Karakteristik pengering energi surya menggunakan Absorber Porus dengan ketebalan 12 cm - USD Repository

(1)

Tugas Akhir

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

AGUSTINUS JATI PRADANA NIM : 055214022

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(2)

Final Project

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

in Mechanical Engineering

by

AGUSTINUS JATI PRADANA Student Number : 055214022

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY

(3)

(4)

(5)

(6)

Indonesia dan negara berkembang lain adalah pengeringan biasa, atau penjemuran dibawah sinar matahari secara langsung. Tetapi di beberapa negara atau daerah, telah menemukan berbagai macam cara pengeringan. Salah satu cara adalah dengan menggunakan pengering energi surya kolektor plat datar. Penelitian ini bertujuan membuat model pengering surya dengan absorber porus untuk mengeringkan bahan dengan lebih cepat dibandingkan pengeringan biasa dan mengetahui unjuk kerja pengering tersebut.

Pengering surya dengan absorber porus ini terdiri dari kotak kolektor (100 cm x 100 cm), absorber porus dari kasa aluminium yang dicat hitam, kotak pengering (100 cm x 50 cm), dan lubang udara dari kotak pengering (100 cm x 9 cm). Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah radiasi surya yang datang (Gt), temperatur udara masuk kolektor (temperatur kering T1 dan basah T2),

temperatur udara keluar kolektor (temperatur kering T1 dan basah T2), dan

temperatur udara keluar pengering (temperatur kering T1 dan basah T2).

Variabel yang divariasi adalah : (1)Pengering dengan sudut tutup udara masuk 45˚, 60º, dan 90˚, (2)Bahan yang dikeringkan : handuk 300gr, 550gr,dan daun singkong 300gr, (3)Penjemuran langsung juga dilakukan untuk mendapatkan perbedaan

Hasil yang didapat adalah bahan handuk dan daun singkong menjadi kering serta selisih berat dengan penjemuran langsung cukup signifikan, efisiensi kolektor terbesar terdapat pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 90˚, beban handuk 0,55kg. Dengan efisiensi sebesar 0,00063 % dan hasil untuk kelembaban relatif terbesar untuk keluar kolektor terdapat pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 45° beban handuk 0,3 kg sebesar 80% .

(7)

Terimakasih kepada kebesaran Tuhan yang telah selalu setia memberikan berkat, rahmat, dan karunia-Nya kepada penulis sehingga atas ijin-Nya, Tugas Akhir dalam mencapai gelar sarjana pun akhirnya dapat diselesaikan. Terimakasih pula penulis sampaikan kepada pihak-pihak yang telah memberikan bimbingan, dorongan, fasilitas dan bantuan yang sangat berarti bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Yosef Agung Cahyadi, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Budi Sugiharto, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik dan Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogjakarta. 3. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah

memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

4. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan , serta fasilitas yang diberikan selama masa kuliah.

(8)

penulis.

7. Sahabat-sahabatku yang selalu memberikan semangat, dukungan, fasilitas, pengertian dan kasih sayang dari awal kuliah hingga saat ini. 8. Seluruh teman-teman Teknik Mesin ’05 yang tidak dapat kami

sebutkan satu per satu, serta

9. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan, kekeliruan, dan jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kemajuaan yang akan datang.

Yogyakarta, 7 Juli 2009

(9)

(10)

HALAMAN JUDUL i

TITLE PAGE ii

LEMBAR PENGESAHAN iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI iv

LEMBAR PERNYATAAN v

INTISARI vi

KATA PENGANTAR vii

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI ix

DAFTAR ISI x

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR TABEL xiv

BAB I : PENDAHULUAN 1

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Tujuan dan Manfaat 2

BAB II : DASAR TEORI 4

2.1. Landasan Teori 4

2.2. Prinsip Kerja 5

2.3. Tinjauan Pustaka 6 2.4. Rumus Perhitungan 7

BAB III : METODE PENELITIAN 12

3.1. Skema Alat 12

3.2. Variabel yang Divariasikan 13

(11)

BAB IV : ANALISIS DATA, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 16

4.1. Data Penelitian 16

4.1.1 Data dengan Bahan Handuk Basah sudut udara masuk 45° 16 4.1.2 Data dengan Bahan Handuk Basah sudut udara masuk 60º 17 4.1.3 Data dengan Bahan Handuk Basah sudut udara masuk 90º 18 4.1.4 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi

handuk dan sudut udara masuk 45º dan 60º 19 4.1.5 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi

handuk dan sudut udara masuk 60º dan 90º 21 4.1.6 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi daun

singkong dan sudut udara masuk 45º dan 60º 23 4.1.7 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi daun

singkong dan sudut udara masuk 60º dan 90º 25 4.2. Perhitungan Data dengan Bahan Handuk 27

4.2.1 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium

Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 45˚ 27 4.2.2 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium

Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 60˚ 39 4.2.3 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium

Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 90˚ 51 4.3. Perhitungan Data dengan Bahan Handuk 62

4.3.1 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi

(12)

4.4. Perhitungan Data Bahan Daun Singkong 95 4.4.1 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi

sudut udara masuk 45º dan 60º 95

4.4.2 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi

sudut udara masuk 60º dan 90º 111

4.5 Hasil perhitungan dengan gambar grafik 127

BAB V : PENUTUP 143

5.1. Kesimpulan 143

5.2. Saran 143

(13)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45˚, kemiringan alat 30 ˚, massa beban handuk

0,55 kg. 17

Tabel 4.2 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk 0,55

kg. 19

Tabel 4.3 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 90˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk 0,55

kg. 20

Tabel 4.7 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 45˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk

basah 0,55 kg. 21

basah 0,55 kg. 22

basah 0,55 kg. 23

basah 0,55 kg. 24

basah 0,55 kg. 25

Tabel 4.12 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 90˚, kemiringan alat 30˚, massa beban Handuk

(14)

Tabel 4.13 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut

udara masuk 45˚, kemiringan alat 30˚, massa beban Handuk

basah 0,3 kg. 27

basah 0,55 kg. 28

basah 0,55 kg. 29

basah 0,55 kg. 30

Tabel 4.17 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45˚, kemiringan alat 30˚, massa beban daun

singkong 0,3 kg. 31

singkong 0,3 kg. 33

singkong 0,3 kg. 34

(15)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Alat pengering energi surya 5

Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan 8

Gambar 3.1. Skema alat penelitian 13

Gambar 3.2. Skema ukuran alat penelitian 13

Gambar 4.1 Grafik efisiensi kolektor 127

Gambar 4.2 Grafik kelembaban relatif 127

(16)

