MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS KOMPRESI … · tangan dalam waktu 150 menit dengan massa air...

i

MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS

KOMPRESI UAP DIBANTU DENGAN SATU PENUKAR

KALOR DAN 10 LAMPU 25 WATT

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Oleh

DINO APRIAN

NIM : 125214030

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

VAPOR COMPRESSION CYCLE SYSTEM FOR TOWEL

DRYER WITH ONE HEAT EXCHANGER AND 10 24 WATT

BLUB LAMPS

FINAL PROJECT

As Partical fulfillment of the requirements

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

DINO APRIAN

Student Number : 125214030

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT MECHANICAL ENGINEERING

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016


iii


iv


v


vi


vii

ABSTRAK

Sekarang ini mesin pengering handuk yang ramah lingkungan, aman,

praktis, dan dapat dipergunakan kapan saja tanpa dipengaruhi musim sangat

diperlukan bagi masyarakat terutama bagi kalangan pebisnis yang menggunakan

mesin pengering handuk tanpa melibatkan energi surya. Tujuan dari penelitian ini

adalah : (a) Merancang dan merakit mesin pengering untuk kapasitas 20 handuk,

(b) Mengetahui waktu pengeringan handuk yang dibuat untuk kodisi awal handuk.

Mesin pengering handuk dibuat dengan siklus kompresi uap dibantu

dengan satu penukar kalor dan 10 lampu 25 watt. Bahan handuk yang digunakan

untuk penelitian yaitu kain cotton dengan ukuran panjang 65 cm, lebar 30 cm, dan

tebal 1,4 mm. Variasi penelitian terdiri dari 20 handuk perasan tangan dan 20

perasan mesin cuci. Ukuran lemari pengering/ruang pengering panjang × lebar ×

tinggi : 150 cm × 90 cm × 155 cm. Komponen mesin siklus kompresi uap

meliputi: kompresor, evaporator, kondensor, dan pipa kapiler. Kompresor yang

dipergunakan berdaya 0,5900 HP.

Mesin pengering handuk sistem kompresi uap dibantu dengan 1 penukar

kalor dan 10 lampu 25 watt berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai dengan

fungsinya. Mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan

tangan dalam waktu 150 menit dengan massa air yang menguap sebesar 2,957 kg

dan mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan mesin cuci

dalam waktu 45 menit dengan massa air yang menguap sebesar 0,693 kg.

Kata kunci : Mesin pengering handuk, sistem kompresi uap.


viii

ABSTRACT

Now towel drying machines that environmentally friendly, safe, practical,

and can be used at any time without being affected by season is very necessary for

society, especially for the business that uses a towel drying machine without

involving solar energy. The purpose of this study are: (a) Designing and

assembling the dryer for a capacity of 20 towels, (b) Knowing when drying towels

made up for the initial condition towels.

Towel drying machine created with the vapor compression cycle assisted

by a heat exchanger and 10 lamps of 25 watts. Materials towels used for the

research is cotton fabric with the length 65 cm, width 30 cm, and a thickness of

1.4 mm. Variations of the research consisted of 20 squeezed by hand and 20

squeezed by washing machine. Size of drying cabinet / drying chamber length ×

width × height: 150 cm × 90 cm × 155 cm. Vapor compression cycle engine

components include: compressor, evaporator, condenser, and a capillary tube.

Compressors are used powerful HP 0.5900.

Towel drying machine assisted vapor compression systems with one heat

exchanger and 10 lamps of 25 watts successfully created and can work in

accordance with its function. Towel drying machine capable of drying 20 towels

squeeze by hand within 150 minutes with the mass of evaporated water of 2,957

kg and towel drying machine capable of drying 20 towels by washing machine

within 45 minutes by the mass of water that evaporates at 0.693 kg.

Keywords: towel drying machine, vapor compression systems.


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

rahmat dan karuniaNya yang diberikan, sehingga penyusunan skripsi dapat

berjalan dengan baik dan lancar.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang wajib dipenuhi mahasiswa

untuk mendapatkan gelar S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Atas berkat, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak, akhirnya

skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini, dengan segala

kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya

kepada :

1. Sudi Mungkasi, Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Dosen Pembimbing Skripsi atas

arahan, pengertian, dan motivasi yang diberikan.

3. A. Prasetyadi s.Si, M.Si, selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu

pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.

5. Seluruh Staf Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.

6. Joko Supeno dan Dwi Prihartini sebagai orang tua, atas dukungan baik moril

maupun materi yang diberikan kepada penulis selama belajar di Program

Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

7. Teman-teman Teknik Mesin kelompok Skripsi mesin pengering handuk.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan penelitian dan penulisan

skripsi ini jauh dari sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan masukan,

kritik, dan saran yang membangun dari berbagai pihak untuk dapat


x


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

TITLE PAGE ........................................................................................................ ii

HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .......................................... v

LEMBAR PEERYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................. vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... x

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........................................................................................ 2

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...................................... 5


xii

2.1 Dasar Teori ................................................................................................... 5

2.1.1 Metode – Metode Pengeringan Pakaian ............................................. 5

2.1.2 Dehumidifier ............................................................................. 8

2.1.3 Parameter Dehumidifier ........................................................... 10

2.1.3.1 Kelembaban.................................................................. 10

2.1.3.2 Suhu Udara ................................................................... 11

2.1.3.3 Aliran Udara ................................................................. 12

2.1.3.4 Kelembaban Spesifik ................................................... 13

2.1.4 Psychrometric Chart ............................................................... 15

2.1.4.1 Proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric

Chart .......................................................................... 16

2.1.5 Siklus Kompresi Uap .............................................................. 19

2.1.6 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk .. 22

2.1.7 Heat Exchanger ....................................................................... 23

2.2 Tinjauan Pustaka ....................................................................................... 24

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 26

3.1 Objek Penelitian ......................................................................................... 26

3.2 Variasi Penelitian ....................................................................................... 27

3.3 Alat Dan Bahan ......................................................................................... 28

3.3.1 Alat .......................................................................................... 28

3.3.2 Bahan ...................................................................................... 30


xiii

3.3.3 Alat Bantu Penelitian .............................................................. 40

3.4 Tata Cara Penelitian ................................................................................... 43

3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian .................................................... 44

3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk ..................................... 45

3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a ........................................... 46

3.4.3.1 Proses Pemetilan ......................................................... 46

3.4.3.2 proses pemvakuman .................................................... 46

3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a ............................... 47

3.4.4 Skematik Pengambilan Data .................................................. 48

3.4.5 Langkah-langkah Pengambilan Data ..................................... 50

3.5 Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil .............................................. 53

3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan ................................................................. 54

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN ...... 55

4.1 Hasil penelitian........................................................................................... 55

4.2 Perhitungan ................................................................................................ 58

4.3 Pembahasan ................................................................................................ 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 68

5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 68

5.2 Saran ........................................................................................................... 68

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 69

LAMPIRAN .......................................................................................................... 70


xiv

A. Foto Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian .......................................... 70

B. Contoh Psychometric Chart dan p-h Diagram ......................................... 71


xv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Pengambilan Data ............................................................................. 51

Tabel 4.1 Hasil Rata-Rata Perasan Tangan ....................................................... 55

Tabel 4.2 Hasil Rata-Rata Perasan Mesin Cuci ................................................ 56

Table 4.3 Pengeringan Dengan Panas Matahari ............................................... 57

Table 4.4 Massa Air Yang Menguap Dari Handuk........................................... 58

Table 4.5 Hasil Perhitungan Pengeringan Handuk Perasan Tangan ................. 64

Table 4.6 Hasil Perhitungan Pengeringan Handuk Perasan Mesin Cuci .......... 65


xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Mesin Pengering Handuk Gaya Sentrifugal Dan Heater ............. 6

Gambar 2.2 Mesin Pengering Handuk Dengan Gas Lpg Dan Kipas .............. 6

Gambar 2.3 Pengering Handuk Dengan Penjemuran Sinar Matahari ............ 7

Gambar 2.4 Refrigeran Dehumidifier .............................................................. 8

Gambar 2.5 Desiccant Dehumidifier............................................................... 9

Gambar 2.6 Thermometer Basah Dan Thermometer Kering .......................... 12

Gambar 2.7 Psychrometric Chart .................................................................. 15

Gambar 2.8 Proses-Proses Yang Terjadi Dalam Psychrometric Chart ......... 16

Gambar 2.9 Proses Pengembunan Dan Penurunan Kelembaban ................... 17

Gambar 2.10 Proses Pemanasan (Heating). ..................................................... 17

Gambar 2.11 Proses Evaporatif........................................................................ 18

Gambar 2.12 Siklus Kompresi Uap ................................................................. 19

Gambar 2.13 Diagram P-H. ............................................................................. 20

Gambar 2.14 Diagram T-S ............................................................................... 20

Gambar 2.15 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk ..... 23

Gambar 2.16 Heat Exchanger .......................................................................... 23

Gambar 3.1 Skema Mesin Pengering Handuk ............................................... 26

Gambar 3.2 Handuk ....................................................................................... 27

Gambar 3.3 Styrofoam. ................................................................................... 31


xvii

Gambar 3.4 Plat Seng ........................................................................................ 31

Gambar 3.5 Busa ............................................................................................... 32

