HEAT PUMP KOMPRESI UAP
Pendahuluan
Pengeringan adalah penurunan kadar air bahan sampai batas tertentu yang diinginkan atau aman hingga bebas dari serangan mikroba, enzim dan insekta yang merusak (Henderson dan Perry, 1982). Secara lebih luas pengeringan merupakan proses yang terjadi secara serempak antara perpindahan panas dari udara pengering ke masa uap air dari bahan yang dikeringkan (Hall, 1970, Brooker et al. 1992). Mekanisasi pada pengeringan padi relatif tertinggal dibandingkan dengan tahapan pascapanen untuk penggilingan. Hal tersebut disebabkan oleh mahalnya biaya pengeringan artifisial gabah yang terutama disebabkan oleh biaya energinya, sedangkan nilai tambah yang diberikan oleh pengering ditinjau dari sisi kecepatan pengolahannya tidak terlalu besar, sehingga opsi penjemuran masih manjadi pilihan utama karena biaya operasional yang relatif murah.
Sistem HPKU diharapkan dapat mengatasi permasalahan utama tersebut, karena sistem ini mendapatkan panas yang diserap dari suhu lingkungan. Selain digunakan untuk meningkatkan kuantitas panas (dibandingkan input panasnya) sistem HPKU memiliki kemampuan dehumidifikasi udara yang digunakan untuk pengeringan. Umumnya pengeringan dengan sistem HPKU mengkonsumsi energi yang lebih hemat dibandingkan pengering konvensional (Aveces-Saborio 1992, Harchegani et al. 2012), walaupun ada juga penelitian lain yang memperlihatkan peningkatan konsumsi energi sehubungan dengan waktu yang terlalu lama (Pal et al. 2010). Akan tetapi sehubungan dengan suhu yang relatif rendah maka kompensasi yang diperoleh adalah kualitas pengeringan yang lebih baik (Goh et al. 2011). Rossi et al. (1992) membuat pengeringan sayuran dengan pengeringan heat pump dan pengeringan konvensional menggunakan heater listrik dan dapat penghemat energi 40% dan waktu proses. Mellmann and Furll (2008) melaporkan hasil penelitiannya dengan penghematan energi dari 30% sampai dengan 50% dari biaya produk. Pengeringan dengan sistem HPKU untuk mengeringkan gabah memiliki potensi untuk digunakan secara lebih efisien, dan umumnya dilakukan pada suhu yang lebih rendah dari pengeringan konvensional sehingga dapat mempertahankan kualitas.
Siklus dalam pengoperasian HPKU secara umum mencakup siklus resirkulasi dan terbuka. Gambar 3.1 memperlihatkan konfigurasi sistem pengeringan heat pump (Prasertsan dan Saen-Saby 1998). Pada siklus resirkulasi, sebagian energi yang berasal dari pengering dimanfaatkan kembali sedangkan pada siklus terbuka pemanasan hanya mengandalkan suhu dari lingkungan. Zigler et al. (2009) melakukan penelitian pengeringan tanaman obat dan rempah-rempah dengan menggunakan pengeringan batch yang ditambah dengan sistem heat pump, dimana pengeringan heat pump dengan sistem siklus resirkulasi dilanjutkan dengan pengeringan konvensional dan melaporkan hasil penelitian tahap awal dengan konsumsi energi primer dapat dikurangi 40% sampai dengan 55% dengan menggunakan sistem heat pump. Aceves-Saborio (1993) menyatakan walaupun pada umumnya konsumsi energi sistem siklus resirkulasi lebih rendah, tidak ada
jaminan apakah siklus resirkulasiini menguntungkan. Ketergantungan pada kondisi udara lingkungan menyebabkan kondisi yang demikian.
(a) (b)
Gambar 3.1 Konfigurasi sistem pengeringan heat pump (a) resirkulasi, (b) terbuka Pada penelitian ini dikaji berbagai konfigurasi HPKU untuk pengeringan gabah, oleh karena itu sistem pengering yang didesain untuk mengakomodasi konfigurasi yang akan diuji. Tujuannya adalah untuk mengembangkan pengeringan gabah dengan sistem HPKU untuk mendapatkan konsumsi energi yang paling rendah per massa air yang diuapkan dari berbagai konfigurasi sistem HPKU. Konfigurasi tersebut mencakup penggunaan penukar panas dengan udara lingkungan atau udara ekshaus pada pengoperasian siklus terbuka yang ditempatkan di antara evaporator dan kondensor dan pengoperasian resirkulasi serta membandingkannya dengan pengeringan gabah konvensional yang menggunakan pemanas resistif.
