ANALISA KONSUMSI DAN BIAYA ENERGI PADA MESIN PENGERING PAKAN TERNAK SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik RONAL P HUTAGALUNG NIM : 110 421 061 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2014
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapakan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya yang begitu besar sehinggga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini dari tahap awal sampai akhir sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat pada waktunya. Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk mendapat gelar sarjana di Program Pendidikan Sarjana Ekstensi di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik. Adapun judul skripsi ini adalah ANALISA KONSUMSI DAN BIAYA ENERGI PADA MESIN PENGERING PAKAN TERNAK SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan baik berupa dukungan, perhatian, bimbingan, nasihat, dan juga doa. Penulis juga menyadari bahwa skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik. 2. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT, sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan nasehat kepada penulis sepanjang pengerjaan tugas sarjana ini hingga selesai. 3. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik yang telah mendidik penulis selama kuliah. 4. Bapak/Ibu staff pegawai yang banyak membantu penulis selama kuliah di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik. 5. Teristimewa kepada Ayah dan Ibunda penulis, Saroha Hutagalung dan Nurcahaya Simamora yang telah memberikan kasih sayang yang tak terhingga dalam membesarkan, memelihara, mendukung secara moral dan material, memberikan dorongan serta senantiasa mendoakan penulis dalam setiap aktivitas, terutama selama menjalani perkuliahan di Fakultas Teknik USU. Penulis tidak dapat membalas kebaikan mereka dengan apapun. Penulis mengucapkan banyak terima kasih untuk orang tua yang sangat
saya hormati dan cintai. Saya sangat bangga memiliki orang tua yang sabar, kuat, dan selalu menyayangi anak-anaknya. Penulis mempersembahkan skripsi ini untuk Ayah dan Ibu tercinta. Penulis sangat menyayangi kalian, Ayah dan Ibu adalah segalanya bagiku. Akhir kata, penulis menyadari skripsi ini jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya membangun untuk meyempurnakan isi skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat menambah wawasan dan pengetahuan pembaca mengenai mesin pengering sistem pompa kalor. Medan, Februari 2014 Ronal Hutagalung NIM: 110 421 061
ABSTRAK Analisa ini bertujuan untuk mengatasi masalah yang dihadapai para produsen pakan ternak untuk mengeringkan pakan ternak yang sudah dicacah dalam keadaan lembab menjadi kering agar tahan lebih lama. Oleh sebab itu dilakukan perancangan yang bertujuan untuk menghasilkan suatu unit mesin pengering pakan ternak portable dengan menggunakan AC rumah yang berorientasikan pada upaya efisiensi energi listrik yang dapat diaplikasin pada skala kecil dan besar. Analisa konsumsi dan biaya energi pada mesin pengering pakan ternak sistem pompa kalor dengan daya 1 PK ini didasarkan pada hasil perhitungan teoritis dan pompa kalor yang digunakan beroperasi menggunakan siklus kompresi uap menjadi batasan masalahnya. Manfaat penelitian ini adalah untuk memenuhi kebutuhan pengeringan pada sektor peternakan, pertanian, maupun home industry khususnya bagi wilayah- wilayah yang memiliki tingkat curah hujan yang tinggi di Indonesia. Kesimpulan perancangan ini diperoleh bahwa nilai laju ekstraksi air spesifik (Spesific Moisture Extraction Rate) untuk mesin pengering pakan ternak sistem pompa kalor adalah 0.0106 kg/kwh. SMER berbanding lurus dengan temperatur udara keluaran evaporator dan berbanding lurus terhadap waktu. Besarnya konsumsi energi spesifik (Spesific Energi Consumption) pada mesin pengering pakan ternak ini adalah 22,787 kwh/kg. SEC berbanding terbalik dengan laju ekstraksi air spesifik (Spesific Moisture Extraction Rate) dan berbanding lurus dengan biaya produksi. Biaya Pokok Produksi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan 1 kg pakan ternak dengan menggunakan sistem pompa kalor adalah Rp 20,012,- per kilogram. Kata kunci: refrigerant, Spesific Energi Consumption (SEC), Spesific Moisture Extraction Rate (SMER).
