Tugas Akhir
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh :
AJI PRIMA BARUS NURCAHYA NIM : 055214048
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
ii
Final Project
Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
by
AJI PRIMA BARUS NURCAHYA Student Number : 055214048
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
vi INTISARI
Sampai saat ini banyak daerah di Indonesia mengeringkan hasil pertanian
dengan cara penjemuran langsung. Cara ini dapat merusak kualitas hasil pertanian
karena radiasi ultraviolet, air hujan dan gangguan binatang. Penjemuran secara
langsung juga memerlukan waktu yang lama, padahal saat panen raya hasil
pertanian umumnya melimpah dan harus dikeringkan terlebih dahulu sebelum
disimpan atau dipasarkan.
Pengeringan merupakan salah satu proses yang penting khususnya pada
pengolahan hasil pertanian, karena cara pengeringan yang kurang baik dapat
mengakibatkan hasil pertanian menjadi kurang baik misalnya struktur vitaminnya
menjadi rusak, kotor karena debu dan kotoran, mudah berjamur karena lembab,
berubah warna atau berkecambah. Mengingat krisis global dan energi, perlu solusi
yang lain dalam pengeringan yaitu pembuatan pengering energi surya meng-
gunakan absorber porus.
Dalam penelitian ini variasi yang dilakukan adalah sudut buka udara
masuk (untuk mengatur udara masuk) dan kemiringan alat. Variasi bertujuan
mengetahui karakteristik pengering energi surya menggunakan absorber porus
yaitu mengetahui nilai temperatur maksimal, efisiensi kolektor, kelembaban relatif
yang dihasilkan alat pengering dengan menggunakan absorber porus. Pengukuran
dilakukan tiap 10 menit, dengan pengambilan data suhu kering dan suhu basah
udara masuk kolektor, udara setelah kolektor dan udara setelah beban yang
dikeringkan.
Pembuatan pengering energi surya dengan panjang 1,5 lebar 1 m dan
tebal 0,2 m, dan mengunakan porus dari alumunium dicat warna hitam. Setelah
dilakukan penelitian dengan variasi sudut buka udara masuk kolektor, dan
kemiringan alat, maka dapat diketahui nilai suhu udara maksimal terjadi pada saat
keluar kolektor sebesar 70,9 0C, efisiensi kolektor tertinggi 0,00206, kelembaban relatif udara terendah masuk kolektor adalah 23%, kelembaban relatif udara
terendah setelah kolektor adalah 11%, kelembaban relatif udara terendah setelah
vii
karuniaNya, sehingga tugas akhir yang berjudul ”KARAKTERISTIK
PENGERING ENERGI SURYA MENGGUNAKAN KETEBALAN ABSORBER
PORUS 9 CM“ ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah sebagai syarat
untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains
dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan adanya bantuan dan
kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
ucapan terima kasih kepada :
1. Dr. Ir. P. Wiryono Priyotamtama, SJ., selaku Rektor Universitas Sanata
Dharma.
2. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma.
3. Budi Sugiharto S.T.,M.T, selaku ketua Program Studi Teknik Mesin.
4. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T, selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.
5. Segenap staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata
Dharma yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada
penulis, sehingga sangat berguna dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
6. Segenap staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata
viii menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. Bapak Sunyoto dan Ibu Tiwi yang selalu memberikan semangat dan dukungan
kepada penulis.
10.Bapak Purnomo dan Ibu Sri Rahayu yang selalu memberikan dukungan
kepada penulis.
11.Dewi Endarwati yang selalu memberi dukungan, semangat, dan menemani
penulis dalam suka maupun duka, dan membuat hari-hari penuh warna.
12.Rigar Widi Sulistiawan dan Agustinus Jati Pradana, sebagai teman kelompok
dalam pembuatan Tugas Akhir ini.
13.Rekan-rekan mahasiswa khususnya angkatan 2005 yang telah memberikan
masukan-masukan dan dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
14.Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah
ikut membantu dalam menyelesaikan Tuagas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang
perlu diperbaiki dalam Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan
dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga
Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.
Terima kasih.
x
Title page ... ii
Pengesahan ... iii
Pernyataan ... v
Intisari ... vi
Kata pengantar ... vii
Lembar Pernyataan Publikasi ... ix
Daftar isi ... x
Daftar gambar ………. xii
Daftar tabel ……….. xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar belakang ... 1
1.2 Perumusan masalah ... 2
1.3 Tujuan dan manfaat ... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 5
2.1 Prinsip Kerja ... 5
2.2 Landasan Teori ... 7
2.3 Tinjauan Pustaka ... 13
BAB III METODE PENELITIAN ... 15
3.1 Skema Alat ... 15
3.2 Variabel yang Divariasikan ... 16
3.3 Variabel yang Diukur ... 16
3.4 Langkah Penelitian ... 17
xi
4.3 Grafik dan Pembahasan ……… ……… 56
BAB V PENUTUP ……….. 72
5.1 Kesimpulan ………... 72
5.2 Saran ………. 73
Daftar Pustaka ………..………..………. 74
xii energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .………...….………… 56
Gambar 4.2 Grafik temperatur udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……….……..………. 57
Gambar 4.3 Grafik temperatur udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energy surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……….………... 58
Gambar 4.4 Grafik penurunan tekanan udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……….……….... 59
Gambar 4.5 Grafik penurunan tekanan udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .………...………... 60
Gambar 4.6 Grafik penurunan tekanan udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .………...………...… 61
Gambar 4.7 Grafik energi berguna terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……….………... 62
Gambar 4.8 Grafik energi berguna terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……….………... 63
Gambar 4.9 Grafik energi berguna terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……….……….……...…… 64 Gambar 4.10 Grafik efisiensi kolektor terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi
xiii
masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……….……… 65 Gambar 4.11 Grafik efisiensi kolektor terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi
surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg ………. 66 Gambar 4.12 Grafik efisiensi kolektor terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg ………. 67 Gambar 4.13 Grafik kelembaban relatif pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg ...………...… 68
masuk 30˚, kemiringan alat 30 ˚, massa beban handuk 0,55 kg ….... 18
Tabel 4.2 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur ... 19
Tabel 4.3 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk 0,55 kg ..…... 20
Tabel 4.4 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur ... 21
Tabel 4.5 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, massa beban handuk 0,55 kg ... 22
Tabel 4.6 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur ... 22
Tabel 4.7 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55 kg ... 24