Gambar 4.13 Grafik Efisiensi Kolektor 133

Gambar 4.23. Grafik perbandingan berat bahan 138

(17)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Di negara Indonesia terkenal dengan hasil pertaniannya. Berbagai macam

sayuran,buah-buahan, dan rempah-rempah melimpah di berbagai daerah. Kemudian

muncul sebuah gagasan bagaimana hasil pertanian menjadi tahan lama dan dapat

digunakan sewaktu-waktu, tanpa harus menunggu musim panen datang. Akhirnya,

salah satu cara yang digunakan adalah dengan dikeringkan. Banyak daerah di

Indonesia secara umum mengeringkan hasil pertaniannya dengan penjemuran

langsung. Tetapi cara tersebut memiliki beberapa kelemahan, di antaranya: dapat

merusak kualitas hasil pertanian karena radiasi ultraviolet, air hujan dan gangguan

binatang. Penjemuran secara langsung memerlukan waktu yang lama, dapat

memakan waktu berhari-hari, padahal kebutuhan akan hasil panen selalu besar dan

harus segera terpenuhi. Oleh karena itu, manusia mencari solusi untuk dapat

membantu proses pengeringan hasil pertanian secara cepat dan tetap menjaga

kualitas hasil panen. Cara pengeringan yang dimaksud adalah dengan menggunakan

alat pengering yang umumnya menggunakan bahan bakar minyak atau energi listrik.

Akan tetapi cara pengeringan ini mengalami kendala, tidak semua daerah di

Indonesia mempunyai jaringan listrik dan belum memiliki sarana transportasi yang

baik sehingga bahan bakar minyak sulit didapat. Apalagi sekarang harga bahan bakar

minyak naik-turun, sehingga menyebabkan biaya proses pengeringan menjadi labil

(18)

Pengering adalah sebuah alat yang digunakan untuk menurunkan kelembaban

udara dengan cara memanfaatkan energi surya, yang berfungsi memanaskan kolektor

sehingga udara yang melewati kolektor menjadi panas. Aliran udara panas yang

mengalir digunakan untuk menurunkan kelembaban bahan yang akan dikeringkan,

dengan cara menguapkan kandungan air dari bahan tersebut.

Energi surya merupakan energi yang tersedia melimpah di Indonesia karena

Indonesia merupakan salah satu negara beriklim tropis. Oleh sebab itu, energi surya

dapat bermanfaat untuk mengurangi dan bahkan menggantikan penggunaan bahan

bakar atau energi listrik dalam proses pengeringan hasil pertanian. Alat pengering

dengan pemanfaatan energi surya umumnya menggunakan absorber jenis pelat dari

bahan tembaga atau alumunium. Kendala yang muncul ketika menggunakan

absorber jenis pelat ini adalah dari segi biaya, yang lebih mahal dan teknologi

pembuatan alat pengering yang sulit dan rumit, jika dibandingkan dengan alat

pengering yang menggunakan absorber jenis porus.

Penelitian yang dilakukan menggunakan bahan handuk dan daun singkong.

Khusus untuk daun singkong mempunyai beberapa tujuan, yaitu; dijadikan serbuk,

mencegah tempat tumbuhnya mikroorganisme karena air merupakan sarana tempat

untuk bertumbuh. Daun singkong dibuat serbuk dengan tujuan memudahkan

pengambilan kandungan-kandungan kimia yang terkandung, untuk diambil bahan

yang berpotensi menjadi obat (ekstrak). Obat yang biasa dibuat dengan daun

(19)

1.2 Tujuan dan Manfaat

Tujuan yang ingin dicapai yaitu :

a. Membuat model pengering dengan absorber porus kasa aluminium.

b. Untuk mengetahui unjuk kerja alat pengering energi surya dengan absorber

porus yang dinyatakan dalam efisiensi kolektor dan kelembaban relatif.

Manfaat yang di dapat yaitu :

1. Menambah kepustakaan teknologi khususnya pengeringan menggunakan

energi surya.

2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat mengembangkan pembuatan

prototipe alat pengering dengan energi surya yang dapat membantu

masyarakat dalam krisis energi dewasa ini. Antara lain, memberikan solusi

pengeringan hasil pertanian bagi masyarakat yang belum terjangkau oleh

listrik, mengurangi biaya produksi, dan memberikan solusi bahwa energi

surya adalah energi yang terbarukan untuk mengurangi penggunaan minyak

(20)

BAB II

DASAR TEORI

2. 1 Landasan Teori

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 pengering adalah

lubang udara masuk yang berfungsi untuk 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, absorber dicat warna hitam dengan tujuan

memaksimalkan penyerapan energi surya. Absorber berfungsi untuk menyerap

energi surya yang berupa energi panas, yang kemudian digunakan untuk

memanaskan udara yang mengalir dari luar ke dalam alat pengering secara alami.

Perpindahan panas dari absorber ke udara tersebut terjadi secara konveksi. Udara

yang sudah dipanaskan oleh absorber akan mengalir melewati rak pengering yang

digunakan untuk meletakan bahan yang akan dikeringkan, kemudian udara yang

bersifat 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 ini adalah lubang

pembuangan uap atau lubang udara basah, dimana berfungsi untuk membuang udara

(21)

yang membawa uap air ke lingkungan sekitar di luar alat pengering. Konstruksi

pengering hasil pertanian yang umum dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.1. Alat pengering energi surya

2. 2 Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari pengering yaitu energi surya yang datang akan diterima dan

dikonversikan menjadi panas oleh absorber didalam kolektor. Selanjutnya absorber

ini berfungsi 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 keatas secara alami dan

mengeringkan bahan yang dikeringkan. Proses ini berlangsung terus-menerus sampai

(22)

2.3 Tinjauan Pustaka

Pengeringan merupakan cara terbaik dalam pengawetan bahan makanan dan

pengering energi surya merupakan teknologi yang sesuai bagi kelestarian alam.

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. 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. 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, penggunaan absorber dengan permukaan kasar,

dan penggunaan absorber porus.

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. Eksperimen dengan absorber porus

menggunakan kasa alumunium dengan permukaan reflektif dibagian bawahnya

menghasilkan efisiensi yang hampir sama dengan enam lembar bilah baja yang dicat

(23)

2. 4 Rumus Perhitungan

1. 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 :

∆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)

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

2. 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

(24)

Bahan yang

dikeringkan

h1

Plastik transparan

Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan. David Kennedy Leaf for Life, USA

3. Daya Berguna (

Q

u ).

