Tray Dyer Compile

40
Page | 0 LAPORAN PRAKTIKUM UNIT OPERASI BIOPROSES TRAY DRYING Oleh : Annisa Kurnia (1106009431) Haisa Yuana (1106010061) Rahmalis Puspita (1106007565) Windy Prilisa (1106008896) DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2014

Transcript of Tray Dyer Compile

Page 1: Tray Dyer Compile

Page | 0

LAPORAN PRAKTIKUM UNIT OPERASI BIOPROSES

TRAY DRYING

Oleh :

Annisa Kurnia (1106009431)

Haisa Yuana (1106010061)

Rahmalis Puspita (1106007565)

Windy Prilisa (1106008896)

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK 2014

Page 2: Tray Dyer Compile

Page | 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Teori

Pengeringan merupakan salah satu proses pengambilan sejumlah cairan yang terkandung

didalam suatu bahan (padatan) dengan menggunakan medium berupa gas atau udara yang

dilewatkan melalui bahan tersebut sehingga kandungan cairan menjadi berkurang karena

menguap (Badger,1955). Metode dan proses drying dapat diklasifikasikan menjadi beberapa

cara, yakni proses batch (apabila material dimasukkan ke dalam alat drying dan diproses pada

waktu tertentu) dan proses kontinu (material dimasukkan secara terus-menerus ke dalam alat

drying dan material yang sudah dikeringkan dipindahkan secara terus-menerus juga).

Proses drying juga dapat dikategorikan menurut kondisi fisik saat menambah panas dan

menghilangkan uap air, yakni:

1. Kategori pertama, panas ditambahkan dengan cara kontak langsung dengan udara yang

dipanaskan pada tekanan atmosfer, dan uap air yang terbentuk dihilangkan dengan udara.

2. Kategori kedua yaitu vacuum drying, evaporasi air bekerja dengan baik pada tekanan

rendah, dan panas ditambahkan secara tidak langsung dengan cara kontak dengan dinding

baja atau dengan radiasi

3. Kategori ketiga yaitu freeze drying, air mengalami proses penyubliman dari material yang

beku.(Geankoplis, 1997)

Alat-alat yang digunakan untuk mengeringkan material, yaitu :

a. Tray Dryer

Tray drier termasuk dalam proses batch. Material yang akan dikeringkan

diletakkan pada nampan logam kemudian dikeringkan dengan dialirkan uap panas

(steam) dengan menggunakan kipas. Gambar tray drier dapat dilihat pada gambar

dibawah ini:

Page 3: Tray Dyer Compile

Page | 2

Gambar 1.1. Tray Dryer

(Sumber: Treybal, 1981)

b. Rotary-drum drier

Rotary Dryer merupakan pengering kontak langsung yang beroperasi secara kontinyu,

terdiri atas bola logam. Material yang akan dikeringkan diletakkan pada bagian film

sehingga mengalami evaporasi dan diperoleh produk yang kering. Cocok untuk

digunakan pada larutan yang tercampur sempurna. Drum yang digunakan berfungsi

sebagai evaporator dan pengering.

Gambar 1.2. Rotary Drum Dryer

(Sumber: Treybal, 1981)

c. Freeze Dryer

Pengeringan Freeze Dryer ini terjadi dibawah triple cairan dengan menyublim aor beku

menjadi uap, yang kemudian dikeluarkan dari ruang pengering dengan pompa vakum

mekanis. Biasanya digunakan untuk padatan yang sangat sensitive panas seperti bahan

bioteknologi, bahan farmasi, pangan dengan kandungan flavor tinggi.

Page 4: Tray Dyer Compile

Page | 3

Gambar 1.3. Freeze Dryer

(Sumber: Treybal, 1981)

d. Spray Dryer

Spray dryer cocok untuk bahan yang berbentuk larutan yang sangat kental serta berbentuk

pasta (susu, zat pewarna, bahan farmasi). Umpan yang diatomisasi dalam bentuk percikan

disentuhkan dengan udara panas yng irancang dengan baik.

Gambar 1.4. Spray Dryer

(Sumber : Treybal, 1981)

Pada proses pengeringan cairan yang dapat diuapkan adalah cairan bebas. Cairan bebas yaitu

cairan total dalam bahan dikurangi cairan kesetimbangan ( Perry, 1997 ). Cairan kesetimbangan

adalah cairan yang terkandung dalam bahan yang setimbang dengan tekanan uap parsial dalam

udara setelah bahan dikenai proses pengeringan yang cukup lama pada kondisi pengeringan

konstan (Badger,1955). Cairan terikat (bound moisture) adalah kandungan cairan dari suatu

Page 5: Tray Dyer Compile

Page | 4

bahan yang berkesetimbangan tekanan uap kurang dari kesetimbangan cairan murni pada

temperatur yang sama. Apabila tetap dilakukan proses pengeringan maka akan terjadi kerusakan

pada struktur bahan ( Perry, 1997). Cairan tak terikat (unbound moisture ) adalah kandungan

cairan dalam suatu bahan yang berkesetimbangan tekanan uap yang sama dengan tekanan uap

cairan murni pada temperatur yang sama (Treybal, 1981). Sedangkan yang disebut kandungan air

kritis adalah kandungan air pada saat akir kecepatan pengeringan konstan (McKetta, 1983).

Gambar 1.5. Tipe-tipe Kandungan Air

(Sumber : Treybal, 1981)

Pada proses pengeringan terjadi transfer panas dan transfer masa secara simultan. Pada

proses transfer masa terjadi perpindahan massa air dari dalam menuju ke permukaan bahn

kemudian terjadi transfer massa antar fase dimana air akan mendifusi ke udara kering.

Sedangkan pada proses transfer panas terjadi secara konduksi didalam bahan dan transfer panas

antar fase secara konveksi dan radiasi pada permukaan bahan yang dikeringkan.

Pada proses pengeringan dikenal adanya suhu bola basah (wet bulb temperature) dan suhu

bola kering (dry bulb temperature). Suhu bola basah adalah suhu kesetimbangan dinamis dimana

laju transfer panas ke permukaan oleh peristiwa radiasi dan konveksi setimbang dengan laju

transfer panas menjauhi permukaan. Suhu bola kering adalah suhu dari campuran udara uap yang

Page 6: Tray Dyer Compile

Page | 5

ditentukan dengan meletakkan termometer dalam campuran udara uap hingga mencapai keadaan

setimbang atau lebih dikenal sebagai suhu lingkungan.

Kecepatan pengeringan suatu bahan dipengaruhi oleh sifat bahan dan kondisi operasi

pengeringan. Sifat bahan meliputi luas permukaan bahan, kandungan cairan bahan, bentuk

bahan, porositas bahan difusivitas air dalam bahan, viskositas dan rapat massa fluida. Kondisi

operasi yang menjadi variable pengeringan terdiri dari kecepatan aliran gas pengering, suhu dan

tekanan operasi, kelembaban udara, arah aliran udara pengering dan waktu pengeringan. Pada

suatu bahan yang dikenai proses pengeringan akan diperoleh data-data kandungan air (X) dan

waktu peneringan (t) Hubungan antara kadar air dengan waktu pengeringan dapat digambarkan

sebagai berikut.

Gambar 1.6. Hubungan antara Kadar Cairan (x) dan waktu (t)

(Sumber : Perry,1981)

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa kurva terdiri dari tiga bagian, atau apabila diamati

menurut waktu terbagi atas tiga periode, yaitu penyesuaian awal (AB), periode kecepatan

pengeringan konstan (BC) dan periode akhir pengeringan (CD). Hubungan antara kandungan air

(x) dan waktu (t) dapat dikembangkan menjadi perhitungan kecepatan pengeringan (N).

