Rancang Bangun Konstruksi Alat Pengering Vakum

(1)

KARYA AKHIR

RANCANG BANGUN KONSTRUKSI ALAT PENGERING

VAKUM

OLEH :

HENDRIK DONAL PARAPAT

045202034

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SYARAT

MEMPEROLEH GELAR SARJANA SAINS TERAPAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI

PROGRAM DIPLOMA-IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah

memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya

Akhir dengan judul “Rancang Bangun Konstruksi Alat Pengering Vakum”.

Karya Akhir ini merupakan syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan

program studi Teknologi Mekanik Industri (D-IV) di Departemen Teknik Mesin

Universitas Sumatera Utara.

Dalam kegiatan penulisan untuk menyelesaikan Karya Akhir ini, saya sebagai

penulis telah banyak mendapat bantuan berupa bimbingan, arahan dan saran dari

berbagai pihak. Untuk itu maka dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Mulfi Hazwi Msc, sebagai Dosen Pembimbing penulis sekaligus -

Koordinator Program Studi Teknologi Mekanik Industri Program

Diploma-IV, FT-USU.

2. Bapak Dr.Ing.Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua program studi Teknologi-

Mekanik Industri Program Diploma-IV FT-USU

3. Bapak Tulus Burhanuddin ST.MT,selaku sekretaris program studi Teknologi-

Mekanik Industri

4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

5. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, bang Syawal dan bang Izhar

Fauzi.

6. Orang tua saya Bapak Guramin Parapat dan ibu Rosmeri Sitompul serta

Keluarga yang sangat saya cintai yang telah banyak memberikan perhatian,

nasihat, doa, dan dukungan baik moril maupun materil.

7. Bapak Dr.Ir Ilmi Abdulla Msc, bang Bambang Sulistyo Handoko ST,

Muhammad Yusuf ST dan Danar Hadi yang telah banyak memberikan waktu,

saran dan dukungan dalam penyelesaian alat pengering vakum ini.

(3)

9. Teman-teman stambuk ’04 Julfan, Fiqri, Samsul, Nofan, Arsyi, Inal, Wahyu ,

Jefri, Iqbal, Franklin, Tulus, Rohancen, Arwindren, serta semua pihak dan

teman-teman lain yang tidak bisa namanya disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena

masih banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh

karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan

laporan ini.

Akhir kata bantuan dan budi baik yang telah penulis dapatkan, menghaturkan

terima kasih dan hanya Tuhan Yang Maha Esa yang dapat memberikan limpahan

berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan bagi

penulis sendiri tentunya.

Medan, 2009

Penulis

Hendrik Donal Parapat

(4)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ...iv

DAFTAR GAMBAR ... DAFTAR TABEL ... DAFTAR NOTASI ... BAB I PENDAHULUAH ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Penulisan ... 2

1.3. Manfaat Penelitian ... 2

1.3.1 Bagi Mahasiswa ... 2

1.3.2 bagi program Studi ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Metode Pengumpulan Data ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II LANDASAN TEORI ... 8

2.1. Gambaran Umum ... 8

2.2. Prinsip Dasar Pengeringan ... 8

2.3 Jenis-jenis Mesin Pengering ... 9

2.3.1. Pengering Nampan ... 9

2.3.2. Pengering Rotari ... 11

2.3.3. Pengering Beku ... 13

2.3.4. Pengering Vakum ... 13

2.4. Klasifikasi Pengerigan ... 15

2.4.1 Pengering Adiabatik ... 16

2.4.2 Pengering Noadiabatik ... 18

(5)

2.5. Sambungan Las ... 19

2.5.1 Macam-macam Sambungan Las ... 19

2.5.2 Sambungan T (tee joint) ... 21

2.6. Pompa Vakum ... 22

2.6.1 Perhitungan Pompa ... 23

2.6.2 Kecepatan Alir Pipa Hisap... 24

2.7. Perpindahan Kalor ... 24

BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI ... 29

3.1. Bahan yang Dikeringkan ... 29

3.2. Perencanaan Sistem Pemanas dan Pemvakuman ... 29

3.3. Spesifikasi Perencanaan ... 29

3.4 Cara Kerja Pengering Vakum. ... 30

3.5. Konstruksi Pengering Vakum ... 32

3.6. Spesifikasi Bagian-bagian Utama Pengering Vakum ... 34

3.6.1 Ruang Vakum ... 34

3.6.2 Rak ... 34

3.6.3 Dudukan Ruang Vakum ... 35

3.6.4 Pompa Vakum ... 36

3.6.5 Katup ... 38

3.6.6 Termometer ... 38

3.6.7 Barometer ... 39

3.6.8 Filterisasi ... 40

3.6.9 Kompor ... 40

BAB IV ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHAN BAGIAN-BAGIAN UTAMA 4.1. Analisa Perhitungan Kekuatan Sambungan Las ... 42

4.2. Perhitungan Kekuatan Bahan Plat Dinding Ruang Vakum ... 43

(6)

4.4. Kecepatan Alir Pipa Hisap ... 45

4.5. Temperatur Pada Masing-Masing Rak ... 46

4.6.. Perhitungan Dari Data Hasil Pengujian Pada Proses

Pengeringan Pisang ... 53

4.7. Perhitungan Hasil Rata-rata Pada Percobaan ... 60

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 64

5.2. Saran ... 66

DAFTAR PUSTAKA

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar :

Gambar 1.1. Diagram Alir Pengerjaan Laporan Karia Akhir ... 7

Gambar 2.1. Pengering Nampan ... 10

Gambar 2.2. Pengering Turbo ... 12

Gambar 2.3. Pengring Rotary ... 13

Gambar 2.4. Pengering Beku Terowongan... 11

Gambar 2.5. Hubungan Antara Tekanan Mutlak, Atmosfir, Ukur Dan Vakum ... 12

Gambar 2.6. Pengering Vakum Jenis Pedal ... 15

Gambar 2.7. Pengering Vakum Jenis Sabuk... 15

Gambar 2.8. Cross-Circulation Drying ... 17

Gambar 2.9. Cross-Circulation Drying Entraiment ... 17

Gambar 2.10. Penyiraman Didalam Pengering Putar ... 17

Gambar 2.11. Fluidisasi Hamparan Zat Padat ... 18

Gambar 2.12. Gas-zat Padat Diangkut Secara Penumatik ... 18

Gambar 2.13. Macam-macam Sambungan Las ... 20

Gambar 2.14. Sambungan las Tee dengan beban ... 21

Gambar 2.15. Pompa Putar Minyak ... 23

Gambar 2.16. Hantaran Melalui Sebuah Mistar yang Luasnya Ber- ubah-ubah ... 25

Gambar 2.17. Konduksi Melalui Sebuah Lempeng ... 26

Gambar 2.18. rangkaian termal yang bersangkutan dari gambar 2.17 ... 26

Gambar 3.1. Konstruksi Pengering Vakum ... 32

Gambar 3.2. Skema Pengering Vakum ... 32

Gambar 3.3. Ruang Vakum ... 34

Gambar 3.4. Rak ... 35

(8)

