Upaya Penyeragaman Temperatur pada Peralatan Pengering Bertingkat dengan Menggunakan Panas Hasil Pembakaran Gas Elpiji

(1)

LAPORAN KEGIATAN PENELITIAN

PENGEMBANGAN BIDANG ILMU

TEKNOLOGI PENGRING BERBAHAN BAKAR

TAK TERBARUKAN

Judul Penelitian

Upaya Penyeragaman Temperatur pada Peralatan

Pengering Bertingkat dengan Menggunakan Panas Hasil

Pembakaran Gas Elpiji

Prof. Dr. Ir. Ahmad Syuhada, M.sc.

Ratna Sari ST

DIBIAYAI OLEH KEGIATAN PENGEMBANGAN BIDANG ILMU UNIVERSITAS SYIAH KUALA TAHUN 2007

SESUAI DENGAN SURAT PERJANJIAN PELAKSANAAN HIBAH PENELITIAN No 11/TM-HP/PBI-Unsyiah/2007

(2)

JURUSAN TEKNIK MESIN-FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DESEMBER 2007

RINGKASAN DAN SUMMARY

Pemanfaatan energi panas matahari untuk digunakan pada proses pengeringan masih menghadapi berbagai kendala, yang berupa perubahan cuaca dan musim yang menyebabkan penyerapan energi matahari tidak optimal. Salah satu solusi untuk mengatasi hal ini adalah memanfaatkan energi panas dari hasil pembakaran gas elpiji, sebagai energi panas pengeringan. Agar pemanfaatan energi panas hasil pembakaran secara maksimal pada kapasitas pengeringan yang besar, diperlukan sistim pengeringan yang bertingkat. Untuk pengeringan bertingkat perlu dihindari fluktuasi panas yang tidak seragam di setiap tingkat pengering. Jika ini terjadi akan mengakibatkan menurunnya kualitas hasil pengeringan. Untuk itu, keseragaman temperatur di dalam ruang pengeringan merupakan hal yang mutlah diperlukan. Pada penelitian ini akan dibuat suatu peralatan uji untuk pengeringan/pengasapan hasil pertanian/perikanan. Peralatan ini dilengkapi dengan ruangan pengering bertingkat, saluran udara pemanas dan pengarah aliran udara panas ke ruang pengeringan bertingkat dari pembakaran bahan bakar, dengan udara panas memasuki setiap tingkat saluran pemanas di asumsikan gradien temperatur di ruang pengaring tidak besar. Dari hasil kajian ini diharapkan dapat memberikan suatu gambaran tentang karakteristik distribusi temperatur dan pola aliran udara panas pada peralatan pengeringan, yang dapat digunakan sebagai suatu informasi dasar dalam perencanaan maupun penelitian lanjutan untuk peralatan pengeringan yang bertingkat.

Hasil dari kajian ini dapat dasimpulkan :

1. Distribusi temperatur dengan pengarah awal berlobang dan tidak berlobang sangat berbeda, ini disebabkan oleh pola aliran yang terjadi terutama pada sudut atap cerobong yang 15o

2. Untuk sudut atap cerobong 25o, pola aliran yang terjadi pada saluran pemanas lebih laminar sehinga distribusi temperature cendrung membentuk garis lurus. Baik untuk pengarah awal berlobang atau tidak berlobangPada sudut atap cerobong 25o perbedaan kedua jenis pengarah awal hanya pada distribusi temperatur, saluran dengan pengarah awal gradient temperature antara titik 1 ke titik 6 lebih lebar

(3)

dibandingkan dengan distribusi temperature pada saluran dengan pengarah awal berlobang.

3. Distribusi temperatur pada saluran pemanas dengan sudut atap cerobong 35o jauh berbeda dengan distribusi temperature dengan sudut atap cerobong 15o, untuk saluran pemanas dengan sudut atap cerobong 35o menunjukkan gejala aliran laminar pada saluran kedua pengarah awal.. distribusi temperature pada saluran dengan sudut atap cerobong 35o tidak terjadi perbedaan yang berarti pada gradient temperatur antara titik 1 dan titik 6 baik untuk pengarah awal berlobang atau tidak berlobang..

4. Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 15o bahwa keseragaman tenperaturpada pada posisi 5cm dari dinding antaa rak 1 sampai rak 6 dengan pengarah awal tidak berlobang dicapai setelah pemanasan 90 menit, yang mana pada pemanasan gradient temperature antara rak 1 dan ra 6 mencapai 6-7o C. Sedangkan keseragaman temperatur dengan pengarah awal berlobang dapat dicapai setelah pemanasan 50 menit. Gradient temperature antara rak 1 dan rak 6 pada pemansan awal sama dengan gradien pada pengarah awal tidak berlobang.

5. pada ruang pengering bersudut atap cerobong 25o dengan pengarah awal tidak berlobang, yang mana gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 berkisar antara 4-7 derjat C. Keseragaman temperature belum tercapai hingga pemanasan 150 menit, hal ini terjadi.karena pengaruh pemanasan yang dominant terjadi dari bagian saluran pemanas dan pengaruh keluaran cepat akibat sudut cerobong gas buang. dan dengan pengarah awal berlobang, yang mana gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 pada awal pemanasan hanya berkisar 4-5o C, setelah pemanasan 30 menit gradient temperature mencapai 3o C dan setelah pemanasan 70 menit keseragaman temperatur hamir tercapai. Dengan demikian pengaruh lobang pada pengarah awal dan sudut atap ccerobong mulai nampak.

6. distribusi temperatur pada ruang pengering bersudut atap cerobong 35o dengan pengarah awal tidak berlobang, yang mana jelas bahwa gradient temperatur dari rak1 sampai rak 6 sangat besar yang berkisar antara 7-9o C dan distribusi temperature tidak teratur. Sedangkan distribusi temperature dengan pengarah awal berlobang graddien temperature antara rak 1 sampai rak 6 kecil sekitar 2-3 o C.dan setelah pemanansan 60 menit distribusi temperature cendrung seragam.

7. Posisi titik 25 cm dari dinding saluran dengan sudut atap cerobong 15o keseragaman tenperatur antata rak 1 sampai rak 6 dengan pengarah awal tidak berlobang dicapai

(4)

setelah pemanasan 90 menit, yang mana pada pemanasan awal gradient temperature antara rak 1 dan ra 6 mencapai 3-4o_{C. Sedangkan keseragaman temperatur dengan}

pengarah awal berlobang dapat dicapai setelah pemanasan 40 menit. Gradient temperature antara rak 1 dan rak 6 pada pemansan awal sekitar 1-2. o_C.

8. Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 25o dengan pengarah awal tidak berlobang, yang mana keseragaman temperature belum tercapai hingga pemanasan 150 menit, hal ini terjadi.karena pengaruh pemanasan yang dominant terjadi dari bagian saluran pemanas dan pengaruh keluaran cepat akibat sudut cerobong gas buang. Dari pemanasan awal hinga mencapai 80 menit. gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 berkisar antara 4-11oC. Setelah pemanasan melewati 90 menit gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 berkisar antara 2-4oC. untuk dengan pengarah awal berlobang, yang mana gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 pada awal pemanasan hanya berkisar 4-5o C, setelah pemnasan 30 menit gradient temperature mencapai 2-3o C dan setelah pemanasan 70 menit keseragaman temperatur hamir tercapai. Dengan demikian pengaruh lobang pada pengarah awal dan sudut atap ccerobong nampak nyata.

9. Untuk yang bersudut atap cerobong 35o dengan pengarah awal tidak berlobang, gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 sangat berkisar antara 7-9oC hingga pemanasan 90 menit. Sedangkan distribusi temperature dengan pengarah awal berlobang graddien temperature antara rak 1 sampai rak6 lebih besar dari sudut atap cerobang 25 o_{sekitar 8-11} o_{C..dan distribusi temperature cendrung tidak seragam}

seragam serta tidak teratur.

(5)

BAB I. PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara penghasil pertanian dan perikanan seperti padi, jangung kakao dan lain-lainnya. Namun permasaalah yang selalu dihadapi para petani atau nelayan tradisional adalah pluktuasinya hasil pertanian/tangkapan ikan yang sulit diprediksi oleh petani/nelayan maupun konsumen, sehingga pada musim panen raya banyak hasil pertanian/perikanan tidak termamfaatkan sehingga harga jual ikan nelayan menurun tajam, Ini akan menyebabkan pendapatan petani dan nelayan tidak pernah meningkat. Mengingat hal inii teknologi pasca panen untuk pengawetan sementara dari hasil pertanian/perikanan sebelum dikonsumsikan oleh konsumen, ataupun di export merupakan hal sangat dibutuhkan. Suatu kajian bahwa, proses pengeringan dan pemanasan merupakan hall yang sesuai untuk proses pengawetan sementara untuk hasil-hasil pertanian/perikanan guna meningkatkan ekonomi petani/nelayan dan menunjang export nasional.

