PENGERING ENERGI SURYA DENGAN VARIASI TINGGI CEROBONG

(1)

PENGERING ENERGI SURYA

DENGAN VARIASI TINGGI CEROBONG

Tugas Akhir

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh : WAHYU ADI SUSENA

NIM : 045214046

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

(2)

SOLAR ENERGY DRIER

WITH VARIOUS HEIGHTS OF CHIMNEY

Final Project

Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

by

WAHYU ADI SUSENA Student Number : 045214046

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2008

(3)

(4)

(5)

(6)

HALAMAN PERSEMBAHAN

UNTUK SEMUA YANG AKU CINTAI & AKU BANGGAKAN :

Tuhan

YESUS

X-tus

Bapak & Ibu

Kakak-kakakku (Mas Anung, Mas Pramono, Mbak Retno) dan keponakan-keponakanku

Pricergirl-ku

(7)

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Wahyu Adi Suseno

Nomor Mahasiswa : 045214046

Demi Perkembangan ilmu pengetahuan, saya meberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

“PENGERING ENERGI SURYA DENGAN VARIASI TINGGI CEROBONG”

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikina pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta. Pada Tanggal : 21 Juli 2008

Yang menyatakan.

(8)

INTISARI

Pengeringan merupakan salah satu proses yang penting pada pengolahan hasil pertanian karena cara pengeringan yang kurang baik mengakibatkan hasil pertanian menjadi rusak seperti menjadi busuk, berjamur, berubah warna atau berkecambah. Pembuatan pengering energi surya dengan variasi tinggi cerobong, bertujuan mengertahui perubahan pengurangan kadar air pada bahan yang dikeringkan dengan pengunaan tinggi cerobong yang berbeda. Serta mengetahui nilai temperatur maksimal, efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan, dan efisiensi sistem yang dapat dihasilkan.

Pembuatan pengering energi surya dengan tinggi cerobong 65 cm, 100 cm dan 150 cm, dan mengunakan 2 jenis absorber yaitu; absorber alumunium dicat hitam dan absorber arang. Pengukuran dilakukan tiap 10 menit, dengan pegambilan data suhu kering dan suhu basah udara masuk, udara di dalam dan udara keluar pengering. Dan pencatatan udara sekitar dan energi surya yang datang.

Setelah dilakukan penelitian terhadap pengering energi surya dengan variasi tinggi cerobong, maka dapat diketahui Nilai suhu udara maksimal 53,5 , pada Absorber arang dengan tinggi cerobong 65 cm. Nilai rata-rata tertinggi Efisiensi Kolektor 0,075 %, pada tinggi cerobong 100 cm absorber cat. Nilai rata-rata tertinggi Efisiensi Pengambilan 90,5 %, pada tinggi cerobong 65 cm absorber arang. Nilai rata-rata tertinggi Efisiensi Sistim 31,25 %, pada tinggi cerobong 150 cm absorber cat.

C 0

(9)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam judul “ Pengering Energi Surya Dengan Variasi Tinggi Cerobong “ ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Ir. P. Wiryono Priyotamtama, SJ., selaku Rektor Universitas Sanata Dharma. 2. Ir. Greg. Heliarko, S.J, S.S, B.S.T., M.A., M.Sc., 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 karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

7. Yosef Rizal Adriaswara dan Bambang Setiawan, sebagai teman kelompok dalam pembuatan Tugas Akhir ini.

(10)

8. Rekan-rekan mahasiswa khususnya angkatan 2004 yang telah memberikan masukan-masukan dan dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

9. 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.

Yogyakarta, 21 Juli 2008

Penulis

(11)

DAFTAR ISI

Halaman judul... i

Title page... ii

Pengesahan... iii

Pernyataan... v

Intisari... vi

Kata pengantar... vii

Lembar Persembahan... ix

Lembar Pernyataan Publikasi... x

Daftar isi... xi

Daftar gambar... xiv

Daftar tabel... xv

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar belakang ... 1

1.2 Perumusan masalah ... 2

1.3 Tujuan dan manfaat... 3

1.4 Batasan masalah ... 4

BAB II LANDASAN TEORI... 5

2.1 Prinsip Kerja... 6

2.2 Perbedaan Tekanan ... 6

2.3 Intensitas Enerfi Surya Yang Datang ... 7

2.4 Kalor Yang Diperlukan Untuk Menguapkan Air... 7

2.5 Energi Berguna... 8

2.6 Efisiensi... 9

2.6.1 Efisiensi Kolektor... 9

2.6.2 Efisiensi Pengambilan ... 10

2.6.3 Efisiensi Sistem ... 10

2.7 Tinjaun Pustaka... 11

(12)

BAB III METODE PENELITIAN... 13

3.1 Skema Alat ... 13

3.2 Variabel Yang Divariasikan ... 14

3.3 Variabel Yang Diukur ... 14

3.4 Langkah Penelitian... 14

3.5 Pengolahan Dan Analisa Data... 15

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN... 16

4.1 Data penelitian ... 16

4.1.1 Pengering Dengan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dan Tinggi Cerobong 65 cm ... 16

4.1.4 Pengering Dengan Absorber Arang dan Tinggi Cerobong 65 cm ... 18

4.2 Pengolahan dan perhitungan ... 20

4.2.1 Perhitungan data pada Pengering DenganAbsorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam... 20

4.2.1.a Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg... 20

4.2.1.b Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg ... 22

4.2.1.c Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg ... 23

4.2.2 Perhitungan data pada Pengering Dengan Absorber Dari Arang... 23

(13)

4.3 Jumlah Energi Yang Terpakai Untuk Memanasi Udara Di

Absorber... 25

4.3.1 Perhitungan data pada Pengering Dengan Absorber Dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam... 25

4.3.2 Perhitungan data pada Pengering Dengan Absorber Dari Arang... 28

4.4 Perhitungan Efisiensi ... 29

4.4.1 Perhitungan Efisiensi Kolektor ... 29

4.4.2 Perhitungan Efisiensi Pengambilan... 33

4.4.3 Perhitungan Efisiensi Sistem Pengeringan... 38

4.5 Analisa Data ... 43

4.5.1 Grafik Efisiensi Kolektor ... 43

4.5.2 Grafik Efisiensi Pengambilan ... 45

4.5.3 Grafik Efisiensi Sistem Pengeringan ... 47

4.5.4 Grafik Hubungan Kekeringan Massa Dengan Waktu... 49

BAB V PENUTUP... 50

5.1 Kesimpulan ... 50

5.2 Saran ... 50

Daftar pustaka... 51 Lampiran

(14)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Alat pengering energi surya ... 6

Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan... 8

Gambar 3.1 Skema alat penelitian ... 13

Gambar 4.1 Pencarian Wa, Wi dan Wo dengan Grafik Psikrometrik ... 34

Gambar 4.2 Grafik hubungan efisiensi kolektor dengan GT pada absorber cat... 43

Gambar 4.3 Grafik hubungan efisiensi kolektor dengan GT pada absorber arang .... 44

Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi pengambilan dengan GT pada absorber cat. 45 Gambar 4.5 Grafik hubungan efisiensi pengambilan dengan GT pada absorber arang... 46

Gambar 4.6 Grafik hubungan efisiensi sistem dengan GT pada absorber cat ... 47

Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi sistem dengan GT pada absorber arang... 48