Gambar 3.6. Pompa vakum ... 36

Gambar 3.7. Katup ... 38

Gambar 3.8. Termometer ... 39

Gambar 3.9. Barometer ... 39

Gambar 3.10. Skema Filterisasi ... 40

Gambar 3.11. Filterisasi ... 41

Gambar 3.12. Kompor Minyak Tanah ... 41

Gambar 4.1. Skema Perpindahan Panas ... 46

Gambar 4.2. Grafik massa-waktu... 62

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel :

Tabel 3.1. Spesifikasi Ruang Vakum ... 34

Tabel 3.2. Spesifikasi Rak ... 35

Tabel 3.3. Spesifikasi Dudukan Ruang Vakum ... 36

Tabel 3.4. Spesifikasi Pompa Vakum ... 37

Tabel 3.5. Spesifikasi Katup ... 38

Tabel 3.6. Spesifikasi Termometer ... 39

Tabel 3.7. Spesifikasi Barometer ... 40

Tabel 3.8. Spesifikasi Filterisasi ... 41

Tabel 4.1. Percobaan 1 (T = 45 0C, t₁ = 15 mnt) Pada Proses Pengeringan Awal ... 53

Tabel 4.2. Percobaan 1 (T = 45 0C, t₁ = 15 mnt)Pada Proses Setelah Rak dipindahkan ... 54

Tabel 4.4. Percobaan 2 (T = 50 0C, t₁ = 15 mnt) Pada Proses Setelah Rak dipindahkan ... 55

(10)

Pengeringan Awal ... 56

Tabel 4.11. Percobaan 3 (T = 55 0C, t₁ = 20 mnt) Pada Proses

Tabel 4.13. Percobaan 1 (T = 45 0C, t1 = 25 mnt) Pada Proses

Tabel 4.14. Percobaan 1 (T = 45 0C, t1 = 25 mnt) Pada Proses Setelah

Rak dipindahkan ... 58

Tabel 4.15. Percobaan 2 (T = 50 0C, t1 = 25 mnt) Pada Proses

Tabel 4.17. Percobaan 3 (T = 55 0C, t₁ = 25 mnt) Pada Proses

(11)

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan Satuan

b

l

h

p

m

m1

m2

T

t

A

Q

V

1

τ

Diameter pipa

Lebar

Panjang

Tinggi

Tekanan

Massa pisang

Massa Bahan Awal

Massa Bahan Akhir

Temperature

Waktu

Luas Penampang

kapasitas aliran volumetrik

laju aliran

Tegangan geser

inch

cm

cmHg

gram

gram 0

C

menit

m²

s m /3

m /s

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam menyelesaikan suatu pekerjaan semua orang selalu menginginkan

kemudahan-kemudahan dalam menyelesaikannya, baik itu pekerjaan yang ringan,

sedang maupun pekerjaan yang berat dan beresiko tinggi. Seperti diketahui bersama,

dewasa ini perkembangan teknologi begitu cepat dan telah dapat menggantikan

pekerjaan-pekerjaan manusia dimana segala pekerjaan manusia tersebut ingin

diselesaikan dengan hasil yang sesuai diinginkan.

Melihat begitu banyaknya produksi pertanian dan perkebunan yang perlu

dikeringkan, maka untuk mengeringkan dari hasil pertanian dan perkebunan tersebut

dibutuhkan suatu alat pengering (vacuum dryer). Didalam dunia industri juga

diperlukan proses pengeringan contohnya seperti industri keramik, industri kertas

walaupun proses dan prinsip kerja pengeringannya berbeda. Proses pengeringan

secara tradisional masih banyak digunakan orang yaitu dengan menggunakan sinar

matahari. Walaupun hal ini sangat bergantung dari cuaca (sinar matahari), kondisi

dan lingkungan damana pengeringan itu berlangsung.

Pada umumnya, pengeringan (draining) zat padat berarti pemisahan sejumlah

kecil air atua zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa zat

cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima.

Pengeringan biasanya merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi, dan hasil

(13)

Pengeringan juga bertujuan meningkatkan mutu hasil dari

pertanian/pekebunan dan industri.. Salah satu sebab terjadinya kerusakan ialah

adanya akumulasi air didalam atau disekitar hasil pertanian/perkebunan tersebut dan

hal ini dapat dicegah dengan jalan mengeluarkan kandungan air pada sekeliling hasil

pertanian/perkebunan untuk menjaga suhu yang seragam dan proses teradinya

pembusukan. (Lit. 6, hal 1)

1.2 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan karya akhir ini adalah:

1. Merancang dan membangun suatu alat pengering vakum (vacuum dryer).

2. Mengetahui cara kerja atau prinsip kerja pengering vakum (vacuum dryer).

3. Menambah dan mendalami ilmu tentang sistem pemakuman.

4. Mengaplikasikan ilmu yang didapat selama perkuliahan untuk digunakan

dalam proses perancangan pengering vakum (vacuum dryer) sebagai prototipe

karya akhir.

1.3 Manfaat

1.3.1 Bagi mahasiswa/i

1. Sebagai media untuk mengenal atau memperoleh kesempatan untuk melatih

diri dalam melaksanakan berbagai jenis perkerjaan yang ada dilapangan.

2. Sebagai bahan untuk mengenal berbagai aspek ilmu perusahaan baik

(14)

3. Memperoleh kesempatan untuk melatih keterampilan dalam melakukan

perkerjaan atau kegiatan lapangan.

1.3.2 Bagi Program Studi

1. Sebagai sarana untuk memperkenalkan Program Studi Diploma-IV Jurusan

Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara, pada

lingkungan masyarakat dan perusahaan.

2. Sebagai sarana untuk memperoleh kerja sama antara pihak fakultas dengan

perusahaan.

3. Sebagai masukan dari penerapan disiplin ilmu dari kurikulum tersebut, apakah

masih ada relevansinya dengan keadaan dilapangan.

1.4 Batasan Masalah

Begitu luas permasalahan yang terdapat pada perancangan pengering vakum

ini, maka penulis member batasan masalah yang akan dibahas. Masalah yang akan

dibahas pada karya akhir ini yaitu

1. Menghitung kekuatan bahan pada bagian-bagian pengering vakum

2. Menghitung kekuatan sambungan las pada dinding bagian dalam ruang

vakum.

(15)

1.5 Metodelogi Pengumpulan Data

1. Persiapan Orientasi

Mempersiapkan hal-hal yang perlu untuk kegiatan penelitian, membuat

permohonan karya akhir dan konsultasi pada dosen pembimbing.

2. Studi Kepustakaan

Studi literatur yaitu mempelajari buku-buku karangan ilmiah yang

berhubungan dengan masalah yang dihadapi.

3. Survei Lapangan

Penulis melakukan survei pada laboratorium Teknik Industri (FT USU) untuk

melihat bentuk dari ruang vukum

4. Pengumpulan Data

Pengumpulan data yang dilakukan dalam penyusunan karya akhir ini yaitu

dengan cara:

a. Pengamatan langsung terhadap objek.

b. Mencari buku-buku tentang alat pengering.

c. Mencari data-data tentang alat pengering melalui internet.

5. Analisa dan Evaluasi Data

Data yang telah diperoleh dianalisa dan dievaluasi bersama dengan dosen

pembimbing.