Page 7: Tray Dyer Compile

Page | 6

Perhitungan dilakukan dengan menghitung garis singgung atau gradien pada periode waktu

tertentu. Hubungan antara kecepatan pengeringan dengan kadar air dapat digambarkan seperti

pada Gambar 1.6.

Gambar 1.7. Hubungan Antara Kecepatan Pengeringan dan Kandungan Air

(Sumber : Treybal, 1981)

Gambar 1.7 menunjukan bahwa pada umumnya kecepatan pengeringan suatu bahan terbagi

dalam empat peroide, yaitu:

► Initial adjustment, yaitu periode awal dimana kecepatan pengeringan naik atau turun dengna

cepat.

► Constan rate, yaitu periode dimana panas yang keluar dari sekeliling permukaan pengeringan

sama dengan panas yang diserap bahan sehingga kecepatan pengeringa tetap.

► Unsaturated surface drying, yaitu periode dimana kecepatan pengeringan turun secara linier.

► Internal movement of moisture control, yaitu periode dimana kecepatan pengeringan turun

secara tajam atau tidak beraturan (Tryball,1981)

Page 8: Tray Dyer Compile

Page | 7

Hubungan antara kecepatan pengeringan dengan waktu pengeringan dapat digambaran seperti

gambar 8.

Gambar 1.8. Hubungan Kecepatan Pengeringan (N) dengan Waktu Pengeringan (t)

(Sumber : Perry,1984)

Psychrometric Charts

Psychrometric Charts merupakan tampilan secara grafikal sifat thermodinamik udara

antara lain suhu, kelembaban, enthalpi, kandungan uap air dan volume spesific. Dengan adanya

chart ini maka perencanaan tata udara menjadi lebih sederhana, karena tidak perlu menggunakan

hitungan matematis yang rumit. Dalam chart ini dapat langsung diketahui hubungan antara

berbagai parameter udara secara cepat dan persisi, baik yang berkaitan dengan sifat fisik udara

maupun sifat thermiknya.

Page 9: Tray Dyer Compile

Page | 8

Gambar 1.9. Psychrometric Charts

(Sumber : www.nzifst.org.nz)

Cara terbaik memahami psikrometrik chart adalah mengobservasi bagaimana letak dan

posisi setiap garis kurva diletakkan atau dipetakan pada psikrometrik chart. Psikrometrik chart

menyatakan hubungan antara suhu bola kering, suhu bola basah, suhu titik embun, kelembaban

relatif, panas total (entalpi), volume speisifik, kelebaban spesifik, panas sensibel dan panas

laten.

Definisi Istilah dan Plotting pada Chart

Wet-bulb Temperature (WB)

WB adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui pengukuran dengan Slink

Psikrometer pada theremometer dengan bulb basah. Suhu WB diplotkan sebagai garis miring ke

bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian samping kanan chart. Suhu WB

ini merupakan ukuran panas total (enthalpi). Perubahan suhu WB menunjukkan adanya

perubahan panas total.

Page 10: Tray Dyer Compile

Page | 9

Dew-point temperature (DP)

Suhu DP adalah suhu di mana udara mulai menunjukkan aksi pengembunan ketika

didinginkan. Suhu DP ditandai sebagai titik sepanjang garis saturasi. Pada saat udara ruang

mengalami saturasi (jenuh) maka besarnya suhu DB sama dengan suhu WB demikian pula suhu

DP. Suhu DP merupakan ukuran dari panas laten yang diberikan oleh sistem. Adanya perubahan

suhu DP menunjukkan adanya perubahan panas laten atau adanya perubahan kandungan uap air

di udara.

Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah jumlah kandungan uap air di udara yang diukur dalam satuan

grains per pound udara. ( 7000 grains = 1 pound) dan diplotkan pada garis sumbu vertikal yang

ada di bagian samping kanan chart.

Relative Humidity (% RH)

% RH merupakan perbandingan jumlah actual dan jumlah maksimal (saturasi) dari uap

air yang ada pada suatu ruang atau lokasi tertentu. 100% RH berarti saturasi dan diplortkan

menurut garis saturasi. Untuk ukuran yang lebih kecil diplotkan sesuai arah garis saturasi.

Enthalpi (H)

Enthalpi adalah jumlah panas total dari campuran udara dan uap aire di atas titik nol.

Dinyatakan dalam satuan Btu/lb udara. Harga enthapi dapat diperoleh sepanjang skala di atas

garis saturasi.

Specific volume (SpV)

Specific volume atau volume spesifik adalah kebalikan dari berat jenis, dinyatakan dalam ft3/lb.

Garis skalanya sama dengan garis skala bola basah (wet bulb).

Page 11: Tray Dyer Compile

Page | 10

Cara membaca Psychrometric charts

Gambar 1.9. Pemetaan Psychrometric Charts

(Sumber : http://www.brighthubengineering.com/hvac/41264-how-to-use-psychrometric-chart/)

Gambar memperlihatkan suatu kondisi udara (titik P) yang parameternya di-plot-kan

pada chart psikrometirk yang disederhanakan untuk mempermudah. Bila ada dua parameter yang

diketahui maka kedua parameter tersebut diplotkan pada chart sehingga ditemukanlah titik

potongnya (misalnya titik P). Kemudian dari titik potong tersebut dapat ditentukan parameter

lainnya. Misalkan diketahui suhu bola kering 95oF, dan suhu bola basah 76

oF. Dari kedua data

ini kita dapatkan titik potong di titik P. Dengan dikethuinya titik potong ini maka data lain yang

diperlukan dapat diketahui. Besarnya kelembaban relatif (RH) adalah 42%. Kelembaban psesifik

(w) adalah 104,5 g/lb. Volume spesifik (SpV) adalah 14,3 ft3/lb. Suhu titik embun (DP) adalah

68,6oF. Enthalpy (H) adalah 39,55 Btu/lb.

Page 12: Tray Dyer Compile

Page | 11

BAB II

PROSEDUR PERCOBAAN DAN ALAT BAHAN

2.1 Prosedur Percobaan

2.1.1 Kurva pengeringan

1. Menimbang tray yang masih kosong

2. Mengisi tray dengan pasir (bahan non porous granular solid) dengan tebal kira-kira 10

mm lalu menimbangnya.

3. Membasahi pasir kering yang telah ditimbang dengan menyemprotkan air ke seliruh

permukaan tray lalu menimbang kembali tray yang terdapat pasir basah tersebut

4. Mengatur pengontrol kecepatan udara pengering pada posisi di tengah dan pemanas pada

posisi maksimum.

5. Mencatat berat pasir, kecepatan udara dan temperatur wet dan dry pada upstream dan

downstream pada tiap interval waktu 0, 3, 6, 9, 12, 15 selama operasi pengeringan.

6. Membuat tabel dengan kolom sebagai berikut:

Berat bahan kering =

Waktu =

Berat bahan bersih =

Kandungan air =

Laju pengeringan =

7. Membuat kurva

a) Kandungan air vs waktu

b) kandungan air vs laju pengeringan

2.1.2 Pengaruh ukuran partikel

1. Menyediakan 3 ukuran partikel yang berbeda, 0,3 mm, 0,5 mm, dan 0,8 mm, sesuai

screen analysis.