Gambar 4.8 Grafik hubungan pengurangan kadar air dengan waktu ... 49

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data absorber alumunium dicat hitam,tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg ... 16 Tabel 4.2 Data absorber alumunium dicat hitam, tinggi cerobong 100 cm

dengan massa 1 kg ... 17 Tabel 4.3 Data absorber alumunium dicat hitam, tinggi cerobong 150 cm

dengan massa 1 kg ... 18 Tabel 4.4 Data absorber arang, tinggi cerobong 65 cm

dengan massa 1 kg ... 20 Tabel 4.7 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber

almunium di cat hitam tinggi cerobong 65 cm, massa 1 kg... 22 Tabel 4.8 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber

almunium di cat hitam tinggi cerobong 100 cm, massa 1 kg... 22 Tabel 4.9 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber

almunium di cat hitam tinggi cerobong 150 cm, massa 1 kg... 23 Tabel 4.10 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering

absorber arang tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg... 24

(16)

Tabel 4.11 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering

absorber arang tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg... 24 Tabel 4.12 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering

absorber arang tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg... 25 Tabel 4.13 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 65 cm, massa 1 kg... 26 Tabel 4.14 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 100 cm, massa 1 kg... 27 Tabel 4.15 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 150 cm, massa 1 kg... 27 Tabel 4.16 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering

absorber arang tinggi cerobong 65 cm, massa 1 kg ... 28 Tabel 4.17 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering

absorber arang tinggi cerobong 100 cm, massa 1 kg ... 28 Tabel 4.18 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering

absorber arang tinggi cerobong 150 cm, massa 1 kg ... 29 Tabel 4.19 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber

almunium di cat hitam tinggi cerobong 65 cm ,massa 1 kg... 30 Tabel 4.20 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber

almunium di cat hitam tinggi cerobong 100 cm ,massa 1 kg... 30 Tabel 4.21 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber

almunium di cat hitam tinggi cerobong 150 cm, massa 1 kg... 31

(17)

Tabel 4.22 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber arang tinggi cerobong 65 cm, massa 1 kg ... 32 Tabel 4.23 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber

arang tinggi cerobong 100 cm, massa 1kg ... 32 Tabel 4.24 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber arang

tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg ... 33 Tabel 4.25 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

almunium di cat hitam tinggi cerobong 65 cm, massa 1 kg... 35 Tabel 4.26 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

arang tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg ... 36 Tabel 4.29 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

arang tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg ... 37 Tabel 4.30 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

arang tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg ... 37 Tabel 4.31 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber almunium di

cat hitam tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg ... 39 Tabel 4.32 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber almunium di

cat hitam tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg ... 39

(18)

Tabel 4.33 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg ... 40 Tabel 4.34 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber arang tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg... 41 Tabel 4.35 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber arang tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg... 41 Tabel 4.36 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber arang tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg ... 42

(19)

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pengeringan merupakan salah satu proses yang penting pada pengolahan hasil pertanian karena cara pengeringan yang kurang baik mengakibatkan hasil pertanian menjadi rusak seperti menjadi busuk, berjamur, berubah warna atau berkecambah. 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. 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.

(20)

2

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 dari arang. Tetapi informasi teknis tentang efisiensi alat pengering dengan absorber dari arang ini belum banyak.

1.2Perumusan Masalah

(21)

3

Efisiensi pengeringan pada dasarnya merupakan perbandingan antara energi yang terpakai untuk pengeringan dengan energi surya yang datang. Besarnya energi yang terpakai ditentukan oleh temperatur dan tekanan udara yang akan mengeringkan hasil pertanian setelah melewati absorber. Semakin besar temperatur dan tekanan udara yang akan mengeringkan hasil pertanian maka semakin besar energi yang terpakai untuk pengeringan dari energi surya yang datang sehingga efisiensi pengeringan semakin besar. Sehingga temperatur dan tekanan udara setelah melewati bahan absorber harus diusahakan setinggi mungkin.

1.3 Tujuan dan Manfaat

Tujuan yang ingin dicapai yaitu :

1. Untuk mengetahui pengaruh tinggi cerobong terhadap, pengurangan kadar air pada bahan yang dikeringkan oleh pengering surya.

2. Mengetahui nilai maksimal, efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan dan efisiensi sistem yang dapat dihasilkan.

Manfaat yang di dapat yaitu :

1. Menambah kepustakaan teknologi pengeringan hasil pertanian energi surya. 2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototipe dan produk teknologi pengeringan hasil pertanian dengan energi surya yang dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

(22)

4

1.4 Batasan Masalah

1. Pada penelitian ini dibuat sebuah model pengering dengan tenaga surya dengan tinggi cerobong 65 cm, 100 cm dan 150 cm.

2. Kolektor memiliki ukuran panjang 50 cm dan lebar 50 cm, jarak antara kaca dengan plat 2 cm, ketebalan arang 0,5 cm, lubang udara 1 cm dan kemiringan kolektor 450.

3. Udara mengalir ke dalam alat pengering secara alami tidak menggunakan bantuan blower.

(23)

BAB II

LANDASAN TEORI

Pengering hasil pertanian pada umunya terdiri dari 3 bagian utama yaitu :

kotak kolektor, yang terdiri dari plat, absorber dan kaca, serta lubang udara. Plat

yang digunakan adalah jenis plat datar dengan bahan alumunium, sedangkan sebagai

absorbernya mengunakan cat dan arang. Absorber akan menerima energi surya yang

datang dan mengkonversikannya menjadi panas. Absorber ini berfungsi untuk

memanasi udara luar yang mengalir lewat lubang udara ke dalam alat pengering

secara alami (atau dapat juga dengan bantuan blower). Udara yang panas mempunyai

massa jenis yang lebih kecil dari pada udara dingin di bagian rak pengering, sehingga

udara dapat mengalir dan mengeringkan hasil pertanian. Pada saat udara panas ini

menembus hasil pertanian terjadi perpindahan panas dan massa air dari hasil

pertanian ke udara panas tersebut, proses ini disebut proses pengeringan. Bagian

yang kedua dari pengering hasil pertanian adalah kotak pengering dimana

didalamnya terdapat rak pengering. Rak pengering digunakan untuk meletakkan

bahan yang akan dikeringkan. Bagian terakhir dari pengering hasil pertanian adalah

cerobong, dimana fungsinya adalah untuk memberikan tarikan tambahan yang

diciptakan oleh perbedaan massa jenis antara udara di dalam dan di luar pengering.

Konstruksi pengering hasil pertanian yang umum dapat dilihat pada gambar dibawah

ini :

(24)

6

Gambar 2.1. Alat pengering energi surya

II. 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 Udara yang panas

mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari pada udara dingin. Karena adanya

perbedaan massa jenis ini udara dapat mengalir dan mengeringkan hasil pertanian.

Proses ini berlangsung terus-menerus sampai proses pengeringan selesai.