Penggunaan energi panas matahari untuk proses pengeringan telah berkembang pesat. Walaupun demikian, pemanfaatan energi panas matahari yang digunakan untuk proses pengeringan hasil-hasil pertanian dan kelautan masih menghadapi berbagai masalah, di antaranya adalah perubahan cuaca dan musim masalah lain yang dijumpai oleh petani untuk kebutuhan pengengering yang kapasitas besar dengan energi mata hari membutuhkan lahan penjemuran yang besar seperti penjemuran padi ,tepunh, kopi, kakao atau penjemuran hasil-hasil perikanan. Salah satu solusi untuk mengatasi hal ini adalah memanfaatkan energi panas hasil pembakaran dari bahan bakar. Kebanyakan peralatan pengeringan hasil pertanian atau perikanan bermodul perpindahan panas konvesi paksa dengan mengunakan fan atau blower untuk mensirkulasikan udara panas dari ruang bakar ke ruang pengering. Dengan pemanfaatan alat paksa untuk mensirkulasi udara panas di ruang pengeringan akan terjadi distribusi panas yang tidak merata di ruang pengering dan menjadikan garadien distribusi temperatur di dalam ruang penengering. Jika ini terjadi maka ketidak seragaman panas yang diterima oleh objek pengeringan di ruang pengeringan apa lagi jika pengeringan bertingkat. Apabila terjadinya ketidak seragaman temperatur yang besar maka sebagian objek pengeringan akan menerima panas yang berlebihan sedangkan di bagian lain menerima panas yang sedikit. Inilah yg menyebabkan mutu hasil pengeringan yang sangat buruk.

Oleh karena itu, untuk menjaga kwalitas produk pengeringan tetap terjamin, perlu pengkajian lebih lanjut terhadap karakteristik penukar/perpindahan panas dan pola aliran fluida pengengering pada peralatan pengering untuk mendapatkan sistim dan peralatan

(6)

pengering yang optimal dengan menggunakan energi bahan bakar dan temperatur yang lebih merata di dalam peralatan pengering. Dengan kegiatan penelitian ini kami mencoba, kemampuan yang kami miliki untuk menciptakan sesuatu yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat tani/nelayan yaitu peralatang pengering bertingkat yang tepat guna

Agar pemanfaatan energi panas hasil pembakaran secara maksimal, diperlukan suatu peralatan penukar panas dan lemari pengering sebagai media (tempat) terjadinya proses pengeringan. Pengunaan pengering bertingkat banyak merupakan upaya memperbesar kapasitas pengering dengan kosumsi energi panas yang mendekati sama dengan pengering bertingkat. Namun, di dalam lemari pengering harus dihindari terjadinya fluktuasi panas yang tidak seragam yang diterima dari proses pembakaran bahan bakar, jika ketidak seragaman penerimaan panas oleh objek pengeringan akan mengakibatkan menurunnya kualitas hasil pengeringan Fluktuasi panas yang tidak seragam terjadi jika perpindahan panas konveksi paksa diandalkan, aliran fluida pada konversi paksa terjadi karena gerakan udara panas akibat gaya paksa fan atau blower. Aliran udara panas ini berpola turbulen, aliran turbulen inilah yang menyebabkan ketidak seragaman temperatur di ruang pengering apa lagi untuk pengeringan bertingkat Untuk mendapatkan distribusi panas yang mendekati seragam di dalam lemari pengering di perlukan saluran samping dari ruang pengering yang mana udara panas ini di salurkan ke ruang penge, maka perlu dilakukan kajian tentang karakteristik perpindahan panas dari hasil pembakaran pada peralatan tersebut.

Pada kajian ini dibuat suatu peralatan pemanasan objek pengeringan dengan menggunakan saluran udara pemanas dan pengarah aliran udara panas yang dihasilkan dari pembakaran bakar. Pola aliran panas yang akan di kaji adalah modul perpindahan panas konveksi alamiah (natural convection). Gerakan aliran panas disebabkan oleh gaya apung akibatkan perbedaan densiti partikel udara karena beda temperatur di ruang bakar dan ruang pengering. Kelebihan alat ini hemat tenaga kerja, dapat dioperasikan bebas hambatan cuaca (iklim), dan dapat diatur temperatur pemanasan yang sesuai dan konstan. Untuk mendapatkan suatu peralatan yang efektif maka diperlukan kaji karakteristik perpindahan panas pada sistem peralatan tersebut sehingga dapat diketahui pengaruh penggunaan saluran udara pemanas terhadap distribusi temperatur didalam lemari pengering.

Kajian perpindahan panas pada suatu sistem peralatan terutama yang berdimensi lebih dari satu sangat mahal dan rumit untuk dilakukan. Oleh karena itu, pada kajian ini selain melakukan secara experimental juga dengan metode numerik menjadi pilihan untuk menyelesaikan kasus ini, yang menyangkut sistem dengan sifat-sifat fisik yang kompleks

(7)

dan syarat batas yang tidak seragam. Pemakaian metode ini biasanya memerlukan banyak waktu terutama apabila dilakukan secara manual, tetapi dengan semakin berkembangnya teknologi komputerisasi maka penyelesaian secara numerik sudah sangat mudah dan cepat dilakukan dengan bantuan perangkat lunak (software) komputer.

Perpindahan panas yang terjadi didalam lemari pengering dipengaruhi oleh distribusi temperatur pada ruang bakar bagian atas (pengarah aliran awal), saluran udara pemanas dan cerobong asap. Namun, pada penelitian ini analisa perpindahan panas dibatasi pada pengarah awal, saluran udara pemanas dan lemari pengering. Sedanhg pengaruh cerobong asap akan di lakukan pada penelitiasn tahap ke 2. Untuk mendapatkan hasil yang maksimal, maka pada penelitian ini dilakukan dua tahap proses penelitan yaitu kajian secara eksperimental dan pemodelan distribusi temperatur yang dilakukan secara numerik. Pada kajian eksperimental dilakukan pengukuran temperatur pada peralatan dan pemodelan distribusi temperatur pada peralatan dilakukan dengan menggunakan bantuan software dalam bentuk dua dimensi. Sebagai data awal untuk input data temperatur di dalam pemodelan didapatkan dari hasil pengujian eksperimental.

Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan suatu gambaran distribusi temperatur dan pola aliran udara pemanas pada peralatan pengasapan pisang yang dapat digunakan sebagai suatu informasi dasar dalam perencanaan maupun penelitian selanjutnya pada suatu peralatan pengasapan/pengeringan yang menggunakan saluran udara pemanas.

BAB II. STUDI PUSTAKA

Prinsip pengeringan adalah upaya pengurangan air yang terkandung pada suatu material dengan cara penguapan kadar air tersebut, hal ini terjadi karena adanya perbedaan kandungan uap air antara media pengering (udara) dan bahan yang dikeringkan. Salah satu faktor yang dapat mempercepat pengeringan adalah angin atau udara kering yang mengalir (A. Syudada, 1992b). Dengan adanya aliran udara, maka udara yang sudah jenuh dapat diganti oleh udara kering sehingga proses pengeringan berlanjut. Pada saat cuaca cerah dimana suhu udara tinggi serta kelembaban nisbi tinggi, akan mengakibatkan udara menjadi kering. Apapun yang dijemur pada saat cuaca seperti ini akan cepat kering. Namun sebaliknya pada saat cuaca sedang mendung/hujan, suhu udara dan derajat kelembaban nisbi menjadi rendah yang mengakibatkan udara mengandung banyak uap air. Pada kondisi semacam ini, proses pengeringan tidak akan berlangsung dengan baik.

(8)

Selain penjemuran dengan sinar matahari, pengeringan dapat dilakukan dengan bantuan alat pengering mekanis. Pengeringan secara mekanik merupakan penjemuran yang menggunakan peralatan dan sumber energi dengan bantuan energi listrik, minyak, gas atau bahan bakar lainnya (A. Syuhada, 2000b). Alat pengering dengan energi pembakaran ini dimanfaatkan semaksimal mungkin untuk proses pengeringan. Kelebihan alat ini diantaranya dapat dioperasikan tanpa hambatan iklim, kualitas pengeringan dapat terkontrol, hemat tenaga kerja, dan waktu pengeringan dapat atur. Namun disamping kelebihan alat pengering ini juga mempunyai kelemahan. Kelemahannya adalah dibutuhkan biaya yang lebih besar untuk membuat alatnya. Namun, jika untuk usaha yang kontinyu biaya besar yang dikeluarkan pada saat pembuatan akan cepat tertutupi dengan pengoperasian berkapasitas besar.

