Pengujian Performansi Mesin Pengering Tenaga Surya Dengan Produk Yang Dikeringkan Adalah Cassava Dengan Bentuk Produk Bujur Sangkar

(1)

(2)

LAMPIRAN A

Data radiasi matahari pengukuran pada tanggal 1,2,5, dan 6 maret 2013

1 Maret 2 Maret 5 Maret 6 Maret

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

LAMPIRAN B

Data temperatur udara lingkungan, plat absorber, ruang pengering, dan inti singkong (cassava) pada tanggal 1 maret 2013

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

13:34 31.26 42.38 36.50 37.30

13:35 31.38 42.65 36.70 37.00

13:36 31.38 42.84 36.90 36.80

13:37 31.38 42.95 37.00 36.70

13:38 31.36 43.33 37.30 36.70

13:39 31.36 43.79 38.00 36.50

13:40 31.20 44.27 38.70 36.50

13:41 31.05 45.10 39.10 36.40

(23)

LAMPIRAN C

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

16:06 31.10 51.50 42.80 40.00

16:07 31.03 52.70 42.90 41.00

16:08 31.15 55.50 43.40 41.00

16:09 31.38 57.70 43.70 41.00

16:10 31.46 59.20 44.30 41.00

16:11 31.54 59.70 45.00 41.00

16:12 31.36 57.60 43.90 41.00

16:13 31.23 54.60 43.10 41.00

16:14 31.13 52.90 43.00 42.00

16:15 31.05 51.30 42.30 41.00

(35)

LAMPIRAN D

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

LAMPIRAN E

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

LAMPIRAN F

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ambarita, Himsar.2011. Perpindahan Panas Konveksi dan Pengantar Alat Penukar Kalor. Medan : Departemen Teknik Mesin FT USU.

[2] A.S. Ajala, dkk. 2012. Drying Characteristics and Mathematical

Modelling of Cassava Chips. Chemical and Process Engineering Research

www.iiste.org ISSN 2224-7467 (Paper) ISSN 2225-0913 (Online) Vol 4,

2012.

[3] Duffle, A. John.2006. Solar Engineering of Thermal Processes,Third Edition. John Wiley & Sons Inc. : New York.

[4] Holman, J.P., 1986. Heat Transfer, Sixth Edition. Mc Graw-Hill, Book Company, Inc : Singapore.

[5] Jansen, J. Ted. 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Alih bahasa,

Arismunandar, Wiranto, Prof. Cetakan Pertama.Jakarta: Pradnya Paramita.

[6] Incropera, Frank P., David P. Dewitt. 1985. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Second Edition. John Wiley & Sons Inc. : New York. [7] Reddy, T.A., Bouix, Ph. 1985. Solar thermal component and system

testing. Division of energy technology asian institute of technology Bangkok : Thailand.

[8] Rohanah, Ainun. 2006. Teknik pengeringan (TEP421). Buku ajar, Departemen teknologi pertanian fakultas pertanian USU 2006 : Medan.

[9] S.T.A.R. Kajuna, Silayo,V.C.K., Mkenda,A.,Makungu,P.J.J. 2001. Thin-Layer Drying Of Diced Cassava Roots. African Journal of Science and Technology (AJST),Science and Engineering Series Vol. 2, No. 2, pp.

94-100.

(72)

[11] T.Y. Tunde-Akintunde and A.A. Afon. 2009. Modelling of Hot-Air Drying of Pretreated Cassava Chips. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript 1493 Vol. August, 2009.

(73)

BAB III

METODOLOGI PENGUJIAN

3.1 Waktu dan Tempat Pengujian

Waktu pengujian: Desember 2012 - Maret 2013

Lokasi pengujian: Laboratorium Teknik Pendingin, Fakultas Teknik, USU.

3.2 Metode Pengujian Performansi

Salah satu metode yang digunakan untuk menentukan performansi mesin

pengering yaitu membangun model matematik karakteristik pengeringan

untuk cassava serta mendapatkan efisiensi rata-rata dari mesin pengering, selama proses pengujian diperlukan parameter-parameter yang diukur untuk

menentukan performansi mesin pengering tersebut. Parameter utama yang

diukur selama pengujian meliputi :

1. Massa (berat)

Pengukuran massa cassava adalah menggunakan alat ukur load cell.

2. Temperatur

Pengukuran temperatur dilakukan terhadap : plat, udara lingkungan, ruang

pengering, dan inti cassava. Pengukuran temperatur adalah menggunakan alat

ukur agilent. 3. Intensitas matahari

Pengukuran radiasi menunjukkan seberapa besar radiasi matahari yang

masuk ke bumi. Biasanya data di hitung setiap jam,dari jam 08:00 Wib -

17:00 Wib. Pengukuran radiasi adalah menggunakan alat ukur hobo microstation data logger.

4. Aliran Fluida

Pada mesin pengering kolektor surya ini perpindahan panas yang terjadi

adalah perpindahan panas konveksi natural, sehingga aliran fluida (udara)

yang terjadi melalui kolektor adalah adalah akibat perpindahan panas konveksi

(74)

Untuk melihat secara rinci parameter-parameter yang diukur, kita dapat

melihat pada sub bab experimental set up pada gambar 3.16 halaman 43.

3.3 Alat dan Bahan yang Digunakan

3.3.1 Alat

Adapun alat-alat yang digunakan dalam pengujian ini adalah:

1. Mesin Pengering Tenaga Surya

Gambar 3.1 Mesin pengering

Spesifikasi :

Kolektor : Tipe : Plat datar

Luas : 1 m2

Sudut Kemiringan : 60o

Bak Pengering : Panjang bak pengering = 0.5 m

Lebar bak pengering = 0.5 m

Tinggi bak pengering = 0.7 m

Tinggi kaki bak pengering = 1.1 m

(75)

2. Laptop

Digunakan untuk menyimpan dan mengolah data yang telah didapatkan dari

Hobo Microstation data logger dan Agilient 34972 A.

Gambar 3.2 Laptop

Spesifikasi :

a. MSi VR440 series

b. Intel pentium dual-core processor

c. 14"widescreen

d. Os: Microsoft windows xp

3. Agilient 34972 A

Alat ini dihubungkan dengan termokopel yang dipasang pada titik-titik yang

akan diukur temperaturnya. Pencatatan data pengukuran disimpan pada

flashdisk yang dicolokkan pada bagian belakang alat ini.

(76)

Dengan Spesifikasi :

a. Daya 35 Watt

b. Jumlah saluran termokopel 20 buah

c. Tegangan 250 Volt

d. Mempunyai 3 saluran utama

e. Dapat memindai data hingga 250 saluran per detik

f. Mempunyai 8 tombol panel dan sistem kontrol

g. Fungsional antara lain pembacaan suhu termokopel, Resistance Temperature Detector (RTD), dan termistor, serta arus listrik AC

Gambar 3.4 Spesifikasi Agilient 34972 A

4. Hobo Micro station Data Logger

Alat ini di hubungkan ke data logger untuk kemudian dihubungkan ke

komputer untuk diolah datanya. Dengan Spesifikasi :

Spesifikasi :

Skala Pengoperasian : 200– 500C dengan baterai alkalin

400– 700C dengan baterai litium

(77)

Ukuran : 8,9 cm x 11,4 cm x 5,4 cm

Berat : 0,36 kg

Memori : 512Kb Penyimpanan data nonvolatile flash.

