INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2011
B. Pengujian dengan jagung pipilan (zea mays L) 1. Suhu ruang pengering dan sebarannya
oC ) Waktu (jam)
Suhu ruangan RH ruangan
0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 0 10 20 30 40 S u h u ( oC ) Waktu (jam)
Suhu ruangan RH ruangan
Suhu maksimal yang dihasilkan pada masing-masing percobaan masih bisa digunakan untuk proses pengeringan dan tidak mengakibatkan rusaknya jagung pertanian jika dikeringkan dalam mesin pengering tersebut.
Penerimaan iradiasi surya pada percobaan 1 lebih rendah apabila dibandingkan dengan rata-rata penerimaan iradiasi surya di Indonesia yaitu 562.5 W/m2, dimana sebagian besar sinar matahari terhalang oleh awan selama pengeringan berlangsung. Pada percobaan 1 iradiasi yang diterima dengan rata-rata 310.27 W/m2 sedangkan pada percobaan 2 adalah 672.76 W/m2. Penerimaan iradiasi surya yang sangat berfluktuasi dapat ditunjukkan dengan dicapainya iradiasi maksimum untuk kedua percobaan masing-masing yaitu 887.14 W/m2, 977.14 W/m2. Namun pada saat mendung atau hujan maka nilai iradiasi surya menurun secara drastis. Lama penyinaran yang diterima juga berpengaruh pada total iradiasi surya yang diterima. Pada percobaan 1 dengan lama penyinaran 8.5 jam, total iradiasi surya mencapai 4.96kWh/m2, percobaan 2 lama penyinaran selama 8 jam, total iradiasi surya mencapai 10.9 kWh/m2,
Rata-rata suhu lingkungan pada kedua percobaan tersebut relatif sama yakni berkisar antara 25-33.5°C untuk malam hari dan 23.5-25°C pada siang hari dengan RH rata-rata berkisar antara 49.4-88.6%. Fluktuasi suhu dan RH yang paling besar dialami pada percobaan 1 dikarenakan keadaan cuaca yang mendung dan cerah berganti-ganti.
B. Pengujian dengan jagung pipilan (zea mays L)
1. Suhu ruang pengering dan sebarannya
Pengujian mesin pengering ERK ini dilakukan sebanyak empat kali percobaan, dilakukan pada siang dan malam hari. Dua percobaan tanpa beban dan dengan jagung pipilan sebanyak dua percobaan. Dari hasil percobaan dengan jagung pipilan dapat dilihat pada Gambar 14 yang menunjukkan suhu dan RH ruang pengering pada kedua percobaan yang telah dilakukan. Kisaran suhu ruang pengering yang terjadi pada kedua percobaan berturut-turut adalah 35-60oC; 38.5-64oC sedangkan RH ruang pengering berselang antara 24.35-81.12%; 26.47-61.55%. adapun rata-rata untuk suhu ruang dapat dilihat pada Gambar 14.
(a) Percobaan 3 (b) Percobaan 4 Gambar 18. Suhu dan RH ruangan selama pengeringan berlangsung
Radiasi surya selama pengukuran berfluktuasi tergantung pada kondisi cuaca di lapangan pada saat pengukuran. Rata-rata pengukuran iradiasi surya pada siang hari adalah sebesar 310.27 W/m2 pada percobaan 3 adalah 294.36 W/m2 pada percobaan 4 adalah 534.14 W/m2. Penerimaan
37 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 S u h u ( oC ) RH ( % )
Suhu lingkungan RH lingkungan
iradiasi rata-rata dapat dikatakan lebih rendah bila dibandingkan dengan rata-rata penerimaan iradiasi matahari Indonesia 562,5 W/m2 dikarenakan selama pengeringan berlangsung sebagian sinar matahari terhalang oleh awan.
Gambar 19. Iradiasi matahari percobaan 3 dan 4 dengan beban.
