“RANCANG BANGUN OVEN BERKAPASITAS 0,5 KG BAHAN BASAH ... · BAHAN BASAH DENGAN PENAMBAHAN BUFFLE...
Transcript of “RANCANG BANGUN OVEN BERKAPASITAS 0,5 KG BAHAN BASAH ... · BAHAN BASAH DENGAN PENAMBAHAN BUFFLE...
“RANCANG BANGUN OVEN BERKAPASITAS 0,5 KGBAHAN BASAH DENGAN PENAMBAHAN BUFFLE UNTUK
MENGARAHKAN SIRKULASI UDARA PANAS DI DALAMOVEN ”
Oleh :FARIZ HIDAYAT
2107 030 011
Pembimbing : Ir. Joko Sarsetyanto, MT.
PROGRAM STUDI DIPLOMA IIIJURUSAN TEKNIK MESINFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya 2010
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT.
• Usaha penganekaragaman pangan• Menjamin mutu kentang dan mempercepat waktu
pengeringan dengan pengeringan secara mekanik• Penanganan pasca panen
LATAR BELAKANG
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT.
Dalam menunjang proses pengeringandiperlukan suatu alat pengering yang tidaktergantung oleh sinar matahari. Untuk itu akandilakukan rancang bangun alat pengering kentangyang memanfaatkan energi panas yang berasaldari kompor berbahan bakar gas LPG.
RUMUSAN MASALAH
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT.
Untuk menghasilkan rancangan oven dengan buffleUntuk mengetahui tingkat keberhasilan alatpengering kentangUntuk mengetahui distribusi temperaturUntuk mengetahui kestabilan temperatur dankelembaban dalam alat pengering kentangUntuk mengetahui laju perpindahan panas padaalat pengering kentang
TUJUAN
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT.
1. Dalam perhitungan diasumsikan :• Kondisi steady state.• Permukaan plat penyerap rata.• Efek radiasi diabaikan.• Kompor berbahan bakar gas LPG dianggap sebagai sumberpanas.• Temperatur dan kelembaban udara diluar alat pengering
dianggap konstan.2. Penulis tidak membahas karakteristik aliran udara yang
melalui kentang.3. Penulis hanya membahas proses perpindahan panas secara
umum.4. Tidak membahas rancangan konstruksi alat dan kontrol.
BATASAN MASALAH
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT.
DIAGRAM ALIRTUGAS AKHIR
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
SelesaiSelesai
KesimpulanKesimpulan
Analisa Perhitungan dan PembahasanAnalisa Perhitungan dan Pembahasan
MulaiMulai
PengujianPengujian
Perencanaan AlatPerencanaan Alat
Tidak
Ya
Perakitan AlatPerakitan Alat
Studi LiteraturStudi Literatur
Hasil Pengujian [T(°C), V(m/s), beratbahan(gr), waktu pengeringan(menit),
h(mm), berat bahan bakar(kg)
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT.
Analisa Perhitungan
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
Beberapa Data Yang Diperlukan
Dimensi model Alat PengeringPanjang = 55 cm = 0,55 mLebar = 55 cm = 0,55 mTinggi = 75 cm = 0.75 m
Data dinding» Bahan Dinding
Triplek (softwood)Tebal (L) = 1,2 cm = 0,012 mKonduktivitas termal (k) = 0,12 W/m°K
» Luas permukaan dindingbagian depan (A1) = (0,55 x 0,55)m2 = 0,3025m2
bagian kanan(A2) = (0,55 x 0,55)m2 + (1/2x0,55x0,01)m2 = 0,33m2
bagian kiri (A3)=(A2 ) = 0,33m2
bagian belakang (A4) = (0,55 x 0,75) = 0.4125 m2
bagian atas (A5) = (0,55 x 0,5)m2 = 0,275m2
bagian cerobong (A6) = (0,55 x 0,07)m2=0,0385m2
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
» Data rak dan bak penampung lemak cairPanjang = 52cm = 0,52mLebar = 45cm = 0,45m
» Ukuran lubang udaraPanjang = 55cm = 0,55mLebar = 3cm = 0,03m(Av) = (0,55 x 0,03)m2 = 0,0165m2
» Data bahan ( kentang )Jari – jari (r) = 0,045 mLuas permukaan bahan (As) = ( x (0,045m)2) = 0,0064 m2
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto,MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
Keterangan Gambar :
1. Cerobong pengering2. Lubang Udara3. Sumber panas kompor berbahan bakargas LPG4. Rak penampung bahan basah5. Buffle6. Ruang Pengering
1
2
3
54
6
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
Data Hasil Pengujian Alat Pengering Kentang
No.
