Daftar Isi

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 latar Belakang

Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki iklim tropis, dimana

Negara ini hanya memiliki dua musim yaitu musim kemarau dan musim hujan

dengan intensitas cukup tinggi. Penduduk di Negara Indonesia sebagian besar

adalah petani dalam hal ini yaitu petani padi. Hal ini dikarenakan sebagian besar

rakyat indonesia mengkonsumsi nasi sebagai makanan pokok, oleh sebab itu

untuk memperoleh hasil yang bagus beras harus melalui tahapan-tahapan yang

dilakukan sebelum akhirnya dipasarkan.

Pada saat musim panen raya padi yang jatuh pada musim hujan dimana

sinar matahari tidak setiap hari ada, tentu hal ini sangatlah menyulitkan bagi

petani untuk melakukan kegiatan proses penjemuran padi hasil panen raya

sehingga akan mengakibatkan kerusakan-kerusakan pada padi dan mengalami

kerugian bagi petani. Padi yang basah ketika panen hanya akan bertahan selama

dua hari, untuk itu harus dicari alternative lainnya guna menyelesaikan masalah

ketika musim panen raya padi yang bersamaan dengan musim hujan.

Proses pengeringan padi bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu secara

manual dengan cara dijemur disekitar lingkungan dengan bantuan panas matahari.

Cara pengeringan ini mempunyai kelemahan-kelemahan antara lain tergantung

ii

sinar matahari, sukar dikontrol, memerlukan tempat penjemuran yang luas, mudah

terkontaminasi dengan polusi udara dan membutuhkan waktu pengeringan yang

cukup lama.

Cara lainnya adalah dengan menggunakan alat pengering buatan yang

sifatnya tidak bergantung dengan sumber panas dari sinar matahari. Alat

pengering padi memiliki kelebihan-kelebihan dari kekurangan yang dimiliki

pengeringan secara alami diantaranya tidak tergantung oleh waktu, kapasitas

pengeringan dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan, tidak memerlukan alas tempat

pengeringan yang begitu luas selain itu kondisi pengeringan juga dapat dikontrol.

Pada penelitian tugas akhir ini akan mencoba untuk menguji suatu unjuk

kerja alat pengering padi, dimana alat tersebut merupakan hasil rancangan teman

satu perkuliahan penulis. Penelitian ini akan meggunakan bahan bakar tempurung

kelapa sebagai bahan bakar alternatif. Hal tersebut dimaksudkan agar sampah

biomassa yang mempunyai nilai kalor cukup tinggi tersebut tidak terbuang atau

dibakar sia-sia. Tempurung kelapa yang dibakar akan memanaskan alat penukar

kalor (heat exchanger) kemudian dengan bantuan kipas (fan) panas pada alat

penukar kalor akan didorong oleh udara sehingga dihasilkan udara panas yang

kemudian menuju ruang pengering (oven) untuk mengeringkan padi sampai

dengan kadar air sesuai dengan standar yaitu (15-12)%.

ii

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan suatu masalah yaitu,

batok kelapa memiliki nilai kalor yang cukup tinggi ini dimanfaatkan sebagai

bahan bakar alternative alat pengering padi. Pembakaran bahan bakar akan

memanaskan alat penukar kalor yang kemudian alat penukar kalor tersebut

didorong oleh angin sehingga dihasilkan udara panas yang menuju ruang

pengering. Sehingga hal yang perlu diperhatikan adalah banyaknya bahan bakar

yang dibutuhkan untuk proses pengeringan gabah, waktu yang dibutuhkan proses

pengeringan gabah dan panas yang diserap oleh gabah sehingga dapat

menurunkan kadar air gabah.

1.3 Batasan Masalah

Agar penelitian ini bisa terarah dan dapat terselesaikan dalam waktu yang

ditetapkan, maka tugas akhir ini dibatasi pada beberapa hal dibawah ini :

1. Bahan bakar yang digunakan tempurung kelapa.

2. Dimensi dan konstruksi dari isolasi tidak dibahas lebih mendalam.

3. Jenis padi yang diujikan adalah IR64 yang memilik nilaii kadar air

basis kering 24,4%

ii

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian tugas akhir ini adalah untuk mengetahui

kemampuan/unjuk kerja alat pengering padi kapasitas 10 kg dalam mengalirkan

udara panas untuk proses pengeringan padi. Disamping itu juga penelitian ini

bertujuan mengetahui beberapa variabel diantaranya :

1. Untuk mengetahui berapa lama waktu pengeringan.

2. Untuk mengetahui berapa banyak jumlah bahan bakar yang dibutuhkan.

3. Untuk mengetahui jumlah penurunan kadar air .

4. Jumlah panas yang diterima oleh padi.

5. Nilai efisiensi alat pengering padi.

1.5 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini tersusun dalam 5 bab yang

terdiri dari :

BAB I PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang masalabh, batasan masalah, perumusan

masalah, tujuan penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

ii

Pada bab ini berisi teori-teori dasar yang menunjang dalam

penyusunanskripsi ini.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Dalam bab ini berisi tentang metodologi penelitian yang digunakan saat

pelaksanaan penelitian.

BAB IV PEMBAHASAN DAN ANALISA

Dalam bab ini berisi tentang pengumpulan data penelitian yang menunjang

dalam menguraikan hasil perhitungan dan analisa.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi tentang kesimpulan dari hasil data analisa dan saran.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

ii

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Menurut hukum Thermodina-mika II dinyatakan bahwa perpindahan

energi panas berlangsung jika terdapat perbedaan temperatur (Holman,1995).

Panas akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi kepada benda yang

bertemperatur rendah. Panas yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur suatu

benda dan dapat diukur disebut panas sensibel. Panas sensibel ini merupakan

teori dasar dari mesin pengering padi sederhana.

Perpindahan panas yang terjadi dapat melalui berbagai cara yaitu : secara

konduksi, secara konveksi dan secara radiasi (Jordan and Priester, 1985).

Perpindahan secara konduksi yaitu perpindahan panas diantara molekul-molekul

dari suatu benda yang saling bersinggungan. Perpindahan panas secara konduksi

terjadi antara bulir-bulir padi yang dipanaskan sehingga akan terjadi pemerataan

panas pada permukaan padi. Perpindahan secara konveksi yaitu perpindahan

panas melalui media gas atau cairan. Perpindahan panas secara radiasi yaitu

perpindahan panas melalui sinar atau gelombang suara. Panas radiasi dengan

mudah dapt diserap oleh benda/materi yang berwarna gelap, sedangkan

untuk benda berwarna terang sebagian akan dipantulkan kembali.

Berdasarkan teori di atas, perpindahan panas dalam mesin pengering

digunakan dua prinsip yaitu perpindahan secara konduksi dan konveksi

(Holman,1995). Perpindahan secara konduksi terjadi diantara bulir- bulir padi

ii

yang telah mendapatkan panas akan berpindah melalui gesekan atau

bersinggungan dengan bulir

yang masih belum mendapat panas. Akibat dari perpindahan panas tersebut

maka akan terjadi perpindahan panas ke setiap bulir padi sehingga akan terjadi

pemerataan panas. Proses tersebut akan mempercepat waktu pengeringan padi

dan terjadi secara merata.

Sedangkan prinsip perpindahan panas dengan cara konveksi pada

konstruksi mesin pengering padi ini yaitu udara panas dihembuskan oleh kipas

ke dalam ruangan yang menyimpan gabah sehingga media yang digunakan

dalam perpindahan panas adalah udara (Jordan and Priester,1985). Udara panas

yang dihembuskan akan masuk ke celah-celah padi sehingga panas akan cepat

masuk dan membuang kadar air dari gabah. Keadaan ini akan menye-babkan

terjadinya perpindahan panas secara konveksi dengan media udara yang

dipaksakan (Forced Convection). Pengeringan dengan metoda seperti ini

dapat dikatakan sebagai sistem konduksi-konveksi. Sistem dengan meng-

gunakan perpindahan dua macam secara teori akan mempercepat proses

pengeringan (membuang kandungan air) dan akan terjadi pemerataan

pengeringan.

ii

Gambar 2.1 Analogi dari proses penguapan

(Sumber : Holman,1995 )

2.1 Pengeringan

Pengeringan pada dasarnya adalah proses pemindahan/pengeluaran

kandungan air bahan hingga mencapai kandungan tertentu agar waktu

penyimpanan bahan tahan lebih lama. Pengeringan dapat dilakukan penjemuran

dibawah sinar matahari dengan memanfaatkan sinar matahari selain itu bisa

dilakukan dengan cara buatan. Pengering buatan selain dapat mengatasi pengaruh

cuaca, kelembaban nisbi yang meningkat tiap tahun juga dimaksudkan

meningkatkan nilai mutu pengeringan.

Berdasarkan prosesnya dikenal dua macam pengeringan yaitu

pengeringan secara alami dan mekanis.

ii

Pengeringan Alami

Pengeringan dengan sinar matahari dapat dilakukan dengan mudah

terutama didaerah tropis seperti Indonesia. Pengeringan alamiah memanfaatkan

radiasi sinar matahari, suhu dan kelembaban udara sekitar serta kecepatan angin

untuk proses pengeringan. Pengeringan dengan cara alami ini mempunyai

kelemahan antara lain factor cuaca, sukar dikontrol, membutuhkan tempat yang

luas untuk penjemuran, bisa terkontaminasi dengan udara kotor dan memerlukan

waktu yang lama. Pengeringan gabah secara alami hendaknya dilakukan diatas

lantai yang terbuat dari semen lalu gabah dihamparkan diatas lantai setebal 3-5

cm.

Pengering Buatan

Pengering dengan buatan dapat dilakukan dengan menggunakan udara

dipanaskan. Udara yang dipanaskan tersebut akan dialirkan kebahan yang akan

dikeringkan dengan menggunakan alat penghembus fan (Brandenberg et,al

1982). Pengeringan dengan menggunakan alat mekanis yang menggunakan

tambahan panas memberikan beberapa kelebihan diataranya tidak tergantung

cuaca, kapasitas bisa disesuaikan, tidak memerlukan tempat yang luas serta

kondisi pengeringan dapat dikontrol.

Pengeringan mekanis ini memerlukan energi untuk memanaskan alat

pemanas, mengimbangi radiasi panas yang keluar dari alat, memanaskan bahan,

menguapkan air dalam bahan serta menggerakan udara (Kartasapoetra, 1994).

