Pembuatan dan Penyempurnaan Konsep Desain Pengering
Penentuan konsep desain model pengering ERK hybrid tipe rak difokuskan pada modifikasi penukar panas dan tungku biomassa dari desain pengering ERK
hybrid tipe rak rancangan Wulandani et al. 2009.
Pembuatan model pengering ERK hybrid tipe rak masih menggunakan tipe
piggy back pada ruang pengering dan menggunakan tipe cross flow heat exchanger pada penukar panas, tipe rak yang digunakan yaitu tipe rak datar, tungku yang digunakan yaitu tipe tungku biomassa dan menggunakan kipas aksial untuk mendistribusikan panas dari heat exchanger. Sedangkan modifikasi yang dilakukan yaitu penambahan sirip pada heat exchanger dan perubahan bahan pembangun tungku biomassa menggunakan batu bata.
Model pengering ERK hybrid tipe rak digunakan untuk mengeringkan chip mocaf dengan kapasitas tampung 18 kg dari kadar air awal bahan 65%bk hingga 13%bk pada suhu pengeringan 40C s.d 60C dan suhu lingkungan 28C, dan dapat dioperasikan pada siang hari maupun malam hari pada kondisi cerah maupun berawan atau hujan. Model pengering ERK hybrid tipe rak menggunakan energi surya sebagai sumber energi penghasil panas utama dan energi biomassa sebagai pemanas tambahan serta energi listrik untuk menggerakkan kipas.
Bahan yang digunakan untuk membangun model pengering ERK hybrid
tipe rak yaitu besi sebagai bahan pembangun rangka pengering, heat exchanger
dan sirip pada heat exchanger. Aluminium berlubang digunakan sebagai bahan pembangun dari alas rak dan kayu sebagai penyangga alas rak. Polikarbonat dengan transmisivitas 90% digunakan untuk menyelimuti pengering serta batu bata digunakan untuk membangun tungku biomassa.
Berdasarkan spesifikasi yang harus dipenuhi untuk membangun model pengering ERK, maka data awal yang digunakan untuk perancangan pengering ERK hybrid dirangkum dalam Tabel 3.
Tabel 3 Data awal perancangan
Parameter Nilai Satuan Sumber Keterangan
Kapasitas rencana 18.00 kg Ditentukan
Kadar air awal 65.00 %bk Nanda (2002) 65–75%bk Kadar air akhir 13.00 %bk Nanda (2002) 12–14%bk Suhu udara tungku 350.00 C Aritesty (2013)
Suhu udara ruang
pengering 46.00 C Aritesty (2013)
Suhu lingkungan 28.00 C Aritesty (2013) Irradiasi rata–rata 500.00 W/m2 Aritesty (2013)
Analisis Perancangan Heat Exchanger dan Tungku Biomassa Perhitungan Dimensi Pengering
Berdasarkan kebutuhan spesifikasi pengering yang telah disebutkan sebelumnya, maka dilakukan perhitungan dimensi yang diperlukan untuk menjalankan fungsi utama dari pengering, dimana hasil perhitungannya dirangkum dalam Tabel 4 sedangkan perhitungan secara lebih detail disajikan pada Lampiran 2.
Tabel 4 Perhitungan dimensi untuk rancangan konsep pengering
Parameter Nilai Satuan Keterangan
Kapasitas 18.00 kg Ditentukan
Densitas 500.00 kg/m3 Nanda (2002)
Jumlah rak 18.00 Buah Ditentukan
Tinggi tumpukan 0.01 m Ditentukan
Luas total rak 3.60 m2
Luas per rak 0.23 m2
Lebar rak 0.45 m Ditentukan
Panjang rak 0.50 m
Massa produk per rak 1.00 kg/rak
Jarak antar rak 0.10 m Ditentukan
Jumlah ruang pengering 2.00 Buah Ditentukan Tinggi ruang pengering 1.00 m
Lebar ruang pengering 0.45 m Berdasarkan lebar rak Panjang ruang pengering 0.50 m Berdasarkan panjang rak Berdasarkan hasil perhitungan yang disajikan pada Tabel 4 di atas, diperoleh panjang rak yaitu 0.50 m dan lebar 0.45 m dengan jumlah 18 rak. Jarak antar rak yaitu 0.10 m, sehingga tinggi ruang pengering yang diperoleh yaitu 1 m dengan panjang 0.50 m dan lebar 0.45 m. Panjang dan lebar ruang pengering disesuaikan berdasarkan panjang dan lebar dari rak.