Tabel 4.8 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55 kg ... 26
Tabel 4.9 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55 kg ... 27
Tabel 4.10 Data perhitungan P- saturated (dari Tabel 4.1) ………... 29
Tabel 4.11 Data perhitungan hg (dari Tabel 4.1) ………..……...… 29
Tabel 4.12 Data perhitungan hf (dari Tabel 4.1) ………..……… 30
Tabel 4.13 Data perhitungan hfg (dari Tabel 4.1) ………...…. 30
absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara
masuk 60˚,kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55kg ... 36
Tabel 4.17 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55kg ... 37
Tabel 4.18 Data perhitungan P- saturated (dari Tabel 4.2) ………...…... 39
Tabel 4.19 Data perhitungan hg (dari Tabel 4.3) ………...…... 40
Tabel 4.20 Data perhitungan hf (dari Tabel 4.3) ………...… 40
Tabel 4.21 Data perhitungan hfg (dari Tabel 4.3) ……….…...… 41
Tabel 4.22 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55kg ... 43
Tabel 4.23 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0,55kg ... 46
Tabel 4.24 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0,55kg ... 47
Tabel 4.25 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0,55kg ... 48
Tabel 4.26 Data perhitungan P- saturated (dari Tabel 4.5) ……....…...…... 50
Tabel 4.27 Data perhitungan hg (dari Tabel 4.5) ………..…….……... 51
Tabel 4.28 Data perhitungan hf (dari Tabel 4.5) …………..………... 51
Tabel 4.31 Tabel 4.31 Hasil perhitungan persentase penurunan berat air pada bahan yang dikeringkan (handuk basah) dengan pengering dan penjemuran lansung berdasarkan hasil perhitungan persentase
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Sampai saat ini banyak daerah di Indonesia pengeringan hasil pertanian
umumnya masih dilakukan dengan cara penjemuran langsung. Cara ini dapat
merusak kualitas hasil pertanian karena radiasi ultraviolet, air hujan dan gangguan
binatang. Penjemuran secara langsung juga memerlukan waktu yang lama, padahal
saat panen raya hasil pertanian umumnya melimpah dan harus dikeringkan terlebih
dahulu sebelum disimpan atau dipasarkan. Cara pengeringan yang lain adalah
menggunakan alat pengering yang umumnya menggunakan bahan bakar minyak atau
energi listrik. Tetapi belum semua daerah di Indonesia terdapat jaringan listrik atau
belum memiliki sarana transportasi yang baik sehingga bahan bakar minyak tidak
mudah didapat. Selain itu penggunaan bahan bakar minyak atau energi listrik
menyebabkan biaya proses pengeringan menjadi mahal sehingga harga jual hasil
pertanian menjadi tinggi.
Pengering adalah suatu alat yang digunakan untuk menurunkan kelembaban
udara dengan cara memanfaatkan energi surya untuk memanaskan kolektor
sehingga udara yang melewati kolektor menjadi panas. Aliran udara panas yang
mengalir digunakan untuk menurunkan kelembaban bahan yang akan dikeringkan,
Energi surya merupakan energi yang tersedia melimpah di Indonesia
sehingga pemanfaatan energi surya dapat mengurangi atau bahkan menggantikan
penggunaan bahan bakar atau energi listrik dalam proses pengeringan hasil-hasil
pertanian. Alat pengering dengan memanfaatkan energi surya yang ada umumnya
menggunakan absorber jenis pelat yang terbuat dari tembaga atau alumunium.
Masalah yang ada dengan penggunaan absorber jenis pelat ini adalah dari segi biaya
yang lebih mahal dan teknologi pembuatan alat pengering yang lebih sukar jika
dibandingkan alat pengering yang menggunakan absorber jenis porus. Informasi
mengenai karakteristik pengering energi surya menggunakan absorber porus
belum,banyak dilakukan, oleh kerena itu perlu banyak dilakukan penelitian untuk
mengetahui karakteristik pengering menggunakan absorber porus.
1.2Perumusan Masalah
Karakteristik pengering energi surya ditunjukan antara lain dengan:
temperatur atau suhu udara, perbedaan tekanan, energi berguna, dan efisiensi yang
dapat dihasilkan. Temperatur udara adalah suhu yang diukur dari pengering enegi
surya menggunakan absorber porus pada saat masuk kolektor, keluar kolektor, dan
setelah beban. Tingginya temperature udara dipengaruhi oleh volume udara kolektor
dan laju aliran udara dalam kolektor, semakin cepat laju aliran udara semakin rendah
suhunya. Perbedaan tekanan merupakan perbedaan tekanan pada saat udara masuk
kolektor, keluar kolektor, dan setelah beban. Besar kecil tekanan dipengaruhi oleh
suhu udara yang masuk ke pengering. Kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan air
dikeringkan. Energy berguna adalah besarnya energi yang digunakan dalam proses
pengeringan. Kelembaban relatif adalah kelembaban yang diperoleh dari suhu kering
dan basah yang diukur pada pengering pada saat udara masuk kolektor, keluar
kolektor dan setelah beban. Pada penelitian ini dibuat sebuah model pengering
dengan energi surya dengan panjang 1,5 m, lebar 1 m, tebal 0,2 m mengunakan
kolektor surya dengan ukuran panjang 1 m dan lebar 1 m, menggunakan absorber
porus dari kasa aluminium yang dicat hitam, jarak antara plastik dengan absorber
porus 0,01 m, ketebalan absorber 0,09 m, ukuran lubang udara masuk dan keluar 1m
x 0,09 m. Sudut buka udara masuk kolektor divariasi 30º, 45º, dan kemiringan
kolektor divariasi 30º, 45º. Variasi sudut udara masuk dan kemiringan alat dilakukan
untuk mengetahui perbedaan tekanan udara di dalam pengering dan suhu udara
didalam pengering. Besarnya suhu maupun tekanan udara didalam pengering
dipengaruhi oleh laju aliran dan volume udara yang masuk. Semakin cepat laju aliran
udara dan semakin besar volume udara yang masuk, maka suhu dan tekanan udara
didalam pengering semakin rendah. Udara mengalir ke dalam alat pengering secara
alami tidak menggunakan bantuan blower, bahan yang dikeringkan adalah handuk
yang dibasahi seberat 0,550 kg. Penjemuran langsung juga dilakukan untuk
1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan yang ingin dicapai yaitu :
a. Untuk mengetahui karakteristik alat pengering energi surya dengan absorber
porus.
b. Untuk mengetahui temperatur, penurunan tekanan, energi berguna, efisiensi
kolektor, dan kelembaban relatif.
c. Mengetahui persentase perbedaan pengeringan yang dapat dihasilkan alat
dengan penjemuran langsung.
Manfaat yang di dapat yaitu :
1. Menambah kepustakaan teknologi khususnya pengeringan menggunakan
energi surya.
2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat
prototipe alat pengering menggunakan energi surya yang dapat membantu
masyarakat dalam krisis energi ini.
3. Memberikan solusi penegeringan bagi masyarakat yang belum terjangkau
oleh listrik, untuk mengurangi biaya produksi, dan memberikan solusi energi
surya sebagai energi terbarukan untuk mengurangi penggunaan minyak bumi
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2. 1 Prinsip Kerja
Prinsip kerja dari pengering yaitu energi surya yang datang akan diterima dan
dikonversikan oleh absorber didalam kolektor. Selanjutnya absorber ini berfungsi
untuk memanasi udara luar yang mengalir lewat lubang udara masuk. Udara yang
panas mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari pada udara dingin. Karena
adanya perbedaan massa jenis ini udara dapat mengalir secara alami dan
mengeringkan bahan yang dikeringkan. Proses ini berlangsung terus-menerus sampai
proses pengeringan selesai.