2. Melakukan tahap-tahap percobaan seperti prosedur 2.1.1 untuk tiap ukuran partikel.

3. Membuat tabel dan kurva hasil percobaan.

Page 13: Tray Dyer Compile

Page | 12

2.1.3 Pengaruh kecepatan udara pengering

1. Matikan pemanas

2. Melakukan tahap percobaan seperti prosedur 2.1.1 dengan menggunakan pasir berukuran

0.8mm dengan variasi laju alir udara 4 dan 8 m/s

3. Mencatat data dan membuat kurvanya

2.1.4 Pengaruh temperatur

Matikan pemanas

Melakukan tahap percobaan seperti prosedur 2.1.1 dengan menggunakan pasir berukuran

0.8mm dengan variasi temperatur udara 3 dan 7 m/s

Mencatat data dan membuat kurvanya

2.2. Alat dan Bahan

Alat :

- Tray Dryer

Gambar 2.1. Skema alat tray drier

- Flowmeter

Gambar 2.2. Flowmeter

Page 14: Tray Dyer Compile

Page | 13

- Timbangan

Gambar 2.3. Timbangan Analitik

Bahan :

- Pasir

- Air

Page 15: Tray Dyer Compile

Page | 14

BAB III

PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS

3.1. Data Pengamatan

3.1.1 Pengaruh ukuran partikel

Laju alir 5 m/s, Temperatur = 5oC, Ukuran pasir = 0,3 mm

W tray = 219,80 gr Wst = 247,76 gr Ws = 247,76 – 219,80 = 27,96 gr

Tabel 3.1. Data pengamatan untuk partikel berdiameter 0,3 mm

t

(menit)

T Upstream T downstream v1 v2 v3 v4 v5 Wi

Wet Dry Wet Dry

0 26.5 27.5 25.5 28 3.87 3.61 3.75 3.58 3.73 361.88

3 25 27.9 25 28.2 3.42 3.13 3.09 3.07 2.85 360.85

6 25 28.2 25 28.5 3.17 3.37 2.96 3.1 3.12 360.34

9 25.2 28.5 25 28.3 3.09 3.69 3.48 3.45 3.48 359.85

12 25 28 25 28 3.77 3.22 3.22 3.32 2.7 359.38

15 25 28 25 28 3.4 3.16 4 3.24 3.32 358.97

Laju alir 5 m/s, Temperatur = 5oC, Ukuran pasir = 0,5 mm

W tray = 219,95 gr Wst = 316,62 gr Ws = 316,62 - 219, 95 = 96,67gr

Tabel 3.2. Data pengamatan untuk partikel berdiameter 0,5 mm

t

(menit)

T Upstream T downstream v1 v2 v3 v4 v5 Wi

Wet Dry Wet Dry

0 25.5 29 25.4 28.8 3.24 3.55 3.72 3.86 3.75 325.23

3 25.5 29 25.6 28.6 2.97 3.55 3.65 3.71 3.35 324.22

6 25.5 28.5 25.5 28.5 3.4 3.65 4.06 4.31 4.05 323.86

9 25.5 28.5 25.5 28.5 4.13 3.19 3.91 4.15 3.45 323.44

12 25.5 29.5 26 30 4 4.13 4.14 4.07 4.36 322.96

15 25.5 30 25.5 30 3.51 4.06 4.11 4.06 4.32 322.43

Page 16: Tray Dyer Compile

Page | 15

Laju alir 5 m/s, Temperatur = 5oC, Ukuran pasir = 0,8 mm

W tray = 219,96 gr Wst = 325,17 gr Ws = 325,17 - 219, 96 = 105,21gr

Tabel 3.3. Data pengamatan untuk partikel berdiameter 0,5 mm

t

(menit)

T Upstream T downstream v1 v2 v3 v4 v5 Wi

Wet Dry Wet Dry

0 25.5 29 25.5 29 2.83 4.07 4.37 4.17 4.86 332.5

3 25.5 29 25.5 29 4.35 3.81 3.98 3.46 4.81 331.68

6 25.5 29 25.5 29 4.04 5.01 3.47 3.83 4.13 331.13

9 25.5 29 25.5 29 3.45 3.89 3.96 4.03 4.09 330.62

12 25.5 29 25.5 29 3.57 3.26 3.34 3.61 3.63 330.25

15 25.5 29.5 25.5 29 3.79 3.32 3.14 3.5 2.78 329.85

3.1.2 Pengaruh Kecepatan Udara Pengering

Laju alir 4 m/s, Temperatur = 5oC, Ukuran pasir = 0,8 mm

W tray = 219,92 gr Wst = 292,20 gr Ws = 292,20 - 219, 92 = 72,28 gr

Tabel 3.4. Data pengamatan untuk laju alir 4 m/s

t

(menit)

T Upstream T downstream v1 v2 v3 v4 v5 Wi

Wet Dry Wet Dry

0 26 29 26 29 5.37 4.63 4.51 5.26 4.85 294.96

3 26 28.5 25.5 28 3.48 2.8 2.66 3.22 3.2 293.93

6 25 28.2 25 28.5 3.42 3.13 3.16 2.71 3.11 293.56

9 25 28 24.5 28 2.86 3.32 3.23 3.11 3.61 293.26

12 25 28 25 28 3.63 2.92 3.46 3.19 3.09 293.03

15 25 28.5 25.6 28.5 3.14 3.11 3.38 3.6 3.68 292.84

Page 17: Tray Dyer Compile

Page | 16

Laju alir 8 m/s, Temperatur = 5oC, Ukuran pasir = 0,8 mm

W tray = 219,91 gr Wst = 290,19 gr Ws = 290,19 - 219, 91 = 70,28gr

Tabel 3.5. Data pengamatan untuk laju alir 8 m/s

t

(menit)

T Upstream T downstream v1 v2 v3 v4 v5 Wi

Wet Dry Wet Dry

0 25.2 28.5 25.2 28.5 6.32 6.49 5.98 6.75 6.97 293.43

3 25 28 25 28 5.65 6.31 6.4 5.46 5.49 292.47

6 25.2 28 25 28 7.22 7.18 5.87 5.66 6.3 292.08

9 25 28 25 27.5 5.89 6.06 6 6.23 6.28 291.47

12 24.5 27.5 24.2 27.5 6.37 6.35 6.57 6.59 6.13 291.08

15 25 28 25 28.2 5.32 5.95 6 6.02 6.1 290.91

3.1.3 Pengaruh Temperatur

Laju alir 5 m/s, Temperatur = 3oC, Ukuran pasir = 0,8 mm

W tray = 219,92 gr Wst = 300,66 gr Ws = 300,66 - 219, 92 = 80,74 gr

Tabel 3.6. Data pengamatan untuk temperature 50C

t

(menit)

T Upstream T downstream v1 v2 v3 v4 v5 Wi

Wet Dry Wet Dry

0 25 27.9 25 27.9 3.38 3.58 3.51 3.28 3.44 303.5

3 25 27.4 24.9 27.3 3.75 3.57 3.58 3.65 3.55 302.8

6 25 27.4 25 27.4 4.14 3.65 4.36 4.21 4.35 302.4

9 24.8 27.5 24.9 27.4 3.56 3.79 3.67 3.79 3.82 302.14

12 24.9 27.4 24.9 27.4 3.49 3.32 3.57 4.22 4.2 301.86

15 24.9 27.4 24.9 27.4 4.38 4.15 4.33 4.33 4.32 301.63

Page 18: Tray Dyer Compile

Page | 17

Laju alir 5 m/s, Temperatur = 7oC, Ukuran pasir = 0,8 mm

W tray = 219,84 gr Wst = 295,66 gr Ws = 295,66 - 219, 84 = 75,82 gr

Tabel 3.7. Data pengamatan untuk temperature 50C

t

(menit)