Kebutuhan Panas Pengering ERK
Berdasarkan perhitungan kebutuhan panas pada Tabel 5, diperoleh panas yang digunakan untuk menaikkan suhu bahan sebesar 658.15 kJ, sedangkan panas yang dibutuhkan untuk menguapkan air bahan sebesar 25 892.77 kJ, sehingga
panas total yang dibutuhkan oleh pengering selama pengeringan yaitu 26 550.92 kJ. Perhitungan secara lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1.
Tabel 5 Kebutuhan panas pengering
Parameter Nilai Satuan Keterangan
Kadar air awal 65.00 %bk Nanda (2002)
Kadar air akhir 13.00 %bk Nanda (2002)
Massa awal bahan 18.00 kg Ditentukan
Massa akhir bahan 7.24 kg
Air yang diuapkan 10.76 kg uap
Panas untuk menaikkan suhu bahan 658.15 kJ Panas untuk menguapkan air bahan 25 892.77 kJ
Panas total 26 550.92 kJ
Perhitungan jumlah, dimensi, dan panas pada heat exchanger
Heat exchanger merupakan salah satu faktor penting yang digunakan dalam pengering ERK hybrid untuk proses pengeringan, oleh karena itu perlu diperhatikan dalam hal perancangan heat exchanger yang hasil perhitungannya disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6 Perhitungan jumlah, dimensi dan panas pada heat exchanger
Parameter Nilai Satuan Keterangan
Panas biomassa yang digunakan 288.47 Watt Suhu tungku (udara pemanas
masukkan) 350.00 C Aritesty (2013)
Suhu keluaran 70.00 C Aritesty (2013)
Suhu awal (udara yang dipanaskan) 30.00 C Aritesty (2013)
LMTD 123.33 C
Panas spesifik udara (Cp) 1 034.06 W/mK
Kecepatan udara (v) 0.10 m2 Aritesty (2013)
Diameter luar pipa 0.031 m
Diameter dalam pipa 0.031 m
Konduktivitas besi 73.00 W/mK
Bilangan Reynold (Re d) 155.51 -
Bilangan Nusselt (Nu d) 2.67 W/mK
Koefisien pindah panas keseluruhan 1.78 W/mK Luas pipa (A faktor gesekan 20%) 1.07 m2
Jumlah pipa 10.00 Buah
Panjang per pipa 1.03 m
Berdasarkan perhitungan di atas, diperlukan 10 pipa heat exchanger dengan diameter luar pipa 0.033 m dan diameter dalam pipa 0.031 m, panjang per pipa yaitu 1.1 m, untuk lebih jelas hasil perhitungan secara lebih jelas disajikan pada Lampiran 3.
Perhitungan sirip
Sirip berfungsi untuk meningkatkan panas yang disalurkan heat exchanger
pada saat pengeringan, sehingga panas yang dihasilkan lebih tinggi dan kehilangan panas pada daerah heat exchanger akan berkurang karena perluasan permukaan oleh sirip. Berikut dicantumkan hasil perhitungan sirip yang disajikan pada Tabel 7 dan secara lengkap disajikan pada Lampiran 4.
