Rancang Bangun Konstruksi Alat Pengering Vakum

KARYA AKHIR

RANCANG BANGUN KONSTRUKSI ALAT PENGERING

VAKUM

OLEH :

HENDRIK DONAL PARAPAT

045202034

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR SARJANA SAINS TERAPAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI

PROGRAM DIPLOMA-IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir dengan judul “Rancang Bangun Konstruksi Alat Pengering Vakum”.

Karya Akhir ini merupakan syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan program studi Teknologi Mekanik Industri (D-IV) di Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

Dalam kegiatan penulisan untuk menyelesaikan Karya Akhir ini, saya sebagai penulis telah banyak mendapat bantuan berupa bimbingan, arahan dan saran dari berbagai pihak. Untuk itu maka dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Mulfi Hazwi Msc, sebagai Dosen Pembimbing penulis sekaligus - Koordinator Program Studi Teknologi Mekanik Industri Program Diploma-IV, FT-USU.

2. Bapak Dr.Ing.Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua program studi Teknologi- Mekanik Industri Program Diploma-IV FT-USU

3. Bapak Tulus Burhanuddin ST.MT,selaku sekretaris program studi Teknologi- Mekanik Industri

4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. 5. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, bang Syawal dan bang Izhar

Fauzi.

6. Orang tua saya Bapak Guramin Parapat dan ibu Rosmeri Sitompul serta Keluarga yang sangat saya cintai yang telah banyak memberikan perhatian, nasihat, doa, dan dukungan baik moril maupun materil.

7. Bapak Dr.Ir Ilmi Abdulla Msc, bang Bambang Sulistyo Handoko ST, Muhammad Yusuf ST dan Danar Hadi yang telah banyak memberikan waktu, saran dan dukungan dalam penyelesaian alat pengering vakum ini.

9. Teman-teman stambuk ’04 Julfan, Fiqri, Samsul, Nofan, Arsyi, Inal, Wahyu , Jefri, Iqbal, Franklin, Tulus, Rohancen, Arwindren, serta semua pihak dan teman-teman lain yang tidak bisa namanya disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena masih banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan laporan ini.

Akhir kata bantuan dan budi baik yang telah penulis dapatkan, menghaturkan terima kasih dan hanya Tuhan Yang Maha Esa yang dapat memberikan limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya.

Medan, 2009 Penulis

Hendrik Donal Parapat NIM: 045202034

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ...iv

DAFTAR GAMBAR ... DAFTAR TABEL ... DAFTAR NOTASI ... BAB I PENDAHULUAH ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Penulisan ... 2

1.3. Manfaat Penelitian ... 2

1.3.1 Bagi Mahasiswa ... 2

1.3.2 bagi program Studi ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Metode Pengumpulan Data ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II LANDASAN TEORI ... 8

2.1. Gambaran Umum ... 8

2.2. Prinsip Dasar Pengeringan ... 8

2.3 Jenis-jenis Mesin Pengering ... 9

2.3.1. Pengering Nampan ... 9

2.3.2. Pengering Rotari ... 11

2.3.3. Pengering Beku ... 13

2.3.4. Pengering Vakum ... 13

2.4. Klasifikasi Pengerigan ... 15

2.4.1 Pengering Adiabatik ... 16

2.4.2 Pengering Noadiabatik ... 18

2.5. Sambungan Las ... 19

2.5.1 Macam-macam Sambungan Las ... 19

2.5.2 Sambungan T (tee joint) ... 21

2.6. Pompa Vakum ... 22

2.6.1 Perhitungan Pompa ... 23

2.6.2 Kecepatan Alir Pipa Hisap... 24

2.7. Perpindahan Kalor ... 24

BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI ... 29

3.1. Bahan yang Dikeringkan ... 29

3.2. Perencanaan Sistem Pemanas dan Pemvakuman ... 29

3.3. Spesifikasi Perencanaan ... 29

3.4 Cara Kerja Pengering Vakum. ... 30

3.5. Konstruksi Pengering Vakum ... 32

3.6. Spesifikasi Bagian-bagian Utama Pengering Vakum ... 34

3.6.1 Ruang Vakum ... 34

3.6.2 Rak ... 34

3.6.3 Dudukan Ruang Vakum ... 35

3.6.4 Pompa Vakum ... 36

3.6.5 Katup ... 38

3.6.6 Termometer ... 38

3.6.7 Barometer ... 39

3.6.8 Filterisasi ... 40

3.6.9 Kompor ... 40

BAB IV ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHAN BAGIAN-BAGIAN UTAMA 4.1. Analisa Perhitungan Kekuatan Sambungan Las ... 42

4.2. Perhitungan Kekuatan Bahan Plat Dinding Ruang Vakum ... 43

4.4. Kecepatan Alir Pipa Hisap ... 45 4.5. Temperatur Pada Masing-Masing Rak ... 46 4.6.. Perhitungan Dari Data Hasil Pengujian Pada Proses

Pengeringan Pisang ... 53 4.7. Perhitungan Hasil Rata-rata Pada Percobaan ... 60

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 64 5.2. Saran ... 66

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar :

Gambar 1.1. Diagram Alir Pengerjaan Laporan Karia Akhir ... 7

Gambar 2.1. Pengering Nampan ... 10

Gambar 2.2. Pengering Turbo ... 12

Gambar 2.3. Pengring Rotary ... 13

Gambar 2.4. Pengering Beku Terowongan... 11

Gambar 2.5. Hubungan Antara Tekanan Mutlak, Atmosfir, Ukur Dan Vakum ... 12

Gambar 2.6. Pengering Vakum Jenis Pedal ... 15

Gambar 2.7. Pengering Vakum Jenis Sabuk... 15

Gambar 2.8. Cross-Circulation Drying ... 17

Gambar 2.9. Cross-Circulation Drying Entraiment ... 17

Gambar 2.10. Penyiraman Didalam Pengering Putar ... 17

Gambar 2.11. Fluidisasi Hamparan Zat Padat ... 18

Gambar 2.12. Gas-zat Padat Diangkut Secara Penumatik ... 18

Gambar 2.13. Macam-macam Sambungan Las ... 20

Gambar 2.14. Sambungan las Tee dengan beban ... 21

Gambar 2.15. Pompa Putar Minyak ... 23

Gambar 2.16. Hantaran Melalui Sebuah Mistar yang Luasnya Ber- ubah-ubah ... 25

Gambar 2.17. Konduksi Melalui Sebuah Lempeng ... 26

Gambar 2.18. rangkaian termal yang bersangkutan dari gambar 2.17 ... 26

Gambar 3.1. Konstruksi Pengering Vakum ... 32

Gambar 3.2. Skema Pengering Vakum ... 32

Gambar 3.3. Ruang Vakum ... 34

Gambar 3.4. Rak ... 35

Gambar 3.6. Pompa vakum ... 36

Gambar 3.7. Katup ... 38

Gambar 3.8. Termometer ... 39

Gambar 3.9. Barometer ... 39

Gambar 3.10. Skema Filterisasi ... 40

Gambar 3.11. Filterisasi ... 41

Gambar 3.12. Kompor Minyak Tanah ... 41

Gambar 4.1. Skema Perpindahan Panas ... 46

Gambar 4.2. Grafik massa-waktu... 62

DAFTAR TABEL

Tabel :

Tabel 3.1. Spesifikasi Ruang Vakum ... 34

Tabel 3.2. Spesifikasi Rak ... 35

Tabel 3.3. Spesifikasi Dudukan Ruang Vakum ... 36

Tabel 3.4. Spesifikasi Pompa Vakum ... 37

Tabel 3.5. Spesifikasi Katup ... 38

Tabel 3.6. Spesifikasi Termometer ... 39

Tabel 3.7. Spesifikasi Barometer ... 40

Tabel 3.8. Spesifikasi Filterisasi ... 41

Tabel 4.1. Percobaan 1 (T = 45 0C, t₁ = 15 mnt) Pada Proses Pengeringan Awal ... 53

Tabel 4.2. Percobaan 1 (T = 45 0C, t₁ = 15 mnt)Pada Proses Setelah Rak dipindahkan ... 54

Tabel 4.3. Percobaan 2 (T = 50 0C, t₁ = 15 mnt) Pada Proses Pengeringan Awal ... 54

Tabel 4.4. Percobaan 2 (T = 50 0C, t₁ = 15 mnt) Pada Proses Setelah Rak dipindahkan ... 55

Tabel 4.5. Percobaan 3 (T = 55 0C, t₁ = 15 mnt) Pada Proses Pengeringan Awal ... 55

Tabel 4.6. Percobaan 3 (T = 55 0C, t₁ = 15 mnt) Pada Proses Setelah Rak dipindahkan ... 55

Tabel 4.7. Percobaan 1 (T = 45 0C, t₁ = 20 mnt) Pada Proses Pengeringan Awal ... 56

Tabel 4.8. Percobaan 1 (T = 45 0C, t₁ = 20 mnt) Pada Proses Setelah Rak dipindahkan ... 56 Tabel 4.9. Percobaan 2 (T = 50 0C, t₁ = 20 mnt) Pada Proses

Pengeringan Awal ... 56 Tabel 4.10. Percobaan 2 (T = 50 0C, t₁ = 20 mnt) Pada Proses Setelah