Alat pengering buatan umumnya terdiri dari tenaga penggerak dan kipas,

alat pemanas (heat exchanger) dan alat-alat control. Sumber energy panas

ii

pengeringan dapat dihasilkan dari listrik, minyak bumi, biomssa dan gas.

2.1.3 Proses Pengeringan Padi

Didalam biji-bijian terdapat air bebas dan air terikat. Air bebas terdapat

pada permukaan biji-bijian, diantara sel-sel dan dalam pori-pori,air ini mudah

teruapkan pada pengeringan. Air terikat yaitu air yang berikatan dengan protein,

selulosa, pectin, zat tepung dan sebagai zat-zat yang terkandung dalam gabah. Air

terikat memang sulit untuk diuapkan, memerlukan beberapa perlakukan dan

ketekunan seperti halnya terhadap beberapa faktor yang berpengaruh dalam

pengeringan antara lain temperature, kelembaban, kecepatan udara serta kegiatan

membolak-balik gabah selama pengeringan (kartasapoetra, 1994).

Menurut esmay dan soemangat (1973), air yang diangkut dari bijian

berlangsung dengan proses penguapan. Perubahan air menjadi uap air terjadi

pada permukaan gabah untuk itu air harus didifusikan terlebih dahulu

kepermukaan lalu diuapkan. Energi panas harus cukup untuk menguapkan air dan

juga untuk mendifusikan air. Panas yang dipancarkan kedalam bijian akan

melalui tiap biji secara individu. Setelah menerima panas, maka penguapanpun

terjadi dari permukaan biji sampai kedalam biji.

Pada saat proses pengeringan terjadi, perpindahan massa dari bahan ke

udara dalam bentuk uap air terjadi pengeringan pada permukaan bahan. Setelah

itu tekanan uap air pada permukaan bahan akan menurun. Setelah kenaikan suhu

terjadi pada setiap bahan, maka terjadi proses pergerakan air secara difusi dari

bahan ke permukaannya dan seterusnya proses penguapan bahan terjadi.

ii

Akhirnya setelah air berkurang, tekanan uap air bahan akan menurun sampai

terjadi keseimbangan dengan udara sekitarnya (Taib dkk, 1998). Dengan

pengeringan kadar air padi diharapkan menurun mula-mula dari 25% sampai 15-

13%, pada kadar air tersebut padi siap untuk pengolahan lebih lanjut.

Menurut Taib dkk, 1994 pengeringan buatan dapat dilakukan dengan dua

metode yaitu :

1) Pengeringan tumpukan (batch drying), dimana bahan masuk dalam ruang

pengering sampai pada pengeluaran hasil pengering, kemudian dimasukan

bahan berikutnya.

2) Pengeringan kontinyu atau berkesinambungan (continous drying), dimana

pemasukan dan pengeluaran bahan berjalan terus.

2.1.4 Alat Pengering Buatan

2.1.4.1 Tipe Batch Dryer

Alat pengering tipe batch dryer terdiri dari beberapa komponen

diantaranya:

1) Bak pengering dengan lubang-lubang pada lantainya.

2) Kipas, digunakan untuk mendorong udara pengering dari sumbernya.

3) Unit pemanas, digunakan untuk memanaskan udara pengering agar

kelembaban nisbi udara pengering tersebut menurun dan meningkatkan

suhunya.

Pada alat pengering tipe batch dryer udara bergerak dari bawah bahan menuju

ii

atas dan melepaskan sebagian panasnya untuk menghasilkan proses penguapan,

dengan demikian suhu akan semakin berkurang.

Berdasarkan tebal tumpukan bahan, tipe batch dryer digolongkan atas dua

jenis, yaitu deep bed dan thin layer.

System Deep Bed

Pada jenis pengeringan ini tumpukan bahan cukup tebal dan wadah lantai

mempunyai lubang-lubang sehingga udara panas bisa melewati bahan. Besar

kecilnya ukuran lubang wadah ditentukan berdasarkan bahan yang dikeringkan.

Pengeringan dilakukan dengan suhu rendah dan waktu lama agar kerusakan pada

bahan dapat dihindari.

Gambar 2.2 Alat pengering tipe bak jenis Deep Bed

(Sumber : Taib dkk, 1988)

Keterangan :

A . Kipas D. Bidang pengeringan

ii

B. Plenum Chamber E. Biji basah

C. Biji kering F. Udara keluar

System Thin Layer

Prinsip kerja mesin pengeringa ini hamper sama dengan deep bed. Pada

jenis ini ketebalan bahan dikurangi sedangkan luasannya diperlebar. Pergerakan

bidang pengeringan tidak begitu nyata karena pengeringan ini berlangsung

serentak dan merata diseluruh bagian bahan.

Jenis ini mempunyai laju pengeringan lebih cepat dan kemungkinan

terjadinya over drying lebih kecil, tekanan udara yang rendah mampu melalui

lapisan bahan.

Gambar 2.3 Alat pengering jenis Thin Layer

(Sumber : Kartasapoetra, 1994)

2.1.5 Kadar Air

ii

Kadar air merupakan salah satu sifat fisik dari bahan yang menunjukan

banyaknya iar yang terkandung didalam bahan. Kadar air dapat dilakukan dua

cara yaitu kadar iar basis basah dan kadar air basis kering.

Kadar air basis basah (MCwb) dinyatakan dengan persamaan :

MCwb = massaair

massadari bahan…………………..…………………….(2.1)

Sedangkan kadar air basis kering (MCdb) dinyatakan dengan persamaan :

MCwb = massaair

massabahankering……………………………………….(2.2)

Hubungan antara MCwb dengan MCdb dapat ditentukan dengan persamaan :

MCwb = massaair

massaair+massabahankering

……………………………….(2.3)

MCwb = MCdb

MCdb+1……………………………………………….(2.4)

MCdb = MCwb

1−MCwb……………………………………………….(2.5)

ii

2.2 Diagram Psikometrik dan Sifat Udara Basah

Sifat termal dari udara basah pada umumnya ditunjukkan dengan

menggunakan diagram psikometrik. Diagram psikometrik merupakan tampilan

secara grafikal termodinamik udara antara lain suhu, kelembaban, entalpi,

kandungan uap air dan volume spesifik. Dalam diagram psikometrik dapat

diketahui hubungan antara bola basah dengan bola kering, suhu titik embun,

kelembaban relative, panas total, volume spesifik, kelembaban spesifik, panas

sensible dan panas laten. Diagram psikometrik dapat dilihat berdasarkan pada

gambar 2.4

Gambar 2.4 Diagram psikometrik.

(Sumber : Holman,1995 )

ii

Beberapa istilah (sifat-sifat udara) yang sering dipakai dan berkaitan dengan

diagram psikometrik ini diantaranya adalah :

2.2.1 Temperatur bola kering (Tdb)

Temperatur bola kering adalah temperatur udara yang diukur dengan

termometer biasa dengan sensor kering dan terbuka.

2.2.2 Temperatur bola basah (Twb)

Temperatur bola basah adalah temperatur udara yang diukur dengan

termometer biasa dengan sensor yang dibalut kain basah.

2.2.3 Temperatur jenuh (Tdp)

Temperatur jenuh adalah temperatur ketika uap air yang terkandung

dalam udara mulai mengembun jika udara didinginkan pada temperatur konstan.

2.2.4 Rasio kelembaban/Humidity Ratio (ω)

Rasio kelembaban adalah berat atau massa air yang terkandung dalam

setiap kilogram udara kering. Dalam teknik pengkondisian udara, untuk

menghitung perbandingan (ratio) kelembaban dapat digunakan persamaan

gas ideal, sehingga mengikuti persamaan Pv = RT, serta mempunyai kalor

spesifik yang tetap. Udara dianggap gas ideal karena, suhunya cukup tinggi

dibandingkan dengan suhu jenuhnya, dan uap air dianggap ideal karena

tekanannya cukup rendah dibandingkan dengan tekanan jenuhnya.

ii

2.2.5 Kelembaban relatif (Rh), φ

Kelembaban relatif adalah perbandingan tekanan parsiil uap air di

dalam udara dengan tekanan uap jika udara dalam keadaan jenuh pada

temperatur yang sama. Kelembaban relatif sering dinyatakan dalam bentuk

persen (%).

Biomassa Sebagai Energi

Biomassa dapat diartikan sebagai material tanaman, tumbuh-tumbuhan,

atau sisa hasil pertanian yang digunakan sebagai bahan bakar atau sumber bahan

bakar. Secara umum sumber-sumber biomassa antara lain tongkol jagung,

tempurung kelapa, jerami, dan lain sebagainya.

Biomassa pada umumnya mempunyai kadar volatil yang tinggi

sehingga pembakarannya dimulai pada temperatur yang rendah. Proses

devolatisasi pada biomassa umumnya terjadi pada temperatur rendah dan hal

ini mengindikasikan bahwa biomassa mudah dinyalakan dan dibakar,

meskipun pembakaran yang diharapkan terjadi sangat cepat dan bahkan sulit

dikontrol. Biomassa terdapat beberapa keuntungan yang dapat diperoleh yakni

dengan tingginya kadar zat volatil dari mayoritas biomassa dan tingginya

kandungan karbon (fixed carbon). Namun dilain pihak karena beberapa jenis

biomassa mempunyai kadar abu yang tinggi, penggunaan biomassa sebagai

bahan bakar dapat menimbulkan kendala tersendiri.

ii

Secara umum pembakaran dapat didefinisikan sebagai proses atau reaksi

oksidasi

yang sangat cepat antara bahan bakar(fuel) dan oksidator dengan

menimbulkan panas atau nyala. Reaksi pembakaran bahan bakar padat

adalah sebagai berikut:

Bahan + O2 Gas buang + abu -∆H (1)

Bakar padat

Proses pembakaran padatan terdiri dari beberapa tahap seperti pemanasan,

pengeringan, devolatilisasi dan pembakaran arang. Selama proses devolatisasi,

kandungan volatile akan keluar dalam bentuk gas seperti: CO, CO2, CH4 dan

H2. Komposisi gas selama devolatilisasi tergantung pada jenis bahan kayu

yang digunakan, lihat table 2.