Atas dasar permasalahan tersebut di atas, maka pengkajian untuk teknologi tepat guna pasca panen pertanian, dengan teknologi murah, mudah dioperasikan dan dapat digunakan untuk berbagai macam bahan pengeringan. Dengan berpedoman syarat-syarat tersebut, maka dikaji suatu alat pengering menggunakan sumber energi panas dihasilkan dari pembakaran bahan bakar seperti kayu bakar, ampas kayu, BBM, BBG ataupun briket batu bara. Dengan mengunakan energi bahan bakar diyakini objek pengeringan yang bersentuhan langsung dengan gas asap pembakaran sering terpolusi bau gas asap, karena bahan bakar yang tidak habis terbakar. (pembakaran kurang sempurna).

Jika teknologi ruang bakar, penukar panas, aliran fluida panas pada sistim pengering dipertimbangkan (A. Syuhada, 2000a), hambatan teknis ini dapat dihindari. Selain itu pemamfaatan energi pembakaran juga menghadapi kendala, yaitu energi panas pembakaran tidak efektif jika dimamfaatkan pada ruang terbuka. Panas yang dihasilkan dari pembakaran akan menyebar keluar dari daerah pemanasan yang diinginkan. Hal ini dapat diatasi jika pembuatan suatu peralatan penukar panas (Lemari Pengering) yang dapat menglokalisir energi pembakaran dan mengarahkannya kedaerah objek pengeringan( A. Syuhada, 2000c). Dengan demikian energi panas yang dihasilkan dari proses pembakaran ini akan dimamfaatkan semaksimal mungkin untuk proses pengering. Waktu pengeringan dapat lebih singkat, sehingga produk-produk yang dihasilkan selama musim hujan tidak terbengkalai.

Walaupun demikian, penggunaan lemari pengering juga memiliki kelemahan, yaitu temperatur pengering di dalam lemari pengering yang sering tidak seragam. Jika ketidak seragaman temperatur fuida pengering yang mengalir melalui lemari pengering tersebut tidak teratasi, maka hasil pengering akan menurun kualitasnya yang diakibatkan oleh tidak meratanya suhu pengering yang diterima setiap produk yang dikeringkan (A. Syuhada,

(9)

2000b). Untuk menjaga kwalitas produk pengeringan tetap terjamin, perlu dilakukan pengkajian lebih lanjut terhadap karakteristik penukar panas dan pola aliran fluida pengengering pada peralatan pengering untuk mendapatkan sistim dan peralatan pengering yang optimal dengan menggunakan energi bahan bakar dan temperatur yang lebih merata di dalam peralatan pengering. Dengan kegiatan penelitian ini kami mencoba, kemampuan yang kami miliki untuk menciptakan sesuatu yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat tani/nelayan kita yaitu peralatang pengering bertingkat yang tepat guna

Pada penelitian ini, kajian yang dilakukan adalah karakteristik distribusi temperatur. Hal ini untuk memprediksi perpindahan panas pada peralatan pengeringan bertingkat. Untuk itu diperlukan pengukuran tempertatur pada titik tertentu di dalam peralatan. Peralatan yang digunakan untuk kajian ini berupa unit pengering yang terdiri dari 5 bagian utama, seperti diperlihatkan pada gambar 1. yaitu ruang bakar, ruang pengering, pengarah udara panas, rak pengering dan cerobong pembuang

Gambar 1, Skematik Peralatan penelitian untuk pengering bertingkat

Lemari pengeringan adalah tempat untuk meletakkan objek yang akan dikeringkan. Lemari pengasapan ini berukuran 100 x 100 x 100 cm.. Saluran aliran gas panas yang terdapat

Cerobong Ruang Pembakaran Lemari Pengering Rak pengering Saluran gas panas

(10)

pada bagian tengah dan tepi lemari (1 pada gambar 2). Pada dinding saluran terdapat lubang untuk laluan aliran masuknya gas panas ke dalam lemari pengering (2). pengarah awal aliran untuk mengarahkan aliran gas asap dari dapur masuk ke saluran aliran pemanas.(3).Saluran aliran panas ini berfungsi untuk membagikan aliran fluida panas sebagai penyeragam temperatur udara panas di lemari pengasapan (2). Saluran udara panas terletak pada bagian samping dan tengah lemari pengasapan, sedangkan pengarah awal aliran terletak antara lemari pengasapan dengan ruang pembakaran (3).

Pada penelitian yang amati adalah distribusi temperatur di dalam ruang pengering dengan memvariasikan temperatur udara panas ke ruang pengering yang berasal dari ruang bakar. Pengukuran temperatur pada peralatan ini dilakukan selama 8 (delapan) jam untuk 1 variasi pengambilan data. Untk kasus ini data diambil dengan kondisi pemanasan dengan tanpa beban dan dengan kondisi ruang pengeringan dengan beban. Beban pengering dengan sampel padi, jagung, kacang kedelai(kuning) dan ikan teri. Beban ini diambil dengan pertimbangan ukuran besar dan masa mendekati sama Titik-titik pengukuran di dalam peralatan diperlihatkan pada gambar 3. dengan diperolahnya data distribusi di bagian-bagian peralatan pengering bertingkat ini, setelah di olah data tersebut kita bisa membuat karakteristik manual peralatan yang akan di hasilkan ( di patenkan).

Gambar 2 Peralatan uji ( Lemari pengering bertingkat)

1 2 3 Keterangan Gambar : 1. Saluran tengah 2. Saluran tepi 3. Pengarah awal aliran

(11)

• • • • • • • • • • • • • • • • • • 1 3 4 5 6 7 8 2 • •

Gambar 3 Titik pengukuran temperatur di ruang pengering dan ruang bakar

Parameter lain yang di ukur adalah kandungan air di udara panas di ruang bakar, ruang pengering dan cerobong asap, ini dilakukan untuk memprediksi kemampuan laju pengering yang bisa di capai oleh peralatan pengering bertingkat. Dan efisiensi peratan juga dapat di tentukan oleh data humidity udara panas tersebut. Dengan demikian dari hasil olah data ini kita juga dapat menghitung biaya pengeringan per kg beban pengering.

BAB III. METODE PENELITIAN

Penelitian ini telah dilaksanakan di Laboraterium Thermal dan Fluida Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala, baik perencanaan peralatan uji, pembuatan, instrumentasi pengkuran data, pengambilan data maupun pengolahan data.

Sedangkan waktu penelitian ini, dimulai dari rakit peralatan penelitian, rakit instrmentasi pengukran, pengambilan data, pengolahan data, serta sampai seminar dan laporan ahir menghabiskan waktu sekitar 4 bulan terhitung sejak dari persetujuan persetujuan dan tanda tangan kontrak penelitian.

Parameter yang di amati pada penelitian yang amati adalah distribusi temperatur di dalam ruang bakar, saluran pemanas, maupun ruang pengering. Dengan memvariasikan temperatur saluran gas panas ke ruang pengering yang berasal dari ruang bakar. Titik ukur yang akan di lakukan seperti di tunjukkan pada gambar 4

Di samping itu dalam penelitian ini diperlukan beberapa peralatan ukur yaitu; Thermocouple Type K serta Display Digital-Multimeter, Thermometer dan Timbangan digital moister meter. Prosedur pengujian penelitian yang dilakukan mencakup cara pengoperasian peralatan pengeringan/pengasapan bahan adalah sebagai berikut:

(12)

• • • • • • • • • • • • • • • •

1. Peralatan pengeringan ditempatkan di tempat terbuka, agar udara lembab hasil pengasapan akan langsung keluar ke udara bebas.

2. Pengujian dilakukan dengan melakukan pengeringan terhadap objek peneringan 3. Ruang pengasapan dengan beban sehingga bahan uji disusun memenuhi seluruh rak. 4. Untuk mengukur temperatur didalam ruang pengeringan, Thermocouple Type K serta

Display Digital-Multimeter dan termometer diletakkan pada titik pengukuran. Titik-titik pengukuran seperti diperlihatkan pada gambar 3.

5. Bahan uji dimasukkan kedalam ruang pengasapan setelah temperatur di dalam ruang pengeringan/pengasapan benar-benar stabil, dan sebelum dimasukkan bahan uji ditimbang terlebih dahulu.

