Tray Dyer Compile
-
Upload
haisa-yuana -
Category
Documents
-
view
143 -
download
9
Transcript of 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 13
- Timbangan
Gambar 2.3. Timbangan Analitik
Bahan :
- Pasir
- Air
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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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)