Gambar 3.6 Besi Siku L Dan Berlubang......................................................... 32

Gambar 3.7 Roda ............................................................................................ 33

Gambar 3.8 Kawat .......................................................................................... 33

Gambar 3.9 Kondensor ................................................................................... 34

Gambar 3.10 Pipa Kapiler ................................................................................. 35

Gambar 3.11 Kompresor ................................................................................... 35

Gambar 3.12 Evaporator ................................................................................... 36

Gambar 3.13 Filter ............................................................................................ 36

Gambar 3.14 Refrigeran 134a ........................................................................... 37

Gambar 3.15 Pressure Gauge ........................................................................... 37

Gambar 3.16 Kipas ........................................................................................... 38

Gambar 3.17 Gas LPG ...................................................................................... 38

Gambar 3.18 Water Heater Gas LPG ............................................................... 39

Gambar 3.19 Lampu ......................................................................................... 39

Gambar 3.20 Pompa .......................................................................................... 40

Gambar 3.21 Penampil Suhu Dan Termokopel ................................................ 41

Gambar 3.22 Timbangan................................................................................... 41

Gambar 3.23 Stopwatch .................................................................................... 42

Gambar 3.24 Tang Ampere ............................................................................... 42


xviii

Gambar 3.25 Voltmeter..................................................................................... 42

Gambar 3.26 Skematik Diagram Alur Penelitian ............................................. 43

Gambar 3.27 Katup Pengisian Refrigeran ........................................................ 47

Gambar 3.28 Skematik Pengambilan Data ....................................................... 48

Gambar 4.3 Grafik Penurunan Massa Air Pada Variasi Proses Pengeringan . 66


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pengeringan pakaian selama bertahun-tahun dilakukan secara

konvensional yaitu dengan menjemur secara langsung di luar ruangan dengan

paparan sinar matahari serta dengan tambahan bantuan angin. Seiring dengan

kemajuan dan perkembangan teknologi maka proses pengeringan pakaian tidak

lagi hanya dilakukan dengan cara konvensional, akan tetapi dengan menggunakan

mesin yang dapat menghasilkan panas sebagai pengganti sinar matahari.

Penggunaan mesin ini memiliki keunggulan, salah satunya yaitu tidak bergantung

terhadap cuaca (dapat dilakukan pada malam hari dan pada saat kondisi terjadi

hujan).

Pada saat ini, hampir semua pelaku bisnis menggunakan mesin pengering

untuk mengeringkan handuk. Rumah sakit dan hotel-hotel berbintang

menggunakan mesin pengering handuk untuk mempercepat proses pengeringan

handuk.

Mesin pengering handuk ini ditujukan untuk kebutuhan pengeringan

handuk di kos-kosan yang menggunakan handuk dalam membersihkan tubuh.

Disaat hujan, handuk yang jumlahnya terbatas dibutuhkan berulang-ulang untuk

dipakai kembali, maka mesin pengering sangat dibutuhkan dalam proses

pengeringan. Setiap cara pengeringan memiliki keunggulan dan kerugiannya

masing-masing.


2

Pengeringan dengan menggunakan energi matahari memberikan beberapa

keuntungan selain murah dan ramah lingkungan, sumber energi matahari sangat

mudah didapat. Untuk pelaku bisnis, penggunaan dengan energi matahari untuk

pengeringan tidak dapat diandalkan. Pada saat musim hujan tiba, matahari sering

tertutup awan. Untuk hari-hari yang dipenuhi hujan, pakaian sulit dikeringkan

dengan menggunakan energi matahari. Untuk kering perlu beberapa hari,

akibatnya pakaian menjadi mudah berbau apek, dan mudah mengalami kerusakan.

Berangkat dari persoalan di atas penulis tertantang untuk dapat

menciptakan mesin pengering yang ramah lingkungan, praktis, aman dan tidak

mengandalkan energi surya. Serta melakukan penelitian terhadap mesin pengering

tersebut untuk mengetahui waktu pengeringannya.

1.2 Rumusan Masalah

Di pasaran, mesin khusus untuk pengering handuk sulit ditemukan.

Dimusim hujan mesin pengering handuk sangat dibutuhkan. Diperlukan suatu

inovasi mesin pengering handuk dengan kapasitas sedang yang dapat bekerja

tanpa melibatkan energi surya. Bagaimanakah solusi dari persoalan ini?.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah:

a. Merancang dan merakit mesin pengering handuk yang tidak melibatkan

energi surya.

b. Mengetahui waktu pengeringan handuk yang telah dibuat dengan berbagai

variasi perasan.


3

1.4 Batasan-Batasan Masalah Yang Diambil Dalam Penelitian

Batasan-batasan yang dipergunakan di dalam pembuatan mesin pengering

handuk :

a. Mesin bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap.

b. Komponen mesin siklus kompresi uap meliputi: kompresor, evaporator,

kondensor, dan pipa kapiler.

c. Mesin kompresi uap mempergunakan R 134a sebagai refrigerannya.

d. Pengeringan handuk, dibantu dengan menggunakan satu penukar kalor dan 10

lampu 25 watt.

e. Kompresor yang dipergunakan berdaya 0,5900 HP, komponen utama lain dari

mesin siklus kompresi besarnya menyesuaikan dengan daya kompresor, dan

menggunakan komponen mesin yang ada dipasaran.

f. Mesin pengering ini bekerja dengan menggunakan sistem terbuka.

g. Jumlah handuk yang dikeringkan : 20 handuk dengan ukuran panjang x lebar

x tebal: 75 cm x 30 cm x 1,4 mm.

h. Ukuran lemari pengering/ruang pengering panjang x lebar x tinggi : 150 cm x

90 cm x 155 cm.

1.5 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 pengering handuk untuk

ditempatkan di perpustakaan.


4

c. Mesin pengering handuk yang dihasilkan dapat dipergunakan sebagaimana

mestinya.

d. Dihasilkannya teknologi tepat guna berupa mesin pengering handuk.


5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Metode-Metode Pengeringan Handuk

Metode pengeringan handuk saat ini ada beberapa macam, diantaranya (a)

Pengeringan handuk dengan gaya sentrifugal dan heater (b) pengeringan handuk

dengan gas LPG dan kipas angin, (c) pengeringan handuk dengan penjemuran

dibawah sinar matahari dan (d) pengeringan handuk dengan dehumidifikasi.

a. Pengeringan handuk dengan gaya sentrifugal dan pemanas heater.

Pengering handuk jenis ini merupakan metode yang paling sering ditemui

di pasaran. Prinsip kerja mesin pengering ini adalah memanfaatkan gaya

sentrifugal untuk memisahkan air dari handuk dan menggunakan pemanas, seperti

heater atau gas LPG sebagai pemanas ruangan. Handuk diputar dalam drum

dalam kecepatan penuh 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 terhempas keluar dari

drum utama dan tertampung didalam drum keluaran, kemudian air yang

terkumpul langsung dibuang melalui pipa pembuangan


6

.

Gambar 2.1 Mesin pengering handuk dengan gaya sentrifugal dan heater.

Sumber : http://bursamesin.blogspot.co.id/2015/07/3-pilihan-harga-mesin-

pengering-pakaian.html

b. Pengeringan handuk dengan pemanas/gas LPG dan kipas.

Pengeringan jenis ini merupakan pengeringan handuk hasil pengembangan

dari beberapa mesin pengering yang ditemui di pasaran. Prinsip kerja metode

pengeringan handuk yaitu memanfaatkan panas yang dihasilkan dari heater atau

gas LPG yang disirkulasikan ke lemari. Tujuan dari pemanasan ini guna menekan

suhu udara serta menurunkan kelembaban. Akibat dari udara yang bersuhu tinggi

pada ruangan menyebabkan air dalam handuk menguap. Selanjutnya udara

lembab ini dibuang keluar lemari yang biasanya disebut sistem terbuka dan ada

yang dibiarkan disebutkan sistem tertutup.

Gamabar 2.2 pengeringan handuk dengan gas LPG dan kipas


http://bursamesin.blogspot.co.id/2015/07/3-pilihan-harga-mesin-pengering-pakaian.html

http://bursamesin.blogspot.co.id/2015/07/3-pilihan-harga-mesin-pengering-pakaian.html

7

Sumber: http://www.sentralaundry.com/product/42/30/MESIN-

PENGERING-TYPE-ALMARI

c. Pengeringan handuk dengan penjemuran dibawah sinar matahari

Metode pengeringan handuk dengan dijemur dibawah sinar matahari ini

merupakan metode paling umum dilakukan oleh masyarakat. Panas dihasilkan

matahari dapat menguapkan air yang ada pada handuk basah hingga handuk

benar-benar kering yang siap untuk disetrika. Tetapi seiring perkembangan jaman

dan teknologi, banyak orang mencoba untuk menciptakan mesin pengering

handuk. Hal ini bukan dikarenakan metode pengeringan ini sangat tergantung

pada cuaca. Namun metode ini masih tetap digunakan, karena dirasa lebih mudah

dan murah.