6 Membuat Draft Laporan

Yaitu membuat laporan Karya Akhir sehubungan dengan data –data yang

(16)

7. Asistensi

Melaporkan hasil Karya Akhir yang telah ketik kepada dosen pembimbing.

1.6. Sistematika Penulisan

Adapun sistematis penulisan karya akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Pendahuluan.

Bab I dibahas mengenai Latar belakang, Tujuan dan Manfaat Perancangan,

Sistematika Penulisan, Batasan Masalah dan Metode Pengujian.

II. Tinjauan Pustaka.

Bab II menjelaskan tentang teori pengeringan, macam-macam pengeringan

dan rumus-rumus dasar konstruksi pengering vakum.

III. Prosedur Pengujian.

Bab III menjelaskan bahan yang dikeringkan, prinsip kerja vakum dan fungsi

bagian-bagian pengering vakum.

IV. Hasil dan Pembahasan.

Bab IV membahas tentang perhitungan analisa perancangan dan kekuatan

bahan bagian-bagian utama.

V. Kesimpulan.

Bab V akan memaparkan kesimpulan dari analisa hasil perhitungan bahan

bagian-bagian utama.

Daftar pustaka

Referensi yang mendukung karya akhir ini akan secara lengkap disajikan

(17)

Lampiran.

Segala data hasil survey, data pendukung rancangan serta beberapa lampiran

yang digunakan dalam penulisan Karya Akhir ini dilampirkan guna memudahkan

(18)

Bagan aliran penulisan Karya Akhir

mulai

Gambar 1.1 Diagram aliran Pengerjaan Laporan Karya Akhir

2. Dimensi ruang vakum

3. Jumlah kalor yang diperlukan

4. Daya pada pompa

5.Perencanaan bahan rancangan

Kekuatan tarik b

(kg/mm2).

6. tegangan geser yang di izinkan ( a ) (kg/mm

2

)

7. perbandingan

perencanaan dengan harga perancangan

(19)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gambaran Umum

Pemisahan air atau zat cair lain dari zat padat dapat dilakukan dengan

memeras zat cair itu secara mekanik hingga keluar, atau dengan pemisah sentrifugal,

atau dengan penguapan secara termal. Kandungan zat cair didalam bahan yang

dikeringkan berbeda dari satu bahan kebahan lain.zat. Terkadang zat padat yang

disebut kering tulang (bone dry) masih mengandung sedikit zat cair.

Zat padat yang akan dikeringkan biasanya terdapat dalam berbagai bentuk

serpih (flake), bijian (granule), kristal (crystal), serbuk (powder), lempeng (slab),

atau lembaran senambung (continuous sheet) dengan sifat-sifat yang mungkin sangat

berbeda. Zat cair yang akan diuapkan itu mungkin terdapat pada permukaan zat padat

atau diseluruhnya bagain dalam.

2.2 Prinsip Dasar Pengeringan

Hal yang diinginkan dalam proses pengeringan adalah keluarnya air dari

dalam bahan yang dikeringkan ke lingkungannya, sedangkan cara yang ditempuh

untuk mencapai hal ini amatlah bervariasi, disesuaikan dengan kebutuhan dan

kemampuan. Ada yang menggunakan panas matahari, panas buatan oleh heater,

sistem vakum, atau kombinasi dari cara-cara tersebut.

Kadar air adalah banyaknya air per satuan berat bahan biasanya dalam %

% 100 ) (

(%) x

wd wm

wm air

kadar

+

(20)

Dimana :

Wm = massa air (kg)

Wd = massa bahan kering (kg)

2.3. Jenis-jenis Mesin Pengering

1. Pengeringan Nampan

Pengering yang paling umum digunakan untuk produk dengan jumlah yang

tidak terlalu besar adalah pengering napan secara curah, pada gambar 2.1. yang terdiri

dari satu atau beberapa kumpulan napan yang ditempatkan pada ruang terisulasi

dimana udara panas dialiri oleh kipas dan kisi-kisi pemandu yang dirancang sesuai

keperluan. Seringkali, sebagian dari udara buang diedarkan kembali oleh sebuah

kipas yang ditempatkan didalam atau diluar ruang pengering. Pengering ini umumnya

membutuhkan sejumlah pekerja untuk membongkar-muat produk. Waktu

pengeringan umumnya cukup panjang (10-60 jam). Kunci keberhasilan operasi

pengeringan ini adalah keseragaman aliran udara pengeringan terlama merupakan

penentu lama pengeringan keseluruhan yang di butuhkan, yang selanjutnya

menentukan kapasitas pengering. Napan-napan tersebut juga dapat menyebabkan

(21)

Gambar 2.1. Pengering Nampan

Pengeringan jenis curah dapat diubah menjadi jenis kontiniu. Gambar 2.2.

menunjukkan pengering turbo, yang terdiri atas susunan napan membujur yang

diletakkan pada suatu batang vertical. Produk yang dimasukkan pada tingkat pertama

di atur tinggi tumpukannya oleh sekumpulan pisau tak bergerak yang membentuk

sederetan parit pada permukaan lapisan. Pisau-pisau ini dibuat bergerigi untuk

memastikan terjadinya pencampuran bahan. Setelah satu putaran, bahan akan tersapu

habis jatuh ke tingkat dibawahnya oleh pisau terakhir. Biasanya pengering ini dapat

memuat sampai dengan 30 buah napan.

Udara panas di alirkan ke ruang pengering dengan kipas turbin. Udara di

panaskan secara tak langsung dengan melewatkannya ke elemen pemanas internal.

Bahan butiran basah di umpankan dari atas dan jatuh akibat gravitasi ke napan

berikutnya melewati selot radial pada tiap rak sikular. Garu berputar mencampur

padatan sehingga memperbaiki kinerja pengeringan. Pengering tersebut dapat

beroperasi pada kondisi vakum, terutama untuk bahan yang sensitif terhadap panas

(22)

Gambar 2.2. Pengering Turbo

Pengeringan talam sangat bermanfaat bila laju produksi kecil. Alat ini dapat

digunakan untuk segala macam bahan. Alat ini biasanya digunakan untuk

pengeringan bahan-bahan bernilai tinggi seperti zat warna dan bahan-bahan farmasi.

Pengering talam dapat beroperasi dalam pakum, kadang-kadang dengan pemanasan

tak langsung. Uap dari zat padat dikeluarkan dengan ejector atau pompa vakum.

2. Pengering Rotari

Pengering rotary bercascade adalah pengering kontak langsung yang

beroperasi secara kontiniu dan terdiri atas cangkang silinder yang berputar perlahan

serta biasanya dimiringkan beberapa drajat dari bidang horizontal untuk membantu

perpindahan umpan basah yang dimasukkan pada ujung atas drum. Bahan kering

dikeluarkan dari ujung bawah, pada Gambar 2.3. untuk menambah waktu tinggal

(23)

terjadi, silinder lebih baik dimiringkan dengan ujung pengeluaran prosuk pada elevasi

yang lebih tinggi.

Media pengering (udara panas, gas-gas hasil pembakaran, fleugas, dll)

mengalir secara aksial melewati drum searah patau berlawanan arah dengan aliran

prosuk. Aliran berlawanan lebih disukai bila bahan yang dikeringkan tidak sensitif

terhadap panas dan harus dikeringkan sampai tingkat kadar air yang sangat rendah.