Bahan dan Metode Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret 2015 sampai Oktober 2015. Percobaan dilakukan di Laboratorium Teknik Energi Terbarukan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah gabah varietas Ciherang dengan kadar air 22–24%b.b. dan alat ukur yang digunakan termokopel tipe T, pressure gauge, rotameter, multimeter CD 800a, moisture tester, clamp meter, power analyzer Lutron DW-6091, timbangan digital, oven, anemometer Kanomax, climd master model A 541, recorder Yokogawa type MV-1000 dan type MV-2000. Model Pengering dengan Sistem HPKU
Gambar 3.2 menunjukkan skema desain dari sistem pengering HPKU untuk siklus yang terbuka yang dilengkapi dengan penukar panas dengan udara lingkungan atau udara ekshaus (HE), sedangkan Gambar 3.4 merupakan sistem pengering yang sama dengan siklus resirkulasi. Pada prinsipnya sistem pengering ini terdiri dari sistem HPKU yang telah dibuat pada bab II dan bak pengering
Evaporator Kondensor Pengering Evaporator Kondensor Pengering
berbentuk silinder. Pada sistem HPKU, sebuah saluran udara dibuat untuk menghubungkan evaporator dan kondensor sedemikian rupa aliran udara pada sistem HPKU arahnya secara berturut-turut mengalir melalui evaporator, penukar panas, kondensor dan plenum pengering. Tujuan dari aliran yang demikian adalah agar udara didehumidifikasi di evaporator untuk selanjutnya dipanaskan melalui kondensor. (a) c a h f P1 T1 P2 T2 d g Arah Aliran Udara i g P3 T4 P4 T3 T1bb, T1bk T3bb, T3bk A HE Open b e j k L n m T2bb, T2bk T4bb, T4bk 1 2 3 4 (b)
Keterangan : 1.Recorder, 2.Rota meter, 3.Hand valve, 4.Pressure gauge, 5.Udara keluar pengering, 6.Evaporator, 7.Ruang pengering, 8.Udara masuk HPKU, 9.Heat exchanger, 10. Kondensor, 11.Blower, a.Evaporator, b.Kompresor, c.Kondensor , d.Kondensor 2, e.Receiver, f.Suction accumulator, g.Hand valve, h.Filter dryer, i.Glas penduga, j.Katup TXV , k.Rota meter, l.Blower, m.Heat exchanger, n.Ruang pengering, P.Pressure gauge, T.Termokopel, tbk. Suhu bola kering, dan
tbb. Suhu bola basah.
Gambar 3.2 (a) Alat uji sistem HPKU, (b) skematik sistem HPKU pengering terbuka dengan lokasi titik-titik pengukuran
Pengoperasian aliran udara pada sistem pengering tersebut dapat dilakukan secara siklus terbuka maupun secara resirkulasi. Pada siklus terbuka udara lingkungan masuk ke dalam sistem HPKU melalui evaporator. Pada siklus tertutup inlet udara di evaporator berasal dari outlet pengering dengan tujuan untuk memanfaatkan panas udara keluar dari pengering. Pada pengoperasian siklus terbuka katup gate (A) dan (B) ditutup dan katup gate (C) dan (D) dibuka, dimana
udara lingkungan masuk ke sistem HPKU mengalir ke pengering dan ke luar lingkungan. Pada siklus resirkulasi aliran udara bersirkulasi dari sistem HPKU ke pengering dengan katup gate (B) dibuka, dan katup gate (A) atau (D) dibuka sesuai dengan konfigurasi yang diinginkan yaitu udara lingkungan masuk sebelum kondensor atau evaporator dan katup gate (C) dibuka untuk membuang udara dalam jumlah yang sama dengan yang masuk.