II. 2 Perbedaan Tekanan

Perbedaan tekanan ditimbulkan karena adanya perbedaan massa jenis antara

udara didalam dan diluar pengering, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

∆p =

[

h₁

(

ρ−ρ₁

)

+h₂(ρ−ρ₂)

]

g (1)

dengan :

(25)

7

h₁ : jarak antara lapisan bawah padi dengan permukaan dasar (m)

h ₂ : jarak antara lapisan atas padi dengan cerobong (m)

ρ : massa jenis udara lingkunga sekitar (kg/m ) 3

1

ρ : massa jenis udara setelah melewati kolektor (kg/m ) 3

2

ρ : massa jenis udara setelah melewati lapisan padi (kg/m3)

g : 9,81 m/detik 2

II. 3 Intensitas Energi Surya yang Datang

Intensitas energi surya yang datang dapat dinyatakan dengan persamaan:

0 100 4 ,

0 x

I

G_T = (2)

dengan :

T

G : intensitas energi surya yang datang

(

W/m2

)

I : arus dari energi surya yang datang (A)

II. 4 Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air

Kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air dinyatakan dengan

persamaan:

Q = massa air yang keluar x h_fg (3)

dengan :

Q : kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air (Mj / kg)

fg

(26)

8

Lapisan Padi

h1

Tutup transparan

Cerobong

GT

Aliran udara

h2

∆h

Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan.

Asian Institute of Technology, Thailand

II. 5 Energi Berguna (Qu).

Jumlah energi yang terpakai untuk memanasi udara di absorber (jumlah

energi yang dipindahkan dari absorber ke udara) disebut dengan energi berguna dan

dapat dinyatakan dengan persamaan:

t T T C m

Q_u P i

∆ − = . .( 0 )

(4)

dengan:

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

(27)

9

Laju massa aliran udara (m) dapat dihitung dengan:

V

m= ρ⋅ (5)

dengan:

ρ : massa jenis udara (kg/m3)

V : volume aliran udara kolektor (m3)

II. 6 Efisiensi

Efisiensi dari suatu alat adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan

dengan masukan yang diberikan. Efisiensi pengeringan sebuah alat penngering

energi surya dapat dinyatakan dalam tiga konteks yaitu :

(1) efisiensi kolektor (ηC).

(2) efisiensi pengambilan (ηP).

(3) efisiensi sistem (ηS).

II.6.1 Efisiensi Kolektor (ηC)

Efisiensi kolektor (ηC) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi

berguna dengan total energi surya yang datang ke kolektor, dan dapat dinyatakan

dengan persamaan:

c U c

A I

Q

=

η (6)

dengan:

QU : energi berguna ( W)

I : intensitas energi surya yang datang (W/m2)

(28)

10

II.6.2 Efisiensi Pengambilan (ηP)

Efisiensi pengambilan (ηP) didefinisikan sebagai perbandingan uap air yang

dipindahkan (diambil) oleh udara dalam alat pengering dengan kapasitas teoritis

udara menyerap uap air, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

i a

i o p

W W

− − =

η (7)

dengan:

WO : kelembaban absolut udara keluar alat pengering

Wi : kelembaban absolut udara masuk alat pengering

Wa : kelembaban jenuh adiabatis udara masuk alat pengering

II.6.3 Efisiensi Sistem Pengeringan (ηS)

Efisiensi sistem pengeringan (ηS) didefinisikan sebagai perbandingan antara

energi yang digunakan untuk menguapkan air dari hasil pertanian yang dikeringkan

dengan energi yang datang pada alat pengering, dan dapat dinyatakan dengan

persamaan:

c s

A I

L W

=

η (8)

dengan :

W : laju massa air yang menguap (kg/detik)

(29)

11

II. 7 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.

Beberapa modifikasi telah banyak diusulkan meliputi penggunaan sirip (Garg et al.,

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

(30)

12

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

(31)

BAB III

METODE PENELITIAN

III.1 Skema Alat

Pengering hasil pertanian pada umunya terdiri dari 3 bagian utama yaitu :

a. Kotak kolektor, dengan ukuran 50 cm x 50 cm yang terdiri dari plat, absorber dan kaca, serta lubang udara.

b. Kotak pengering dengan ukuran rak untuk mengeringkan 50 cm x 22 cm. c. Cerobong dengan tinggi 65 cm, 100 cm dan 150 cm dari rak pengering.

Skema alat pengering hasil pertanian dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.1. Skema alat penelitian

(32)

14

III.2 Variabel yang Divariasikan

1. Pengering dengan tinggi cerobong 65 cm, 100 cm dan 150 cm.

2. Jenis absorber : jenis plat aluminium dicat hitam dan jenis arang kayu.

III.3 Variabel yang Diukur

1. Temperatur udara sekitar (Ta)

2. Tegangan dari energi surya yang datang (V) 3. Temperatur udara masuk kolektor

T1 = temperatur kering

T2 = temperatur basah

4. Temperatur udara keluar kolektor T3 = temperatur kering

5. Temperatur udara keluar pengering T5 = temperatur kering

III.4 Langkah Penelitian

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada gambar 3.1.

2. Pengambilan data dilakukan dengan mevariasikan jenis absorber dan massa padi yang dikeringkan.

(33)

15

4. Data yang dicatat adalah temperatur udara sekitar (Ta), temperatur udara

masuk kolektor, temperatur udara keluar kolektor, temperatur udara keluar pengering.

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.

III.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 (8). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :

1. Hubungan efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan dan efisiensi sistem dengan GT.

(34)

BAB IV

HASIL PENELITIAN IV.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 padi.Tempat pengambilan data di lakukan di lingkungan universitas sanata

Dharma

IV.1.1 Pengering Dengan Absorber dari Plat Aluminium yang di Cat Hitam dan Tinggi Cerobong 65 cm.

Hari/Tanggal : Rabu, 23 Aprill 2008

Jam : 10.25 WIB

Massa padi awal (W₁) : 1 kg

Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Ketebalan padi = 1 cm

Tabel 4.1 Data absorber aluminium dicat hitam,tinggi cerobong 65 cm

dengan massa 1 kg.

No

Waktu

(menit)

Ta

(0C)

T1

( C)0

T2

( C)0

T3

( C)0

T4

( C)0

T5

(0C)

T6

( C)0

GT

(W/m2)

1 0 27,5 32,3 25,3 43,2 28,2 32,2 26,6 837,5

2 10 27,3 31,8 25,9 48,1 29,0 32,7 27,0 735,0

3 20 30,0 31,1 26,3 46,7 28,3 33,2 27,4 830,0

4 30 29,6 33,6 27,6 48,2 28,6 34,0 28,5 550,0

5 40 29,8 31,5 27,2 49,3 29,1 35,0 28,6 825,0

6 50 30,9 32,6 26,2 45,2 27,9 33,8 27,5 827,5

7 60 30,7 31,5 26,2 40,4 26,1 32,3 27,0 857,5

8 70 29,8 32,3 28,7 42,5 26,8 32,8 27,7 882,5

9 80 30,9 32,8 25,8 50,6 36,6 33,6 28,0 882,5

10 90 30,5 31,1 26,5 47,5 28,1 32,8 28,7 900,0

Massa padi sesudah dikeringkan ( W ) = 0,93 kg ₂

(35)

17

IV.1.2 Pengering Dengan Absorber dari Plat Aluminium yang di Cat Hitam dan Tinggi Cerobong 100 cm.