Sedangkan metode aliran searah umumnya lebih disukai untuk bahan yang sensitif

terhadap panas untuk laju pengeringan tinggi. (Lit. 2, hal 44)

Keuntungan dari pengering rotary adalah :

a. Sangat fleksibel

b. Berkemampuan tinggi

c. Sesuai untuk kebutuhan laju produksi yang tinggi

Kekurangan dari alat rotary drayer adalah:

a. Memerlukan biaya modal yang cukup besar

b. Biaya pemeliharaan alat cukup besar

(24)

3. Pengering Beku

Padatan yang sangat sensitif panas, biasanya bahan bioteknologis tertentu,

bahan farmasi atau pangan dengan kandungan flavor tinggi. Pengeringan terjadi

dibawah titik tripel cairan dengan menyublimkan air beku menjadi uap, yang

kemudian dikeluarkan dari ruang pengering dengan pompa vakum secara mekanis

atau ejector jet uap panas. Umumnya pengeringan beku menghasilkan produk

bermutu paling tinggi dibanding dengan teknik dehidrasi lain. Seperti pada gambar

2.4. (Lit. 2, hal 46)

Gambar 2.4. Pengering Beku Terowongan

4. Pengering Vakum

Vakum berasal dari bahasa latin, vacuus, artinya kosong. Jadi vakum artinya

menghampakan suatu ruangan atau suatu kemutlakan dibawah nol tekanan. Sitem

ruang hampa dikepung oleh atmospir bumi. Untuk meciptakan ruang hampa

diperlukan pompa untuk mengeluarkan udara keluar dari system. Kebutuhan ini

(25)

Analisa termodinamika hanya memperhatikan nilai tekan mutlak. Akan tetapi,

kebanyakan piranti pengukuran tekanan hanya menunjukkan tekanan ukur (gauge)

yakni perbedaan tekanan mutlak suatu sistem dan tekanan mutlak atmosfer.

Pengukuran bumbung-bourdon, misalnya, mengukur tekanan relatif terhadap

atmosfer sekeliling. Konversi dari tekanan ukur ketekanan mutlak didapatkan dengan

hubungan berikut. (Lit. 1, hal 10)

atm ukur

mutlak P P

P( ) = ( ) + (2.1)

(Lit. 1, hal 10)

Gambar 2.5. Hubungan Antara Tekanan Mutlak, Atmosfir, Ukur Dan Vakum

Untuk pengeringan padatan berbentuk butiran atau sluri, pengering vakum

dengan berbagai rancangan mekanis telah tersedia secara komersial. Pengeringan

jenis ini lebih mahal dari pada pengering bertekanan atmosfir tetapi sesuai untuk

bahan yang sensitif panas dan memerlukan pemulihan pelarut atau jika ada rasio

(26)

diterapkan untuk pengeringan denagn pemanasan selimut bejana dan pemakuman

untuk mengeluarkan uap air. Pada gambar 2.7. dan 2.8. menunjukkan dua pengering

vakum yang tersedia dipasar. Pengering vakum jenis pedal cocok untuk bahan seperti

lumpur sedangkan pengering vakum jenis sabuk cocok untuk bahan berbentuk pasta.

(Lit. 2, hal 47)

2.6. Pengering Vakum Jenis Pedal

(Lit. 2, hal 48)

Gambar 2.7. Pengering Vakum Jenis Sabuk

2.4 Klasifikasi Pengerigan

Kuantitas panas yang diperlukan untuk pengeringan terutama terdiri atas:

1. Panas untuk memanaskan bahan yang dikeringkan hingga mencapai suhu

(27)

2. Panas penguapan untuk mengubah cairan ke fasa uap

3. Panas yang hilang ke sekeliling.

Pengeringan dimana zat padat itu bersentuhan langsung dengan gas panas

(biasanya udara) disebut pengeringan adiabatik (adiabatic dryer) atau pengeringan

langsung (direct dryer). Bila perpindahan kalor berlangsung dari suatu medium luar

dinamakan pengering nonadiabatik (nonadiabatic dryer) atau pengering tak-langsung

(indirect dryer). Pada beberap unit terdapat gabungan pengeringan adiabatic dan

nonadiabatik; pengering ini biasa disebut pengering langsung-tak-langsung

(direct-indirect dryer).

Panas yang diberikan pada bahan yang akan dikeringkan dengan konduksi,

konveksi atau radiasi. Hal ini tergantung pada tahap proses pengeringan, apakah pada

permukaan atau pada bagian dalam bahan dengan melewati lapisan-lapisan yang telah

dikeringkan. (Lit. 3, hal 251)

2.4.1 Pengering Adiabatik

Dalam pengeringan adiabatic, zat padat itu bersentuhan dengan gas panas

menurut dari salah satu cara berikut:

1. Gas ditiup melintas permukaan hamparan atau lembaran zat padat, atau malintas

satu atau kedua sisi lembaran. Proses ini disebut pengeringan dengan sirkulasi

silang (cross-circulation drying) seperti pada gambar 2.8. (Lit. 3, hal 250)

(28)

Gas ditiupkan melalui hamparan zat padat butiran kasar yang ditempatkan diatas

ayak pendukung. Cara ini disebut pengeringan sirkulasi tembus

(through_circulation drying). Sebagaiamana juga dalam hal pengeringan

sirkulasi-silang, disini pun kecepatan gas harus rendah untuk mencegah terjadinya

pembawaikutan (entraiment) terhadap partikel zat padat seperti pada gambar 2.9.

(Lit. 3, hal 250)

Gambar. 2.9. cross-circulation drying entraiment

2. Zat padat disiramkan kebawah melalui suatu arus gas yang bergerak

perlahan-lahan ke atas; kadang_kadang dalam hal ini terdapat pembawaikutan yang tidak

dikehendaki dari pada partikel halus oleh gas seperti pada gambar 2.10. (Lit. 3,

hal 250)

Gambar 2.10. penyiraman didalam pengering putar

3. Gas dialirkan melalui zat padat dengan kecepatan yang cukup untuk

(29)

Gambar 2.11. fluidisasi hamparan zat padat

4. Zat padat seluruhnya dibawa ikut dengan arus gas kecepatan tinggi dan diangkut

secara pneumatic dari peranti pencampuran kepemisah mekanik sperti pada

gambar 2.12. (Lit. 3, hal 250)

Gambar 2.12. gas-zat padat diangkut secara penumatik

2.4.2 Pengering Nonadiabatik

Dalam pengeringan nonadiabatik, satu-satunya gas yang harus dikeluarkan

ialah uap air atau uap jenuh pelarut, walaupun kadang_kadang sejumlah kecil ‘’gas

menyapu’’ (sweep gas) (biasnya udara atau niytrogen) dilewatkan juga melalui unit

itu. Pengering-pengering nonadiasbatik dibedakan menurut caranya zat padat itu

berkontak dengan permukaan panas atau sumber kalor lainnya.

1. Zat padat dihamparkan di atas suatu permukaan horizontal yang stasioner atau

(30)

dilakukan dengan listrik atau fluida perpindahan kalor seperti uap atau air panas.