Interval Pengukuran : 1 detik – 18 jam (tergantung penggunaan)

Akurasi waktu : 0 - 2 detik

Gambar 3.5 Hobo Microstation data logger

Terdapat beberapa alat ukur pada Hobo Microstation data logger yaitu :

1. Pyranometer

Alat ini digunakan untuk mengukur radiasi matahari pada suatu lokasi.

Satuan alat ukur ini adalah W/m2.

Tabel 3.1 Spesifikasi pyranometer Parameter

pengukuran

intensitas radiasi dengan interval 1 detik

Rentang

Pengukuran 0 sampai 1280 W/m

2

Temperatur kerja Temperature: -40°C to 75°C (-40°F to 167°F)

Akurasi

±10.0 W/m2 or ±5% . Tambahan temperatur error 0.38 W/m2/°C from 25°C (0.21 W/m2/°F

from 77°F)

Resolusi 1.5 W/m2

Penyimpangan <±2% per Year

Spektrum cahaya 300 to 1100 nm

(78)

±10%: 70° to 80° dari Vertical

Error Azimuth ±2% Error pada 45° dari Vertical, 360° Rotation

Housing Anodized Aluminum Housing with Acrylic Diffuser and O-Ring Seal

Panjang kabel 3 Meters (9.8 ft)

Berat 120 grams (4.0 oz)

Dimensi 41mm Height x 32mm Diameter (1 5/8" x 1 1/4")

Data yang diperoleh dari alat ukur ini akan dibandingkan dengan

data intensitas radiasi matahari dari BMKG Medan.

2. Wind Velocity Sensor

Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Satuan alat

ukur ini adalah m/s. Berikut adalah spesifikasi wind velocity sensor.

Tabel 3.2 Spesifikasi Wind Velocity sensor Parameter

pengukuran

Kecepatan angin rata-rata

Kecepatan angin terttinggi

Data Channels 2 Channel, 1 Port

Rentang pengukuran 0 to 45 m/s (0 to 100 mph)

Operasi kerja Temperatur: -40C to 75C (-40F to 167F)

Akurasi ±1.1 m/s (2.4 mph) atau 4%

Resolusi 0.38 m/s (0.85 mph)

Ambang batas awal 1 m/s (2.2 mph)

Kecepatan angin

maksimum 54 m/s (120 mph)

(79)

Housing

3 buah Anemometer dengan bantalan TEFLON Bearings dan poros Hardened

Beryllium

Panjang kabel 3.0 Meters (10 ft)

Dimensi 190 cm x 51 cm (7.5" x 3.2")

Berat 300 gram (10 oz)

3. Ambient Measurement apparatus

Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur lingkungan sekitar.

Satuan alat ukur ini adalah °C. Dengan spesifikasi:

Tabel 3.3 Spesifikasi Measurement apparatus Rentang

pengukuran -40°C to 125°C (-40°F to 257°F)

Akurasi ±0.22°C at 25°C (±0.4°F at 77°F) see Diagram

Resolusi 0.02°C @ 25°C (0.04°F @ 77°F)

Penyimpangan 0.05°C/yr + 0.1°C/1000 hrs above 100°C

Waktu Respon

Water: 3.5 minutes to 90%

Air: 10 minutes to 90% ( Moving at 1m/sec)

Akurasi Waktu ±2 Minutes per Month at 25°C (77°F)

Sampling Rate 1 Second to 18 Hours

kapasitas

penyimpanan data 43,000 12-bit Samples/Readings

Konstruksi housing 316L Stainless Steel with O-ring seal

Tekanan/kedalaman

kerja 2200 psi (1500 m/4900 ft) maximum

Lingkungan kerja Air, Water, Steam (0 to 100% RH)

Berat 72 g (2.5 oz)

(80)

4. T and RHSmart Sensor

Alat ini digunakan untuk mengukur kelembaban. Besarnya nilai yang

diukur oleh alat ini dalam persen (%).

Tabel 3.4 Spesifikasi T and RH smart sensor

Channel 1 Channel kelembapan

Waktu Respon kurang 2.5 Menit sampai RH 90% dalam 1 m/det gerakan udara

Housing Stainless Steel Sensor Tip Pilihan operasi pengukuran Tersedia

Kondisi Lingkungan kabel dan Sensor Tahan air selama 1 tahun dengan Temperatur sampai 50°C

Berat w/ 17 Meter Cable: 880 grams (12.0 oz)

Dimensi 7 mm x 38 mm (.28" x 1.50") - (Sensor saja)

Gambar 3.6 Alat ukur Hobo Microstation data logger

(81)

5. Load cell

Load Cell digunakan untuk mengukur berat produk yang akan dikeringkan

secara real time dengan menggunakan data aquistion (agilent). Alat ini

digunakan selama pengeringan. Tujuannya adalah untuk mengetahui seberapa

besar pengurangan berat produk setelah mengalami proses pengeringan

dengan alat pengering.

Gambar 3.7load cell

Tabel 3.5 Spesifikasi load cell

capacity 12 kg/ 25 lb

Operating temp. range -20 to +60º C

Accuracy 3 gr/0,1 oz

Zero balance ±0,1000mv/V

Safe overload 150% R.C.

Cable length 42 cm

3.3.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah:

1. Cassava

(82)

Gambar 3.8 Cassava

2. Triplek

Bahan ini digunakan sebagai kerangka luar dari pada solar collector yang akan dibuat. Juga digunakan sebagai isolator.

Gambar 3.9 Triplek

3. RockWool

Bahan ini digunakan sebagai lapisan isolator,digunakan untuk mencegah

panas dari solar collector hilang keluar. Jenis Rock Wool yang dipakai adalah jenis Wire Mesh yang memiliki konduktivitas 0.043

.

(83)

4. Kaca

Bahan ini digunakan sebagai jalur masuknya radiasi matahari. Digunakan

jenis double glasses,untuk meningkatkan performance dari solar collector.

Gambar 3.11 Kaca

5. Styrofoam

Bahan ini digunakan sebagai lapisan isolator,digunakan untuk mencegah

panas dari solar collector hilang keluar.

Gambar 3.12Styrofoam

6. Plat Seng

Bahan ini digunakan sebagai absorber. Plat Seng yang memiliki konduktivitas yang bagus dan di beri cat hitam agar radiasi yang masuk pada solar collector

(84)

Gambar 3.13 Pelat Seng

7. Lem kaca

Bahan ini digunakan untuk merekatkan kaca paka kolektor agar kaca dapat

menempel dengan kuat pada kolektor.

Gambar 3.14 Lem Kaca

8. Cat

Bahan ini digunakan untuk mencat pelat seng. Cat yang digunakan adalah

cat berwarna gelap (hitam).

(85)

3.4 Experimental Set Up

Pengujian dimulai dengan menghubungkan kabel-kabel termokopel yang

terhubung ke agilent ditempelkan ke plat absorber, inti ubi kayu, dan ruang pengering (drying chamber) unutk memperoleh data-data temperatur dalam setiap menitnya (interval waktu perekaman dapat disesuaikan). Lalu pada bagian belakang agilent dipasang flash disk untuk merekam data-data temperatur dari setiap kabel-kabel tersebut, kemudian tekan tombol scan pada agilent. Pada load cell alat untuk mencatat data perubahan massa dari sampel dipasang di dalam ruang pengering, lalu dihubungkan ke laptop menggunakan kabel data USB.