Pengering energi surya menggunakan absorber porus pada umunya terdiri
dari 3 bagian utama yaitu : kotak kolektor, absorber yang berbentuk porus, misalnya
kasa aluminium dan plastik sebagai penutup. Bagian pertama alat penering adalah
lubang udara masuk yang berfungsi untuk lubang masuknya udara sekitar ke dalam
kolektor secara alami. Bagian kedua adalah absorber yang berfungsi untuk
memanaskan udara yang masuk ke kolektor. Absorber yang digunakan adalah jenis
absorber porus dengan bahan alumunium,kemudian absorbernya dicat warna hitam
untuk memaksimalkan penyerapan energi surya. Absorber berfungsi untuk menyerap
energi surya yang berupa energi panas yang kemudian digunakan untuk memanaskan
udara luar yang mengalir ke dalam alat pengering secara alami tidak menggunakan
alat untuk menhembuskan udara. Perpindahan panas dari absorber ke udara tersebut
mengalir melewati rak pengering yang digunakan untuk meletakan bahan yang akan
dikeringkan, kemudian udara panas dan kering menembus bahan yang akan
dikeringkan. Pada saat udara panas ini menembus bahan yang dikeringkan terjadilah
perpindahan panas yang menguapkan air dari bahan yang dikeringkan ke udara,
proses ini disebut proses pengeringan. Bagian terakhir dari pengering hasil pertanian
adalah lubang pembuangan uap atau lubang udara basah, dimana fungsinya adalah
untuk membuang udara yang membawa uap air ke lingkungan sekitar di luar alat
pengering. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Litbang Biro Pusat Statistik (BPS)
antara tahun 2004–2006 menunjukkan bahwa tingkat kerusakan hasil pertanian pasca
panen untuk padi berkisar 10,39 % hingga 15,26 % dan salah satu faktornya adalah
proses pengeringan yang kurang baik. Sampai saat ini dibanyak daerah di Indonesia
pengeringan hasil pertanian umumnya masih dilakukan dengan cara penjemuran
langsung. Cara ini dapat merusak kualitas hasil pertanian karena radiasi ultraviolet,
air hujan dan gangguan binatang. Penjemuran secara langsung juga memerlukan
waktu yang lama, padahal saat panen raya hasil pertanian umumnya melimpah dan
harus dikeringkan terlebih dahulu sebelum disimpan atau dipasarkan. Jenis pengering
yang masih belum banyak dilakukan penelitian adalah pengering energi surya
menggunakan absorber porus, padahal pengering jenis tersebut mudah mudah
mendapatkan bahan bakunya, kontruksi alat dapat dapat dilihat pada gambar dibawah
Gambar 2.1. Alat pengering energi surya.
2. 2 Landasan Teori
Persamaan–persamaan yang digunakan untuk mengetahui karakteristik dapat
dilihat pada persamaan (1) sampai dengan (14). Perbedaan tekanan ditimbulkan
karena adanya perbedaan massa jenis antara udara didalam dan diluar pengering,
untuk h1 dan h2 dapat dilihat pada gambar 2.2. Secara matematis dapat dituliskan
sebagai berikut: (Arismunandar, W, 1995, hal 143)
p =
[
h1(
ρ−ρ1)
+h2(ρ−ρ2)]
g (1)dengan :
p : penurunan tekanan (Pa)
h1 : jarak antara lapisan bawah handuk dengan lubang udara masuk (m)
h2 : jarak antara lapisan atas handuk dengan lubang udara keluar (m)
h : tebal lapisan yang dikeringkan
Pemantul panas Rak pengering
Bahan
dikeringkan
Engsel
Engsel
Bahan yang dikeringkan
h1
Plastik transparan
ρ : massa jenis udara lingkunga sekitar (kg/m3)
1
ρ : massa jenis udara setelah melewati kolektor (kg/m3)
2
ρ : massa jenis udara setelah melewati lapisan padi (kg/m3)
g : 9,81 m/detik2
Kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air adalah kalor yang
diperlukan untuk mengeluarkan uap air, secara matematis dinyatakan dengan
persamaan:
Q = massa air yang keluar x hfg (2)
dengan :
Q : kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air (Mj / kg)
fg
h : entalpi uap jenuh (kj/kg)
Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan.
Aliran udara masuk
GT h2
Aliran udara keluar
Energi Berguna (
Q
u ) adalah jumlah energi yang terpakai untuk memanasiudara di absorber (jumlah energi yang dipindahkan dari absorber ke udara) disebut
dengan energi berguna, secara matematis dinyatakan dengan persamaan:
(
0 1)
m : laju massa aliran udara dalam kolektor (kg/detik)
CP : panas spesifik udara (J/(kg.OC)
TO : temperatur udara keluar kolektor (OC)
Ti : temperatur udara masuk kolektor (OC)
∆t : waktu pengambilan data (detik)
Laju massa aliran udara (m) dapat dihitung dengan:
V
m= ρ⋅ (4)
dengan:
ρ : massa jenis udara (kg/m3)
V : volume aliran udara kolektor (m3)
Efisiensi dari suatu alat adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan
dengan masukan yang diberikan. Efisiensi kolektor (ηC) didefinisikan sebagai
perbandingan antara energi berguna dengan total energi surya yang datang ke
kolektor, secara matematis dinyatakan dengan persamaan:
dengan:
QU : energi berguna ( W)
I : intensitas energi surya yang datang (W/m2)
AC : luas kolektor surya (m2)
Kelembaban Spesifik (ω2 ) dengan menggunakan rumus:
Kelembaban Spesifik (ω1 ) dengan menggunakan rumus:
Tekanan jenuh (P-saturated) dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang
daimbil dari Grafik P-saturated pada lampiran 1 dan 2, secara matematis dinyatakan
dengan persamaan sebagai berikut:
P-sat = 10-6.x4 – 0,000.x3 + 0,010.x2 – 0,173x + 1,624 (8)
Dengan x = suhu udara kering dan basah pada saat masuk kolektor, keluar
kolektor, dan setelah beban.
Hg (entalpi uap) dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang daimbil dari
Grafik Hg pada lampiran 1 dan 2, secara matematis dinyatakan dengan persamaan
sebagai berikut:
Hg = -10-5.x3 + 0,000.x2 + 1,816.x + 2501 (9)
Dengan x = suhu udara kering dan basah pada saat masuk kolektor, keluar
kolektor, dan setelah beban.
Hfg dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang daimbil dari Grafik Hfg
pada lampiran 1 dan 2, secara matematis dinyatakan dengan persamaan sebagai
berikut:
Hfg = -10-5.x3 + 0,000.x2 – 2,387.x + 2501 (10)
Dengan x = suhu udara kering dan basah pada saat masuk kolektor, keluar
kolektor, dan setelah beban.