Hari/Tanggal : Selasa, 13 Mei 2008

Jam : 11.20 WIB

Ketebalan padi = 1 cm

Tabel 4.2 Data absorber Aluminium dicat hitam, tinggi cerobong 100 cm

dengan massa 1 kg.

No

Waktu

(menit)

Ta

(0C)

T1

( C)0

T2

( C)0

T3

( C)0

T4

( C)0

T5

( C)0

T6

( C)0

GT

(W/m2)

1 0 27,4 28,2 21,5 50,7 32,2 31,6 24,3 747,5

2 10 29,3 30,8 23,0 42,7 35,3 35,3 25,1 625,0

3 20 27,0 27,6 22,9 49,6 33,1 33,2 24,9 745,0

4 30 28,0 28,5 23,1 51,0 33,7 33,6 25,9 700,0

5 40 29,5 30,8 23,4 52,9 35,6 36,2 26,2 707,5

6 50 24,2 24,8 22,8 49,5 31,8 32,3 24,9 712,5

7 60 26,3 26,7 22,4 50,4 32,2 33,4 25,1 695,0

8 70 27,3 28,4 23,1 51,8 35,6 34,5 25,2 672,5

9 80 29,1 30,2 23,6 49,4 33,1 36,1 26,0 670,0

10 90 27,3 30,0 23,4 50,6 34,0 33,8 25,3 152,5

IV.1.3 Pengering Dengan Absorber dari Plat Aluminium yang di Cat Hitam dan Tinggi Cerobong 150 cm.

Hari/Tanggal : Sabtu, 21 Juni 2008

Jam : 12.30 WIB

(36)

18

Tabel 4.3 Data absorber Aluminium dicat hitam, tinggi cerobong 150 cm

dengan massa 1 kg.

No

Waktu

(menit)

Ta

(0C)

T1

( C)0

T2

( C)0

T3

( C)0

T4

( C)0

T5

(0C)

T6

( C)0

GT

(W/m2)

1 0 29,7 30,6 22,7 45,3 32,0 33,5 25,2 645,0

2 10 31,4 32,2 23,4 46,9 34,0 33,4 25,7 647,5

3 20 31,7 32,3 24,2 49,6 36,1 34,9 26,3 607,5

4 30 29,4 30,2 22,8 50,6 36,7 35,3 25,6 592,5

5 40 30,4 31,3 24,5 49,3 37,7 34,9 26,7 542,5

6 50 31,8 33,3 24,6 49,5 38,9 35,5 26,3 515,0

7 60 31,0 31,2 24,6 49,2 39,8 36,0 27,3 475,0

8 70 32,2 33,3 24,4 49,2 40,5 35,9 27,0 422,5

9 80 32,7 33,9 24,9 47,7 40,2 37,3 27,2 370,0

10 90 33,1 34,5 26,4 49,1 41,8 39,0 28,8 387,5

IV.1.4 Pengering Dengan Absorber dari Arang dengan Tinggi Cerobong 65 cm.

Hari/Tanggal : Rabu, 23 April 2008.

Jam : 10.25 WIB.

Massa padi awal (W₁) : 1 kg.

Ketebalan padi = 1 cm.

Tabel 4.4 Data absorber arang, tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg.

No

Waktu

(menit)

Ta

(0C)

T1

( C)0

T2

( C)0

T3

( C)0

T4

( C)0

T5

(0C)

T6

( C)0

GT

(W/m2)

1 0 27,5 29,5 25,9 39,0 31,7 31,0 27,0 837,5

2 10 27,3 29,2 25,7 52,2 32,9 32,9 27,6 735,0

3 20 30,0 31,7 26,9 39,9 34,9 34,8 28,4 830,0

4 30 29,6 30,0 26,5 47,5 33,9 34,1 28,0 550,0

5 40 29,8 31,6 27,4 44,0 34,7 35,8 28,9 825,0

6 50 30,9 31,3 26,3 42,6 35,1 35,7 28,2 827,5

7 60 30,7 31,4 26,0 49,3 34,3 35,2 27,9 857,5

8 70 29,8 31,1 26,1 53,5 34,5 35,3 28,0 882,5

9 80 30,9 32,7 24,6 42,3 35,2 36,1 28,1 882,5

10 90 30,5 34,7 22,5 44,4 30,2 37,7 28,7 900,0

(37)

19

IV.1.5 Pengering Dengan Absorber dari Arang dan Tinggi Cerobong 100 cm.

Hari/Tanggal : Selasa, 13 Mei 2008

Jam : 11.20 WIB.

Ketebalan padi = 1 cm.

No

Waktu

(menit)

Ta

(0C)

T1

( C)0

T2

( C)0

T3

( C)0

T4

( C)0

T5

(0C)

T6

( C)0

GT

(W/m2)

1 0 27,4 32,2 24,9 42,5 33,8 33,7 26,3 747,5

2 10 29,3 30,9 22,8 43,3 34,2 35,6 26,3 625,0

3 20 27,0 33,7 24,8 44,7 35,4 36,6 27,4 745,0

4 30 28,0 30,9 25,2 43,6 39,9 35,9 27,1 700,0

5 40 29,5 33,5 24,0 44,8 35,5 36,3 26,6 707,5

6 50 24,2 31,8 23,8 43,3 33,9 35,5 26,2 712,5

7 60 26,3 32,3 24,5 44,2 34,7 35,6 26,2 695,0

8 70 27,3 32,4 24,5 44,4 35,3 37,0 27,3 672,5

9 80 29,1 32,8 24,7 43,8 34,8 36,4 26,9 670,0

10 90 27,3 27,8 24,1 43,3 34,4 35,4 26,2 152,5

Massa padi sesudah dikeringkan ( W ) = 0,92 kg. ₂

IV.1.6 Pengering Dengan Absorber dari Arang dan Tinggi Cerobong 150 cm. Hari/Tanggal : Sabtu, 21 Juni 2008.

Jam : 12.30 WIB.

(38)

20

No

Waktu

(menit)

Ta

(0C)

T1

( C)0

T2

( C)0

T3

( C)0

T4

( C)0

T5

(0C)

T6

( C)0

GT

(W/m2)

1 0 29,7 31,4 24,6 39,0 32,6 35,0 26,9 645,0

2 10 31,4 31,3 25,1 41,0 32,5 36,1 27,0 647,5

3 20 31,7 32,5 25,4 46,3 33,9 38,1 27,3 607,5

4 30 29,4 34,0 25,8 45,6 33,4 37,6 27,0 592,5

5 40 30,4 31,7 25,3 48,5 33,2 37,7 27,2 542,5

6 50 31,8 34,6 25,4 44,3 33,8 38,6 27,6 515,0

7 60 31,0 35,1 25,6 44,3 34,2 39,3 28,3 475,0

8 70 32,2 34,4 25,4 44,3 32,8 38,4 27,9 422,5

9 80 32,7 33,5 25,6 44,3 33,1 38,2 28,0 370,0

10 90 33,1 34,3 26,0 46,4 34,2 38,6 28,2 387,5

Massa padi sesudah dikeringkan (W ) = 0,94 kg. ₂

IV.2 Perhitungan Data

IV.2.1 Perhitungan data pada Pengering DenganAbsorber dari Plat Aluminium yang di Cat Hitam.

a. Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg. Menghitung Penurunan Tekanan (∆p)

Data Tabel 4.1

Diketahui :

h₁ = 0,1 m ∆h = 0,01 m

h₂ = 0,64 m

Ta= 32,3 0C

T = 43,2 ₃ 0C

T = 32,2 ₅ 0C

Mencari ρ ,ρ₁,ρ₂

p = ρ R T

(39)

21

ρ = 1,156114 kg/m 3

1 ρ = K x K kg m kN m kN 2 , 316 ) . /( . 287 , 0 / 3 , 101 2 1

ρ = 1,116260 kg/m3

2 ρ = K x K kg m kN m kN 2 , 305 ) . /( . 287 , 0 / 3 , 101 2 2

ρ = 1,156493 kg/m 3

∆p =

[

0,1m

(

1,1561Pa−1,1162Pa

)

+0,64m(1,1561Pa−1,1564Pa)

]

x9,81kg/s2 ∆p = 0,00160705 Pa,

Menghitung Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air

Q = massa air yang keluar x h_fg

fg

h diperoleh dari interpolasi T dari tabel A-8-1 sifat air dan uap jenuh. ₃

fg

h =

( (

) (

) )

⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ ₊ − − − 6 , 2396 42 44 6 , 2396 4 , 2401 42 2 . 43 x fg

h = 2398,52 kj/kg

fg

h = 2,39852 Mj/kg

Q = 0,07 kg x 2,39852 Mj/kg

Q = 0,1678964 Mj

Dengan cara perhitungan yang sama, maka didapatkan data hasil perhitungan dari

variasi tinggi cerobong 65 cm dan dengan massa 1 kg. Maka dapat disajikan dengan

(40)

22

Tabel 4.7 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber

aluminium di cat hitam tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg.

Waktu

(menit)

ρ

(kg/m )3

1 ρ

(kg/m )3

2 ρ

(kg/m )3

∆p

(Pa)

Hfg (Mj/kg)

Q

(Mj)

0 1,1561 1,1163 1,1565 0,0016 2,3985 0,1679

10 1,1580 1,0992 1,1546 0,0273 2,3868 0,1671 20 1,1607 1,1040 1,1527 0,0556 2,3901 0,1673 30 1,1512 1,0989 1,1497 0,0147 2,3865 0,1671 40 1,1592 1,0951 1,1460 0,0891 2,3838 0,1669 50 1,1550 1,1092 1,1505 0,0329 2,3937 0,1676 60 1,1592 1,1262 1,1561 0,0224 2,4052 0,1684 70 1,1561 1,1187 1,1542 0,0156 2,4002 0,1680 80 1,1542 1,0907 1,1512 0,0253 2,3807 0,1666 90 1,1607 1,1013 1,1542 0,0465 2,3882 0,1672

Dengan : h1 = 0,1 m, h2 =0,64 m, ∆h = 0,01 m.

W1 = 1 kg, W2 =0,93 kg, ∆W = 0,07 kg.

b. Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

aluminium di cat hitam tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg.

Waktu

(menit)

ρ

(kg/m )3

1 ρ

(kg/m )3

2 ρ

(kg/m )3

∆p

(Pa)

Hfg (Mj/kg)

Q

(Mj)

0 1,1719 1,0904 1,1588 0,1352 2,3804 0,1309

(41)

23

Dengan ; h1 = 0,1m, h2 =0,99 m, ∆h = 0,01 m.

W1 = 1 kg, W2 =0,945 kg , ∆W = 0,055 kg.

c. Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg.

variasi tinggi cerobong 150 cm dan dengan massa 1 kg. Maka dapat disajikan pada tabel.

aluminium di cat hitam tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg

Waktu

(menit)

ρ

(kg/m )3

1 ρ

(kg/m )3

2 ρ

(kg/m )3

∆p

(Pa)

Hfg (Mj/kg)

Q

(Mj)

0 1,1626 1,1089 1,1516 0,2770 2,3966 0,2157

10 1,1565 1,1034 1,1520 0,1819 2,3865 0,2148 20 1,1561 1,0941 1,1464 0,2583 2,3983 0,2158 30 1,1641 1,0907 1,1449 0,3979 2,4069 0,2166 40 1,1599 1,0951 1,1464 0,3142 2,3920 0,2153 50 1,1523 1,0945 1,1441 0,2354 2,3911 0,2152 60 1,1603 1,0955 1,1423 0,3795 2,3773 0,2140 70 1,1523 1,0955 1,1426 0,2570 2,3618 0,2126 80 1,1501 1,1006 1,1375 0,2992 2,3831 0,2145 90 1,1478 1,0958 1,1313 0,3568 2,4096 0,2169

Dengan ; h1 = 0,1 m, h2 =1,49 m, ∆h = 0,01 m.

W1 = 1 kg, W2 =0,91 kg, ∆W = 0,09 kg.

IV.2.2 Perhitungan data pada Pengering Dengan Absorber dari Arang.

a. Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg.

(42)

24

arang tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg

Waktu

(menit)

ρ

(kg/m )3

1 ρ

(kg/m )3

2 ρ

(kg/m )3

∆p

(Pa)

Hfg (Mj/kg)

Q

(Mj)

0 1,1668 1,1313 1,1611 0,0397 2,4086 0,1445

10 1,1680 1,0854 1,1538 0,0970 2,3768 0,1426 20 1,1584 1,1280 1,1467 0,0763 2,4064 0,1444 30 1,1649 1,1013 1,1493 0,1040 2,3882 0,1433 40 1,1588 1,1134 1,1430 0,1035 2,3966 0,1438 50 1,1599 1,1184 1,1434 0,1080 2,4000 0,1440 60 1,1595 1,0951 1,1452 0,0962 2,3838 0,1430 70 1,1607 1,0810 1,1449 0,1072 2,3737 0,1424 80 1,1546 1,1194 1,1419 0,0833 2,4007 0,1440 90 1,1471 1,1120 1,1360 0,0730 2,3956 0,1437

Dengan ; h1 = 0,1 m, h2 =0,64m, ∆h = 0,01 m.

W1 = 1 kg, W2 =0,94 kg, ∆W = 0,06 kg.

b. Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg

variasi tinggi cerobong 100 cm dan dengan massa 1 kg. Maka dapat disajikan pada tabel

Waktu

(menit)

ρ

(kg/m )3

1 ρ

(kg/m )3

2 ρ

(kg/m )3

∆p

(Pa)

Hfg (Mj/kg)

Q

(Mj)

0 1,1565 1,1187 1,1508 0,0587 2,4002 0,0480

10 1,1614 1,1159 1,1438 0,1763 2,3983 0,0480 20 1,1508 1,1110 1,1401 0,1087 2,3949 0,0479 30 1,1614 1,1149 1,1426 0,1872 2,3976 0,0480 40 1,1516 1,1106 1,1412 0,1053 2,3947 0,0479 50 1,1580 1,1159 1,1441 0,1391 2,3983 0,0480 60 1,1561 1,1127 1,1438 0,1244 2,3961 0,0479 70 1,1557 1,1120 1,1386 0,1709 2,3956 0,0479 80 1,1542 1,1141 1,1408 0,1344 2,3971 0,0479 90 1,1734 1,1159 1,1445 0,2866 2,3983 0,0480

Dengan ; h1 = 0,1m, h2 =0,99 m, ∆h = 0,01 m.