Setelah itu program load cell kit dijalankan untuk merekam perubahan dari massa dari sampel. Setelah proses perekamam selesai, data dari kedua alat ukur ini dapat

dilihat pada laptop dalam bentuk Microsoft excel

.

(86)

3.5 Prosedur Pengujian

Adapun prosedur pengujian yang dilakukan adalah :

1. Siapkan komponen-komponen mesin pengering (kolektor, bak

pengering, dan kaki bak pengering).

2. Pasang mesin pengering dalam posisi yang baik dan benar.

3. Pasang kabel-kabel termo couple dari agilient pada plat absorber, ruang pengering dan inti ubi kayu.

4. Hidupkan Load cell sebelum merekam data load cell ditare kan terlebih dahulu agar di layar laptop massa berada pada posis 0 gr.

5. Hubungkan parameter-parameter yang akan diukur ke data logger dan laptop.

6. Timbang Cassava dan masukkan kedalam ruang pengering. 7. Proses perekaman data dimulai.

8. Pengeringan dilakukan sampai massa cassava mencapai titik equilibrium.

9. Hasil dari pengujian dianalisis.

10.Selesai.

Dalam skripsi ini, penulis melalui beberapa proses, dapat dilihat pada

(87)

Gambar 3.17 Diagram Blok Proses Pengerjaan Skripsi

Selesai Kesimpulan Analisa hasil

pengujian

Perbandingan Hasil

Ya

Tidak Data Radiasi

BMKG Pengukuran

Radiasi

Pengujian Mengeringkan

Cassava

Buku Referensi, Jurnal & internet Studi

literatur

(88)

BAB VI

DATA DAN ANALISA DATA

4.1 Analisa Intensitas Radiasi Matahari

4.1.1 Analisa Intensitas Radiasi Matahari Tanggal 1 Maret 2013

a) Analisa Intensitas Radiasi Matahari Hasil Pengukuran Pada Pengujian

Kita dapat menghitung data radiasi matahari secara pengukuran dengan

menggunakan sensor radiasi. Sensor radiasi yang digunakan pada penelitian ini

adalah Hobo Micro station Data Logger. Alat ukur Hobo Micro station Data Logger ini dapat menghitung data radiasi matahari, kecepatan angin, temperatur, dan RH. Sehingga kita dapat melihat data-data dari sensor tersebut secara

bersamaan dalam bentuk Microsoft Excel. Sensor ini dapat mencatat data-data dalam interval waktu 1 menit. Alat ukur Hobo Micro station Data Logger ini berada di Laboratorium Teknik Pendingin Departemen Pasca Sarjana Teknik

Mesin Fakultas Teknik Mesin.

Data radiasi matahari pada tanggal 1 Maret 2013 adalah :

Tabel 4.1 Data Radiasi Matahari Pengukuran pada tanggal 1 Maret 2013

Pukul

NB : Untuk data yang lebih lengkap (data permenit) lihat pada lampiran.

Dari data intensitas radiasi matahari pengukuran, radiasi pada pukul 9:00 Wib

(89)

b) Perbandingan Data Intensitas Radiasi Matahari Hasil Pengukuran Pada

Pengujian Dengan Data BMKG Kota Medan

Data intensitas radiasi matahari hasil pengukuran pada pengujian diambil

di Laboratorium Teknik Pendingin, Fakultas Teknik, USU. Sedangkan data

intensitas radiasi matahari hasil pengukuran BMKG Kota Medan diambil di

Stasiun Klimatologi Sampali, Medan.

Perbandingan antara data intensitas radiasi matahari hasil pengukuran pada

pengujian dengan radiasi surya dengan data intensitas radiasi matahari hasil

pengukuran BMKG Kota Medan pada tanggal 1 Maret 2013 dapat dilihat pada

tabel 4.2 di bawah ini.

Tabel 4.2 Perbandingan Data Hasil Pengujian Dengan BMKG Kota Medan

Pukul

Grafik perbandingan data intensitas radiasi matahari hasil pengukuran

pada pengujian dengan data BMKG Kota Medan pada tanggal 1 Maret 2013

(90)

Grafik 4.1 perbandingan data intensitas radiasi matahari hasil pengukuran pada

pengujian dengan data BMKG Kota Medan pada tanggal 1 Maret 2013

Pada grafik 4.1 kita melihat penurunan intensitas radiasi matahari

pengukuran pada pengujian pukul 13:00 Wib ke pukul 14:00 Wib, hal ini

dikarenakan cuaca mulai mendung sehingga mengakibatkan intensitas matahari

pengukuran menurun dari 605,103 W/m² menjadi 214,877 W/m². Sedangkan pada

intensitas radiasi matahari pengukuran BMKG nilai intensitas menurun pada

pukul 12:00 Wib ke pukul 13:00 Wib. Namun pada pukul 14:00 Wib nilai

intensitas kembali naik, hal ini terjadi karena kemungkinan jarak antara

Laboratorium Teknik Pendingin, Fakultas Teknik, USU dengan Stasiun

Klimatologi Sampali, Medan mempunyai jarak yang cukup jauh sehingga cuaca

pada kedua tempat ini kemungkinan ada perbedaan.

Data radiasi surya pada tanggal 2 Maret 2013 adalah :

Pukul (Wib)

Intensitas Radiasi Matahari Pengukuran Pada Pengujian (W/m²)

8:00 99.1267

9:00 178.527

(91)

11:00 684.653

Pukul

(92)

Pukul (Wib)

8:00 105.165

9:00 308.085

10:00 447.522

11:00 517.752

12:00 621.788

13:00 381.482

14:00 284.273

15:00 399.625

16:00 415.702

17:00 105.813

(93)

Pukul (Wib)

Intensitas Radiasi Matahari Pengukuran Pada Pengujian

(W/m²)

Intensitas Radiasi Matahari Pengukuran BMKG Kota Medan

(W/m²)

8:00 105.165 130

9:00 308.085 390

10:00 447.522 510

11:00 517.752 390

12:00 621.788 450

13:00 381.482 800

14:00 284.273 670

15:00 399.625 600

16:00 415.702 520

17:00 105.813 200

ditunjukkan pada grafik 4.3 di bawah ini.

(94)

Pukul (Wib)

(95)

4.2 Laju Aliran Massa Udara Di Dalam Kolektor Surya ( ̇ ) Dan

Temperatur Rata-Rata Keluar Dari Kolektor ( ̅out )

a) Perhitungan laju aliran massa udara dan temperatur udara keluar dari

kolektor untuk pengujian sampel 1

Pada mesin pengering kolektor surya ini perpindahan panas yang terjadi

adalah perpindahan panas konveksi natural, sehingga aliran udara yang terjadi

melalui kolektor adalah akibat perpindahan panas konveksi natural.

Perpindahan panas pada kolektor dianalisa dengan plat absorber adalah plat

(96)

Gambar 4.1 Konveksi natural pada plat absorber

Profil kecepatan dalam lapisan batas adalah:

………. (4.1)

Dengan adalah tebal lapisan batas (m) dan Vc(y) adalah kecepatan karakteristik yang merupakan fungsi jarak searah panjang plat (sumbu-y). Pada posisi y yang

sama, kecepatan karakteristik ini sama sepanjang x. persamaan untuk mencari

kecepatan karakteristik adalah:

₍_{⁄ )}  ………...…... (4.2)

Dan tebal lapisan batas,

_{……….. (4.}₃₎

Konstanta percepatan gravitasi pada persamaan diatas adalah percepatan gravitasi

yang searah dengan plat miring (g cos ).