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 P i

u _∆

−

= . .( 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

∆ : waktu pengambilan data (detik)

Laju massa aliran udara (m) dapat dihitung dengan:

Aliran udara masuk GT

h2

(25)

V

m= ρ⋅ (5)

dengan:

ρ : massa jenis udara (kg/m3)

V : volume aliran udara kolektor (m3)

4. Efisiensi

Efisiensi adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan dengan masukan

yang diberikan. Sedangkan untuk 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)

AC : luas kolektor surya (m2)

5. Kelembaban Spesifik (ω2 )

Perbandingan antara massa uap air dengan massa udara lembab dalam satuan

volume udara tertentu disebut sebagai kelembaban spesifik, dan dapat dinyatakan

dalam persamaan:

2 2

622 . 0

g g P P

P − =

ω (7)

(26)

P2 = 101,325 kpa (1atm)

Kelembaban Spesifik (ω1 ) dengan menggunakan rumus:

ω1 =

2 1 2 2 1 2 ) ( f g fg p h h h T T C − + − ω (8)

Dengan: Cp = 1.005 (Kj/kgoC)

Tkeluar kolektor = Suhu basah(oC)

T masuk kolektor = Suhu kering(_˚C)

Hfg2 = Hfg basah

Hg1 = Hfg kering

Hf2 = Hf basa

6. Kelembaban relatif (φ1)

Kelembaban relatif dapat dikatakan sebagai kemampuan udara untuk

menerima kandungan uap air, jadi semakin besar RH semakin kecil kemampuan

udara tersebut untuk menyerap uap air, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

1 1 2 1 1 ) 622 . 0

( Pg

P ω ω φ

+

= (9)

Dengan: φ₁ = Kelembaban relatif

P2 = 101,325 kpa (1atm)

1

(27)

7. Penurunan berat (penyusutan berat) (∆W) dengan rumus :

∆W = Wawal – Wakhir (10)

Dengan: ∆W = penyusutan berat (gram)

Wawal = berat awal ditimbang (gram)

Wakhir = berat akhir setelah ditimbang (gram)

8. Persentase berat yang dihasilkan (%W) :

% W = 100%

W

) W -W (

awal akhir

awal _X ₍₁₁₎

Keterangan :

Wawal = berat awal ditimbang (kg)

Wakhir = berat akhir setelah ditimbang (kg)

(28)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

Alat pengering dengan menggunakan absorber porus pada umunya terdiri dari 3

bagian utama yaitu :

a. Pada penelitian ini dibuat sebuah model pengering dengan tenaga surya

dengan panjang 150 cm, lebar 100 cm, tebal 20 cm.

b. Kotak kolektor, dengan ukuran 100 cm x 100 cm yang terdiri dari absorber

porus dan plastik transparan, serta lubang udara masuk dengan ukuran 100

cm x 9 cm.

c. Kotak pengering dengan ukuran 100 cm x 50 cm, rak pengering untuk

meletakan bahan yang dikeringkan dengan ukuran 100 cm x 50 cm.

d. Lubang udara keluar dari kotak pengering dengan ukuran 100 cm x 9 cm.

e. Jenis absorber : jenis kasa aluminium dicat hitam.

f. Kedalaman absorber : 12 cm

g. Variabel yang dapat mempengaruhi efisiensi pengeringan pada alat pengering

energi surya dengan bahan absorber jenis porus adalah jenis material, ukuran

(29)

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

Gambar 3.1. Skema alat penelitian

Gambar 3.2. Skema ukuran alat penelitian Plastik

(30)

3.2 Variabel yang Divariasikan

1. Pengering dengan sudut tutup udara masuk 45_˚, 60º, dan 90˚.

2. Bahan yang dikeringkan : handuk 300gr, 550gr,dan daun singkong 300gr.

3. Penjemuran langsung juga dilakukan untuk mendapatkan perbedaan

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

4. Temperatur udara keluar pengering

3.5 Langkah Penelitian

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

2. Pengambilan data dilakukan dengan mevariasikan sudut tutup udara masuk

(45º,60º, dan 90º).

(31)

4. Data yang dicatat adalah temperatur udara masuk kolektor (temperatur basah

dan kering), temperatur udara setelah kolektor (temperatur basah dan kering),

temperatur udara setelah kotak beban (temperatur basah dan kering).

5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat

pengering harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal.

6. Posisi absorber porus harus terkena sinar matahari secara langsung.

7. Penelitian dilakukan saat matahari bersinar terang atau pada waktu pagi

hingga sore hari.

3.6 Pengolahan dan Analisa Data

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada

parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1) sampai

dengan persamaan (11). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik

hubungan efisiensi kolektor dengan waktu. Efisiensi pengeringan pada dasarnya

adalah perbandingan antara energi yang terpakai untuk pengeringan dengan energi

surya yang datang. Besar energi yang terpakai ditentukan oleh temperatur dan

tekanan udara yang berfungsi mengeringkan bahan, setelah melewati absorber.

Semakin tinggi temperatur dan tekanan udara yang dihasilkan oleh alat pengering

untuk mengeringkan bahan yang akan dikeringkan, maka semakin besar pula energi

yang terpakai dari energi surya yang datang. Akibatnya, efisiensi pengeringan

menjadi besar, untuk itu temperatur dan tekanan udara setelah melewati bahan

absorber harus dimaksimalkan setinggi mungkin yang sesuai dengan sifat bahan

(32)

BAB IV

HASIL PENELITIAN

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 dan daun singkong. Tempat pengambilan data di

lakukan di lingkungan Universitas Sanata Dharma.