T Upstream T downstream v1 v2 v3 v4 v5 Wi

Wet Dry Wet Dry

0 26.5 33.6 26.5 33.6 3.63 4 3.76 3.67 4.01 299.61

3 26.9 33.8 26.9 33.6 3.89 5.88 4.4 4.14 4.26 298.22

6 27 34.4 27.2 34.9 5.4 3.35 3.97 4.38 6.23 296.39

9 28 38.5 28.5 38.6 3.55 3.84 4.59 4.34 3.87 296.39

12 28.9 39.9 28.9 39.9 3.74 4.55 4 4.03 4.02 295.77

15 28.9 39.9 29 40 3.05 3.52 4.33 3.46 2.75 295.69

3.2. Analisis Percobaan

Praktikum tray dryer ini dilakukan dengan menggunakan alat tray dryer beserta alat ukur

seperti termometer dan anemometer. Pertama, praktikan menimbang berat tray, berat tray dan

pasir kering (Wst), serta berat tray dan pasir basah. Pasir yang dimasukkan ke dalam tray hanya

sedikit dan membentuk lapisan tipis saja agar pengeringan dapat terjadi secara merata di

permukaan pasir dan pengamatan lebih mudah dilakukan. Setelah itu, pasir ditambahkan air

dengan cara disemprotkan agar basah secara merata dan tidak perlu mencampur pasir dengan air

di wadah lagi. Dari ketiga data ini praktikan mendapatkan data berat pasir (Ws) dengan

mengurangkan berat tray dan pasir kering (Wst) dengan berat tray. Sedangkan berat tray dan

pasir basah menjadi berat selama pengamatan (Wi) saat t=0. Bersamaan dengan itu, alat tray

dryer telah dinyalakan dengan laju alir 5 m/s dan temperatur 5oC dan menunggu temperatur

upstream dan downstream stabil. Lalu diukur wet temperature dan dry temperature untuk waktu

awal (t=0) pada daerah upstream (sebelum tray) dan daerah downstream (sesudah tray).

Pengukuran wet temperature dan dry temperatur bertujuan untuk mengetahui dan dapat

menghitung kelembapan udara di daerah upstream dan downstream tray dryer.

Percobaan dilakukan selama 15 menit dengan 5 kali pengambilan data yaitu saat t = 3, 6,

9, 12, dan 15 menit. Pengambilan data yang dilakukan adalah data berat tray selama pengamatan

(Wi), laju alir udara, serta wet dan dry temperatur di upstream dan downstream. Data berat tray

Page 19: Tray Dyer Compile

Page | 18

selama pengamatan diamati untuk dibandingkan dengan berat tray sebelumnya dan praktikan

dapat menghitung kandungan air dalam tray. Proses pengeringan ini akan mengurangi kadar air

dalam pasir. Jika kadar air dalam tray berkurang, maka berat tray dan pasir selama pengamatan

juga akan berkurang. Hal tersebut membuktikan bahwa terjadi proses pengeringan pasir dengan

tray dengan mengalirkan udara ke arah tray. Oleh karena itu praktikan akan mengamati

kandungan air dalam tray selama 15 menit tersebut. Laju alir udara diukur dengan alat ukur laju

alir udara yaitu anemometer. Laju alir diukur 5 kali karena laju alir udara tidak selalu sama di

setiap saat, hanya berbeda sedikit. Oleh karena itu, kelima laju alir ini nantinya akan dirata-

ratakan untuk meminimalisir penyimpangan dan digunakan untuk menghitung laju penguapan

air.

Ketika tray yang berisi pasir sudah dimasukkan, udara di daerah downstream seharusnya

lebih lembap dibandingkan upstream karena telah membawa partikel-partikel air yang berada

pada tray. Kelembapan (Humidity ratio) ini nantinya dicari menggunakan psychometric chart

agar praktikan dapat menghitung laju penguapan air di alat tray dryer. Psychometric chart adalah

grafik yang digunakan untuk menentukan kelembapan, enthalpi, dan lainnya selama kita

mengetahui 2 parameter. Dari percobaan ini kita mendapatkan dua parameter yaitu temperature

dry dan temperature wet sehingga dapat menghitung humidity ratio. Humidity ratio untuk setiap

3 menit ini digunakan untuk menghitung laju penguapan air di dalam tray dryer.

Semua tahapan tersebut dilakukan untuk tiga variasi ukuran partikel, tiga variasi laju alir,

dan tiga variasi temperatur. Ukuran partikel divariasikan dengan ukuran 0,3 mm, 0,5 mm, dan

0,8 mm dan dikeringkan pada kondisi yang sama yaitu laju alir 5 m/s dan temperatur 5oC.

Variasi ukuran partikel bertujuan untuk mengetahui pengaruh ukuran partikel pasir terhadap laju

pengeringan pasir. Variasi laju alir udara dilakukan pada laju alir udara 4, 5, dan 8 m/s dengan

ukuran partikel yang sama yaitu 0,8 mm dan temperatur 5oC. Untuk kondisi laju alir 5m/s,

temperatur 5oC, dan ukuran 0,8 mm telah dilakukan sebelumnya, sehingga praktikan cukup

melakukan percobaan laju alir 4 m/s dan 8 m/s. Variasi laju alir ini bertujuan untuk melihat

pengaruh laju alir udara dalam tray dryer terhadap laju pengeringan pasir. Secara teori, semakin

besar laju alir udara maka air yang menguap semakin kecil karena kontak antara udara dan air

yang terlalu cepat. Variasi temperatur udara dilakukan pada temperatur 3oC, 5

oC, dan 7

oC

dengan ukuran partikel yang sama yaitu 0,8 mm dan laju alir 5 m/s. Sama seperti sebelumnya,

Page 20: Tray Dyer Compile

Page | 19

untuk kondisi temperatur 5oC, laju alir 5

m/s, dan ukuran pasir 0,8 mm telah dilakukan

sebelumnya, sehingga praktikan cukup melakukan percobaan temperatur 3oC dan 7

oC. Secara

teori, semakin besar temperatur yang digunakan, pasir yang berada pada tray akan lebih cepat

kering karena udara panas akan lebih cepat mengambil partikel air dalam tray.

3.3. Pengolahan Data dan Analisis Hasil

Pada praktikum Tray Dryer ini, dilakukan beberapa perhitungan untuk pengolahan data

menggunakan rumus-rumus sebagai berikut :

1. Pengukuran Kandungan Air

Kandungan air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

s

sti

iW

WWX

(1)

Dengan Xi = kandungan air dalam pasir (kg air/kg padatan kering)

Wst = berat pasir kering dengan tray (kg)

Wi = berat pasir dalam tray selama pengamatan (kg)

Ws = berat padatan kering (kg)

2. Penghitungan Laju pengeringan

Laju pengeringan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

sii

ii

s

iAtt

WW

At

WR

11

1

1

(2)

dengan Ri = laju pengeringan (kg air/menit.cm2)

As = luas permukaan penguapan (cm2)

t = waktu pengamatan (menit)

3. Penghitungan Laju Penguapan

Laju penguapan (mi) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

)(.. HAVm ii (3)

Page 21: Tray Dyer Compile

Page | 20

dengan mi = laju penguapan (gr/s)

Vi = kecepatan udara pengering (cm/s)

ρ = densitas udara (gr/cm3)

A = luas permukaan penguapan (cm2)

H = selisih kelembaban antara downstream dan upstream.