Atau pemberian kalor ini dapat pula dilakukan dengan pemanas radiasi yang

ditempatkan di atas zat padat itu.

2. Zat padat itu bergerak diatas permukaan panas, yang biasanya berbentuk silinder,

dengan bantuan pengaduk atau konveyor sekrup (screw conveyor) atau konveyor

dayung (paddle conveyor).

3. Zat padat penggelincir dengan gaya gravitasi di atas permukaan panas yang

miring atau dibawa naik bersama permukaan itu selama suatu waktu tertentu dan

kemudian diluncurkan lagi kesuatu lokasi baru. (Lit. 3, hal 251)

2.5 Sambungan Las

Pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam dimana logam menjadi

suatu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan, atau dapat juga didefenisikan

sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antar atom. (Lit.

8, hal 54)

2.5.1 Macam-macam Sambungan Las

Agar sambungan las cukup kuat sambungan tersebut harus dirancang sesuai dengan

cara penggunaannya nanti. Beberapa macam sambungan las dilihat pada gambar 2.13.

(31)

G

am

bar

2.

13.

m

aca

m

-m

aca

m

sa

m

bungan l

(32)

2.5.2 Sambungan T (tee joint)

Bila gaya F bekerja sepanjang panjang logam dan eksentris seperti pada

gambar 2.14. maka pada sambungan logam akan terjadi momen bending dan gaya

geser, sehingga rumus tegangan total sebagai berikut:

Tegangan geser 1 =

Tegangan bending akibat momen bending

2 =

sehingga tegangan total

τ

(33)

Dimana

1

τ = Tegangan geser (psi)

F = Gaya normal (lb)

A = luas penampang gesr (in)

A = 2t_w1=2.0,707a.1

2 = Tegangan bending (psi)

L = panjang lasan (in)

2.6 Pompa Vakum

Pompa vakum adalah suatu alat/mesin yang berfungsi sebagai memindahkan

fluida dari suatu ruang/tempat yang terisolasi dari udara bebas ke tempat yang lain.

Tujuannya adalah intuk mendapatkan tekanan udara yang lebih rendah.

Dalam laboratorium fisika pompa yang sering diguanakan adalah jenis

pompa minyak putar yang dapat menimbulakan tekanan serendah 4

10− mm raksa

dan pompa difusi raksa atau minyak untuk tekanan sampai serendah 8

10− mm Hg.

Gambar 2.15 melukiskan secara skematik (bagan) jenis pompa minyak putar

yang umum dipakai di Amerika Serikat. Bejana yang akan dihampakan

disambungkan pada pipa A, yang menghubungkan langsung dengan ruang B. Bila

silinder eksetrik C berputar menurut arah yang ditunjukkan, titik kontak antara

silinder ini dengan dinding silinder sebelah dalam stasioner, bergerak keliling

menurut arahputaran jarum jam, seraya mejebak sejumlah udara di dalam ruang E.

(34)

F. Bila udara di dalam E sudah demikian cukup mampat sehingga memperbesar

tekanan sedikit diatas tekanan udara luar, katup G akan membuka dan udara udara

akan menggelembung malalui minyak lalu keluar melalui lubang H. Silinder itu

digerakakn oleh sebuah motor listrik kecil. (Lit. 11, hal 300)

Gambar 2.15. pompa putar minyak

2.6.1 Perhitungan Pompa

Untuk menghitung daya pompa dapat menggunakan rumus berikut

V H g

P=γ. . . (Lit. 12, hal 242) (2.5)

Dimana:

P = daya pompa (kW)

γ = kerapatan fluida (kg/m3)

V = laju aliran (m /s)

(35)

g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)

2.6.2 Kecepatan Alir Pipa Hisap

Dengan menggunakan persamaan kountinitas dapat ditentukan kecepatan

aliran pada pipa hisap. Kecepatan aliran pada pipa hisap adalah:

Q = V x A (Lit. 4, hal 94) (2.6)

A Q

V=

V =

2

4d Q π

Berdasarkan perhitungan rumus diatas maka didapat kecepatan aliran:

Vs = m/s

Dimana : Q = kapasitas aliran volumetrik (m /3 s)

V = kecepatan aliran (m /s)

A = luas penampang aliran (m ) 2

2.7 Perpindahan Kalor

Kalor diberikan kepada pengering degan tujuan:

1. Memanaskan umpan (zat padat dan zat cair)

2. Menguapkan zat cair

3. Memanaskan zat padat sampai suhu akhirnya

(36)

x

Q

• Q

x+dx

•

dx

Hal tersebut 1,3, dan 4 biasanya dapat diabaikan terhadap 2. (Lit. 3, hal 253)

Kalor merupakan bagian terpenting dari proses pengeringan, maka untuk

menghitung laju kalor dapat menggunakan persamaan laju Fourier untuk

menghubungkan laju perpindahan kalor keadaan dari volume medan temperatur. (Lit.

9, hal 488)

Gambar 2.16. Hantaran melalui sebuah mistar yang luasnya berubah-ubah

dx

Q ₊ = laju keluaran energi/perpindahan panas per waktu satuan (J/s)

Dari persamaan laju fourier,

(37)

1

T T2

kA L R=

Q

∗ dT = perubahan temperatur (K)

dx = jarak (m)

A = luas permukaan perpindahan kalor ( 2

m )

K = konstanta

Persamaan energi mengatakan kepada kita bahwa fluks kalor adalah konstan,

dan bahwa

0

2 2

= dx

T d

(Lit. 9, hal 489) (2.9)

Gambar 2.17. konduksi melalui sebuah lempeng

(Lit. 9, hal 489) (2.10)

Gambar 2.18. rangkaian termal yang bersangkutan dari gambar 2.17

Dimana:

1

(38)

R = ketahanan termal (m².0C /W)

L = panjang ketahanan termal (m)

Q = Jumlah perpindahan energi sebagai kalor (J/s)

Jika menentukan temperature T dan ₁ T pada kedua permukaan lempeng, 2

maka kondisi batas pada T (x) adalah

T (0) = T ₁ T (L) = T (Lit. 9, hal 490) ₂ (2.11)

Pemecahan pers. adalah

T = C₁x+C₂

Dimana C dan ₁ C adalah konstanta- konstanta integrasi yang ditetapkan oleh 2

kondisi- kondisi batas. Dengan menerapakan persamaan 3.1, kita mendapatkan

sehingga

T = T + 1

L T T₂− ₁

x (Lit. 9, hal 490) (2.12)

Maka distribusi temperature adalah linier melalui lempeng tersebut. Maka

fluks kalor (q’’) adalah

"

q = 

  

  −

L T T

k 1 2 (Lit. 9, hal 490) (2.13)

maka

(

1 2

)

" T T L

kA Aq

Q  −

     =

= (Lit. 9, hal 490) (2.14)

(39)

R =

kA L

(Lit. 9, hal 490) (2.15)

Dimana kA merupakan konduktivitas termal per luas penampang (lampiran 1 dan 2)

Maka dapat dituliskan sebagai

Q =

R T T1− 2

(40)

BAB III

PENETAPAN SPESIFIKASI

3.1 Bahan Yang Dikeringkan

Bahan yang dikeringkan pada perancanganan alat pengering vakum ini adalah

irisan buah pisang dengan ketebalan ± 2 mm.