4.1.1 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan

Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 45_˚, Beban Handuk 0,55 kg. Tanggal : 06 Desember 2008

Jam : 10.30 - 11.50 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 12 cm, sudut udara masuk 45_˚, massa beban handuk 0,55 kg

No

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, _˚ C

Suhu keluar

kolektor, _˚ C

Suhu setelah

beban, _˚ C GT (W/m2)

Kering Basah Kering Basah Kering Basah

1 10 26.7 24.6 40.2 22.8 35.1 25.9 196

2 20 27.0 23.3 46.5 22.1 41.0 28.3 601

3 30 26.3 22.4 55.6 18.9 42.6 24.9 822

4 40 26.6 23.2 43.7 24.3 35.9 24.1 641

5 50 26.7 24.0 50.6 21.9 38.8 23.4 157

(33)

Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45_˚, massa beban handuk 0,55 kg (lanjutan)

No

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, _˚ C

Suhu keluar

kolektor, _˚ C

Suhu setelah

beban, _˚ C GT (W/m2)

6 60 28.1 24.6 39.9 27.2 33.7 22.4 946

7 70 27.2 24.8 36.2 26.9 29.6 21.4 89

8 80 27.7 23.6 43.8 25.4 36.1 22.4 485

9 90 28.2 23.7 54.2 21.9 42.4 25.2 795

10 100 29.3 24.6 49.4 25.0 44.9 28.8 438

11 110 30.1 25.2 50.0 25.2 45.1 29.5 524

Massa handuk sesudah dikeringkan ( W₂) = 0.325 kg

Selisih berat handuk sebelum dan setelah dikeringkan (∆W) = 0,225 kg

Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 60_˚, Beban Handuk 0,55 kg. Tanggal : 19 Maret 2009

Jam : 13.00 - 14.50 WIB

Massa handuk awal (W₁) : 0,55 kg

Ketebalan handuk : 0,01 m

(34)

Tabel 4.2 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60_˚, massa beban handuk 0,55 kg.

No

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, ˚ C

Suhu keluar

kolektor, ˚ C

Suhu setelah

beban, ˚ C GT (W/m2) Kering Basah Kering Basah Kering Basah

1 10 25.2 20.9 49.5 24.3 39.7 28.3 111 2 20 27.4 23.1 63.5 22.9 52.1 30.8 869 3 30 27.6 21.3 69.0 20.5 56.2 31.1 905 4 40 27.6 21.3 70.4 24.0 57.6 30.1 915 5 50 28.4 20.7 68.8 25.0 56.7 28.3 920 6 60 28.3 21.6 66.3 23.0 56.7 31.2 907 7 70 28.8 22.5 68.2 22.6 55.4 32.3 881 8 80 23.6 17.9 64.5 21.9 54.2 25.9 773 9 90 22.0 15.0 63.0 20.3 50.6 24.5 729 10 100 29.2 22.8 65.1 26.0 53.1 27.2 720 11 110 37.3 32.0 69.8 33.0 49.2 32.9 555

Massa handuk sesudah dikeringkan ( W₂) = 0,300 kg

Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 90_˚, Beban Handuk 0,55 kg

Tanggal : 19 Maret 2009

Jam : 11.00-12.00 WIB

Ketebalan handuk : 0,01m

(35)

Tabel 4.3 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 90_˚, massa beban handuk 0,55 kg.

4.1.4 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi handuk basah dan

sudut udara masuk 45º dan 60º

4.1.4.1 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan

Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 45_˚, Beban Handuk basah 0,3 kg

Tanggal : 29 April 2009

Jam : 10.00-12.00 WIB

Massa handuk awal (W₁) : 0,3 kg No

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, ˚ C

Suhu keluar

kolektor, ˚ C

Suhu setelah

(36)

Tabel 4.4 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45_˚, massa beban Handuk basah 0,3 kg.

Jam : 10.00-12.00 WIB

Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : No

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, ˚ C

Suhu keluar

kolektor, ˚ C

Suhu setelah

beban, ˚ C _GT

(W/m2) Kering Basah Kering Basah Kering Basah

(37)

4.1.5 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi handuk basah dan

Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 60_˚, Kemiringan alat 30_˚, Beban Handuk basah 0,55 kg

Jam : 09.30-11.30 WIB

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, ˚ C

Suhu keluar

kolektor, ˚ C

Suhu setelah

(38)

Jam : 09.30 - 11.30 WIB

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, ˚ C

Suhu keluar

kolektor, ˚ C

Suhu setelah

beban, ˚ C _GT

(39)

4.1.6 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi daun singkong dan

Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 45_˚, Beban daun singkong 0,3 kg

Tanggal : 1 Mei 2009

Jam : 09.40 - 11.40 WIB

Massa daun singkong awal (W₁) : 0,3 kg No

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, ˚ C

Suhu keluar

kolektor, ˚ C

Suhu setelah

(40)

Tabel 4.8 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45_˚, massa beban daun singkong 0,3 kg.

Massa daun singkong sesudah dikeringkan ( W₂) = 0,110 kg

Selisih berat daun singkong,W1 - W2 (∆W) = 0,190 kg

Jam : 09.40-11.40 WIB

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, ˚ C

Suhu keluar

kolektor, ˚ C

Suhu setelah

beban, ˚ C _GT

(41)

4.1.7 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi daun singkong dan

Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 60_˚, Beban daun singkong 0,3 kg

Jam : 13.00 - 14.40 WIB

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, ˚ C

Suhu keluar

kolektor, ˚ C

Suhu setelah

(42)

Jam : 13.00-14.40 WIB

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, ˚ C

Suhu keluar

kolektor, ˚ C

Suhu setelah

(43)

4.2 Perhitungan Data dengan Bahan Handuk

Perhitungan data ini meliputi : perbedaan tekanan, intensitas energi surya

yang datang, kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air, daya berguna,

efisiensi kolektor, kelembaban spesifik, kelembaban relatif, penurunan berat, dan

persentase berat yang dihasilkan dapat dijelaskan pada perhitungan dibawah ini.

Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 45_˚, Beban Handuk 0,55 kg.

a) Menghitung Penurunan Tekanan (∆p)

Data Tabel 4.1

Diketahui :

No

Waktu

(menit)

Suhu masuk

kolektor, ˚ C

Suhu keluar

kolektor, ˚ C

Suhu setelah

(44)

h₁ = 1 m ∆h = 0,01 m

h₂ = 0.5 m

Ta= 31 (diasumsikan konstan)

T keluar kolektor kering = 40.2 0C

T setelah beban kering = 35.1 0C

Mencari ρ,ρ₁,ρ₂

p = ρR T

Sehingga, ρ =

T R p . ρ = K x K kg m kN m kN 302 ) . /( . 287 , 0 / 3 , 101 2

ρ = 1,161 kg/m3

1 ρ = K x K kg m kN m kN 1 . 302 ) . /( . 287 , 0 / 3 , 101 2 1

ρ = 1,127 kg/m3

2 ρ = K x K kg m kN m kN 296 ) . /( . 287 , 0 / 3 , 101 2 2

ρ = 1,146 kg/m3

∆p =

[

1m

(

1,161Pa−1,127Pa

)

+0,5m(1,161Pa−1,146Pa)

]

x9,81kg/s2 ∆p = 0.410 Pa,

b) Menghitung Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air

Q = massa air yang keluar x h_fg

hfg diperoleh dari persamaan yang dihasilkan Gambar 4.3 Grafik

T-hfg

X= suhu kering keluar kolektor

(45)

= -10-5. (40,2)3 + 0,000.(40.2)2 – 2,387.(40,2) + 2501

= 2404,39 kj/kg

Q = 0,225 kg x 2404,39 kj/kg

Q = 540,99 kj

Dengan cara perhitungan yang sama, maka didapatkan data hasil

perhitungan dari pengering energi surya dengan absorber porus aluminium

ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 45_˚, beban handuk 0.55 kg disajikan dalam tabel.