Tabel 7 Perhitungan sirip
Parameter Nilai Satuan Keterangan
Suhu dinding 60.00 C Aritesty (2013)
Suhu udara 30.00 C Aritesty (2013)
Jumlah sirip yang
diinginkan 9.00 Buah Ditentukan
Jarak antar sirip 0.10 m Ditentukan
Panjang sirip (L) 6.30 × 10-2 m Tebal sirip (t) 1.00 × 10-2 m
Efisiensi 30 %
Berdasarkan perhitungan yang dicantumkan pada Tabel 6 di atas, maka diperoleh panjang sirip yaitu 9.3 × 10-2 m dan lebar 6.30 × 10-2 m, dengan ketebalan 1.00 × 10-3 m. Jarak antar sirip pada heat exchanger yaitu 0.10 m dengan jumlah 9 sirip per pipa dan tingkat efisiensi sirip sebesar 30%.
Pembuatan Model Alat Pengering ERK
Rancangan pengering disusun dengan menggabungkan alternatif solusi yang dipilih untuk setiap subfungsi struktur pengering pada bagian sebelumnya. Subfungsi struktur ini disusun sedemikian rupa sehingga dapat mengakomodasi kerja semua subfungsi struktur, dengan demikian kombinasi struktur fungsi ini dapat menjalankan fungsi utamanya yaitu pengeringan. Berikut disajikan rancangan pengering pada Gambar 6, rancangan rangka pengering disajikan pada Lampiran 13, dan rancangan pengering beserta dimensinya secara lebih detail dilampirkan pada Lampiran 16.
Gambar 6 Pengering ERK hybrid tipe rak
Ruang Pengering
Rancangan Struktural
Model alat pengering terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut : 1. Ruang pengering
Ruang pengering berukuran 0.5 m × 0.45 m × 1 m yang disusun dari besi
hollow 40 mm × 40 mm × 5 mm. Ruang pengering diselimuti dinding dari bahan polikarbonat dengan ketebalan 1 mm dengan transmisivitas ± 90%. Ruang pengering dapat diketahui pada Gambar 6 di atas.
2. Rak
Rak dibuat dari bahan kayu pada bagian penyangga alas, sementara untuk alas terbuat dari bahan aluminium berlubang. Ukuran dari rak yaitu 0.5 m × 0.45 m. Rak disajikan pada Gambar 7, sedangkan rancangan dan dimensi dari rak bahan disajikan pada Lampiran 14.
Gambar 7 Rak bahan
3. Heat exchanger
Tipe heat exchanger yang dipilih yaitu tipe cross flow. Diameter pipa bagian luar yaitu 0.033 m dan dimeter pipa dalam yaitu 0.031 m, panjang pipa yang digunakan per pipa yaitu 1.1 m dengan jumlah 10 pipa. Penambahan sirip pada heat exchanger bertujuan untuk menambah daerah pindah panas pada
heat exchanger. Sirip yang digunakan mempunyai ketebalan 0.001 m dengan panjang 0.093 m dan lebar 0.063 m, jarak antar sirip per pipa yaitu 0.1 m. Sirip pada setiap pipa di dalam penukar panas disajikan pada Gambar 8, hasil rancangan dan dimensinya secara detail disajikan pada Lampiran 15.
Gambar 8 Heat exchanger
4. Tungku biomassa
Tungku yang digunakan yaitu tipe tungku tradisional. Penggunaan batu bata sebagai bahan pembangun tungku berfungsi untuk mengurangi kehilangan panas pada sistem tungku. Tungku biomassa mempunyai panjang 0.58 m, lebar 0.58 m, dan tinggi 0.30 m. Tungku disajikan pada Gambar 9, untuk mngetahui rancangan dan dimensi tungku biomassa dapat dilihat pada Lampiran 12.
Gambar 9 Tungku biomassa 5. Kipas
Jumlah kipas yang digunakan yaitu 4 buah, masing–masing 2 buah kipas untuk setiap ruang pengering. Kipas yang digunakan mempunyai daya masing– masing 12 Watt. Kipas yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 10.
6. Inlet ruang pengering
Inlet ruang pengering ditempatkan di samping ruang heat exchanger dan dimensinya disesuaikan dengan kipas yang digunakan. Setiap ruang pengering memiliki 2 buah inlet yang disajikan pada Gambar 10.