ABSTRACT This analysis aims to address the problems faced by the producers of fodder for drying forage in a state that has been chopped into dry so moist longer. Therefore, to design that aims to produce a unit of animal feed portable dryer machine using AC house oriented on electrical energy efficiency efforts can diaplikasin on small and large scale. Analysis of energy consumption and costs in a dryer feed system with a heat pump 1 PK power was based on the results of theoretical calculations and the use of heat pumps operate using the vapor compression cycle into a boundary problem. The benefits of this research is to meet the drying requirements of the livestock sector, agriculture, and home industry, especially for areas that have high levels of rainfall in Indonesia. Conclusion This design is obtained that a specific value of the rate of water extraction (Specific Moisture Extraction Rate) to feed the dryer heat pump system was 0.0106 kg / kwh. Smer is directly proportional to the evaporator exit air temperature and proportional to the time. The amount of specific energy consumption (Specific Energy Consumption) to feed the dryer is 22,787 kwh/ kg SEC inversely proportional to the specific water extraction rate (Specific Moisture Extraction Rate ) and is directly proportional to the cost of production. Cost of Goods Manufactured needed for drying 1 kg of animal feed by using a heat pump system is Rp 20,012, - per kilogram. Keywords : refrigerant, Specific Energy Consumption (SEC), Specific Moisture Extraction Rate ( SMER).
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR NOTASI... v DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... vii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Rumusan Masalah... 2 1.4. Tujuan Penelitian... 2 1.4.1. Tujuan Umum... 2 1.4.2. Tujuan Khusus... 2 1.5. Manfaat penelitian... 3 1.6. Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Proses Pengeringan... 4 2.2. Pengeringan Buatan... 5 2.2.1.Jenis Jenis Pengeringan Buatan... 5 2.2.2 Proses Pengeringan... 5 2.2.3 Faktor Yang Mempengaruhi Pengeringan... 6 2.3 Siklus Kompresi Uap... 7 2.3.1. Komponen Utama Siklus Kompresi Uap... 11 2.3.1.1 Kompresor... 11 2.3.1.2 Kondensor... 12 2.3.1.3 Katup Ekspansi... 15 2.3.1.4 Evaporator... 16 2.4 Refrigrant... 17 2.4.1. Pengelompokan Refrigrant... 18
2.4.2 Persyaratan Refrigrant... 20 2.5 Pengering Pompa Kalor... 23 2.6 Kinerja Alat Pengering... 23 2.6.1 Efisiensi pengeringan... 24 2.6.2. Kadar Air... 23 2.6.3 Pengertian Laju Pengeringan... 25 2.6.4. Nilai Laju Ekstraksi Air Spesifik... 26 2.6.5. Konsumsi Energi Spesifik... 27 2.6.6. Biaya Pokok Produksi... 27 BAB III METODE PENENLITIAN 3.1. Tempat Dan Waktu Studi dan Pembuatan... 28 3.2. Bahan Dan Alat... 28 3.2.1. Bahan... 29 3.2.2. Alat... 30 3.3. Data Penelitian...32 3.4 Metode Pelaksanaan Penelitian... 33 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Penelitian... 34 4.2. Laju Pengeringan... 35 4.3. Nilai Laju Ekstraksi Air Spesifik (SMER)... 36 4.3. Konsumsi Energi Spesifik... 41 4.4. Biaya Pokok Produksi... 43 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 46 5.2. Saran... 46 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Siklus Kompresi Uap... 8 Gambar 2.2 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap pada Diagram P-h... 8 Gambar 2.3 Pembagian Kompresor... 11 Gambar 2.4 Kondensor Pipa Ganda... 13 Gambar 2.5 Kondensor Selubung dan Tabung Kompresor... 14 Gambar 2.6 Skema Pengeringan... 23 Gambar 3.1 Pakan ternak yang sudah di cacah... 29 Gambar 3.2 Hasil Pembuatan Mesin Pengering... 29 Gambar 3.3 RH Meter... 30 Gambar 3.4 Hot Wire Anemometer... 31 Gambar 3.5 Pressure Gauge... 31 Gambar 3.6 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian... 33
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perbandingan kondensor berpendingin udara dan air......15 Tabel 2.2 Pembagian Refrigerant berdasarkan keamanan......19 Tabel 2.3 Nilai ODP beberapa Refrigerant...... 22 Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian......28 Tabel 3.2 Specificatians dari Hot Wire Anemometer......31 Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Mesin......34 Tabel 4.2 AnalisaData Hasil Pengujian Mesin......45