POMPA SISTEM DEPARTE FAKULTAS TEKNIKK UTARA MEDAN 2014 SKRIPSI. Universitas Sumatera Utara

Transkripsi

1 KARAKTERISTIK LAJU PENGERINGAN PADA MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA KALORR DENGAN DAYA 1 PK SKRIPSI Skripsi Yangg Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjanaa Teknik CAKRA MESSA ABADI NIM PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTE EMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2

3

4

5

6

7

8

9 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan inayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini. Tugas sarjana ini merupakan syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin. Tugas sarjana ini diambil dari bidang mata kuliah Perpindahan Panas dengan judul Karakteristik Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1 PK. Dalam penyelesaian tugas sarjana ini, tidak sedikit kesulitan yang dihadapi, baik yang disebabkan oleh keterbatasan waktu, data maupun kemampuan penulis. Namun berkat dukungan baik moril maupun materil dari berbagai pihak akhirnya dapat terselesaikan penulisan tugas akhir ini. Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Kedua orang tua tercinta Ayahanda Abadi dan Ibunda Nunung Rukmiani yang senantiasa memberikan dukungan serta doa yang tak pernah putus. 2. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan nasehat kepada penulis selama pengerjaan tugas sarjana ini hingga selesai. 3. Bapak Ir. Abdul Halim Nasution, M.Sc selaku Dosen Pembanding I dan Bapak Ir. Tekad Sitepu selaku Dosen Pembanding II. 4. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik 5. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin. 6. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik yang telah mendidik penulis selama kuliah. 7. Bapak/Ibu staff pegawai yang banyak membantu penulis selama kuliah di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik. 8. Adik; Natiqoh Restia Abadi.

10 9. My Lovely Wife Suci Rahmahsari yang senatiasa sabar dan tak hentihentinya memotivasi penulis. 10. Rekan rekan mahasiswa di Teknik Mesin: yang telah banyak mendukung dan membantu penulis selama perkuliahan maupun dalam penyelesaian tugas sarjana ini. Penulis menyadari tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas sarjana ini. Akhir kata penulis berharap semoga tugas sarjana ini dapat berguna bagi pembaca. Terima kasih. Medan, 6 Januari 2014 Penulis, Cakra Messa Abadi NIM

11 KARAKTERISTIK LAJU PENGERINGAN PADA MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik ABSTRAK Penelitian ini dilatarbelakangi oleh masalah yang sering dihadapi jasa laundry pada penyediaan mesin untuk pengering pakaian. Selama ini mesin pengering pakaian yang beredar di pasaran, sumber panasnya beragam, mulai dari uap panas (steam), gas (api) atau listrik heater. Energi yang digunakan untuk prosedur ini sangat besar (energi yang dihasilkan lebih besar daripada yang dapat dimanfaatkan). Melalui pembuatan model fisik mesin pengering pakaian berdasarkan pompa kalor ini, diharapkan dapat menghemat energi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui performansi siklus kompresi uap pada mesin pengering pakaian sistem pompa kalor daya 1 PK serta mengetahui karakteristik laju pengeringan pakaian. Penelitian ini menggunakan metode perhitungan termodinamika dengan refrigeran yang dipakai Hydro Chloro Fluoro Carbon (HCFC-22). Hasil dari penelitian ini diperoleh koefisien performansi siklus kompresi uap atau Coefficient of Perfomance (COP) dan karakteristik laju pengeringan pakaian. Kata kunci: portable, AC Rumah, refrigerant, HCFC-22, laju pengeringan, Coefficient of Perfomance (COP).

12 CHARACTERISTICS OF THE RATE OF DRYING CLOTHES DRYER MACHINE WITH HEAT PUMP SYSTEM POWER 1 PK Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering University of North Sumatra ABSTRACT This research is motivated by a frequently encountered problem in the provision of laundry services for the machine clothes dryer. During these clothes dryers on the market, heat sources vary, ranging from steam heat (steam), gas (flame) or electric heater. Energy used for both procedures is very large (greater energy produced than can be used). Through physical modeling of clothes dryers by the heat pump, is expected to save energy. The purpose of this study was to determine the performance of the vapor compression cycle on the clothes dryer machine power system heat pump 1 PK and know the characteristics of the rate of drying clothes. This study uses thermodynamic calculations used refrigerant hydro chlorofluorocarbon (HCFC 22). The results of this study obtained coefficient of performance of the vapor compression cycle or Coefficient of Performance (COP) and the characteristics of the rate of drying clothes. Keywords : portable, AC Homes, refrigerant, HCFC - 22, the drying rate, Coefficient of Performance (COP).