Tabel 2.1 Komposisi gas selama proses devolatisasi

ii

Setelah devolatilisasi akan terjadi oksidasi bahan bakar padat, laju

pembakaran tergantung pada konsentrasi oksigen, temperature gas, ukuran dan

porositas arang. Kenaikan konsentrasi oksigen dalam gas menimbulkan laju

pembakaran bahan bakar padat yang lebih tinggi. Temperature pembakaran

bahan bakar padat yang lebih tinggi menaikkan laju reaksi dan menyebabkan

waktu pembakaran bahan bakar padat yang lebih singkat. Kecepatan gas

yang tinggi pada permukaan akan menaikkan laju pembakaran bahan bakar

padat, terutama disebabkan karena laju perpindahan massa dari oksigen ke

permukaan partikel yang lebih tinggi. Arang karbon bereaksi dengan oksigen

pada permukaan partikel membentuk karbon monooksida dan karbon

dioksida. Spesifikasi bahan bakar yang perlu diketahui diantaranya adalah :

Nilai Kalor

Nilai kalor merupakan ukuran panas atau energy yang dihasilkan., dan

diukur sebagai nilai kalor kotor /gross calorific value (HHV) atau nilai kalor

netto/nett calorific value I (LHV). HHV adalah bila uap air suatu pembakaran

terkondensasi sehingga harus memperhitungkan panas laten dari penguapan

tersebut. Nilai atas pada bahn bakar padatan berguna untuk perhitungan kerugian.

HHV dapat dicari dengan persamaan dulong :

HHV = 33950 C + 144200 (H2 – O28

) + 9400 S

kJ/kg……………………...(2.6)

ii

LHV merupakan uap air suatu pembakaran tidak terkondensasi dan muncul dalm

bentuk gas sehingga tidak memperhitungkan panas laten dari penguapan.

LHV = HHV – Lh H2O…………………………………………..………...

(2.7)

Volatile matter

Volatile matter(VM) atau sering disebut dengan zat terbang, berpengaruh

terhadap pembakaran briket. Semakin banyak kandunganvolatile matter pada

biobriket maka biobriket semakin mudah untuk terbakar dan menyala.

Kadar Air

Kadar air ini merupakan kandungan air pada bahan bakar padat. Semakin besar

kadar air yang terdapat pada bahan bakar padat maka nilai kalornya semakin

kecil, begitu juga sebaliknya.

Kandungan Abu

Abu yang terkandung dalam bahan bakar padat adalah mineral yang tidak

dapat terbakar tertinggal setelah proses pembakaran dan reaksi-reaksi yang

menyertainya selesai. Abu berperan menurunkan mutu bahan bakar padat

karena dapat menurunkan nilai kalor.

2.4 Sumber Biomassa

ii

Sumber energi biomassa adalah sumber energi yang berasal dari bahan

nabati termasuk limbah yang berasal dari manusia atau hewan. Dilihat dari

sumbernya, biomassa berasal dari hutan, perkebunan, lahan masyarakat (kebun

campuran, tegalan, sawah dan pekarangan) dan limbah kota.

Semua bahan organik yang sudah berbentuk limbah beserta turunannya

yang masih memiliki sejumlah energi dapat diubah menjadi bahan bakar

biomassa. Berdasarkan definisi tersebut, banyak pilihan peluang bias ditempuh.

Disetiap tempat, dimana banyak dijumpai limbah organic sebagai hasil ikutan dari

kegiatan industry dan pertanian. Misalnya sekam padi, jerami, serbuk gergaji,

eceng gondok, dedaunan, rerumputan, gambut, cocodust, serta sampah rumah

tangga merupakan bahan baku sangat potensial untuk produksi bahan bakar

biomassa.

Sekam Padi

Sekam padi adalah suatu limbah organik yang dihasilkan dari kulit padi

yang sebelumnya melaui proses-proses tertentu, diantara proses tersebut adalah

melaui proses penggilingan dan melalui proses penumbukan. Karateristik yang

dimiliki sekam padi adalah sangat ringan (berat jenis = 0,2 Kg/l), kasar sehinggan

sirlkulasi udara tinggi (banyak pori). Dan fungsi sekam padi antara lain adalah,

dapat menahan air kapasitas tinggi, dan berwarna coklat kehitaman sehingga

dapat mengabsorbsi sinar matahari dengan efektif, serta memiliki kandungan

unsur kimia yang dapat pengaruh penyakit, khususnya bakteri. Sekam padi

mengandung unsur N sebanyak 1 % dan K 2 %, berdasar analisis Japanese

ii

Society for Examining Fertilizer and Fodders, komposisi arang sekam paling

banyak mengandung senyawa SiOz sebanyak 52 % dan unsur C sebanyak 31 %.

Komposisi lainnya adalah Fe203, K2O, MgO, CaO, MnO dan Cu dalam jumlah

yang sangat kecil, juga mengandung bahan-bahan organik. Sedangkan menurut

analisis Suyekti (1993) sekam bakar mengandung N 0,32 %, P 0,15 %, K 0,31 %,

Ca 0,96 %, Fe 180 ppm, Mn 80,4 ppm Zn 14,10 ppm dan pH 6,8. Kadar kalium

dalam abu sekam lebih kurang sama dengan 30 % K2O.

Gambar 2.5 Sekam padi

(sumber : wirausahaindonesia.com)

Tempurung Kelapa

Tempurung merupakan lapisan keras yang terdiri atas lignin, selulosa,

metoksil, dan berbagai mineral. Kandungan bahan-bahan tersebut beragam sesuai

dengan jenis kelapanya. Struktur yang keras disebabkan oleh silikat (SiO2) yang

ii

cukup tinggi kadarnya pada tempurung. Berat tempurung sekitar 15-19 % dari

berat keseluruhan buah kelapa.

Gambar 2.6 Tempurung kelapa

(sumber : wirausahaindonesia.com)

Umumnya sebagian limbah tempurung kelapa ini hanya digunakan sebagai

bahan bakar tungku, atau dibakar begitu saja, sehingga dapat menimbulkan

pencemaran lingkungan. Padahal tempurung kelapa merupakan biomassa yang

belum termanfaatkan secara optimal dan memiliki nilai kalor yang relatif besar.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan dari hasil pengujian proximate dan

ultimate tempurung kelapa memiliki karakteristik pada tabel seperti berikut :

Tabel 2.2 Hasil uji proximate dan ultimate pada tempurung kelapa

ii

2.5 Teori Tentang Kalor

Ketika sejumlah kalor diterima atau dilepas oleh suatu zat, maka ada dua

kemungkinan yang terjadi pada suatu benda yaitu mengalami perubahan suhu atau

perubahan wujud. Kenaikan suhu pada benda dapat ditentukan menggunakan

persamaan yang mengaitkan dengan kalor jenis atau kapasitas kalor.

Satuan umun untuk kalor, yang masih digunakan sampai sekarang

dinamakan joule. Satuan ini disebut Joule (J) dan didefinisikan sebagai kalor yang

dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 gram air sebesar 1 derajat celcius.

Jika kalor diberikan pada suatu benda maka temperaturnya naik. Nilai kalor dapat

dinyatakan dalam persamaan

Q = m.c. ΔT ………………………………………...(2.8)

Dimana :

Q = kalor, (Kj)

M = massa, (Kg)

ii

ΔT = Perubahan temperatur, (°C)

c = Kalor jenis, (Kj/kg °C)

Sedangkan ketika benda mengalami perubahan wujud, maka tidak terjadi

perubahan temperatur, namun semua kalor pada saat itu digunakan untuk merubah

wujud zat yang dapat ditentukan dengan persamaan yang mengandung kalor laten

Q = m.L ………………………………..………………….(2.9)

Keterangan :

Q = kalor yang diterima atau dilepas (J)

m = massa benda (kg)

L = kalor laten (J/kg)

Untuk proses punguapan dapat menggunakan persamaan berikut :

Q = m.hfg ……………………………………………….….(2.10)

Keterangan :

Q = kalor yang diterima atau dilepas (kJ)

m = massa benda (kg)

hfg = enthalpy penguapan (kJ/kg) didapat dari tabel thermodinamika

2.6 Tinjauan Perpindahan Panas

ii

Definisi dari perpindahan kalor adalah berpindahnya energi dari suatu

daerah ke daerah lainnya sebagai akibat perbedaan suhu antara daerah-daerah

tersebut. Secara umum terdapat tiga cara proses perpindahan panas yaitu :

konduksi, konveksi, dan radiasi.

2.6.1 Perpindahan panas konduksi

Perpindahan panas konduksi merupakan perpindahan energi yang

terjadi pada media padat atau fluida yang diam akibat dari perbedaan

temperatur. Hal ini merupakan perpindahan dari energi yang lebih energik ke

partikel energi yang kurang energik pada suatu benda akibat interaksi antar

partikel-partikel. Energi ini dapat dihubungkan dengan cara tranlasi,

sembarang, rotasi dan getaran dari molekul- molekul. Apabila temperatur

lebih tinggi berarti molekul dengan enrgi yang lebih tinggi memindahkan

energi ke molekul yang memiliki energi yang lebih rendah (kurang

energi) .untuk perpindahan panas secara konduksi , persamaan yang

digunakan adalah Hukum Fourier.

Jika kondisi pada dinding datar dengan perpindahan panas pada satu

dimensi, maka persamaannya dapat ditulis sebagai berikut :

qkon = KA (dTdx ) ……………………………………………….(2.11)

Dimana :

ii

q = Laju perpindahan panas (w)

K = Konduktivitas termal (W/(m.k))

A = Luas penampang yang terletak pada aliran panas (m2)

dT/dx = Gradien temperature dalam arah aliran panas

2.6.2 Perpindahan panas konveksi

Perpindahan panas secara konveksi merupakan suatu perpindahan

panas yang terjadi antara suatu permukaan padat dan fluida yang bergerak

atau mengalir yang diakibatkan oleh adanya perbedaan temperatur. Pada

proses perpindahan panas konveksi dapat terjadi dengan beberapa metode,

antara lain :

a. Konveksi bebas ( free convection )

Merupakan suatu proses perpindahan penas konveksi dimana aliran

fluida terjadi bukan karena dipaksa oleh suatu peralatan akan tetapi

disebabkan oleh adanya gaya apung.

b. Konveksi paksa ( force convection )

Pada system konveksi paksa proses perpindahan panas konveksi

terjadi dimana aliran fluida disebabkan oleh adanya peralatan

bantu. Adapun peralatan yang biasa digunakan adalah fan, blower,

dan pompa.

ii

c. Konveksi dengan perubahan fase, yaitu proses perindahan panas

konveksi yang disertai berubahnya fase fluida seperti pada proses

pendidihan (boiling) dan pengembunan (kondensasi).