3.2 Perencanaan Sistem Pemanas dan Pemvakuman

Untuk memanaskan ruang vakum direncanakan sistim pemanas (heater)

menggunakan panas dari api kompor minyak tanah dan besar nyala api dapat

disesuaikan dengan yang diinginkan. Dalam perencanaan pengering vakum ini

temperatur ruang vakum saat proses pengeringan berlangsung direncanaka 45 C0 , 55

C

0

dan 55 C0 .

Untuk memvakumkan ruang vakum digunakan sebuah pompa vakum yang

digerakkan oleh motor listrik. Tekanan ruang vakum yang direncanakan adalah -76

cmHg.

3.3 Spesifikasi Perencanaan

Bahan yang dikeringkan : Irisan buah pisang

Dimensi ruang pengering : P = 40 cm, L = 40 cm, T = 40 cm.

Sumber kalor : Kompor minyak tanah.

(41)

3.4 Cara Kerja Pengering Vakum:

1. Irisan-irisan pisang yang diletakkan kedalam rak1, 2 dan 3. masing-masing

rak terisi 1 ons irisan buah pisang. Rak tersebut dimasukkan kedalam ruang

pengering dan ditutup rapat.

2. Nyalakan pompa vakum pastikan katup no. 9 terbuka dan katup 2, 15, 17

tertutp. Pada saat pompa vakum bekerja udara diruang pengering terhisap

keluar dan tekanan diruang pengering menurun hal ini dapat ditandai dengan

bergeraknya jarum barometer menuju -76cmHg. Matikan pompa dan tutup

katup 9. Ketika jarum barometer telah menunjukkan angka -76 cmHg.

3. lakukan proses pemanasan dengan menyalakan api kompor dan

meletakkannya kedalam dudukan ruang vakum. (nyala api jangan terlalu besar

dan jangan terlalu kecil). Saat proses pemanasan berlangsung jarum

termometer bergerak searah jarum jam. Bila. Jarum termometer telah

menunujukan temperatur yang diinginkan (sesuai dengan percobaan I, II, dan

III) kecilkan api kompor. Hal ini bertujuan untuk menjaga temperatur agar

tetap pada posisi yang diinginkan.

4. Saat proses pemanasan berlangsung tekanan di ruang vakum naik, hal ini

dapat dilihat pada jarum barometer yang bergerak searah jarum jam. Untuk

menjaga agar tekanan diruang pengering tetap pada tekanan -76 cmHg maka

mesin pompa sesekali dinyalakan untuk menghisap udara/uap didalamnya.

5. Bila termometer talah menunjukkan temperatur yang diinginkan (sesuai

dengan percobaan I, II, III.temperatur tersebut dipertahankan 15, 20 menit dan

(42)

6. Pada saat proses pengeringan berlangsung air yang tekandung pada irisan

pisang akan menguap (menghasilkan uap basa), tekanan diruang pengering

naik hal ini dapat dibuktikan dengan bergeraknya jarum barometer searah

jarum jam Untuk menjaga agar tekanan tetap pada posisi -76 cmHg, maka uap

basa harus dipompa keluar. Pada prosese pemompaan ini katup 2 dan 17

dibuka sedangkan katup 9 dan 15 tertutup.

7. Agar pompa terhindar dari kerusakan-kerusakan pompa, sebelum uap basah

terhisap keluar melalui pompa vakum, maka uap ini harus diubah menjadi uap

kering. Proses pengubahan uap basah menjadi uap kering berlangsung pada

filterisasi.

8. Bila lama proses pengeringan telah mencapai waktu yang diinginkan matikan

api kompor, buka tutup ruang pengering dan keluarkan rak dari ruang

pengering. Menimbang dan mencatat hasil pengeringan awal. Pindahkan rak 1

keposisi rak 3, dan rak 3 pindah keposisi rak 1. hal ini dilakukan kerena

temperatur rak 3 lebih tinggi dari rak 1. beda temperatur ini mengakibatkan

rak 3 lebih cepat kering dari pada rak 1.

9. Masukkan kembali rak kedalam ruang pengering, ulangi percobaan dengan

melakukan langkah-langkah seperti yang telah dijelaskan diatas. Bila semua

langkah telah selesai maka proses pengeringan berakhir . Hasil pengeringan

(43)

1 2 3

4

11

5 6

7

8

9 10

12

16 13

17 18

19

15 14

3.5 Konstruksi Pengering Vakum

Gambar 3.1 Konstruksi Pengering Vakum

(44)

Keterangan :

1. Termometer

2. Katup Masuk/Katup Isap Uap

3. Pressure Gauge

4. Buah

5. Rak

6. Dinding Dalam

7. Dinding Luar

8. Busa Penahan Panas

9. Katup Hisap

10.Pipa Hisap

11.Kompor (sumber kalor)

12.Dudukan Ruang Vakum

13.Filterisasi

14.Air

15.Katup Buang

16.Pompa Vakum

17.Katup Isap Uap

18.Slang Isap Uap

(45)

3.6 Spesifikasi Bagian-bagian Utama Pengering Vakum

3.6.1 Ruang Vakum

Ruang vakum merupakan ruang tempat proses pengeringan. Ruangan ini

terisolasi dari udara bebas. Didalam ruangan ini akan diletakkan rak tempat

meletakkan bahan yang dikeringkan.seperti pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Ruang vakum

Tabel 3.1 Spesifikasi ruang vakum

Jenis Boks

Bahan stainless steel 2 mm

dimensi P = 40 cm, L = 40 cm, dan T = 40 cm

3.6.2 Rak

Rak berfungsi untuk tempat meletakkan irisan buah yang akan dikeringkan.

Setelah irisan buah berada didalam rak, rak dimasukkan kedalam ruang vakum untuk

(46)

Gambar 3.4 Rak

Tabel 3.2 Spesifikasi rak.

Jenis Rak

bahan galfinis 0.520. mm

dimensi P = 37 cm, L = 37 cm, dan T = 10 cm

3.6.3 Dudukan Ruang Vakum

Alat ini berfungsi sebagai tempat dudukan/meletakkan ruang vakum, selain

itu alat ini juga berfungsi sebagai pelindung api kompor dari tiupan angin agar api

tetap stabil pada saat pemanasan seperti terlihat pada gambar 3.5.

(47)

Table 3.3 Spesifikasi dudukan ruang vakum

Rangka dudukan plat profil L 25

Dinding Plat 1,2 mm

dimensi P = 45 cm x L = 27 cm

3.6.4 Pompa Vakum

Pompa vakum berfungsi untuk menghisap udara dan uap dari ruang vakum.

