Ibu Dr.Ir. Sari Farah Dina, MT. yang juga membantu dalam mengerjakan penelitian kami.
5. Partner TA yang gigih,pantang kecewa maupun pantang menyerah Budi Harry Cipta dan Sabda Tuah Raja Bangun.
6. Saudaraku, adik John Peter Simarmata dan Hana Sofya Agatha Simarmata.
7. Ibunda Sabda Tuah Raja Bangun yang membantu kami menjaga kesehatan lewat makanan siang yang lezat dan bergizi.
8. Teman-teman Lab Foundry , Chandra Go Rika, Mas Ade Nur Ray, Abdul sang playboy, Jefri tukang foto, Zaki, Aji dan juga Pak Sarjana buat sarannya yang membantu kami. 9. Seluruh teman-teman penulis Pasukan Mesin USU 2010 yang sudah di wisuda dan yang
10.Pesta Saulina Sitohang dan Ria Fuzy Simatupang serta sahabat saya Bobby Handon Manalu yang selalu menjadi teman ngopi di saat stress melanda dan hampir meradang.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna,baik dari segi teknik maupun dari segi materi oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Sehingga semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua. Mesin ! Jaya !
Medan, Juni 2015 Penulis
ABSTRAK
Indonesia sebagai penghasil kakao terbesar ketiga didunia belum bisa memaksimalkan kualitas hasil kakaonya. Ini disebabkan karena belum didukungnya teknologi pengolahan kakao yang memadai menjangkau seluruh petani di Indonesia. Salah satunya sistem untuk pengeringan kakao yang selama ini masih konvensional, di bawah matahari, tergantung pada iklim dan cuaca. Mempunyai nilai jual yang rendah karena kualitas biji kakao kering yang rendah. Bahkan bila untuk mengeringkan dengan teknologi petani harus menyerahkan kakao dengan perusahaan jasa pengering. Ini tentulah merugikan karena harus mengeluarkan biaya transportasi dan jasa pengolahan. Pengering dengan pompa kalor dan bantuan kolektor surya bisa menjadi solusinya. Selain alat ini bisa bekerja tanpa banyak dipengaruhi cuaca juga bisa diletakkan dekat dengan kebun kakaonya sehingga tidak memerlukan waktu yang lama. Alat ini telah dibangun dan diuji di Universitas Sumatera Utara. Penelitian ini bertujuan melakukan kajian yang meliputi perhitungan COP pompa kalor,perhitungan Total Performance dan pengamatan Relative Humidity yang menjadi variable dalam penelitian ini adalah kecepatan udara yang mengalir keluar evaporator dan tekanan pada kompresor. Dari hasil pengujian pengeringan kakao didapat COP rata pompa kalor adalah 5,70 dan Total Performance rata 40,49 Temperatur rata-rata pada keluaran kondensor dan relative humidity keluaran evaporator 48,32ºC dan 44,54%. Kualitas hasil pengeringan dari alat ini lebih baik dibandingkan dengan mengeringkan secara langsung di bawah matahari.
ABSTRACT
Indonesia as the world's third largest cocoa producer has not been able to maximize the quality of the cocoa. This is because not supported cocoa processing technology adequate to reach all farmers in Indonesia. One is a system for drying of cocoa, which is still conventional, in the sun, depending on the climate and weather. Has a low resale value because of the quality of dried cocoa beans are low. Even if the technology to dry the cocoa farmers must submit a service company dryers. It is certainly detrimental because they have to pay the transportation and processing services. Dryer with heat pumps and solar collectors aid could be the solution. In addition to these tools can work without much influenced by the weather can also be placed close to the cocoa plantation so it does not require a long time. The device has been built and tested at the University of North Sumatra. This study aims to conduct a study that includes calculation of heat pumps COP, the calculation of the Total Performance and Relative Humidity observation. the variable in this study is the speed of the air flowing out of the evaporator and the pressure on the compressor. From the test results obtained drying cocoa average COP heat pump is 5,70 and the Total Performance average 40,49. The average temperature at the exit of the condenser and evaporator output relative humidity 48,32ºC dan 44,54%. The quality of the drying of the tool is better than the direct drying in the sun.
DAFTAR ISI
2.4. Pengeringan Pompa Kalor 20
2.4.1 Kelebihan Dan Kelemahan Heat Pump 21 2.4.2. Aplikasi Heat Pump dan Pemanfaatannya 22
2.5. Psycrometric Chart 27
3.1. Tempat dan Waktu 32
3.2. Metode Desain 32
3.2.1. Perancangan Solar Collector 33 3.2.2. Perancangan Ruang dan Sistem Kerja Pengering 33 3.2.3. Pemilihan Pompa Kalor atau Heat Pump 34
3.3 Alat dan Bahan 34
4.2.1. Data Hasil Pengukuran 45
4.2.2. Hasil Perhitungan Coefficient of Performance (COP)
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Theobroma cacao ... 5
Gambar 2.2 Skema, heat pump sebagai pengering ... 13
Gambar 2.3 Kompressor pada AC LG SU12LPBX - R... 14
Gambar 2.4 Kondensor Berpendingin Udara ... 16
Gambar 2.5 Evaporator Natural Convection ... 17
Gambar 2.6 Katup Ekspansi pada AC LG SU12LPBX - R ... 18
Gambar 2.7 T-s Diagram ... 18
Gambar 2.8 P-h Diagram ... 19
Gambar 2.9 Diagram Pengering dengan Pompa Kalor dan Kolektor Surya ... 21
Gambar 2.10 Siklus SACHPD 23
Gambar 2.11 Sistem Pengering Solar Assited Heat Pump Drier Dengan Bantuan Stirrer Dan Granary ... 23
Gambar 2.12 Sistem Solar Assisted Heat Pump System For Heat Supply ... 24
Gambar 2.13 Sistem Solar-Assited Heat-Pump Dryer And WaterHeater ... 24
Gambar 2.14 Ashrae Psyhrometric Chart ... 29
Gambar 3.1 Alat Pengering Hibrida Pompa Kalor dan Surya ... 33
Gambar 3.2 Rh Meter ... 34
Gambar 3.8 Pemasangan dan Letak Pompa Kalor ... 40
Gambar 3.9 Refrigeran R22 ... 40
Gambar 3.10 Diagram Alir Proses Pelaksanaan Penelitian ... 42
Gambar 3.11 Set up Eksperimental ... 43
Gambar 4.1 Casing Kondensor, Kompressor dan Katup Ekspansi ... 44
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Negara Penghasil Kakao Terbesar (Data Tahun Panen 2005) ... 7 Tabel 3.1 General Specification ... 36 Tabel 4.1 Kecepatan Udara pada Tiap Waktu Pengukuran 46
Tabel 4.2 Data Temperatur Udara 46
Tabel 4.3 Data Kelembaban Udara 47