Tabel 4.12 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 45_˚, beban handuk 0,55kg.

Waktu

(menit)

ρ ρ1 ρ2 ∆p Hfg Q

(kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (Pa) (kj/kg) (kj)

10 1,161 1.127 1.146 0.410 2404.39 540.99

20 1,161 1.105 1.124 0.734 2389.00 537.52

30 1,161 1.074 1.118 1.062 2366.56 532.48

40 1,161 1.114 1.143 0.547 2395.85 539.07

50 1,161 1.091 1.132 0.832 2378.92 535.26

60 1,161 1.128 1.155 0.356 2405.12 541.15

70 1,161 1.142 1.166 0.165 2414.12 543.18

80 1,161 1.114 1.142 0.554 2395.61 539.01

90 1,161 1.079 1.119 1.013 2370.03 533.26

100 1,161 1.095 1.110 0.899 2381.88 535.92

110 1,161 1.093 1.110 0.922 2380.40 535.59

Dengan : h1 = 1 m, h2 = 0,5 m, ∆h = 0, 02 m.

(46)

c) Intensitas Energi surya yang datang

Dalam penelitian yang telah dilaksanakan, Intensitas energi surya

yang datang sudah diambil menggunakan alat pengukur Gt (Day Star).

Dari data yang dilakukan diperoleh Gt rata – rata = 517,64 Watt/m2

d) Daya Berguna (

Q

_u ).

Daya berguna dapat diperoleh dengan persamaan :

t T T C m

Q P i

u

∆ −

= . .( 0 )

m diperoleh dari =

m = ρ . v ρ = 1,161 kg/m3 (dari Tabel 4.12)

= 1,161 . 0,12 v = 0,12 m3

= 0,1393 kg/detik

Cp = 1,005 J/kg.˚C (1 Atmosfir)

Dari tabel 4.1 diketahui:

To = 40,2 ˚C (suhu kering keluar kolektor) ∆t = 6600

Ti = 26,7 ˚C (suhu kering masuk kolektor)

t T T C m

Q P i

u

∆ −

= . .( 0 )

6600 ) 4 , 31 1 , 29 .( 005 , 1 . 1045 , 1 − = u Q

(47)

Dengan cara perhitungan yang sama seperti diatas, maka didapatkan

data hasil perhitungan energi berguna dari pengering energi surya dengan

absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 45˚, beban handuk 0.55 kg disajikan dalam tabel.

Tabel 4.13 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 45_˚, beban handuk 0,55kg.

Waktu

(menit)

Masuk

kolektor

Keluar

kolektor Cp

(J/kg.OC)

m Qu

kering ˚C kering ˚ C (kg/detik) (W)

10 26.7 40.2 1,005 0.1393 0.0002864

20 27.0 46.5 1,005 0.1393 0.0004137

30 26.3 55.6 1,005 0.1393 0.0006216 40 26.6 43.7 1,005 0.1393 0.0003628

50 26.7 50.6 1,005 0.1393 0.0005071

60 28.1 39.9 1,005 0.1393 0.0002503

70 27.2 36.2 1,005 0.1393 0.0001909 80 27.7 43.8 1,005 0.1393 0.0003416

90 28.2 54.2 1,005 0.1393 0.0005516

100 29.3 49.4 1,005 0.1393 0.0004264 110 30.1 50.0 1,005 0.1393 0.0004222

120 26.7 40.2 1,005 0.1393 0.0002864

e) Efisiensi kolektor (ηC)

Dapat diperoleh dengan persamaan :

c U c

A I

Q

=

(48)

QU : 0.0002864 W (diambil dari Tabel 4.13)

I : 196 W/m2 (diambil dari Tabel 4.1)

AC : 1 m2

Jawab :

c U c

A I

Q

=

η

100 1

196 0002864 ,

0

X x c =

η

= 0.00015

data hasil perhitungan Efisiensi kolektor dari pengering energi surya dengan

absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 30_˚, beban handuk 0.55 kg disajikan dalam tabel berikut.

Tabel 4.14 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 30_˚, beban handuk 0,55kg.

Waktu

(menit)

A Qu GT

(W/m2)

(ηC)

(m2) (W) ( % )

10 1 0.0002864 196 0.00015

20 1 0.0004137 601 0.00007

30 1 0.0006216 822 0.00008 40 1 0.0003628 641 0.00006

50 1 0.0005071 157 0.00032

(49)

Tabel 4.14 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 30_˚, beban handuk 0,55kg. (lanjutan)

f) Kelembaban spesifik

2 2 2 2 622 . 0 g g P P P − = ω

Dengan: Pg2 = Tp-sat basah

P2 = 101,325 kpa (1atm)

ω1 =

2 1 2 2 1 2 ) ( f g fg p h h h T T C − + − ω

Hfg2 = Hfg basah

Hg1 = Hfg kering

Hf2 = Hf basah

Waktu

(menit)

A Qu GT (ηC)

(m2) (W) (W/m2) ( % )

80 1 0.0003416 485 0.00007 90 1 0.0005516 795 0.00007

100 1 0.0004264 438 0.00010

(50)

Tabel 4.15 Hasil perhitungan P- saturated (dari tabel 4.1)

No

Waktu

(menit)

Masuk kolektor Keluar kolektor Setelah beban

1 10 4.64 3.79 13.44 3.15 9.39 4.30 2 20 4.77 3.32 19.88 2.92 14.17 5.38 3 30 4.47 3.02 32.48 2.05 15.70 3.90 4 40 4.60 3.28 16.81 3.67 9.96 3.60 5 50 4.64 3.56 25.03 2.86 12.23 3.35 6 60 5.28 3.79 13.18 4.86 7.80 3.02 7 70 4.86 3.86 10.18 4.73 6.03 2.71 8 80 5.09 3.42 16.91 4.10 10.11 3.02 9 90 5.33 3.46 30.25 2.86 15.50 4.02 10 100 5.88 3.79 23.44 3.94 18.08 5.62 11 110 6.30 4.02 24.22 4.02 18.30 5.98