Pompa ini digerakkan oleh motot listrik seperti terlihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6 pompa vakum

Bagian-bagian pompa vakum

1. Saluran Masuk (intake fitting)

2. Katup Balas Gas (gas ballast valve)

3. Saluran Pengisi Minyak (oil fill port)

4. Sight Glass

5. Penampung Minyak

(48)

7. Landasan Pompa

8. Katup Isolasi dari system (Iso-Valve)

9. Motor Penggerak

10.Tombol Penggerak (power switch)

11.Saluran Keluar

12.Tangkai

Tabel 3.4 Spesifikasi pompa vakum

model 15607

Voltage range 220 V

Frequency range 50 Hz

Free Air Replacement 142 l/m

Stages 2

Motor Speed 1425 rpm

Factory Micron Rating 20 microns

Approximate Oil Capacity 400 ml

Weight 15 kg

Width 14.29 cm

Height 24,6 cm

Length 42 cm

Intake ½” and ¼”

SAE MFL

MIN Starting Temp. at 90% voltage 0 0C

Motor Size 37 kw (1/2 hp)

Capacitor start

(49)

3.6.5 Katup

Jenis katup yang digunakan untuk perancangan alat ini adalah katup Ball

(globe). Untuk katup isap uap yang digunakan berukuran ¾’’, dan untuk katup udara

isap berukuran ½’’ inch. Bahan kutup terbuat dari kuningan seperti pada gambar 3.7.

Gambar 3.7 katup

Table 3.5. Spesifikasi Katup

Jenis katup Ball (globe)

Bahan kuningan

Ukuran ½ inch dan ¾ inch

3.6.6 Termometer

Termometer berfungsi untuk mengukur temperatur ruang vakum terutama

pada saat proses pengeringan. Termometer yang digunakan adalah termometer jenis

(50)

Gambar 3.8 Termometer

Table 3.6. Spesifikasi termometer

Jenis Analog

Ukuran 2 ½ inch

3.6.7 Barometer

Barometer berfungsi untuk mengukur tekanan udura. Jenis alat ukur tekanan

yang digunakan alat ukur bourdon seperti pada gambar 3.9.

(51)

Uap kering Uap basa

Air

uap menempel pada pipa

genangan air dari uap keterangan :

Table 3.7 Spesifikasi Barometer

Jenis Analog

Ukuran 2 ½ inch

3.6.8 Filterisasi

Filterisasi berfungsi untuk memisahkan uap basa dengan uap kering sehingga

uap basa tidak terisap oleh pompa vakum. Proses pemisahannya yaitu ketika pompa

bekerja uap basa akan terisap melalui gulungan pipa. Akibat

gulungan-gulungan pipa ini maka uap basa yang terisap akan manabrak dinding pipa. Uap yang

menempel pada dinding pipa akan menjadi kumpulan-kumpulan air yang akhirnya

ikut terhisap oleh pompa. Namun karena ada perbedaan berat jenis antara air dan uap

kering maka air akan jatuh pada ujung pipa dan uap kering berlanjut ke pompa vakum

sepeti terlihat pada gambar 3.10.

.

(52)

Gambar 3.11. filterisasi

Table 3.8 Spesifikasi filterisasi

Jenis Tabung

Ukuran =12 inch, l = 30 cm

3.6.9 Kompor Minyak Tanah

Kompor berfungsi sebagai sumber kalor. Kompor yang digunakan adalah

kompor minyak tanah. Besar nyala api kompor dapat disesuaikan dengan kebutuhan

seperti terlihat pada gambar 3.12.

(53)

BAB IV

ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHAN

BAGIAN-BAGIAN UTAMA

4.1. Analisa Perhitungan Kekuatan Sambungan Las

Mengingat pada rancangan pengering vakum ini sambungan yang digunakan

adalah sambungan las, maka sangat perlu diperhitungkan kekuatan dari sambungan

las itu sendiri. Las yang digunakan adalah las busur listrik Ø 2,6 mm, maka kekuatan

sambungan las pada plat dinding ruang vakum dapat dihitung sebagai berikut :

τ =

A F

F = P . A

F = ( 76 cmHg) . (0,2 cm x 40 cm)

= (0,1 N/ m²) . (8 cm²)

= 0,80 Newton

2

8 8 , 0

cm N =

τ

= 0,1 kg/cm²

τ b = 0,5 . ( )

=

0,5 b

τ

=

0,5 kg/cm² 0,1

(54)

= 0,02 kg/mm 2

kekuatan tarik baja ( ) 90 kg/mm² (dari lampiran 1)

a

τ = (0,5) . (90 kg/mm²)

= 45 kg/mm²

Kerena tekanan kerja dipertahankan maka gaya yang terjadi sangat kecil jadi

dapat dikatakan bahwa konstruksi sambungan las amankarena τ

≥

τa.

4.2 Perhitungan Kekuatan Bahan Plat Dinding Ruang Vakum

Tekanan yang terdapat pada ruang vakum sebesar 76 cmHg, maka gaya yang

bekerja dapat dihitung dengan :

P =

A F

P = 76 cmHg = 0,01 kg/m²

A = l . b (meter)

0,01 kg/m² =

) 2 ).( 400

( mm mm F

F = (0,01 kgf/m²).(800 mm²)

= 8 kg

Momen bending yang terjadi pada plat :

Mb = F.l

= (8 kg) . (0,4 m)

(55)

Tegangan bending yang terjadi :

Maka kekuatan yang tarik terjadi adalah 4 kgmm².

Sedangakan kekuatan tarik bahan stainless (302) adalah 90 kgmm². (lampiran 7)

Karena σ

≥

σb maka konstruksi aman.

4.3 Daya Pompa

Untuk mencari Daya pompa dapat dihitung dengan rumus:

P = .Q.H

Dimana :

P = daya pompa (Watt)

= berat jenis uap air (N/cm3)

= rapat massa ( ) x percepatan gravitasi (g) lampiran 3

Q = kapasitas pompa (l/menit)

(56)

= 40 + 0,86 + 0,000072

= 40,86 cm

Maka daya pompa

P = .Q.H

= (88,2) . (0,142) . (40,86)

= 511,7 W

= 0,5 kW

4.4 Kecepatan Alir Pipa Hisap

Untuk menghitung kecepatan alir pipa hisap dapat dihitung:

Q = V.A

(57)

stainless plat

atas Permukaan T2=

3 3 Rak

T =

2 4 Rak

T =

1 5 Rak

T =

C ess

platstainl bawah

Permukaan

T1= =200 0

L1 =

0,

2 cm

L2 =

4 cm

L3 =

12 cm

L4 =

12 cm

L5 =

11 cm

C C C

T6=450 ,500 ,550

4.5 Temperatur Pada Masing-masing Rak

Besarnya temperatur pada masing-masing rak berbeda, hal ini dipengaruhi

oleh jarak dari sumber kalor. Adapun besar kalor pada masing-masing rak dapat

diketahui dengan menghitung besar hambatan (R) dan besar fluks kalor(q ) : ''

Ruang pengering

(58)

Percobaan I temperatur T1danT6 adalah 200 C

k = konduktivitas termal udara (lampiran 2)

7 5 3,k ,k

k = konduktivitas termal rak (bahan besi) (lampiran 1)

(59)

RA = 26,334 m².0C /W

Karena fluks kalor ( "q ) yang sama lewat melalui setiap tahanan (R), maka temperatur

pada setiap titik dapat dihitung dengan :

=

Maka temperatur pada masing-masing titik :

(60)

Jadi temperatur pada masing-masing rak adalah :

Untuk harga k sama dengan percobaan I

(61)