Hf (entalpi cair) dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang daimbil dari
Grafik Hf pada lampiran 1 dan 2, secara matematis dinyatakan dengan persamaan
sebagai berikut:
Dengan x = suhu udara kering dan basah pada saat masuk kolektor, keluar
kolektor, dan setelah beban.
Kelembaban relatif (φ1) adalah kelembaban yang diperoleh dari suhu kering
dan basah yang dari udara yang masuk ke dalam pengering. Dapat di hituing dengan
rumus : (Çengel, A. Yunus & Robert H. 2005, chapter 14, hal 725)
1
Penurunan berat (penyusutan berat) ( W) adalah selisih berat yang dihasilkan
dari bahan yang dikeringkan sebelum dan setelah dikeringkan, secara matematis
dihitung dengan rumus :
W = Wawal – Wakhir (13)
dengan: W = penyusutan berat (gram)
Wawal = berat awal ditimbang (gram)
Wakhir = berat akhir setelah ditimbang (gram)
Persentase berat yang dihasilkan (%W) adalah persentase besarnya air yang di
hilangkan dari bahan yang dikeringkan. Secara matematis dihitung menggunakan
% W = 100% W
) W -W (
awal akhir
awal X (14)
dengan :
Wawal = berat awal ditimbang (kg)
Wakhir = berat akhir setelah ditimbang (kg)
% W = Persentase berat (%W)
2.3 Tinjauan Pustaka
Pengeringan merupakan cara terbaik dalam pengawetan bahan makanan dan
pengering energi surya merupakan teknologi yang sesuai bagi kelestarian alam
(Scanlin, 1997). Pengeringan dengan penjemuran langsung (tradisional) sering
menghasilkan kualitas pengeringan yang buruk. Hal ini disebabkan bahan yang
dijemur langsung tidak terlindungi dari debu, hujan, angin, serangga, burung atau
binatang lain. Kontaminasi dengan mikroorganisme yang terdapat di tanah dapat
membahayakan kesehatan (Häuser et. al). Kunci dari pengeringan bahan makanan
adalah mengeluarkan kandungan air secepat mungkin pada temperatur yang tidak
merusak bahan makanan tersebut. Jika temperatur terlalu rendah maka
mikroorganisme akan berkembang sebelum bahan makanan kering tetapi jika
temperatur terlalu tinggi maka bahan makanan dapat mengalami pengeringan yang
berlebih pada bagian permukaan (Kendall, 1998). Kelemahan utama dari pengering
energi surya adalah kecilnya koefisien perpindahan panas antara pelat absorber dan
udara yang dipanasi, sehingga menyebabkan efisiensi kolektor yang rendah.
1991), penggunaan absorber dengan permukaan kasar (Choudhury et al., 1988), dan
penggunaan absorber porus (Sharma et. al., 1991). Penelitian pengering energi surya
dengan luas kolektor 1,64m2 yang dilengkapi 8 sampai 32 sirip segi empat dengan
luas total sirip 0,384 m2 dapat menaikkan temperatur udara keluar dan efisiensi
kolektor. Sirip dipasang di dalam kolektor dengan dua variasi pemasangan yaitu sirip
dapat bergerak bebas dan tetap (Kurtbas, 2006). Penelitian dengan metode simulasi
untuk mengetahui efisiensi tahunan pengering energi surya dengan absorber jenis
porus di India menghasilkan nilai yang sesuai dengan penelitian secara eksperimen
(Sodha et. al., 1982). Eksperimen dengan absorber porus menggunakan kasa
alumunium dengan permukaan reflektif dibagian bawahnya menghasilkan efisiensi
yang hampir sama dengan enam lembar bilah baja yang dicat hitam tetapi memiliki
15
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Skema Alat
Alat pengering dengan menggunakan absorber porus pada umunya terdiri dari
3 bagian utama yaitu :
a. Kotak kolektor, dengan ukuran 100 cm x 100 cmyang terdiri dari absorber porus
dan plastik transparan, serta lubang udara masuk dengan ukuran 100 cm x 9 cm.
b. Kotak pengering dengan ukuran 100 cm x 50 cm, rak pengering untuk meletakan
bahan yang dikeringkan dengan ukuran 100 cm x 50 cm.
c. Lubang udara keluar dari kotak pengering dengan ukuran 100 cm x 9 cm.
Skema alat pengering hasil pertanian dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini :
Gambar 3.2. Skema ukuran alat penelitian
3.2 Variabel yang Divariasikan
1. Pengering dengan sudut tutup udara masuk 30˚, 45˚
2. Kemiringan alat pengering 30˚, 45˚
3.3 Variabel yang Diukur
1. Radiasi dari energi surya yang datang (W/m2)
2. Temperatur udara masuk kolektor
T1 = temperatur kering
T2 = temperatur basah
3. Temperatur udara keluar kolektor
T1 = temperatur kering
4. Temperatur udara keluar pengering
T1 = temperatur kering
T2 = temperatur basah
3.4 Langkah Penelitian
1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada gambar 3.1.
2. Pengambilan data dilakukan dengan mevariasikan sudut tutup udara masuk.
3. Pengambilan data dilakukan setiap 10 menit selama kurang lebih 2 jam.
4. Data yang dicatat adalah temperatur udara masuk kolektor, temperatur udara
setelah kolektor, temperatur udara setelah kotak beban.
5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat
pengering harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan
pengambilan data variasi saat ini.
3.5 Pengolahan dan Analisa Data
Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada
parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1) sampai
dengan persamaan (14). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik
18
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Kita akan mengetahui data yang telah diambil dengan variasi yang berbeda.
Pengambilan data tiap variasi hanya dilakukan sekali saja. Bahan yang di keringkan
adalah handuk basah. Tempat pengambilan data di lakukan di lingkungan universitas
sanata Dharma.
Dalam penelitian pengering energi surya dengan absorber porus aluminium
ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk
basah 0,55 kg yang dilakukan pada :
Tanggal : 05-12-2008
Jam : 10.00 - 12.10 WIB
Massa handuk awal (W1) : 0,55 kg
Ketebalan handuk = 0,01 m
Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :
Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30 ˚, massa beban handuk basah 0,55 kg.
Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam, tebal 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30 ˚, massa beban handuk basah 0,55 kg. (lanjutan) Selisih berat handuk sebelum dan setelah dikeringkan ( W) = 0,385 kg
Dalam penelitian yang telah dilaksanakan, Intensitas energi surya yang datang
sudah diambil menggunakan alat pengukur Gt (Day Star), dan diperoleh hasil sebagai
berikut :
Tabel 4.2 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur.
Dalam penelitian pengering energi surya dengan absorber porus aluminium
ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk
basah 0,55 kg yang dilakukan pada :
Tanggal : 05-12-2008
Jam : 12.30 - 14.40 WIB
Massa handuk awal (W1) : 0,55 kg
Ketebalan handuk = 0,01 m
Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :
Tabel 4.3 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk 0,55 kg.
No Selisih berat handuk sebelum dan setelah dikeringkan ( W) = 0,17 kg
Dalam penelitian yang telah dilaksanakan, Intensitas energi surya yang datang
sudah diambil menggunakan alat pengukur Gt (Day Star), dan diperoleh hasil sebagai
Tabel 4.4 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur.