Penerimaan iradiasi yang sangat berfluktuasi dapat ditunjukkan dengan dicapainya iradiasi maksimum percobaan 3 dan 4 masing-masing 752.85W/m2 dan 962.85 W/m2, dan iradiasi minimumnya 1.4 W/m2 dan 8.57 W/m2. Lama penyinaran yang diterima saat pengeringan jelas sekali berpengaruh pada total iradiasi yang diterima. Pada percobaan 3 dengan lama penyinaran 9 jam, total iradiasi surya mencapai 5.29 kWh/m2, percobaan 4 lama penyinaran selama 11 jam, total iradiasi surya mencapai 10.68 kWh/m2.
Suhu lingkungan berfluktuasi mengikuti iradiasi matahari seperti ditunjukkan pada Gambar 17. Kisaran suhu lingkungan pada percobaan 3 berlangsung antara 25-35 oC dengan rata-rata suhu sebesar 29.95oC, percobaan 4 mempunyai suhu antara 24-39 oC dengan rata-rata suhu 29.74 oC. Kelembaban relatif (RH) lingkungan percobaan 3 berkisar antara 66.19-92.46% percobaan 4 mempunyai kisaran antara 68-92.46%, dengan rata-rata RH masing-masing berturut-turut adalah 92.46%, 81.58%. Gambar 17 memperlihatkan rata-rata suhu dan RH lingkungan selama proses pengeringan berlangsung untuk keempat percobaan.
(a) Percobaan 3 (b) Percobaan 4
Gambar 20. Suhu dan RH lingkungan selama pengeringan berlangsung
0 200 400 600 800 1000 1200 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 Ir ad ias i m at ah ar i (W /m 2)
Waktu Pengeringan
Percobaan 3 Percobaan 4 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 S u h u ( oC) RH ( % )38 0 10 20 30 40 50 60 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 S u h u ( oC) Waktu (jam)
Lapisan dalam Lapisan tengah
2.Suhu Lapisan dalam Tumpukan Jagung
Suhu lapisan dalam tumpukan jagung diukur dengan termokopel (C-C) pada dua lapisan yaitu lapisan paling dalam (40 cm) dan lapisan tengah (21 cm). Sebaran suhu rata-rata yang terjadi di lapisan dalam dan tengah masing pada percobaan 3 dan percobaan 4 dapat dilihat pada Gambar 18. Pengukuran suhu lapisan dilakukan setiap setengah jam sekali. Pengadukan dilakukan setiap dua jam sekali dengan tujuan untuk meratakan suhu tiap bagian lapisan dan untuk meratakan kadar air sehingga selisih perbedaannya lebih kecil. Pada percobaan 3 terlihat jelas perbedaan suhu lapisan sebelum pengadukan lebih tinggi dibandingkan sesudah diaduk karena terjadi efek pencampuran jagung pipilan di dalam bak.
(a) percobaan 3 (b) percobaan 4
Gambar 21. Sebaran suhu pada lapisan yang berbeda (dengan beban)
Rata-rata suhu setiap lapisan percobaan 3 dan 4, dapat dilihat pada Gambar 18 . Selisih suhu lapisan dalam dan lapisan tengah pada percobaan 3 adalah 0.3-5.8oC, percobaan 4 sebesar 0.4-5.3oC. Rata-rata suhu lapisan dalam mempunyai nilai terbesar karena berada paling dekat dengan ruang plenum. Pada titik pengukuran rata-rata suhu lapisan dalam adalah 40.01 oC sedangkan pada lapisan tengah nilai suhu rata-ratanya adalah 39.5 oC, setelah pengadukan lapisan dalam menjadi 38.9 oC dan lapisan tengah sebesar 40.37 oC, dengan adanya pengadukan tersebut perbedaan suhu lapisan dalam dan tengah menjadi lebih kecil dan tidak terjadi perbedaan yang sangat besar dengan nilai selisih lapisan dalam 0.51 oC dan selisih lapisan tengah 0.47 oC.