Saluran udara yang menghubungkan antara evaporator dan kondensor pada HPKU tersebut dibuat berbentuk segi empat ukuran (30 x 30) cm bahan plat baja 0.6 mm memudahkan pembentukan konstruksi dan diinsulasi polyurethane foam 5 mm untuk meminimalkan kontak termal dengan udara luar. Pada saluran udara HPKU di antara evaporator dan kondensor dipasang HE yang tujuannya untuk memperoleh tambahan panas dari udara lingkungan atau dari udara keluaran pengering. Alasan penempatan HE di antara evaporator dan kondensor, karena setelah evaporator suhu telah menjadi rendah akibat panas yang diserap evaporator. Sirkulasi udara dari ruang pengering ke sistem HPKU menggunakan pipa PVC ukuran 4 inchi dengan panjang 350 cm. Dengan penataan aliran udara melalui evaporator dan kondensor, perubahan kondisi udara dapat digambarkan pada diagram psikrometrik seperti pada Gambar 3.3 udara akan mengalami dehumidifikasi oleh evaporator sehingga suhu dan kelembaban mutlaknya turun. Selanjutnya setelah melalui kondensor, udara akan dipanaskan pada kelembaban mutlak yang konstan. Selanjutnya udara yang telah dipanaskan akan melalui tumpukan sehingga bahan mengalami proses pengeringan.
Bak pengering berbentuk silinder dengan diameter 82 cm, tinggi 90 cm. Lantai dari bak pengering merupakan pelat berpori untuk melewatkan udara pengering. Aliran udara dari blower masuk di bawah lantai berpori tersebut. Jarak bagian lantai berpori ke lantai penutup (tinggi ruang plenum) adalah 23 cm.
Keterangan : hdout : entalpi udara keluar pengering, h2 : entalpi udara lingkungan masuk evaporator,
heout : entalpi udara keluar evaporator, Hdout : kelembaban mutlak udara keluar pengering,
H2:kelembaban mutlak udara lingkungan, tg : suhu udara lingkungan masuk evaporator, teout : suhu
udara keluar evaporator, tdout : suhu udara keluar pengering, tcout : suhu udara keluar kondensor,
RHc,out : kelembaban relatif keluar kondensor, RHe,out : kelembaban relatif keluar evaporator, RHd :
kelembaban relatif keluar pengering.
(a) c a h f P1 T1 P2 T2 d g Arah Aliran Udara i g P3 T4 P4 T3 T1bb, T1bk T3bb, T3bk A HE Open b e j k L n m T2bb, T2bk T4bb, T4bk C B B D 1 2 3 4
Saluran udara resirkulasi dari ruang pengering
(b)
Keterangan : 1.Recorder, 2.Rota meter, 3.Hand valve, 4.Pressure gauge, 5.Udara keluar pengering, 6.Evaporator, 7.Ruang pengering, 8.Udara masuk HPKU, 9.Heat exchanger, 10. Kondensor, 11.Blower, 12.Saluran udara resirkulasi dari pengengering,a.Evaporator, b.Kompresor, c.Kondensor 1, d.Kondensor 2, e.Receiver, f.Suction accumulator, g.Hand valve, h.Filter dryer, i.Glas penduga, j.Katup TXV , k.Rota meter, l.Blower, m.Heat exchanger, n.Ruang pengering, P.Pressure gauge, T.Termokopel, tbk. Suhu bola kering, dan tbb. Suhu bola basah.
Gambar 3.4 (a) Alat uji sistem HPKU, (b) skematik sistem HPKU pengering resirkulasi dengan lokasi titik-titik pengukuran
Prosedur Pengujian
Sebelum dimasukkan, gabah dibersihkan dari sekam atau kotoran ringan lainnya dengan cara dituangkan di depan tiupan angin dari blower. Sebanyak 150 kg dari gabah yang telah dibersihkan dimasukkan ke dalam bak pengering, sedemikian hingga tinggi tumpukan mencapai kira-kira 60 cm. Selanjutnya HPKU dan blower dinyalakan
Gambar 3.2 menunjukkan pengukuran suhu sistem HPKU yang dilakukan pada titik aliran udara masuk (1) dan keluar (2) evaporator, masuk (2) dan keluar (3) heat exchanger, masuk (3) dan keluar (4) kondensor. Pengukuran suhu plenum dilakukan pada bagian bawah, tengah dan atas. Pengukuran suhu bola basah dan bola kering di sistem HPKU dan pengering dilakukan untuk mengetahui kelembaban relatif. Data suhu dicatat menggunakan recorder setiap 10 menit sampai kadar air mencapai kurang dari 14%b.b.