Adapun persamaan perpindahan panas konveksi dapat dinyatakan

dengan Hukum newton pendinginan ( Newton’s Law of Cooling ), yaitu :

qkonv = hA( Ts - T∞ ) ……………………………….(2.13)

Dimana :

qkonv = Besarnya laju perpindahan panas knveksi ( W )

h = Koeisien konveksi ( W/m2 K )

A = Luas permukaan perpindahan panas konveksi ( m2 )

2.6.3 Perpindahan Panas Radiasi

Radiasi termal adalah energi yang diemisikan oleh benda yang berada

pada temperatur tinggi, dimana merupakan perubahan dalam konfigurasi

electron dari atom. Energi dari mean radiasi ditransfortasikan oleh

gelombang elektromagnetik atau lainnya. Pada perpindahan panas

konduksi dan konveksi proses perpindahan panasnya membutuhkan media.

Sedangkan pada perpindahan panas radiasi tidak diperlukan media.

Perpindahan panas secara radiasi lebih efektif terjadi pada ruang hampa.

Laju perpindahan panas radiasi dirumuskan sebagai berikut :

ii

qrad = ε σ A ( Ts4 – Tsur4 ) …………………………….(2.14)

Dimana :

Qrad = Laju perpindahan panas radiasi ( W )

ε = Emisivitas permukaan material

σ = Konstanta Stefan Bolztman ( 5.669 x 10-8 W/m2k4 )

Ts = Temperature permukaan benda ( K )

Tsur = Temperature surrounding ( K )

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

iiKadar Air Padi Awal

Mulai

Persiapan pengujian

Tidak

Gambar 3.1 : Diagram Alir Penelitian

Metode Penelitian

Metode penelitian merupakan prosedur untuk mendapatkan solusi dari

permasalahan yang dibahas. Bab ini menjelaskan tentang metode-metode

penelitian yang diterapkan dalam melakukan pengujian. Pada pengeringan

buatan dapat dilakukan dua cara metode penelitian yaitu metode batch drying

dan continuos drying, namun untuk penelitian ini menggunakan Metode

penelitian jenis batch drying. Penelitian batch drying adalah memasukan

ii

Pengambilan Data Proses Pengeringan Dengan Waktu :

t = 0

Kesimpulan Waktu Optimum Untuk Pengering Padi

Pengambilan Data Proses Pengeringan Dengan Waktu :

t = t + 60min

Uji Kadar Air Akhir

(15 s/d 12) %

Selesai

bahan kedalam alat pengering sampai pada pengeluaran hasil pengering,

kemudian dimasukan bahan selanjutnya.

Penelitian ini akan melakukan pengujian pada alat pengering padi hasil

rancangan rekan seangkatan penulis yang menggunakan bahan bakar

biomassa yaitu tempurung kelapa. Proses pengeringan dilakukan pada padi

jenis IR64 sebagai objek yang akan dikeringkan yang didapatkan dari hasil

pertanian kota cilegon kecamatan keramat watu. Padi tersebut akan

dikeringkan mencapai kadar air pada padi yang dikehendaki Bulog adalah

15 s/d 12%. Prinsip kerja alat pengering padi yaitu aliran fluida di dalam

heat exchanger mengikuti arah bentuk sekat (baffle) akibat tekanan dari fan,

dan menyentuh bagian luar pipa dengan pipa-pipa di susun secara selang-

seling vertikal, sedangkan gas panas hasil pembakaran masuk ke dalam

pipa/tube, sehingga udara lingkungan dari hasil tekanan kipas dan udara asap

pembakaran tidak bercampur (unmixed) di dalam penukar kalor , dan

menyebabkan temperatur udara lingkungan menjadi lebih tinggi akibat

perpindahan panas dari udara hasil pembakaran di dalam tungku ke udara

lingkungan. Udara lingkungan yang panas ini kemudian digunakan sebagai

udara pengering. Suhu masuk ruang (45 oC) dijaga konstan dengan

menggunakan regulator thermostat.

Selanjutnya, udara pengering bergerak mengikuti bentuk ruang menuju

saluran keluar (ducting outlet). Aliran udara pengering ini akan kontak

dengan permukaan produk dalam rak-rak pengering, sehingga menimbulkan

efek pengeringan pada padi.

ii

Gambar 3.2 Mekanisme prototipe alat pengering padi

Skema Alat Pengujian

Bentuk skema dari bagian-bagian prototipe alat pengering padi ini akan

ditampilkan berdasarkan pada gambar yang terlihat dibawah ini beserta

dengan penjelasan-penjelasan dari bagian alat pengering padi.

ii

Gambar 3.3 Skema komponen-komponen pada alat pengering padi

Keterangan :

1. Tungku Pembakaran 9. Thermostat Digital

2. Kipas Aksial 10. Dudukan Meja

3. Penyekat (Baffle) 11. Dinding Ruang Pengering

4. Selubung Bagian HE 12. Kipas Komputer

5. Cerobong 13. Sistem Kontrol

6. Kipas Pemanas 14. Rak Pengering

7. Pipa Penukar Kalor 15. Kabel Penghubung

8. Saluran Masuk (Ducting Inlet)

ii

3.4 Komponen - Komponen Alat Uji

1. Kipas aksial

Kipas ini digunakan untuk menekan fluida berupa udara yang berasal dari

lingkungan yang kemudian melewati bentuk ruang pemanas dimana udara

akan menjadi panas karena adanya kontak dengan permukaan pipa-pipa

panas lalu menuju ruang pengering dan keluar melewati rak – rak

pengering. Berikut gambar besrta spesifikasinya.

Gambar 3.4 Kipas aksial

Spesifikasi :

Merk : NMB

Model : 3115PS-12T-B20-A00

Diameter : 10 inchi

Speed : 2100 rpm

ii

Source : 230 Volt, 60 Hz

Current : 0.05

Power input : 5 watt

Tekanan : 24,5 Pa

2. Saluran masuk udara

Komponen Ini Digunakan Untuk Menjaga Aliran Udara Yang

Dihembuskan Oleh Kipas Bisa Tersalurkan Dengan Baik Dan Tidak

Terlalu Menyebar Ke Lingkungan Lalu Menuju Pemanas. Disain Antara

Luas Saluran Masuk Udara Dan Luas Saluran Keluar Udara Dibuat

Berbeda Dimana Luas Saluran Keluar Dibuat Lebih Kecil Daripada Luas

Saluran Masuk. Hal Ini Dimaksudkan Agar Kecepatan Udara Bertambah

Cepat Saat Melewati Luasan Tersebut.

Gambar 3.5 Saluran masuk udara

Spesifikasi :

ii

Panjang : 40 cm

Luas saluran masuk : 176,63 cm2

Luas saluran keluar : 100 cm2

3. Tungku pembakaran

Tungku pembakaran digunakan sebagai tempat proses pembakaran bahan

bakar yang kemudian akan menghasilkan energi panas, dimana panas

tersebut akan digunakan untuk memanaskan udara yang dihembuskan oleh

kipas aksial.

a). Tampak samping kiri b). Saluran udara

Gambar 3.6 Tungku pembakaran

4. Pemanas

ii

Pemanas digunakan untuk memanaskan udara lingkungan yang

dihembuskan dari kipas. Panas yang diserap oleh pemanas berasal dari

tungku pembakaran saat terjadinya proses pembakaran.

Gambar 3.7 Pemanas udara

Spesifikasi :

Model : shell and tube with one pass cross flow

Jumlah tube : 38 tube

Jumlah sekat : 4 tingkat

Diameter dalam tube : 1,65 cm

Diameter luar pipa : ¾ inchi

ii

Diameter shell : 8 inchi

Jarak pitch : 25,4 cm

Tinggi : 50 cm

5. Cerobong (stack)

Cerobong digunakan sebagai tempat saluran keluar udara pembakaran

yang kemudian akan dibuang kelingkungan. Jarak cerobong dari bangunan

lebih tinggi. Hal tersebut dimaksudkan agar udara dapat bergerak cepat

menuju lingkungan.

Gambar 3.8 Cerobong (stack)

Spesifikasi :

Diameter inlet : 25 cm

ii

Diameter outlet : 10 cm

Tinggi : 43 cm

6. Saluran masuk udara (Ducting inlet)

Komponen ini digunakan sebagai penghubung antara pemanas dengan

ruang pengering yang kemudian dilalui oleh udara panas. Komponen ini

berbentuk persegi empat dimana luasan outlet lebih kecil dari luasan inlet.

Gambar 3.8 Ducting inlet

Spesifikasi :

Panjang : 25 cm

ii

Luas inlet : 100 cm2

Luas outlet : 500 cm2

7. Rak pengering

Rak pengering digunakan sebagai alas padi pada saat proses pengeringan

berlangsung . rak tersebut memiliki panjang 37,5 cm lebar 50 cm dan

tinggi 2,3 cm.

Gambar 3.9 Rak pengering padi

8. Ruang Pengering

komponen ini berfungsi untuk ruang mengeringkan padi. Kapasitas yang

telah direncanakan adalah 10 kg dengan tempat alas rak padi sebanyak 4

tingkat. Pada dinding ruang pengering ini dilapisi oleh tiga bagian yang

ii

terdiri dari lapisan alumunium, glass woll, dan alumunium. Dimana dari

lapisan tersebut diharapkan dapat mengurangi kebocoran kalor (heat loss)

selama proses pengeringan.

Gambar 3.10 Ruang pengering padi

Spesifikasi :

Panjang : 50 cm

Lebar : 50 cm

Tinggi : 50 cm

Jumlah rak : 4 buah

Kapasitas : 10 kg

ii

Luas inlet : 100 cm2

Luas outlet : 500 cm2

3.5 Alat yang Digunakan

3.5.1 Alat Penunjang Pengoprasian

1. Transistors Inverter

Alat ini digunakan untuk merubah besarnya frekwensi (Hz) pada kipa axial

karena kecepatan udara yang dihembuskan oleh kipas terlalu besar, maka

besarnya kecepatan udara tersebut harus disesuaikan dengan merubah

besarnya frekwensi pada kipas axial sesuai perencanaan yang telah

ditentukan.

Gambar 3.10 Transistors Inverter

ii

Spesifikasi :

Merek Toshiba

Tipe VFS9-2007PM-WM

Source 3PH 200/230 V 50/60 Hz 6,7/5.8 A

Output 3PH 200/230 V 0,5/400 Hz 4,8 A-1,8 kVA

2. Thermostat digital

Pada percobaan ini terdapat thermostat digital yang berfungsi untuk

mengatur temperature udara pengering yang dihubungkan pada kipas

penyuplai udara pembakaran.