Maka fluks kalor ( "q ) pada temperatur 50 C0

=

(62)

Untuk harga k sama dengan percobaan I

(63)

Maka fluks kalor ( "q ) pada temperatur 55 C0

=

(64)

Rak 1(T₅) = 197,16 C0

Rak 2 (T4)= 197,41 C

0

Rak 3 (T₃)= 197,65 C0

4.6. Data Hasil Pengujian Pada Proses Pengeringan Pisang.

Adapun data pengeringan pada proses pengeringan keripik pisang sebagai

berikut :

Percobaan 1 (T = 45 0C, t2 = 15 mnt)

Tabel 4.1 Percobaan 1 (T = 45 0C, t2 = 15 mnt) pada proses pengeringan awal

Rak P

(cmHg)

T

(0C)

t1

(menit) t2

(menit)

m1

(gram)

m2

(gram)

1

k

(%)

2

k

(%)

1 -76 197,23 15 15 100 95 75 71,25

2 -76 197,23 15 15 100 80 75 60

3 -76 197,49 15 15 100 75 75 56,25

Dimana :

P = tekanan kerja (cmHg)

T = temperatur pengering (0C)

1

t = waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan temperature pengering (menit)

2

t = lama proses pengeringan (menit)

m1 = massa bahan awal (gram)

(65)

1

k = kadar air bahan sebelum pengeringan (%)

2

k = kadar air bahan sesudah pengeringan (%)

Proses pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan

keposisi rak 1.

(66)

keposisi rak 1

Tabel 4.4. Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 15 mnt) pada proses setelah rak dipindahkan

keposisi rak 1

(67)

keposisi rak 1

(68)

keposisi rak 1

Tabel 4.10. Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 20 mnt) pada proses setelah rak dipindahkan

keposisi rak 1

(69)

keposisi rak 1

(70)

keposisi rak 1

Tabel 4.16. Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 25 mnt) pada proses setelah rak di pindahkan

keposisi rak 1

(71)

%

= kadarairawal m

m

4.7. Perhitungan Hasil Rata-rata Pada Percobaan

Dari table hasil percobaan di atas hasil pengeringan terbaik terdapat pada

percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 25 mnt) pada proses setelah rak dipindahkan :

maka massa rata-rata pada pengeringan awal yaitu:

3

3 2

1 massarak massarak

rak massa mrata rata

+

sedangkan massa rata-rata pada pengeringan akhir :

3

3 2

1 massarak massarak

rak

Untuk kadar air pada hasil pengeringan awal dapat dihitung :

bahan

(72)

%

= kadarairawal

m m

Kadar air akhir pada rak 2

Kadar air akhir pada rak 3

Sedangkan kadar air akhir dari hasil pengeringan setelah rak 1 dipindahkan

keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1 dapat dihitung :

bahan

= kadarairawal

m

= kadarairawal

m

= kadarairawal m

(73)

10 ₂₀

= kadarairawal

m

Kadar air rata-rata pada akhir pengeringan:

3

3 2

1 kadarairrak kadarairrak

rak

3.7. Grafik Hasil Pengujian

(74)

10 ₂₀ 30

60 50

40 70

80

10 20

30 40

50 60 70

80

Kadar air (%)

Wakt

u (

m

eni

t)

(41,25) (37) (22,5) (74)

(75)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Bedasarkan perhitungan dan perencanaan yang dilakukan maka hasil

kesimpulanya sebagai berikut :

1. Spesifikasi Perencanaan

a. Bahan yang dikeringkan : irisan pisang ketebalan ± 2 mm

b. Dimensi ruang vakum dan rak : 40 cm x 40 cm x 40 cm dan

36 cm x 36 cm x 10 cm

c. Sumber kalor : kompor minyak tanah

d. Tekanan : -76 cmHg

2. Konstruksi alat

a. Ruang vakum

1. tegangan geser yang terjadi (τ) : 0,1 kg/cm²

2. tegangan geser (τa) : 45 kg/mm²

3. kekuatan tarik yang terjadi ( ) : 0,02 kg/ 2

cm

4. kekuatan tarik izin ( a) : 90 kg/mm²

b. Pompa

1. Daya pompa : 0,5 kW

2. Kapasitas pompa : 142 ltr/menit

(76)

3. Panas pada tiap rak

a. Percobaan I

Rak 1(T5) = 197,23 C

0

Rak 2 (T₄)= 197,23 C0

Rak 3 (T3)= 197,49 C

0

b. Percobaan II

Rak 1(T₅) = 177,73 C0

Rak 2 (T₄)= 183,382 C0

Rak 3 (T₃)= 189,034 C0

c. Percobaan III

Rak 1(T5) = 197,16 C

0

Rak 2 (T₄)= 197,41 C0

Rak 3 (T3)= 197,65 C

0

4. Dari hasil percobaan, hasil pengeringan yang baik terdapat pada temperatur 55 C0

dan waktu 25 menit setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3

dipindahkan keposisi rak 1.

5. Massa pengeringan rata-rata :

a. Pada pengeringan awal 55 gram

(77)

6. Kadar air rata-rata pengeringan

a. Pengerigan awal 41,25 %

b. Pengeringan akhir 22,5 %

5.2 SARAN

1. Pengering vakum ini masih sederhana sehingga perlu ada penyambungan dan

pengembangan yang lebih baik untuk meningkatkan kinerja alat.

2. Perancangan pengering vakum hendaklah dibuat sesuai dengan bahan yang

dibutuhkan serta kemampuan yang telah di perhitungkan mengingat harga

perancangan sebuah alat pengering vakum cukup mahal.

3. Perumusan syarat-syarat harus ditentukan berdasarkan fungsinya, agar konstruksi

dan seluruh elemen dari alat pengering vakum tersebut dapat bertahan lama (life

(78)

DAFTAR PUSTAKA

1. Saad. M. A, “Termodinamika, Prinsip Dan Aplikasi”, Edisi Bahasa Indonesia

Jilid 1.

2. Devahastin. S, “Pengeringan industrial”, 2001, IPB.

3. Mc Cabe. W.L, “Operasi Teknik Kimia”. Jilid 2. 1993.

4. Streeter. V.L, dan wylie, E.B, “Mekanika Fluida”, Edisi Delapan Jilid I dan II.

5. Koestoro. R.A, “Perpindahan Kalor”, Salemba Teknik: Jakarta, 2002.

6.

7. Sularso dan Kiyokatsu Suga, “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen

Mesin”. Pradnya Paramita: Jakarta, 1994.

http:// “Pengeringan” @ Mohammadsholeh.htm

8. Achmad. Z, “Elemen Mesin I, Rafika Aditama”: Bandung 1999.

9. Reynold, C. William dan Perkins, H.C. “Termodinamika Teknik”, Erlangga:

Jakarta 1994.

10.Ryans, J. L. dan Roper, D. L, “Process Vacuum System Design & Operation”,

McGraw-Hill, 1986.

11.Zemansky, S. “Fisika Untuk Universitas 1”, Binacipta: Bandung 1982.

12.Fritz, F. “Turbin, Pompa dan Kompresor”, Erlangga: Jakarta 1988.

13. Rohanah. A, “Teknik Pengeringan (tep421)”, Departemen Teknologi Pertanian