6. Pembacaan suhu pada Thermocouple dan Thermometer dilakukan setiap 15 menit sekali.

7. Pengukuran berat bahan uji juga dilakukan tiap 30 menit sekali, untuk mengetahui punurunan kadar air dari bahan uji.

(13)

Pendekatan dan strategi yang akan dilakukan untuk memperoleh jawaban pertanyaan riset dan pencapaian tujuan riset. Dibuatlah satu peralatan untuk pengujian seperti diperlihatkan pada gambar 1. Ruang pembakaran, berukuran 120 x 120 x 75 cm, seluruh bagian terbuat dari papan dan kayu ditutupi dengan pelat aluminium dengan tujuan untuk mempertahankan panas didalam sekaligus menghindari terjadinya kecelakaan seperti kebakaran. Ruang pembakaran dibuat dengan ukuran yang lebih besar dari ruang pengeringan/pengasapan ini bertujuan agar proses pembakaran dapat berlangsung dalam ruang yang cukup oksigen. Pada bagian belakang ruang pembakaran dibuat pintu yang dapat dibuka tutup, pintu ini berfungsi untuk memasukkan bahan bakar dan untuk mensuplai udara sebanyak-banyaknya jika sewaktu-waktu temperatur didalam ruang pengeringan terlalu tinggi

Saluran udara panas terdiri dari pengarah awal dan pengarah kecepatan aliran. Pengarah awal dibuat berbentuk segitiga, berfungsi untuk meningkatkan keseragaman distribusi panas dan kecepatan alirannya, membuat aliran udara panas menjadi turbulen, serta mengarahkan aliran udara panas dari ruang pembakaran sebelum masuk ke dalam ruang pengering/pengasapan.. Bagian ini di letakan di atas ruang pembakaran, dibuat dari besi siku dan pelat aluminium. Sedangkan Pengarah kecepatan aliran dibuat berbentuk belokan, berfungsi untuk menyeragamkan kecepatan aliran dan meningkatkan turbulensinya udara panas yang akan masuk ke ruang pengering, sehingga didapat distribusi temperatur yang seragam di tiap rak. Bagian ini di pasang pada dinding bagian kanan, tengah dan kiri ruang pengeringan/pengasapan dan dibuat dari plat besi siku dan pelat alumanium.

Ruang pengeringan adalah tempat untuk mengeringkan bahan yang hendak dikeringkan/diasapkan, direncanakan berukuran 100 x 100 x 100 cm dengan bahan aluminium 0,5 cm. Untuk mengisolasi perpindahan panas keluar dari ruang pengering pada sisi kanan, kiri, depan dan belakang bagian luarnya dilapisi dengan papan yang memiliki ketebalan 2 cm. Ruang pengeringan/pengasapan dibagi dua bagian, dimana tiap bagiannya terdapat 7 rak yang masing-masing berukuran 92 x 40 x 3 cm dengan jarak 10 cm tiap rak, yang terbuat dari kawat jaring.

Pada bagian atas ruang pengering terdapat cerobong, berfungsi sebagai lubang keluaran campuran udara panas dan uap hasil pengeringan yang memiliki dimensi awal sama dengan dimensi ruang pengering/pengasapan 100 x 100 cm dan pada bagian atasnya terdapat lubang yang diperkecil dengan ukuran 30 x 30 x 30 cm. Bila sudut cerobong dibuat sedemikian rupa dan dimensi bagian atasnya diperkecil, maka panas di dalam lemari

(14)

pengering tidak terlalu cepat keluar dan aliran udara didalam lemari dapat mengalir dengan baik. Dalam penelitian ini, sudut cerobong divariasikan 15o, 25o, dan 35o.

Pengujian di lakukan dengan tanpa bahan uji dan dengan dua jenis bahan uji untuk masing-masing variasi sudut cerobong yaitu 15o, 25o, 35o. Tiap jenis bahan uji dengan variasi sudut tersebut dilakukan dua perlakuan dengan menggunakan pengarah awal tanpa berlubang (pengeringan) dan dengan menggunakan pengarah awal berlubang pengasapan). Pengambilan data meliputi data distribusi temperatur, penurunan berat bahan uji dan humidity udara panas.

IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Distribusi Temperatur Pada Saluran Pengarah/Prmanas

Distribusi temperatur pada saluran pengarah atau juga disebut dengan saluran pemanas dapat ditunjukkan pada gambar 4.2. Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 15o dijelaskan pada gambar 4.2a, gambar 4.2a1 untuk pengering dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.2a2 menjelaskan pola distribusi temperature untuk pengering dengan pengarah awal berlobang.

Distribusi Temperatur Pada Saluran Pengarah dengan Cerobong 15, Pengarah Awal tidak

berlubang dan Temperatur referensi 85 C

62 64 66 68 70 72 74 76 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Waktu Pengukuran (menit)

T e m p e ra tu r P e n g u k u ra n ( C ) Titik 1 Titik 4 Titik 6

Gambar 4.2a.1. Cerobong bersudut atap 15o dengan pengarah tidak berlobang

Distribusi temperature pada peralatan pengering dengan pengarah awal tidak

berlobang tidak teratur, ini terjadi dikarenakan pola aliran gas panas didalam saluran yang

kecepatan dan temperature selalu berubah disetiap titik pengukuran. Karena seluruh massa

gas panas hasil pembakaran bahan bakar menuju ke ruang pengering melalui saluran

(15)

selain disebabkan kecepatan aliran tinggi di dalam saluran juga oleh gangguan aliran oleh

sudu pengarah alirah ke ruang pengering

Distribusi Temperatur Pada Saluran Pengarah dengan Cerobong 15, Pengarah Awal berlubang

dan Temperatur referensi 85 C

0 20 40 60 80 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Waktu pengukuran (menit)

T e m p e ra tu r p e n g u k u ra n ( C ) Titik 1 Titik 4 Titik 6

Gambar 4.2a.2. Cerobong bersudut atap15o dengan pengarah berlobang

Pada peralatan dengan pengarah awal berlobang distribusi temperature sangat teratur.dan hampir mendekati seragam pada semua titik, hal ini dapat terjadi karena sebahagian besar massa gas panas hasil pembakaran bahan bakar naik menuju ke pengering melewati lobang-lobang pengarah awal yang dipengaruhi oleh gaya apung. Sehingga massa aliran melalui saluran pemanas sudah sedikit dan menyebabkan aliran menjadi laminar. Karena massa gas panas yang mengalir melalui saluran pengarah kecil dari pada peralatan dengan pengarah awal tidak berlobang dan panas yang di bawa oleh gas panas juga sedikit, maka gradient temperature antara titik 1 dan titik 6 juga tidak begitu besar di bandingkan dengan yang terjadi pada saluran dengan pengarah awal tidak berlubang.

Distribusi Temperatur Pada Salura n Pengarah dengan Cerobong 25, Pe ngarah Aw al tidak

berlubang dan Temperatur re ferensi 85 C.

0 20 40 60 80 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

Wak tu Pe nguk uran (m e nit)

T e m p e ra tu r P e n g u k u ra n (C ) Titik 1 Titik 4 Titik 6

(16)

dan Temperatur referensi 85 C.

0 20 40 60 80 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

Gambar 4.2b.2. Cerobong bersudut atap25o dengan pengarah awal berlobang

Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 25o dijelaskan pada gambar 4.2b, gambar 4.2b1 untuk pengering dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.2b2 menjelaskan pola distribusi temperature untuk pengering dengan pengarah awal berlobang

Distribusi Temperatur Pada Saluran Pengarah dengan Cerobong 35, Pengarah Awal tidak berlubang dan Temperatur referensi 85 C.

0 20 40 60 80 100 1 5 3 0 4 5 6 0 7 5 9 0 1 0 5 1 2 0 1 3 5 1 5 0 1 6 5 1 8 0

Gambar 4.2c.1 Cerobong bersudut atap 35o dengan pengarah tidak berlobang

Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 25o diperlihatkan pada gambar 4.2b, gambar 4.2b1 untuk pengering dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.2b2 menjelaskan pola distribusi temperature untuk pengering dengan pengarah awal berlobang. Dari gambar 4.2b dapat dilihat bahwa pola aliran yang terjadi pada saluran pemanas dengan sudut atap cerobong 25o agak laminar sehinga distribusi temperature cendrung membentuk garis lurus. Fenomena ini terjadi pada

(17)

kedua jenis saluran baik untuk pengarah tidak berlobana ataupun dengan pengarah berlobang.

Perbedaan kedua jenis pengarah awal hanya pada distribusi temperatur, saluran dengan pengarah awal gradient temperature anta titik 1 ke titik 6 lebih lebar dibandingkan dengan distribusi temperature pada saluran dengan pengarah awal berlobang.

dan Temperatur referensi 85 C

0 20 40 60 80 100 1 5 ₃0 ₄5 ₆0 ₇5 ₉0 1 0 5 1 2 0 1 3 5 1 5 0 1 6 5 1 8 0

W aktu Pengukuran (menit)

Gambar 4.2c.2 Cerobong bersudut atap 35o dengan pengarah berlobang

Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 35o dijelaskan pada gambar 4.2c, gambar 4.2c1 untuk pengering dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.2c2 menjelaskan pola distribusi temperature untuk pengering dengan pengarah awal berlobang.