Gambar 3.11 Thermostat digital

Spesifikasi :

Merek Hanyoung Nux

Model RS6

Tegangan 200v a.c 60Hz

Daya 5 kv

ii

Suhu max. 80 0C

3. Kipas penyuplai udara pembakaran

Kipas ini digunakan untuk menyuplai udara pembakaran didalam tungku

dimana kipas tersebut terhubung dengan thermostat sehingga ketika suhu

pada ruang pengering kurang dari 45 0C kipas tersebut akan bergerak.

Gambar 3.12 Kipas angin

Spesifikasi :

Model HFN 650

Diamater 6 inchi

Tegangan 220V/50Hz

Daya 20 watt

4. Kabel listrik

ii

Untuk menghubungkan sumber arus listrik dari PLN menuju instalasi

pengujian perlu adanya kabel listrik sebagai penghubung aliran listrik.

Jenis kabel listrik yang digunakan yaitu Eterna NYM 3x4 mm2. Selain

digunakan untuk penghubung sumber listrik, kabel listrik ini digunakan

untuk penghubung antara thermostat digital dengan kipas penyuplai udara

pembakaran

Gambar 3.13 Kabel listrik

3.5.2 Alat Ukur Yang Digunakan

1. Thermometer

Dalam proses pengujian ini diperlukan yang namanya alat ukur

thermometer. Alat ukur semacam ini dipakai guna mengetahui nilai

temperature udara ruangan ketika pengujian dilakukan. Selain untuk

mengetahui nilai temperatur udara ruangan, alat ukur ini digunakan

untuk mengukur temperatur bola basah (Twb) dengan cara membalutkan

ii

kain basah pada bagian ujung bawah termostat dan temperatur bola

kering (Tdb) pada saluran masuk dan saluran keluar pemanas dan ruang

pengeringr. Thermometer yang digunakan adalah jenis thermometer air

raksa yang memiliki ketelitian 0 sd 100 oC Untuk lebih jelasnya dapat

dilihat pada gambar di bawah ini. .

Gambar 3.14 Thermometer air raksa

2. Thermokopel

Thermokopel yang digunakan adalah jenis TES 1306, Thermokopel

ini digunakan untuk megukur temperature gas buang melewati alat

penukar kalor , dimana alat ini memiliki ketelitian hingga 500oc

ii

Gambar 3.15 Thermometer TES 1306

3. Anemometer

Untuk mengukur seberapa besar kecepatan laju angin yang dihembuskan

Oleh fan dan blower, maka diperlukan alat ukur semacam ini. Alat ukur

ini berfungsi penting untuk mengetahui laju angin yang dilakukan oleh

kipas (fan) ketika menghembuskan fluida udara. Anemometer yang

digunakan adalah jenis Lutron Am 4202.

ii

Gambar 3.16 Anemometer jenis Lutron Am 4202

4. Stop Watch

Pada pengujian ini dibutuhkan alat pengukur waktu agar waktu yang

ditentukan bisa tercapai dengan tepat. Stop watch digunakan untuk

mengukur waktu yang dibutuhkan untuk proses pengeringan selama

pengambilan data berlangsung dengan waktu yang ditentukan.

Gambar 3.17 Stop Watch

5. Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk untuk mengukur massa benda. Alat

ini mempunyai tingkat ketelitian sampai 0,001 kg dan beban maksimal

massa 1000 kg sehingga akan memperkecil tingkat kesalahan pada saat

menimbang berat padi sebelum dan sesudah proses pengeringan.

ii

Gambar 3.18 Timbangan digital

3.6 Prosedur Pengujian

Pada proses penelitian yang dilakukan penulis dari pengujian ini

merupakan metode batch drying. Dimana pada pengujian ini dilakukan untuk

mengetahui performance yang dihasilkan oleh alat pengering padi kapasitas 10 kg.

Dalam melakukan pengujian hal pertama yang dilakukan adalah memasang alat

uji serta menyiapkan dan memasang alat ukur sesuai pada titik-titik yang

ditentukan. Menyiapkan peralatan – peralatan pendukung untuk membantu proses

berjalannya pengujian sampai pengambilan data. Untuk memulai dalam

melakukan pengujian thermostat digital diatur pada suhu 450C yang dihubungkan

pada kipas pembakaran sehingga kipas akan berhenti ketika suhu disaluran masuk

ruang pengering melebihi suhu 450C dan kembali hidup ketika dibawah suhu

tersebut lalu sambungkan sistem control pada sumber listrik sehingga thermostat

dan kipas akan bekerja ketika menekan tombol “ON”.

ii

Pada proses pembakaran bahan bakar yang digunakan adalah tempurung

kelapa hal ini dipilih karena tempurung kelapa mempunyai nilai kalor cukup

tinggi dibandingkan dengan sampah biomassa lainnya. Bahan bakar tempurung

kelapa dimasukan sebanyak 0,3 kg kedalam tungku pembakaran lalu siram sedikit

dengan kerosein sebagai penyalaan awal setelah itu bakar tempurung kelapa dan

nyalakan thermostat digital,ketika suhu pada ruang pengering mencapai 450C

masukan rak padi yang telah terisi padi sebanyak 2,5 kg kedalam ruang pengering

dengan penambahan waktu 60 menit dimana setiap penambahan waktu padi

diganti dengan kadar air awal sampai kadar air padi mencapai (15-12) %. Setelah

itu catat perubahan yang terjadi pada suhu (Twb,Tdb), jumlah pemakaian bahan

bakar yang terpakai (mbb), suhu keluaran alat penukar kalor (Thout) dan kadar air

awal padi (Wpadi) masing-masing pada titik yang telah ditentukan sesuai gambar

3.19. Setelah waktu yang ditentukan habis maka, mencatat kembali perubahan –

perubahan yang terjadi pada suhu (Twb,Tdb), jumlah pemakaian bahan bakar

yang terpakai (mbb), suhu keluaran alat penukar kalor (Thout) dan kadar air akhir

padi (Wpadi) masing-masing pada titik yang telah ditentukan menggunakan alat

ukur yang telah terpasang. Setelah keluarkan padi dari ruang pengering lalu

timbang massa padi menggunakan timbangan digital dan selanjutnya lakukan

percobaan itu kembali dengan penambahan waktu 60 menit sampai kadar air

mencapai nilai tertentu.

3.7 Proses Pengambilan Data

ii

Disini akan dijelaskan untuk proses pengambilan data. Data diambil

langsung dengan cara melakukan eksperimen pada alat pengering padi. Sebelum

dilakukannya proses pengambilan data terlebih dahulu memasangkan alat ukur

sesuai yang telah disebutkan pada sub bab 3.5.2.

3.7.1 Skema Pemasangan Alat Ukur

Pemasangan alat ukur ditempatkan sesuai variabel yang telah ditentukan

yaitu temperature bola kering (Tdb), temperatur bola basah (Twb), temperature

gas pembuangan pada cerobong serta kecepatan udara yang berasal dari kipas

aksial. Untuk lebih jelasnya mengenai pemasangan letak alat ukur akan

ditampilkan pada gambar 3.19.

Gambar 3.19 Skema pemasangan alat ukur pada alat pengujian

ii

Pengambilan data dilakukan dengan cara mengukur suhu yang terjadi pada

rangkaian alat uji serta serta kecepatan udara yang melewati alat penukar

kalor sampai menuju saluran keluar ruang pengering.

yaitu :

a. Temperatur lingkungan bola kering dan bola basah (Tdb,Twb)

Data yang diambil pada titik tersebut adalah temperature bola basah dan

bola kering dengan menggunakan alat ukur termometer yang dibalut

dengan kain basah untuk temperature bola basah dan thermometer tanpa

balutan kain basah untuk temperature bola kering.

b. Temperature gas buang pembakaran (T4)

Data yang diambil pada titik tersebut adalah temperature gas buang hasil

pembakaran dari dalam tungku pembakaran kemudian melintas alat

penukar kalor dan keluar melalui cerobong ( stack). Data tersebut diukur

menggunakan alat ukur thermometer TES.

3.7.2 Data Kondisi Awal Pada Alat Dan Padi

Berikut ini akan dijelaskan proses uraian pengambilan data, dimana sebelum

dilakukan pengujian terlebih dahulu mengetahui data kondisi awal alat beroprasi

meliputi suhu dan kecepatan udara kipas sedangkan pada padi meliputi berat dan

kadar air. Hal ini dilakukan sebagai tolak ukur untuk mengetahui perubahan yang

ii

terjadi sebelum dan sesudah proses pengujian. Data tersebut akan ditampilkan

pada tabel dibawah ini.

Data kondisi pada saat mulai operasi

Data teknis untuk alat :

Kecepatan udara kipas axial 2,65 m/s (direncanakan)

Suhu masuk ruang pengering (db) 45 0C (direncanakan)

Kapasitas padi 10 kg (direncanakan)

Jumlah rak pengering 4 buah (direncanakan)

Data teknis untuk padi :

Padi jenis IR64

Berat awal padi tiap rak 2,5 kg (direncanakan)

Kadar air awal basis kering 24,4%

Massa jenis padi 579 kg/m3

Tabel 3.1 Data kondisi awal padi sebelum pengujian

Pengukuran SatuanKondisi Rak

Rak 1 Rak 2 Rak 3 Rak 4

ii

Suhu masuk 45 0C Gabah masuk ruang pengering

Wpadi awal Kg 2,5 2,5 2,5 2,5

Mpadi awal (%) 24,4 24,4 24,4 24,4

Wpadi akhir Kg - - - -

Mpadi akhir (%) - - - -

3.7.3 Data Kondisi Akhir Pada Padi

Berdasarkan hasil pengujian didapat hasil akhir pada proses pengeringan

padi untuk tiap jamnya yaitu ( 60, 120, 180, 240) menit. Data tersebut meliputi

perubahan massa pada padi dan kadar air.