Tabel 4.16 Hasil perhitungan T-hg (dari tabel 4.1)

No

Waktu

(menit)

(51)

Tabel 4.17 Hasil perhitungan T-hf (dari tabel 4.1)

No _Waktu

(menit)

1 10 112.2932 103.46 169.0742 95.89 147.6236 108.93 2 20 113.555 97.99 195.572 92.95 172.439 119.02 3 30 110.6108 94.21 233.8466 79.49 179.1686 104.72 4 40 111.8726 97.57 183.7952 102.20 150.9884 101.36 5 50 112.2932 100.94 212.8166 92.10 163.1858 98.41 6 60 118.1816 103.46 167.8124 114.40 137.5292 94.21 7 70 114.3962 104.30 152.2502 113.13 124.4906 90.00 8 80 116.4992 99.25 184.2158 106.83 151.8296 94.21 9 90 118.6022 99.68 227.9582 92.10 178.3274 105.98 10 100 123.2288 103.46 207.7694 105.14 188.8424 121.13 11 110 126.5936 105.98 210.293 105.98 189.6836 124.07

Tabel 4.18 Hasil perhitungan T-hfg (dari tabel 4.1)

No

Waktu

(menit)

(52)

Untuk menghitung ω1, ω2, dan kelembaban relatif (Φ) diperlukan P-sat, T-hg,

T-hf, T-hfg yang dapat diambil dari Tabel 4.15, Tabel 4.16, Tabel 4.17, dan Tabel

4.18

Jawab :

Dengan: Pg2 = 3,79 (Tp-sat basah)

P2 = 101,3 kpa (1atm)

2 2 2 2 622 . 0 g g P P P − = ω 79 , 3 3 , 101 79 , 3 . 622 . 0 2 − = ω

= 0,02414

Kelembaban Spesifik (ω1 ) dengan menggunakan rumus :

Diketahui : Cp = 1.005 (Kj/kgoC)

Hfg2 = 2442,13 (dari Tabel 4.12)

Hg1 = 2437,08 (Hfg kering)

Hf2 = 103,46 (Hf basah)

T kering = 26,7 ˚C T basah = 24,6 _˚C

ω2 = 0,02414

ω1 =

2 1 2 2 1 2 ) ( f g fg p h h h T T C − + − ω

ω1 =

46 , 103 08 , 2437 13 , 2442 . 02414 , 0 ) 7 , 26 6 , 24 .( 005 , 1 − + −

(53)

g) Kelembaban relatif (φ₁) dengan menggunakan rumus:

Diketahui : P2 = 101,3 kpa (1atm)

ρgl = 4,64 T-sat kering (dari Tabel 4.15)

ω₁ = 0,02 (Kg H2O/Kg dry air, dari Tabel 4.19)

1 1 2 1 1

) 622

. 0

( Pg

P ω ω φ

+

=

64 , 4 ). 02 , 0 622

. 0 (

3 , 101 . 02 , 0

1 = ₊

φ

= 0,786

= 78,6 %

(54)

Tabel 4.19 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 45_˚, beban handuk 0,55kg.

h) Penurunan berat yang dihasilkan (%W)

Diketahui: Dengan alat pengering : Penjemuran lansung :

Wawal = 0,55 (kg) Wawal = 0,55 (kg)

Wakhir = 0,325 (kg) Wakhir = 0,425 (kg)

∆W = Wawal – Wakhir ∆W = Wawal – Wakhir

∆W = 0,55 – 0,325 ∆W = 0,55 – 0,425

∆W = 0,225 kg ∆W = 0,125 kg

No

Waktu

(menit)

ω2 ω1 Φ

Φ

(%) ω2 ω1 Φ Φ(%) ω2 ω1 Φ Φ(%)

1 10 0.02 0.02 0.79 79 _0.02 _0.01 _0.15 15 _0.03 _0.02 _0.39 39

2 20 0.02 0.02 0.64 64 0.02 0.01 0.07 7 0.03 0.03 0.32 32

3 30 0.02 0.02 0.62 62 0.01 0.00 ‐0.01 ‐1 0.02 0.02 0.18 18

4 40 0.02 0.02 0.67 67 0.02 0.02 0.14 14 0.02 0.02 0.28 28

5 50 0.02 0.02 0.73 73 0.02 0.01 0.04 4 0.02 0.01 0.19 19

6 60 0.02 0.02 0.67 67 0.03 0.03 0.31 31 0.02 0.01 0.30 30

7 70 0.02 0.02 0.76 76 0.03 0.03 0.41 41 0.02 0.01 0.36 36

8 80 0.02 0.02 0.62 62 0.03 0.02 0.17 17 0.02 0.01 0.21 21

9 90 0.02 0.02 0.59 59 0.02 0.00 0.03 3 0.03 0.02 0.19 19

10 100 0.02 0.02 0.59 59 0.03 0.01 0.10 10 0.04 0.03 0.25 25

(55)

i) Persentase berat yang dihasilkan (%W) :

% W = 100%

W ) W ( awal X ∆

Dengan alat pengering : Penjemuran langsung :

% W = 100%

0,55 ) 0,225 (

X % W = 100%

0,55 ) 0,125 (

X

% W = 78,6 % % W = 22,7 %

Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 60_˚, Kemiringan Alat 60_˚, Beban Handuk 0,55 kg.

Data Tabel 4.1

Diketahui :

h₁ = 1 m ∆h = 0,01 m

h₂ = 0.5 m

T keluar kolektor kering = 49,5 0C

T setelah beban kering = 24,3 0C

p = ρR T

Sehingga, ρ =

ρ = 1,161 kg/m3

(56)

1

ρ = 1,094 kg/m3

2 ρ =

K x

K kg m kN

m kN

3 , 297 ) . /( . 287 , 0

/ 3 ,

101 2

2

ρ = 1,129 kg/m3

∆p =

[

1m

(

1,161Pa−1,094Pa

)

+0,5m(1,161Pa−1,129Pa)

]

x9,81kg/s2 ∆p = 0,812 Pa,

Q = massa air yang keluar x h_fg

hfg diperoleh dari persamaan yang dihasilkan Gambar 4.3 Grafik Thfg

hfg = y = -10-5x3 + 0,000x2 – 2,387x + 2501

= -10-5. (49,5)3 + 0,000.(49,5)2 – 2,387.(49,5) + 2501

= 2451,02 kj/kg

Q = 0,25 kg x 2451.02 kj/kg

Q = 612,76 kj

(57)

Tabel 4.20 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 60_˚, beban handuk 0,55kg.