3. Laju Penurunan Kadar Air Jagung Pipilan
Jumlah jagung pipilan yang digunakan pada percobaan pengeringan 3 adalah 1008 kg, percobaan 4 sebanyak 1049 kg. Jagung pipilan ditempatkan dan dikeringkan dalam bak pengering yang berukuran 250 x 150 cm dengan tebal tumpukan rata-rata 40 cm. Sampel kadar air diambil pada dua lapisan dengan 16 titik dengan kedalaman lapisan dalam pada dasar bak, dan lapisan tengah pada rata-rata 21 cm dan sampel diambil setiap satu jam sekali.
Jumlah air yang diuapkan dari jagung pada percobaan 3 sebesar 271 kg, percobaan 4 adalah 241.7 kg. Pada percobaan 3 kadar air awal jagung pipilan adalah 31.59% bb dikeringkan sampai kadar air 14% bb membutuhkan waktu pengeringan 23 jam dan selisih kadar air jagung pipilan lapisan dalam dan lapisan luar selama selama proses pengeringan adalah 0.2-3.25%bk.
0 10 20 30 40 50 0 4 8 12 16 20 24 28 32 S u h u ( oC ) Waktu (jam)
39 0 5 10 15 20 25 30 35 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 K a d a r a ir ( % b b ) Waktu (Jam)
Lapisan dalam Lapisan tengah
0 5 10 15 20 25 30 35 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 K a d a r a ir ( % b b ) Waktu (Jam)
Lapisan dalam Lapisan tengah
Kadar air awal jagung pipilan 4 adalah 31.025% bb dikeringkan sampai kadar air 13.74% bb dengan waktu pengeringan 25 jam dan selisih kadar air lapisan dalam dan lapisan tengah selama proses pengeringan adalah 0.13-1.65% bk. Hal ini lebih baik daripada hasil pengujian pengeringan jagung dengan bak datar yang dilakukan oleh Thahir (2000) dalam Mulyantara (2008) dimana perbedaan kadar air pengeringan antara lapisan dalam dan luar sebesar 4-6%bk. Sedangkan menurut Mulyantara (2008) perbedaan kadar air pada lapisan 0.1-1.8%bk. Penurunan kadar air rata-rata dari dua lapisan berbeda pada kedua percobaan digambarkan pada Gambar 21.
Laju penurunan kadar air rata-rata untuk percobaan 3 adalah 0.77%bk/jam dan percobaan 4 adalah 0.68 %bk/jam. Hasil penelitian Jubaedah (2000), pada skala laboratorium, pengeringan jagung pipilan hibrida dengan ketebalan 60 cm dan kadar air awal 26.8% bb hingga 14% bb memerlukan waktu 6 jam dengan laju pengeringan 2.8% bk/jam. Sementara dengan ketebalan 75 cm dengan kadar air awal 27.3% bb sampai 14.6% bb membutuhkan waktu 7 jam dengan laju pengeringan 2.2% bk./jam. Mulyantara (2008) mengeringkan jagung pipilan menggunakan ERK dengan wadah silinder kadar air awal 24.87% bb-15.92% bb membutuhkan waktu pengeringan 11 jam dengan laju penurunan kadar air rata-rata 0.96% bk/jam. Percobaan 1 kadar air awal 22.28%bb-16.27%bb membutuhkan waktu pengeringan 8 jam dengan laju penurunan kadar air rata-rata 1.18%bk/jam. Percobaan 2 dari kadar air 23.57%bb-17.85%bb dengan waktu pengeringan 8 jam dengan laju penurunan kadar air rata-rata 1.11% bk/jam. Penelitian yang lain terhadap pengering dengan kapasitas 10 ton membutuhkan waktu 29 jam untuk mengeringkan jagung dengan kadar air awal 32%bb menjadi 15%bb. Laju pengeringan yang terjadi adalah 0.58%bk per jam. Penurunan kadar air rata-rata dua lapisan berbeda pada kedua percobaan digambarkan pada Gambar 21.