Distribusi temperature pada saluran pemanas dengan sudut atap cerobong 35o jauh berbeda dengan distribusi temperature dengan sudut atap cerobong 15o yang pola aliran pengarah awal tidak berlobang menunjukkan turbulensi yang tinggi. Tetapi untuk saluran pemanas dengan sudut atap cerobong 35o menunjukkan gejala aliran laminar pada saluran kedua pengarah awal. Distribusi temperature pada saluran bersudut atap cerobong 35o sedikit berbeda dengan bersudut ata cerobong 25o. yang mana gradient temperature titik 1 dan titik6 pada saluran pemanas bersudut atap 25o dengan pengarah awal tidak benlobang lebih besar dari saluran berperah berlobang. Tetapi pada saluran dengan sudut atap cerobong 35o tidak terjadi perbedaan yang berarti pada gradient temperatur antara titik 1 dan titik 6 baik untuk pengarah awal berlobang atau tidak berlobang. Hal ini terjadi mungkin di sebabkan hambatan aliran di saluran buang pada cerobong.

4.2.Distribusi Temperatur Pada Ruang Pengering

Distribusi temperatur pada ruang pengering di ukur pada 2 posisi di setiap rak, 5 cm dari dinding saluran pemanas dan titik berjarak 25 cm dari dinding saluran pemanas.

(18)

Distribuís temperatur 5 cm dari dinding pemanas

Posisi titik 5 cm dari dinding saluran pemanas dapat ditunjukkan oleh gambar 4.3. Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 15o dijelaskan pada gambar 4.3a, gambar 4.3a1 untuk pengering dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.3a2 menjelaskan pola distribusi temperature untuk pengering dengan pengarah awal berlobang. Dari gambar 4.3a1 menjelaskan bahwa keseragaman tenperatur antata rak 1 sampai rak 6 dengan pengarah awal tidak berlobang dicapai setelah pemanasan 90 menit, yang mana pada pemanasan gradient temperature antara rak 1 dan ra 6 mencapai 6-7o C. Sedangkan keseragaman temperatur dengan pengarah awal berlobang dapat dicapai setelah pemanasan 50 menit. Gradient temperature antara rak 1 dan rak 6 pada pemansan awal sama dengan gadien pada pengarah awal tidak berlobang. Keseragaman temperatur ini yang diinginkan untuk proses pengringan dan hal ini merupakan pengaruh sudut atap cerobong pembuangan gas buang. Keseragam temperatur antar rak di ruang pengeringan ini merupakan hal yang di tuju pada kakian ini.

Distribusi Temperatur Pada Ruang Pengerin tepi (5 cm dari Saluran Pengarah) Cerobong 15 dengan Pengarah Aw al Tidak berlubang dan Temperatur

referensi 85 C 0 20 40 60 80 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 Wak tu pe nguk ur an (m e nit)

T e m p e ra tu r p e n g u k u ra n ( C ) Rak 1 Rak 4 Rak 6

Gambar 4.3a1 Posisi 5 cm dari dinding saluran pemanas dengan sudut cerobong 15o dan pengarah awal tidak berlubang

Distribusi Temperatur Pada Ruang Pengering tepi (5 cm dari Saluran Pengarah) Cerobong 15

dengan Pengarah Aw al berlubang dan Temperatur referensi 85 C 0 20 40 60 80 100 15 45 75 ₁₀5 ₁₃5 ₁₆5

Wak tu pe nguk uran (m e nit)

T e m p e ra tu r P e n g u k u ra n ( C ) Rak 1 Rak 4 Rak 6

(19)

Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 25o dijelaskan pada gambar 4.3b, gambar 4.3b1 untuk pengering dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.3b2 menjelaskan pola distribusi temperatur untuk pengering dengan pengarah awal berlobang

Gambar 4.3b1 menunjukkan distribusi temperatur pada ruang pengering bersudut atap cerobong 25o dengan pengarah awal tidak berlobang, yang mana gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 berkisar antara 4-7 derjat C. Keseragaman temperature belum tercapai hingga pemanasan 150 menit, hal ini terjadi.karena pengaruh pemanasan yang dominant terjadi dari bagian saluran pemanas dan pengaruh keluaran cepat akibat sudut cerobong gas buang.

Distribusi Temperatur Pada Ruang Pengering tepi (5 cm dari Saluran Pengarah) Cerobong 25 dengan Pengarah Awal Tidak berlubang dan Temperatur

referensi 85 C. 60 70 80 90 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

Wak tu pe ngukuran (m e nit)

Gambar 4.3.b.1 posisi 5 cm dari dinding saluran pemanas dengan sudut corobong 25o dan pengarah awal tidak berlubang

Distribusi Te mpe ratur Pada Ruang Pe nge ring te pi (5 cm dari Saluran Pe ngarah) Ce robong 25

de ngan Pe ngarah Awal be rlubang dan Te mpe ratur re fe re nsi 85 C.

0 20 40 60 80 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 W aktu pengkuran (menit)

T e m p e ra tu r (C ) Rak 1 Rak 4 Rak 6

. Gambar 4.3b.2 posisi 5 cm dari dinding saluran pemanas dengan sudut cerobong 25o dan pengarah awal berlubang

Gambar 4.3b2 menunjukkan distribusi temperatur pada ruang pengering bersudut atap cerobong 25o dengan pengarah awal berlobang, yang mana gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 pada awal pemanasan hanya berkisar 4-5o C, setelah pemnasan 30 menit gradient temperature mencapai 3o C dan setelah pemanasan 70 menit

(20)

keseragaman temperatur hamir tercapai. Dengan demikian pengaruh lobang pada pengarah awal dan sudut atap ccerobong mulai nampak

Distribusi Temperatur Pada Ruang Pengerin tepi (5 cm dari Saluran Pengarah) Cerobong 35 dengan Pengarah Awal Tidak berlubang dan Temperatur

referensi 85 C. 70 75 80 85 90 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Gambar 4.3.c1 posisi 5 cm dari dinding pemanas dengan cerobong sudut 35o dan pengarah awal tidak berlubang

Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 35o dijelaskan pada gambar 4.3c, gambar 4.3c1 untuk pengering dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.3c2 menjelaskan pola distribusi temperature untuk pengering dengan pengarah awal

Distribusi Temperatur Pada Ruang Pengering tepi (5 cm dari Saluran Pengarah) Cerobong 35 dengan Pengarah Awal

berlubang dan Temperatur referensi 85 C.

0 20 40 60 80 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Waktu penguk uran (m enit)

. Gambar 4.3c2 posisi 5 cm dari dinding saluran pemanas dengan cerobong bersudut pengarah awal berlubang

Gambar 4.3c1 menunjukkan distribusi temperatur pada ruang pengering bersudut atap cerobong 35o dengan pengarah awal tidak berlobang, yang mana jelas bahwa gradient temperatur dari rak1 sampai rak 6 sangat besar yang berkisar antara 7-9o C dan distribusi temperature tidak teratur.. Keseragaman temperature tercapai, hal ini terjadi.karena pengaruh pemanasan yang dominant terjadi dari bagian saluran pemanas dan pengaruh keluaran cepat akibat sudut cerobong gas buang.yang besar.

(21)

Sedangkan distribusi temperature dengan pengarah awal berlobang seperti terlihat pada gambar 4.3c2 bahwa graddien temperature antara rak 1 sampai rak6 kecil sekitar 2-3

o_{C.dan setelah pemanansan 60 menit distribusi temperature cendrung seragam.}

Distribuís temperatur 25 cm dari dinding pemanas

Posisi titik 25 cm dari dinding saluran pemanas dapat ditunjukkan oleh gambar 4.4. Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 25o dijelaskan pada gambar 4.4a, gambar 4.4a1 untuk pengering dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.4a2 menjelaskan pola distribusi temperature untuk pengering dengan pengarah awal berlobang. Dari gambar 4.4a1 menjelaskan bahwa keseragaman tenperatur antata rak 1 sampai rak 6 dengan pengarah awal tidak berlobang dicapai setelah pemanasan 90 menit, yang mana pada pemanasan awal gradient temperature antara rak 1 dan ra 6 mencapai 3-4oC. Sedangkan keseragaman temperatur dengan pengarah awal berlobang dapat dicapai setelah pemanasan 40 menit. Gradient temperature antara rak 1 dan rak 6 pada pemansan awal sekitar 1-2. o_C.

Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 25o dijelaskan pada gambar 4.4b, gambar 4.4b1 untuk pengering dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.4b2 menjelaskan pola distribusi temperatur untuk pengering dengan pengarah awal berlobang.