No
Waktu
(menit ke-)
1 10
2 20
3 30
4 40
5 50
6 60
7 70
8 80
9 90
10 100 11 110 12 120 13 130
!
Dari data tersebut diperoleh Gt rata – rata = 450,46 Watt/m2
Dalam penelitian pengering energi surya dengan absorber porus aluminium
ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk
basah 0,55 kg yang dilakukan pada :
Tanggal : 18-12-2008
Jam : 09.30-11.40 WIB
Massa handuk awal (W1) : 0,550 kg
Ketebalan handuk = 0,01m
Tabel 4.5 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, massa beban handuk basah 0,55 kg.
No
Dalam penelitian yang telah dilaksanakan, Intensitas energi surya yang datang
sudah diambil menggunakan alat pengukur Gt (Day Star), dan diperoleh hasil sebagai
berikut :
Tabel 4.6 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur.
No (menit ke-)Waktu
4.2 Hasil Penelitian
Perhitungan data ini meliputi : perbedaan tekanan, intensitas energi surya yang
datang, kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air, energi berguna, efisiensi
kolektor, kelembaban spesifik, kelembaban relatif, penurunan berat, dan persentase berat
yang dihasilkan dapat dijelaskan pada perhitungan dibawah ini :
Perhitungan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium,
ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk
basah 0,55 kg yaitu :
a) Menghitung Penurunan Tekanan ( p)
Data Tabel 4.1
Diketahui :
h1 = 1 m ∆h = 0,01 m
h2 = 0,5 m
Ta= 31 (diasumsikan konstan)
p =
[
1(
1,161 1,168)
0,5 (1,161 1,192 )]
9,81 / 2b) Menghitung Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air
Q = massa air yang keluar x hfg
hfg diperoleh dari persamaan pada grafik hfg lampiran 1 dan lampiran 2.
X= suhu kering keluar kolektor
hfg = -10-5x3 + 0,000x2 – 2,387x + 2501
= -10-5. (29,1)3 + 0,000.(29,1)2 – 2,387.(29,1) + 2501
= 2431,29 kj/kg
Q = 0,385 kg x 2431,29 kj/kg
Q = 936,05 kj
Dengan cara perhitungan yang sama, maka didapatkan data hasil perhitungan dari
pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut
udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg disajikan dalam tabel:
Tabel 4.7 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg.
Tabel 4.7 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya
Energi berguna dapat diperoleh dengan persamaan :
(
0 1)
= 1,1045 kg/detik
Cp = 1,005 J/kg.˚C (1 Atmosfir)
Dari tabel 4.1, data ke-3 menit ke 30 diketahui:
Dengan cara perhitungan yang sama seperti diatas, maka didapatkan data hasil
perhitungan energi berguna dari pengering energi surya dengan absorber porus
aluminium, ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban
handuk basah 0,55 kg disajikan dalam tabel berikut :
Tabel 4.8 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55 kg.
Waktu
Dapat diperoleh dengan persamaan :
Jawab :
Dengan cara perhitungan yang sama seperti diatas, maka didapatkan data hasil
perhitungan Efisiensi kolektor dari pengering energi surya dengan absorber porus
aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban
handuk basah 0,55 kg disajikan dalam tabel berikut.
Tabel 4.9 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg.
e) Kelembaban spesifik
P2 = 101,325 kpa (1atm)
Tekanan jenuh (P-saturated), dari Tabel 4.1, data ke 1, menit ke 10.
P-sat = 10-6.(x4) – 0,000.(x3) + 0.010.(x2) – 0,173.(x) + 1,624
= 10-6.(31,44) – 0,000.(31,43) + 0,010.(31,42) – 0,173.(31,4) + 1,624
= 7,02 kpa
Entalpi uap (Hg), dari Tabel 4.1, data ke 1,menit ke 10.
Hg = -10-5.(x3) + 0,000.(x2) + 1,816.(x) + 2501
= -10-5.(31,43) + 0,000.(31,42) + 1,816.(31,4) + 2501
= 2557,71 kj/kg
Entalpi cair (Hf), dari Tabel 4.1, data ke 1,menit ke 10.
Hf = 40-6.(x3) – 0,000.(x2) + 4,206.(x) – 0,007
= 40-6.(27,83) – 0,000.(27,82) + 4,206.(27,8) – 0,007
= 116,92 kj/kg
Entalpi laten penguapan (Hfg), dari Tabel 4.1, data ke 1,menit ke 10.
Hfg = -10-5.(x3)+ 0,000.(x2) – 2,387.(x) + 2501
= -10-5.(27,83)+ 0,000.(27,82) – 2,387.(27,8) + 2501
Dengan cara perhitungan yang sama seperti diatas, maka didapatkan data hasil
perhitungan P- saturated, Hg, Hf, dan Hfg, dapat disajikan dalam tabel berikut :
Tabel 4.10 Data perhitungan P- saturated (dari suhu pada Tabel 4.1)
Tabel 4.11 Data perhitungan Hg (dari suhu kering pada Tabel 4.1)
Tabel 4.12 Data perhitungan Hf (dari suhu basah pada Tabel 4.1)
Tabel 4.13 Data perhitungan Hfg (dari suhu basah pada Tabel 4.1)
Untuk menghitung 1, 2, dan kelembaban relatif ( ) diperlukan P-sat, hg, hf, hfg
yang dapat diambil dari Tabel 4.10, Tabel 4.11, Tabel 4.12, dan Tabel 4.13. Dapat dilihat
pada perhitungan dibawah ini :
f) Kelembaban relatif (φ1) dengan menggunakan rumus:
Dengan cara perhitungan yang sama, maka didapatkan data hasil perhitungan dari
pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut
udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg disajikan dalam tabel
berikut:
Tabel 4.14 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg.
No
Waktu (menit ke-)
Masuk kolektor Keluar kolektor ( ( )
g) Penurunan berat yang dihasilkan (%W)
Diketahui: Dengan alat pengering : Penjemuran lansung :
Wawal = 0,55 (kg) Wawal = 0,55 (kg)
Wakhir = 0,165 (kg) Wakhir = 0,45 (kg)
W = Wawal – Wakhir W = Wawal – Wakhir
W = 0,55 – 0,165 W = 0,55 – 0,45
W = 0,385 kg W = 0,1 kg
h) Persentase berat yang dihasilkan (%W) :
% W = 100%
Dengan alat pengering : Penjemuran langsung :
% W = 100%
Perhitungan pada alat pengering energi surya dengan absorber porus aluminium
ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk
basah 0,55 kg yaitu :
a) Menghitung Penurunan Tekanan ( p)
Data Tabel 4.1
Diketahui :
h1 = 1 m ∆h = 0,01 m
h2 = 0.5 m
Tkeluar kolektor kering = 63,2 0C
b) Menghitung Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air
Q = massa air yang keluar x hfg
hfg diperoleh dari persamaan pada gambar grafik hfg lampiran 1 dan
lampiran 2
X= suhu kering keluar kolektor
hfg = y = -10-5x3 + 0,000x2 – 2,387x + 2501
= -10-5. (63,2,1)3 + 0,000.(63,2)2 – 2,387.(63,2) + 2501
= 2431,29 kj/kg
Q = 0,170 kg x 2347.62 kj/kg
Dengan cara perhitungan yang sama, maka didapatkan data hasil perhitungan dari
pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut
udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg disajikan dalam tabel.