4. Kebutuhan Mas
Besarnya ko matahari, biomassa d Presentase energi sur adalah 17.199%, 27. pengeringan jagung s 15.01%, 13.78%, 11 percobaan 2 tanpa be 90.4% dan 74.52%. 3.49%. Dari perhitu air yang diuapkan d
0.62 0.64 0.66 0.68 0.7 0.72 0.74 0.76 0.78 0.8 Ma Ma Ma
Gambar 23. Laju penurunan kadar air setiap lap
Gambar 24. Komposisi jagung pipilan dan air yang
Masukan Energi pada Pengoperasian Mesin
konsumsi energi selama proses pengeringan yang bera a dan listrik percobaan 1, 2, 3 dan 4 tersaji pada Ta
urya percobaan 1 dan percobaan 2, percobaan 3 dan per 7.19%, 7.25% dan 21.98% presentase ini lebih besar g skala 1000-1300 kg dengan pengering ERK oleh Mu 11.71%. Presentase energi biomassa berturut-turut u beban, percobaan 3 dan percobaan 4 dengan beban ad . Sedangkan energi listrik berturut-turut adalah 6.21
itungan diperoleh konsumsi energi spesifik (KES) untu dari kadar air awal sampai kadar air sekitar 14% b
0.78 0.68 0.76 0.73 0.77 0. percobaan 3 percobaan 4
Lapisan dalam Lapisan tengah Rata-rata
0 200 400 600 800 10
Massa awal jagung Massa akhir jagung Massa air diuapkan
Massa (kg) Percobaan 4 Percobaan 3 40 lapisan g diuapkan
in
rasal dari energi iradiasi abel 4 dan Gambar 23. ercobaan 4 berturut-turut sar dibandingkan dengan Mulyantara (2008), yaitu untuk percobaan 1 dan adalah 76.58%, 67.62%, 21%, 5.185, 2.35%, dan
tuk setiap satu kilogram bb dengan beban pada
0.71
E n e rg i percobaan 3 adalah 1 pengeringan kakao d Sedangkan Mulyanta dengan ERK silinde MJ/kg dan pengujia pengeringan jagung p Tabel 4. Sumber energy Pe Surya 184. Biomassa 819. Listrik 66. Total Ga Penggunaan Biomas Untuk keem berfungsi untuk mem dari energi surya tid demikian, mesin perl surya dan biomassa ( bakar. Perbedaan jum mendung dan hujan. dalam tabel berikut. Tabel 5. Jumla Percobaan Lama pengope (jam) 1 15 2 16 3 21 4 15. 0 500 1000 1500 2000 2500
Iradiasi surya Biomasssa Listrik
184.13 819.89 66.53 349.34 868.59 66.53 196.52 2451.55 63.83 435.85 1477.42 69.23
Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3 Percobaan 4
E n e rg i (M J)
10.007 MJ/kg, percobaan 4 sebesar 8.20 MJ/kg. Nelw dengan rak berputar membutuhkan konsumsi energi s ntara (2008) diperoleh konsumsi energi spesifik untu der berputar pada pengujian I adalah 6.03 MJ/kg, pe
jian III adalah 10.13 MJ/kg. Berikut merupakan ko g pipilan dengan perhitungan pada Lampiran 11.