Dengan : h1 = 1 m, h2 = 0,5 m, ∆h = 0, 02 m.

W1 = 0,55 kg, W2 = 0,3 kg, ∆W = 0,250 kg.

yang datang sudah diambil menggunakan alat pengukur Gt (Day Star), dan

diperoleh hasil sebagai berikut :

d) Daya Berguna (

Q

u ).

Daya berguna dapat diperoleh dengan persamaan :

t T T C m

Q P i

u _∆

−

= . .( 0 )

Waktu

(menit)

10 1.161 1.094 1.129 0.812 2451.02 612.76

20 1.161 1.049 1.086 1.470 2445.74 611.43

30 1.161 1.032 1.072 1.702 2450.06 612.52

40 1.161 1.028 1.068 1.765 2450.06 612.52

50 1.161 1.033 1.071 1.704 2451.50 612.88

60 1.161 1.040 1.071 1.629 2449.34 612.34

70 1.161 1.034 1.075 1.665 2447.18 611.79

80 1.161 1.046 1.079 1.534 2458.22 614.55

90 1.161 1.050 1.091 1.430 2465.16 616.29

100 1.161 1.044 1.082 1.535 2446.46 611.61

(58)

m diperoleh dari =

= 1,161 . 0,12 v = 0,12 m3

= 0,1393 kg/detik

Cp = 1,005 J/kg.˚C (1 Atmosfir)

t T T C m

Q P i

u _∆

−

= . .( 0 )

6600

) 2 , 25 5 , 49 .( 005 , 1 . 1393 ,

0 −

= u Q

= 0,0005155 Watt

(59)

Waktu

(menit)

Masuk

kolektor

Keluar

kolektor Cp

(J/kg.OC)

m Qu

kering ˚C kering ˚ C (kg/detik) (W)

10 25.2 49.5 1,005 0.1393 0.0005155 20 27.4 63.5 1,005 0.1393 0.0007659 30 27.6 69.0 1,005 0.1393 0.0008783 40 27.6 70.4 1,005 0.1393 0.0009080 50 28.4 68.8 1,005 0.1393 0.0008571 60 28.3 66.3 1,005 0.1393 0.0008062 70 28.8 68.2 1,005 0.1393 0.0008359 80 23.6 64.5 1,005 0.1393 0.0008677 90 22.0 63.0 1,005 0.1393 0.0008698 100 29.2 65.1 1,005 0.1393 0.0007616 110 37.3 69.8 1,005 0.1393 0.0006895

e) Efisiensi kolektor (ηC)

Dapat diperoleh dengan persamaan :

c U c A I Q = η

QU : 0,0005155 W (diambil dari Tabel 4.21)

I : 111 W/m2 (diambil dari Tabel 4.22)

AC : 1 m2

(60)

= 0,00046

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 12 cm, sudut udara masuk 60_˚, beban handuk 0.55 kg disajikan dalam tabel.

Tabel 4.22 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 60_˚, kemiringan alat 30_˚, beban handuk 0,55kg.

Waktu

(menit)

A Qu GT

(W/m2)

(ηC)

(m2) (W) ( % )

(61)

e) Kelembaban spesifik 2 2 2 2 622 . 0 g g P P P − = ω

Dengan: Pg2 = Tp-sat basah

P2 = 101,325 kpa (1atm)

ω1 =

2 1 2 2 1 2 ) ( f g fg p h h h T T C − + − ω (10)

Tkeluar kolektor = Suhu basah(oC)

T masuk kolektor = Suhu kering(_˚C)

Hfg2 = Hfg basah

Hg1 = Hfg kering

Hf2 = Hf basah

Tabel 4.23 Hasil perhitungan P- saturated (dari Tabel 4.2)

No

Waktu

(menit)

(62)

Tabel 4.23 Hasil perhitungan P- saturated (lanjutan dari Tabel 4.23)

No

Waktu

(menit)

8 80 3.42 1.83 49.38 2.86 30.25 4.30 9 90 2.89 1.33 46.17 2.40 25.03 3.75 10 100 5.83 3.15 50.70 4.34 28.58 4.86 11 110 11.02 7.38 62.01 7.99 23.18 7.93

Tabel 4.24 Hasil perhitungan T-hg (dari Tabel 4.2)

No

Waktu

(menit)

1 10 2546.60 2538.86 2589.68 2544.99 2572.47 2552.17 2 20 2550.55 2542.83 2613.76 2542.47 2594.20 2556.64 3 30 2550.91 2539.58 2623.02 2538.14 2601.28 2557.18 4 40 2550.91 2539.58 2625.36 2544.45 2603.69 2555.39 5 50 2552.35 2538.50 2622.68 2546.24 2602.14 2552.17 6 60 2552.17 2540.12 2618.49 2542.65 2602.14 2557.36 7 70 2553.06 2541.75 2621.68 2541.93 2599.91 2559.32 8 80 2543.73 2533.45 2615.45 2540.67 2597.83 2547.86 9 90 2540.85 2528.21 2612.91 2537.78 2591.59 2545.34 10 100 2553.78 2542.29 2616.46 2548.04 2595.93 2550.19 11 110 2568.22 2558.78 2624.36 2560.57 2589.16 2560.39

Tabel 4.25 Data perhitungan T-hf (dari Tabel 4.2)

No

Waktu

(menit)

(63)

Tabel 4.25 Data perhitungan T-hf (lanjutan dari Tabel 4.25)

No

Waktu

(menit)

4 40 116.0786 89.58 296.0955 100.94 242.2586 126.59 5 50 119.4434 87.06 289.3659 105.14 238.4732 119.02 6 60 119.0228 90.84 278.8509 96.73 238.4732 131.22 7 70 121.1258 94.63 286.8423 95.05 233.0054 135.85 8 80 99.2546 75.28 271.2801 92.10 227.9582 108.93 9 90 92.525 63.08 264.9711 85.37 212.8166 103.04 10 100 122.8082 95.89 273.8037 109.35 223.3316 114.40 11 110 156.8768 134.59 293.5719 138.79 206.9282 138.37

Tabel 4.26 Hasil perhitungan T-hfg (dari Tabel 4.2)

No

Waktu

(menit)

(64)

Untuk menghitung ω1, ω2, dan kelembaban relatif (Φ) diperlukan

P-sat, T-hg, T-hf, T-hfg yang dapat diambil dari Tabel 4.23, Tabel 4.24, Tabel

4.25, dan Tabel 4.26.

