Kebutuhan total energi pengeringan kopra dengan bahan bakar minyak tanah

Waktu pengeringan (jam)

4.4.1 Kebutuhan total energi pengeringan kopra dengan bahan bakar minyak tanah

Total energi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan/ jam dengan bahan bakar dihitung sebagai berikut :

a) Kebutuhan energi untuk pengeringan kopra (Qd), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.5).

Qd = Qh + Qw + Ql

dimana;

Qd = energi pengeringan kopra, kkal Qh = energi pemanasan kopra, kkal Qw = energi pemanasan air kopra, kkal Ql = energi penguapan air kopra, kkal

Energi untuk pemanasan kopra (Qt), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.6).

Q_h= W_kb × c_p.kopra (T_d-T_a)

= 971,4336 kJ

Kadar air awal kopra adalah 50% - 55% (MAPI, 2006) Asumsikan kadar air awal kopra, wf= 55 %.

Berat kopra basah per tray (Wkb) = 6 kg

Berat kopra kering dengan kadar air 0 %, W_ko =

[

6−(6×55%)

]

= 2,7 kg

Jadi, berat akhir kopra yang diperkirakan adalah 2,86 kg. Atau untuk tiap tray adalah 0,95 kg.

Berat air kopra awal, Wi dihitung dengan persamaan (2.2).

Energi pemanasan air kopra (Qw), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.7).

Qw = Wi × Cp.air(Td-Ta)

= 3,14 kg × 4,18 kJ/kg^oC × (116,12^oC – 30 ^oC)

= 1130,3422 kJ

Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan (Wr), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.4) dan (2.8).

Energi penguapan air kopra (Ql), dapat dihitung menggunakan persamaan (2.9) Ql = Wr × hfg

= 2,98 kg × 2213,39 kJ/kg = 6595,9022 kJ

Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra (Qd) Qd = Qh + Qw + Ql

= 971,4336 kJ + 1130,3422 kJ + 6595,9022 kJ = 8697,6780 kJ

Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra adalah 8697,6780 kJ. b) Laju aliran energi konveksi dihitung dengan persamaan

Untuk analisa perpindahan panas konveksi, asumsi yang digunakan adalah konveksi bebas dalam ruang tertutup dimana untuk alat pengering ini, ruang pengering dibagi menjadi empat kamar, yang masing-masing diapit oleh plat horizontal yang dipanaskan dari bawah. Kamar I (antara heater dan tray 1), kamar II (antara tray 1 dan tray 2), kamar III (antara tray 2 dan tray 3), kamar II (antara tray 3 dan plat atas). Aliran panas berlansung secara vertikal dari bawah ke atas atau dari plat panas ke plat yang lebih dingin.

- Untuk kamar I :

Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata dengan persamaan 2.10 sebagai berikut.

Dengan rata – rata temperatur 142,98 ^oC dan 117,21 ^oC. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 1

Dari lampiran 2 diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5546 kg/m³ cp = 2,034 kJ/kg.^oC μ = 13,55 × 10^-6 kg/m.s υ = 2,47 × 10^-5 m²/s k = 0,0263 W//m.^oC Pr = 1,044 β = 1/Tf=1/396 K = 0,00248 K^-1

Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut persamaan (2.11).

Dari Lampiran 3 diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut :

Konduktivitas termal efektif, k_e dihitung dengan persamaan 2.12

- Untuk kamar II :

Dengan rata – rata temperatur 117,21^oC dan 116,18^oC. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 2

Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata :

Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5707 kg/m³ cp = 2,038 kJ/kg.^oC μ = 13,06 × 10^-6 kg/m.s υ = 2,29 × 10^-5 m²/s k = 0,0253 W//m.^oC Pr = 1,05 β = 1/Tf=1/392,59 K = 0,0025661 K^-1

Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut :

Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut :

Konduktivitas termal efektif, k_e dihitung dengan persamaan

- Untuk kamar III :

Dengan rata – rata temperatur 116,18^oC dan 114,97^oC. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 3

Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata :

Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5725 kg/m³ cp = 2,040 kJ/kg.^oC μ = 13,02 × 10^-6 kg/m.s υ = 2,27 × 10^-5 m²/s k = 0,0252 W//m.^oC Pr = 1,051 β = 1/Tf=1/389,2 K = 0,0025735 K^-1

Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut :

Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut :

Konduktivitas termal efektif, k_e dihitung dengan persamaan

- Untuk kamar IV :

Dengan rata – rata temperatur 114,97^oC dan 112,91^oC. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 4

Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata :

Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5771 kg/m³ cp = 2,047 kJ/kg.^oC μ = 12,92 × 10^-6 kg/m.s υ = 2,23 × 10^-5 m²/s k = 0,0259 W//m.^oC Pr = 1,054 β = 1/Tf=1/389,2 K = 0,00259 K^-1

Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut :

Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut :

Konduktivitas termal efektif, k_e dihitung dengan persamaan

- Laju aliran energi konveksi total

Jadi laju aliran energi konveksi di dalam ruang pengering (qkv) adalah 351,1827 kJ/jam.

Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu 8 jam, maka

c) Energi yang hilang dari dinding ruang pengering (qlw), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.14 dan persamaan 2.15, sebagai berikut

Dimana :

qlw= energi yang hilang melalui dinding box pengering, kkal/jam U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh (W/m.^oC)

kw = koefisien perpindahan kalor konduksi plat (W/m.^oC) kr = koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi (W/m.^oC) A = Luas penampang (m²)

∆xw= tebal plat (m)

∆xr= tebal lapisan isolasi (m)

Kehilangan energi melalui dinding box pengering (Q_lw) menggunakan beberapa asumsi sebagai berikut :

1. Aliran panas berlangsung tunak (steady) dan temperatur tiap jam dianggap konstan dan harganya diperoleh dengan merata-ratakan temperatur selama pengujian untuk tiap tingkat dan tiap titik pengujian.

2. Konduktifitas termal bahan (plat dan karet) dianggap konstan. 3. Tidak ada pembangkit kalor sepanjang dinding.

4. Kehilangan kalor melalui dinding hanya diperhitungkan melalui dinding samping (kanan dan kiri) dan dinding belakang.

Untuk koefisien perpindahan panas menyeluruh, U diperoleh hasilnya sebagai berikut

Dengan demikian kehilangan kalor dari dinding untuk box pengering Untuk kamar I :

Rata – rata temperatur dinding dalam 130,10 ^oC dan dinding luar 78,78 ^oC dan luas penampang dinding, A = 0,42 m²

Laju aliran energi konduksi yang hilang melalui dinding

Untuk kamar II :

Rata – rata temperatur dinding dalam 117,21^oC dan dinding luar 74,65 ^oC dan luas penampang dinding, A = 0, 21 m²

Laju aliran energi konduksi yang hilang melalui dinding

Untuk kamar II :

Rata – rata temperatur dinding dalam 116,18^oC dan dinding luar 72,18 ^oC dan luas penampang dinding, A = 0, 21 m²

Untuk kamar II :

Rata – rata temperatur dinding dalam 114,97^oC dan dinding luar 69,95 ^oC dan luas penampang dinding, A = 0, 3 m²

Kehilangan energi (kalor) total dari ruang pengering adalah

Jadi laju aliran energi yang hilang dari dinding ruang pengering (qlw) adalah 255,2838 kJ/jam.

Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu 8 jam, maka energi yang hilang dari dinding ruang pengering adalah

d) Energi yang hilang dari saluran pembuangan dihitung dengan persamaan 2.16 dan 2,17 sebagai berikut,

Dengan,

Dimana :

q_lv = Energi yang hilang dari saluran pembuangan (kJ)

ρ = Massa jenis uap (kg/m³), untuk temperatur 116,12^oC =0,9958 kg/m³ v = laju aliran uap keluar pipa saluran uap (m/s) = 0,5 m/s

A= luas penampang (m²)

d = diameter pipa (inci) = 1 inci = 0,0254 m maka,

Jadi, laju aliran energi yang hilang dari saluran pembuangan (qlv) adalah 2451,5569 kJ/jam.

Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu buka saluran tiap jam pengeringan adalah 15 menit, maka energi yang hilang dari dinding ruang pengering dalam 1 siklus pengeringan dengan bahan bakar minyak tanah,

e) Total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopra per jam (QT), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.18).

Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopraper jam (Q_T) adalah 18452,5238 kJ.

4.4.2 Kebutuhan total energi pengeringan kopra dengan bahan bakar kayu