Gambar 10 Inlet ruang pengering dan kipas aksial 7. Outlet ruang pengering
Outlet ditempatkan di samping ruang pengering dengan masing–masing 2 buah untuk setiap ruang pengering. Ukuran alas outlet yaitu 0.5 m × 0.5 m dengan tinggi 0.30 m dan untuk pembuangan berukuran 0.2 m × 0.3 m. Outlet
diselimuti oleh dinding transparan polikarbonat dengan ketebalan 1 mm dan transmisivitas ± 90%. Gambar outlet ruang pengering terpapar pada Gambar 11 di bawah ini. Tungku biomassa Inlet ruang pengering dan kipas aksial
Gambar 11 Outlet ruang pengering 8. Inlet heat exchanger
Inlet terdapat tepat di atas tungku yang menghubungkan tungku dengan
heat exchanger. Secara lebih jelas terpapar pada Gambar 12 di bawah ini.
Gambar 12 Inlet, ruang heat exchanger, dan outlet udara dari tungku (asap) 9. Outlet udara dari tungku (asap)
Outlet udara dari tungku (asap) terdapat di atas ruang heat exchanger,
outlet terhubung dengan heat exchanger berbentuk kubus tanpa sisi atas. Secara lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 12 di atas.
10. Ruang heat exchanger
Ruang heat exchanger berukuran 0.58 m × 0.58 m × 1 m. Ruangan ini ditempatkan diantara ruang pengering. Rancangan bentuk heat exchanger
terpapar pada Gambar 12 di atas. Rancangan Fungsional
1. Ruang pengering
Ruang pengering berfungsi sebagai tempat mengeringkan bahan yang diletakkan pada rak. Ruang pengering ini memanfaatkan panas yang mengalir dari heat exchanger dengan bantuan kipas serta memanfaatkan panas dari matahari pada siang hari.
2. Rak
Rak berfungsi sebagai tempat untuk meletakkan bahan yang dikeringkan. Dinding outlet Rangka outlet Outlet udara dari tungku (asap) Inlet heat exchanger Ruang heat exchanger
3. Heat exchanger
Heat exchanger berfungsi sebagai penyalur panas dari panas yang dihasilkan tungku biomassa ke ruang pengering dengan bantuan kipas.
4. Tungku biomassa
Tungku biomassa berfungsi sebagai penghasil panas tambahan pada siang hari dan panas utama pada malam hari dari bahan kayu bakar yang digunakan untuk mengeringkan bahan selama pengeringan.
5. Kipas
Kipas digunakan untuk mendistribusikan panas yang disalurkan dari heat exchanger menuju ke ruang pengering.
6. Inlet ruang pengering
Inlet digunakan sebagai tempat mengalirkan panas dari heat exchanger
menuju ruang pengering dengan bantuan kipas. 7. Outlet ruang pengering
Outlet digunakan sebagai tempat keluaran udara pengering yang banyak mengandung uap air. Uap air tersebut keluar melalui oultet dengan bantuan kipas sebagai pendorong.
8. Inlet heat exchanger
Inlet berfungsi sebagai masukkan panas yang berasal dari tungku biomassa yang kemudian disalurkan melalui heat exchanger menuju ruang pengering untuk mengeringkan bahan.
9. Outlet udara dari tungku (asap)
Outlet udara dari tungku (asap) berfungsi sebagai cerobong tungku untuk keluaran asap yang dihasilkan dari pembakaran biomassa pada tungku.
10. Ruang heat exchanger
Ruang heat exchanger berfungsi untuk menempatkan heat exchanger.
Pengujian Tanpa Beban
Pengujian tanpa beban dilakukan 2 kali percobaan yaitu percobaan 1 dan percobaan 2 masing–masing 24 jam. Data yang diambil yaitu sebaran suhu pada ruang pengering, RH lingkungan, outlet, dan ruang pengering, irradiasi surya, dan jumlah bahan bakar yang digunakan.