(43)

25

c. Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

Waktu

(menit)

ρ

(kg/m )3

1 ρ

(kg/m )3

2 ρ

(kg/m )3

∆p

(Pa)

Hfg (Mj/kg)

Q

(Mj)

0 1,1595 1,1313 1,1460 0,2009 2,4050 0,1443

10 1,1599 1,1241 1,1419 0,2669 2,4033 0,1442 20 1,1554 1,1054 1,1346 0,3090 2,4117 0,1447 30 1,1497 1,1079 1,1364 0,1990 2,4124 0,1447 40 1,1584 1,0979 1,1360 0,3330 2,4167 0,1450 50 1,1475 1,1124 1,1327 0,2188 2,4062 0,1444 60 1,1456 1,1124 1,1302 0,2285 2,3968 0,1438 70 1,1482 1,1124 1,1335 0,2192 2,3918 0,1435 80 1,1516 1,1124 1,1342 0,2581 2,3990 0,1439 90 1,1486 1,1051 1,1327 0,2360 2,4179 0,1451

Dengan ; h1 = 0,1 m, h2 =1, 49 m, ∆h = 0,01 m.

W1 = 1 kg, W2 =0,94 kg, ∆W = 0,06 kg.

IV.2.3 Jumlah Energi yang Terpakai untuk Memanasi Udara di Absorber

IV.2.3.1 Perhitungan pada Pengering Dengan Absorber dari Plat Aluminium yang di Cat Hitam.

a. Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg. Data Tabel 4.1

Diketahui :

o T1 = 32,3 0C

o T₃ = 43,2 0C

(44)

26

Cp =

( (

) (

) )

⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ ₊ − − − 1007 40 60 1007 1008 40 2 . 43 x

o C_p = 1007,16 J/kg.OC

o 2

ρ = 1,156493 kg/m 3

V = volume aliran udara kolektor (m3)

V = 0,5 m x 0,5 m x 0,01 m

o V = 0,0025m3

o m = 1,156493 kg/m x 4,166.103 −6 m3

o m = 0,002796 kg

o 600 ) 3 , 32 2 , 43 .( 16 , 1007 . 002796 , 0 − = u Q

o = 0,05106 J/detik atau = 0,05106 W

u

Q Q_u

tabel.

Tabel 4.13 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber

Waktu

(menit)

T1

( C)0

T3

( C)0

Cp

(J/kg.OC)

m (kg/detik)

(45)

27

b. Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

Waktu

(menit)

T1

(0C)

T3

( C)0

Cp

(J/kg.OC)

m (kg/detik)

Qu (W)

0 28,2 50,7 1007,54 0,00273 0,10300 10 30,8 42,7 1007,13 0,00280 0,05561 20 27,6 49,6 1007,48 0,00274 0,10104 30 28,5 51,0 1007,55 0,00272 0,10290 40 30,8 52,9 1007,65 0,00271 0,10049 50 24,8 49,5 1007,48 0,00274 0,11348 60 26,7 50,4 1007,52 0,00273 0,10859 70 28,4 51,8 1007,59 0,00272 0,10676 80 30,2 49,4 1007,47 0,00274 0,08824 90 30,0 50,6 1007,53 0,00273 0,09433

c. Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

Waktu

(menit)

T1

( C)0

T3

(0C)

Cp

(J/kg.OC)

m (kg/detik)

Qu (W)

0 30,6 45,3 1007,27 0,00277 0,06841

10 32,2 46,9 1007,35 0,00276 0,06808

20 32,3 49,6 1007,48 0,00274 0,07946

30 30,2 50,6 1007,53 0,00273 0,09341

40 31,3 49,3 1007,47 0,00274 0,08275

50 33,3 49,5 1007,48 0,00274 0,07443

60 31,2 49,2 1007,46 0,00274 0,08277

70 33,3 49,2 1007,46 0,00274 0,07312

80 33,9 47,7 1007,39 0,00275 0,06375

(46)

28

IV.2.3.2 Perhitungan Pada Pengering Dengan Absorber dari Arang. a. Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg.

variasi tinggi cerobong 65 cm dan dengan massa 1 kg. Maka dapat disajikan dengan tabel

Waktu

(menit)

T1

(0C)

T3

( C)0

Cp

(J/kg.OC)

m (kg/detik)

Qu (W)

0 29,5 39,0 1007,13 0,00280 0,04460 10 29,2 52,2 1007,17 0,00279 0,10771 20 31,7 39,9 1007,24 0,00278 0,03823 30 30,0 47,5 1007,18 0,00279 0,08187 40 31,6 44,0 1007,24 0,00278 0,05780 50 31,3 42,6 1007,17 0,00279 0,05292 60 31,4 49,3 1007,21 0,00278 0,08359 70 31,1 53,5 1007,22 0,00278 0,10454 80 32,7 42,3 1007,19 0,00279 0,04489 90 34,7 44,4 1007,17 0,00279 0,04542

b. Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel

Waktu

(menit)

T1

(0C)

T3

( C)0

Cp

(J/kg.OC)

m (kg/detik)

(47)

29

c. Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 5 kg.

tabel

Waktu

(menit)

T1

(0C)

T3

( C)0

Cp

(J/kg.OC)

m (kg/detik)

Qu (W) 0 31,4 39,0 1006,95 0,00283 0,03607 10 31,3 41,0 1007,05 0,00281 0,04575 20 32,5 46,3 1007,32 0,00276 0,06403 30 34,0 45,6 1007,28 0,00277 0,05394 40 31,7 48,5 1007,43 0,00274 0,07742 50 34,6 44,3 1007,22 0,00278 0,04528 60 35,1 44,3 1007,22 0,00278 0,04295 70 34,4 44,3 1007,22 0,00278 0,04622 80 33,5 44,3 1007,22 0,00278 0,05042 90 34,3 46,4 1007,32 0,00276 0,05612

IV.2.4 Perhitungan Efisiensi IV.2.4.1 Efisiensi kolektor (ηC).

Diketahui :

o = 0,05106 W

U

Q

o = 0,5 m x 0,5 m

c

A

A_c= 0,25 m2

o = 837,5 (W/m

T

G 2)

25 , 0 5 , 837 05117 , 0 x c = η c

η = 0,000273

c

(48)

30

variasi tinggi cerobong 65 cm dan dengan massa 1 kg. Maka dapat disajikan dengan tabel.