Perhitungan untuk pengujian hari pertama dengan temperatur udara

(97)

temperatur rata-rata plat absorber (Ts) adalah 39,5 oC, ditampilkan sebagai berikut

ini.

Maka,  = 1.130624;  =1.34 x 10-5; Pr = 0.7051662;

sudut kemiringan kolektor,  = 60o

bilangan Grashof :

tebal lapisan batas :

=

= 0,03577843 m

karena tebal lapisan batas, = 3,577843 cm, lebih kecil dari jarak antara plat

absorber dengan kaca (10 cm) maka asumsi kolektor sebagai plat miring dapat

digunakan.

Kecepatan karakteristik :

Vc(y) =

( ⁄ )

Vc(y) = 2,106516

Profil kecepatan di sisi keluar kolektor adalah :

(98)

Dari gambar 4.1 laju aliran massa udara keluar dari kolektor dapat dihitung

dengan persamaan:

(Yunus A. cengel, 2002)

̇ ∫ ……….……….. (4.4)

Luas penampang kolektor (Ak) adalah :

……….. (4.5)

Dengan Ak = luas penampang kolektor (m2)

D = lebar kolektor (0,5 m)

 = tebal lapisan batas (0,03577843 m)

Dari persamaan 4.4 kita dapat membuat persamaan menjadi persamaan

berikut :

∫ ………..………….. (4.6a)

∫ ……….……...……….. (4.6b)

∫

……….…..……….. (4.6c)

∫ ……….. (4.6d)

Maka persamaan laju alir massa udara keluar kolektor dapat kita bentuk dengan

memasukkan persamaan 4.6d ke dalam persamaan umum laju alir massa udara

sehingga persamaannya menjadi seperti berikut :

̇ ……….………..……….. (4.7a)

̇ ∫ _{……….….……}_..._{……….. (4.}_7b)

(99)

̇ ∫ ……….……...……….. (4.7d)

Maka kita dapat mencari nilai laju alir massa udara keluar kolektor yaitu :

̇ ∫

̇ ∫ ̇ | | ̇ { }

̇ { } ̇

Nilai dari temperatur rata-rata udara keluar kolektor ditentukan dari

persyaratan prinsip konservasi energi. Artinya, energi diangkut oleh udara melalui

luas penampang aliran yang sebenarnya harus sama dengan energi yang akan

diangkut melalui luas penampang yang sama jika udara berada pada temperatur

konstan. Hal ini dapat dinyatakan secara matematis sebagai berikut :

(Yunus A. cengel, 2002)

̇ ̇ ̅ ∫ ……….. (4.8)

Sehingga temperatur rata-rata udara keluar kolektor dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut :

̇ ̅ ∫ ……….……….. (4.9a)

̅ ∫ _̇ ……….…………..…...….. (4.9b)

̅ ∫

(100)

̅ ∫ _̇ ……….………...….. (4.9d)

̅ _̇ ∫ ……….….………... (4.9e)

Profil kecepatan menurut persamaan (4.1) dan profil temperatur adalah :

………...…………... (4.10)

Dengan Ts = Temperatur plat (oC)

Ti = Temperatur udara lingkungan (oC)

= tebal lapisan batas (m)

Dengan mensubstitusikan nilai temperatur udara lingkungan, temperatur

plat, dan tebal lapisan batas kedalam persamaan 4.10:

Dari persamaan 4.9e, maka temperatur rata-rata udara keluar dari kolektor adalah

sebagai berikut :

̅ _̇ ∫

̅ ∫

̅ | | ̅ { }

(101)

Dengan cara yang sama hasil perhitungan laju aliran massa udara dan

temperatur udara keluar kolektor dengan konveksi natural untuk pengujian sampel

1 pada 1 Maret 2013 ditunjukkan dalam tabel 4.9 berikut ini.

Tabel 4.9 Laju aliran massa udara dan temperatur udara keluar kolektor untuk sampel 1 pada 1 Maret 2013

No Pukul

(102)

Temperatur plat absorber sangat berpengaruh terhadap laju alir massa, jika

nilai temperatur plat absorber tinggi maka laju alir massa udara pada kolektor

akan tinggi. Nilai laju alir massa udara paling tinggi pada tanggal 1 maret 2013

terjadi pada pukul 12:16 Wib -12:30 Wib yaitu 0.00547 kg/s.

Dengan cara yang sama, hasil perhitungan laju aliran massa udara dan

temperatur udara keluar kolektor untuk pengujian sampel 1 pada 2 Maret 2013

ditunjukkan dalam tabel 4.10 berikut ini.

Tabel 4.10 Laju aliran massa udara dan temperatur udara keluar kolektor untuk

sampel 1 pada 2 Maret 2013

(103)

29 15:31-15:45 61.4 31.644 46.522 2.34E+10 0.02723 3.929 0.00487 43.546

30 15:46-16:00 56 31.179 43.59 2.03E+10 0.02821 3.590 0.00465 41.107

31 16:01-16:16 53.9 31.227 42.563 1.88E+10 0.02875 3.431 0.00454 40.296

Grafik laju aliran massa udara keluar dari kolektor dan temperatur udara

keluar dari kolektor untuk pengujian sampel 1 pada tanggal 2 Maret 2013

Grafik 4.6 ̇ dan ̅ untuk pengujian sampel 1 pada tanggal 2 Maret 2013

Pada grafik 4.6 laju alir massa udara dan temperatur udara keluar kolektor

sekitar pada pukul 12:00 Wib terjadi penurunan nilai laju alir massa, hal ini

dikarenakan temperatur plat pada absorber rendah. Misalnya pada pukul

12:16 Wib -12:30 Wib temperatur plat hanya mencapai 56.827oC sehingga laju

alir massanya hanya bernilai 0.00463 kg/s.

b) Perhitungan laju aliran massa udara dan temperatur udara keluar dari

kolektor untuk pengujian sampel 2.

(104)

No Pukul

(105)

ditunjukkan dalam tabel 4.12 berikut ini.