4. Pengaruh Temperatur Udara

Metode Penurunan Berat

Perhitungan berat kandungan air (Xi):

(4)

dengan Xi = kandungan air dalam pasir (gair/gpasir_kering)

Wi = berat pasir dalam tray selama percobaan (g)

Wst = berat pasir kering + tray (g)

Ws = berat pasir kering (g)

Perhitungan laju pengeringan air (Ri):

(5)

dengan Ri = laju pengeringan air (gair/menit.cm2)

As = luas permukaan pengeringan (cm2)

Δt = selisih waktu pengamatan (menit)

Metode Kenaikan Kelembaban

Perhitungan laju penguapan air (mi):

(6)

dengan mi = laju penguapan air (gair/s)

vi = kecepatan udara pengering rata-rata (cm/s)

ρ = densitas udara (g/cm3)

A = luas permukaan penguapan (cm2)

ΔH = selisih kelembapan udara antara downstream dan upstream

Page 22: Tray Dyer Compile

Page | 21

3.3.1. Perhitungan pada Variasi Ukuran Partikel

Laju alir 8 m/s, Temperatur = 5oC, Ukuran pasir = 0,3 mm

W tray = 219,91 gr Wst = 290,19 gr Ws = 290,19 - 219, 91 = 70,28gr

Tabel 3.8. Perhitungan laju pengeringan untuk ukuran partikel 0.3 mm

T Wi Xi = (Wi-Wst)/Ws ∆t Wi - Wi-1 Ri

0 361.88 0.110346983

3 360.85 0.102297593 3 0.008049 4.406E-06

6 360.34 0.098311972 3 0.003986 2.182E-06

9 359.85 0.094482651 3 0.003829 2.096E-06

12 359.38 0.090809628 3 0.003673 2.01E-06

15 358.97 0.087605502 3 0.003204 1.754E-06

Tabel 3.9. Perhitungan laju pengeringan untuk ukuran partikel 0.3 mm

t T Upstream H T Downstream H ∆H v1 v2 v3 v4 v5 V

rata-

rata

mi

Wet Dry Upstream Wet Dry Downstream

0 26.5 27.5 0.02169 25.5 28 0.01973 -0.00196 3.87 3.61 3.75 3.58 3.73 3.708 -5616.6

3 25 27.9 0.01893 25 28.2 0.01881 -0.00012 3.42 3.13 3.09 3.07 2.85 3.112 -288.6

6 25 28.2 0.01881 25 28.5 0.01868 -0.00013 3.17 3.37 2.96 3.1 3.12 3.144 -315.87

9 25.2 28.5 0.01901 25 28.3 0.01876 -0.00025 3.09 3.69 3.48 3.45 3.48 3.438 -664.24

12 25 28 0.01889 25 28 0.01889 0 3.77 3.22 3.22 3.32 2.7 3.246 0

15 25 28 0.01889 25 28 0.01889 0 3.4 3.16 4 3.24 3.32 3.424 0

Page 23: Tray Dyer Compile

Page | 22

Laju alir 8 m/s, Temperatur = 5oC, Ukuran pasir = 0,5 mm

W tray = 219,91 gr Wst = 290,19 gr Ws = 290,19 - 219, 91 = 70,28gr

Tabel 3.10. Perhitungan laju pengeringan untuk ukuran partikel 0.5 mm

t Wi Xi = (Wi-Wst)/Ws ∆t Wi - Wi-1 Ri

0 325.23 0.089065894

3 324.22 0.078617979 3 0.010448 5.719E-06

6 323.86 0.074893969 3 0.003724 2.038E-06

9 323.44 0.070549291 3 0.004345 2.378E-06

12 322.96 0.065583945 3 0.004965 2.718E-06

15 322.43 0.060101376 3 0.005483 3.001E-06

Tabel 3.11. Perhitungan laju pengeringan untuk ukuran partikel 0.5 mm

t T Upstream H T Downstream H ∆H v1 v2 v3 v4 v5 V mi

Wet Dry Upstream Wet Dry Downstream rata-rata

0 25.5 29 0.0193 25.4 28.8 0.01922 -8E-05 3.24 3.55 3.72 3.86 3.75 3.624 -224.06

3 25.5 29 0.0193 25.6 28.6 0.01965 0.00035 2.97 3.55 3.65 3.71 3.35 3.446 932.099

6 25.5 28.5 0.01952 25.5 28.5 0.01952 0 3.4 3.65 4.06 4.31 4.05 3.894 0

9 25.5 28.5 0.01952 25.5 28.5 0.01952 0 4.13 3.19 3.91 4.15 3.45 3.766 0

12 25.5 29.5 0.01909 26 30 0.01974 0.00065 4 4.13 4.14 4.07 4.36 4.14 2079.66

15 25.5 30 0.01888 25.5 30 0.01888 0 3.51 4.06 4.11 4.06 4.32 4.012 0

Page 24: Tray Dyer Compile

Page | 23

Laju alir 8 m/s, Temperatur = 5oC, Ukuran pasir = 0,8 mm

W tray = 219,91 gr Wst = 290,19 gr Ws = 290,19 - 219, 91 = 70,28gr

Tabel 3.12. Perhitungan laju pengeringan untuk ukuran partikel 0.8 mm

t Wi Xi = (Wi-

Wst)/Ws

∆t Wi - Wi-

1

Ri

0 332.5 0.065132397 0 0 0

3 331.68 0.057846099 3 0.82 0.0004488

6 331.13 0.052958948 3 0.55 0.000301

9 330.62 0.048427226 3 0.51 0.0002791

12 330.25 0.045139506 3 0.37 0.0002025

15 329.85 0.041585214 3 0.4 0.0002189

Tabel 3.13. Perhitungan laju pengeringan untuk ukuran partikel 0.8 mm

t T Upstream H T Downstream H ∆H v1 v2 v3 v4 v5 V mi

Wet Dry Upstream Wet Dry Downstream rata-rata

0 25.5 29 0.01922 25.5 29 0.01922 0 2.83 4.07 4.37 4.17 4.86 4.06 0

3 25.5 29 0.01922 25.5 29 0.01922 0 4.35 3.81 3.98 3.46 4.81 4.082 0

6 25.5 29 0.01922 25.5 29 0.01922 0 4.04 5.01 3.47 3.83 4.13 4.096 0

9 25.5 29 0.01922 25.5 29 0.01922 0 3.45 3.89 3.96 4.03 4.09 3.884 0

12 25.5 29 0.01922 25.5 29 0.01922 0 3.57 3.26 3.34 3.61 3.63 3.482 0

15 25.5 29.5 0.01901 25.5 29 0.01922 0.00021 3.79 3.32 3.14 3.5 2.78 3.306 536.539

Page 25: Tray Dyer Compile

Page | 24

Grafik Variasi Ukuran Partikel

Gambar 3.1. Grafik kandungan air (setiap variasi partikel) terhadap waktu

Gambar 3.2. Grafik kandungan air (setiap variasi partikel) terhadap laju penguapan

Page 26: Tray Dyer Compile

Page | 25

Gambar 3.3. Grafik kandungan air (setiap variasi partikel) terhadap laju pengeringan

Dari Gambar 3.1. diatas dapat dilihat bahwa Xi (kandungan air dalam pasir setiap waktu

pengamatan) akan semakin berkurang, seiring dengan bertambahnya waktu pengeringan. Hal ini

membuktikan bahwa dalam percobaaan terjadi perpindahan massa, yaitu transfer air dari partikel

pasir ke udara pembawa.

Pada prinsipnya air dalam pasir berada pada dua keadaan, yaitu :

1) Sejumlah air berada di sela-sela pori-pori padatan karena adanya tegangan permukaan

dan disebut unbounded water. Unbounded water memiliki tekanan uap dan panas laten

penguapan yang sama dengan air murni.

2) Bounded water, yaitu air yang berada dalam bahan padat dan mempunyai interaksi

dengan zat padat tersebut, atau berada di permukaan padatan. Bounded water memiliki

tekanan uap lebih rendah dibandingkan air murni.

Meskipun tekanan uap bounded water lebih kecil daripada tekanan uap air murni, letaknya lebih

dalam (tertutup oleh unbounded water), juga adanya gaya adhesi antara bounded water dan

Page 27: Tray Dyer Compile

Page | 26

partikel pasir, sehingga bounded water akan memerlukan energi lebih besar untuk mengalami

penguapan.

Dari grafik hasil percobaan diatas, nilai Xi (kandungan air dalam pasir) yang terbesar

adalah untuk partikel dengan diameter 0,3 mm dan yang nilai Xi yang paling kecil adalah 0,8

mm. Semakin besar ukuran partikel maka akan semakin kecil nilai Xi untuk setiap waktu

pengeringan yang sama. Artinya, untuk ukuran partikel yang lebih besar, maka pengeringan

lebih cepat terjadi. Hal ini disebabkan ukuran partikel besar memiliki porositas yang lebih besar

pula, sehingga kandungan unbounded water semakin besar, dalam proses penguapan yang

menguap pertama kali adalah unbounded water, dan sebagian bounded water.