Rak dipindahkan ... 57 Tabel 4.11. Percobaan 3 (T = 55 0C, t₁ = 20 mnt) Pada Proses

Pengeringan Awal ... 57 Tabel 4.12. Percobaan 3 (T = 55 0C, t₁ = 20 mnt) Pada Proses Setelah

Rak dipindahkan ... 57 Tabel 4.13. Percobaan 1 (T = 45 0C, t1 = 25 mnt) Pada Proses

Pengeringan Awal ... 58 Tabel 4.14. Percobaan 1 (T = 45 0C, t1 = 25 mnt) Pada Proses Setelah

Rak dipindahkan ... 58 Tabel 4.15. Percobaan 2 (T = 50 0C, t1 = 25 mnt) Pada Proses

Pengeringan Awal ... 58 Tabel 4.16. Percobaan 2 (T = 50 0C, t₁ = 25 mnt) Pada Proses Setelah

Rak dipindahkan ... 59 Tabel 4.17. Percobaan 3 (T = 55 0C, t₁ = 25 mnt) Pada Proses

Pengeringan Awal ... 59 Tabel 4.18. Percobaan 3 (T = 55 0C, t₁ = 25 mnt) Pada Proses Setelah

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan Satuan

b l h p m m1 m2 T t A Q V

1

τ

Diameter pipa Lebar

Panjang Tinggi Tekanan Massa pisang

Massa Bahan Awal Massa Bahan Akhir

Temperature Waktu

Luas Penampang

kapasitas aliran volumetrik laju aliran

Tegangan geser

inch cm cm cm cmHg

gram gram gram

0 C menit

m² s m /3

m /s psi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam menyelesaikan suatu pekerjaan semua orang selalu menginginkan kemudahan-kemudahan dalam menyelesaikannya, baik itu pekerjaan yang ringan, sedang maupun pekerjaan yang berat dan beresiko tinggi. Seperti diketahui bersama, dewasa ini perkembangan teknologi begitu cepat dan telah dapat menggantikan pekerjaan-pekerjaan manusia dimana segala pekerjaan manusia tersebut ingin diselesaikan dengan hasil yang sesuai diinginkan.

Melihat begitu banyaknya produksi pertanian dan perkebunan yang perlu dikeringkan, maka untuk mengeringkan dari hasil pertanian dan perkebunan tersebut dibutuhkan suatu alat pengering (vacuum dryer). Didalam dunia industri juga diperlukan proses pengeringan contohnya seperti industri keramik, industri kertas walaupun proses dan prinsip kerja pengeringannya berbeda. Proses pengeringan secara tradisional masih banyak digunakan orang yaitu dengan menggunakan sinar matahari. Walaupun hal ini sangat bergantung dari cuaca (sinar matahari), kondisi dan lingkungan damana pengeringan itu berlangsung.

Pada umumnya, pengeringan (draining) zat padat berarti pemisahan sejumlah kecil air atua zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima. Pengeringan biasanya merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi, dan hasil pengeringan biasanya lalu siap untuk dikemas.

Pengeringan juga bertujuan meningkatkan mutu hasil dari pertanian/pekebunan dan industri.. Salah satu sebab terjadinya kerusakan ialah adanya akumulasi air didalam atau disekitar hasil pertanian/perkebunan tersebut dan hal ini dapat dicegah dengan jalan mengeluarkan kandungan air pada sekeliling hasil pertanian/perkebunan untuk menjaga suhu yang seragam dan proses teradinya pembusukan. (Lit. 6, hal 1)

1.2 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan karya akhir ini adalah:

1. Merancang dan membangun suatu alat pengering vakum (vacuum dryer). 2. Mengetahui cara kerja atau prinsip kerja pengering vakum (vacuum dryer). 3. Menambah dan mendalami ilmu tentang sistem pemakuman.

4. Mengaplikasikan ilmu yang didapat selama perkuliahan untuk digunakan dalam proses perancangan pengering vakum (vacuum dryer) sebagai prototipe karya akhir.

1.3 Manfaat

1.3.1 Bagi mahasiswa/i

1. Sebagai media untuk mengenal atau memperoleh kesempatan untuk melatih diri dalam melaksanakan berbagai jenis perkerjaan yang ada dilapangan.

2. Sebagai bahan untuk mengenal berbagai aspek ilmu perusahaan baik langsung maupun tidak langsung.

3. Memperoleh kesempatan untuk melatih keterampilan dalam melakukan perkerjaan atau kegiatan lapangan.

1.3.2 Bagi Program Studi

1. Sebagai sarana untuk memperkenalkan Program Studi Diploma-IV Jurusan Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara, pada lingkungan masyarakat dan perusahaan.

2. Sebagai sarana untuk memperoleh kerja sama antara pihak fakultas dengan perusahaan.

3. Sebagai masukan dari penerapan disiplin ilmu dari kurikulum tersebut, apakah masih ada relevansinya dengan keadaan dilapangan.

1.4 Batasan Masalah

Begitu luas permasalahan yang terdapat pada perancangan pengering vakum ini, maka penulis member batasan masalah yang akan dibahas. Masalah yang akan dibahas pada karya akhir ini yaitu

1. Menghitung kekuatan bahan pada bagian-bagian pengering vakum

2. Menghitung kekuatan sambungan las pada dinding bagian dalam ruang vakum.

1.5 Metodelogi Pengumpulan Data 1. Persiapan Orientasi

Mempersiapkan hal-hal yang perlu untuk kegiatan penelitian, membuat permohonan karya akhir dan konsultasi pada dosen pembimbing.

2. Studi Kepustakaan

Studi literatur yaitu mempelajari buku-buku karangan ilmiah yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi.

3. Survei Lapangan

Penulis melakukan survei pada laboratorium Teknik Industri (FT USU) untuk melihat bentuk dari ruang vukum

4. Pengumpulan Data

Pengumpulan data yang dilakukan dalam penyusunan karya akhir ini yaitu dengan cara:

a. Pengamatan langsung terhadap objek. b. Mencari buku-buku tentang alat pengering.

c. Mencari data-data tentang alat pengering melalui internet. 5. Analisa dan Evaluasi Data

Data yang telah diperoleh dianalisa dan dievaluasi bersama dengan dosen pembimbing.

6 Membuat Draft Laporan

Yaitu membuat laporan Karya Akhir sehubungan dengan data –data yang telah diperoleh.

7. Asistensi

Melaporkan hasil Karya Akhir yang telah ketik kepada dosen pembimbing.

1.6. Sistematika Penulisan

Adapun sistematis penulisan karya akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Pendahuluan.

Bab I dibahas mengenai Latar belakang, Tujuan dan Manfaat Perancangan, Sistematika Penulisan, Batasan Masalah dan Metode Pengujian.

II. Tinjauan Pustaka.

Bab II menjelaskan tentang teori pengeringan, macam-macam pengeringan dan rumus-rumus dasar konstruksi pengering vakum.

III. Prosedur Pengujian.

Bab III menjelaskan bahan yang dikeringkan, prinsip kerja vakum dan fungsi bagian-bagian pengering vakum.

IV. Hasil dan Pembahasan.

Bab IV membahas tentang perhitungan analisa perancangan dan kekuatan bahan bagian-bagian utama.

V. Kesimpulan.

Bab V akan memaparkan kesimpulan dari analisa hasil perhitungan bahan bagian-bagian utama.

Daftar pustaka

Referensi yang mendukung karya akhir ini akan secara lengkap disajikan untuk kemudahan dalam mencari data maupun bahan kajian berikutnya.

Lampiran.

Segala data hasil survey, data pendukung rancangan serta beberapa lampiran yang digunakan dalam penulisan Karya Akhir ini dilampirkan guna memudahkan dalam mencari maupun sebagai bahan kajian berikutnya.

Bagan aliran penulisan Karya Akhir

mulai

Gambar 1.1 Diagram aliran Pengerjaan Laporan Karya Akhir

2. Dimensi ruang vakum

3. Jumlah kalor yang diperlukan

4. Daya pada pompa

5.Perencanaan bahan rancangan

Kekuatan tarik b

(kg/mm2).

6. tegangan geser yang di izinkan ( a ) (kg/mm

2

)

7. perbandingan

perencanaan dengan harga perancangan

8.penetapan bahan rancangan dan kesimpulan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gambaran Umum

Pemisahan air atau zat cair lain dari zat padat dapat dilakukan dengan memeras zat cair itu secara mekanik hingga keluar, atau dengan pemisah sentrifugal, atau dengan penguapan secara termal. Kandungan zat cair didalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu bahan kebahan lain.zat. Terkadang zat padat yang disebut kering tulang (bone dry) masih mengandung sedikit zat cair.

Zat padat yang akan dikeringkan biasanya terdapat dalam berbagai bentuk serpih (flake), bijian (granule), kristal (crystal), serbuk (powder), lempeng (slab), atau lembaran senambung (continuous sheet) dengan sifat-sifat yang mungkin sangat berbeda. Zat cair yang akan diuapkan itu mungkin terdapat pada permukaan zat padat atau diseluruhnya bagain dalam.