(106)

19 13:16-13:30 47.451 30.971 39.211 1.43E+10 0.03078 2.926 0.00419 37.563 20 13:31-13:45 46.631 30.571 38.601 1.40E+10 0.03091 2.890 0.00416 36.995 21 13:46-14:00 44.977 30.135 37.556 1.32E+10 0.03140 2.780 0.00408 36.072 22 14:01-14:15 45.992 29.604 37.798 1.45E+10 0.03065 2.924 0.00419 36.159 23 14:16-14:30 46.993 29.38 38.186 1.55E+10 0.03013 3.032 0.00426 36.425 24 14:31-14:45 52.549 29.802 41.175 1.93E+10 0.02856 3.444 0.00455 38.901 25 14:46-15:00 55.897 29.955 42.926 2.15E+10 0.02781 3.678 0.00471 40.332 26 15:01-15:15 66.266 30.996 48.631 2.71E+10 0.02626 4.282 0.00509 45.104 27 15:16-15:30 59.232 30.841 45.036 2.28E+10 0.02740 3.842 0.00481 42.197 28 15:31-15:34 52.235 30.773 41.504 1.81E+10 0.02904 3.340 0.00448 39.358

Grafik laju aliran massa udara keluar dari kolektor dan temperatur udara

keluar dari kolektor untuk pengujian sampel 2 pada tanggal 6 Maret 2013

4.3 Hasil Pengukuran Temperatur Ruang Pengering dan Inti Cassava.

4.3.1 Hasil Pengukuran Temperatur Pengeringan Sampel 1

a) Pengukuran temperatur pengeringan sampel 1 pada tanggal 1 maret 2013

(107)

Temperatur ruang pengering bisa mencapai 58,9oC, temperatur ini cukup baik

untuk pengerigan produk hasil pertanian.Data temperatur inti cassava dan ruang pengering dapat dilihat pada lampiran. Begitu juga untuk sampel 2 setelah proses

pengeringan kadar air dari cassava bisa dikeringkan mencapai kadar air yang

sangat sedikit yaitu berkisar 9% - 8%.

Grafik 4. 9 Temperatur ruang pengering dan inti cassava sampel 1 hari 1

Berikut adalah data temperatur dan kelembaban relatif (RH) dari ruang

pengering dan inti singkong (cassava).

Tabel 4.13 Temperatur dan kelembaban relatif (RH) pada 1 Maret 2013

pukul Temp. Ruang RH udara Temp. inti RH inti (Wib) Pengering (oC) pengering Cassava (oC) cassava

10:30 33.50 0.59 28.80 0.74

11:00 40.30 0.38 32.40 0.63

11:30 45.20 0.35 35.20 0.5

12:00 49.70 0.25 39.80 0.46

12:30 53.10 0.19 45.60 0.36

13:00 48.80 0.29 46.70 0.32

(108)

Kelembaban relatif udara adalah tingkat kebasahan udara karena dalam

udara air selalu terkandung dalam bentuk uap air. Kandungan uap air dalam udara

hangat lebih banyak daripada kandungan uap air dalam udara dingin. Kalau udara

banyak mengandung uap air didinginkan maka suhunya turun dan udara tidak

dapat menahan lagi uap air sebanyak itu. Uap air berubah menjadi titik-titik air.

Udara yan mengandung uap air sebanyak yang dapat dikandungnya disebut udara jenuh. Jika kelembaban relatif udara ruang pengering lebih kecil dari pada kelembaban relatif inti singkong, maka akan terjadi proses penguapan (evaporasi)

dari singkong tersebut. Tetapi jika sebaliknya maka proses kondensasi akan terjadi

dimana singkong akan menyerap uap air dari udara sekitarnya sehingga kadar air

dari singkong tersebut akan bertambah. Pada tabel 4.13 proses kondensasi terjadi

pada pukul 13:30 Wib, hal ini terjadi dikarenakan suhu dari ruang pengering lebih

kecil dari suhu inti singkong tersebut.

b) Pengukuran temperatur pengeringan sampel 1 pada tanggal 2 maret 2013

Grafik 4.10 Temperatur ruang pengering dan inti cassava sampel 1 hari 2

(109)

9:00 33.30 0.59 28.90 0.74

9:30 40.40 0.38 32.60 0.63

10:00 46.10 0.32 36.10 0.48

10:30 51.70 0.23 41.20 0.34

11:00 55.00 0.17 46.70 0.32

11:30 56.60 0.15 50.00 0.25

12:00 56.10 0.15 53.30 0.19

12:30 43.30 0.39 43.30 0.38

13:00 45.60 0.35 46.80 0.32

13:30 38.30 0.41 39.40 0.46

14:00 48.50 0.29 43.60 0.38

14:30 46.00 0.32 44.00 0.36

15:00 46.60 0.32 45.00 0.35

15:30 48.40 0.29 48.00 0.29

16:00 43.90 0.37 42.00 0.39

4.3.2 Hasil Pengukuran Temperatur Pengeringan Sampel 2

a) Pengukuran temperatur pengeringan sampel 2 pada tanggal 5 maret 2013

(110)

9:00 37.40 0.45 29.70 0.70

9:30 42.10 0.38 31.10 0.64

10:00 45.70 0.35 32.10 0.63

10:30 47.90 0.29 33.20 0.62

11:00 46.90 0.32 33.30 0.61

11:30 52.10 0.24 38.00 0.44

12:00 49.10 0.27 39.10 0.42

12:30 49.60 0.27 40.50 0.40

13:00 45.60 0.35 37.80 0.47

13:30 41.90 0.34 36.80 0.48

14:00 43.40 0.38 38.70 0.45

b) Pengukuran temperatur pengeringan sampel 2 pada tanggal 6 maret 2013

pengering dan inti singkong (cassava).

9:00 35.03 0.50 28.24 0.73

(111)

10:00 44.47 0.37 38.48 0.47

4.4 Analisa Model Matematik Karakteristik Pengeringan Cassava

4.4.1 Analisa Moisture Ratio (MR) Pada Pengeringan Cassava

Karakteristik pengeringan cassava dapat di tampilkan dalam bentuk kurva penurunan moisture ratio (MR) cassava terhadap waktu pengeringan. Dalam perhitungan teoritis moisture ratio telah dibuat di dalam literatur. Model persamaan yang paling sering digunakan untuk perhitungan teoritis moisture ratio

untuk lapisan tipis (thin layer) adalah persamaan Newton ( Liu and Bakker-Arkema, 1997; Kingsly et al., 2007 ). Moisture ratio selama proses pengeringan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut :

……….……….…(4.11)

Perhitungan nilai moisture ratio dari hasil pengujian pengeringan cassava

pada sampel pertama yang telah dilakukan, didapat data seperti di bawah ini :

Massa awal : 421 gr

Massa akhir : 156 gr

Kadar air akhir massa : 9.69 %

(112)

Maka nilai MR pada awal pengujian yaitu 10:16 WIB adalah :

Nilai MR pengujian pada pukul 10:30 WIB adalah :

Dengan menggunakan cara yang sama nilai MR berikutnya pada sampel pertama

dapat dilihat pada tabel 4.13 di bawah ini,

Tabel 4.17 Moisture ratiocassava sampel pertama

Hari Pukul

(113)

Grafik moisture ratio cassava terhadap waktu untuk sampel pertama yang diuji pada tanggal 1 Maret 2013 dan 2 Maret 2013 seperti pada grafik 4.13

dibawah ini.