Komposisi penggunaan energi untuk pengeringan jagu Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3
MJ % MJ % MJ %
4.13 17.199 349.34 27.19 196.52 7.25
9.89 76.58 868.59 67.62 2451.55 90.4
6.53 6.21 66.53 5.18 63.83 2.35
100 100 100
Gambar 25. Komposisi penggunaan energi untuk penger
assa Sebagai Sumber Energi Tambahan
empat percobaan dalam penelitian ini digunakan bahan mbantu menaikkan suhu ruang pengering ERK pada ko tidak mampu mencapai tingkat suhu pengeringan yan erlu dioperasikan dengan menggunakan gabungan sumb a (hibrid). Pada keempat percobaan digunakan bahan ba umlah masukan biomassa tersebut di akibatkan oleh perb n. Jumlah dan laju bahan bakar kayu selama proses pen
lah dan laju penggunaan bahan bakar biomassa selama p
perasian Jenis biomassa Jumlah (kg) Laju (kg/jam) Nila biom (kJ/k 15 Kayu bakar 50.5 3.37 155 16 Kayu bakar 53.5 3.34 156 21 Kayu bakar 151 7.19 162 5.5 Kayu bakar 91 5.87 158 41 .23 lwan (2007) melaporkan spesifik 7.9-9.9 MJ/kg. tuk pengeringan jagung pengujian II adalah 8.01 komposisi energi untuk
gung pipilan Percobaan 4 MJ % 435.85 21.98 1477.42 74.52 69.23 3.49 100 eringan jagung
an bakar biomassa yang kondisi dimana masukan ang diharapkan. Dengan mber energi yaitu dengan bakar biomassa dari kayu erbedaan cuaca, misalnya engeringan seperti tersaji
a pengeringan ilai kalor iomassa J/kg) Total input energi (MJ) 5582.46 819.89 5633.29 868.59 6235.45 2451.55 5809.54 1477.42
5. Efisiensi Penggu
Perhitungan termal bangunan, dan energi yang dipakai u Perhitungan sumber energi han menggunakan energi biomassa (hibrid). D mempunyai efisiensi 27.67% dan hanya d 52.63% dan 34.83%. Tabel 6. Hasil perhitungan
Nelwan (199 untuk kakao sebesa Mulyantara (2008) te efisiensi pengeringan Dari hasil perhitunga pipilan lebih baik di namun perlu pemanas
Efisiensi te memanaskan udara p dengan menggunaka sebesar 23.56% dan bakar biomassa, seb pengering. Kehilang sistem tungku pemba sistem tungku pemb struktur yang tidak ef
G H Percobaan 3 Percobaan 4 0.00% 20.00% 40.00% 60.00% percobaan 3 percobaan 4 23.56% 44.95%
nggunaan Energi pada sistem Mesin Pengerin
an efisiensi dilakukan berdasarkan pada efisiensi peng an efisiensi udara pengering. Efisiensi pengeringan tota i untuk menguapkan air jagung dengan energi yang diter an efisiensi pengeringan total dilakukan pada kondis anya dengan memanfaatkan iradiasi surya, tanpa gi biomassa (pada malam hari), dan dengan memanfaa Dari hasil perhitungan percobaan 3 menggunakan ba si pengeringan total dengan hanya energi surya adala dengan biomassa adalah sebesar 21.52% dan 35.0 . Perbedaan hasil perhitungan efisiensi tersebut disajika gan efisiensi total pengeringan, berdasarkan sumber ener
997), mendapatkan efisiensi total pengeringan dengan i sar 8.58-18.97%, tanpa iradiasi adalah 10.27-21.41 terhadap alat pengering jagung dengan wadah silinde an dengan iradiasi surya adalah 19.88-39.15%, biomassa gan efisiensi total pengeringan dapat dilihat bahwa untuk dilakukan dengan penambahan biomassa pada saat ira nasan awal yaitu dengan bantuan iradiasi surya pada pag termal bangunan merupakan perbandingan energi pengering dengan input sumber energi untuk proses kan persamaan 17. Hasil perhitungan diperoleh efis 44.95%. Artinya udara panas yang diperoleh dari ir ebagian besar tidak termanfaatkan untuk memanaska ngan panas tersebut dapat melalui atap, dinding, lanta bakaran. Untuk pengujian ini kehilangan panas terbesar
bakaran, akibat proses pengumpanan bahan bakar ya efektif menyimpan panas pembakaran biomassa.