Sebaran suhu pada ruang pengering secara keseluruhan yaitu yaitu 45.99C dengan nilai keragaman 4.81C dan RH pada ruang pengering yaitu 69.39%. Data sebaran suhu pada percobaan 1 dapat dilihat pada Gambar 13 di bawah ini.
Gambar 13 Sebaran suhu ruang pengering pada percobaan 1 Keterangan:
RP1 1 : Ruang pengering 1 bagian atas RP1 2 : Ruang pengering 1 bagian bawah RP2 1 : Ruang pengering 2 bagian atas RP2 2 : Ruang pengering 2 bagian bawah
Suhu ruang pengering pada percobaan 2 secara keseluruhan mencapai 43.65C dan nilai keragaman 4.04C serta RH mencapai 70.06%. Sebaran suhu ruang pengering pada percobaan 2 dapat dilihat pada Gambar 14.
Gambar 14 Sebaran suhu ruang pengering pada percobaan 2
Berdasarkan Gambar 13 dan Gambar 14, terlihat bahwa suhu ruang pengering di malam hari lebih tinggi dan lebih konstan jika dibandingkan pada siang hari. Nilai keragaman suhu ruang pengering pada percobaan 1 di siang hari mencapai 4.22C, sedangkan di malam hari keragamannya mencapai 3.14C, nilai
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 8:20 10:00 11:40 13:20 15:00 16:40 18:20 20:00 21:40 23:20 1:00 2:40 4:20 6:00 7:40 S uhu ( C) Waktu (jam) RP1 1 RP1 2 RP2 1 RP2 2 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 8:40 10:10 11:40 13:10 14:40 16:10 17:40 19:10 20:40 22:10 23:40 1:10 2:40 4:10 5:40 7:10 Suhu ( C) Waktu (jam) RP1 1 RP1 2 RP2 1 RP2 2
keragaman pada percobaan 2 di siang hari mencapai 3.62C dan pada malam hari mencapai 2.01C. Hal ini terjadi karena pada siang hari pengering memperoleh sumber energi dari matahari, biomassa, dan listrik, sedangkan pada malam hari pengering hanya memperoleh energi yang berasal biomassa dan listrik. Penambahan energi surya pada siang hari yang fluktuatif mempengaruhi panas yang diterima pada pengering menjadi kurang stabil, karena itu pada malam hari suhu lebih konstan dari pada di siang hari. Hasil pengujian tanpa beban secara lebih jelas dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8 Nilai rata–rata suhu, RH, kecepatan angin, irradiasi surya, dan biomassa pada pengujian tanpa beban
Keterangan Satuan
Nilai rata–rata Percobaan 1
(tanpa beban)
Percobaan2 (tanpa beban)
Suhu ruang pengering C 45.99 43.65
RH ruang pengering % 69.39 70.06
Kec. angin ruang m/s 0.52 0.52
Suhu lingkungan C 30.73 31.65
RH lingkungan % 98.11 88.22
Kec. angin lingkungan m/s 0.19 0.18
Suhu outlet C 39.34 38.56
RH outlet % 81.54 78.29
Kec. angin outlet m/s 0.32 0.31
Radiasi surya W/m2C 334.25 233.82
Penggunaan kayu bakar Kg 30.00 27.00
Pengujian dengan Bahan Chip Mocaf
Pengujian menggunakan beban chip mocaf. Percobaan 3 dilakukan hanya di siang hari saja, sedangkan percobaan 4 dilakukan pada siang dan malam hari secara berkelanjutan. Hal ini dilakukan untuk melihat perbedaan performa pengering pada siang hari dan malam hari, selain itu percobaan ini dilakukan untuk melihat pengeringan pada waktu yang terbatas. Data yang diambil pada percobaan 3 dan percobaan 4 yaitu sebaran suhu ruang pengering, RH ruang pengering, outlet, lingkungan, irradiasi surya, serta jumlah biomassa yang digunakan.