Gambar 2.3 Pengeringan handuk dengan penjemuaran dibawah sinar

matahari

Sumber: http://citizen6.liputan6.com/read/2281700/hati-hati-jarang-

mencuci-handuk-bisa-sebabkan-keracunan

d. Pengeringan 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


http://www.sentralaundry.com/product/42/30/MESIN-PENGERING-TYPE-ALMARI

http://www.sentralaundry.com/product/42/30/MESIN-PENGERING-TYPE-ALMARI

http://citizen6.liputan6.com/read/2281700/hati-hati-jarang-mencuci-handuk-bisa-sebabkan-keracunan

http://citizen6.liputan6.com/read/2281700/hati-hati-jarang-mencuci-handuk-bisa-sebabkan-keracunan

8

udara yang disirkulasikan ke lemari. Udara diturunkan kelembabannya dan

dipanaskan, kemudian disirkulasikan ke lemari. Akibat dari udara kering dan

bersuhu tinggi pada ruangan menimbulkan air dalam handuk menguap selanjutnya

udara lembab disirkulasikan kembali ke alat penurunan kelembaban.

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 tempat air. Ada 2

macam dehumidifier yang ada dipasaran saat ini refrigerant dehumidifier dan

desiccant dehumifier.

a. Refrigerant dehumidifier

Cara kerja dehumidifier ini adalah dengan sistem kompresi uap. Udara

luar masuk melewati evaporator dan evaporator menyerap uap air yang ada di

udara. Kemudian udara dilewatkan melalui kondensor agar udara menjadi panas

dan kering. Evaporator memiliki tugas untuk menurunkan suhu udara ke titik

dimana kondensasi terjadi. Kondensasi terjadi pada evaporator, kemudian air di

dalam udara menetes dan tertampung pada tempat air. Sedangkan kondensor

bertugas untuk menaikkan suhu udara agar udara semakin kering. Udara yang

kering dan bersuhu cukup tinggi mempunyai kemampuan untuk mengeringkan,

seperti pada Gambar 2.4.


9

Gambar 2.4 Refrigerant dehumidifier.

b. Desiccant dehumidifier

Prinsip kerja dari dehumidifier adalah dengan melewatkan udara yang

mengandung uap air yang tinggi 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 terbuat dari bahan pengering dan

menghasilkan 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

menyerap uap air tersebut dan terpisah menjadi air dan udara. Udara akan

disirkulasikan kembali ke dalam heater dan air akan menetes lalu tertampung

pada tangki, seperti pada Gambar 2.5.


10

Gambar 2.5 Desiccant dehumidifier

Sumber : http://airneeds.com/small-dehumidifier-desiccant-dehumidifier/

2.1.3 Parameter Dehumidifier

Untuk memahami proses dehumidifier ada beberapa parameter yang

harus dipahami atau dimengerti, yaitu :

a. Kelembaban

Kelembaban merupakan jumlah kandungan air dalam udara. Udara bisa

dikatakan mempunyai kelembaban yang tinggi apabila uap air yang dikandungnya

tinggi dan begitu juga sebaliknya. Udara yang kurang mengandung uap air

dikatakan udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air

dikatakan udara basah.

Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya

menggunakan dengan thermometer bola basah dan thermometer bola kering.

Prinsip kerja dari dua buah thermometer yaitu thermometer pertama dipergunakan

untuk mengukur suhu udara kering dan thermometer kedua untuk mengukur suhu

udara basah. Pada thermometer bola kering, tabung air raksa pada thermometer

dibiarkan kering, sehingga akan mengukur suhu udara aktual. Sedangkan pada

thermometer bola basah, tabung air raksa akan diberi kain yang dibasahi dengan


http://airneeds.com/small-dehumidifier-desiccant-dehumidifier/

11

air 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

dan kelembaban relatif. Kelembaban mutlak adalah banyaknya air yang dapat

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 melalui proses penguapan. Semakin rendah kelembaban relatif maka

semakin banyak uap air yang dapat diserap.

b. Suhu udara

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 dan proses penguapan air juga meningkat. Agar

bahan yang dikeringkan tidak sampai rusak, suhu udara harus diatur atau dikontrol

terus menerus.

Dry-bulb temperature (DB) atau temperature bola kering adalah

temperature yang terbaca pada thermometer dalam kondisi udara terbuka, maka

berakibat pula pada perubahan kalor sensible. Wet-bulb temperature (WB)

temperature bola basah adalah temperature yang terbaca pada thermometer


12

dengan sensor yang dibalut dengan kain basah untuk menghilangkan radiasi

panas. Dew-point temperature (DP) adalah temperature udara saat saturasi atau

temperature dimana uap air mulai mengembun ketika campuran udara dan uap air

didinginkan. Pada kondisi saturasi, temperature dew point = temperature bola

basah = temperature bola kering dan temperature dew point menunjukkan kalor

laten yang terjadi karena setiap perubahan pada temperature dew point

mengakibatkan perubahan kalor laten. Spesific humidity (W) atau perbandingan

kelembaban dapat disebut juga sebagai Humidity Ratio dimana dapat didefinisikan

massa uap air yang terkandung dalam 1 kg udara kering. Relative Humidity (RH)

atau kelembaban temperature adalah perbandingan antara tekanan temperature

uap air yang ada dalam udara terhadap tekanan saturasi uap air pada temperature

bola kering yang sama, seperti pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Thermometer bola basah dan bola kering.

c. Laju aliran massa udara

Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara

panas untuk menguapkan kadar air 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.


13

Semakin besar debit aliran udara panas yang mengalir maka akan semakin besar

kemapuannya menguapkan kadar air dari pakaian, namun berbanding terbalik

dengan suhu udara yang semakin menurun. Untuk menghitung debit aliran massa

udara dipergunakan, Persamaan (2.1) :

m = (A x U) / V (2.1)

Pada Persamaan (2.1) :

m : Laju aliran massa udara, kg/s

A : Luas penampang, m2

U : Kecepatan aliran udara, m/s

V : Volume spesifik, m3/kg

d. 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 dalam mesin pengering (wG), maka

semakin banyak massa air yang berhasil diuapkan. Massa air yang berhasil

diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan, Persamaan (2.2) :

Δw = (wH – wG) (2.2)



14

Δw : Massa air yang berhasil diuapkan, kg/kg

wG : Kelembaban spesifik dalam mesin pengering, kg/kg

wH : Kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering, kg/kg

Untuk menghitung laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering

dapat digunakan Persamaan (2.3) :

ṁudara = Qudara . ρudara (2.3)


ṁudara : Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering, 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 (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

e. Enthalphy (H)

Enthalphy adalah jumlah panas total dari campuran udara dan uap air di

atas titik didih. Enthalphy menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem

termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja.


15

Enthalphy (H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan

tetap. Enthalphy (H) dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam

sistem (E) dan kerja (W) dapat dihitung dengan, Persamaan (2.5) :

H = E + W (2.5)

W = P * V

Pada persamaan (2.5) :

E = energi, joule

W = kerja, joule

V = volume, liter

P = tekanan, atm

f. Spesifik volume (v)

Spesifik volume adalah volume per satuan massa. Volume merupakan

fungsi keadaan dan independent dengan properti termodinamika lainnya seperti

tekanan dan suhu. Contohnya volume yang berhubungan dengan tekanan dan

suhu gas ideal melalui hukum gas ideal.

2.1.4 Psychrometric Chart

Psychrometric chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan

properti-properti dari udara pada suatu tekanan tertentu. Psychrometric chart

dapat dilihat pada Gambar 2.7 dimana masing-masing kurva atau garis akan

menunjukkan nilai properti yang konstan. Untuk mengetahui nilai dari properti-

properti (h, RH, W, SpV, Twb, Tdb, dan Tdp) bisa dilakukan apabila minimal dua

buah diantara properti tersebut sudah diketahui.


16

Gambar 2.7 Psychrometric Chart.

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart adalah

sebagai berikut, pada Gambar 2.8 :

Gambar 2.8 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart.


17

a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling dan dehumidifier)

Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan

kalor sensible dan penurunan kalor laten dari udara. Pada proses pendiginan dan

penurunan kelembaban, terjadi penurunan temperature bola kering, temperature

bola basah, enthalphy, volume spesifik, temperature titik embun, dan kelembaban

spesifik. Sedangkan kelembaban relatif mengalami peningkatan, menjadi 100%.

Contoh proses pendinginan dan penurunan kelembaban disajikan pada Gambar

2.9. Proses A-A1 adalah proses pendinginan sensible, sedangkan A1-B adalah

proses pendinginan sensible dan laten.

Gambar 2.9 Proses pengembunan dan penurunan kelembaban spesifik.

b. Proses pemanasan (heating)

Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensible ke

udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperature bola kering,

temperature bola basah, enthalphy, dan volume spesifik. Sedangkan temperature

titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif


18

mengalami penurunan. Sebagai contoh dari proses pemanasan, dapat dilihat pada

Gambar 2.10, yaitu proses dari kondisi A ke kondisi B.

Gambar 2.10 Proses pemanasan (heating).

c. Proses evaporatif

Proses evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensible ke udara,

sehingga temperature suhu bola kering udara tersebut menurun. Proses ini

disebabkan oleh perubahan temperature bola kering dan rasio kelembaban. Pada

proses pendinginan evaporatif, terjadi penurunan temperature kering dan volume

spesifik. Sedangkan temperature titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban

spesifik mengalami peningkatan, namun enthalphy dan temperature bola basah

tetap konstan. Contoh proses evaporator dapat dilihat pada Gambar 2.11 proses

dari kondisi A ke kondisi titik B. Pada proses pengeringan handuk, proses

pendinginan evaporator terjadi saat udara memasuki ruang pengering handuk

sampai udara keluar dari ruang pengering handuk.