Tabel 4.15 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg.
Dengan : h1 = 1 m, h2 =0,5 m, ∆h = 0, 02 m. W1 = 0,55 kg, W2 =0,38 kg, ∆W = 0,170 kg.
c) Energi Berguna (
Q
u ).Energi berguna dapat diperoleh dengan persamaan :
(
0 1)
= 1,1045 kg/detik
Dari tabel 4.1 diketahui:
Dengan cara perhitungan yang sama seperti diatas, maka didapatkan data hasil
perhitungan energi berguna dari pengering energi surya dengan absorber porus aluminium
ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk
basah 0,55 kg disajikan dalam tabel.
Tabel 4.16 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg.
d) Efisiensi kolektor (ηC)
Dapat diperoleh dengan persamaan :
c
Dengan cara perhitungan yang sama seperti di atas, maka didapatkan data hasil
perhitungan Efisiensi kolektor dari pengering energi surya dengan absorber porus
aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban
handuk basah 0,55 kg disajikan dalam tabel :
Tabel 4.17 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg.
e) Kelembaban spesifik
Tekanan jenuh (P-saturated), dari Tabel 4.3, data ke 1, menit ke 10.
P-sat = 10-6.(x4) – 0,000.(x3) + 0,010.(x2) – 0,173.(x) + 1,624
= 10-6.(33,64) – 0,000.(33,63) + 0,010.(33,62) – 0,173.(33,6) + 1,624
= 8,38 kpa
Entalpi uap (Hg), dari Tabel 4.3, data ke 1,menit ke 10.
Hg = -10-5.(x3) + 0,000.(x2) + 1,816.(x) + 2501
= -10-5.(33,63) + 0,000.(33,62) + 1,816.(33,6) + 2501
Entalpi cair (Hf), dari Tabel 4.3, data ke 1,menit ke 10.
Hf = 40-6.(x3) – 0,000.(x2) + 4,206.(x) – 0,007
= 40-6.(33,63) – 0,000.(33,62) + 4,206.(33,6) – 0,007
= 141,31kj/kg
Entalpi laten penguapan (Hfg), dari Tabel 4.3, data ke 1,menit ke 10.
Hfg = -10-5.(x3)+ 0,000.(x2) – 2,387.(x) + 2501
= -10-5.(33,63)+ 0,000.(33,62) – 2,387.(33,6) + 2501
= 2420,42 kj/kg
Dengan cara perhitungan yang sama seperti diatas, maka didapatkan data hasil
perhitungan P- saturated, Hg, Hf, dan Hfg, dapat disajikan dalam tabel berikut :
Tabel 4.18 Data perhitungan P- saturated (dari suhu kering Tabel 4.3)
Tabel 4.19 Data perhitungan Hg (dari suhu kering Tabel 4.3)
Tabel 4.20 Data perhitungan Hf (dari suhu basah Tabel 4.3)
Tabel 4.21 Data perhitungan Hfg (dari suhu basah Tabel 4.3)
Untuk menghitung 1, 2, dan kelembaban relatif ( ) diperlukan P-sat, hg, hf, hfg
yang dapat diambil dari Tabel 4.18, Tabel 4.19, Tabel 4.20, dan Tabel 4.21.
Kelembaban Spesifik (ω1 ) dengan menggunakan rumus:
f) Kelembaban relatif (φ1) dengan menggunakan rumus:
Dengan cara perhitungan yang sama, maka didapatkan data hasil perhitungan dari
pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut
udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg disajikan di dalam
tabel berikut :
Tabel 4.22 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg.
No
Waktu
(menit ke-)
Masuk kolektor Keluar kolektor ( ( )
* * + +,-' * * + +,-' * * + +,-'
Diketahui: Dengan alat pengering : Penjemuran lansung :
Wawal = 0,55 (kg) Wawal = 0,55 (kg)
Wakhir = 0,380 (kg) Wakhir = 0,425 (kg)
W = Wawal – Wakhir W = Wawal – Wakhir
W = 0,55 – 0,380 W = 0,55 – 0,425
h) Persentase berat yang dihasilkan (%W) :
Dengan alat pengering : Penjemuran langsung :
% W = 100%
Perhitungan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium
ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk
basah 0,55 kg yaitu :
a) Menghitung Penurunan Tekanan ( p)
Data Tabel 4.1
Diketahui :
h1 = 1 m ∆h = 0,01 m
h2 = 0.5 m
Ta= 31 (diasumsikan konstan)
1
b) Menghitung Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air
Q = massa air yang keluar x hfg
hfg diperoleh dari persamaan yang dihasilkan gambar grafik hfg lampiran 1
dan lampiran 2.
X= suhu kering keluar kolektor
hfg = y = -10-5x3 + 0,000x2 – 2,387x + 2501
= -10-5. (47,5,2,1)3 + 0,000.(47,5,2)2 – 2,387.(47,5) + 2501
= 2431,29 kj/kg
Q = 0,325 kg x 2386,55 kj/kg
Q = 775,63 kj
Dengan cara perhitungan yang sama, maka didapatkan data hasil perhitungan dari
pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut
udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0.55 kg disajikan dalam tabel
Tabel 4.23 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0,55kg.
Waktu
Energi berguna dapat diperoleh dengan persamaan :
(
0 1)
= 1,1045 kg/detik
Cp = 1,005 J/kg.˚C (1 Atmosfir)
T0 = 47,5 ˚C (suhu kering keluar kolektor) t = 7800 detik
perhitungan energi berguna dari pengering energi surya dengan absorber porus aluminium
ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0.55
kg disajikan dalam tabel.
Tabel 4.24 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0,55kg.
d) Efisiensi kolektor (ηC)
Dapat diperoleh dengan persamaan :
c
Dengan cara perhitungan yang sama seperti diatas, maka didapatkan data hasil
perhitungan Efisiensi kolektor dari pengering energi surya dengan absorber porus
aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban
handuk 0.55 kg disajikan dalam tabel.
Tabel 4.25 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0,55kg.
e) Kelembaban spesifik
Kelembaban Spesifik (ω1 ) dengan menggunakan rumus:
ω1 =
Tekanan jenuh (P-saturated), dari Tabel 4.5, data ke 1, menit ke 10.
P-sat = 10-6.(x4) – 0,000.(x3) + 0,010.(x2) – 0,173.(x) + 1,624
= 10-6.(33,64) – 0,000.(33,63) + 0,010.(33,62) – 0,173.(33,6) + 1,624
= 8,57 kpa
Entalpi uap (Hg), dari Tabel 4.5, data ke 1,menit ke 10.