Sebaran suhu ruang pengering pada percobaan 3 secara keseluruhan mencapai 42.53C dan nilai keragamannya adalah 1.82C dengan RH sebesar 81.84%. Sebaran suhu ruang pengering dapat diketahui pada Gambar 15 di bawah ini.
Gambar 15 Sebaran suhu ruang pengering pada percobaan 3
Sebaran suhu pada percobaan 4 secara keseluruan pada ruang pengering mencapai 43.64C dengan nilai keragaman 3.90C, dan RH sebesar 58.30%. Sebaran suhu ruang pengering pada percobaan 4 dapat dilihat pada Gambar 16.
Gambar 16 Sebaran suhu ruang pengering pada percobaan 4
Berdasarkan Gambar 15 dan 16 terlihat sebaran suhu lebih stabil dari percobaan tanpa beban. Hal ini dikuatkan dengan nilai keragaman suhu ruang pengering pada percobaan menggunakan beban lebih rendah dari percobaan tanpa beban, dengan kisaran nilai yaitu untuk percobaan menggunakan beban 1.82C s.d 3.90C, sementara percobaan tanpa beban berkisar 4.04C s.d 4.81C. Gambar 15 menunjukkan bahwa suhu pada ruang pengering pada bagian bawah lebih tinggi pada bagian atas, hal ini dikarenakan terjadi kendala pada sambungan kabel ke
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 10:20 11:10 12:00 12:50 13:40 14:30 15:20 8:50 9:40 10:30 11:20 12:10 13:00 13:50 14:40 S uhu ( C) Waktu (jam) RP1 1 RP1 2 RP2 1 RP2 2 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 10:20 11:30 12:40 13:50 15:00 16:10 17:20 18:30 19:40 20:50 22:00 23:10 0:20 1:30 2:40 S uhu ( C) Waktu (jam) RP1 1 RP1 2 RP2 1 RP2 2
kipas pada bagian atas, sehingga penyebaran suhu pada bagian atas kurang merata, oleh karena itu terjadi perbedaan suhu pada bagian atas dan bawah pada ruang pengering. Suhu ruang pengering, RH ruang pengering, outlet, dan lingkungan, irradiasi surya, dan penggunaan biomassa dapat dilihat pada Tabel 9. Tabel 9 Nilai rata–rata suhu, RH, kecepatan angin, irradiasi surya, dan biomassa
pada pengujian menggunakan beban
Keterangan Satuan
Nilai rata – rata Percobaan 3 (menggunakan beban) Percobaan 4 (menggunakan beban)
Suhu ruang pengering C 42.65 45.83
RH ruang pengering % 81.84 58.30
Kec. angin ruang m/s 0.52 0.52
Suhu lingkungan C 31.95 33.38
RH lingkungan % 92.91 88.04
Kec. angin lingkungan m/s 0.22 0.12
Suhu outlet C 39.30 42.31
RH outlet % 86.28 46.06
Kec. angin outlet m/s 0.32 0.31
Radiasi surya W/m2C 382.88 231.88
Penggunaan kayu bakar kg 14.00 19.50
Uji Performansi Pengering Efisiensi Pengering dan Efisiensi Termal
Uji performansi alat adalah salah satu cara untuk melihat kinerja atau kemampuan alat tersebut dalam mencapai tujuan yang diinginkan. Uji performansi yang dilakukan pada alat pengering ini bertujuan untuk melihat kinerja alat dalam mengeringkan chip mocaf. Uji performansi alat ini dapat diketahui dengan melihat efisiensi pengeringan, efisiensi termal, konsumsi energi spesifik, dan mutu dari produk yang dikeringkan.