Grafik 4.13moistureratiocassava sampel pertama

Perhitungan nilai moisture ratio dari hasil pengujian pengeringan cassava

pada sampel kedua yang telah dilakukan, didapat data seperti di bawah ini :

Massa awal : 448 gr

Massa akhir : 169 gr

Kadar air akhir massa : 8.52 %

Massa kering cassava : 154.6 gr

Dengan menggunakan cara yang sama pada sampel pertama nilai MR berikutnya

pada sampel kedua dapat dilihat pada tabel 4.14 di bawah ini,

Tabel 4.18 Moisture ratiocassava sampel kedua

Hari Pukul

(Wib)

Massa (gr)

kadar air (%)

kadar air (gr)

MR

I 8:49 448 65.49 293.4 1

5 Maret 2013 9:00 442 65.02 287.4 0.979550102

9:30 426 63.71 271.4 0.925017042

10:00 405 61.83 250.4 0.853442399

10:30 379 59.21 224.4 0.764826176

(114)

11:30 327 52.72 172.4 0.587593729

12:00 300 48.47 145.4 0.495569189

12:30 280 44.79 125.4 0.427402863

13:00 264 41.44 109.4 0.372869802

13:30 251 38.41 96.4 0.328561691

14:00 236 34.49 81.4 0.277436946

14:11 230 32.78 75.4 0.256987048

II 9:00 230 32.78 75.4 0.256987048

6 Maret 2013 9:30 212 27.08 57.4 0.195637355

10:00 201 23.08 46.4 0.158145876

10:30 190 18.63 35.4 0.120654397

11:00 181 14.59 26.4 0.08997955

11:30 174 11.15 19.4 0.066121336

12:00 170 9.06 15.4 0.052488071

12:30 170 9.06 15.4 0.052488071

13:00 169 8.52 14.4 0.049079755

13:30 169 8.52 14.4 0.049079755

14:00 169 8.52 14.4 0.049079755

14:30 169 8.52 14.4 0.049079755

15:00 169 8.52 14.4 0.049079755

15:30 169 8.52 14.4 0.049079755

NB : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran.

Dari hasil pengujian penengeringan cassava pada sampel kedua yang telah dilakukan dapat ditampilkan kurva penurunan moisture ratio terhadap waktu seperti pada grafik 4.14 di bawah ini.

(115)

4.4.2 Analisa Koefisien Diffusifitas efektif ( Deff )

Persamaan diffusifitas Fick untuk benda dengan geometri slab ( lempeng ) digunakan untuk perhitungan diffusifitas efektif. Karena cassava yang akan dikeringkan kita bentuk dalam bentuk bujur sangkar, maka sampel dianggap

dalam bentuk geometri slab. Sehingga persamaan dapat dinyatakan sebagai

berikut ( Maskan et al. 2002 ) :

………...………(4.12)

Dimana :

MR = moisture ratio

Deff = diffusifitas kelembaban efektif (m2/menit)

t = waktu pengeringan (menit)

L = setengah dari ketebalan slab (ukuran cassava) (5. 10-3 m)

Koefisien diffusifitas kelembaban efektif biasanya dapat kita hitung

dengan memplot data pengeringan eksperimental dalam ln (MR) versus waktu pengeringan, sehingga persamaan 4.11 menjaadi :

……….………..…(4.13)

Maka kita dapat memplot data ln MR vs waktu untuk data sampel 1 yang ditunjukkan pada grafik dibawah ini,

(116)

Dengan menggunakan persamaan 4.12 dan memasukkan ke dalam

persamaan linear yang ada di dalam grafik maka didapatkan nilai dari koefisien

diffusifitas efektif dari cassava adalah :

⁄

Nilai diffusifitas efektif dari cassava adalah 5.066059182 x 10-8 m2/menit dengan temperatur rata-rata ruang selama pengeringan adalah 45.61 oC.

Dan untuk sampel yang ke-2 kita dapat memplot data ln MR vs waktu seperti yang ditunjukkan pada grafik dibawah ini.

Grafik 4.16 ln MR vs waktu sampel 2

Dengan menggunakan persamaan 4.12 dan memasukkan ke dalam

persamaan linear yang ada di dalam grafik maka didapatkan nilai dari koefisien

(117)

4.4.3 Analisa Slope (k)

Untuk mendapatkan nilai slope (k) kita dapat menggunakan persamaan berikut (Maskan et al. 2002; Doymaz, 2004).

……….……...…. (4.14)

Dimana:

slope (k) = drying constant (1 / menit)

Deff = diffusifitas kelembaban efektif (5.066059182 x 10-8 m2/menit)

L = setengah dari ketebalan slab (ukuran cassava) (5. 10-3 m) Dengan menggunakan persamaan 4.13 kita dapat mendapatkan nilai dari

slope (k), nilai dari slope (k) adalah sebagai berikut :

⁄

Dari nilai slope (k) di atas kita dapat membuat model matematik karakteristik pengeringan untuk cassava dengan bentuk produk bujur sangkar dengan ukuran (1cm x 1cm x 1cm) adalah sebagai berikut :

_{……...……….}

(4.15)

4.5 Analisa Koefisien Perpindahan Massa (hm)

Hubungan empirik untuk koefisien perpindahan massa ini dinyatakan oleh

Gilliland (1934) dalam Holman (1981) dalam bentuk persamaan :

_………_._{……. (4.}₁₆₎

Dimana: hm = koefisien perpindahan massa (m/s)

(118)

D = diffusifitas efektif cassava (m2/s)

u_ _{= kecepatan udara dalam ruang pengering (m/s)}

Sc = bilangan Schmidt

Bilangan Schmidt mempunyai persamaan seperti di bawah ini :

……….. (4.17)

Perhitungan koefisien perpindahan massa cassava dimana ukuran cassava di bentuk seperti bujur sangkar yaitu 1cm x 1cm x 1cm. Pada perhitungan koefisien

perpindahan massa ini diambil dari data sampel 1. Temperatur inti cassava pada sampel 1 diambil rata-rata selama pengujian yaitu, Tinti = 43.25oC. Dan temperatur

udara pengering diambil rata-rata selama pengujian, yaitu Tbox = 45.61 oC.

Sifat udara dievaluasi pada temperatur film Tf = 44.43 oC, sehingga didapat

data-data sebagai berikut dari tabel sifat :

ρ = 1.099201 kg/m3, cp = 1005.795 J/kg.K, μ = 1.387938E-05 N.s/m2,

k = 2.764125E-02 W/m.K, Pr = 0.703142, dan, α = 2.500179E-05 m2/s

Kecepatan udara ruang pengering dihitung dengan persamaan kontinuitas,

nilai dari laju aliran massa udara diambil dari rata-rata laju aliran massa udara

sampel 1 yaitu 0.00476 kg/s dan luas penampang dari ruang pengering adalah

(A = 0.5 x 0.5 = 0.25 m2) sehingga kecepatan udara pengering dalam ruang

pengering dapat dihitung seperti di bawah ini :

̇⁄_ ⁄

Sehingga koefisien perpindahan massa hm dari persamaan 4.15 adalah:

(119)

hm (1,9739E+05) = 0,023(1,3701E+01)0,83(249,2458)0,44

hm = 1,1599.10-5 m/s.

koefisien perpindahan massanya (hm) adalah 1,1599.10-5 m/s.

4.6 Efisiensi Kolektor Surya

Efisiensi kolektor surya ditentukan oleh besarnya panas yang diterima

kolektor (Qin) terhadap panas yang dapat dimanfaatkan (Qu). Efisiensi kolektor

Ti = temperatur udara lingkungan (K)

A = luas permukaan plat absorber kolektor (1 m2)

I = Intensitas radiasi matahari global (W/m2)

Data yang diambil dari pengujian hari kedua pada tanggal 2 maret 2013

pada pukul 08:46-09:00 WIB. Temperatur plat (Ts) adalah 40,373oC, dan

temperature udara lingkungan (Ti) adalah 27,663oC. Sedangkan intensitas radiasi

rata-rata pada pukul tersebut adalah 200,8 W/m2. Maka kita dapat menghitung

Dimana nilai dari A dan I sebagai berikut,

A = (0,5 m x 2 m)

I = 200,8 W/m2

(120)

Qin = 200,8 W/m2

Ketidakpastian pengukuran panas yang diterima oleh mesin pengering adalah :

Qin = A.I

maka ketidakpastian pengukuran panas yang diterima oleh kolektor surya adalah :

√

Maka nilai panas yang diterima oleh kolektor surya adalah :

Qin = 200,8 w ± 10,04 W

Nilai panas yang dimanfaatkan oleh kolektor surya pada pukul 08:46-09:00 WIB

adalah:

Qu = ̇ Cp (Ts- T)

Qu = 0,00393 kg/s . 1005,23 J/kg K. (313,373 - 300,663)K

Qu = 50,21154 J/s

Qu = 50,21154 W

Ketidakpastian pengukuran panas yang digunakan oleh kolektor surya

(121)

2.