2.2 Prinsip Dasar Pengeringan

Hal yang diinginkan dalam proses pengeringan adalah keluarnya air dari dalam bahan yang dikeringkan ke lingkungannya, sedangkan cara yang ditempuh untuk mencapai hal ini amatlah bervariasi, disesuaikan dengan kebutuhan dan kemampuan. Ada yang menggunakan panas matahari, panas buatan oleh heater, sistem vakum, atau kombinasi dari cara-cara tersebut.

Kadar air adalah banyaknya air per satuan berat bahan biasanya dalam %

% 100 ) (

(%) x

wd wm

wm air

kadar

+

Dimana :

Wm = massa air (kg)

Wd = massa bahan kering (kg)

2.3. Jenis-jenis Mesin Pengering 1. Pengeringan Nampan

Pengering yang paling umum digunakan untuk produk dengan jumlah yang tidak terlalu besar adalah pengering napan secara curah, pada gambar 2.1. yang terdiri dari satu atau beberapa kumpulan napan yang ditempatkan pada ruang terisulasi dimana udara panas dialiri oleh kipas dan kisi-kisi pemandu yang dirancang sesuai keperluan. Seringkali, sebagian dari udara buang diedarkan kembali oleh sebuah kipas yang ditempatkan didalam atau diluar ruang pengering. Pengering ini umumnya membutuhkan sejumlah pekerja untuk membongkar-muat produk. Waktu pengeringan umumnya cukup panjang (10-60 jam). Kunci keberhasilan operasi pengeringan ini adalah keseragaman aliran udara pengeringan terlama merupakan penentu lama pengeringan keseluruhan yang di butuhkan, yang selanjutnya menentukan kapasitas pengering. Napan-napan tersebut juga dapat menyebabkan distribusi yang kurang baik dan menurunkan kinerja pengeringan. (Lit. 2, hal 42)

Gambar 2.1. Pengering Nampan

Pengeringan jenis curah dapat diubah menjadi jenis kontiniu. Gambar 2.2. menunjukkan pengering turbo, yang terdiri atas susunan napan membujur yang diletakkan pada suatu batang vertical. Produk yang dimasukkan pada tingkat pertama di atur tinggi tumpukannya oleh sekumpulan pisau tak bergerak yang membentuk sederetan parit pada permukaan lapisan. Pisau-pisau ini dibuat bergerigi untuk memastikan terjadinya pencampuran bahan. Setelah satu putaran, bahan akan tersapu habis jatuh ke tingkat dibawahnya oleh pisau terakhir. Biasanya pengering ini dapat memuat sampai dengan 30 buah napan.

Udara panas di alirkan ke ruang pengering dengan kipas turbin. Udara di panaskan secara tak langsung dengan melewatkannya ke elemen pemanas internal. Bahan butiran basah di umpankan dari atas dan jatuh akibat gravitasi ke napan berikutnya melewati selot radial pada tiap rak sikular. Garu berputar mencampur padatan sehingga memperbaiki kinerja pengeringan. Pengering tersebut dapat beroperasi pada kondisi vakum, terutama untuk bahan yang sensitif terhadap panas atau ketika pelarut perlu dipulihkan dari uap air. (Lit. 2, hal 43)

Gambar 2.2. Pengering Turbo

Pengeringan talam sangat bermanfaat bila laju produksi kecil. Alat ini dapat digunakan untuk segala macam bahan. Alat ini biasanya digunakan untuk pengeringan bahan-bahan bernilai tinggi seperti zat warna dan bahan-bahan farmasi. Pengering talam dapat beroperasi dalam pakum, kadang-kadang dengan pemanasan tak langsung. Uap dari zat padat dikeluarkan dengan ejector atau pompa vakum.

2. Pengering Rotari

Pengering rotary bercascade adalah pengering kontak langsung yang beroperasi secara kontiniu dan terdiri atas cangkang silinder yang berputar perlahan serta biasanya dimiringkan beberapa drajat dari bidang horizontal untuk membantu perpindahan umpan basah yang dimasukkan pada ujung atas drum. Bahan kering dikeluarkan dari ujung bawah, pada Gambar 2.3. untuk menambah waktu tinggal bahan yang sangat halus dan kering (misalnya butiran keju), kasus yang jarang

terjadi, silinder lebih baik dimiringkan dengan ujung pengeluaran prosuk pada elevasi yang lebih tinggi.

Media pengering (udara panas, gas-gas hasil pembakaran, fleugas, dll) mengalir secara aksial melewati drum searah patau berlawanan arah dengan aliran prosuk. Aliran berlawanan lebih disukai bila bahan yang dikeringkan tidak sensitif terhadap panas dan harus dikeringkan sampai tingkat kadar air yang sangat rendah. Sedangkan metode aliran searah umumnya lebih disukai untuk bahan yang sensitif terhadap panas untuk laju pengeringan tinggi. (Lit. 2, hal 44)

Keuntungan dari pengering rotary adalah : a. Sangat fleksibel

b. Berkemampuan tinggi

c. Sesuai untuk kebutuhan laju produksi yang tinggi Kekurangan dari alat rotary drayer adalah:

a. Memerlukan biaya modal yang cukup besar b. Biaya pemeliharaan alat cukup besar

3. Pengering Beku

Padatan yang sangat sensitif panas, biasanya bahan bioteknologis tertentu, bahan farmasi atau pangan dengan kandungan flavor tinggi. Pengeringan terjadi dibawah titik tripel cairan dengan menyublimkan air beku menjadi uap, yang kemudian dikeluarkan dari ruang pengering dengan pompa vakum secara mekanis atau ejector jet uap panas. Umumnya pengeringan beku menghasilkan produk bermutu paling tinggi dibanding dengan teknik dehidrasi lain. Seperti pada gambar 2.4. (Lit. 2, hal 46)

Gambar 2.4. Pengering Beku Terowongan

4. Pengering Vakum

Vakum berasal dari bahasa latin, vacuus, artinya kosong. Jadi vakum artinya menghampakan suatu ruangan atau suatu kemutlakan dibawah nol tekanan. Sitem ruang hampa dikepung oleh atmospir bumi. Untuk meciptakan ruang hampa diperlukan pompa untuk mengeluarkan udara keluar dari system. Kebutuhan ini merupakan arti pekerjaan dasar dari vakum. (Lit. 10, hal 9)

Analisa termodinamika hanya memperhatikan nilai tekan mutlak. Akan tetapi, kebanyakan piranti pengukuran tekanan hanya menunjukkan tekanan ukur (gauge) yakni perbedaan tekanan mutlak suatu sistem dan tekanan mutlak atmosfer. Pengukuran bumbung-bourdon, misalnya, mengukur tekanan relatif terhadap atmosfer sekeliling. Konversi dari tekanan ukur ketekanan mutlak didapatkan dengan hubungan berikut. (Lit. 1, hal 10)

atm ukur

mutlak P P

P( ) = ( ) + (2.1)

(Lit. 1, hal 10)

Gambar 2.5. Hubungan Antara Tekanan Mutlak, Atmosfir, Ukur Dan Vakum

Untuk pengeringan padatan berbentuk butiran atau sluri, pengering vakum dengan berbagai rancangan mekanis telah tersedia secara komersial. Pengeringan jenis ini lebih mahal dari pada pengering bertekanan atmosfir tetapi sesuai untuk bahan yang sensitif panas dan memerlukan pemulihan pelarut atau jika ada rasio kebakaran atau ledakan. Pencampuran berbentuk kerucut tunggal atau ganda dapat

diterapkan untuk pengeringan denagn pemanasan selimut bejana dan pemakuman untuk mengeluarkan uap air. Pada gambar 2.7. dan 2.8. menunjukkan dua pengering vakum yang tersedia dipasar. Pengering vakum jenis pedal cocok untuk bahan seperti lumpur sedangkan pengering vakum jenis sabuk cocok untuk bahan berbentuk pasta. (Lit. 2, hal 47)

2.6. Pengering Vakum Jenis Pedal

(Lit. 2, hal 48)

Gambar 2.7. Pengering Vakum Jenis Sabuk

2.4 Klasifikasi Pengerigan

Kuantitas panas yang diperlukan untuk pengeringan terutama terdiri atas: 1. Panas untuk memanaskan bahan yang dikeringkan hingga mencapai suhu

2. Panas penguapan untuk mengubah cairan ke fasa uap 3. Panas yang hilang ke sekeliling.

Pengeringan dimana zat padat itu bersentuhan langsung dengan gas panas (biasanya udara) disebut pengeringan adiabatik (adiabatic dryer) atau pengeringan langsung (direct dryer). Bila perpindahan kalor berlangsung dari suatu medium luar dinamakan pengering nonadiabatik (nonadiabatic dryer) atau pengering tak-langsung (indirect dryer). Pada beberap unit terdapat gabungan pengeringan adiabatic dan nonadiabatik; pengering ini biasa disebut pengering langsung-tak-langsung (direct-indirect dryer).