Selama proses pengeringan pengukuran kadar air tumpukan gabah dilakukan setiap 1.5 jam. Pengukuran kadar air dilakukan dengan cara mengambil sampel sebanyak kira-kira 5-15 g pada lapisan atas (kedalaman + 5 cm), lapisan tengah (kedalaman + 30 cm) dan lapisan bawah (kedalaman + 55 cm). Penentuan kadar air dilakukan menggunakan metode gravimetri.
Neraca Energi pada Pengeringan Heat Pump Kompresi Uap dengan Sistem Resirkulasi
HPKU untuk pengeringan pada sirkulasi sistem resirkulasi murni harus menggunakan kondensor eksternal untuk membuang kelebihan panas sedemikian hingga HPKU dapat bekerja dengan stabil. Pada penelitian ini HPKU tidak dilengkapi kondensor eksternal, sehingga untuk pengoperasian sistem resirkulasi sebagian udara dari lingkungan harus dialirkan melalui komponen HPKU dengan jumlah udara pengeringan harus dibuang yang sama besar. Udara lingkungan dapat dialirkan melalui inlet sebelum kondensor atau sebelum evaporator yang secara skematik masing-masing ditunjukkan oleh Gambar 3.5 dan 3.6.
Pengering Condensor Evaporator co
h
m
1,
coh
m
2,
eoh
h
ci amb h m2,Gambar 3.5 Skematik sistem HPKU dengan resirkulasi udara masuk sebelum kondensor Pengering Condensor Evaporator co h m2, co
h
m
1,
cih
amb h m2,Gambar 3.6 Skematik sistem HPKU dengan resirkulasi udara masuk sebelum evaporator
Neraca energi untuk sistem HPKU adalah:
W
Q
Q
c
e
(3.1) Keterangan :�̇� : Laju pindah panas kondensor (kW)
�̇ : Laju pindah panas evaporator (kW) �̇ : Kerja kompresor (kW)
Jika seluruh panas dari/ke kondensor atau evaporator mengalir dari/ke udara di dalam sistem heat pump maka persamaan neraca untuk sistem Gambar 3.5 adalah:
m
1m
2h
com
1h
eom
2h
ambm
1h
coh
eoW
(3.2) Atau
h
h
W
m
2 co
amb
(3.3) Keterangan :�̇ : Laju aliran udara masuk evaporator (kg/s)
�̇ : Laju aliran udara lingkungan masuk kondensor dan evaporator
(kg/s)
hci : Entalpi udara masuk kondensor (kJ/kg)
hco : Entalpi udara keluar kondensor (kJ/kg)
hei : Entalpi udara masuk evaporator (kJ/kg)
heo : Entalpi udara keluar evaporator (kJ/kg)
hamb : Entalpi udara lingkungan (kJ/kg)
Sedangkan persamaan neraca untuk sistem Gambar 3.6 adalah:
m
1m
2h
coh
ci
m
1h
com
2h
amb
m
1m
2h
ciW
(3.4) Atau:h
h
W
m
2 co
amb
(3.5)Sehingga secara neraca energi, kedua skema ini dapat diterapkan Percobaan Pengering Sistem Heat Pump Kompresi Uap
Pengeringan gabah sistem HPKU dilakukan menggunakan 9 model konfigurasi dan satu model perlakuan dengan sistem pemanas resistif sebagai pembanding, yang disajikan pada Tabel 3.1 dengan skema konfigurasi yang disajikan pada Gambar 3.7-3.13.
Tabel 3.1 Konfigurasi sistem pengering yang diuji
Percobaan Konfigurasi Pengeringan konfigurasi Skema I Siklus udara pengeringan sistem terbuka,inlet dan
outlet HE ditutup.
Gambar 3.7 II Siklus udara pengeringan sistem terbuka,inlet dan
outlet HE dibuka sehingga udara lingkungan dapat mengalir secara konveksi bebas.
Gambar 3.8 III Siklus udara pengeringan sistem terbuka, udara
ekshaus dari ruang pengering dialirkan melalui HE.
Gambar 3.9 IV Siklus udara pengeringan sistem resirkulasi, inlet
udara dari condensor rasio bukaan udara 1/2, inlet dan outlet HE dibuka sehingga udara lingkungan dapat mengalir secara konveksi bebas.