Salah satu parameter yang digunakan untuk menentukan uji performansi alat ini yaitu efisiensi pengeringan. Efisiensi pengeringan merupakan banyaknya energi yang digunakan untuk menguapkan 1 kg uap bahan dalam waktu tertentu. Efisiensi pengeringan yang besar menunjukkan besarnya konsumsi energi yang digunakan untuk menguapkan 1 kg uap air bahan dalam kurun waktu tertentu semakin kecil, dan sebaliknya. Sedangkan efisiensi termal merupakan banyaknya energi berguna yang digunakan untuk meningkatkan suhu udara pengeringan. Efisiensi pengeringan dan efisiensi termal pada proses pengeringan disajikan pada Tabel 10 .
Tabel 10 Uji performansi alat pengering ERK hybrid tipe rak
Keterangan Simbol Satuan
Hasil percobaan P1 (tanpa beban) P2 (tanpa beban) P3 (beban) P4 (beban) Massa awal bahan m0 kg - - 18.04 18.09 Massa akhir bahan mf kg - - 4.69 6.77
Kadar air awal
bahan M0 %bk - - 69.88 70.74
Kadar air akhir
bahan Mf %bk - - 12.56 13.76 Lama pengeringan t jam 24.00 24.00 11.50 15.00 Suhu ruang pengering Tr °C 45.99 43.65 43.65 45.83 Efisiensi pengeringan pengerin gan % - - 9.37 6.79 Efisiensi termal termal % 33.75 31.77 24.84 24.32 Kebutuhan
energi spesifik KES
MJ/kg
uap air - - 28.19 32.80
Tabel 11 Hasil uji performansi pengering ERK hybrid tipe rak yang dilakukan Aritesty (2013)
Keterangan Simbol Satuan
Hasil percobaan P1(tanpa
beban)
P2 (tanpa
beban) P3 (beban) P4 (beban) Massa awal bahan m0 kg - - 21.08 60.75 Massa akhir bahan mf kg - - 3.08 13.13 Kadar air awal bahan M0 %bb - - 82.87 81.31 Kadar air akhir bahan Mf %bk - - 10.46 8.55 Lama pengeringan t jam 24.00 24.00 27.50 30.50 Suhu ruang pengering Tr C 44.50 44.11 45.47 41.77 Efisiensi termal termal % 18.82 26.50 24.13 14.53 Efisiensi Pengeringan pengerin gan % - - 4.24 5.51 Kebutuhan energi spesifik KES MJ/kg uap air - - 57.41 28.61
Berdasarkan Tabel 10 dapat diketahui bahwa efisiensi pengeringan pada percobaan 3 dan 4 yaitu 9.37% dan 6.79%. Besarnya efisiensi tersebut masih kecil namun masih dalam kisaran efisiensi pengering ERK hybrid tipe rak. Besarnya efisiensi tersebut lebih baik dari pada percobaan sebelumnya yang dilakukan oleh Aritesty (2013) pada Tabel 11. Efisiensi pengeringan pada percobaan sebelumnya mencapai 4.247% dan 8.519%. Besarnya efisiensi pengeringan pada percobaan ini yaitu pada percobaan 3 dan 4 sedikit berbeda, efisiensi pengeringan percobaan 3 lebih besar dari percobaan 4.
Parameter selanjutnya yaitu efisiensi termal, berdasarkan Tabel 10 efisiensi termal dari percobaan 1 hingga percobaan 4 berturut–turut yaitu 33.75%, 31.77%, 24.82%, dan 24.32%, sedangkan efisiensi termal pada percobaan yang dilakukan oleh Aritesty (2013) pada Tabel 11 dari percobaan 1 hingga percobaan 4 berturut– turut yaitu 18.82%, 26.50%, 24.13%, dan 14.53%. Jika diperhatikan lebih lanjut besarnya efisiensi termal yang diperoleh pada percobaan ini lebih tinggi dari penelitian yang dilakukan oleh Aritesty (2013). Berdasarkan Tabel 10 efisiensi termal pada percobaan 3 pada penelitian ini lebih besar dari percobaan 4. Hal ini disebabkan karena pada percobaan 3 konsumsi energi berasal dari energi surya, biomassa, dan listrik secara penuh, namun pada percobaan 4 hanya memperoleh energi surya pada periode siang saja, oleh karena itu konsumsi energi biomassa pada percobaan 4 lebih besar dari percobaan 3. Namun jika diperhatikan secara terperinci, kebutuhan energi untuk proses pengeringan pada kedua percobaan tersebut tidak jauh berbeda, hal ini dapat disebabkan karena terdapat kehilangan panas pada sistem tungku yang besar dan dapat dilihat pada Tabel 13. Hal ini membuktikan tingkat efisiensi energi surya yang tinggi dari pada penggunaan energi biomassa pada proses pengeringan.