19

Gambar 2.11 Proses evaporatif.

2.1.5 Mesin Siklus Kompresi Uap

Mesin siklus kompresi uap merupakan jenis mesin refrigerasi yang

dipergunakan dalam dehumidifier. Terdapat berbagai jenis refrigerant yang

digunakan dalam sistem kompresi uap. Refrigerant 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. Komponen utama dari sebuah

mesin siklus kompresi uap adalah evaporator, kompresor, kondensor, dan pipa

kapiler, seperti pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Siklus kompresi uap.


20

Dalam siklus ini refrigerant bertekanan rendah akan dikompresi oleh

kompresor, sehingga menjadi uap refrigerant bertekanan tinggi dan kemudian uap

refrigerant bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigerant bertekanan

tinggi dalam kondensor. Kemudian cairan refrigerant yang bertekanan tinggi

tersebut diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigerant bertekanan rendah

tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigerant

tekanan rendah.

Gambar 2.13 Siklus kompresi uap pada diagram P-h.


21

Gambar 2.14 Siklus kompresi uap pada diagram T-s.

Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigerant mengalami beberapa

proses yaitu :

a. Proses (1A-2) merupakan proses kompresi kering. Proses ini dilakukan oleh

kompresor, dimana refrigerant yang berupa gas 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. Refrigerant gas panas lanjut yang

bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh.


22

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

temperature refrigerant 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 temperature refrigerant yang keluar dari kondensor

menjadi lebih rendah dan berada pada fase cair. Hal tersebut membuat

refrigerant menjadi mudah mengalir dalam pipa kapiler.

e. Proses (3A-4) merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan

berlangsung pada enthalphy yang tetap. Proses tersebut terjadi di dalam pipa

kapiler. Pada proses tersebut refrigerant yang awalnya dari fase cair berubah

menjadi fase cair gas. Akibat penurunan tekanan, temperature refrigerant 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 temperature

refrigerant lebih rendah daripada 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 refrigerant

yang masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh ke gas panas laju.

Kemudian mengakibatkan kenaikan tekanan dan temperature refrigerant

akibat dari proses ini kompresor dapat bekerja lebih ringan.


23

2.1.6 Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Handuk

Pada Gambar 2.15 menyajikan yang terjadi pada mesin pengering handuk.

Udara dikondisikan melalui proses pendinginan dan penurunan kelembaban

(cooling and dehumidify) guna mendapatkan udara yang diinginkan. Proses

cooling and dehumidify ini terjadi di evaporator. Kemudian udara dikondisikan

melalui proses pemanasan (heating) ini terjadi pada kompresor, kondensor dan

heat exchanger. Selanjutnya udara disirkulasikan melewati handuk untuk

mendapatkan proses pendinginan evaporative (evaporative cooling).

Gambar 2.15 Proses aliran udara yang terjadi pada mesin pengering handuk.

2.1.7 Heat Exchanger

Heat exchanger adalah suatu alat penukar kalor yang berfungsi mentransfer

energi panas antar dua atau lebih fluida pada temperatur yang berbeda serta terjadi

kontak termal. Satu bagian terpenting dari heat exchanger adalah bagian kontak

panas. Pada permukaan inilah terjadinya perpindahan panas semakin luas bidang

kontak total yang dimiliki, maka semakin tinggi nilai panasnya. Seperti pada

Gambar 2.16.


24

Gambar 2.16 Heat exchanger.

2.2 Tinjauan Pustaka

Crane (2007) dalam dokumen paten US. Pat. No US 2008/021078 A1 yang

berjudul “towel and garment warmer”, menggambarkan sebuah handuk dan

pakaian hangat yang terdapat di kabinet memanjang memiliki dinding samping

yang mendefinisikan ruang pemanasan dengan ujung atas terbuka yang ditutup

oleh tutup melekat dinding samping untuk memungkinkan handuk atau pakaian

yang akan dihangatkan menggantung di ruang pemanas. Melekat pada permukaan

bawah tutup yaitu mekanisme pengamanan lainnya dikonfigurasi untuk

mengamankan handuk atau pakaian di dalam ruang pemanasan. Sebuah sumber

dari udara hangat terletak di ujung bawah dari ruang pemanas untuk mengarahkan

udara hangat ke atas, sehingga secara substansial merata hangatnya. Air dibuang

dari ruang pemanasan melalui ventilasi yang terletak di tutupnya. Sebuah sistem

pendingin memiliki sumber udara dingin dalam komunikasi dengan ruang

pemanasan untuk memungkinkan pengguna untuk menyuntikkan udara dingin,


25

sehingga untuk mendinginkan dan menyegarkan handuk atau pakaian di

dalamnya.

Maruca (2007) dalam dokumen paten US. Pat. No 7,191,546 B2 yang

berjudul “low temperature clothes dryer”, menggambarkan pengeringan pakaian

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 kabinet 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 paada wadah tampungan.

Meda (1983) dalam dokumen paten eropa No 0 094 356 A1, yang berjudul

“dier, in particular A clothes-drying cabinet” menggambarkan pengeringan

pakaian kabinet yang memiliki ruang pengering, kipas sirkulasi, dan pompa panas

meliputi kompresor, kondensor yang bertindak sebagai pemanas, dan evaporator

yang bertindak sebagai dehumidifier. Udara disirkulasi oleh kipas ke dalam

kabinet melalui inlet, dipanaskan oleh Kondenser, beredar di seluruh pakaian

dalam ruang pengering, dan diarahkan ke saluran pendingin dimana kelembaban

udara dihilangkan oleh evaporator dan air ditampung pada wadah tampungan.

Keimei; Shigeharu, dan shingo (1992) dalam dokumen paten jepang No

40899099, yang berjudul “clothing dryer”. Menjelaskan pengering pakaian


26

memiliki lemari utama, sebuah dehumidifier dan pemanas. Udara disirkulasikan

keluar melalui sistem kipas. Sebuah sensor suhu dioperasikan untuk mengatur

suhu dalam kabinet dan exhaust ports akan membuka jika suhu diruangan terlalu

tinggi. Pakaian dapat dikeringkan pada gantungan atau rak pengeringa


27

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian

Objek penelitian yaitu mesin pengering handuk hasil buatan sendiri

dengan ukuran ruang pengering handuk : panjang x lebar x tinggi : 150 cm x 90

cm x 155 cm. Gambar 3.1 memperlihatkan skematik alat yang dijadikan objek

penelitian.

Gambar 3.1 Skema mesin pengering han


28

Keterangan pada Gambar 3.1 :

A. Evaporator G. Lampu

B. Kompresor H. Ruang pengering

C. Kipas I. Handuk

D. Kondensor J. Water Heater

E. Pipa kapiler K. Kompor gas LPG

F. Heat exchanger L. Pompa

3.2 Variasi Penelitan

Variasi penelitian dilakukan terhadap cara perasaan handuk yang akan

dikeringkan. Variasi perasan yang dipilih adalah dengan perasan tangan dan

dengan perasan mesin cuci. Penelitian untuk setiap variasi dilakukan sebanyak 5

kali percobaan guna mendapatkan karakteristik mesin pengering handuk yang

baik. Jenis handuk yang dipakai dalam penelitian ini terbuat dari cotton dengan

ukuran : panjang x lebar x tebal : 75 cm x 30 cm x 1,4 mm. Jumlah handuk 20

buah. Seperti pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Handuk.


29

3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Handuk

Dalam beberapa proses pembuatan mesin pengering handuk diperlukan

beberapa alat dan bahan :

3.3.1 Alat

Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pengering

handuk, antara lain :

a. Bor dan gunting plat

Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang dilakukan untuk

pemasangan paku dan pemasangan baut. Gunting plat digunakan untuk memotong

plat seng sebagai casing dari mesin pengering handuk.

b. Gergaji besi dan gergaji kayu

Gergaji besi digunakan untuk memotong besi. Besi yang dipotong adalah

besi siku L berlubang. Besi yang dipotong tersebut digunakan sebagai bahan

untuk pembuatan rangka lemari pengering handuk. Sedangkan geraji kayu

digunakan untuk mengergaji papan kayu alas komponen mesin pengering handuk.

c. Mesin las listrik

Mesin las listrik digunakan dalam pembuatan tangka lemari. Dengan

memakai proses pengelasan untuk penyambungan rangkanya, diharapkan rangka

yang dibuat akan memiliki konstruksi yang kuat dan tahan lama.

d. Gerinda tangan dan gerinda potong

Gerinda tangan digunakan untuk menghaluskan permukaaan suatu benda

kerja atau memotong suatu plat.