Tinggi
Cerobong
Massa
Bahan
Basah
Massa
Bahan
Kering
TempDindingdalam
Pengering
TempDinding
LuarPengeri
ng
TempUdaradalam
Pengering
Tempdindi
ngdalam
cerobong
TempUdaraLuar
Pengering
Tempudarakeluarcerobo
ng
TempProdu
kKering
hAir
padaTabu
ngPitot
Massa
Bahan
BakarAwal
Massa
Bahan
BakarAkhir
RhWaktuPengeringan
(m) (Kg) (Kg) C ) C ) C ) (0C) C ) (0C) C ) (mm) (Kg) (Kg) (%) (t)
1. 0.1 0.5 0.086 107,5 49.5 81 86 37,92 56,33 62 2,3 8 7,55 63,5 140
2. 0.3 0.5 0.081 110 51 83 85 38,48 55,11 62 1,9 7,55 7,124 61,6 126
3. 0.5 0.5 0.084 109 52 83 85 38,6 53,46 63 1,4 7,124 6,72 58,8 118
4. 0.7 0.5 0.083 109,5 52 84 83 39,22 52,16 63 1 6,72 6,335 62,4 113
5. 0.9 0.5 0.085 113 52,4 85 82 39,24 49,87 63 0,7 6,335 5,966 59,4 106
Pembimbing :I r. Joko Sarsetyanto,MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
PERHITUNGAN
Perhitungan Qloss
Perhitungan kecepatan (V) udara melalui cerobong
Perhitungan laju perpindahan massa (Qevap)
Perhitungan panas yang keluar cerobong (Qout)
Perhitungan Panas yang masuk melalui lubang udarapengering(Qinfiltrasi)
Perhitungan panas yang masuk ke pengering (Qin)
Perhitungan panas yang tersimpan ke pengering (Qst)
T 1= 81 CTs1 = 107,5 0C
= 22,81. 10-6 m2/sPr = 0,695
= 0,0027 K-1
= 32,798 . 10-6 m2/sk = 31,311 . 10-3
Menghitung koefisien konveksiPerhitungan untuk Qloss
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto,MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
94
169
41
Pr492,01
670,068,0 LL
RaNu
3LTTsgRaL
LkNuh L
1
Data Hasil Perhitungan Koefisien Konveksi
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
KetinggianCerobong
(m)
h1 h2 htop
0,1 3,31 2,83 3,490,3 3.33 2.87 3.54
0,5 3.3 2.92 3.590,7 3.28 2.86 3.550,9 3.36 2.91 3.58
KmW2 Km
W2 Km
W2
Menghitung Qloss
h1,h2k1,k2T 1T 2
Qloss tot = Qloss
Pembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
12
2
1
1
2
" 11hk
LkL
hR tot "
21"
tot
lossR
TTQ
AQQ loss
loss"
Tabel Hasil Perhitungan Qloss
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
Posisi Ketinggian Cerobong(m)
Qloss(W)
0,1 98,060,3 99,580,5 99,380,7 100,110.9 103,6
Perhitungan Kecepatan Aliran Udara (V) Melalui Cerobong
hT 1
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
udara
air udara
o PPV 2
ghPP airoudara
airghV 2
Tabel Hasil Perhitungan Kecepatan Udara (V)
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
Posisi KetinggianCerobong(m)
V(m/s)
0,1 6,765
0,3 6,164
0,5 5,291
0,7 4,478
0,9 3,751
Perhitungan Laju Perpindahan Massa (Qevap)V,LT , Tsv,DAB
u.sat,hfg
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
ABc D
SLV
L.Re
31
21
Re664,0 ScD
LhShAB
mL
LDShh ABL
mTsatuTsatusm sAhm ,,
fgevap hmQ
Tabel Hasil Laju Perpindahan Massa (Qevap)
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
KetinggianCerobong
(m)
Qevap(W)
0,1 5,04.10-5 143,850,3 6,65.10-5 156,44
0,5 5,99.10-5 140,75
0,7 5,88.10-5 138,16
0,9 5,5.10-5 129,43
skgmu
Perhitungan Panas yang Masuk (Qin)
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
bbmLHV LHVmQ bbin
Tabel Hasil Panas yang Masuk (Qin)
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
Posisi KetinggianCerobong
(m)
Qin(W)