Hg = -10-5.(x3) + 0,000.(x2) + 1,816.(x) + 2501
= -10-5.(33,63) + 0,000.(33,62) + 1,816.(33,6) + 2501
Entalpi cair (Hf), dari Tabel 4.5, data ke 1,menit ke 10.
Hf = 40-6.(x3) – 0,000.(x2) + 4,206.(x) – 0,007
= 40-6.(33,63) – 0,000.(33,62) + 4,206.(33,6) – 0,007
= 142,58kj/kg
Hfg, dari Tabel 4.5, data ke 1,menit ke 10.
Hfg = -10-5.(x3)+ 0,000.(x2) – 2,387.(x) + 2501
= -10-5.(33,63)+ 0,000.(33,62) – 2,387.(33,6) + 2501
= 2420,42 kj/kg
Dengan cara perhitungan yang sama seperti diatas, maka didapatkan data hasil
perhitungan P- saturated, Hg, Hf, dan Hfg, dapat disajikan dalam tabel berikut :
Tabel 4.26 Data perhitungan P- saturated (dari Tabel 4.5)
No (menit ke-)Waktu
Masuk kolektor
Keluar
Tabel 4.27 Data perhitungan Hg (dari suhu kering Tabel 4.5)
Tabel 4.28 Data perhitungan hf (dari suhu basah Tabel 4.5)
Tabel 4.29 Data perhitungan hfg (dari suhu basah Tabel 4.5)
Untuk menghitung 1, 2, dan kelembaban relatif ( ) diperlukan P-sat, hg, hf, hfg
yang dapat diambil dari Tabel 4.26, Tabel 4.27, Tabel 4.28, dan Tabel 4.29.
Dengan cara perhitungan yang sama seperti diatas, maka didapatkan data hasil
perhitungan dari pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan
absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk basah 0,55 kg
disajikan dalam tabel berikut :
Tabel 4.30 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk basah 0,55 kg.
No (menit ke-)Waktu
Masuk kolektor Keluar kolektor ( ( )
* * + +,-' * * + +,-' * * + +,-'
1 10
2 20
3 30
4 40
5 50
6 60
7 70
8 80
9 90
10 100 11 110 12 120 13 130
g) Penurunan berat yang dihasilkan ( W)
Diketahui: Dengan alat pengering : Penjemuran lansung :
Wawal = 0,55 (kg) Wawal = 0,55 (kg)
Wakhir = 0,225 (kg) Wakhir = 0,275 (kg)
W = Wawal – Wakhir W = Wawal – Wakhir
W = 0,55 – 0,225 W = 0,55 – 0,275
h) Penurunan berat yang dihasilkan ( W) :
Dengan alat pengering : Penjemuran langsung :
% W = 100%
Dari hasil seluruh penelitian, dapat dihasilkan tabel persentase penurunan berat
sebagai berikut :
Tabel 4.31 Hasil perhitungan persentase penurunan berat air pada bahan yang dikeringkan (handuk basah) dengan pengering dan penjemuran lansung berdasarkan hasil perhitungan persentase penurunan berat.
# -
-. ) ) . )% )% )% )%
/ 0
/ 0 0
/
Data 1 adalah pengeringan dengan variasi sudut buka 30˚, kemiringan alat 30˚
dan juga penjemuran langsung. Data 2 adalah pengeringan dengan variasi sudut buka 60˚,
kemiringan alat 30˚ dan. Data 3 adalah pengeringan dengan variasi sudut buka 30˚,
kemiringan alat 45˚ dan pada saat bersamaan juga dilakukan penjemuran langsung pada
setiap data untuk mengetahui perbedaan persentase berat yang dapat dihasilkan juga
4.3 Grafik dan Pembahasan
Dari Tabel 4.1 dapat diperoleh hasil temperatur dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.1 Grafik temperatur udara kering terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg.
Dalam grafik temperatur suhu kering pengering energi surya menggunakan
absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚
menggunakan beban handuk basah 0,55 kg, temperatur udara masuk kolektor dan setelah
kotak beban dan selalu lebih rendah dari pada temperatur keluar kolektor bahkan
kadang-kadang terjadi kesamaan. Hal tersebut karena udara masuk kolektor dan setelah kotak
beban masih banyak mengandung air dan tidak dipanaskan oleh kolektor.
Dalam grafik diatas diketahui temperatur selalu berubah-ubah pada saat keluar
kolektor, dengan tempertur tertinggi setelah kolektor adalah sekitar 65˚ dan suhu terendah
keluar kolektor sekitar 45˚ hal tersebut dikarenakan radiasi energi surya yang selau
berubah ubah pada saat penelitian. Kenaikan temperatur udara tidak selalu disertai pada
Sehingga perpindahan panas secara konveksi dari absorber keudara juga memerlukan
waktu beberapa saat pula.
Dari Tabel 4.3 dapat diperoleh hasil temperatur dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.2 Grafik temperatur udara kering terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg.
Dalam grafik temperatur suhu kering pengering energi surya menggunakan
absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚
menggunakan beban handuk basah 0,55 kg, temperatur udara masuk kolektor dan setelah
kotak beban dan selalu lebih rendah dari pada temperatur keluar kolektor, hal tersebut
karena udara masuk kolektor dan setelah kotak beban masih banyak mengandung air dan
tidak dipanaskan oleh kolektor.
Dalam grafik diatas diketahui temperatur selalu berubah-ubah pada saat keluar
kolektor, dengan tempertur tertinggi setelah kolektor adalah sekitar 70˚ dan suhu terendah
keluar kolektor sekitar 50˚ hal tersebut dikarenakan radiasi energi surya yang selau
saat kenaikan radiasi energi surya karena pemanasan absorber perlu waktu beberapa saat.
Sehingga perpindahan panas secara konveksi dari absorber keudara juga memerlukan
waktu beberapa saat pula.
Dari Tabel 4.5 dapat diperoleh hasil temperatur dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.3 Grafik temperatur udara kering terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg.
Dalam grafik temperatur suhu kering pengering energi surya menggunakan
absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚
menggunakan beban handuk basah 0,55 kg, temperatur udara masuk kolektor dan setelah
kotak beban dan selalu lebih rendah dari pada temperatur keluar kolektor, hal tersebut
karena udara masuk kolektor dan setelah kotak beban masih banyak mengandung air dan
tidak dipanaskan oleh kolektor.
Dalam grafik diatas diketahui temperatur selalu berubah-ubah pada saat keluar
kolektor, dengan tempertur tertinggi setelah kolektor adalah sekitar 70˚ dan suhu terendah
berubah ubah pada saat penelitian. Kenaikan temperatur udara tidak selalu disertai pada
saat kenaikan radiasi energi surya karena pemanasan absorber perlu waktu beberapa saat.
Sehingga perpindahan panas secara konveksi dari absorber keudara juga memerlukan
waktu beberapa saat pula.
Dari Tabel 4.7 dapat diperoleh hasil penurunan tekanan dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.4 Grafik penurunan tekanan udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30 menggunakan beban handuk basah 0,55 kg ˚.