30

e. Obeng dan kunci pas

Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang

digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Kunci pas digunakan untuk

mengencangkan baut.

f. Tang kombinasi dan tang riverter

Tang kombinasi digunakan untuk memeotong, mengikat, dan menarik

kawat agar kencang. Tang riveter digunakan untuk mengeling paku keling dan

pada pemasangan casing rangka.

g. Lakban dan lem aibon

Lakban digunakan untuk menutup celah-celah sambungan styrofoam dan

plat seng . sedangkan lem aibon digunakan untuk merekatkan styrofoam dan busa

dengan plat seng.

h. Pisau cutter

Pisau cutter digunakan untuk memotong suatu benda, seperti memotong

Styrofoam dan lakban.

i. Tube cutter

Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga agar hasil potongan

pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah proses pengelasan.

j. Meteran dan mistar

Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda dalam proses

pembuatan rangka sedangkan mistar digunakan untuk mengukur panjang dari

suatu benda, seperti styrofoam dan busa.


31

k. Tube expander

Tube expander atau pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan ujung

pipa tembaga agar antar pipa dapat tersambung dengan baik.

l. Gas las Hi-cook

Peralatan las digunakan untuk menyambungkan pipa kapiler dan

sambungan pipa-pipa tembaga komponen mesin pengering lainnya. Bahan las

yang digunakan untuk menyambungkan pipa kapiler adalah perak, kawat las

kuningan, dan borak. Borak berfungsi untuk menyambungkan antara tembaga dan

besi. Penggunaan borak sebagai bahan tambahan bertujuan agar pengelasan lebih

merekat.

m. Metil

Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran

pipa kapiler. Dosis pemakaian yaitu satu tutup botol metil.

n. Pompa vakum

Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas–gas yang terjebak di

sistem mesin pengering handuk, seperti udara dan uap air. Hal tersebut dilakukan

agar tidak menyumbat refrigeran. Uap air yang berlebih pada sistem pendingin

dapat membeku dan menyumbat filter atau pipa kapiler.

o. Kompor

Digunakan untuk memanaskan air pada water heater.

3.3.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering,

antara lain


32

a. Styrofoam

Styrofoam digunakan sebagai casing dalam, dengan tebal 20 mm, seperti

yang diketahui styrofoam mempunyai konduktivitas termal besar 0,033 yang

berarti material tersebut mempunyai nilai penghantar panas konduksi yang

rendah, seperti pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Styrofoam.

b. Plat seng

Plat seng digunakan sebagai casing luar mesin pengering handuk, seperti

pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Plat seng.


33

c. Busa

Busa berfungsi untuk meminimalisir kebocoran udara dan temperatur ke

luar ruangan. Selain itu, digunakan juga untuk menutup celah-celah udara pada

mesin pengering handuk, seperti pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Busa.

d. Besi siku L dan berlubang

Besi siku L digunakan sebagai rangka mesin pengering handuk, seperti

pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Besi siku L.


34

e. Roda

Roda digunakan untuk memudahkan pada saat memindahkan mesin

pengering handuk dari satu tempat ke tempat lain, seperti pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Roda.

f. Kawat

Kawat digunakan mengikat rangka peletakan hanger, guna mendapatkan

posisi yang seimbang, seperti pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Kawat.


35

g. Kondensor

Kondensor merupakan 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

terjadi pelepasan kalor ke lingkungan kondensor. Jenisnya pipa bersirip dengan

ukuran : panjang x lebar x tinggi ; 50 cm x 2 cm x 46 cm, bahan pipa : baja karbon

diameter pipa : 2 cm, panjang pipa : 1100 cm, banyaknya sirip : 22, tebalnya sirip

: 0,1 mm, dan bahan sirip : alumunium brass, seperti pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Kondensor.

h. Pipa kapiler

Pipa kapiler adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan

refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum ke evaporator. Jenis

bahan pipa : pipa tembaga, diameter : 0,026 inch, dan panjang pipa : 2,5 m, seperti

pada Gambar 3.10.


36

Gambar 3.10 Pipa kapiler.

i. Kompresor

Kompresor adalah alat yang berfungsi untuk mengkompresi dan

mensirkulasikan refrigeran ke pipa-pipa mesin pengering handuk. Jenisnya :

kompresor rotary, daya kompresor : 0,560 hp, voltase : 220 V, dan ampere : 1,9

A, seperti pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Kompresor.


37

j. Evaporator

Evaporator adalah alat yang berfungsi menguapkan refrigeran yang

sebelumnya fase cair menjadi gas. Jenisnya pipa bersirip dengan ukuran : panjang

x lebar x tinggi ; 50 cm x 2 cm x 46 cm, bahan pipa : baja karbon, diameter pipa :

2 cm, panjang pipa : 1100 cm, banyaknya sirip : 22, tebalnya sirip : 0,8 mm, dan

bahan sirip : alumunium brass, seperti pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Evaporator.

k. Filter

Filter adalah alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak

terjadi penyumbatan pada pipa kapiler dengan bahan : kuningan, diameter filter : 2

cm dan panjang filter : 5 cm, seperti pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Filter.

Sumber : http://4.bp.blogspot.com/- r-Muffler-Filter-Drier.jpg


http://4.bp.blogspot.com/-fzR541UDCOg/TcLtEESAn6I/AAAAAAAAAZU/AmGswMYS0XA/s320/Strainer-Muffler-Filter-Drier.jpg

38

l. Refrigeran 134a

Refrigeran adalah fluida yang digunakan sebagai fluida pendingin

berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari lingkungan sekitar. Refrigeran

yang dipakai dalam penelitian adalah R 134a, seperti pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Refrigerant 134a.

Sumber : http://p.globalsources.com/IMAGES/1066898352/Refrigerant-

r134a.jpg

m. Pressure gauge

Pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam

sistem pendinginan baik dalam beroperasi atau tidak beroperasi. Pressure gauge

terdapat 2 alat ukur, yaitu tekanan hisap kompresor dan tekanan keluaran

kompresor, seperti pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Pressure gauge.


http://p.globalsources.com/IMAGES/1066898352/Refrigerant-r134a.jpg

http://p.globalsources.com/IMAGES/1066898352/Refrigerant-r134a.jpg

39

n. Kipas

Kipas digunakan untuk mensirkulasikan udara kering hasil proses

dehumidifikasi dan membuang udara jenuh dari lemari pengering handuk dengan

ukuran diameter : 41 cm, daya kipas : 440 watt, jumlah blade dari kipas : 4 buah,

voltase : 220 V, dan ampere : 2 A, seperti pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Kipas.

o. Gas LPG

Gas LPG digunakan sebagai bahan bakar water heater, seperti pada

Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Gas LPG.


40

p. Water heater gas LPG

Water heater digunakan untuk memberikan kalor kepada fluida sehingga

dihasilkan temperature dan tekanan yang diinginkan, seperti pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Water heater gas LPG.

q. Lampu

Digunakan untuk meningkatkan suhu diruang lemari pengering handuk

dengan jumlah lampu 10 buah, jenis lampu bohlam dop 25 watt, jarak antar

lampu arah x : 15 cm dan arah y : 35 cm, seperti pada Gambar 3.19.

Gambar 3.19 Lampu.


41

r. Pompa (AQUA 125A)

Digunakan untuk mendistribusikan air ke water heater dan diteruskan ke

heat exchanger. Max cap : 37 liter, suct head : 9 meter, disc head : 15 meter, total

head : 24 meter, out put : 125 watt, voltase : 220 V, frekuensi : 50 Hz, dan putaran

: 2850 rpm, seperti pada Gambar 3.20.

Gambar 3.20 Pompa.

3.3.3 Alat Bantu Penelitian

Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai

berikut :

a. Penampil suhu digital ( APPA52) dan termokopel

Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan

temperatur pada saat penelitian. Cara kerjanya pada ujung termokopel diletakan

berdekatan pada bagian yang ingin diukur maka suhu akan tampil pada layar

penampil suhu, seperti pada Gambar 3.21.


42

Gambar 3.21 Penampil suhu dan termokopel

b. Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat handuk dalam

penelitian dengan kapasitas maksimum 30 kg, seperti pada Gambar 3.22.

Gambar 3.22 Timbangan.

c. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur selang waktu dan waktu yang

dibutuhkan untuk penelitian, seperti pada Gambar 3.23.


43

Gambar 3.23 Stopwatch.

d. Tang ampere

Tang ampere digunakan untuk mengukur besarnya arus listrik yang

digunakan kompresor dari mesin siklus kompresi uap, seperti pada Gambar 3.24.

Gambar 3.24 Tang ampere.

e. Voltmeter

Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan listrik, seperti pada

Gambar 3.25.

Gambar 3.25 Voltmeter.


44

3.4 Tata Cara Penelitian

3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur pelaksanaan penelitian mesin pengering handuk disajikan dalam

Gambar 3.26.

Gambar 3.26 Skematik diagram alur penelitian.


45

3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Handuk

Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pengering

handuk yaitu :

a. Merancang bentuk dan model mesin pengering handuk.

b. Membuat rangka mesin pengering handuk dengan bahan besi sikul L.

c. Pemasangan balok kayu sebagai alas komponen, seperti; evaporator,

kompresor, kondensor, kipas dan heat exchanger.

d. Pemasangan tampungan air evaporator dan pemanas kipas.

e. Pemasangan komponen yang terdiri dari evaporator, kondensor, kompresor,

filter, dan heat exchanger.

f. Pemasangan pipa kapiler, pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar

pipa.

g. Pemasangan pompa kalor.

h. Pemasangan water heater.

i. Pemasangan selang dari pompa kalor ke water heater kemudian ke heat

exchanger.

j. Pemasangan set pressure gauge.

k. Pemotongan plat seng dengan ukuran sesuai pada rangka.

l. Pemsangan plat pada rangka untuk membuat casing.

m. Proses pengelingan casing dengan paku keling.

n. Pemasangan pintu.

o. Pemasangan komponen kelistrikan dan perkabelan mesin pengering handuk.

p. Pemasangan busa untuk meminimalisir kebocoran udara.