Tabel 4.19 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber aluminium

di cat hitam tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg

Waktu

(menit) c

A

(m ) 2 Qu

(W)

GT

(W/m2) c

η

( % )

0 0,25 0,05106 837,5 0,024

10 0,25 0,07521 735,0 0,041

20 0,25 0,07229 830,0 0,035

30 0,25 0,06734 550,0 0,049

40 0,25 0,08183 825,0 0,040

50 0,25 0,05866 827,5 0,028

60 0,25 0,04206 857,5 0,020

70 0,25 0,04789 882,5 0,022

80 0,25 0,08151 882,5 0,037

90 0,25 0,07581 900,0 0,034

b. Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

Waktu

(menit) c

A

(m ) 2 Qu

(W)

GT

(W/m2) c

η

( % )

0 0,25 0,10300 747,5 0,055

10 0,25 0,05561 625,0 0,036

20 0,25 0,10104 745,0 0,054

30 0,25 0,10290 700,0 0,059

40 0,25 0,10049 707,5 0,057

50 0,25 0,11348 712,5 0,064

60 0,25 0,10859 695,0 0,062

70 0,25 0,10676 672,5 0,063

80 0,25 0,08824 670,0 0,053

(49)

31

* Keterangan : Pada tabel yang dicoret tidak dipakai dalam perhitungan efisiensi

kolektor.

c. Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

Waktu

(menit) c

A (m ) 2

Qu

(W)

GT

(W/m2) c

η

( % )

0 0,25 0,06841 645,0 0,042

10 0,25 0,06808 647,5 0,042

20 0,25 0,07946 607,5 0,052

30 0,25 0,09341 592,5 0,063

40 0,25 0,08275 542,5 0,061

50 0,25 0,07443 515,0 0,058

60 0,25 0,08277 475,0 0,070

70 0,25 0,07312 422,5 0,069

80 0,25 0,06375 370,0 0,069

90 0,25 0,06716 387,5 0,069

kolektor.

a. Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg.

variasi tinggi cerobong 65 cm dan dengan massa 1 kg. Maka dapat disajikan dengan tabel.

Tabel 4.22 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber arang

tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg

Waktu

(menit) c

A

(m ) 2

Qu

(W)

GT

(W/m2) c

η

( % )

0 0,25 0,04460 837,5 0,021

10 0,25 0,10771 735,0 0,059

(50)

32

Waktu

(menit) c

A

(m ) 2

Qu

(W)

GT

(W/m2) c

η

( % )

30 0,25 0,08187 550,0 0,060

40 0,25 0,05780 825,0 0,028

50 0,25 0,05292 827,5 0,026

60 0,25 0,08359 857,5 0,039

70 0,25 0,10454 882,5 0,047

80 0,25 0,04489 882,5 0,020

90 0,25 0,04542 900,0 0,020

kolektor.

b. Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel

Waktu

(menit) c

A

(m ) 2

Qu

(W)

GT

(W/m2) c

η

( % )

0 0,25 0,04835 747,5 0,026

10 0,25 0,05807 625,0 0,037

20 0,25 0,05129 745,0 0,028

30 0,25 0,05942 700,0 0,034

40 0,25 0,05267 707,5 0,030

50 0,25 0,05385 712,5 0,030

60 0,25 0,05557 695,0 0,032

70 0,25 0,05600 672,5 0,033

80 0,25 0,05143 670,0 0,031

90 0,25 0,05479 152,5 0,144

(51)

33

c. Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

Waktu

(menit) c

A

(m ) 2

Qu

(W)

GT

(W/m2) c

η

( % )

0 0,25 0,03607 645,0 0,022

10 0,25 0,04575 647,5 0,028

20 0,25 0,06403 607,5 0,042

30 0,25 0,05394 592,5 0,036

40 0,25 0,07742 542,5 0,057

50 0,25 0,04528 515,0 0,035

60 0,25 0,04295 475,0 0,036

70 0,25 0,04622 422,5 0,044

80 0,25 0,05042 370,0 0,055

90 0,25 0,05612 387,5 0,058

kolektor.

IV.2.4.2 Perhitungan efisiensi pengambilan (ηP)

a. Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg. Diketahui :

o T₁= 32,3 0C

o T₂= 25,3 0C

o T₃= 43,20C

o T₄= 28,20C

o T₅= 32,2 0C

(52)

34

Untuk menentukan Wa, Wi, dan W0 mengunakan Grafik Psikrometrik.

Gambar 4.1 Pencarian Wa, Wi dan Wo dengan Grafik Psikrometrik.

(53)

35 01769 , 0 02042 , 0 01769 , 0 01995 , 0 − − = p η = p

η 0,8278

= p

η 82,78 %

Dengan cara yang sama, maka didapatkan data hasil perhitungan dari variasi tinggi

cerobong 65 cm dan dengan massa 1 kg. Maka dapat disajikan dengan tabel.

Tabel 4.25 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

No T1

( C)0

T2

( C)0

T5

( C)0

T6

( C)0

Wo (kg/kg) Wi (kg/kg) Wa (kg/kg) p η (%)

1 32,3 25,3 32,2 26,6 0,0200 0,0177 0,0204 82,78 2 31,8 25,9 32,7 27,0 0,0205 0,0189 0,0212 68,56 3 31,1 26,3 33,2 27,4 0,0214 0,0199 0,0217 82,26 4 33,6 27,6 34,0 28,5 0,0227 0,0212 0,0235 66,81 5 31,5 27,2 35,0 28,6 0,0226 0,0213 0,0229 76,97 6 32,6 26,2 33,8 27,5 0,0210 0,0191 0,0216 74,60 7 31,5 26,2 32,3 27,0 0,0203 0,0187 0,0216 56,70 8 32,3 28,7 32,8 27,7 0,0236 0,0221 0,0245 61,48 9 32,8 25,8 33,6 28,0 0,0219 0,0183 0,0211 132,35 10 31,1 26,5 32,8 28,7 0,0236 0,0202 0,0220 188,76

pengambilan.

b. Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg.

(54)

36

No T1

( C)0

T2

( C)0

T5

( C)0

T6

( C)0

1 28,2 21,5 31,6 24,3 0,0163 0,0135 0,0161 107,06 2 30,8 23,0 35,3 25,1 0,0162 0,0146 0,0177 50,65 3 27,6 22,9 33,2 24,9 0,0167 0,0157 0,0176 50,00 4 28,5 23,1 33,6 25,9 0,0170 0,0157 0,0178 61,86 5 30,8 23,4 36,2 26,2 0,0177 0,0152 0,0182 84,69 6 24,8 22,8 32,3 24,9 0,0170 0,0152 0,0175 78,85 7 26,7 22,4 33,4 25,1 0,0169 0,0154 0,0171 91,28 8 28,4 23,1 34,5 25,2 0,0170 0,0157 0,0178 60,19 9 30,2 23,6 36,1 26,0 0,0174 0,0158 0,0184 61,83 10 30,0 23,4 33,8 25,3 0,0171 0,0156 0,0182 59,16

pengambilan.

c. Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

No T1

( C)0

T2

( C)0

T5

( C)0

T6

( C)0

(55)

37

pengambilan.

a. Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg.