0,1 2496,80,3 2626,30,5 2659,50,7 2646,560,9 2704,08
Perhitungan panas yang keluar cerobong (Qout)V,LT 3, Ts3v,DAB
u.sat
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
ABc D
SLV
L.Re
31
21
Re664,0 ScD
LhShAB
mL
LDShh ABL
mTsatuTsatusmout sAhm ,,
)( TTCpmQ soutout
Tabel Hasil Panas yang Keluar Cerobong (Qout)
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
Posisi Ketinggian Cerobong(m)
Qoutcerobong
(W)0,1 17,840,3 18,330,5 18,110,7 13,780,9 13,18
Perhitungan Panas yang masuk ke pengering(Qinfiltrasi)
1, 2Cp
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
evapilout mmm inf
)( 21infinf TTCpmQ ililtrasi
Tabel Hasil Panas yang Masuk Pengering (Qinfiltrasi)
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
Posisi Ketinggian Cerobong(m)
Qinfiltrasi(W)
0,1 22,830,3 23,100,5 21,740,7 17,330,9 16,23
Perhitungan Panas yang Tersimpan dalam Pengering (Qst)
QinQlossQevapQout
Qinfiltrasi
Qin + Qg=Qout + Qst,asumsi Qg = 0
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
Qst= Qin – QoutQst= Qin –(Qloss + Qevap + Qout + Qinfiltrasi)
Tabel Hasil Panas yang Tersimpan (Qst)
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
Posisi Ketinggian Cerobong(m)
Qst(W)
0,1 2214,220,3 2328,850,5 2379,520,7 2377,180,9 2441,64
Neraca Kesetimbangan Energi
Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.
Qst= Qin –(Qloss + Qevap + Qout + Qinfiltrasi)
Qst= Qin – Qout
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
Kesimpulan• Kerugian panas (Qloss ) yang terbesar yaitu sebesar 103,6 W, terjadi pada saat ketinggian
cerobong 0,9 m.• Kecepatan udara tertinggi saat melewati cerobong yaitu sebesar 6,765 m/s, terjadi pada
saat ketinggian cerobong 0,1m.• Laju perpindahan massa dari bahan basah menjadi bahan kering ( ) dan kalor penguapan
(Qevap) terbesar yaitu sebesar 6,65.10-5 Kg/s dan 156,44 W, terjadi pada saat ketinggiancerobong 0,3m.
• Panas yang masuk ke dalam pengering (Qin) yang terbesar yaitu sebesar 2704,08 W,terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,9m yang dipengaruhi oleh kompor yang berbahanbakar gas LPG.
• Panas yang tersimpan dalam pengering (Qst) yang terbesar yaitu sebesar 2441,64 W,terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,9m.
• Panas yang keluar melalui cerobong (Qout) yang terbesar yaitu sebesar 18,33 W, terjadipada saat ketinggian cerobong 0,3m.
• Panas yang masuk ke pengering (Qinfiltrasi) yang terbesar yaitu sebesar 23,10 W, terjadipada saat ketinggian cerobong 0,3m.
• Waktu pengeringan yang tercepat terjadi saat ketinggian cerobong 0,9m dalam waktu 106menit, dengan kecepatan volume udara (V) yang melewati cerobong sebesar 3,751 m/s.
• Kadar air teruapkan dari kentang terbesar yaitu 83,8%, terjadi pada saat ketinggiancerobong 0,3m.
m
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
SaranUntuk memperkecil kerugian panas ( Qloss ) pada oven
yang menembus dinding pengering, seluruh dindingpengering dapat dilapisi dengan isolator panas contohnyaglasswool agar oven dapat bekerja secara maksimal danefisien.
Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS
Gambar Cerobong Pengering