Maka ketidakpastian pengukuran panas yang digunakan oleh kolektor surya

adalah :

√ √

0,9688 W

Maka nilai panas yang digunakan oleh kolektor surya adalah :

Qu = 50,21154 W ± 0,9688

Hasil perhitungan efisiensi kolektor surya pada sampel 1 dan sampel 2 untuk

hari pertama dan hari kedua dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 4.19 Efisiensi kolektor surya untuk sampel 1 tanggal 1 maret 2013

(122)

12 13:16 - 13:30 245.38 57.071 23.26

13 13:31 - 13:42 181.35 46.887 25.85

Efisiensi rata-rata yang dihasilkan oleh kolektor surya pada saat pengujian

tanggal 1 maret 2013 mulai pukul 10:16 Wib sampai 13:42 Wib adalah sebesar

27,26%.

Efisiensi rata-rata kolektor surya pada pukul 10:16 Wib sampai

10:30 Wib adalah 4.57%, nilai tersebut sangat rendah dikarenakan panas yang

dimanfaatkan sangat rendah yaitu 30,508 Watt, sedangkan radiasi yang ada sangat

tinggi yaitu 666,87 Watt/m2. Alasan panas yang dimanfaatkan sangat rendah

karena temperatur plat masih dalam proses pemanasan (proses pengujian baru

dimulai), karena temperatur plat rendah maka laju alir massa yang diterima juga

kecil sehingga efisiensi menjadi rendah.

(123)

22 13:46-14:00 527.36 108.868 20.64

Pengujian hari kedua untuk sampel pertama dilakukan dikarenakan kadar

air dari cassava masih banyak, sehingga perlu dilakukan proses pengeringan lagi. Efisiensi rata-rata yang dihasilkan oleh kolektor surya pada saat pengujian

37,09%.

(124)

20 13:31-13:45 284.21 105.535 37.13

21 13:46-14:00 318.13 90.609 28.48

22 14:01-14:05 414.38 153.967 37.16

36,24%.

(125)

32,44%.

Efisiensi kolektor surya pada pukul 15:31 Wib -15:34 Wib adalah 59.29%,

nilai tersebut tinggi dikarenakan panas yang dimanfaatkan besar dari radiasi yang

ada, sedangkan radiasi rendah karena kondisi langit berawan. Alasan panas yang

dimanfaatkan besar karena temperatur plat masih dalam kondisi menyimpan panas

(temperatur plat tinggi) karena pada menit-menit sebelumnya radiasi yang yang

ada besar. Karena temperatur plat masih menyimpan panas yang cukup tinggi

maka laju alir massa yang diterima juga cukup besar sehingga efisiensi menjadi

tinggi.

4.7 Energi Untuk Pengeringan

4.7.1 Kalor Uap Untuk Singkong (Cassava)

Kebutuhan energi total untuk pengeringan singkong adalah jumlah dari

kebutuhan energi untuk memanaskan singkong, energi untuk memanaskan air

yang dikandung singkong dan energi untuk menguapkan air singkong. Massa

singkong yang dipergunakan dalam penelitian adalah 421 gr untuk sampel

pertama dan setelah mengalami pengeringan menjadi 156 gr. Untuk sampel kedua

adalah 448 gr dan setelah mengalami pengeringan menjadi 169 gr. Kadar air awal

singkong dalam penelitian adalah 66,54 % untuk sampel pertama dan 65,49 untuk

sampel kedua, kadar air yang dikandung singkong setelah mengalami pengeringan

adalah 9,69 % untuk sampel pertama dan 8,52 % untuk sampel kedua (dianggap

kering). Panas spesifik singkong adalah 1,45 kJ/kg.K.

Maka energi untuk pengeringan singkong dapat dihitung menggunakan

persamaan seperti dibawah ini :

Etot = Emd + Eair + Ept ……….………(4.19)

Dimana,

Etot = Energi total untuk pengeringan singkong (kJ)

(126)

Eair = Energi yang dipakai untuk memanaskan air yang dikandung singkong (kJ)

Ept = Energi yang dipakai untuk penguapan (kJ)

Untuk menghitung energi yang dibutuhkan dalam pengeringan singkong

selama pengujian kita ambil pada sampel pertama.

Emd = Ms.Cps.( Ti-To ) ………(4.20)

Dimana,

Ms = Massa kering singkong ( 0,14088 kg)

Cps = Panas spesifik singkong (kJ/kg.K)

Ti = Suhu inti akhir singkong (410C = 314 K)

To = Suhu inti awal singkong (26,80C = 299,8 K)

Maka,

Emd = (0,14088 kg).(1,45 Kj/kg.K).( 314 K -299,8 K)

= 2,9 kJ

Eair = Mair Cpair ( Ti – To ) ……….…..…(4.21)

Dimana,

Eair = Energi yang digunakan untuk memanaskan air ( Kj )

Mair = Massa air yan dikandung singkong ( 0,2801334 kg )

Cp.air = Panas spesifik air ( 1,0059 kJ/kg.K)

Ti = Suhu inti akhir singkong (410C = 314 K)

To = Suhu inti awal singkong (26,80C = 299,8 K)

Maka,

Eair = (0,2801334 kg ). 1,0059 kj/kg K. ( 314 K -299,8 K)

= 4,00136 kJ

Ept = Mair x hfg ……….…….…………(4.22) Dimana, hfg= Enthalpy penguapan (2419 kJ/kg)

(127)

Dan selanjutnya harus diketahui berapa massa uap air yang akan

dikeluarkan dari 421 gr, yaitu dengan memakai persamaan :

……….………(4.23)

Dimana ,

Xo = Kadar air awal singkong

Xi = Kadar air akhir singkong

Mb = Massa singkong basah (kg)

Maka,

Ept = (0,26502 kg) (2419 Kj/kg)

= 641,083 Kj

Maka kita dapat menghitung harga Etot yaitu :

Etot = 2,9 kJ + 4,00136 kJ + 641,083 kJ

= 647,984 kJ

Sehingga jumlah energi total yang dibutuhkan oleh singkong untuk

pengeringan pada sampel pertama adalah sebesar 647,984 kJ dengan massa

singkong 421 gr atau 0,421 kg. Maka kita dapat menghitung jumlah kalor yang

diperlukan untuk mengeringkan singkong per satuan berat untuk sampel pertama

yaitu :

⁄

Untuk sampel yang kedua dengan cara yang sama dengan sampel yang

pertama didapat jumlah energi total yang dibutuhkan oleh singkong untuk

(128)