46

q. Pembuatan lemari mesin pengering handuk.

r. Pemasangan kipas.

s. Pemasangan styrofoam sebagai dalam dan pemasangan busa pada pintu-pintu.

t. Pemasangan kelistrikan pada lemari pengering.

u. Pemasangan fitting 10 lampu.

v. Pembuatan rangka penyangga hanger. Kemudian ikat ujung tiang besi rangka

menyilang dengan kawat.

3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a

Sebelum pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu proses

pemetilan dan proses pemvakuman agar mesin pengering dapat digunakan.

3.4.3.1 Proses Pemetilan

Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang atau dilas pada

evaporator, dengan cara yaitu :

a. Hidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut.

b. Kemudian tuang metal kira-kira 1 tutup botol metil.

c. Berikan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, kemudian

dihisap oleh pipa kapiler tersebut.

d. Matikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang keluar pada filter.

3.4.3.2 Proses Pemvakuman

Pemvakuman adalah proses untuk menghilangkan udara, uap air dan

kotoran (korosi) yang terjebak dalam siklus mesin kompresi uap. Berikut langkah-

langkah pemvakuman, antara lain :


47

a. Persiapkan pressure gauge berikut 1 selang berwarna biru (low pressure),

yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya dan 1 selang

berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung refrigeran.

b. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisiskan terbuka dan kran tabung

refrigeran diposisikan tertutup.

c. Hidupkan kompresor, secara otomatis udara yang terjebak dalam siklus akan

keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang keluar

filter.

d. Pastikan bahwa udara yang terjebak telah habis. Untuk memastikanya dengan

cara menyalakan korek api dan ditaruh di depan ujung potongan pipa kapiler.

e. Selain itu, pada jarum pressure gauge akan menunjukan angka 0 psi.

f. Cek kebocoran pada sambungan-sambungan pipa dan katup dengan busa

sabun. Jika terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan tersebut

masih terjadi kebocoran.

g. Setelah dipastikan semua tidak terjadi kebocoran, langkah selanjutnya

mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.

3.4.3.3 Proses Pengisian Refrigeran

Proses pengisian refrigeran pada mesin pengering handuk diperlukan

beberapa prosedur seperti berikut :

a. Pasanglah salah satu selang pressure gauge berwarna biru pada katup

pengisian (katup tengah) pressure gauge kemudian ujung selang pressure

gauge satunya pada katup tabung refrigeran 134a, seperti pada Gambar 3.27.


48

Gambar 3.27 Katup pengisian refrigeran.

b. Hidupkan kompresor dan buka keran pada katup tabung refrigeran secara

perlahan-lahan. Pada tekanan high pressure gauge mencapai tekanan yang

diinginkan, tutup keran pada katup tabung refrigeran.

c. Setelah refrigeran terisi ke dalam siklus mesin, lepaskan selang pressure

gauge. Cek lubang katup, sambungkan pipa-pipa dengan busa sabun guna

mengetahui adanya kebocoran.

3.4.4 Skematik Pengambilan Data

Untuk mempermudah dalam pemahaman cara kerja mesin penegering

handuk, alur dan sistem kerja ditampilkan dalam skematik mesin pengering

handuk yang teliti tersaji pada Gambar 3.28.


49

Gambar 3.28 Skematik pengambilan data.

Keterangan pada Gambar 3.28

a. Termokopel (T1)

Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering sebelum masuk

mesin pengering.

b. Termokopel (T2)

Termokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah melewati

evaporator.

c. Termokopel (T3)


kompresor.

d. Termokopel (T4)


50


kondensor.

e. Termokopel (T5)

Temokopel berfungsi sebagai pengukur suhu udara kering setelah keluar dari

lemari penegering.

f. Termokopel (T6)


heat exchanger masuk ke dalam lemari pengering.

3.4.5 Langkah-langkah Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data, dilakukan dengan cara sebagai

berikut :

a. Penelitian dilakukan di Laboratorium Universitas Sanata Dharma. Perubahan

suhu sekitar dan kelembaban dalam penelitian ini diabaikan, karena suhu

sekitar dan kelembabannya selalu berubah-ubah sesuai cuaca.

b. Memastikan bahwa thermokopel, dan timbangan digital yang digunakan sudah

dikalibrasi.

c. Memastikan bahwa kipas bekerja dengan baik, serta memastikan saluran

pembuangan air tidak tersumbat.

d. Meletakkan alat bantu penelitian pada tempat yang sudah ditentukan.

e. Menyalakan mesin pengering handuk.

f. Mencatat massa kosong (rangka dan hanger). Selanjutnya timbang dan catat

massa handuk kering (MHK).


51

g. Menutup semua pintu lemari pengering dan tunggu sampai 30 menit agar

mesin mencapai suhu kerja yang konstan.

h. Membasahi dan memeras handuk sampai air tidak menetes kembali.

Kemudian menimbang dan catat massa handuk basah (MHB).

i. Mengecek tekanan P1 dan P2.

j. Data yang dicatat per 15 menit, antara lain :

MHBt : Massa handuk basah saat t, (kg).

T1 : Suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering, (˚C)

T2 : Suhu udara kering setelah melewati evaporator, (˚C)

T3 : Suhu udara kering setelah melewati kompresor, (˚C)

T4 : Suhu udara kering setelah melewati kondensor, (˚C)

T5 : Suhu udara kering yang keluar lemari pengering, (˚C)

T6 : Suhu udara kering setelah melewati heat exchanger masuk ke dalam

lemari pengering, (˚C)

P1 : Tekanan refrigerant yang masuk kompresor, (psig)

P2 : Tekanan refrigerant yang keluar kompresor, (psig)

k. Hasil data yang diperoleh kemudian dijumlahkan hasil kalibrasi alat bantu dan

jumlah massa handuk dikurangi massa hanger.


52

Tabel 3.1 Tabel yang dipergunakan untuk pengisian data.

Waktu

(t)

Massa

handuk

kering

Massa

handuk

basah

saat

t=0

(mt)

Massa

handuk

basah saat

-t (mt +

Δt)

Perbedaan

massa Δm

= mt–(mt

+ Δt)

Kondisi udara luar

T1 Twb

Menit Kg kg Kg Kg ˚C ˚C

Tabel 3.1 Lanjutan tabel yang dipergunakan untuk pengisian data.

Tekanan kerja Suhu udara setelah melewati Suhu udara keluar

lemari pengering

Evap Komp Kond HE

Pevap Pkomp T2 T3 T4 T6 T5 Twb

Psig Psig ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C


53

3.5 Cara Menganalisis Hasil dan Menampilkan Hasil

Cara yang digunakan untuk manganalisis hasil dan menampilkan hasil,

sebagai berikut :

a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel seperti Tabel 3.1.

Kemudian menghitung rata–rata dari 5 kali percobaan tiap variasinya.

b. Menghitung massa air yang menguap dari handuk (M1) tiap variasinya. Massa

air yang menguap dari handuk (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1).

M1 = MHB – MHK (3.1)


M1 : Massa air yang menguap dari handuk, kg

MHB : Massa handuk basah, kg

MHK : Massa handuk kering, kg

c. Mencari suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator dangan

menggunakan P–h diagram. Untuk dapat menggunakan P–h diagram maka

tekanan refrigerant P1 dan P2 harus dikonversikan dari satuan psig ke Mpa.

d. Mencari kelembaban spesifik udara setelah melewati kondensor (wG),

kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) menggunakan

psychrometric chart.

e. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan (∆w) tiap variasi. Massa air

yang berhasil diuapkan (∆w) adalah kelembaban spesifik setelah keluar dari

mesin pengering (wH) dikurangi kelembaban spesifik setelah melewati

kondensor (wG). Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung

menggunakan Persamaan (2.2).


54

f. Menghitung laju aliran massa udara pada sambungan atau saluran masuk

ruang pengering (ṁudara). Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang

pengering(ṁudara) adalah debit udara (Qudara) dikali intensitas udara (ρudara)

sebesar 1,2 kg/m3. Laju aliran massa udara saluran masuk ruang pengering

(ṁudara) dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.3).

g. Menghitung kemampuan mesin pengering handuk untuk menguapkan massa

air (M2) dengan menggunakan massa air (M2) adalah laju aliran massa udara

pada saluran masuk ruang pengering(ṁudara) dikalikan massa air yang berhasil

diuapkan (Δw) dikalikan 3600 menit dapat dihitung menggunakan Persamaan

(2.4).

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 hasil penelitian orang

lain.

3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Dari analisis yang sudah dilakukan akan diperoleh suatu kesimpulan.

Kesimpulan merupakan inti sari hasil analisis penelitian dan kesimpulan harus

menjawab tujuan dari penelitian.