Jawab :

Dengan: Pg2 = 2,57 (Tp-sat basah)

P2 = 101,3 kpa (1atm)

2 2 2 2 622 , 0 g g P P P − = ω 57 , 2 3 , 101 57 , 2 . 622 , 0 2 − = ω

= 0,016

Diketahui : Cp = 1.005 (Kj/kgoC)

Hfg2 = 2451,02 (dari Tabel 4.26)

Hg1 = 2440,69 (Hfg kering)

Hf2 = 87,90 (Hf basah)

T kering = 25,2 _˚C

T basah = 20,9 _˚C

ω2 = 0,016

ω1 =

2 1 2 2 1 2 ) ( f g fg p h h h T T C − + − ω

ω1 =

90 , 87 69 , 2440 02 , 2451 . 016 , 0 ) 2 , 25 9 , 20 .( 005 , 1 − + −

(65)

f) Kelembaban relatif (φ₁) dengan menggunakan rumus:

Diketahui : P2 = 101,3 kpa (1atm)

ρgl = 4,02 T-sat kering (dari Tabel 4.23)

1

ω = 0,0144 (Kg H2O/Kg dry air, darai Tabel 4.27)

1 1 2 1 1 ) 622 . 0

( Pg

P ω ω φ + = 02 , 4 ). 0144 , 0 622 . 0 ( 3 , 101 . 0144 , 0

1 = ₊

φ

= 0,569

= 56,9 %

ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 60_˚, beban handuk 0.55 kg disajikan dalam tabel.

Tabel 4.27 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 60˚, beban handuk 0,55kg.

No

Waktu

(menit)

Masuk kolektor Keluar kolektor Setelah beban ω2 ω1 Φ Φ(%) ω2 ω1 Φ Φ(%) ω2 ω1 Φ Φ(%)

1 10 0.02 0.01 0.57 57 0.02 0.01 0.09 9 0.03 0.03 0.36 36

2 20 0.02 0.02 0.60 60 0.02 0.00 0.01 1 0.04 0.03 0.20 20

3 30 0.02 0.01 0.45 45 0.02 0.00 ‐0.01 ‐1 0.05 0.03 0.16 16

4 40 0.02 0.01 0.45 45 0.02 0.00 0.01 1 0.04 0.03 0.13 13

(66)

g) Penurunan berat yang dihasilkan (∆W)

Diketahui: Dengan alat pengering : Penjemuran lansung :

Wawal = 0,55 (kg) Wawal = 0,55 (kg)

Wakhir = 0,300 (kg) Wakhir = 0,430 (kg)

∆W = Wawal – Wakhir ∆W = Wawal – Wakhir

∆W = 0,55 – 0,300 ∆W = 0,55 – 0,430

∆W = 0,250 kg ∆W = 0,120 kg

h) Persentase berat yang dihasilkan (%W) :

% W = 100%

W ) W (

awal X

∆

Dengan alat pengering : Penjemuran langsung :

% W = 100%

0,55 ) 0,300 (

X % W = 100%

0,55 ) 0,120 (

X

% W = 54,54 % % W = 21,82 %

Tabel 4.27 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 60_˚, beban handuk 0,55kg. (lanjutan)

No

Waktu

(menit)

ω2 ω1 Φ Φ(%) ω2 ω1 Φ Φ(%) ω2 ω1 Φ Φ(%)

6 60 0.02 0.01 0.43 43 0.02 0.00 0.01 1 0.05 0.03 0.15 15

7 70 0.02 0.02 0.47 47 0.02 0.00 0.00 0 0.05 0.04 0.19 19

8 80 0.01 0.01 0.43 43 0.02 0.00 0.00 0 0.03 0.02 0.08 8

9 90 0.01 0.01 0.30 30 0.02 0.00 ‐0.01 ‐1 0.02 0.01 0.08 8

10 100 0.02 0.02 0.47 47 0.03 0.01 0.04 4 0.03 0.02 0.11 11

(67)

Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 90_˚, Beban Handuk 0,55 kg.

Data Tabel 4.1

Diketahui :

h₁ = 1 m ∆h = 0,01 m

h₂ = 0.5 m

Tkeluar kolektor kering = 45,5 0C

T setelah beban kering = 42,3 0C

p = ρR T

Sehingga, ρ =

ρ = 1,161 kg/m3

1 ρ = K x K kg m kN m kN 5 , 318 ) . /( . 287 , 0 / 3 , 101 2 1

ρ = 1,108 kg/m3

2 ρ = K x K kg m kN m kN 3 , 315 ) . /( . 287 , 0 / 3 , 101 2 2

ρ = 1,119 kg/m3

∆p =

[

1m

(

1,161Pa−1,108Pa

)

+0,5m(1,161Pa−1,119Pa)

]

x9,81kg/s2 ∆p = 0,723 Pa,

(68)

hfg diperoleh dari persamaan yang dihasilkan Gambar 4.3 Grafik

T-hfg

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 = 0,225 kg x 2454,38 kj/kg

Q = 552,24 kj

ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 90_˚, beban handuk 0.55 kg disajikan dalam tabel berikut.

Tabel 4.28 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 90_˚, kemiringan alat 30_˚, beban handuk 0,55kg.

Waktu

(menit)

10 1.161 1.108 1.119 0.723 2454.38 552.24

20 1.161 1.081 1.109 1.042 2458.46 553.15

30 1.161 1.086 1.114 0.965 2453.18 551.97

40 1.161 1.072 1.100 1.173 2456.54 552.72

50 1.161 1.074 1.108 1.110 2453.66 552.07

60 1.161 1.098 1.119 0.828 2451.26 551.53

70 1.161 1.137 1.147 0.298 2442.13 549.48

80 1.161 1.139 1.147 0.285 2443.09 549.70

(69)

Tabel 4.28 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 90_˚, kemiringan alat 30_˚, beban handuk 0,55kg. (lanjutan)

100 1.161 1.121 1.146 0.468 2448.86 550.99

110 1.161 1.108 1.120 0.726 2445.26 550.18

120 1.161 1.096 1.106 0.908 2445.98 550.34

Dengan : h1 = 1 m, h2 = 0,5 m, ∆h = 0, 02 m.

W1 = 0,55 kg, W2 = 0,225 kg, ∆W = 0,325 kg.

yang datang sudah diambil menggunakan alat pengukur Gt (Day Star), dan

diperoleh hasil sebagai berikut :

d) Daya Berguna (

Q

u ).

Energi berguna dapat diperoleh dengan persamaan :

t T T C m