13 DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PEMBANDING LEMBAR KESIMPULAN SEMINAR DOSEN PEMBANDING I LEMBAR KESIMPULAN SEMINAR DOSEN PEMBANDING II LEMBAR ABSENSI PEMBANDING BEBAS LEMBAR TUGAS SARJANA LEMBAR KARTU BIMBINGAN KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... ii ABSTRACT... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii DAFTAR NOTASI... ix BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Tujuan Umum Tujuan Khusus Manfaat Penelitian Metode Pengumpulan Data Sistematika Penulisan... 4

14 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Prinsip Pengeringan Pengeringan Buatan Jenis-Jenis Pengeringan Buatan Faktor yang mempengaruhi pengeringan Pompa Kalor Siklus Kompresi Uap Proses Kompresi (1 2) Proses Kondensasi (2 3) Proses Ekspansi (3 4) Proses Evaporasi (4 1) Performansi Siklus Kompresi Uap Koefisien Performansi (COP) Faktor Prestasi (FP) Total Performance (TP) Pengertian Laju Pengeringan Periode Laju Pengeringan Kadar Air Moisture Ratio (Rasio Kelembaban) Refrigeran Pengelompokan Refrigeran Persyaratan Refrigeran BAB III METODOLOGI Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Bahan Alat Data penelitian Pemeriksaan Sistem Refrigerasi Prosedur Pengujian Mesin Pengering Diagram Alir Proses Penelitian... 37

15 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Performansi Siklus Kompresi Uap (SKU) Kinerja Pengeringan Pakaian Moisture Ratio Pakaian Analisa perbandingan mesin pengering BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

16 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Refrigerator dan pompa kalor... 9 Gambar 2.2 Siklus Kompresi Uap sederhana Gambar 2.3 Diagram T-s Gambar 2.4 Diagram P-h Gambar 2.5 Grafik hubungan kadar air dengan waktu Gambar 3.1 Pakaian Gambar 3.2 Tabung Refrigeran Gambar 3.3 Mesin Pengering Pakaian Pompa Kalor Gambar 3.4 Aluminium S Type Load Cell Gambar 3.5 Rh - Meter Gambar 3.6 Hot Wire Annemometer Gambar 3.7 Pressure gauge Gambar 3.8 Skema instalasi pengujian mesin pengering pakaian Gambar 3.9 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian Gambar 4.1 Diagram P-h Siklus Kompresi Uap Aktual Gambar 4.2 Grafik pengeringan dari pakaian data I Speed Gambar 4.3 Grafik pengeringan Kemeja A Speed 1, 2, Gambar 4.4 Grafik Relative humidity Waktu Pakaian Data I Speed Gambar 4.5 Grafik Temperatur Waktu Pakaian Data I Gambar 4.5 Grafik Moisture Ratio (MR) sampel 1 pcs celana jeans... 50

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pembagian Refrigeran berdasarkan keamanan Tabel 2.2 Nilai ODP beberapa refrigeran Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian Tabel 3.2 Karakteristik Tipe AC-Split...28 Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian I (Speed 1) Bahan 1 pcs Kemeja A Tabel 4.2 Data Hasil Perhitugan I (Speed 1) Bahan 1 pcs Kemeja A Tabel 4.3 Laju Pengeringan Pakaian berdasarkan hasil pengujian...44 Tabel 4.4 MR sampel 1 pcs celana jeans Tabel 4.5 Hasil Survey Mesin Pengering di Pasaran

18 DAFTAR NOTASI Notasi A COP h h 1 h 2 h 3 h 4 P P 1 P 2 P 3 W c V I ṁ FP TP Qk W o W f t Ka bb Ka bk Wa Wk Wt Arti Luas Permukaan Perpindahan Panass Coefficient of f Performance Enthalpy Enthalpi refrigeran masuk kompressor Enthalpi refrigeran keluar kompressor Entalpi refrigeran saat keluar kondensor Entalpi masukk ke evaporator Tekanan absolute Tekanan sisi masuk kompressor Tekanan sisi keluar kompressor Tekanan sisi keluar kondensor Daya listrik compressor Tegangan listrik kuat arus listrik laju aliran refrigeran pada sistem kalor yang di serap di evaporator efek pendinginan (efek refrigerasi) Faktor prestasi Total prestasi Kalor yang dilepaskan oleh Kondensor Laju Pengeringan Berat Basah Berat kering Waktu Pengeringan Kadar air basis basah Kadar air basis kering Berat air dalam bahan Berat kering mutlak bahan Berat total Satuan m 2 Tanpa dimensi kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg Mpa kgf/cm 2 kgf/cm 2 kgf/cm 2 kw Volt Ampere kg/s kw kj/kg kw kg/jam gram gram menit % % gram gram gram

19 MR Moisture ratio (rasio kelembaban) % M t Kadar air pada selama pengeringan menit M o Kadar air awal bahan % M e Kadar air setelah berat bahan konstan % R Refrigeran