Panas yang diberikan pada bahan yang akan dikeringkan dengan konduksi, konveksi atau radiasi. Hal ini tergantung pada tahap proses pengeringan, apakah pada permukaan atau pada bagian dalam bahan dengan melewati lapisan-lapisan yang telah dikeringkan. (Lit. 3, hal 251)

2.4.1 Pengering Adiabatik

Dalam pengeringan adiabatic, zat padat itu bersentuhan dengan gas panas menurut dari salah satu cara berikut:

1. Gas ditiup melintas permukaan hamparan atau lembaran zat padat, atau malintas satu atau kedua sisi lembaran. Proses ini disebut pengeringan dengan sirkulasi silang (cross-circulation drying) seperti pada gambar 2.8. (Lit. 3, hal 250)

Gas ditiupkan melalui hamparan zat padat butiran kasar yang ditempatkan diatas ayak pendukung. Cara ini disebut pengeringan sirkulasi tembus (through_circulation drying). Sebagaiamana juga dalam hal pengeringan sirkulasi-silang, disini pun kecepatan gas harus rendah untuk mencegah terjadinya pembawaikutan (entraiment) terhadap partikel zat padat seperti pada gambar 2.9. (Lit. 3, hal 250)

Gambar. 2.9. cross-circulation drying entraiment

2. Zat padat disiramkan kebawah melalui suatu arus gas yang bergerak perlahan-lahan ke atas; kadang_kadang dalam hal ini terdapat pembawaikutan yang tidak dikehendaki dari pada partikel halus oleh gas seperti pada gambar 2.10. (Lit. 3, hal 250)

Gambar 2.10. penyiraman didalam pengering putar

3. Gas dialirkan melalui zat padat dengan kecepatan yang cukup untuk memfluidisasikan hamparan seperti pada gambar 2.11. (Lit. 3, hal 250)

Gambar 2.11. fluidisasi hamparan zat padat

4. Zat padat seluruhnya dibawa ikut dengan arus gas kecepatan tinggi dan diangkut secara pneumatic dari peranti pencampuran kepemisah mekanik sperti pada gambar 2.12. (Lit. 3, hal 250)

Gambar 2.12. gas-zat padat diangkut secara penumatik 2.4.2 Pengering Nonadiabatik

Dalam pengeringan nonadiabatik, satu-satunya gas yang harus dikeluarkan ialah uap air atau uap jenuh pelarut, walaupun kadang_kadang sejumlah kecil ‘’gas menyapu’’ (sweep gas) (biasnya udara atau niytrogen) dilewatkan juga melalui unit itu. Pengering-pengering nonadiasbatik dibedakan menurut caranya zat padat itu berkontak dengan permukaan panas atau sumber kalor lainnya.

1. Zat padat dihamparkan di atas suatu permukaan horizontal yang stasioner atau bergerak lambat dan dimasak hingga kering. Pemanasan permukaan itu dapat

dilakukan dengan listrik atau fluida perpindahan kalor seperti uap atau air panas. Atau pemberian kalor ini dapat pula dilakukan dengan pemanas radiasi yang ditempatkan di atas zat padat itu.

2. Zat padat itu bergerak diatas permukaan panas, yang biasanya berbentuk silinder, dengan bantuan pengaduk atau konveyor sekrup (screw conveyor) atau konveyor dayung (paddle conveyor).

3. Zat padat penggelincir dengan gaya gravitasi di atas permukaan panas yang miring atau dibawa naik bersama permukaan itu selama suatu waktu tertentu dan kemudian diluncurkan lagi kesuatu lokasi baru. (Lit. 3, hal 251)

2.5 Sambungan Las

Pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam dimana logam menjadi suatu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan, atau dapat juga didefenisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antar atom. (Lit. 8, hal 54)

2.5.1 Macam-macam Sambungan Las

Agar sambungan las cukup kuat sambungan tersebut harus dirancang sesuai dengan cara penggunaannya nanti. Beberapa macam sambungan las dilihat pada gambar 2.13. berikut. (Lit. 8, hal 55)

G

am

bar

2.

13.

m

aca

m

-m

aca

m

sa

m

bungan l

2.5.2 Sambungan T (tee joint)

Bila gaya F bekerja sepanjang panjang logam dan eksentris seperti pada gambar 2.14. maka pada sambungan logam akan terjadi momen bending dan gaya geser, sehingga rumus tegangan total sebagai berikut:

Tegangan geser 1 = A 7 , 0

F

(Lit. 8, hal 58) (2.2)

dimana A = 2.a.l

Tegangan bending akibat momen bending

2 =

W 7 , 0 H . P

(Lit. 8, hal 58) (2.3)

dimana W = 6

. a . 2 2

= A

6



(Lit. 8, hal 58)

sehingga tegangan total

τ τ

τ

τ  ≤

     + = + = 2 2 2 2 1 6 1 7 , 0 l H A F

(Lit. 8, hal 58) (2.4)

Dimana

1

τ = Tegangan geser (psi) F = Gaya normal (lb)

A = luas penampang gesr (in) A = 2t_w1=2.0,707a.1

2 = Tegangan bending (psi)

L = panjang lasan (in)

2.6 Pompa Vakum

Pompa vakum adalah suatu alat/mesin yang berfungsi sebagai memindahkan fluida dari suatu ruang/tempat yang terisolasi dari udara bebas ke tempat yang lain. Tujuannya adalah intuk mendapatkan tekanan udara yang lebih rendah.

Dalam laboratorium fisika pompa yang sering diguanakan adalah jenis pompa minyak putar yang dapat menimbulakan tekanan serendah 4

10− mm raksa dan pompa difusi raksa atau minyak untuk tekanan sampai serendah 8

10− mm Hg. Gambar 2.15 melukiskan secara skematik (bagan) jenis pompa minyak putar yang umum dipakai di Amerika Serikat. Bejana yang akan dihampakan disambungkan pada pipa A, yang menghubungkan langsung dengan ruang B. Bila silinder eksetrik C berputar menurut arah yang ditunjukkan, titik kontak antara silinder ini dengan dinding silinder sebelah dalam stasioner, bergerak keliling menurut arahputaran jarum jam, seraya mejebak sejumlah udara di dalam ruang E. Pelat peluncur D tetap kontak dengan silinder yang berputar itu berkat tekanan batang

F. Bila udara di dalam E sudah demikian cukup mampat sehingga memperbesar tekanan sedikit diatas tekanan udara luar, katup G akan membuka dan udara udara akan menggelembung malalui minyak lalu keluar melalui lubang H. Silinder itu digerakakn oleh sebuah motor listrik kecil. (Lit. 11, hal 300)

Gambar 2.15. pompa putar minyak 2.6.1 Perhitungan Pompa

Untuk menghitung daya pompa dapat menggunakan rumus berikut V

H g

P=γ. . . (Lit. 12, hal 242) (2.5) Dimana:

P = daya pompa (kW) γ = kerapatan fluida (kg/m3) V = laju aliran (m /s)

g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)

2.6.2 Kecepatan Alir Pipa Hisap

Dengan menggunakan persamaan kountinitas dapat ditentukan kecepatan aliran pada pipa hisap. Kecepatan aliran pada pipa hisap adalah:

Q = V x A (Lit. 4, hal 94) (2.6)

A Q

V=

V =

2

4d Q π

Berdasarkan perhitungan rumus diatas maka didapat kecepatan aliran: Vs = m/s

Dimana : Q = kapasitas aliran volumetrik (m /3 s) V = kecepatan aliran (m /s)

A = luas penampang aliran (m ) 2

2.7 Perpindahan Kalor

Kalor diberikan kepada pengering degan tujuan: 1. Memanaskan umpan (zat padat dan zat cair)

2. Menguapkan zat cair

3. Memanaskan zat padat sampai suhu akhirnya 4. Memanaskan uap sampai suhu akhirnya

x

Q

•

Q

x+dx

•

dx

Hal tersebut 1,3, dan 4 biasanya dapat diabaikan terhadap 2. (Lit. 3, hal 253)

Kalor merupakan bagian terpenting dari proses pengeringan, maka untuk menghitung laju kalor dapat menggunakan persamaan laju Fourier untuk menghubungkan laju perpindahan kalor keadaan dari volume medan temperatur. (Lit. 9, hal 488)

Gambar 2.16. Hantaran melalui sebuah mistar yang luasnya berubah-ubah

dx x

x Q

Q = ₊ (Lit. 9, hal 488) (2.7)

Dimana:

Q_x = laju masukan energi/perpindahan panas per waktu satuan (J/s)

dx x

Q ₊ = laju keluaran energi/perpindahan panas per waktu satuan (J/s) Dari persamaan laju fourier,

dx x x

x x

dx dT A Q dx

dT A k Q

+

      = 

     −

= (Lit. 9, hal 489) (2.8)

1

T T2

kA L R=

Q

∗ dT = perubahan temperatur (K)

dx = jarak (m)

A = luas permukaan perpindahan kalor ( 2

m ) K = konstanta

Persamaan energi mengatakan kepada kita bahwa fluks kalor adalah konstan, dan bahwa

0

2 2

= dx

T d

(Lit. 9, hal 489) (2.9)

Gambar 2.17. konduksi melalui sebuah lempeng

(Lit. 9, hal 489) (2.10)

Gambar 2.18. rangkaian termal yang bersangkutan dari gambar 2.17 Dimana:

1

R = ketahanan termal (m².0C /W) L = panjang ketahanan termal (m)

Q = Jumlah perpindahan energi sebagai kalor (J/s)

Jika menentukan temperature T dan ₁ T pada kedua permukaan lempeng, 2

maka kondisi batas pada T (x) adalah

T (0) = T ₁ T (L) = T (Lit. 9, hal 490) ₂ (2.11) Pemecahan pers. adalah

T = C₁x+C₂

Dimana C dan ₁ C adalah konstanta- konstanta integrasi yang ditetapkan oleh 2

kondisi- kondisi batas. Dengan menerapakan persamaan 3.1, kita mendapatkan sehingga

T = T + 1

L T T₂− ₁

x (Lit. 9, hal 490) (2.12)

Maka distribusi temperature adalah linier melalui lempeng tersebut. Maka fluks kalor (q’’) adalah

"

q = 

  

  −

L T T

k 1 2 (Lit. 9, hal 490) (2.13)

maka

(

1 2

)

" T T L

kA Aq

Q  −

     =

= (Lit. 9, hal 490) (2.14)

R =

kA L

(Lit. 9, hal 490) (2.15)

Dimana kA merupakan konduktivitas termal per luas penampang (lampiran 1 dan 2) Maka dapat dituliskan sebagai

Q =

R T T1− 2

BAB III

PENETAPAN SPESIFIKASI

3.1 Bahan Yang Dikeringkan

Bahan yang dikeringkan pada perancanganan alat pengering vakum ini adalah irisan buah pisang dengan ketebalan ± 2 mm.