Gambar 26. Efisiensi termal bangunan untuk kedua per Hanya energi surya Hanya biomassa
27.61 21.52
27.67 35.08
42
ring
ngeringan total, efisiensi otal adalah perbandingan terima.
isi mesin menggunakan a iradiasi yaitu hanya aatkan iradiasi surya dan bahan bakar arang kayu alah sebesar 27.61% dan .08% dan dengan hibrid ikan melalui Tabel 6.
ergi yang digunakan (%)
n iradiasi pengering ERK .41%. Hasil pengujian der menunjukkan bahwa ssa adalah 22.51-46.06%. tuk mengeringkan jagung iradiasi surya masih ada,
agi hari.
gi yang dipakai untuk ses pemanasan. Dihitung fisiensi termal bangunan iradiasi surya dan bahan skan udara dalam ruang tai, atau kebocoran pada ar diduga bersumber dari yang kurang efektif dan
ercobaan
Hibrid 52.63 34.83
Efisiensi ud pengering yang dig menguapkan air jagu hasil perhitungan dip udara dari udara p memanaskan jagung menggunakan ERK y sebesar 59.62%, seda
Faktor-fakto panas dari mesin, jum
Untuk mem menggunakan bahan cukup penting untuk diterima relatif renda dan perbedaan efisie
Efisiensi m dibandingkan dengan kebutuhan energi spe
Tabel 7. Kebut
Sumber energi Hanya energi su Hanya biomass Hibrid (energi s
Nilai ηE unt 9046.32 kJ/kg pada menggunakan hanya nilai tersebut pada pe Nelwan (1997)
10
udara pengering dinyatakan sebagai persentase ene digunakan untuk mengeringkan jagung, yaitu mem gung. Efisiensi udara pengering ini dihitung menggunak
iperoleh efisiensi sebesar 88.18% dan 72.69%. Artinya panas telah digunakan untuk mengeringan jagung ng dan menguapkan air dari dalam jagung. Untu
yang dilakukan oleh Wilson (2010), menghasilkan efi dangkan Nelwan (1997) memperoleh nilai efisiensi 27-6
Gambar 27. Efisiensi pengeringan oleh udara penge
tor yang berkaitan dengan efisiensi mesin pengering umlah jagung pipilan yang dikeringkan, kadar air awal d
embandingkan efisiensi total alat ini dengan m an bakar komersial, besaran efisiensi tanpa memperhi tuk diketahui. Tetapi saat percobaan ini berlangsun dah, sehingga nilai efisiensi pengeringan tanpa iradias iensi iradiasi surya dengan hanya biomassa sekitar 0.2 % mesin pengering dapat juga dilihat dari besarnya an penguapan air satu kg yang dinyatakan sebagai ηE. T pesifik (ηE) untuk setiap percobaan dengan dan tanpa ira
utuhan energi spesifik (ηE) untuk setiap percobaan berda yang digunakan (kJ/kg)
gi yang digunakan Percobaan 3 Percoba
i surya 9046.32 6112.6
ssa 10899.57 9965.16
i surya dan biomassa ) 5468.48 5307.46
ntuk kedua percobaan ini dengan hanya menggunaka da percobaan 3 dan 6112.6 kJ/kg pada percobaan
a biomassa adalah 10899.57 kJ/kg dan 9965.16 kJ/kg. pengeringan biji-bijian berkisar 3000-10000 kJ/kg (Bro
0.00% 20.00% 40.00% 60.00% 80.00% 100.00% 88.19% 72.69% 3 4 43 nergi panas dari udara emanaskan jagung dan akan Persamaan 18. Dari ya sebagian besar energi ng yaitu energi untuk tuk pengeringan jagung efisiensi udara pengering
60%
gering
g ini adalah kehilangan l dan iradiasi surya.
mesin pengering yang rhitungkan iradiasi surya ung, iradiasi surya yang asi surya tergolong kecil
%
ya energi yang masuk Tabel 7 memperlihatkan iradiasi surya.
rdasarkan sumber energi
baan 4
16 46
kan energi surya adalah n 4, sedangkan dengan . Sebagai perbandingan, rooker et al, 1992) dalam
44 Nilai ini berbeda dengan kebutuhan energi hasil perhitungan Nelwan (1997) sebesar 11868-24008 kJ/kg, Mulyantara (2008) sebesar 6.03-10.13MJ/kg, Wilson (2010) sebesar 31522.52 kJ/kg. Perbedaan ini disebakan oleh perbedaan jumlah jagung yang dikeringkan dan jumlah energi yang diterima selama pengujian.