Gambar 3.10
V Siklus udara pengeringan sistem resirkulasi, inlet udara dari condensor rasio bukaan udara 2/3, inlet dan outlet HE dibuka sehingga udara lingkungan dapat mengalir secara konveksi bebas.
Gambar 3.10
VI Siklus udara pengeringan sistem terbuka, pengoperasian HPKU dilakukan secara intermittent sedangkan blower dialirkan secara kontinu, inlet dan outlet HE dibuka sehingga udara lingkungan dapat mengalir secara konveksi bebas.
Gambar 3.8
VII Siklus udara pengeringan sistem terbuka, inlet dan outlet HE dibuka dan udara lingkungan dialirkan menggunakan blower.
Gambar 3.11 VIII Siklus udara pengeringan sistem resirkulasi, inlet
udara dari evaporator rasio bukaan udara 1/2, inlet dan outlet HE dibuka sehingga udara lingkungan dapat mengalir secara konveksi bebas.
Gambar 3.12
IX Siklus udara pengeringan sistem terbuka, pengoperasian dilakukan secara intermittent baik pada HPKU maupun pada blower inlet dan outlet HE dibuka sehingga udara lingkungan dapat mengalir secara konveksi bebas.
Gambar 3.8
Gambar 3.7 Siklus udara pengeringan sistem terbuka, inlet dan outlet HE tertutup. 2 3 1 8 5 6 P1 T1 P2 T2 4 7 Arah Aliran Udara 13 14 12 9 7 11 T4 P3 10 P4 T3 HE Open Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb
Gambar 3.8 Siklus udara pengeringan sistem terbuka, inlet dan outlet HE dibuka sehingga udara lingkungan dapat mengalir secara konveksi bebas.
2 3 1 8 5 6 P1 T1 P2 T2 4 7 Arah Aliran Udara 13 14 12 9 7 11 T4 P3 10 P4 T3 HE Closed Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb
2 3 1 8 5 6 P1 T1 P2 T2 4 7 Arah Aliran Udara 13 14 12 9 7 11 T4 P3 10 P4 T3 Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb
Gambar 3.9 Siklus udara pengeringan terbuka, udara ekshaus dari ruang pengering dialirkan melalui HE.
Gambar 3.10 Siklus udara pengering resirkulasi, inlet udara lingkungan dari kondensor rasio bukaan udara 1/2 dan percobaan V rasio bukaan udara 2/3, inlet dan outlet HE dibuka sehingga udara lingkungan dapat secara konveksi bebas.
2 3 1 8 5 6 P1 T1 P2 T2 4 7 Arah Aliran Udara 13 14 12 9 7 11 T4 P3 10 P4 T3 Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb HE Open in udara lingkungan
2 3 1 8 5 6 P1 T1 P2 T2 4 7 Arah Aliran Udara 13 14 12 9 7 11 T4 P3 10 P4 T3 Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb HE udara Blower
Gambar 3.11 Siklus udara pengering sistem terbuka, inlet dan outlet HE dibuka dan udara lingkungan dialirkan menggunakan blower.
Gambar 3.12 Siklus udara pengering sistem resirkulasi, inlet udara lingkungan dari evaporator rasio bukaan udara 1/2, inlet dan outlet HE dibuka sehingga udara lingkungan dapat mengalir secara konveksi bebas.
2 3 1 8 5 6 P1 T1 P2 T2 4 7 Arah Aliran Udara 13 14 12 9 7 11 T4 P3 10 P4 T3 Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb Tbk, Tbb HE Open
Percobaan Model Pengering dengan Pemanas Resistif
Gambar 3.13 menunjukan udara lingkungan disalurkan ke pengering menggunakan saluran udara yang dipasang menyatu dengan ruang pengering dibuat pendek untuk mengurangi kehilangan panas akan tetapi tidak mengganggu penyebaran udara ke ruang pengering. Ujung depan saluran udara dibuat ukurannya sesuai dengan lubang keluaran udara dari blower dan di insulasi untuk mengurangi kehilangan panas saluran udara melalui pemanas resistif dengan daya 2 kW, suhu pengering diatur otomatis menggunakan termostat sedemikian hingga suhunya pada kisaran 40oC-45oC, sedangkan pengukuran konsumsi energi listrik dengan menggunakan power analyzer, clamp meter dan multimeter.