Table 3.2 Data hasil pengujian dengan waktu pengeringan 60 menit



Suhu masuk 45 0C Padi masuk ruang pengering

Mpadi awal kg 2,5 2,5 2,5 2,5

Wpadi awal % 24,4 24,4 24,4 24,4

Mpadi akhir kg 2,41 2,42 2,42 2,43

Wpadi akhir % - - - -

ii





Mpadi awal kg 2,5 2,5 2,5 2,5

Wpadi awal % 24,4 24,4 24,4 24,4

Mpadi akhir kg 2,39 2,40 2,40 2,41






Mpadi awal Kg 2,5 2,5 2,5 2,5

Wpadi awal % 24,4 24,4 24,4 24,4

Mpadi akhir kg 2,33 2,34 2,34 2,34



ii




Mpadi awal kg 2,5 2,5 2,5 2,5

Wpadi awal % 24,4 24,4 24,4 24,4

Mpadi akhir kg 2,29 2,3 2,3 2,31


3.7.4 Nilai Kadar Air Akhir

Penentuan nilai kadar air untuk padi setelah proses pengujian

dilakukan dengan menggunakan persamaan :

MCdb = massaair

massabahankering……………………………………….(2.2)

Dimana :

MCdb = kadar air awal basis kering (%)

3.7.5 Data Kondisi Operasi Pada Alat

ii

Data pengujian diambil sebelum beroperasi t = 0 menit hingga waktu yang

telah dicapai t = 60;120;180; dan 240 menit dengan titik-titik pengambilan data

seperti pada gambar 3.19

Table 3.6 Data hasil pengujian dengan keseluruhan waktu pengeringan

Pengukura

nSatuan

Waktu pengeringan (menit)

I II III IV

0 60 0 120 0 180 0 240

T1

0C

31 32 33 35 33 32 31 33

T2 45 46 45 43 45 44 45 43

T3 38 39 42 40 39 40 38 38

T4 69,3 71,3 65,1 52,2 56,7 61,2 70,2 64,1

Twb1 29 30 30 31 30 31 27 28

Twb2 33 33 35 32 34 33 32 32

Twb3 31 31 31 31 31 30 30 29

mbb terpakai Kg 0,3 0,2 0,3 0,4 0,3 1,15 0,3 1,5

3.7.6 Nilai Kalor Pengeringan Padi

Q = kalor sensibel + kalor laten

Q = m . cp . ∆T (kalor sensibel)

Q = ṁevap . hfg (kalor laten)

Sehingga didapat,

ii

Q = mpadi kering. cppadi kering. (Takhir – Tawal) + ṁair . cpair. (Takhir –Tawal) + ṁevaporasi.

hfg

Dimana :

Qtot : Kalor total (kJ)

ṁair : Massa air padi (kg)

Cpair : Panas jenis air (kJ/kg.K)

ΔTair : Beda temperature air (K)

mpadi kering : Massa padi kering (kg)

Cppadi kering : Panas jenis padi kering (kJ/kg.K)

ΔTpadi kering : Beda temperature padi kering (K)

ṁevaporasi : Massa air yang diuapkan (kg)

hfg : Entalpi penguapan (kJ/kg)

3.7.7 Efisiensi Pengeringan

FR¿Qtot

ṁbb . LHV

ii

Dimana :


ṁbb : Massa bahan bakar terpakai (kg)

LHV : Nilai kalor rendah bahan bakar (kJ/k)

ii

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian

Setelah melakukan pengujian,maka akan didapatkan data-data yang akan

dianalisa lebih lanjut. Data yang didapat setelah melakukan pengujian berdasarkan

variable-variabel yang telah ditentukan diantaranya perubahan temperatur yang

terjadi pada saat proses pengeringan, massa evaporasi pada kandungan air didalam

padi, jumlah bahan bakar yang habis digunakan serta waktu yang dibutuhkan

selama proses pengeringan sampai kandungan kadar air mencapai nilai tertentu.

Data tersebut akan digunakan untuk menghitung nilai kalor total serta nilai

efisiensi pengeringan pada alat pengering. Data pengujian yang diperoleh adalah

sebagai berikut :

4.1.1 Data Awal dan Akhir Pengujian

Data kondisi padi awal dan akhir proses pengeringan meliputi berat dan

kadar air padi

ii




Mpadi awal kg 2,5 2,5 2,5 2,5

Wpadi awal % 24,4 24,4 24,4 24,4

Mpadi akhir kg 2,41 2,42 2,42 2,43

Wpadi akhir % 19,9 20,4 20,4 20,9




Mpadi awal kg 2,5 2,5 2,5 2,5

Wpadi awal % 24,4 24,4 24,4 24,4

Mpadi akhir kg 2,39 2,40 2,40 2,41

Wpadi akhir % 18,9 19,4 19,4 19,9




Mpadi awal Kg 2,5 2,5 2,5 2,5

Wpadi awal % 24,4 24,4 24,4 24,4

ii

Mpadi akhir kg 2,33 2,34 2,34 2,34

Wpadi akhir % 15,4 16,4 16,4 16,4

Pada hasil pengujian yang ditunjukan tabel 4.4 dengan waktu 240 menit

setelah dilakukan perhitungan nilai kadar air padi telah mencapai (15 - 14)% .

Kondisi pada tiap rak mengalami perubahan penurunan berat yang berbeda-beda

untuk rak 1 = 0,21; rak 2 = 0,2; rak 3 = 0,2; dan rak 4 = 0,19 Hal ini menunjukan

bahwa kadar air telah mencapai batas yang ditentukan dengan waktu proses

pengeringan selama 240 menit.


Pengukuran Satuan

Kondisi Rak


Mpadi awal kg 2,5 2,5 2,5 2,5

Wpadi awal % 24,4 24,4 24,4 24,4

Mpadi akhir kg 2,29 2,3 2,3 2,31

Wpadi akhir % 13,95 14,4506 14,45 14,95

4.1.2 Data Pengujian Alat

ii

Data kondisi pengujian alat pengering padi ketika beroprasi dengan

kecepatan udara kipas axial konstan 2,65 m/s. Data pengujian diambil sebelum

beroperasi t = 0 menit hingga waktu yang telah dicapai t = 60;120;180; dan 240

menit dengan titik-titik pengambilan data seperti pada gambar 3.3

Tabel 4.5 Data hasil pengujian kondisi alat pada saat beroprasi dengan

waktu keseluruhan

Pengukuran Satuan


I II III IV

0 60 0 120 0 180 0 240

T1

0C

31 32 33 35 33 32 31 33

T2 45 46 45 43 45 44 45 43

T3 38 39 42 40 39 40 38 38

T4 69,3 71,3 65,1 52,2 56,7 61,2 70,2 64,1

Twb1 29 30 30 31 30 31 27 28

Twb2 33 33 35 32 34 33 32 32

Twb3 31 31 31 31 31 30 30 29

mbb terpakai Kg 0,3 0,2 0,3 0,4 0,3 1,15 0,3 1,5

Keterangan :

T1= Temperatur udara masuk heat exchanger

T2 = Temperatur udara keluar heat exchanger

T3 = Temperatur udara keluar ruang pengering

ii

T4 = Temperatur gas buang

Twb1 = Temperatur bola basah masuk heat exchanger

Twb2 = Temperatur bola basah keluarheat exchanger

Twb3 = Temperatur bola basah keluar ruang pengering

mbb= massa bahan bakar

4.2 Perhitungan Data Pengujian

4.2.1 Perhitungan Mencari Nilai Kadar Air Akhir

Perhitungan ini hanya dijadikan sebagai contoh saja dimana data yang

diambil dari tabel 4.4 hanya untuk kondisi rak 1.

Penentuan nilai kadar air untuk padi setelah proses pengujian dilakukan dengan

cara :

1. Mencari massa padi tanpa kadar air

MCdb1=massa padiawal−massa padi tanpakadar airmassa padi tanpakadar air

Dimana :

MCdb1 = kadar air awal basis kering (%)

Diketahui :

ii

MCdb1=¿24,4% →0,244

Massa padi awal = 2,5 kg

Maka,

0,244=2,5−massa padi tanpakadar airmasaa padi tanpakadar air

0,244= 2,5massa padi tanpa kadar air

−1

Massa padi tanpakadar air= 2,5(0,244+1 )

¿2,0096kg

2. Mencari kadar air padi setelah pengujian

MCdb2=massa padiakhir−massa padi tanpakadar airmassa padi tanpa kadar air

Dimana :

MCdb2 = kadar air akhir basis kering (%)

Diketahui :

Massa padi akhir = 2,29 kg

ii

Massa padi tanpakadar air=2,0096 kg

Maka,

MCdb2=2,29−2,00962,0096

x 100 %

MCdb2=13 ,953 %

Berdasarkan perhitungan diatas, maka nilai kadar air pada masing-masing

pengujian adalah

Tabel 4.6 Nilai kadar air (W) akhir padi

RakWaktu (menit)

60 120 180 240

rak 1 19,92 18,93 15,94 13,95

rak 2 20,42 19,43 16,44 14,45

rak 3 20,42 19,43 16,44 14,45

rak 4 20,92 19,92 16,44 14,95

4.2.2 Perhitungan Nilai Kalor Pengeringan Padi

Q = m . cp . ∆T + ṁevap. hfg

ii

= mpadi kering tanpa kadar air. cppadi kering. (Takhir – Tawal) + ṁair . cpair. (Takhir –Tawal)

+ ṁevaporasi. hfg

Dimana :


ṁair : Massa air padi (kg)

Cpair : Panas jenis air (kJ/kg.K)

ΔTair : Beda temperature air (K)

mpadi kering : Massa padi kering (kg)

Cppadi kering : Panas jenis padi kering (kJ/kg.K)

ΔTpadi kering : Beda temperature padi kering (K)

ṁevaporasi : Massa air yang diuapkan (kg)

hfg : Entalpi penguapan (kJ/kg)

Pada rak 1 dengan waktu 240 menit

Diketahui :

mpadi kering : 2,29 kg

ii

Mencari nilai ṁair

ṁair =ṁpadi awal −¿ṁpadi tanpa kadar air

diketahui :

ṁpadi awal = 2,5 kg

ṁpadi tanpa kadar air = 2,0096 kg

maka,

ṁair = (2,5 –2,0096)kg

= 0,4904 kg

Mencari nilai ṁevaporasi

ṁevaporasi = ṁairawal - ṁairakhir

diketahui :

ṁairawal = 0,4904 kg

ṁair akhir =ṁpadi kering– ṁpadi tanpa kadar air

= (2,29 – 2,0096) kg

= 0,2804 kg

Maka,

ṁevaporasi = (0,4904 −¿ 0,2804)kg

= 0,21 kg

ii

Penentuan nilai temperature untuk mencari nilai hfg

Nilai didapat dari tabel berdasarkan kondisi rata-rata temperatur

masuk dan temperature keluar ruang pengering

Diketahui data dari tabel 4.5 sbb :

Pengukuran SatuanWaktu Pengeringan (Menit)

0 240

T20C

45 43

T3 38 38

T0c = T rata−rata2+T rata−rata3

2

= 45+43

2 + 38+38

2

2

= 410C

Mencari nilai ΔTair

Nilai ΔTair didapat dari tabel berdasarkan kondisi rata-rata temperature

keluar ruang pengering dikurangi rata-rata temperatur padi kondisi awal.