Dari Gambar 3.2 yang ditampilkan menggunakan program Excel kurang jelas sehingga

sulit dianalisis, namun dapat dianalisis dari data yang digunakan dalam membuat grafik diatas.

Dari Tabel 3.12. menunjukkan bahwa semakin kecil kandungan air dalam pasir maka semakin

kecil juga laju pengeringannya. Hal ini disebabkan karena semakin sedikitnya partikel air yang

terkandung dalam pasir maka udara akan semakin sulit mengambil partikel air di dalam pasir.

Berdasarkan perbedaan ukuran partikel yang dtunjukkan dalam grafik diatas

menunjukkan bahwa semakin besar ukuran partikel, laju pengeringannya semakin besar. Hal ini

disebabkan ukuran partikel besar memiliki porositas yang lebih besar pula, sehingga kandungan

unbounded water semakin besar, dalam proses penguapan yang menguap pertama kali adalah

unbounded water, dan sebagian bounded water.

Pada Gambar 3.3. untuk partilel 0.3 mm diatas menunjukkan bahwa laju penguapannya

mengalami kenaikan yang cukup besar kemudian turun dan naik kembali. Grafik untuk partikel

0.5 mm juga mengalami kenaikan meskipun mengalami penurunan beberapa kali. Begitu juga

dengan grafik untuk partikel 0.8 mm meskipun awalnya stabil. Dari grafik diatas menunjukkan

bahwa semakin kecil ukuran partikel maka semakin semakin tinggi laju penguapannya. Hal ini

karena kandungan air yang terdapat dalam partikel yang lebih kecil mengalami penguapan yang

lebih cepat dibandingkan partikel pasir yang lebih besar.

Page 28: Tray Dyer Compile

Page | 27

3.3.2. Perhitungan pada Variasi Laju Alir Udara

4. Laju alir 4 m/s, Temperatur = 5oC, Ukuran pasir = 0,8 mm

W tray = 219,92 gr Wst = 292,20 gr Ws = 292,20 - 219, 92 = 72,28 gr

Tabel 3.14. Perhitungan kandungan air dan laju pengeringan untuk variasi laju alir = 4 m/s

t Wi Xi = (Wi-Wst)/Ws ∆t Wi - Wi-1 Ri

0 294,96 0,0382

3 293,93 0,0239 3 1,03 5,64 10-4

6 293,56 0,0188 3 0,37 2,03 10-4

9 293,26 0,0147 3 0,30 1,64 10-4

12 293,03 0,0115 3 0,23 1,26 10-4

15 292,84 0,0089 3 0,19 1,04 10-4

Tabel 3.15 Perhitungan Laju penguapan untuk variasi laju alir = 4 m/s

t T Upstream H

Upstream

T Downstream H

Downstream

∆H

v1 v2 v3 v4 v5 V rata-rata mi

Wet Dry Wet Dry

0 26 29,0 0,02008 26,0 29,0 0,02008 0 5,37 4,63 4,51 5,26 4,85 4,92 0

3 26 28,5 0,02029 25,5 28,0 0,01965 -0,00064 3,48 2,80 2,66 3,22 3,20 3,07 -1519,4

6 25 28,2 0,01873 25,0 28,5 0,01860 -0,00013 3,42 3,13 3,16 2,71 3,11 3,11 -312,05

9 25 28,0 0,01881 24,5 28,0 0,01799 -0,00082 2,86 3,32 3,23 3,11 3,61 3,23 -2044,4

12 25 28,0 0,01881 25,0 28,0 0,01881 0 3,63 2,92 3,46 3,19 3,09 3,26 0

15 25 28,5 0,01860 25,6 28,5 0,01961 0,00101 3,14 3,11 3,38 3,60 3,68 3,38 2639,82

Page 29: Tray Dyer Compile

Page | 28

5. Laju alir 8 m/s, Temperatur = 5oC, Ukuran pasir = 0,8 mm

W tray = 219,91 gr Wst = 290,19 gr Ws = 290,19 - 219, 91 = 70,28gr

Tabel 3.16. Perhitungan kandungan air dan laju pengeringan untuk variasi laju alir = 8 m/s

t Wi Xi = (Wi-Wst)/Ws ∆t Wi - Wi-1 Ri

0 293.43 0.0461

3 292.47 0.0324 3 0.96 5.25.E-04

6 292.08 0.0269 3 0.39 2.13.E-04

9 291.47 0.0182 3 0.61 3.34.E-04

12 291.08 0.0127 3 0.39 2.13.E-04

15 290.91 0.0102 3 0.17 9.30.E-05

Tabel 3.17. Perhitungan Laju penguapan untuk variasi laju alir = 8 m/s

t T Upstream H

Upstream

T Downstream H

Downstream

∆H

v1 v2 v3 v4 v5 V rata-rata mi

Wet Dry Wet Dry

0 25.2 28.5 0.01893 25.2 28.5 0.01893 0 6.32 6.49 5.98 6.75 6.97 6.50 0

3 25.0 28.0 0.01881 25.0 28.0 0.01881 0 5.65 6.31 6.40 5.46 5.49 5.86 0

6 25.2 28.0 0.01914 25.0 28.0 0.01881 -0.00033 7.22 7.18 5.87 5.66 6.30 6.45 -1643.9

9 25.0 28.0 0.01881 25.0 27.5 0.01902 0.00021 5.89 6.06 6.00 6.23 6.28 6.09 988.685

12 24.5 27.5 0.01820 24.2 27.5 0.01772 -0.00048 6.37 6.35 6.57 6.59 6.13 6.40 -2374.8

15 25.0 28.0 0.01881 25.0 28.2 0.01743 -0.00138 5.32 5.95 6.00 6.02 6.10 5.88 -6268.8

Page 30: Tray Dyer Compile

Page | 29

Grafik Variasi Laju alir

Gambar 3.4. Grafik kandungan air (setiap variasi laju alir) terhadap waktu

Gambar 3.5. Grafik kandungan air (setiap variasi laju alir) terhadap laju pengeringan

Page 31: Tray Dyer Compile

Page | 30

Gambar 3.6. Grafik laju penguapan terhadap kandungan air (setiap variasi laju alir)

Dari grafik pada Gambar 3.4 dapat kita lihat bahwa variasi laju alir udara dalam

pengeringan menggunakan tray dryer menghasilkan hasil yang serupa. Kandungan air menurun

seiring berjalannya waktu pada setiap laju alir. Hal ini menunjukkan selama terdapat udara yang

mengalir, udara tersebut akan membawa partikel air yang terdapat dalam pasir basah sehingga

kandungan air dalam tray berkurang. Dengan kata lain, udara yang mengalir berpengaruh pada

proses pengeringan. Untuk lebih lanjut mengetahui pengaruh variasi laju alir terhadap

pengeringan (kandungan air) dapat kita lihat dari Gambar 3.5. dan Gambar 3.6.

Dari grafik pada Gambar 3.5. dapat kita lihat bahwa laju pengeringan untuk setiap laju

alir mengalami penurunan. Laju pengeringan semakin lama mengalami penurunan karena

kandungan air dalam tray sudah berkurang terutama partikel air di permukaan pasir. Sehingga air

yang tersisa adalah air yang berada di bawah dan di sela-sela pasir. Partikel air yang berada pada

daerah tersebut lebih sulit diambil oleh aliran udara dibandingkan dengan partikel air yang

berada di permukaan pasir. Oleh karena itu, udara membutuhkan waktu yang lebih lama untuk

mengambil partikel air di sela-sela pasir. Hal ini menunjukkan bahwa laju pengeringan air akan

berkurang seiring berkurangnya kandungan air.