Distribusi Te m peratur Pada Ruang Pengerin tengah (25 cm dari Saluran Pengarah) Cerobong 15 dengan Pengarah Aw al Tidak

berlubang dan Tem peratur refe rensi 85 C

0 20 40 60 80 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Waktu pengukuran (m enit)

Gambar 4.4a.1 posisi 25 cm dari dinding saluran pemanas dengan cerobong sudut 15o dan pengarah tidak awal berlubang

Gambar 4.4b1 menunjukkan distribusi temperatur pada ruang pengering bersudut atap cerobong 25o dengan pengarah awal tidak berlobang, yang mana keseragaman temperature belum tercapai hingga pemanasan 150 menit, hal ini terjadi.karena pengaruh

(22)

pemanasan yang dominant terjadi dari bagian saluran pemanas dan pengaruh keluaran cepat akibat sudut cerobong gas buang. Dari pemanasan awal hinga mencapai 80 menit. gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 berkisar antara 4-11oC. Setelah pemanasan melewati 90 menit gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 berkisar antara 2-4oC. Gambar 4.4b2 menunjukkan distribusi temperatur pada ruang pengering bersudut atap cerobong 25o dengan pengarah awal berlobang, yang mana gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 pada awal pemanasan hanya berkisar 4-5o C, setelah pemnasan 30 menit gradient temperature mencapai 2-3o C dan setelah pemanasan 70 menit keseragaman temperatur hamir tercapai. Dengan demikian pengaruh lobang pada pengarah awal dan sudut atap ccerobong nampak nyata.

Distribusi Temperatur Pada Ruang Pengerin tengah (25 cm dari Saluran Pengarah) Cerobong 15 dengan Pengarah Awal berlubang dan Temperatur referensi 85

C 0 20 40 60 80 100 15 45 75 ₁₀5 ₁₃5 ₁₆5

Gambar 4.4a.2 posisi 25 cm dari dinding saluran pemanas dengan cerobong sudut 15o dan pengarah awal berlubang

Distribusi Temperatur Pada Ruang Pengering tengah (25 cm dari Saluran Pengarah) Cerobong 25 dengan Pengarah Awal berlubang dan Temperatur referensi

85 C. 70 75 80 85 90 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

T e m p e ra tu r P e n g u k u ra n ( C ) Rak 1 Rak 4 Rak 6

. Gambar 4.4b1 posisi 25 cm dari dinding saluran pemanas dengan cerobong sudut 25o dan pengarah tidak awal berlubang

(23)

Distribusi Te mpe ratur Pada Ruang Pe nge ring te pi (5 cm dari Saluran Pe ngarah) Ce robong 25

de ngan Pe ngarah Awal be rlubang dan Te mpe ratur re fe re nsi 85 C.

0 20 40 60 80 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

Waktu pengkuran (menit)

T e m p e ra tu r (C ) Rak 1 Rak 4 Rak 6

. Gambar 4.4b2 posisi 25 cm dari dinding saluran pemanas dengan cerobong sudut 25o dan pengarah awal berlubang

Gambar 4.4c1 menunjukkan distribusi temperatur pada ruang pengering bersudut atap cerobong 35o dengan pengarah awal tidak berlobang, yang mana jelas bahwa gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 sangat besar yang berkisar antara 7-9oC hingga pemanasan 90 menit. Ini pun distribusi temperature tidak teratur.. Keseragaman temperature tidak tercapai, hal ini terjadi.karena pengaruh pemanasan yang dominant terjadi dari bagian saluran pemanas dan pengaruh keluaran cepat akibat sudut cerobong gas buang.yang besar. Setelah pemanasan 100 menit gradient temperature lebih kecil dari sebelum pemanasan 90 menit yaity sekitar 2-3oC

Distribusi Te mpe ratur Pada Ruang Pe nge ring te ngah (25 cm dari Saluran Pe ngarah) Ce robong

35 de ngan Pe ngarah Awal Tidak be rlubang dan Te mpe ratur re fe re nsi 85 C.

70 75 80 85 90 1 5 ₃0 ₄5 ₆0 ₇5 ₉0 1 0 5 1 2 0 1 3 5 1 5 0 1 6 5 1 8 0

Waktu pengukuran (menit)

. Gambar 4.4c1 posisi 25 cm dari dinding saluran pemanas dengan cerobong sudut 35o dan pengarah tidak awal berlubang

Sedangkan distribusi temperature dengan pengarah awal berlobang seperti terlihat pada gambar 4.4c2 bahwa graddien temperature antara rak 1 sampai rak6 lebih besar dari sudut atap cerobang 25 o_{sekitar 8-11} o_{C..dan distribusi temperature cendrung tidak seragam}

(24)

..

Distribusi Temperatur Pada Ruang Pengering tengah (25 cm dari Saluran Pengarah) Cerobong 35 dengan Pengarah

Awal berlubang dan Temperatur referensi 85 C..

65 70 75 80 85 90 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Waktu pengukuran (m enit)

. Gambar 4.4c2 posisi 25 cm dari dinding saluran pemanas dengan cerobong sudut 35o dan pengarah tidak awal berlubang.

4.3.Distribuís Temperatur pada Corobong

Distribuís temperatu pada cerobong gas buang udara panas dari ruang pengering diperlihatkan pada gambar 4.5. Untuk distribusi temperatur pada cerobong pembuan gas pana dari peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 15o dijelaskan pada gambar 4.5a Gambar 4.5a1 memperlihatkan distribusi untuk cerobong dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.5a2 menjelaskan pola distribusi temperature untuk pengering dengan pengarah awal berlobang. Dari gambar 4.4a1 nampak bahwa gradien tenperatur antata rak 1 sampai rak 6 dengan pengarah awal tidak berlobang mencapai capai 15-21 oC.

Distribusi Temperatur Pada Cerobong 15 dengan Pengarah Awal tidak berlubang dan Temperatur referensi 85 C

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Gambar 4.5a.1 Ddistribusi temperature di cerobong dengan sudut 15o dan pengarah awal tidak berlubang

Gambar 4.5a2 menunjukkan distribusi temperature pada peralatan dengan pengarah awal berlobang yang mana distribusi temperature aga teratur dengan temperatr titik 1 dan 4 agak sama, sedang dengan temperature di titik 6 jauh di bawah temperature titik di titik 1 dan 4. Gradient temperature antara titik 1 dan titik 6 mencapai 12-15 oC.

(25)

Untuk distribusi temperatur pada cerobong pembuan gas panas dari peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 25o dijelaskan pada gambar 4.5b Gambar 4.5b1 memperlihatkan distribusi untuk cerobong dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.5b2 menjelaskan pola distribusi temperature untuk pengering dengan pengarah awal berlobang. Dari gambar 4.4b1 nampak bahwa gradien tenperatur antata rak 1 sampai rak 6 dengan pengarah awal tidak berlobang mencapai capai 10-12 oC.

Distribusi Temperatur Pada Cerobong 15 dengan Pengarah Awal berlubang dan Temperatur

referensi 85 C 0 20 40 60 80 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Gambar 4.5a.2 Distribusi temperature di cerobong dengan sudut 15o dan pengarah awal berlubang

Distribusi Temperatur Pada Cerobong 25 dengan Pengarah Awal berlubang dan Temperatur

referensi 85 C. 0 20 40 60 80 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

Gambar 4,5b1 Distribusi temperature di cerobong dengan sudut 25o dan pengarah awal tidak berlubang

Gambar 4.5b2 menunjukkan distribusi temperature pada peralatan dengan pengarah awal berlobang yang mana distribusi temperature agak teratur dengan temperatr titik 1 dan 4 mendekati sama, sedang dengan temperature di titik 6 berbeda dengan titik 1 dan 4. Gradient temperature antara titik 1 dan titik 6 mencapai 7-9 oC.

(26)

Distribusi Te mpe ratur Pada Ruang Ce robong 25 de ngan Pe ngarah Awal tidak be rlubang dan

Te mpe ratur re fe re nsi 85 C.

0 20 40 60 80 100 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 Waktu Pengukuran (menit)

Gambar 4,5b.2 Distribusi temperature di cerobong dengan sudut 25o dan pengarah awal berlubang

Distribusi Temperatur Pada Cerobong 35 dengan Pengarah Awal tidak berlubang dan Temperatur

referensi 85 C 0 20 40 60 80 100 120 1 5 3 0 4 5 6 0 7 5 9 0 1 0 5 1 2 0 1 3 5 1 5 0 1 6 5 1 8 0

Gambar 4,5c1 Distribusi temperature di cerobong dengan sudut 35o dan pengarah awal tidak berlubang

Untuk distribusi temperatur pada cerobong pembuan gas panas dari peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 35o dijelaskan pada gambar 4.5c Gambar 4.5c1 memperlihatkan distribusi untuk cerobong dengan pengarah awal tidak berlobang dan gambar 4.5c2 menjelaskan pola distribusi temperature pada cerobong untuk pengering dengan pengarah awal berlobang. Dari gambar 4.4c1 nampak bahwa gradien tenperatur antata rak 1 sampai rak 6 dengan pengarah awal tidak berlobang mencapai capai 11-13 oC. distribusi temratur pada titik 1 dan titik 4 cendrung seragam.