Konsumsi energi spesifik yang diperoleh pada penelitian ini lebih besar dari penelitian yang dilakukan oleh Aritesty (2013). Hal ini menunjukkan bahwa modifikasi yang dilakukan belum mampu untuk menurunkan KES selama proses pengeringan. Data hasil uji performansi pengering ERK hybrid secara lengkap disajikan pada Lampiran 5, masukkan energi selama percobaan dilampirkan pada Lampiran 6, dan contoh perhitungan uji performansi pengering secara lengkap disajikan pada Lampiran 7.
Pengujian Kadar Air
Penurunan kadar air merupakan perubahan kadar air bahan per satuan waktu. Percobaan menggunakan bahan chip mocaf dilakukan 2 kali percobaan, yaitu percobaan 3 yang dilakukan pada waktu siang hari saja dan percobaan 4 yang dilakukan pada siang dan malam hari secara berkelanjutan. Pengambilan data kadar air bahan dilakukan pada rak bagian atas, tengah, dan bawah yang terdapat pada ruang pengering.
Percobaan 3 dikerjakan 2 hari selama 11.5 jam, pada hari pertama dilakukan pengeringan selama 5.5 jam dan pada hari kedua selama 6 jam. Massa awal bahan pada percobaan 3 yaitu 18.04 kg yang dikeringkan hingga massa akhir bahan yaitu 6.776 kg, kadar air awal bahan mencapai 69.88%bk dan dikeringkan hingga mencapai kadar air akhir bahan sebesar 12.56%bk. Laju pengeringan bahan secara keseluruhan adalah 5.21%bk/jam. Perubahan kadar air bahan pada percobaan 3 dapat dilihat pada Gambar 17 di bawah ini.
Gambar 17 Perubahan kadar air pada percobaan 3
Percobaan 4 dilakukan pengeringan pada waktu siang dan malam hari selama 15 jam. Massa awal bahan pada percobaan 4 yaitu 18.09 kg dikeringkan hingga mencapai 6.771 kg, kadar air awal bahan mencapai 70.74%bk dan dikeringkan hingga kadar akhir bahan mencapai 13.76%bk, sedangkan laju pengeringan bahan pada percobaan 4 yaitu 3.88%bk/jam. Perubahan kadar air bahan pada percobaan 4 dapat dilihat pada Gambar 18 di bawah ini.
Gambar 18 Perubahan kadar air pada percobaan 4 Keterangan :
R11 : Rak ruang pengering 1 bagian atas R12 : Rak ruang pengering 1 bagian tengah R13 : Rak ruang pengering 1 bagian bawah
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 10 12 14 Kadar Air ( %bk ) Waktu (jam) R11 R12 R13 R21 R22 R23 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ka da r Air ( % bk) Waktu (jam) R11 R12 R13 R21 R22 R23
R21 : Rak ruang pengering 2 bagian atas R22 : Rak ruang pengering 2 bagian tengah R23 : Rak ruang pengering 2 bagian bawah
Waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan bahan pada percobaan 3 lebih cepat dari pada pengeringan bahan pada percobaan 4. Hal ini dapat terjadi karena pada waktu transisi (garis pembatas pada Gambar 17) dari hari pertama menuju hari kedua, bahan pada percobaan 3 hanya dihamparkan begitu saja di dalam ruangan terbuka, sehingga terjadi kehilangan kadar air yang cukup besar, hal ini