Diketahui data dari tabel 4.5 sebagai berikut :

ii


0 240

Tpadi awal0C

33 33

T3 38 38

ΔTpadi kering = (Trata-rata akhir – Trata-rataawal)

= 38+38

2−33+33

2

= 50C →5 K

Mencari nilai hfg

Nilai hfg dilihat berdasarkan temperatur 410C. Namun karena nilai

temperatur pada tabel tidak ada untuk itu dilakukan perhitungan dengan

cara interpolasi data yang ada pada tabel properties of saturated water

[Heat and Mass Transfer, Yunus A.Cengel ] sebagai berikut :

Tabel 4.7 Data interpolasi entalpi penguapan

Temp. 0C hfg, kJ/kg

40 2407

41 x

ii

45 2395

Mencari nilai x :

41−4045−40

= x−24072395−2407

15= x−2407

−12

−12=5 x−12035

x = 2404,6 kJ/kg

Mencari nilai cppadi

Nilai cp untuk padi didapat dari tabel Specific Heat of the Dry Mass of

Agricultural Seeds [ handbook of industrial drying, Digvir S. Jayas and Stefan

Cenkowski].

Tabel 4.8 nilai cp untuk berbagai jenis bijian

Mencari nilai cpair

Untuk mencari nilai cp dilakukan cara perhitungan interpolasi dari tabel

properties of saturated water [Heat and Mass Transfer, Yunus A.Cengel ]

ii

Tabel 4.9 Data interpolasi panas jenis

Temp. 0C cp, J/kg.0K

40 4179

41 x

45 4180

Mencari nilai x :

41−4045−40

= x−41794180−4179

15= x−4179

1

1=5 x−20895

x = 4179,2 J/kg.K→ 4,1792 kJ/kg.K

Mencari nilai ΔTpadi kering

Nilai ΔTpadi kering didapat dari tabel berdasarkan kondisi rata-rata

temperature keluar ruang pengering dikurangi rata-rata temperatur padi

kondisi awal.


ii

Pengukuran SatuanWaktu pengeringan

(menit)

IV0 240

Tpadi awal0C

33 33T3 38 38

ΔTpadi kering = (Trata-rata akhir – Trata-rata awal)

= 38+38

2−33+33

2

= 50C 50K

Jadi nilai kalor pengeringan padi adalah :

Q = mpadi kering. cppadi kering. (Takhir – Tawal) + air . cpair . (Takhir – Tawal) + ṁevaporasi. hfg

(2,0096 kg . 1,637 kJ/kg.0K . 50K) + (0,4904 kg . 4,1792 kJ/kg.0K . 50K) + (0,21 kg . 2404,6 kJ/kg)

16,4486 kJ + 10,2474 kJ + 504,966 kJ

531,662 kJ


Diketahui :


Cppadi kering : 1637 J/kg.K 1,637 kJ/kg.K

ṁair = ṁpadi awal ṁpadi tanpa kadar air

= (2,5 –2,0096)kg

= 0,4904 kg


ii

ṁevaporasi = ṁair awal - ṁair akhir

diketahui : ṁair awal = 0,4904 kgṁair akhir =ṁpadi kering – ṁpadi tanpa kadar air

= (2,3 – 2,0096) kg = 0,2904 kg

Maka :

ṁevaporasi = (0,4904 0,2904) kg = 0,2 kg






0 240

T20c

45 43

T3 38 38

T0C = T rata−rata2+T rata−rata3

2

= 45+43

2 + 38+38

2

2

= 410C

Mencari nilai hfg

ii

Nilai hfg dilihat berdasarkan temperatur 41 0C. Namun karena nilai


cara interpolasi data yang ada pada tabel properties of saturated water [ ]

sebagai berikut :


Temp. 0C hfg, kJ/kg

40 2407

41 x

45 2395

Mencari nilai x :

41−4045−40

= x−24072395−2407

15= x−2407

−12

−12=5 x−12035

x = 2404,6 kJ/kg




Cenkowski].

ii


Mencari nilai cpair

Untuk mencari nilai cp dilakukan cara perhitungan interpolasi dari

tabel properties of saturated water [Heat and Mass Transfer, Yunus

A.Cengel]


Temp. 0C cp, J/kg.K

40 4179

41 x

45 4180

Mencari nilai x :

41−4045−40

= x−41794180−4179

ii

15= x−4179

1

1=5 x−20895

x = 4179,2 J/kg.K 4,1792 kJ/kg.K


Nilai ΔTair didapat dari tabel berdasarkan kondisi rata-rata


kondisi awal.


Pengukuran Satuan

Waktu (menit)

IV

0 240

Tpadi awal0C

33 33

T3 38 38


= 38+382

33+332

= 50C 5 K


ii



kondisi awal.


PengukuranSatua

n

Waktu (menit)

IV

0 240

Tpadi awal0C

33 33

T3 38 38


= 38+382

33+33

2

= 50C 5 K


Q = mpadi kering tanpa kadar air . cppadi kering . (Takhir – Tawal) + air . cpair . (Takhir – Tawal) + ṁevaporasi . hfg

(2,0096 kg . 1,637 kJ/kg.K . 5 K) + (0,4904 kg . 4,1792 kJ/kg.K . 5 K) + (0,2 kg . 2404,6 kJ/kg)

16,4486 kJ + 10,2474 kJ + 480,92 kJ

507,616 kJ

ii


Diketahui :




= (2,5 –2,0096)kg

= 0,4904 kg



diketahui :

ṁair awal = 0,4904 kgṁair akhir =ṁpadi kering – ṁpadi tanpa kadar air

= (2,3 – 2,0096) kg = 0,2904 kg

Maka :

ṁevaporasi = (0,4904 0,2904) kg = 0,2 kg





Pengukuran Satuan Waktu (menit)

ii

IV

0 240

T20C

45 43

T3 38 38


2

= 45+43

2 + 38+38

2

2

= 410C

Mencari nilai hfg



cara interpolasi data yang ada pada tabel properties of saturated water [ ]

sebagai berikut :


Temp. 0C hfg, kJ/kg

40 2407

41 x

45 2395

ii

Mencari nilai x :

41−4045−40

= x−24072395−2407

15= x−2407

−12

−12=5 x−12035

x = 2404,6 kJ/kg

Mencari nilai cpair


tabel properties of saturated water [ ]


Temp. 0C cp, J/kg.K

40 4179

41 x

45 4180

Mencari nilai x :

41−4045−40

= x−41794180−4179

15= x−4179

1

1=5 x−20895

x = 4179,2 J/kg.K 4,1792 kJ/kg.K

ii




kondisi awal.


PengukuranSatua

n

Waktu (menit)

IV

0 240

Tpadi awal0C

33 33

T3 38 38


= 38+382

33+33

2

= 50C 5 K




kondisi awal.


ii

PengukuranSatua

n

Waktu (menit)

IV

0 240

Tpadi awal0C

33 33

T3 38 38


= 38+382

33+33

2

= 50C 5 K


Q = mpadi kering tanpa kadar air . cppadi kering . (Takhir – Tawal) + air . cpair . (Takhir – Tawal) + ṁevaporasi . hfg

(2,0096 kg . 1,637 kJ/kg.K . 5 K) + (0,4904 kg . 4,1792 kJ/kg.K . 5 K) + (0,2 kg . 2404,6 kJ/kg)

16,4486 kJ + 10,2474 kJ + 480,92 kJ

507,616 kJ


Diketahui :


ii



= (2,5 –2,0096) kg

= 0,4904 kg



diketahui :

ṁair awal = 0,4904 kg

ṁair akhir =ṁpadi kering – ṁpadi tanpa kadar air

= (2,31 – 2,0096) kg

= 0,3004 kg

Maka :

ṁevaporasi = (0,4904 0,2904) kg

= 0,19 kg



masuk dan temperature keluar ruang pengering.


ii


0 240

T20C

45 43

T3 38 38


2

= 45+43

2 + 38+38

2

2

= 410C

Mencari nilai hfg



cara interpolasi data yang ada pada tabel properties of saturated water

[Heat and Mass Transfer, Yunus A.Cengel ] sebagai berikut :


Temp. 0C hfg, kJ/kg

40 2407

41 x

45 2395

ii

Mencari nilai x :

41−4045−40

= x−24072395−2407

15= x−2407

−12

−12=5 x−12035

x = 2404,6 kJ/kg




Cenkowski].


Mencari nilai cpair


tabel properties of saturated water [ ]

ii


Temp. 0C cp, J/kg.0K

40 4179

41 x

45 4180

Mencari nilai x :

41−4045−40

= x−41794180−4179

15= x−4179

1

1=5 x−20895

x = 4179,2 J/kg.K 4,1792 kJ/kg.K




kondisi awal.



0 240

Tpadi awal0c 33 33

ii

T3 38 38


= 38+38

2 33+33

2

= 50C 5 K




kondisi awal.


PengukuranSatua

n

Waktu (menit)

IV

0 240

Tpadi awal0C

33 33

T3 38 38


ii

= 38+382

33+33

2

= 50C 5 K


Q = mpadi kering tanpa kadar air . cppadi kering . (Takhir – Tawal) + air . cpair . (Takhir –

Tawal) + ṁevaporasi . hfg

(2,0096 kg . 1,637 kJ/kg.K . 5 K) + (0,4904 kg . 4,1792

kJ/kg.K . 5 K) + (0,19 kg . 2404,6 kJ/kg)

16,4486 kJ + 10,2474 kJ + 456,874kJ

483,57 kJ

Berdasarkan perhitungan diatas, maka hasil perhitungan dari semua

variabel yang diperoleh pada tiap rak dan waktu adalah sebagai berikut :

Tabel 4.18 Hasil perhitungan semua variabel yang didapat dengan

waktu 60 menit

Cp padi = 1,637 kJ/kg.K, Cp air = 4,1794 kJ/kg.K

Rakmp1

(kg)mp2

(kg)Wp1 (%)

Wp2 (%)

Penguapan (kg)

padi₸ (0C)

hfg

(kJ/kg)Q (kJ)

ii

1 2,5 2,41 24,4 19,9 0,09 6,5 2402,2 250,9034

2 2,5 2,42 24,4 20,4 0,08 6,5 2402,2 226,8814

3 2,5 2,42 24,4 20,4 0,08 6,5 2402,2 226,8814

4 2,5 2,43 24,4 20,9 0,07 6,5 2402,2 202,8594

Tabel 4.19 Hasil perhitungan semua variabel yang didapat dengan waktu 120 menit


Rakmp1

(kg)mp2

(kg)Wp1 (%)