0,448 kg. Maka kita dapat menghitung jumlah kalor yang diperlukan untuk

mengeringkan singkong per satuan berat untuk sampel kedua yaitu :

⁄

Maka nilai rata-rata dari jumlah kalor yang diperlukan untuk

mengeringkan singkong per satuan berat (kalor uap untuk singkong) adalah :

⁄ ⁄ ⁄

4.7.2 Kalor Yang Diterima Dari Kolektor

Kalor panas yang dimanfaatkan untuk pengeringan singkong dapat kita

hitung dari kalor panas yang dapat dialirkan oleh kolektor menuju ruang

pengering. Untuk sampel pertama kita dapat melihat tabel 4.15 dan tabel 4.16

untuk mencari kalor panas rata-rata yang dialirkan oleh kolektor. Nilai kalor

panas rata-rata yang dialirkan adalah sebesar 148,0194 W. Untuk sampel pertama

waktu pengeringannya adalah selama 21 jam 13 menit (76380 sekon). Maka kita

dapat menghitung berapa besar jumlah kalor panas yang dialirkan oleh kolektor

yaitu :

⁄

Untuk sampel yang kedua kita dapat menggunakan cara yang sama. Pada tabel

4.17 dan 4.18 nilai kalor panas rata-rata yang dialirkan oleh kolektor menuju

ruang pengering adalah sebesar 147,1547 W. Waktu pengeringannya adalah

selama 23 jam 21 menit (84060 sekon). Maka dengan cara yang sama kalor panas

yang digunakan oleh ruang pengering adalah :

⁄

Maka nilai rata-rata dari jumlah kalor panas yang dialirkan oleh kolektor

menuju ruang pengering untuk mengeringkan singkong adalah :

(129)

Dari jumlah kalor yang digunakan oleh mesin pengering maka dapat dihitung

berapa besar jumlah berat singkong maksimum yang dapat dikeringkan oleh

mesin pengering yaitu :

⁄

Jadi berat maksimum yang dapat dikeringkan oleh mesin pengering dengan

(130)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dihasilkan dari pengujian ini adalah :

1. Data intensitas radiasi matahari hasil pengukuran pada saat pengujian

dengan BMKG terdapat perbedaan, perbedaan hasil pengukuran data yang

dilakukan tidak terlalu jauh. Hal ini terjadi karena jarak antara

Laboratorium Teknik Pendingin, Fakultas Teknik, USU dengan Stasiun

Klimatologi Sampali, Medan mempunyai jarak lumayan cukup jauh

sehingga cuaca dan kondisi awan pada kedua tempat ini pasti ada

perbedaan dan intensitasnya juga beda.

2. Model metematik karakteristik pengeringan cassava (singkong) adalah _.

3. Nilai efisiensi rata-rata kolektor surya selama proses pengujian

pengeringan adalah :

Tanggal 1 maret 2013 adalah 27,26%

4. Berat maksimum yang dapat dikeringkan oleh mesin pengering dengan

jumlah kalor yang digunakan dari kolektor adalah sebesar 7,717 kg.

5.2 Saran

(131)

1. Perlu penelitian lanjut untuk mengetahui pengaruh jarak antara kaca ke

plat agar mendapat jarak yang ideal antara kaca dan plat pada mesin

pengering kolektor surya tipe plat datar.

2. Perlu penelitian lebih lanjut mengenai optimasi jumlah berat sampel yang

dapat dikeringkan oleh mesin pengering ini.

3. Perlu pengujian produk hasil pertanian dan perkebunan yang lain untuk

mendapatkan model persamaan pengeringannya menggunakan mesin

(132)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengeringan Hasil Pertanian dan Perkebunan

Pengeringan hasil pertanian dan perkebunan merupakan salah satu unit

operasi energi paling intensif dalam pengolahan pasca panen. Unit operasi ini

diterapkan untuk mengurangi kadar air produk seperti berbagai buah-buahan,

sayuran, dan produk pertanian atau perkebunan lainnya setelah panen.

Pengeringan adalah proses pemindahan panas dan uap air secara simultan yang

memerlukan panas untuk menguapkan air dari permukaan bahan tanpa mengubah

sifat kimia dari bahan tersebut. Dasar dari proses pengeringan adalah terjadinya

penguapan air ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara udara dan

bahan yang dikeringkan. Laju pemindahan kandungan air dari bahan akan

mengakibatkan berkurangnya kadar air dalam bahan tersebut.

Pada prinsipnya, pengeringan hasil pertanian dan perkebunan bertujuan

untuk mengurangi kadar air yang terkandung pada bahan sampai pada kadar air

yang diinginkan. Tujuan mengurangi kadar air adalah untuk memperpanjang

kehidupan rak-produk bio-asal dengan mengurangi kadar air ke tingkat yang

cukup rendah sehingga menghambat pertumbuhan mikroorganisme, reaksi

enzimatik, dan reaksi lainnya yang memperburuk produk pertanian dan

perkebunan tersebut.

Faktor-faktor yang berpengaruh dalam proses pengeringan adalah suhu,

kelembaban udara, laju aliran udara, kadar air awal bahan dan kadar air akhir

bahan.

2.2 Jenis - Jenis Pengeringan

Jenis-jenis pengeringan berdasarkan karakteristik umum dari beberapa

pengering konvensional dibagi atas 8 bagian, yaitu : (Arun S. Mujumdar, Chung

Lim Law. 2009)

a) Baki atau wadah

Pengeringan jenis baki atau wadah adalah dengan meletakkan material

(133)

pengering. Cara perpindahan panas yang umum digunakan adalah

konveksi dan perpindahan panas secara konduksi juga dimungkinkan

dengan memanaskan baki tersebut.

b) Rotary

Pada jenis ini ruang pengering berbentuk silinder berputar sementara

material yang dikeringkan jaruh di dalam ruang pengering. Medium

pengering, umumnya udara panas, dimasukkan ke ruang pengering dan

bersentuhan dengan material yang dikeringkan dengan arah menyilang.

Alat penukar kalor yang dipasang di dalam ruang pengering untuk

memungkinkan terjadinya konduksi.

c) Flash

Pengering dengan flash (flash dryer) digunakan untuk mengeringkan

kandungan air yang ada di permukaan produk yang akan dikeringkan.

Materi yang dikeringkan dimasukkan dan mengalir bersama medium

pengering dan proses pengeringan terjadi saat aliran medium pengering

ikut membawa produk yang dikeringkan. Setelah proses pengeringan

selesai, produk yang dikeringkan akan dipisahkan dengan menggunakan

hydrocyclone.

d) Spray

Teknik pengeringan spray umumnya digunakan untuk mengeringkan produk yang berbentuk cair atau larutan suspensi menjadi produk padat.

Contohnya, proses pengeringan susu cair menjadi susu bubuk dan

pengeringan produk-produk farmasi. Cara kerjanya adalah cairan yang

akan dikeringkan dibuat dalam bentuk tetesan oleh atomizer dan dijatuhkan dari bagian atas. Medium pengering (umumnya udara panas)

dialirkan dengan arah berlawanan atau searah dengan jatuhnya tetesan.

Produk yang dikeringkan akan berbentuk padatan dan terbawa bersama

medium pengering dan selanjutnya dipisahkan dengan hydrocyclone.

e) Fluidized bed

Pengeringan dengan menggunakan kecepatan aliran udara yang relatif