Keterangan : 1. Blower
2. Pemanas resistif 3. Termostat 4. Pengering
Gambar 3.13 Skematik sistem pengering dengan pemanas resistif Perhitungan Specifik Moisture Extraction Rate (SMER) dan Penentuan Laju Pengeringan
Nilai SMER merupakan rasio jumlah massa air yang diuapkan dari bahan terhadap energi listrik yang digunakan (kg/kWh). Nilai SMER dari (Prasertsan dan Saen-Saby, 1998) dapat dinyatakan dalam dua ekspresi, yaitu untuk konsumsi energi listrik yang hanya digunakan untuk maksud pemanasan:
T air T E W SMER (3.6) Dimana:
SMERT : Specifik Moisture Extraction Rate termal (kg/kWh)
Wair : Jumlah massa air yang diuapkan (kg)
ET : Energi yang digunakan sistem HPKU (kWh)
dan konsumsi energi listrik yang digunakan untuk total energi yaitu untuk pemanasan dan untuk menggerakkan blower, yaitu:
Tot air Tot E W SMER (3.7) Dimana:
SMERTot : Specifik Moisture Extraction Ratetotal (kg/kWh)
ETot : Energi yang digunakan sistem HPKU dan Blower (kWh)
4
1
2
Keterangan jumlah air yang diuapkan dihitung dari (Henderson, 1982 dan Brooker et al., 1992) adalah : i air xW mi mf W 100 100 1 (3.8) Dimana :
mf : Kadar air awal (% b.b.)
mi : Kadar air akhir (% b.b.)
Wi : Berat bahan (kg)
Laju pengeringan dalam (kg/s) dinyatakan sebagai:
t
W
W
air air
(3.9) Dimana :�̇�� : Laju pengeringan (kg/jam)
t : Waktu pengeringan (jam)
Hasil dan Pembahasan Konsumsi Energi untuk Setiap Konfigurasi
Hasil pengukuran konsumsi energi dan rasio energi terhadap pengeringan dengan pemanas resistif serta SMERT dan SMERTot untuk masing – masing metode
pengujian yang dilakukan dapat dilihat pada Tabel 3.2. Tabel tersebut menunjukkan bahwa seluruh konfigurasi pengeringan HPKU memiliki SMERT dan
SMERTot yang lebih rendah dibandingkan pengeringan resistif. Pengeringan
dilakukan pada kadar air awal rata-rata 22.4-25.4% b.b. dan kadar air akhir rata- rata 13.36 - 14.34% b.b. Laju aliran udara pengering yang digunakan adalah 0.125 kg/s serta massa gabah yang dikeringkan sebanyak 150 kg per konfigurasi pengujian pada tebal tumpukan gabah 0.6 m. Waktu pengeringan yang dibutuhkan untuk keseluruhan konfigurasi relatif sama yaitu antara 11 – 12 jam. Walaupun waktu pengeringan yang paling singkat dari seluruh konfigurasi yang dilakukan adalah pada konfigurasi II yaitu merupakan pengeringan siklus terbuka dengan HE yang menggunakan konveksi bebas udara lingkungan dengan waktu 11 jam, laju pengeringan tertinggi terjadi pada konfigurasi VI, yaitu perlakuan yang sama dengan konfigurasi II dengan pengoperasian intermittent.
Pada sistem HPKU nilai SMERT diperoleh 3.39 – 7.06 kg/kWh dan SMERTot
berkisar 2.45 – 5.06 kg/kWh. Nilai ini jauh lebih tinggi dibandingkan dengan hasil percobaan dari (Harchegani et al. 2012) pada pengeringan gabah keterangan nilai SMER 0.1 kg/kWh. Kemungkinan penyebab rendahnya SMER pada percobaan tersebut mungkin disebabkan oleh jumlah massa gabah yang jauh lebih rendah, namun pada makalah tersebut tidak dijelaskan berapa jumlah massa gabah yang dikeringkan. Bahkan pada produk lain dengan kadar air yang lebih tinggi seperti kayu dan pisang (Prasertsan dan Sean-saby, 1998) memperoleh SMER dalam
kisaran 0.34–0.57 kg/kWh. Penghematan energi yang cukup signifikan pada penelitian ini kemungkinan justru disebabkan oleh pengoperasian HPKU yang tidak kontinyu akibat terjadinya kondisi over-pressure pada kompresor HPKU. Dengan blower yang secara kontinyu beroperasi, tumpukan gabah tetap dialiri oleh udara lingkungan yang pada percobaan ini memiliki rata-rata suhu dari 30.4– 31.9oC dengan RH 63–68%. Oleh karena itu, ketika kompresor tak beroperasi untuk beberapa saat, penurunan kadar air masih berlangsung dengan cukup baik. Bahkan pada pengeringan dengan pemanasan resistif dengan suhu dan kelembaban udara lingkungan yang demikian masih memiliki SMERTot yang cukup tinggi yaitu
sebesar 1.54 kg/kWh.