Dalam grafik penurunan tekanan pengering energi surya menggunakan absorber
porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan
beban handuk basah 0,55 kg, diketahui penurunan tekanan udara pada pengering
menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk masuk 30˚, dan
kemiringan alat 30˚. Dan didapat perbedaan tekanan kurang tinggi, karena radiasi energi
surya yang diserap oleh absorber relatif tinggi tetapi tidak stabil. Selain itu uap panas
Pada penelitian pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan
variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ mendapatkan penurunan tekanan
kurang tinggi karena radiasi energi surya yang diserap kolektor relatif tidak stabil
sehingga dapat menhasilkan penurunan tekanan yang kurang tinggi dibandingkan variasi
sudut udara masuk 30˚, kemiringan kolektor 45˚.
Dari Tabel 4.15 dapat diperoleh hasil penurunan tekanan dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.5 Grafik penurunan tekanan udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg.
Dalam grafik penurunan tekanan pengering energi surya menggunakan absorber
porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan
beban handuk basah 0,55 kg, diketahui penurunan tekanan udara pada pengering
menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk masuk 60˚, dan
kemiringan alat 30˚. Dan didapat perbedaan tekanan kurang tinggi karena volume udara
energi surya yang diserap oleh absorber relatif tinggi tetapi tidak stabil. Selain itu uap
panas setelah kotak beban tidak mudah keluar karena kemiringan alat 30˚.
Pada penelitian pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan
variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ mendapatkan penurunan tekanan
kurang tinggi karena radiasi energi surya yang diserap kolektor relatif tidak stabil
sehingga dapat menhasilkan penurunan tekanan yang kurang tinggi dibandingkan variasi
sudut udara masuk 30˚, kemiringan kolektor 45Dari Tabel 4.23 dapat diperoleh hasil
penurunan tekanan dalam grafik sebagai berikut :
Dari Tabel 4.23 dapat diperoleh hasil penurunan tekanan dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.6 Grafik penurunan tekanan udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45 menggunakan beban handuk basah 0,55 kg ˚.
Dalam grafik penurunan tekanan pengering energi surya menggunakan absorber
porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan
beban handuk basah 0,55 kg, diketahui penurunan tekanan udara pada pengering
kemiringan alat 45˚. Dan didapat perbedaan tekanan tertinggi, karena radiasi energi surya
yang diserap oleh absorber relatif tinggi dan stabil. Selain itu udara uap panas setelah
kotak beban mudah keluar karena kemiringan alat 45˚.
Pada penelitian pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan
variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚ mendapatkan temperatur dan
penurunan tekanan tertinggi karena radiasi energi surya yang diserap kolektor relatif stabil
sehingga dapat menhasilkan suhu udara dan penurunan tekanan yang tinggi.
Dari Tabel 4.8 dapat diperoleh hasil energi berguna dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.7 Grafik energi berguna terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30 menggunakan beban handuk basah 0,55 kg ˚.
Dari grafik energi berguna pengering energi surya menggunakan absorber porus
dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban
handuk basah 0,55 kg diatas, dapat diketahui energi berguna tertinggi yang dahasilkan
beban handuk basah 0,55 kg, dan radiasi energi surya yang tidak stabil diserap absorber
menyebabkan temperatur dan tekanan yang kurang tinggi setelah kolektor. Sehingga
menghasilkan energi berguna yang tidak relatif tinggi. Diperlukan temperatur yang tinggi
dan tekanan yang tinggi untuk menghasilkan energi berguna yang tinggi, karena
temperatur yang dihasilkan akan mempengaruhi penurunan tekanan yang terjadi pada
pengering untuk menghasilkan Qu yang tinggi.
Dari Tabel 4.16 dapat diperoleh hasil energ berguna dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.8 Grafik energi berguna terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg.
Dari grafik energi berguna pengering energi surya menggunakan absorber porus
dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban
handuk basah 0,55 kg diatas, dapat diketahui energi berguna tertinggi yang dahasilkan
sekitar 0,0045 W. Hal tersebut dikarenakan variasi kemiringan alat 30˚, dan radiasi energi
surya yang tidak stabil diserap absorber menyebabkan temperatur dan tekanan yang
Sehingga menghasilkan energi berguna yang tidak relatif tinggi. Diperlukan
temperatur yang tinggi dan tekanan yang tinggi untuk menghasilkan energi berguna yang
tinggi, karena temperatur yang dihasilkan akan mempengaruhi penurunan tekanan yang
terjadi pada pengering untuk menghasilkan Qu yang tinggi.
Dari Tabel 4.24 dapat diperoleh hasil energ berguna dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.9 Grafik energi berguna terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg.
Dari grafik energi berguna pengering energi surya menggunakan absorber porus
dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚. menggunakan beban
handuk basah 0,55 kg Energi berguna tertinggi dihasilkan pada pengering menggunakan
absorber porus dengan variasi sudut udara masuk masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚.
Dari grafik diatas dpat diketahui energi berguna tertinggi yang dahasilkan sebesar 0,0047
stabil diserap absorber menyebabkan temperatur dan tekanan yang tinggi setelah kolektor.
Sehingga menghasilkan energi berguna yang relatif tinggi.
Dari Tabel 4.9 dapat diperoleh hasil efisiensi kolektor dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.10 Grafik efisiensi kolektor terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya
menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan
kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg.
Gambar grafik efisiensi pengering energi surya menggunakan absorber porus
dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban
handuk basah 0,55 kg diatas adalah grafik efisiensi kolektor dihasilkan pada pengering
menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk masuk 30˚, dan
kemiringan alat 30˚. Dari grafik diatas dpat diketahui efisiensi kolektor tertinggi yang
dahasilkan sekitar 0,002 %.
Hal tersebut dikarenakan sudut udara masuk 30˚ yang menyebabkan voleme udara
yang masuk ke kolektor terlalu banyak, dan juga energi surya yang diserap kolektor
kurang stabil. Karena kemiringan alat 30˚ tersebut laju aliran udara lebih lambat yang
kolektor lebih tinggi dibandingkan variasi sudut udara masuk masuk 60˚, dan kemiringan
alat 30˚.
Dari Tabel 4.17 dapat diperoleh hasil efisiensi kolektor dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 4.11 Grafik efisiensi kolektor terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg.
Gambar grafik efisiensi pengering energi surya menggunakan absorber porus
dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban
handuk basah 0,55 kg diatas adalah grafik efisiensi kolektor dihasilkan pada pengering
menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk masuk 30˚, dan
kemiringan alat 60˚.
Dari grafik diatas dapat diketahui efisiensi kolektor tertinggi yang dahasilkan
sekitar 0,00180 %. Hal tersebut dikarenakan sudut udara masuk 60˚ yang menyebabkan
voleme udara yang masuk ke kolektor terlalu banyak, dan juga energi surya yang diserap
kolektor kurang stabil. Karena kemiringan alat 30˚ tersebut laju aliran udara lebih lambat