Page 32: Tray Dyer Compile

Page | 31

Dari grafik pada Gambar 3.6. dapat kita lihat bahwa laju penguapan untuk udara dengan

laju alir 4 dan 5 m/s mengalami kenaikan. Sedangkan laju penguapan untuk udara dengan laju

alir 8 m/s mengalami penurunan. Laju penguapan awal setiap laju alir hampir serupa hal ini

dikarenakan pada keadaan awal partikel air di permukaan pasir masih banyak sehingga ketika

udara melewati tray, udara akan mengambil partikel air di permukaan pasir. Untuk laju alir udara

4 m/s dan 5 m/s mengalami kenaikan laju penguapan karena udara akan kontak dengan pasir

yang basah lebih lama dibandingkan udara dengan laju alir 8 m/s. Oleh karena itu, udara dengan

laju alir 4 m/s dan 5 m/s akan lebih banyak membawa partikel air terutama yang berada di sela-

sela pasir karena kontaknya yang lama dengan pasir tersebut. Sedangkan untuk udara dengan laju

alir udara 8 m/s ketika partikel air tersisa di sela-sela pasir, udara akan sulit mengambil partikel

air tersebut karena waktu kontak dengan pasir sebentar. Hal ini menunjukan bahwa laju alir yang

terlalu besar tidak efisien untuk proses pengeringan. Laju alir untuk proses pengeringan harus

disesuaikan tidak terlalu lambat dan tidak terlalu cepat.

Page 33: Tray Dyer Compile

Page | 32

3.3.3. Perhitungan pada Variasi Temperatur Udara

Laju alir 5 m/s, Temperatur = 3oC, Ukuran pasir = 0,8 mm

W tray = 219,92 gr Wst = 300,66 gr Ws = 300,66 - 219, 92 = 80,74 gr

Tabel 3.18. Perhitungan laju pengeringan untuk temperature 30C

t Wi Xi = (Wi -Wst)/Ws ∆t Wi - Wi-1 Ri

0 303.5 0.035174635

3 302.8 0.02650483 3 0.7 0.0003831

6 302.4 0.021550656 3 0.4 0.0002189

9 302.14 0.018330443 3 0.26 0.0001423

12 301.86 0.014862522 3 0.28 0.0001533

15 301.63 0.012013872 3 0.23 0.0001259

Tabel 3.19. Perhitungan laju pengeringan untuk temperature 30C

t

T

Upstream

H

Upstream

T

Downstream

H

Downstream

∆H

v1

v2

v3

v4

v5

V

rata-

rata

mi

Wet Dry Wet Dry

0 25 27.9 0.01886 25 27.9 0.01886 0 3.38 3.58 3.51 3.28 3.44 3.438 0

3 25 27.4 0.01907 24.9 27.3 0.01894 -1E-04 3.75 3.57 3.58 3.65 3.55 3.62 -363.69

6 25 27.4 0.01907 25 27.4 0.01907 0 4.14 3.65 4.36 4.21 4.35 4.142 0

9 24.8 27.5 0.0187 24.9 27.4 0.0189 0.0002 3.56 3.79 3.67 3.79 3.82 3.726 575.906

12 24.9 27.4 0.0189 24.9 27.4 0.0189 0 3.49 3.32 3.57 4.22 4.2 3.76 0

15 24.9 27.4 0.0189 24.9 27.4 0.0189 0 4.38 4.15 4.33 4.33 4.32 4.302 0

Page 34: Tray Dyer Compile

Page | 33

Laju alir 5 m/s, Temperatur = 7oC, Ukuran pasir = 0,8 mm

W tray = 219,84 gr Wst = 295,66 gr Ws = 295,66 - 219, 84 = 75,82 gr

Tabel 3.20. Perhitungan laju pengeringan untuk temperature 70C

t

Wi

Xi = (Wi-

Wst)/Ws

∆t

Wi - Wi-1 Ri

0 299.61 0.052097072

3 298.22 0.033764178 3 1.39 0.0007608

6 296.39 0.009628066 3 1.83 0.0010016

9 296.39 0.009628066 3 0 0

12 295.77 0.001450805 3 0.62 0.0003394

15 295.69 0.000395674 3 0.08 4.379E-05

Tabel 3.21. Perhitungan laju pengeringan untuk temperature 70C

t

T

Upstream

H

Upstream

T

Downstream

H

Downstream

∆H

v1

v2

v3

v4

v5

V

rata-

rata

mi

Wet Dry Wet Dry

0 26.5 33.6 0.01901 26.5 33.6 0.01901 0 3.63 4 3.76 3.67 4.01 3.814 0

3 26.9 33.8 0.01963 26.9 33.6 0.01971 8E-05 3.89 5.88 4.4 4.14 4.26 4.514 279.081

6 27 34.4 0.01956 27.2 34.9 0.0197 1E-04 5.4 3.35 3.97 4.38 6.23 4.666 504.838

9 28 38.5 0.01965 28.5 38.6 0.02055 9E-04 3.55 3.84 4.59 4.34 3.87 4.038 2808.59

12 28.9 39.9 0.02077 28.9 39.9 0.02077 0 3.74 4.55 4 4.03 4.02 4.068 0

15 28.9 39.9 0.02077 29 40 0.02093 2E-04 3.05 3.52 4.33 3.46 2.75 3.422 423.135

Page 35: Tray Dyer Compile

Page | 34

Grafik Variasi Temperatur Udara

Grafik 3.7. Perbandingan variasi suhu kandungan air dengan waktu

Grafik 3.8. Perbandingan variasi suhu dengan laju pengeringan air

Page 36: Tray Dyer Compile

Page | 35

Grafik 3.9. Perbandingan variasi suhu terhadap laju penguapan air

Laju penguapan air bahan dalam pengeringan sangat ditentukan oleh kenaikan suhu.

Makin tinggi suhu dan kecepatan aliran udara pengering makin cepat pula proses pengeringan

berlangsung. Makin tinggi suhu udara pengering makin besar energi panas yang dibawa udara

sehingga makin banyak jumlah massa cairan yang diuapkan dari permukaan bahan yang

dikeringkan. Jika kecepatan aliran udara pengering makin tinggi maka makin cepat pula massa

uap air yang dipindahkan dari bahan ke atmosfir.

Semakin tinggi suhu yang digunakan untuk pengeringan, makin tinggi energi yang

disuplai dan makin cepat laju pengeringan. Akan tetapi pengeringan yang terlalu cepat dapat

merusak bahan, yakni permukaan bahan terlalu cepat kering, sehingga tidak sebanding dengan

kecepatan pergerakan air bahan ke permukaan. Hal ini menyebabkan pengerasan permukaan

bahan (case hardenig). Selanjutnya air dalam bahan tidak dapat lagi menguap karena terhalang.

Disamping itu penggunaan suhu yang terlalu tinggi dapat merusak daya fisiologik

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan pengaruh temperatur udara pengering

terhadap kecepatan pengeringan. Oleh karena itu, pada percobaan ini digunakan dua variasi

temperatur, yaitu 3oC dan 7

oC ditambah dengan variasi 5

0C pada saat percobaan pertama karena

menggunakan ukuran diameter partikel dan laju udara yang sama. Ukuran pasir yang digunakan

adalah 0,8 mm. Tray yang digunakan untuk kedua variasi adalah sama tetapi memiliki variasi

Page 37: Tray Dyer Compile

Page | 36

berat yang berbeda hal ini mungkin terjadi karena tray digunakan berulang kali, sehingga data

yang diperoleh memiliki standar yang tidak sama.

Data yang diambil berupa suhu udara kering (dry bulb temperature) dan suhu udara

basah (wet bulb temperature) diambil dengan menggunakan aspirating psychrometer. Suhu

udara basah diukur dengan termometer yang pada ujungnya telah dibungkus oleh kapas basah.