Wp2 (%)

Penguapan (kg)

padi₸ (0C)

hfg

(kJ/kg)Q (kJ)

1 2,5 2,39 24,4 18,9 0,11 7 2401 301,4854

2 2,5 2,4 24,4 19,4 0,1 7 2401 277,4754

3 2,5 2,4 24,4 19,4 0,1 7 2401 277,4754

4 2,5 2,41 24,4 19,9 0,09 7 2401 253,4654



Rakmp1

(kg)mp2

(kg)Wp1 (%)

Wp2 (%)

Penguapan (kg)

padi₸ (0C)

hfg

(kJ/kg)Q (kJ)

1 2,5 2,33 24,4 15,9 0,17 5,5 2402,2 437,7401

2 2,5 2,34 24,4 16,4 0,16 5,5 2402,2 413,7181

3 2,5 2,34 24,4 16,4 0,16 5,5 2402,2 413,7181

4 2,5 2,34 24,4 16,4 0,16 5,5 2402,2 413,7181

ii



Rakmp1

(kg)mp2

(kg)Wp1 (%)

Wp2 (%)

Penguapan (kg)

padi₸ (0C)

hfg

(kJ/kg)Q (kJ)

1 2,5 2,29 24,4 14,0 0,21 5 2404,6 531,662

2 2,5 2,3 24,4 14,5 0,2 5 2404,6 507,616

3 2,5 2,3 24,4 14,5 0,2 5 2404,6 507,616

4 2,5 2,31 24,4 14,9 0,19 5 2404,6 483,57

4.2.3 Rasio Pemanfaatan Panas Pada Pengering

FR¿Qtot

ṁbb . LHV

Dimana :


ṁbb : Massa bahan bakar terpakai (kg)

LHV : Nilai kalor rendah bahan bakar (kJ/kg)

Mencari nilai kalor total (Qtot)

Qtot = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

ii

Diketahui :

Q1 = 531,662 kJ

Q2 = 507,616 kJ

Q3 = 507,616 kJ

Q4 = 483,57 kJ

Sehingga nilai kalor total pengeringan padi adalah :

Qtot = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

= (531,662 + 507,616 +507,616 + 483,57) kJ

= 2030,464 kJ

ṁbb terpakai

Diketahui data pada tabel 4.5 :

ṁbb terpakai = 1,8 kg

Mencari nilai LHV (Low Heating Value)

Untuk mencari nilai Low Heating Value (LHV) tidaki perlu dilakukan

perhitungan menggunakan persamaan dulong untuk mencari nilai LHV, sebab

data sudah didapatkan dari jurnal teknik mesin, fakultas teknologi industri, Institut

Teknologi Sepuluh November.

ii

Tabel 4.22 Hasil pengujian proximate ultimate dan lower heating value

(LHV) tempurung kelapa (lailun najib, Sudjud darsopuspito)

Diketahui data pada tabel 4.22 :

LHV = 20890 kJ/kg

Sehingga nilai rasio pemanfaatan panas pada pengering padi untuk waktu

pengeringan 240 menit adalah :

FR¿Qtot

ṁbb . LHV x 100%

¿ 2030,464 kJ1,8kg .20890kJ /kg x 100%

= 5,4%

ii

Berdasarkan perhitungan diatas, maka nilai rasio pemanfaatan panas pada

pengeringan padi untuk masing-masing waktu pengeringan akan ditampilkan pada

tabel dibawah ini.

Tabel 4.23 nilai efisiensi proses pengeringan yang diperoleh

LHV= 20890 kJ/kg

Waktu (menit) Qtot (kJ) mbb (kg) FR (%)

60 907,526 0,5 8,86

120 1109,902 0,7 7,5

180 1678,894 1,45 5,5

240 2030,464 1,8 5,43

4.3 Analisa grafik pengujian dan hasil perhitungan

4.3.1 Analisa pengaruh durasi waktu pengeringan (t) terhadap kadar air

padi (W)

Berdasarkan hasil perhitungan pada tabel 4.6 diatas, maka dapat

ditentukan grafik yang saling berpengaruh antara durasi waktu pengeringan

terhadap nilai kadar air padi sehingga dapat digambarkan.

ii

60 120 180 2401213141516171819202122

Rak 1Rak 2Rak 3Rak 4


Kada

r air

(%)

Gambar 4.1 Perbandingan antara durasi waktu pengeringan dengan nilai kadar iar

padi

Berdasarkan grafik yang ditampilkan pada gambar 4.1 nilai kadar air padi

mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya waktu proses pengeringan

padi. Hal tersebut terjadi karena seiring bertambahnya waktu proses pengeringan,

maka jumlah kalor yang diterima oleh padi pada tiap-tiap rak akan semakin besar.

Penurunan nilai kadar air padi terendah terjadi pada rak 1 dengan durasi waktu

pengeringan 240 menit dengan nilai 13,95%. Hal tersebut terjadi karena posisi

pada rak 1 lebih dahulu menerima penyerapan kalor lebih besar dibandingkan rak

lainnya yaitu sebesar 533,957 kJ.

4.3.2 Analisa pengaruh durasi waktu pengeringan (t) terhadap nilai rasio

pengeringan padi (FR)

ii

Berdasarkan hasil perhitungan pada tabel 4.13 diatas, maka dapat

ditentukan grafik yang saling berpengaruh antara durasi waktu pengeringan

terhadap nilai kadar air padi sehingga dapat digambarkan pada grafik dibawah

ini.

60 120 180 2404

4.55

5.56

6.57

7.58

8.59 8.6

7.5

5.55.4

Waktu (menit)

η p

enge

ring

an (

%)

Gambar 4.2 Grafik nilai efisiensi pada tiap waktu pengeringan

Dari grafik yang ditampilkan pada gambar 4.2 terlihat adanya perbedaan

nilai efisiensi pada setiap waktu pengeringan. Nilai efisiensi tertinggi terdapat

pada durasi waktu pengeringan 60 menit sedangkan nilai efisiensi terendah

terdapat pada durasi waktu pengeringan 240 menit. Faktor yang mempengaruhi

nilai efisiensi adalah jumlah total kalor yang diserap pada tiap waktu serta

banyaknya pemakaian bahan bakar. Pada waktu proses pengeringan 240 menit

jumlah pemakaian bahan bakar paling banyak digunakan yaitu 1,8 kg hal ini juga

akan berpengaruh terhadap jumlah kalor yang diterima akan semakin besar.

ii

Namun karena jumlah pemakaian bahan bakar semakin besar, maka akan

menurunkan nilai efisiensi karena nilai hasil pembaginya terhadap jumlah kalor

yang diterima akan semakin besar.

ii

DAFTAR ISI

Halaman

Halaman judul

BAB 1..................................................................................................................................1

PENDAHULUAN..................................................................................................................1

1.1 latar Belakang...........................................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah....................................................................................................3

1.3 Batasan Masalah......................................................................................................3

1.4 Tujuan Penelitian......................................................................................................4

1.5 Sistematika Penulisan...............................................................................................4

BAB II..................................................................................................................................6

TINJAUAN PUSTAKA...........................................................................................................6

2.1 Pengeringan.............................................................................................................8

Pengeringan Alami.....................................................................................................8

Pengering Buatan.......................................................................................................9

2.1.3 Proses Pengeringan Padi...................................................................................9

2.1.4 Alat Pengering Buatan....................................................................................11

2.1.4.1 Tipe Batch Dryer.......................................................................................11

2.1.5 Kadar Air..........................................................................................................13

2.2 Diagram Psikometrik dan Sifat Udara Basah.......................................................14

2.2.1 Temperatur bola kering (Tdb........................................................................15

2.2.2 Temperatur bola basah (Twb)......................................................................15

2.2.3 Temperatur jenuh (Tdp)...............................................................................16

2.2.4 Rasio kelembaban/Humidity Ratio (ω).........................................................16

2.2.5 Kelembaban relatif (Rh), φ...........................................................................16

Biomassa Sebagai Energi..............................................................................................16

2.4 Sumber Biomassa..................................................................................................20

Sekam Padi...............................................................................................................20

Tempurung Kelapa...................................................................................................21

ii

2.5 Teori Tentang Kalor...............................................................................................23

2.6 Tinjauan Perpindahan Panas.................................................................................24

2.6.1 Perpindahan panas konduksi..........................................................................25

2.6.2 Perpindahan panas konveksi.........................................................................26

2.6.3 Perpindahan Panas Radiasi...........................................................................27

BAB III...............................................................................................................................28

METODOLOGI PENELITIAN...............................................................................................28

3.1 Diagram Alir Penelitian..........................................................................................28

Metode Penelitian........................................................................................................29

Skema Alat Pengujian...................................................................................................31

3.4 Komponen - Komponen Alat Uji.............................................................................32

3.5 Alat yang Digunakan...............................................................................................41

3.5.1 Alat Penunjang Pengoprasian..........................................................................41

3.5.2 Alat Ukur Yang Digunakan...............................................................................44

3.6 Prosedur Pengujian................................................................................................48

3.7 Proses Pengambilan Data.......................................................................................49

3.7.1 Skema Pemasangan Alat Ukur........................................................................49

3.7.2 Data Kondisi Awal Pada Alat Dan Padi.............................................................51

3.7.3 Data Kondisi Akhir Pada Padi...........................................................................52

3.7.4 Nilai Kadar Air Akhir........................................................................................55

3.7.5 Data Kondisi Operasi Pada Alat.......................................................................55

3.7.6 Nilai Kalor Pengeringan Padi...........................................................................56

3.7.7 Efisiensi Pengeringan.......................................................................................57

BAB IV..............................................................................................................................58

HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................................................58

4.1 Hasil Pengujian.......................................................................................................58

4.1.1 Data Awal dan Akhir Pengujian.......................................................................58

4.1.2 Data Pengujian Alat.........................................................................................61

4.2 Perhitungan Data Pengujian..................................................................................62

4.2.2 Perhitungan Nilai Kalor Pengeringan Padi......................................................65

4.2.3 Rasio Pemanfaatan Panas Pada Pengering......................................................89

ii

4.3 Analisa grafik pengujian dan hasil perhitungan.................................................92

4.3.1 Analisa pengaruh durasi waktu pengeringan (t) terhadap kadar air padi (W).................................................................................................................................92

4.3.2 Analisa pengaruh durasi waktu pengeringan (t) terhadap nilai rasio pengeringan padi (FR)..............................................................................................93

ii

Daftar Isi

Documents

Transcript of Daftar Isi