No T1

( C)0

T2

( C)0

T5

( C)0

T6

( C)0

1 29,5 25,9 31,0 27,0 0,0211 0,0198 0,0212 95,00 2 29,2 25,7 32,9 27,6 0,0211 0,0196 0,0212 95,06 3 31,7 26,9 34,8 28,4 0,0222 0,0207 0,0225 84,86 4 31,5 26,5 34,1 28,0 0,0218 0,0200 0,0220 88,66 5 31,6 27,4 35,8 28,9 0,0228 0,0200 0,0232 88,12 6 31,3 26,3 35,7 28,2 0,0215 0,0198 0,0217 90,67 7 31,4 26,0 35,2 27,9 0,0211 0,0192 0,0213 89,52 8 31,1 26,1 35,3 28,0 0,0213 0,0195 0,0215 92,27 9 32,7 24,6 36,1 28,1 0,0212 0,0164 0,0196 150,78 10 34,7 22,5 37,7 28,7 0,0217 0,0123 0,0172 193,44

pengambilan.

b. Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel

No T1

( C)0

T2

( C)0

T5

( C)0

T6

( C)0

(56)

38

No T1

( C)0

T2

( C)0

T5

( C)0

T6

( C)0

4 30,9 25,2 35,9 27,1 0,0194 0,0181 0,0203 60,99 5 33,5 24,0 36,3 26,6 0,0184 0,0151 0,0189 87,23 6 31,8 23,8 35,5 26,2 0,0180 0,0155 0,0186 79,75 7 32,3 24,5 35,6 26,2 0,0179 0,0164 0,0195 50,81 8 32,4 24,5 37,0 27,3 0,0194 0,0163 0,0195 97,43 9 32,8 24,7 36,4 26,9 0,0189 0,0165 0,0197 74,92 10 31,6 24,1 35,4 26,2 0,0180 0,0160 0,0190 67,91

pengambilan.

c. Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

No T1

( C)0

T2

( C)0

T5

( C)0

T6

( C)0

(57)

39

IV.2.4.3 Perhitungan efisiensi sistem pengeringan (ηS)

Diketahui :

Massa air yang keluar = 0,07 kg

Mencari laju massa air yang menguap (W) :

o W =

waktu

keluar yang

air massa

(kg/detik)

o W =

ik kg det 5400

07 , 0

= 1,2963.10−5 kg/detik

Kalor laten dari air yang menguap saat temperatur pengering (L) diperoleh dari

tabel A-8 1 sifat air dan uap jenuh buku teknologi rekayasa surya.

o L = 2370089,51 j/kg

o = 0,5 m x 0,5 m

c

A

A_c= 0,25 m2

o = 837,5 (W/m

T

G 2)

s

η = (1,2963.10−5 kg/detik x 2370089,51 j/kg) / (837,5 W/m2 x 0,25 m2)

s

η = 0,1467385

(58)

40

Tabel 4.31 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber aluminium di cat

hitam tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg

No

Waktu

(menit)

W (kg/detik)

L (j/kg)

GT

(W/m2) c

A (m )2

s

η

(%)

1 0 1,2963.10−5 2370089,51 837,5 0,25 14,67

2 10 1,2963.10−5 2357889,14 735,0 0,25 15,55

3 20 1,2963.10−5 2357891,95 830,0 0,25 15,62

4 30 1,2963.10−5 2345699,50 550,0 0,25 17,63

5 40 1,2963.10−5 2345695,54 825,0 0,25 17,69

6 50 1,2963.10−5 2357894,88 827,5 0,25 14,80

7 60 1,2963.10−5 2370096,22 857,5 0,25 14,59

8 70 1,2963.10−5 2370090,48 882,5 0,25 14,13

9 80 1,2963.10−5 2345694,05 882,5 0,25 13,78

10 90 1,2963.10−5 2357890,48 900,0 0,25 13,72

b. Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

Tabel 4.32 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber aluminium di

cat hitam tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg

No

Waktu

(menit)

W (kg/detik)

L (j/kg)

GT

(W/m2) c

A

(m2)

s

η

(%)

1 0 1,0185.10−5 2345696,28 747,5 0,25 12,78

2 10 1,0185.10−5 2357899,27 625,0 0,25 14,00

3 20 1,0185.10−5 2345697,02 745,0 0,25 13,95

4 30 1,0185.10−5 2345693,06 700,0 0,25 13,23

5 40 1,0185.10−5 2333297,50 707,5 0,25 13,51

6 50 1,0185.10−5 2345698,39 712,5 0,25 13,46

7 60 1,0185.10−5 2345694,79 695,0 0,25 13,58

8 70 1,0185.10−5 2345689,96 672,5 0,25 13,98

9 80 1,0185.10−5 2345693,92 670,0 0,25 14,24

(59)

41

c. Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel.

Tabel 4.33 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber aluminium di cat

hitam tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg

No

Waktu

(menit)

W (kg/detik)

L (j/kg)

GT

(W/m2) c

A

(m2)

s

η

(%)

1 0 1,6666.10−5 2357895,00 645,0 0,25 24,37

2 10 1,6666.10−5 2357891,22 647,5 0,25 24,32

3 20 1,6666.10−5 2345694,92 607,5 0,25 24,92

4 30 1,6666.10−5 2345691,94 592,5 0,25 26,06

5 40 1,6666.10−5 2345695,66 542,5 0,25 27,56

6 50 1,6666.10−5 2345694,42 515,0 0,25 29,58

7 60 1,6666.10−5 2345694,54 475,0 0,25 31,59

8 70 1,6666.10−5 2345694,67 422,5 0,25 34,85

9 80 1,6666.10−5 2345696,65 370,0 0,25 39,46

10 90 1,6666.10−5 2345691,07 387,5 0,25 41,29

a. Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg.

Tabel 4.34 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber arang tinggi

cerobong 65 cm dengan massa 1 kg

No

Waktu

(menit)

W (kg/detik)

L (j/kg)

GT

(W/m2) c

A

(m2)

s

η

(%)

1 0 1,1111.10−5 2382089,20 837,5 0,25 12,64

2 10 1,1111.10−5 2345690,95 735,0 0,25 13,26

3 20 1,1111.10−5 2370094,39 830,0 0,25 13,46

4 30 1,1111.10−5 2357888,90 550,0 0,25 15,19

(60)

42

No

Waktu

(menit)

W (kg/detik)

L (j/kg)

GT

(W/m2) c

A

(m2)

s

η

(%)

6 50 1,1111.10−5 2357898,90 827,5 0,25 12,68

7 60 1,1111.10−5 2345695,29 857,5 0,25 12,37

8 70 1,1111.10−5 2333297,13 882,5 0,25 11,92

9 80 1,1111.10−5 2357899,15 882,5 0,25 11,87

10 90 1,1111.10−5 2357892,07 900,0 0,25 11,76

b. Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg.

tabel

No

Waktu

(menit)

W (kg/detik)

L (j/kg)

GT

(W/m2) c A (m2 ) s η (%)

1 0 3,7037.10−6

2370089,39 747,5 0,25 18,79

2 10 3,7037.10−6

2357897,32 625,0 0,25 20,36

3 20 3,7037.10−6

2357892,68 745,0 0,25 20,40

4 30 3,7037.10−6

2357896,22 700,0 0,25 19,34

5 40 3,7037.10−6

2357892,80 707,5 0,25 19,85

6 50 3,7037.10−6

2357897,44 712,5 0,25 19,68

7 60 3,7037.10−6 2357895,12 695,0 0,25 19,85

8 70 3,7037.10−6

2357892,92 672,5 0,25 20,44

9 80 3,7037.10−6 2357895,12 670,0 0,25 20,82

10 90 3,7037.10−6 2357897,56 152,5 0,25 33,98

c. Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg.

(61)

43

No

Waktu

(menit)

W (kg/detik)

L (j/kg)

GT

(W/m2) c

A

(m2) ηs

1 0 7.4074.10−6 2370096,34 645,0 0,25 16,33

2 10 7,4074.10−6 2370090,12 647,5 0,25 16,30

3 20 7,4074.10−6 2345699,13 607