3.2 Perencanaan Sistem Pemanas dan Pemvakuman

Untuk memanaskan ruang vakum direncanakan sistim pemanas (heater) menggunakan panas dari api kompor minyak tanah dan besar nyala api dapat disesuaikan dengan yang diinginkan. Dalam perencanaan pengering vakum ini temperatur ruang vakum saat proses pengeringan berlangsung direncanaka 45 C0 , 55

C

0

dan 55 C0 .

Untuk memvakumkan ruang vakum digunakan sebuah pompa vakum yang digerakkan oleh motor listrik. Tekanan ruang vakum yang direncanakan adalah -76 cmHg.

3.3 Spesifikasi Perencanaan

Bahan yang dikeringkan : Irisan buah pisang

Dimensi ruang pengering : P = 40 cm, L = 40 cm, T = 40 cm. Sumber kalor : Kompor minyak tanah.

3.4 Cara Kerja Pengering Vakum:

1. Irisan-irisan pisang yang diletakkan kedalam rak1, 2 dan 3. masing-masing rak terisi 1 ons irisan buah pisang. Rak tersebut dimasukkan kedalam ruang pengering dan ditutup rapat.

2. Nyalakan pompa vakum pastikan katup no. 9 terbuka dan katup 2, 15, 17 tertutp. Pada saat pompa vakum bekerja udara diruang pengering terhisap keluar dan tekanan diruang pengering menurun hal ini dapat ditandai dengan bergeraknya jarum barometer menuju -76cmHg. Matikan pompa dan tutup katup 9. Ketika jarum barometer telah menunjukkan angka -76 cmHg.

3. lakukan proses pemanasan dengan menyalakan api kompor dan meletakkannya kedalam dudukan ruang vakum. (nyala api jangan terlalu besar dan jangan terlalu kecil). Saat proses pemanasan berlangsung jarum termometer bergerak searah jarum jam. Bila. Jarum termometer telah menunujukan temperatur yang diinginkan (sesuai dengan percobaan I, II, dan III) kecilkan api kompor. Hal ini bertujuan untuk menjaga temperatur agar tetap pada posisi yang diinginkan.

4. Saat proses pemanasan berlangsung tekanan di ruang vakum naik, hal ini dapat dilihat pada jarum barometer yang bergerak searah jarum jam. Untuk menjaga agar tekanan diruang pengering tetap pada tekanan -76 cmHg maka mesin pompa sesekali dinyalakan untuk menghisap udara/uap didalamnya. 5. Bila termometer talah menunjukkan temperatur yang diinginkan (sesuai

dengan percobaan I, II, III.temperatur tersebut dipertahankan 15, 20 menit dan 25 menit.

6. Pada saat proses pengeringan berlangsung air yang tekandung pada irisan pisang akan menguap (menghasilkan uap basa), tekanan diruang pengering naik hal ini dapat dibuktikan dengan bergeraknya jarum barometer searah jarum jam Untuk menjaga agar tekanan tetap pada posisi -76 cmHg, maka uap basa harus dipompa keluar. Pada prosese pemompaan ini katup 2 dan 17 dibuka sedangkan katup 9 dan 15 tertutup.

7. Agar pompa terhindar dari kerusakan-kerusakan pompa, sebelum uap basah terhisap keluar melalui pompa vakum, maka uap ini harus diubah menjadi uap kering. Proses pengubahan uap basah menjadi uap kering berlangsung pada filterisasi.

8. Bila lama proses pengeringan telah mencapai waktu yang diinginkan matikan api kompor, buka tutup ruang pengering dan keluarkan rak dari ruang pengering. Menimbang dan mencatat hasil pengeringan awal. Pindahkan rak 1 keposisi rak 3, dan rak 3 pindah keposisi rak 1. hal ini dilakukan kerena temperatur rak 3 lebih tinggi dari rak 1. beda temperatur ini mengakibatkan rak 3 lebih cepat kering dari pada rak 1.

9. Masukkan kembali rak kedalam ruang pengering, ulangi percobaan dengan melakukan langkah-langkah seperti yang telah dijelaskan diatas. Bila semua langkah telah selesai maka proses pengeringan berakhir . Hasil pengeringan akhir ditimbang untuk mengetahui berat akhirnya.

1 2 3

4

11

5 6

7

8

9 10

12

16 13

17 18

19

15 14

3.5 Konstruksi Pengering Vakum

Gambar 3.1 Konstruksi Pengering Vakum

Keterangan :

1. Termometer 2. Katup Masuk/Katup Isap Uap 3. Pressure Gauge

4. Buah 5. Rak

6. Dinding Dalam 7. Dinding Luar 8. Busa Penahan Panas 9. Katup Hisap

10.Pipa Hisap

11.Kompor (sumber kalor) 12.Dudukan Ruang Vakum 13.Filterisasi

14.Air

15.Katup Buang 16.Pompa Vakum 17.Katup Isap Uap 18.Slang Isap Uap 19.Slang Buang

3.6 Spesifikasi Bagian-bagian Utama Pengering Vakum 3.6.1 Ruang Vakum

Ruang vakum merupakan ruang tempat proses pengeringan. Ruangan ini terisolasi dari udara bebas. Didalam ruangan ini akan diletakkan rak tempat meletakkan bahan yang dikeringkan.seperti pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Ruang vakum Tabel 3.1 Spesifikasi ruang vakum

Jenis Boks

Bahan stainless steel 2 mm

dimensi P = 40 cm, L = 40 cm, dan T = 40 cm

3.6.2 Rak

Rak berfungsi untuk tempat meletakkan irisan buah yang akan dikeringkan. Setelah irisan buah berada didalam rak, rak dimasukkan kedalam ruang vakum untuk proses pengeringan seperti pada gambar 3.4.

Gambar 3.4 Rak Tabel 3.2 Spesifikasi rak.

Jenis Rak

bahan galfinis 0.520. mm

dimensi P = 37 cm, L = 37 cm, dan T = 10 cm

3.6.3 Dudukan Ruang Vakum

Alat ini berfungsi sebagai tempat dudukan/meletakkan ruang vakum, selain itu alat ini juga berfungsi sebagai pelindung api kompor dari tiupan angin agar api tetap stabil pada saat pemanasan seperti terlihat pada gambar 3.5.

Table 3.3 Spesifikasi dudukan ruang vakum

Rangka dudukan plat profil L 25 Dinding Plat 1,2 mm

dimensi P = 45 cm x L = 27 cm

3.6.4 Pompa Vakum

Pompa vakum berfungsi untuk menghisap udara dan uap dari ruang vakum. Pompa ini digerakkan oleh motot listrik seperti terlihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6 pompa vakum Bagian-bagian pompa vakum

1. Saluran Masuk (intake fitting) 2. Katup Balas Gas (gas ballast valve) 3. Saluran Pengisi Minyak (oil fill port) 4. Sight Glass

5. Penampung Minyak

7. Landasan Pompa

8. Katup Isolasi dari system (Iso-Valve) 9. Motor Penggerak

10.Tombol Penggerak (power switch) 11.Saluran Keluar

12.Tangkai

Tabel 3.4 Spesifikasi pompa vakum

model 15607

Voltage range 220 V

Frequency range 50 Hz Free Air Replacement 142 l/m

Stages 2

Motor Speed 1425 rpm

Factory Micron Rating 20 microns Approximate Oil Capacity 400 ml

Weight 15 kg

Width 14.29 cm

Height 24,6 cm

Length 42 cm

Intake ½” and ¼”

SAE MFL MIN Starting Temp. at 90% voltage 0 0C

Motor Size 37 kw (1/2 hp) Capacitor start Operating Temperature 68 0C

3.6.5 Katup

Jenis katup yang digunakan untuk perancangan alat ini adalah katup Ball (globe). Untuk katup isap uap yang digunakan berukuran ¾’’, dan untuk katup udara isap berukuran ½’’ inch. Bahan kutup terbuat dari kuningan seperti pada gambar 3.7.