Dibandingkan dengan pengering yang menggunakan pemanas resistif, nilai SMERTot dari seluruh konfigurasi pengering HPKU berkisar antara 159–329%,
yang berarti keefektifan per satuan energi yang digunakan oleh pengering HPKU mencapai lebih dari tiga kali lipat. Nilai SMERT bahkan lebih tinggi lagi, yaitu
mencapai hampir empat kali lipat. Hal ini dapat dipahami karena COP sistem HPKU umumnya lebih dari 1. Dari seluruh konfigurasi pengering HPKU, konfigurasi VI merupakan konfigurasi yang paling menghemat konsumsi energi yaitu dengan SMERTot dan SMERT masing-masing adalah 7.06 dan 5.06. Hal ini
disebabkan oleh pada konfigurasi ini, perbedaan waktu pengeringannya tidak signifikan dibandingkan dengan penurunan energi dengan cara intermittent.
Pengaruh yang cukup nampak jelas dari penggunaan pengering HPKU adalah memiliki kelembaban relatif rendah pada suhu udara pengeringan yang sama. Hampir seluruh konfigurasi pengeringan HPKU memiliki kelembaban relatif yang lebih rendah dibandingkan pengering resistif.
Tabel 3.2 Konsumsi dan rasio energi terhadap pengeringan dengan pemanas resistif serta SMERT dan SMERTot untuk masing-masing
Pengoperasian dengan Siklus Sistem Resirkulasi
Sistem siklus yang digunakan (resirkulasi atau terbuka) nampaknya tidak terlalu banyak mempengaruhi SMER jika dilihat dari hasil konfigurasi VII dan VIII. Kondisi suhu dan RH udara pengeringan di plenum juga tidak banyak dipengaruhi oleh resirkulasi tersebut. Walaupun secara teoritis resirkulasi berarti memanfaatkan panas sensibel dan panas laten dari udara ekshaus, beberapa penelitian menunjukkan bahwa sistem terbuka memiliki kinerja yang lebih baik (Prasertsan dan Saen-Saby, 1998). Akan tetapi dilihat dari SMERTot pada
konfigurasi IV, V dan VIII, untuk siklus resirkulasi lebih baik digunakan dengan input udara lingkungan dari evaporator (4.01 kg/kWh) dibandingkan dengan input udara dari kondensor (2.46 dan 3.07 kg/kWh). Walaupun persamaan (3.3) dan (3.5) memperlihatkan kedua konfigurasi ini sama secara neraca energi, perbedaan dapat disebabkan oleh kerja kompresor yang berbeda saat menerima kondisi yang berbeda pada komponen evaporator dan juga kondensornya.
Efek dari Penggunaan HE
Penukar panas (HE) yang ditempatkan di antara evaporator dan kondensor bertujuan untuk meningkatkan panas sensibel setelah udara didehumidifikasi di evaporator. Penukar panas dioperasikan dengan menggunakan udara lingkungan atau udara dari ekshaus pengering. Pengaliran udara lingkungan dapat menggunakan blower atau konveksi bebas. Pada siklus terbuka yaitu pada konfigurasi I, II, III dan VII, nilai SMERT masing-masing adalah 3.45, 3.31, 2.45
dan 4.19. Walaupun dari konfigurasi I dan II tidak nampak efek dari penukar panas, efek ini cukup signifikan ketika mengalirkan udara dalam penukar panas dengan udara ekshaus (konfigurasi III) dengan udara lingkungan menggunakan blower (konfigurasi VII). Pengaliran udara menggunakan udara ekshaus tidak meningkatkan pindah panas ke udara yang berasal dari evaporator karena driving force perpindahan panasnya adalah beda suhu antara sisi dalam dan luar HE.Walaupun entalpi udara ekshaus pengering lebih tinggi daripada udara