Distribusi Te mpe ratur Pada Ce robong 35 de ngan Pe ngarah Awal tidak be rlubang dan

Te mpe ratur re fe re nsi 85 C

0 20 40 60 80 100 15 45 75 ₁05 ₁35 ₁65

W aktu Pengukuran (menit)

(27)

Gambar 4.5c2 menunjukkan distribusi temperature pada cerobong peralatan dengan pengarah awal berlobang, yang mana distribusi temperature mendekati sama dengan distribusi temperatur pada peralatan pengering berpengarah berlobang.

4.4 Pengaruh Sudut Cerobang Terhadap Distribusi Temperatur

Pengaruh sudut atap cerobong gas panas sudah dijelas pada pembahasan sebelumnya. Yang mana sudut atap cerobong ini sangat menentukan pola aliran dan distribuís temperatur baik di dalam saluran pengarah/pemenas, di dalam ruang pengering maupun di cerobong gas panas buang. Disamping mempengaruhi pola aliran gas panas, besarnya sudut atap cerobong ini juga menentukan besarnya gradien temperatur antara titik yang berbeda letaknya secara vertical di dalam saluran pemanas, di ruang pengering maupun di dalam cerobong gas panas sisa.

Gambar 4.6a memperlihatkan distribusi temperatur titik 4 di dalam saluran pemanas dengan sudut atap cerobong buang gas panas yang berbeda. Distribusi temperatur dengan sudut atap 15o agak teratur dan pola alran laminar. Akan tetapi berbeda dengan sudut atap 25o dan 35o dimana distribusi temperatur tidak teratur dan pola aliran pun agak turbulensi.

Ditr ibus i Te m pe ratur pada Titik 4 di Salur an Pe ngarah de ngan Pe ngarah Aw al tidak be rlubang dan Te m pe r atur

re fe re ns i 85 C. 65 70 75 80 85 90 15 45 75 ₁₀5 ₁₃5 ₁₆5

Wak tu pe nguk ur an (m e nit)

T e m p e ra tu r p e n g u k u ra n (C ) Cerobong 15 Cerobong 25 Cerobong 35

(28)

Dis tribus i Te m pe ratur pada Rak 4 di Ruang Pe nge ring Te pi (5 cm dari Saluran Pe ngarah) de ngan Pe ngarah Aw al tidak be rlubang dan Te m pe r tur re fe re ns i 85 C.

0 20 40 60 80 100 15 45 75 105 135 165

Wak tu Pe nguk uran (m e nit)

T e m p e ra tu r P e n g u k u ra n (C ) Cerobong 15 Cerobong 25 Cerobong 35

Gambar 4,6b. Distribusi temperature pada pengering di posisi 5 cm dari dinding saluran pengarah

Gambar 4.6b menunjukkan distribusi temperature pada ruang pengering dengan posisi pengukuran 5 cm dari dinding pemanas dengan variasi sudut atap cerobong. Pada awal pemanasan distribusi temperature agak berbeda diantara besaran sudut atap, akan tetapi setelah pemanasan mencapai 100 menit distribusi temperature pada ketiga variasi besaran sudut cendrung menuju sama. Kecendrungan kesamaan distribusi temperatur ini setelah sekian lama pemanasan karena pemanasan ini telah mencapai keadaan stedi. Dengan demikian sebelum keadaan stedi pengaruh besaran sudut atap cerobong mempengaruhi distribusi temperature pada titik ukur 5 cm dari dinding pemanas,

Gambar 4.6c memperlihatkan distribusi temperature pada rak 4 yang jarak 25 cm dari dinding saluran pemanas, untuk ketiga rak pengeringan.gradien temperature di ketiga tipe cerobong lebih kecil dari posisi pengukuran 5 cm dari dinding saluran pemanas, ini terjadi karena gerakan gas panas di posisi ini lebih stabil akibat posisi pengukuran jauh dari lobang masuk pada dinding saluran pemanas. Dan keseragaman temperatue dari ketiga cerong jaga lebih cepat yaitu 75 menit dari awl pemanasan.

Dis tribus i Te m pe ratur pada Rak 4 di Ruang Pe nge ring Te ngah (25 cm dari Saluran Pe ngah) de ngan Pe ngar ah Aw al tidak be r lubang dan te m pe ratur re fe r e ns i 85 C.

0 20 40 60 80 100 15 45 75 ₁₀5 ₁₃5 ₁₆5

Gambar 4,6c. Distribusi temperatur pada pengering di posisi 25 cm dari dinding saluran pengarah

(29)

Dis tribus i Te m pe ratur pada Titik 4 di Ce robong de ngan Pe ngarah Aw al Be rlubang dan Te m pe ratur re fe re ns i 85

C. 0 20 40 60 80 100 120 15 45 75 ₁₀5 ₁₃5 ₁₆5

Gambar 4,6d. Distribusi temperatur pada titik 4 pada cerobong

Gambar46d menunjukkan distribusi temperature pada ketiga tipe sudut atap cerobong di titik 4. disini jelas bahwa jenis aliran gas panas kurang laminar sehingga distribusi temperature di ketiga jenis carobong ini kurang teratur.

4.5Pengaruh Pengarah Awal Terhadap Distribusi Temperatur

Pengaruh pengarah awal yang berlobang dan tidak berlobang seperti pembahasan sebelumnya Sangatlah nyata terutama pada saluran pemanas. Pada saluran pemmanas seperti diperlihatkan pada gambar 4.2 a1 dan gambar 4.2 a2. Pada pengarah awal tidak berlubang distribusi temperatur tidak teratur karena pengaruh aliran yang berturbulensi. Sedangkan dengan pengarah awal belobang aliran di saluran pemanas lebih laminar sehingga distribusi lebih teratur.

Di ruang pengering pengaruhnya tergantung di posisi mana yang di kaki, pengaruh pada pengukuran 5 cm dari diding pemanas berbeda dengan pengukuran 25 cm dari dinding, ini terjadi akibat bedanya pola aliran yang menyebakan distribusi temperatur. Jika dengan pengarah awal tidak berlobang, aliran gas panas hanya masuk ke ruang pengering hanya dari saluran pengarah pemanas sehingga mempengruhi pola aliran dan distribusi temperatur di ruang pengering. Hal ini juga terjadi pada pengarah awal belobang, dengan pengarah awal berlobang saluran masuk gas panas ada 2 jalur yaitu secara vertical keatas dari lobang-lobang di pengarah awal. Saluran lain adalah lobang pengarah samping dari saluran pemanas, dengan demikian pengaruh terhadap pola aliran dan distribusi temperatur di dalam ruang pengaring.

(30)

Pola aliran pada cerobong asap juga terpengaruhi oleh bentuk pengarah awal yang berlobang atau tidak berlobang. Telah mempengaruhi pola aliran dan disitribusi temperatur di cerobong gas Luang terutama pada cerobong dengan sudut ata 15 seperti di perlihatkan pada gambar 4.5a2 dan gambar 4.5b2

BAB V KESIMPULAN

10. Distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan pengarah awal berlobang dan tidak berlobang sangat berbeda, ini disebabkan oleh pola aliran yang terjadi terutama pada sudut atap cerobong yang 15o. yang mana turbulensinya lebih besar dengan pengarah awal tidak berlobang.

11. Untuk sudut atap cerobong 25o, pola aliran yang terjadi pada saluran pemanas lebih laminar sehinga distribusi temperature cendrung membentuk garis lurus. Baik untuk pengarah awal berlobang atau tidak berlobang. Fenomena ini terjadi karena pengaruh hambatan keluaran cerobong sudah tidak dominant.

12. Pada sudut atap cerobong 25o perbedaan kedua jenis pengarah awal hanya pada distribusi temperatur, saluran dengan pengarah awal gradient temperature anta titik 1 ke titik 6 lebih lebar dibandingkan dengan distribusi temperature pada saluran dengan pengarah awal berlobang.