55

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Hasil yang didapatkan dalam penelitian mesin pengering handuk sistem

kompresi uap dibantu dengan 1 penukar kalor dan 10 lampu 25 watt dengan

variasi perasan menggunakan tangan dan perasan dengan bantuan mesin cuci

meliputi : massa handuk kering, massa handuk basah awal, massa handuk basah

saat t, tekanan refrigerant yang masuk kompresor (P1), tekanan refrigerant yang

keluar kompresor (P2), suhu udara kering sebelum masuk mesin pengering (T1),

suhu udara kering setelah melewati evaporator (T2), suhu udara kering setelah

melewati kompresor (T3), suhu udara kering setelah melewati kondensor (T4),

suhu udara kering keluar lemari pengering (T5), suhu udara kering melewati heat

exchanger di dalam lemari pengering (T6). Pengujian dilakukan dengan 5 kali

pengujian setiap variasinya, kemudian dihitung hasil rata-ratanya. Untuk

pengeringan handuk dengan perasan tangan, hasil rata-rata akan disajikan pada

Tabel 4.1


56

Tabel 4.1 Hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan tangan.

Waktu

(t)

Massa

handuk

kering

Massa

handuk

basah

saat t=0

(mt)

Massa

handuk

basah saat

–t

(mt+Δt)

Perbedaan

massa

Δm=mt-

(mt+Δt)

Kondisi udara luar

T1 Twb

Menit kg kg Kg kg ˚C ˚C

0 1,800 4,757 4,757 0,000 26,98 26,9

15 1,800 4,757 4,472 0,285 30,42 27,3

30 1,800 4,757 4,068 0,404 30,34 27,5

45 1,800 4,757 3,746 0,322 30,48 27,2

60 1,800 4,757 3,403 0,343 30,82 27,2

75 1,800 4,757 3,050 0,353 30,24 26,9

90 1,800 4,757 2,696 0,354 31,10 27,3

105 1,800 4,757 2,387 0,309 31,22 27

120 1,800 4,757 2,121 0,266 31,38 27

135 1,800 4,757 1,916 0,205 31,46 27

150 1,800 4,757 1,791 0,124 31,60 26,9

Tabel 4.1 Lanjutan hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan tangan.

Tekanan kerja Suhu udara setelah melewati Suhu udara

keluar lemari

pengering Evap Komp Kond HE



55 225

18,00 31,04 35,58 53,58 51,44 31,4

17,60 32,02 38,88 54,34 49,98 31,4

18,08 32,86 40,22 54,36 50,52 31,2

18,30 33,32 40,26 53,44 49,64 30,9

18,38 33,16 40,20 54,20 50,10 31,2

18,62 33,40 40,42 54,76 50,76 31,2

18,22 33,14 40,34 54,64 50,80 31,2

18,08 32,74 40,54 54,66 50,90 31,2

17,94 33,28 40,62 54,38 51,26 30,9

17,80 33,40 40,44 54,26 51,00 31,2

18,24 33,38 40,48 53,78 51,00 31,2


57

Untuk variasi pengeringan dengan bantuan mesin cuci. Mesin cuci yang

digunakan adalah mesin cuci Electrolux EW-F10741 dengan kapasitas 8 kg,

kemudian handuk dikeringkan dengan kecepatan 1200 Rpm selama 13 menit.

Hasil rata- rata dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan mesin cuci.

Waktu (t)

Massa

handuk

kering

Massa

handuk

basah

saat t=0

(mt)

Massa

handuk

basah saat

–t

(mt+Δt)

Perbedaan

massa

Δm=mt-

(mt+Δt)

Kondisi udara luar

T1 Twb

Menit kg kg Kg kg ˚C ˚C

0 1,800 2,493 2,493 0,000 31,88 26,9

15 1,800 2,493 2,209 0,284 31,72 26,9

30 1,800 2,493 1,960 0,249 31,74 26,9

45 1,800 2,493 1,783 0,177 31,46 26,9

Tabel 4.2 Lanjutan hasil rata-rata pengeringan handuk dengan perasan mesin cuci.

Tekanan kerja Suhu udara setelah melewati Suhu udara

keluar lemari

pengering Evap Komp Kond HE



55 225

18,84 36,00 40,94 53,00 51,44 31,3

18,72 36,62 41,00 54,68 50,70 31,2

18,38 36,20 41,10 53,64 50,50 31,4

18,58 36,18 41,16 54,64 50,60 31,3


58

Sebagai perbandingan Tabel 4.3, menampilkan data pengeringan handuk

menggunakan sinar matahari.

Tabel 4.3 Hasil pengeringan handuk dengan panas matahari.

Waktu (t)

Massa

handuk

kering

Massa

handuk basah

saat t=0 (mt)

Massa handuk

basah saat –t

(mt+Δt)

Perbedaan

massa Δm=mt-

(mt+Δt)

Menit kg Kg kg Kg

0 1,800 4,790 4,790 0,000

15 1,800 4,790 4,650 0,140

30 1,800 4,790 4,500 0,150

45 1,800 4,790 4,315 0,185

60 1,800 4,790 4,125 0,190

75 1,800 4,790 3,940 0,185

90 1,800 4,790 3,755 0,185

105 1,800 4,790 3,555 0,200

120 1,800 4,790 3,350 0,205

135 1,800 4,790 3,150 0,200

150 1,800 4,790 2,985 0,165

165 1,800 4,790 2,865 0,120

180 1,800 4,790 2,705 0,160

195 1,800 4,790 2,495 0,210

210 1,800 4,790 2,300 0,195

225 1,800 4,790 2,200 0,100

240 1,800 4,790 2,090 0,110

255 1,800 4,790 1,990 0,100

270 1,800 4,790 1,880 0,110

285 1,800 4,790 1,735 0,145

4.2 Perhitungan

a. Perhitungan massa air yang menguap dari handuk (M1).

Massa air yang menguap dari handuk (M1) dapat dihitung dengan

Persamaan (3.1). Massa air yang menguap dari handuk (M1) adalah massa handuk

basah (MHB) dikurangi massa handuk kering (MHK). Sebagai contoh


59

perhitungan untuk mencari nilai M1 untuk pengeringan handuk dengan bantuan

perasan tangan sebagai berikut :

M1 = (MHB) - (MHK)

= (4,757–1,800) kg

= 2,957 kg

Hasil perhitungan untuk perasan tangan dan perasan dengan bantuan mesin cuci

dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Massa air yang menguap dari handuk (M1).

Perlakuan Jumlah handuk Massa total awal

handuk kering

Massa total

handuk basah

kg Kg

Perasan tangan 20 1,8 4,757

Perasan mesin cuci 20 1,8 2,493

Panas matahari 20 1,8 4,790

Tabel 4.4 Lanjutan massa air yang menguap dari handuk (M1).

Massa handuk basah setelah mengalami proses pengeringan selama t menit, kg

Menit ke- Perasan tangan Mesin cuci Matahari

0 4,757 2,493 4,790

15 4,472 2,209 4,650

30 4,068 1,960 4,500

45 3,746 1,783 4,315

60 3,403 - 4,125

75 3,050 - 3,940

90 2,696 - 3,755

105 2,387 - 3,555

120 2,121 - 3,350

135 1,916 - 3,150

150 1,791 - 2,985

165 - - 2,865

180 - - 2,705

195 - - 2,495

210 - - 2,300

225 - - 2,200

240 - - 2,090


60

Massa handuk basah setelah mengalami proses pengeringan selama t menit, kg

Menit ke- Perasan tangan Mesin cuci Matahari

255 - - 1,990

270 - - 1,880

285 - - 1,735

Massa air keluar dari

handuk selama proses

pengeringan (Δm, kg) 2,957 0,693 2,990

b. Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond)

Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond) dapat dicari

menggunakan P-h diagram, seperti pada Gambar 4.1. Dengan diketahui tekanan

refrigerant yang masuk ke dalam kompresor dan tekanan refrigerant keluar dari

kompresor, maka dapat diketahui suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor.

P1 = ( 55 psi + 14,7 psi ) x 0,0069

= 0,48 MPa

P2 = ( 225 psi + 14,7 psi ) x 0,0069

= 1,65 MPa

Dari Gambar 4.1 untuk tekanan kerja evaporator (low) P1 = 0,48 MPa suhu

kerja evaporator (Tevap) sebesar 12oC dan untuk tekanan kerja kondensor (high) P2

= 1,65 MPa suhu kerja kondensor (Tkond) sebesar 52oC.

c. Kelembaban spesifik dalam ruang pengering (wG) dan kelembaban spesifik

setelah keluar dari mesin spesifik (wH).