Suhu udara basah (Twet) lebih kecil dibandingkan suhu udara pengering (Tdry).

Kurva pertama yang dihasilkan dari data percobaan adalah kurva yang menunjukkan

pengaruh temperatur udara pengering terhadap berat air yang terkandung dalam pasir basah

dihubungkan dengan waktu kontak. Kedua grafik menunjukkan fenomena yang sama, yaitu

semakin lama waktu kontak maka kandungan air dalam pasir basah akan semakin berkurang.

Pada grafik T = 5oC dan 3

oC, terlihat laju penurunan kandungan air yang sangat signifikan,

bahkan hampir linear. Sedangkan pada grafik T = 7oC, laju penurunan kandungan air cenderung

sangat besar, dapat dilihat pada menit ke 3 sampai 6 terjadi penurunan yang besar. Hal ini

menunjukkan pengaruh temperatur udara pengering terhadap penurunan kandungan air dalam

pasir cukup besar, semakin tinggi temperatur udara pengering maka akan semakin cepat laju

penurunan yang terjadi. Hal ini terjadi karena dengan temperatur udara pengering yang tinggi,

kemampuan udara tersebut untuk menguapkan air dari pasir akan semakin besar, sehingga

kandungan air yang tertinggal dalam pasir untuk setiap waktunya akan semakin kecil.

Kurva kedua adalah kurva yang menunjukkan pengaruh temperatur udara pengering

terhadap laju penguapan air dihubungkan dengan berat kandungan air dalam pasir basah. Pada

kurva ini, perbandingan grafik menunjukkan hal yang sama, yaitu semakin tinggi temperatur

udara pengering, maka akan semakin cepat proses perpindahan massa air dari padatan basah.

Laju penguapan pada T = 3oC dan T = 5

oC lebih lambat daripada laju penguapan pada T = 7

oC.

Hal ini disebabkan oleh perbedaan temperatur antara udara pengering dan air dalam padatan.

Pada T = 7oC, air dalam padatan lebih mudah menguap karena perbedaan temperatur yang cukup

tinggi. Sebaliknya, pada T = 3oC perbedaan temperatur antara kedua zat kontak tidak terlalu

besar, sehingga air dalam padatan sulit diuapkan.

Kurva ketiga adalah kurva yang menunjukkan pengaruh temperatur udara pengering

tehadap laju pengeringan air dihubungkan dengan berat kandungan air dalam pasir basah. Grafik

menunjukkan fenomena tahapan pengeringan yang sejalan. Pada grafik T = 7oC, penurunan

Page 38: Tray Dyer Compile

Page | 37

kandungan air terlihat sangat signifikan disebabkan oleh peningkatan laju pengeringan yang

besar. Sedangkan pada T = 5oC, hanya terjadi sedikit penurunan kandungan air karena laju

pengeringan pun terlihat tidak begitu besar. Hal ini menunjukkan bahwa pengaruh temperatur

udara pengering terhadap laju pengeringan air cukup besar, semakin tinggi temperatur udara

pengering maka akan semakin besar pula peningkatan laju pengeringan, sehingga jumlah air

yang dipindahkan dari sistem akan semakin banyak pula.

3.4. Analisis Kesalahan

Selama kegiatan praktikum dilaksanakan, tidak dipungkiri terdapat beberapa kesalahan yang

dilakukan oleh praktikan. Pertama – tama pada saat pengambilan data percobaan berupa laju alir

dan temperature upstream dan downstream udara yang dilakukan setiap 3 menit sekali, waktu

yang praktikan hitung terkadang melebihi 3 menit. Hal tersebut menyebabkan interval waktu

pengambilan (Δt) tidak selalu sama dengan 3 menit dan memperngaruhi terhadap data

percobaan. Selanjutnya, pada saat pengambilan data laju alir udara, sulit untuk memastikan

posisi flowmeter selalu berada di tengah tepat sejajar dengan kipas yang mengeluarkan udara.

Sehingga laju alir yang terhitung berbeda beda setiap pengambilannya, dan perbedaan ini

terkadang cukup signifikan. Namun pengambilan data laju alir udara ini dilakukan sebanyak lima

kali agar data lebih akurat dan dapat diambil nilai rata-ratanya.

Selain kedua dua kesalahan yang disebutkan diatas, kesalahan juga terjadi saat pembacaan

temperature udara upstream dan downstream, baik wet bulb temperaute maupun dry bulb

temperature. Nilai temperatur yang terbaca selalu berubah-ubah setiap waktunya, dan

pembacaan dilakukan oleh praktikan yang berbeda-beda. Maka masing-masing praktikan

mempunyai standard tersendiri dalam membaca temperaur tersebut. Walaupun begitu, perbedaan

temperature tersebut tidak terlalu signifikan, sehingga tidak terlalu mempengaruhi hasil

pengolahan data.

Page 39: Tray Dyer Compile

Page | 38

BAB IV

KESIMPULAN

1. Ukuran partikel yang akan melalui proses pengeringan mempengaruhi proses perpindahan

massa dari padatan basah menuju udara pengering.

Semakin besar ukuran padatan, maka akan semakin waktu cepat yang dibutuhkan

untuk pengeringan

Semakin besar ukuran padatan, maka akan semakin cepat laju pengeringan padatan

basah

Semakin besar ukuran padatan, maka akan semakin cepat laju penguapan air yang

terkandung dalam padatan basah.

Ketiga hal tersebut disebabkan jarena semakin besar ukuran partikel, porositas semakin besar

dan kandungan air lebih banyak berada pada unbounded water yang lebih mudah menguap,

sehingga pengeringan akan lebih cepat terjadi.

2. Laju alir udara pengering mempengaruhi proses perpindahan massa dari padatan basah

menuju udara pengering.

Semakin lama waktu pengeringan, maka semakin sedikit kandungan air yang terdapat

dalam padatan basah.

Semakin besar laju alir udara pengering , maka akan semakin lambat laju pengeringan

padatan basah karena kandungan air yang kian menurun.

Semakin besar laju udara pengering, maka akan menurunkan laju penguapan karena

waktu kontak udara dan air yang semakin singkat.

3. Temperatur alir udara pengering mempengaruhi proses perpindahan massa dari padatan basah

menuju udara pengering.

Semakin tinggi temperature udara pengering , maka akan semakin cepat waktu yang

dibutuhkan untuk pengeringan arena semakin banyak cairan yang bisa dikeringkan.

Semakin tinggi temperature udara pengering, maka akan semakin cepat laju

pengeringan karena kemampuan udara dalam menguapkan air akan semakin besar.

Semakin tinggi temperature udara pengering, maka akan semakin tinggi laju

penguapan air karena air dalam padatan lebih mudah menguap dengan perbedaan

temperature yang tinggi.

Page 40: Tray Dyer Compile

Page | 39

REFERENSI

Geankoplis, C. J, 1997, “Transport Process and Unit Operations”,3rd

ed, pp 521 –547, University

of Minnesota: New Delhi.

Anonim. 2012. “Laporan Praktikum Tray Drying”.http://tentangteknikkimia.wordpress.com

/2011/12/17/drying/. (Diakses pada tanggal 1 April 2014 pukul 15.30)

Mc.Cabe, Warren L. 1985. Unit Operation of Chemical Engineering. 4th edition. Mc.Graw-Hill

International Book Company: Singapore.

Perry, Robert H.“Chemical Engineers’ Handbook”.USA: McGraw-Hill

Khemani, Haresh. 2013. “How to Use Psychrometric Charts” . http://www.brighthubengineering.

com/hvac/41264-how-to-use-psychrometric-chart/. (Diakses pada tanggal 30 Maret 2014

pukul 20.08)