13. Distribusi temperatur pada saluran pemanas dengan sudut atap cerobong 35o jauh berbeda dengan distribusi temperature dengan sudut atap cerobong 15o, untuk saluran pemanas dengan sudut atap cerobong 35o menunjukkan gejala aliran laminar pada saluran kedua pengarah awal.. distribusi temperature pada saluran dengan sudut atap cerobong 35o tidak terjadi perbedaan yang berarti pada gradient temperatur antara titik 1 dan titik 6 baik untuk pengarah awal berlobang atau tidak berlobang..

14. Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 15o bahwa keseragaman tenperaturpada pada posisi 5cm dari dinding antaa rak 1 sampai rak 6 dengan pengarah awal tidak berlobang dicapai setelah pemanasan 90 menit, yang mana pada pemanasan gradient temperature antara rak 1 dan ra 6 mencapai 6-7o C. Sedangkan keseragaman temperatur dengan pengarah awal berlobang dapat dicapai setelah pemanasan 50 menit. Gradient temperature antara rak 1 dan rak 6 pada pemansan awal sama dengan gradien pada pengarah awal tidak berlobang.

15. pada ruang pengering bersudut atap cerobong 25o dengan pengarah awal tidak berlobang, yang mana gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 berkisar antara

(31)

4-7 derjat C. Keseragaman temperature belum tercapai hingga pemanasan 150 menit, hal ini terjadi.karena pengaruh pemanasan yang dominant terjadi dari bagian saluran pemanas dan pengaruh keluaran cepat akibat sudut cerobong gas buang. dan dengan pengarah awal berlobang, yang mana gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 pada awal pemanasan hanya berkisar 4-5o C, setelah pemanasan 30 menit gradient temperature mencapai 3o C dan setelah pemanasan 70 menit keseragaman temperatur hamir tercapai. Dengan demikian pengaruh lobang pada pengarah awal dan sudut atap ccerobong mulai nampak.

16. distribusi temperatur pada ruang pengering bersudut atap cerobong 35o dengan pengarah awal tidak berlobang, yang mana jelas bahwa gradient temperatur dari rak1 sampai rak 6 sangat besar yang berkisar antara 7-9o C dan distribusi temperature tidak teratur. Sedangkan distribusi temperature dengan pengarah awal berlobang graddien temperature antara rak 1 sampai rak 6 kecil sekitar 2-3 o C.dan setelah pemanansan 60 menit distribusi temperature cendrung seragam.

17. Posisi titik 25 cm dari dinding saluran dengan sudut atap cerobong 15o keseragaman tenperatur antata rak 1 sampai rak 6 dengan pengarah awal tidak berlobang dicapai setelah pemanasan 90 menit, yang mana pada pemanasan awal gradient temperature antara rak 1 dan ra 6 mencapai 3-4oC. Sedangkan keseragaman temperatur dengan pengarah awal berlobang dapat dicapai setelah pemanasan 40 menit. Gradient temperature antara rak 1 dan rak 6 pada pemansan awal sekitar 1-2. o_C.

18. Untuk distribusi temperatur pada peralatan pengering dengan sudut atap cerobong 25o dengan pengarah awal tidak berlobang, yang mana keseragaman temperature belum tercapai hingga pemanasan 150 menit, hal ini terjadi.karena pengaruh pemanasan yang dominant terjadi dari bagian saluran pemanas dan pengaruh keluaran cepat akibat sudut cerobong gas buang. Dari pemanasan awal hinga mencapai 80 menit. gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 berkisar antara 4-11oC. Setelah pemanasan melewati 90 menit gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 berkisar antara 2-4oC. untuk dengan pengarah awal berlobang, yang mana gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 pada awal pemanasan hanya berkisar 4-5o C, setelah pemnasan 30 menit gradient temperature mencapai 2-3o C dan setelah pemanasan 70 menit keseragaman temperatur hamir tercapai. Dengan demikian pengaruh lobang pada pengarah awal dan sudut atap ccerobong nampak nyata.

(32)

19. Untuk yang bersudut atap cerobong 35o dengan pengarah awal tidak berlobang, gradient temperature antara rak1 sampai rak 6 sangat berkisar antara 7-9oC hingga pemanasan 90 menit. Sedangkan distribusi temperature dengan pengarah awal berlobang graddien temperature antara rak 1 sampai rak6 lebih besar dari sudut atap cerobang 25 o_{sekitar 8-11} o_{C..dan distribusi temperature cendrung tidak seragam}

seragam serta tidak teratur

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Syuhada, A., 1992a, Solar heater dengan absorber pasir dan kawat kasa yang dipasang sejajar dengan laluan aliran udara, Fakultas Teknik Unsyiah.

[2]. Syuhada, A., 1993, Performance of a Direct Type Solar Copra Dyer, Prosiding Seminar Hasil Penelitian SDPF, HEDS-DIKTI-JICA, 29 juni-1 Juli 1993.

[3]. Syuhada, A., 2000b, Peralatan Penyeragam Temperatur untuk Lemari Pengering Dengan Menggunakan Bahan Bakar Briket Batu Bara, Lab. Teknik Konversi Energi, Teknik Mesin Unsyiah.

[4]. Hirota, M., Fujita, H., Syuhada, A., Araki, S., Yosida, T. and Tanaka, T., (1998), Heat /Mass Transfer Characteristics in Two-Pass Smooth Channels with a Sharp 180-Degree Turn, Int. J. of Heat and Mass Transfeer, vol. 42.pp.3757-3770.

[5]. Hirota, M., Fujita, H., Syuhada, A., Yanagida, M., and Kajita, A., 1999a, Heat /Mass for Sharp 180-Degree Turning Flow in Rectangular Channels with Inclined Paetition Wall, Proc. Of the 5th ASME/JSME Joint Thermal Engineering Cocf. San Diego,

AJTE99-6453 (in CD-ROM)

[6]. Hirota, M., Fujita, H., Syuhada, A., Araki, S., Yanagida,M., and Tanaka, T., 1999b, Heat /Mass Transfer Characteristics in Serpentine Flow-Passage with a Sharp Turn, (Influence of Entrance Configuration), Proc. Compact Heat Exchangers and

Enhancement Technology for Proces Industries, Banff, pp. 159-166.

[7]. Syuhada, A., 2001, Sistem dan Peralatan Pengering Kayu dengan Menggunakan Bahan Bakar Ampas Serbuk Kayu, Lab. Teknik Konversi Energi, Teknik Mesin Unsyiah.

[8]. Syuhada, A., 2000a, Heat (Mass) Transfer Characteristics in Rectangular Serpentine Channels with a Sharp Turn, Nagoya University.

(33)

[9] A. Syuhada, Pengering Ikan dengan Bahan Bakar Sebagai Sumber Pengering, Kantor Kementrian RISTEK & Sentra Inotek Buket Politeknik Negeri Lhokseumawe( 2004), (CD-ROM)

[10] A. Syuhada, Peralatan Pengering dan Pengasapan/ Penyalean Pisang, Kantor Kementrian RISTEK & Sentra Inotek Buket Politeknik Negeri Lhokseumawe, 2004, (CD-ROM)

[11] A. Syuhada, Oven Pengering awal Kelapa Untuk bahan Baku Kopra, Kantor Kementrian RISTEK & Sentra Inotek Buket Politeknik Negeri Lhokseumawe,2004, (CD-ROM)

[12] A. Syuhada, Oven Pemanggang dengan Saluran belokan Tajam, Kantor Kementrian RISTEK & Sentra Inotek Buket Politeknik Negeri Lhokseumawe, 2004,(CD-ROM) [13] A. Syuhada, Peralatan Pengering Kakao dengan Energi Panas Bahan Bakar, Kantor

Kementrian RISTEK & Sentra Inotek Buket Politeknik Negeri Lhokseumawe, 2004, (CD-ROM).

[14] A. Syuhada, Peralatan Pengering Tepung Dengan Energi Panas Bahan Bakar , Kantor Kementrian RISTEK & Sentra Inotek Buket Politeknik Negeri Lhokseumawe, 2004, (CD-ROM)

[15] A. Syuhada, Pengering Kayu dengan Bahan Bakar Untuk Energi Pengering, Kantor Kementrian RISTEK & Sentra Inotek Buket, 2004, (CD-ROM)

[16] A. Syuhada & Ratna S. Kaji Karakteristik Distribusi Temperatur dan Perpindahan Panas pada Peralatan Pengeringan Bertingkat, Prosiding Seminar Nasional Tahunan

(34)

Foto 1. Alat pengeringan bertingkat yang akan di uji

(35)

Foto 3. Rak Pengeringan Bertingkat

(36)

(37)

Foto 6. Peralatan Pengukuran Temperatur untuk Penelitian

Foto 6. Peralatan Pengukuran Temperatur untuk Penelitian (Termometer dan digital termokopel)

(38)

Foto 7. Pengering Bertingkat Sedang diisi dengan Objek Pengeringan

(39)

IV. Biodata Peneliti