Kelembaban spesifik dalam ruangan pengering (wG) dan kelembaban

spesifik setelah keluar dari mesin spesifik (wH) dapat dicari dengan menggunakan

psychrometric chart. Kelembaban spesifik dalam ruang pengering (wG) dapat


61

diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik G atau suhu udara setelah

melewati evaporator dan kondensor. Kemudian kelembaban spesifik setelah

keluar dari mesin pengering (wH) dapat diketahui melalui garis kelembaban

spesifik pada titik H atau suhu setelah udara melewati handuk basah. Sebagai

contoh menentukan kelembaban spesifik dalam ruangan pengering (wG) dan

kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin spesifik (wH) untuk proses

pengeringan handuk dengan perasan tangan pada menit ke-30 adalah seperti pada

Gambar 4.2.

d. Menghitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw)

Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (2.2). Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) adalah kelembaban

spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wH) dikurangi kelembaban spesifik

dalam ruangan pengering (wG). Sebagai contoh perhitungan massa air yang

berhasil diuapkan (Δw) pada proses pengeringan handuk dengan perasan tangan

pada menit ke-30 adalah sebagai berikut :

Δw = ( wH – wG )

= ( 0,0209 – 0,0135 ) kg/kg

= 0,0074 kgair/kgudara


62

P1 : 4,80 Mpa, Tevap : 12 ˚C

P2 : 1,65 Mpa, Tkond : 52 ˚C

Gambar 4.1 Suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond)


63

Gambar 4.2 Psychrometric chart perasan tangan, 30 menit


64

Keterangan pada Gambar 4.2 :

Titik A : Kondisi udara luar (T1).

Titik B : Suhu kerja evaporator.

Titik C : Suhu udara setelah melewati evaporator (T2).

Titik D : Suhu udara setelah melewati kompresor (T3).

Titik E : Suhu udara setelah melewati kondensor (T4).

Titik F : Suhu kerja kondensor.

Titik G : Suhu udara melewati heat exchanger di dalam lemari pengering

(T6).

Titik H : Suhu udara keluar lemari pengering (T5).

e. Perhitungan laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering

(ṁudara)

Laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering (ṁudara) dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4). Laju aliran massa udara pada

saluran masuk ruang pengering (ṁudara) adalah massa air yang diuapkan (M2)

dibagi massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dikalikan 3600 detik. Sebagai

contoh perhitungan laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering

(ṁudara) untuk proses pengeringan handuk dengan perasan tangan pada menit ke-

30 adalah sebagai berikut :

M2 = ṁudara . Δw . 3600

ṁudara = (M2 / (Δw . 3600))

= (0,689/ (0,0074. 3600))

= 0,0259 kgudara/s


65

f. Perhitungan kecepatan udara (v)

Kecepatan udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3),

yaitu laju aliran massa udara pada saluran masuk ruang pengering dibagi dengan

luas kipas dikalikan massa jenis udara sebesar 1,2 kg/m3. Sebagai contoh

perhitungan kecepatan udara (v). Pada proses pengeringan handuk dengan perasan

tangan pada menit ke-30 adalah sebagai berikut :

ṁudara = Qudara . ρudara

= ( π . r2

. v) . ρudara

v = ṁudara / ( π . r2

. ρudara)

= 0,0259 / ((π . (20,5 cm)2 / 10000) . 1,2)

= 0,0259 / 0,158

= 0,1633 m/s

Tabel 4.5 Hasil perhitungan pengeringan handuk dengan perasan tangan.

Waktu wH wG Δw M2 ṁudara V Q

Menit kgair/

kgudara

kgair/

kgudara

kgair/

kgudara

kgair/

jam

kgudara/

detik m/s

m3/

Detik

0 0,0212 0,0133 0,0079 0 0,0000 0,0000 0,00000

15 0,0217 0,0128 0,0089 0,285 0,0089 0,0562 0,00741

30 0,0209 0,0135 0,0074 0,689 0,0259 0,1633 0,02155

45 0,0199 0,0131 0,0068 1,011 0,0413 0,2608 0,03442

60 0,0209 0,0132 0,0077 1,354 0,0488 0,3085 0,04070

75 0,0209 0,0136 0,0073 1,707 0,0650 0,4102 0,05413

90 0,0209 0,0133 0,0076 2,061 0,0753 0,4757 0,06277

105 0,0209 0,0131 0,0078 2,37 0,0844 0,5330 0,07033

120 0,0191 0,0129 0,0062 2,636 0,1181 0,7458 0,09842

135 0,0208 0,0128 0,008 2,841 0,0986 0,6230 0,08220

150 0,021 0,0133 0,0077 2,966 0,1070 0,6757 0,08917


66

Tabel 4.6 Hasil perhitungan pengeringan handuk dengan bantuan perasan mesin

cuci.

Waktu wH wG Δw M2 ṁudara V Q

menit kgair/

kgudara

kgair/

kgudara

kgair/

kgudara

kgair/

jam

kgudara/

detik m/s

m3/

Detik

0 0,021 0,0131 0,0079 0 0,0000 0,0000 0,00000

15 0,0209 0,0134 0,0075 0,284 0,0105 0,0664 0,00877

30 0,021 0,0133 0,0077 0,533 0,0192 0,1214 0,01602

45 0,0212 0,0134 0,0078 0,71 0,0253 0,1597 0,02107

4.3 Pembahasan

Hasil penelitian yang telah dilakukan, menghasilkan mesin pengering

handuk yang dapat bekerja secara baik dan terus menerus tanpa terjadi hambatan

dan gangguan. Mesin pengering handuk sistem kompresi uap dibantu dengan 1

penukar kalor dan 10 lampu 25 watt yang dibuat mampu mengeringkan handuk.

Kecepatan pengeringan dihasilkan rentan waktu 150 menit untuk 20 handuk

dengan perasan tangan massa air yang menguap adalah 2,957 kg, 45 menit untuk

20 handuk dengan perasan mesin cuci massa air yang menguap adalah 0,693 kg

dan 285 menit untuk 20 handuk dengan bantuan sinar matahari 2,990 kg.

Pada saat lemari pengering bekerja dengan beban, kondisi udara yang

dihasilkan di dalam lemari pengering berbeda ketika mesin pengering bekerja

tanpa beban. Suhu kering yang dicapai lebih rendah dibandingkan dengan bekerja

tanpa beban dan suhu udara basah yang dicapai lebih tinggi dibandingkan tanpa

beban atau kelembaban udara yang dimiliki menjadi lebih tinggi. Penurunan suhu

udara kering disebabkan adanya kalor yang terserap oleh udara yang digunakan

untuk memanaskan dan juga untuk menguapkan air yang ada di dalam handuk

saat udara meningkatkan dan memanaskan handuk. Sedangkan kenaikan


67

kelembaban udara disebabkan karena kandungan uap air yang ada di udara

bertambah. Pertambahan ini disebabkan oleh adanya perpindahan massa air dari

handuk yang basah ke udara.

Dari Tabel 4.4 dapat disimpulkan 20 handuk dengan bantuan mesin cuci

mempunyai kecepatan pengeringan paling cepat dan 20 handuk dengan bantuan

sinar matahari paling lama.

Gambar 4.4 Grafik penurunan massa air pada variasi proses pengeringan handuk.

Gambar 4.4 menunjukan bahwa mesin pengering mampu mengeringkan

20 handuk berbahan katun pada saat kondisi basah dengan hasil perasan tangan

dalam waktu 150 menit, serta hasil perasan dengan bantuan mesin cuci hanya

membutuhkan waktu sekitar 45 menit. Selain itu, mesin pengering handuk ini jauh

lebih cepat pengeringannya dibandingkan mengeringkan handuk secara

konvensional menggunakan panas matahari. Jika dikeringkan dengan panas

matahari handuk tersebut membutuhkan waktu sekitar 285 menit untuk proses

pengeringan.


68

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Hasil dari penelitian pengering handuk yang telah dilakukan, dapat

disimpulkan bahwa :

a. Mesin pengering handuk sistem kompresi uap dibantu dengan 1 penukar kalor

dan 10 lampu 25 watt berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai dengan

fungsinya.

b. Mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan tangan

dalam waktu 150 menit dengan massa air yang menguap sebesar 2,957 kg dan

Mesin pengering handuk mampu mengeringkan 20 handuk perasan mesin cuci

dalam waktu 45 menit dengan massa air yang menguap sebesar 0,693 kg.

5.2 Saran

Dari hasil proses penelitian mesin pengering handuk sistem kompresi uap

yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat dikemukakan :

a. Perlu adanya penambahan kapasitas handuk, karena suhu udara yang

dikeluarkan masih cukup tinggi .

b. Pada penelitian selanjutnya, akan lebih baik jika memperhatikan penempatan

atau peletakan handuk terhadap arah aliran udara saat mengambil massa air

handuk.


69

DAFTAR PUSTAKA

Crane Jeff, 2007, Towel and garment warmer.

Keimei , 1992, clothing dryer.

Maruca, 2007, low temperature clothes dryer.

Meda, 1983, dier, in particular A clothes-drying cabinet.

Purwadi PK dan Kusbandono W, Mesin pengering pakaian energi listrik dengan

mempergunakan siklus kompresi uap.

Renaldi E., 2015, Mesin pengering pakaian sistem terbuka dengan debit aliran

udara 0,032 m3/s.

Rice Russell, 1995, Portable dryer for boots and gloves.

Williams Gary, 2010, Boot and glove dryer for food service industry and methood

of making same.


70

LAMPIRAN

A. Foto alat yang digunakan dalam penelitian

Gambar A-1 Mesin pengering handuk yang digunakan penelitian.


71

B. Psychometric Chart dan p-h Diagram


72


73


74


75


76


77


78


79


80


81


82


83


84


85


86


MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS KOMPRESI … · tangan dalam waktu 150 menit dengan massa air...

Documents

Transcript of MESIN PENGERING HANDUK DENGAN SIKLUS KOMPRESI … · tangan dalam waktu 150 menit dengan massa air...