C. Pindah Panas pada Tungku dan Pipa Penyalur Panas di dalam Rumah Kaca
Analisis pindah panas yang terjadi pada tungku dan pipa penyalur panas di dalam rumah kaca pada dasarnya merupakan gabungan dari tiga proses pindah panas yaitu secara konveksi, konduksi dan radiasi. Pada percobaan tanpa beban dan dengan beban pada kondisi malam hari dapat dihitung nilai efisiensi dari tungku sebagai pemanas tambahan.
Analisis pindah panas yang terjadi terdiri dari panas yang hilang melalui tungku, panas yang diterima rumah kaca dari tungku melalui pipa penyalur panas serta nilai efisiensi tungku sebagai pemanas tambahan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat sebagai berikut:
1. Panas yang hilang dari tungku
Pada percobaan tanpa beban dan dengan beban pada kondisi malam hari, panas yang hilang melalui tungku dapat dibagi menjadi beberapa antara lain panas yang hilang melalui dinding tegak tungku (QL1), panas yang hilang melalui lantai tungku (QL2), panas yang hilang melalui lubang udara masuk tungku (QL3). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 8 berikut dan perhitungan panas yang hilang dari tungku dapat dilihat pada Lampiran 12 dan 13 dengan menggunakan rumus pada hal 29-30.
Tabel 8. Laju kehilangan panas dari tungku percobaan Panas yang hilang dari tungku (Watt)
QL1 QL2 QL3 1 2159.54 137.71 6.81 2 2365.98 167.91 3.97 3 2105.04 174.43 4.34 4 2235.71 169.21 4.19 Rata-rata 2216.57 162.32 4.83
Dari Tabel 8 diatas dapat kita lihat jumlah panas yang hilang terbesar terdapat pada dinding tegak tungku dimana rata-rata panas yang hilang sebesar 2216.57 Watt, kemudian diikuti oleh lantai tungku dimana rata-rata panas yang hilang 162.32 Watt kemudian lubang masuk udara tungku dengan rata-rata 4.83Watt. Dari percobaan pertama, kedua dan ketiga nilai kehilangan panas yang terjadi relatif sama dikarenakan pada malam hari tidak dipengaruhi oleh adanya radiasi surya yang fluktuatif sehingga panas yang dihasilkan hanya dari pengumpanan biomassa pada tungku.
Pada dinding tegak tungku banyak terjadi kehilangan panas dikarenakan dinding tegak tungku merupakan bagian yang paling dekat dengan ruang pembakaran dan terbuat dari plat baja yang mempunyai nilai konduktivitas tinggi serta bahan tersebut tidak dilapisi oleh bahan yang mampu menahan laju panas keluar dari dinding tegak tungku. Hal ini juga berlaku pada bagian-bagian tungku lainnya.
Pada dasarnya, dari percobaan yang dilakukan desain fisik tungkunya sudah cukup baik sehingga pembakaran yang dihasilkan dari biomassa kayu menghasilkan panas yang optimal.
45 Namun, pada saat penambahan atau pengumpanan bahan bakar biomassa harus dilakukan secara teratur dengan memperhatikan laju pembakaran dan laju udara yang masuk untuk menjaga kestabilan panas dan suhu ruang, khususnya pada malam hari
Panas yang diterima rumah kaca, dari percobaan yang dilakukan pada dasarnya sudah cukup bisa untuk memanaskan udara yang ada didalam rumah kaca dan digunakan untuk proses pengeringan. Panas yang diterima rumah kaca berasal dari pipa HE yang berjumlah 45 yang dipasang diatas tungku dalam rumah kaca.