Gambar 3.7 katup Table 3.5. Spesifikasi Katup

Jenis katup Ball (globe) Bahan kuningan

Ukuran ½ inch dan ¾ inch

3.6.6 Termometer

Termometer berfungsi untuk mengukur temperatur ruang vakum terutama pada saat proses pengeringan. Termometer yang digunakan adalah termometer jenis tahanan seperti pada gambar 3.8.

Gambar 3.8 Termometer Table 3.6. Spesifikasi termometer

Jenis Analog Ukuran 2 ½ inch

3.6.7 Barometer

Barometer berfungsi untuk mengukur tekanan udura. Jenis alat ukur tekanan yang digunakan alat ukur bourdon seperti pada gambar 3.9.

Uap kering Uap basa

Air

uap menempel pada pipa genangan air dari uap keterangan :

Table 3.7 Spesifikasi Barometer Jenis Analog Ukuran 2 ½ inch

3.6.8 Filterisasi

Filterisasi berfungsi untuk memisahkan uap basa dengan uap kering sehingga uap basa tidak terisap oleh pompa vakum. Proses pemisahannya yaitu ketika pompa bekerja uap basa akan terisap melalui gulungan pipa. Akibat gulungan-gulungan pipa ini maka uap basa yang terisap akan manabrak dinding pipa. Uap yang menempel pada dinding pipa akan menjadi kumpulan-kumpulan air yang akhirnya ikut terhisap oleh pompa. Namun karena ada perbedaan berat jenis antara air dan uap kering maka air akan jatuh pada ujung pipa dan uap kering berlanjut ke pompa vakum sepeti terlihat pada gambar 3.10.

.

Gambar 3.11. filterisasi Table 3.8 Spesifikasi filterisasi

Jenis Tabung

Ukuran =12 inch, l = 30 cm

3.6.9 Kompor Minyak Tanah

Kompor berfungsi sebagai sumber kalor. Kompor yang digunakan adalah kompor minyak tanah. Besar nyala api kompor dapat disesuaikan dengan kebutuhan seperti terlihat pada gambar 3.12.

BAB IV

ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHAN BAGIAN-BAGIAN UTAMA

4.1. Analisa Perhitungan Kekuatan Sambungan Las

Mengingat pada rancangan pengering vakum ini sambungan yang digunakan adalah sambungan las, maka sangat perlu diperhitungkan kekuatan dari sambungan las itu sendiri. Las yang digunakan adalah las busur listrik Ø 2,6 mm, maka kekuatan sambungan las pada plat dinding ruang vakum dapat dihitung sebagai berikut :

τ =

A F

F = P . A

F = ( 76 cmHg) . (0,2 cm x 40 cm) = (0,1 N/ m²) . (8 cm²)

= 0,80 Newton

2

8 8 , 0

cm N =

τ

= 0,1 kg/cm²

τ b = 0,5 . ( )

=

0,5 b

τ

=

0,5 kg/cm² 0,1

= 0,02 kg/mm 2

kekuatan tarik baja ( ) 90 kg/mm² (dari lampiran 1)

a

τ = (0,5) . (90 kg/mm²) = 45 kg/mm²

Kerena tekanan kerja dipertahankan maka gaya yang terjadi sangat kecil jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi sambungan las amankarena τ

≥

τa.

4.2 Perhitungan Kekuatan Bahan Plat Dinding Ruang Vakum

Tekanan yang terdapat pada ruang vakum sebesar 76 cmHg, maka gaya yang bekerja dapat dihitung dengan :

P =

A F

P = 76 cmHg = 0,01 kg/m²

A = l . b (meter)

0,01 kg/m² =

) 2 ).( 400

( mm mm F

F = (0,01 kgf/m²).(800 mm²) = 8 kg

Momen bending yang terjadi pada plat : Mb = F.l

= (8 kg) . (0,4 m) = 3200 kg mm

Tegangan bending yang terjadi :

σ b =

A Mb = mm² 800 kgmm 3200

= 4 kgmm²

Maka kekuatan yang tarik terjadi adalah 4 kgmm².

Sedangakan kekuatan tarik bahan stainless (302) adalah 90 kgmm². (lampiran 7) Karena σ

≥

σb maka konstruksi aman.

4.3 Daya Pompa

Untuk mencari Daya pompa dapat dihitung dengan rumus: P = .Q.H

Dimana :

P = daya pompa (Watt)

= berat jenis uap air (N/cm3)

= rapat massa ( ) x percepatan gravitasi (g) lampiran 3 Q = kapasitas pompa (l/menit)

H = head pompa (cm)

H = g g P z 2 . ν ρ + + = 40 cm

) / 980 ( . 2 / 142 , 0 ) / 980 ( . 09 , 0 76 2 3 2 s cm m cm s cm Hg cm + +

= 40 + 0,86 + 0,000072 = 40,86 cm

Maka daya pompa P = .Q.H

= (88,2) . (0,142) . (40,86) = 511,7 W

= 0,5 kW

4.4 Kecepatan Alir Pipa Hisap

Untuk menghitung kecepatan alir pipa hisap dapat dihitung: Q = V.A

V = A Q V = 2 4d Q π = ) 58 , 1 ( 4 14 , 3 / 142 2 cm men ltr

= ₂

) 58 , 1 ( 785 , 0 / 142 cm men ltr

= ₂

3 0124 , 0 / 142 , 0 m men m

= 11,45 m/men

stainless plat

atas Permukaan T2=

3 3 Rak

T =

2 4 Rak

T =

1 5 Rak

T =

C ess

platstainl bawah

Permukaan

T1= =200 0

L1 =

0,

2 cm

L2 =

4 cm

L3 =

12 cm

L4 =

12 cm

L5 =

11 cm

C C C

T6=450 ,500 ,550

4.5 Temperatur Pada Masing-masing Rak

Besarnya temperatur pada masing-masing rak berbeda, hal ini dipengaruhi oleh jarak dari sumber kalor. Adapun besar kalor pada masing-masing rak dapat diketahui dengan menghitung besar hambatan (R) dan besar fluks kalor(q ) : ''

Ruang pengering

Percobaan I temperatur T1danT6 adalah 200 C 0

dan 45 C0

8 8 5 7 7 6 6 4 5 5 4 4 3 3 3 2 2 2 1 1 1 5 4 3 2 1 A k L A K A k L A k A k L A K A k L A k L R R R R R RA + + + + + + + = + + + + = Dimana : 1

k = konduktivitas termal baja tahan karat (lampiran 1)

8 6 4 2,k ,k ,k

k = konduktivitas termal udara (lampiran 2)

7 5 3,k ,k

k = konduktivitas termal rak (bahan besi) (lampiran 1)

1

A = luas penampang plat stainless stee l0,16 mtr².

2

A ,A4, A6 = luas celah ruang vakum dan jumlah luas lingkaran pada per-

mukaan rak 0,11 mtr².

7 5 3,A ,A

A = luas permukaan rak 0,05 mtr².

8

A = luas permukaan ruang vakum 0,16 mtr².

) 4 , 0 . 4 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 11 , 0 05 , 0 ( . )) . /( 54 ( ) 11 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 12 , 0 05 , 0 ( . )) . /( 54 ( ) 11 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 12 , 0 05 , 0 ( . )) . /( 54 ( ) 11 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 04 , 0 ) 4 , 0 . 4 , 0 ( . ) . /( 45 002 , 0 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 0 mtr mtr C m W mtr mtr C m W mtr C m W mtr mtr C m W mtr C m W mtr mtr C m W mtr C m W mtr mtr mtr C m W mtr RA + + + + + + + = W C m W C m W C m W C m W C m / . 82 , 25 / . 044 , 0 / . 044 , 0 / . 149 , 0 / . 027 , 0 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 + + + + =

RA = 26,334 m².0C /W

Maka fluks kalor ( "q ) pada temperatur 45 C0

" q =

RA T T1− 6

= W C C C / m². 26,334 ) 45 200 ( 0 0 0 − "

q = 5,885 W/m²

Karena fluks kalor ( "q ) yang sama lewat melalui setiap tahanan (R), maka temperatur pada setiap titik dapat dihitung dengan :

= =

− ₂ q"R₁A

1 T

T (5,885 W/m²) . (0,277 m².0C /W) = 1,63 C0 =

=

− 3 q"R2A 2 T

T (5,885 W/m²) . (0,149 m².0C /W) = 0,876 C0 =

=

− ₄ q"R₃A 3 T

T (5,885 W/m²) . (0,044 m².0C /W) = 0,259 C0

= =

− ₅ q"R₄A

4 T

T (5,885 W/m²) . (0,044 m².0C /W) = 0,259 C0 =

=

− ₆ q"R₅A 5 T

T (5,885 W/m²) . (25,82 m².0C /W) = 151,9 C0

Maka temperatur pada masing-masing titik : =

2

T T₁−(T₁−T₂)=200 0C- (1,63 C0 ) = 198,37 C0 =

3

T T₁−(T₂ −T₃)=198,37 C0 - (0,876 C0 ) = 197,23 C0 =

4

T T₁−(T₃−T₄)=197,49 C0 - (47,66 C0 ) = 197,23 C0 =

5

T T1−(T4 −T5)=197,23 C

0 _{- (447,66 C}0 _{) = 196,97 C}0

=

6

T T1−(T5−T6)=196,97 C

0

Jadi temperatur pada masing-masing rak adalah : Rak 1(T₅) = 197,23 C0

Rak 2 (T4)= 197,23 C

0

Rak 3 (T₃)= 197,49 C0

Pada percobaan II temperatur T1danT6 adalah 200 C 0

dan 50 C0 Untuk harga k sama dengan percobaan I

8 8 5 7 7 6 6 4 5 5 4 4 3 3 3 2 2 2 1 1 1 5 4 3 2 1 A k L A K A k L A k A k L A K A k L A k L R R R R R RA + + + + + + + = + + + + = ) 4 , 0 . 4 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 11 , 0 05 , 0 ( . )) . /( 54 ( ) 11 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 12 , 0 05 , 0 ( . )) . /( 54 ( ) 11 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 12 , 0 05 , 0 ( . )) . /( 54 ( ) 11 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 04 , 0 ) 4 , 0 . 4 , 0 ( . ) . /( 45 002 , 0 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 0 mtr mtr C m W mtr mtr C m W mtr C m W mtr mtr C m W mtr C m W mtr mtr C m W mtr C m W mtr mtr mtr C m W mtr RA + + + + + + + = W C m W C m W C m W C m W C m / . 82 , 25 / . 044 , 0 / . 044 , 0 / . 149 , 0 / . 027 , 0 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 + + + + =