Panas yang dilepaskan dari pipa penyalur pada percobaan pertama yaitu 2049.74 Watt sedangkan pada percobaan kedua 1769.13 Watt, pada percobaan ketiga yaitu 2658.27 Watt, dan pada percobaan keempat adalah 2451.35 Watt. Rata-rata panas yang diterima rumah kaca yang diperoleh dari ketiga percobaan tersebut yaitu 2232.12 Watt dari 45 pipa yang digunakan.
Selain dari pipa penyalur jumlah panas yang diterima rumah kaca juga berasal dari celah atap tungku. Panas yang disalurkan melalui celah atap tungku berkisar antara 852.69 Watt sampai 937.57 Watt. Jumlah panas yang masuk keruang pengering dapat menaikkan suhu rata-rata dari percobaan yang dilakukan hingga 40°C pada kondisi malam hari.
Akan tetapi, sebaran suhu dalam rumah kaca belum merata. Suhu udara yang berada lebih dekat dengan pipa penyalur panas mempunyai suhu yang lebih tinggi dari pada dibagian yang lain, terlihat suhu pada titik bak dekat tungku pada jam 14.30 adalah 29.6 oC dan di ujung bak 24.6 oC, data selebihnya dapat dilihat pada Lampiran 7 dan 8. Hal ini menyebabkan pada bagian ini, jagung akan lebih cepat kering bila dibandingkan dengan bagian yang lain. Bila tidak diperhatikan maka bisa saja jagung yang akan dikeringkan akan menjadi rusak karena suhu udara yang cukup tinggi.
2. Efisiensi energi pada sistem tungku dan pipa penyalur panas
Berikut merupakan nilai kalor dari biomasssa dan laju pembakaran yang terjadi selama proses pengeringan pada percobaan 1, 2, 3, dan 4.
Tabel 9. Laju pembakaran biomassa selama proses pengeringan
percobaan Laju pembakaran (kg/jam) Nilai kalor biomassa (kJ/kg) Nilai energi biomassa (Watt) 1 2.8 15582.46 11686.85 2 3.15 15633.29 14156.81 3 5.39 16235.45 14623.82 4 5.05 15809.54 14210.54
Laju pembakaran pada tiap percobaan berbeda. Pada percobaan tanpa beban, percobaan 1 adalah 2.8 kg/jam dan percobaan 2 3.15 kg/jam sedangkan dengan beban pada percobaan 3 adalah 5.39 kg/jam danpercobaan 4 adalah 5.05 kg/jam.
Besarnya nilai efisiensi sistem tungku dan pipa penyalur panas yang didapat dari masing-masing percobaan yaitu 26.4 %, 28.74% , 17.4% dan 24.19% dengan nilai rata-rata sebesar 24.18%, perhitungan nilai efisiensi tersebut dapat dilihat pada Lampiran 15. Nilai efisiensi yang didapatkan kecil dikarenakan banyak panas yang terbuang, sehingga panas pembakaran yang dihasilkan tidak maksimal untuk proses pengeringan dalam rumah kaca.
46
D. Analisis Biaya Pengeringan Jagung dengan Mesin Pengering ERK-Hibrid
Hasil akhir estimasi biaya pengeringan ini adalah untuk mengetahui biaya pokok pengeringan (BPP) dengan kondisi operasi yang berbeda seperti jumlah jagung yang dikeringkan. Proses estimasi biaya proses diawali dengan mengelompokkan biaya-biaya yang digunakan ke dalam kategori biaya tetap dan biaya tidak tetap. Biaya tetap adalah biaya yang tidak berubah selama proses pengoperasian mesin pengering tetapi ditentukan dalam satu kurun waktu tertentu misalnya tahunan, sedangkan biaya tidak tetap adalah biaya tergantung pada waktu pengoperasian mesin pengering.