Maka fluks kalor ( "q ) pada temperatur 50 C0

" q =

RA T T₁− ₆

= W C C C / m². 26,334 ) 50 200 ( 0 0 0 − "

q = 5,696 W/m²

Karena fluks kalor ( "q ) yang sama lewat melalui setiap tahanan (R), maka temperatur pada setiap titik dapat dihitung dengan :

= =

− 2 q"R1A 1 T

T (5,696 W/m²) . (0,277 m².0C /W) = 5,419 C0 =

=

− ₃ q"R₂A 2 T

T (5,696 W/m²) . (0,149 m².0C /W) = 5,547 C0

= =

− ₄ q"R₃A 3 T

T (5,696 W/m²) . (0,044 m².0C /W) = 5,652 C0 =

=

− 5 q"R4A

4 T

T (5,696 W/m²) . (0,044 m².0C /W) = 5,652 C0

= =

− ₆ q"R₅A

5 T

T (5,696 W/m²) . (25,82 m².0C /W) = 147,07 C0

Maka temperatur pada masing-masing titik : =

2

T T₁−(T₁−T₂)=200 0C- (5,419 C0 ) = 194,58 C0 =

3

T T1−(T2 −T3)=199,9 C

0

- (5,547 C0

) = 189,034 C0

=

4

T T₁−(T₃−T₄)=184,66 C0 - (5,652 C0 ) = 183,382 C0 =

5

T T₁−(T₄ −T₅)=138,44 C0 - (5,652 C0 ) = 177,73 C0 =

6

Jadi temperatur pada masing-masing rak adalah : Rak 1(T₅) = 177,73 C0

Rak 2 (T4)= 183,382 C

0

Rak 3 (T₃)= 189,034 C0

Pada percobaan III temperatur T1danT6 adalah 200 C 0

dan 55 C0 Untuk harga k sama dengan percobaan I

8 8 5 7 7 6 6 4 5 5 4 4 3 3 3 2 2 2 1 1 1 5 4 3 2 1 A k L A K A k L A k A k L A K A k L A k L R R R R R RA + + + + + + + = + + + + = ) 4 , 0 . 4 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 11 , 0 05 , 0 ( . )) . /( 54 ( ) 11 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 12 , 0 05 , 0 ( . )) . /( 54 ( ) 11 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 12 , 0 05 , 0 ( . )) . /( 54 ( ) 11 , 0 ( . ) . /( 02624 , 0 04 , 0 ) 4 , 0 . 4 , 0 ( . ) . /( 45 002 , 0 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 0 mtr mtr C m W mtr mtr C m W mtr C m W mtr mtr C m W mtr C m W mtr mtr C m W mtr C m W mtr mtr mtr C m W mtr RA + + + + + + + = W C m W C m W C m W C m W C m / . 82 , 25 / . 044 , 0 / . 044 , 0 / . 149 , 0 / . 027 , 0 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 + + + + =

Maka fluks kalor ( "q ) pada temperatur 55 C0

" q =

RA T T₁− ₆

= W C C C / m². 26,334 ) 55 200 ( 0 0 0 − "

q = 5,506 W/m²

Karena fluks kalor ( "q ) yang sama lewat melalui setiap tahanan (R), maka temperatur pada setiap titik dapat dihitung dengan :

= =

− ₂ q"R₁A 1 T

T (5,506 W/m²) . (0,277 m².0C /W) = 1,525 C0 =

=

− ₃ q"R₂A 2 T

T (5,506 W/m²) . (0,149 m².0C /W) = 0,82 C0 =

=

− 4 q"R3A 3 T

T (5,506 W/m²) . (0,044 m².0C /W) = 0,242 C0 =

=

− ₅ q"R₄A

4 T

T (5,506 W/m²) . (0,044 m².0C /W) = 0,242 C0 =

=

− 6 q"R5A

5 T

T (5,506 W/m²) . (25,82 m².0C /W) = 142,16 C0

Maka temperatur pada masing-masing titik : =

2

T T1−(T1−T2)= C

0

200 - (1,525 C0 ) = 198,47 C0 =

3

T T₁−(T₂ −T₃)=198,47 C0 - (0,82 C0 ) = 197,65 C0 =

4

T T1−(T3−T4)=197,65 C

0 _{- (0,242 C}0 _{) = 197,41 C}0

=

5

T T₁−(T₄ −T₅)=197,41 C0 - (0,242 C0 ) = 197,16 C0 =

6

T T1−(T5−T6)=197,16 C

0

Jadi temperatur pada masing-masing rak adalah : Rak 1(T₅) = 197,16 C0

Rak 2 (T4)= 197,41 C

0

Rak 3 (T₃)= 197,65 C0

4.6. Data Hasil Pengujian Pada Proses Pengeringan Pisang.

Adapun data pengeringan pada proses pengeringan keripik pisang sebagai berikut :

Percobaan 1 (T = 45 0C, t2 = 15 mnt)

Tabel 4.1 Percobaan 1 (T = 45 0C, t2 = 15 mnt) pada proses pengeringan awal

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1

(menit) t2

(menit)

m1

(gram)

m2

(gram)

1

k

(%)

2

k

(%)

1 -76 197,23 15 15 100 95 75 71,25

2 -76 197,23 15 15 100 80 75 60

3 -76 197,49 15 15 100 75 75 56,25

Dimana :

P = tekanan kerja (cmHg) T = temperatur pengering (0C)

1

t = waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan temperature pengering (menit)

2

t = lama proses pengeringan (menit)

m1 = massa bahan awal (gram) m2 = massa bahan akhir (gram)

1

k = kadar air bahan sebelum pengeringan (%)

2

k = kadar air bahan sesudah pengeringan (%)

Proses pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1.

Tabel 4.2. Percobaan 1 (T = 45 0C, t2 = 15 mnt) pada proses setelah rak di pindahkan

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1

(menit) t2

(menit)

m1

(gram)

m2

(gram)

1

k (%)

2

k (%)

1 -76 197,23 12 15 75 50 56,25 37,5

2 -76 197,23 12 15 80 50 60 37,5

3 -76 197,49 12 15 95 45 71,25 33.75

Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 15 mnt)

Tabel 4.3. Percobaan 2 (T = 50 0C, t₁ = 15 mnt) pada proses pengeringan awal.

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1

(menit) t2

(menit)

m1

(gram)

m2

(gram)

1

k (%)

2

k

(%)

1 -76 92,44 15 15 100 90 75 grm 67,5

2 -76 138,55 15 15 100 75 75 grm 56,25

Proses pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1

Tabel 4.4. Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 15 mnt) pada proses setelah rak dipindahkan

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%)

1 -76 177,73 12 15 35 30 26,25 22,25

2 -76 183,38 12 15 75 45 56,25 33,75

3 -76 189,03 12 15 90 30 67,5 22,5

Percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 15 mnt)

Tabel 4.5 Percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 15 mnt) pada proses pengeringan awal

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%) 1 -76 197,16 15 15 100 85 75 63,75

2 -76 197,16 15 15 100 60 75 45

3 -76 197,65 15 15 100 30 75 22,5

Proses pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1

Tabel 4.6. Percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 15 mnt) pada proses setelah rak di pindahkan

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%) 1 -76 197,16 12 15 30 30 22,5 22,5

2 -76 197,16 12 15 60 40 45 30

Percobaan 1 (T = 45 0C, t2 = 20 mnt)

Tabel 4.7 Percobaan 1 (T = 45 0C, t₁ = 20 mnt) pada proses pengeringan awal

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%)

1 -76 197,23 15 20 100 97,5 75 73,12

2 -76 197,23 15 20 100 87,5 75 65,62

3 -76 197,49 15 20 100 37,5 75 28,12

Proses pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1

Tabel 4.8. Percobaan 1 (T = 45 0C, t2 = 20 mnt) pada proses setelah rak di pindahkan

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%)

1 -76 197,23 15 20 37,5 37,5 28,12 28,12

2 -76 197,23 15 20 87,5 50 65,62 37.5

3 -76 197,49 15 20 97,5 37,5 73,12 28,12

Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 20 mnt)

Tabel 4.9. Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 20 mnt) pada proses pengeringan awal

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%)

1 -76 177,73 14 20 100 90 75 67,5

2 -76 183,38 14 20 100 87,5 75 65,62

Proses pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1

Tabel 4.10. Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 20 mnt) pada proses setelah rak dipindahkan

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%)

1 -76 177,73 14 20 50 37,5 37,5 28,12

2 -76 183,38 14 20 87,5 60 65,62 44,99

3 -76 189,03 14 20 90 40 67,5 30

Percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 20 mnt)

Tabel 4.11. Percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 20 mnt) pada proses pengeringan awal

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%) 1 -76 197,16 14 20 100 87,5 75 65,62

2 -76 197,16 14 20 100 80 75 60

3 -76 197,65 14 20 100 45 75 33,75

Proses pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1

Tabel 4.12. Percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 20 mnt) pada proses setelah rak di pindahkan

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%) 1 -76 197,16 14 20 45 40 33,75 30

2 -76 197,16 14 20 80 50 60 37,5

Percobaan 1 (T = 45 0C, t2 = 25 mnt)

Tabel 4.13. Percobaan 1 (T = 45 0C, t2 = 25 mnt) pada proses pengeringan awal

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%)

1 -76 197,23 15 25 100 95 75 71,25

2 -76 197,23 15 25 100 60 75 45

3 -76 197,49 15 25 100 50 75 37,5

Proses pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1

Tabel 4.14. Percobaan 1 (T = 45 0C, t2 = 25 mnt) pada proses setelah rak di pindahkan

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%)

1 -76 197,23 15 25 50 45 37,5 33,75

2 -76 197,23 15 25 60 50 45 37,5

3 -76 197,49 15 25 95 45 71,25 33,75

Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 25 mnt)

Tabel 4.15. Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 25 mnt) pada proses pengeringan awal

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%)

1 -76 177,73 14 25 100 95 75 71,25

2 -76 183,38 14 25 100 75 75 56,25

3 -76 189,03 14 25 100 45 75 33,75

Proses pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1

Tabel 4.16. Percobaan 2 (T = 50 0C, t2 = 25 mnt) pada proses setelah rak di pindahkan

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%)

1 -76 177,73 14 25 45 30 33,75 22,5

2 -76 183,38 14 25 75 40 56,25 30

3 -76 189,03 14 25 95 30 71,25 22,5

Percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 25 mnt)

Tabel 4.17. Percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 25 mnt) pada proses pengeringan awal

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%) 1 -76 197,16 12 25 100 85 75 63,75 2 -76 197,16 12 25 100 50 75 37,5 3 -76 197,65 12 25 100 30 75 22.5

Proses pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1

Tabel 4.18. Percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 25 mnt) pada proses setelah rak di pindahkan

Rak P

(cmHg)

T (0C)

t1 (menit) t2 (menit) m1 (gram) m2 (gram) 1 k (%) 2 k (%) 1 -76 197,16 12 25 30 30 22,5 22,5 2 -76 197,16 12 25 50 30 37,5 22,5 3 -76 197,65 12 25 85 30 63,75 22,5

% 75 , 63 % 75 100 85 (%) 0 1 = × = ×

= kadarairawal m

m

4.7. Perhitungan Hasil Rata-rata Pada Percobaan

Dari table hasil percobaan di atas hasil pengeringan terbaik terdapat pada percobaan 3 (T = 55 0C, t2 = 25 mnt) pada proses setelah rak dipindahkan :

maka massa rata-rata pada pengeringan awal yaitu:

3

3 2

1 massarak massarak

rak massa mrata rata

+ + = − gram gram gram gram 55 3 30 50 85 = + + =

sedangkan massa rata-rata pada pengeringan akhir :

3

3 2

1 massarak massarak

rak massa

m_rata−rata = + +

gram gram gram gram 30 3 30 30 30 = + + =

Untuk kadar air pada hasil pengeringan awal dapat dihitung :

bahan air kadar akhir air kadar massa awal air kadar massa air

kadar (%)= ×

% 5 , 22 % 75 100 30 (%) 0 1 = × = ×

= kadarairawal

m m

Kadar air akhir pada rak 2

Kadar air akhir pada rak 3

Sedangkan kadar air akhir dari hasil pengeringan setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1 dapat dihitung :

bahan air kadar akhir air kadar massa awal air kadar massa air

kadar (%)= ×

% 5 , 22 % 5 , 22 30 30 (%) 1 1 2 = × = ×

= kadarairawal

m m rak pada akhir air kadar % 5 , 22 % 5 , 37 50 30 (%) 2 1 2 = × = ×

= kadarairawal

m m rak pada akhir air kadar % 5 , 37 % 75 100 50 (%) 0 1 = × = ×

= kadarairawal m

10 ₂₀ 30 60 50 40 70 80 10 20 30 40 50 60 70 80 Massa (gram) Wakt u ( m eni t) (30,74) (55,37) % 5 , 22 % 75 , 63 85 30 (%) 3 1 2 = × = ×

= kadarairawal

m m rak pada akhir air kadar

Kadar air rata-rata pada akhir pengeringan:

3

3 2

1 kadarairrak kadarairrak

rak air kadar air

kadar _rata−rata= + +

= 3 5 , 22 5 , 22 5 ,

22 + +

= 22,5 %

3.7. Grafik Hasil Pengujian

10 ₂₀ 30

60 50

40 70

80

10 20

30 40

50 60 70

80

Kadar air (%)

Wakt

u (

m

eni

t)

(41,25) (37) (22,5) (74)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Bedasarkan perhitungan dan perencanaan yang dilakukan maka hasil kesimpulanya sebagai berikut :

1. Spesifikasi Perencanaan

a. Bahan yang dikeringkan : irisan pisang ketebalan ± 2 mm b. Dimensi ruang vakum dan rak : 40 cm x 40 cm x 40 cm dan

36 cm x 36 cm x 10 cm

c. Sumber kalor : kompor minyak tanah

d. Tekanan : -76 cmHg

2. Konstruksi alat a. Ruang vakum

1. tegangan geser yang terjadi (τ) : 0,1 kg/cm² 2. tegangan geser (τa) : 45 kg/mm² 3. kekuatan tarik yang terjadi ( ) : 0,02 kg/ 2

cm 4. kekuatan tarik izin ( a) : 90 kg/mm² b. Pompa

1. Daya pompa : 0,5 kW 2. Kapasitas pompa : 142 ltr/menit 3. Kecepatan alir pipa : 11,45 m/men

3. Panas pada tiap rak a. Percobaan I

Rak 1(T5) = 197,23 C

0

Rak 2 (T₄)= 197,23 C0

Rak 3 (T3)= 197,49 C

0

b. Percobaan II

Rak 1(T₅) = 177,73 C0

Rak 2 (T₄)= 183,382 C0

Rak 3 (T₃)= 189,034 C0 c. Percobaan III

Rak 1(T5) = 197,16 C

0

Rak 2 (T₄)= 197,41 C0

Rak 3 (T3)= 197,65 C

0

4. Dari hasil percobaan, hasil pengeringan yang baik terdapat pada temperatur 55 C0 dan waktu 25 menit setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3 dipindahkan keposisi rak 1.

5. Massa pengeringan rata-rata :

a. Pada pengeringan awal 55 gram b. Pada pengeringan akhir 0,67 gr/menit

6. Kadar air rata-rata pengeringan a. Pengerigan awal 41,25 % b. Pengeringan akhir 22,5 %

5.2 SARAN

1. Pengering vakum ini masih sederhana sehingga perlu ada penyambungan dan pengembangan yang lebih baik untuk meningkatkan kinerja alat.

2. Perancangan pengering vakum hendaklah dibuat sesuai dengan bahan yang dibutuhkan serta kemampuan yang telah di perhitungkan mengingat harga perancangan sebuah alat pengering vakum cukup mahal.

3. Perumusan syarat-syarat harus ditentukan berdasarkan fungsinya, agar konstruksi dan seluruh elemen dari alat pengering vakum tersebut dapat bertahan lama (life time).

DAFTAR PUSTAKA

1. Saad. M. A, “Termodinamika, Prinsip Dan Aplikasi”, Edisi Bahasa Indonesia Jilid 1.

2. Devahastin. S, “Pengeringan industrial”, 2001, IPB. 3. Mc Cabe. W.L, “Operasi Teknik Kimia”. Jilid 2. 1993.

4. Streeter. V.L, dan wylie, E.B, “Mekanika Fluida”, Edisi Delapan Jilid I dan II. 5. Koestoro. R.A, “Perpindahan Kalor”, Salemba Teknik: Jakarta, 2002.

6.

7. Sularso dan Kiyokatsu Suga, “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”. Pradnya Paramita: Jakarta, 1994.

http:// “Pengeringan” @ Mohammadsholeh.htm

8. Achmad. Z, “Elemen Mesin I, Rafika Aditama”: Bandung 1999.

9. Reynold, C. William dan Perkins, H.C. “Termodinamika Teknik”, Erlangga: Jakarta 1994.

10.Ryans, J. L. dan Roper, D. L, “Process Vacuum System Design & Operation”, McGraw-Hill, 1986.

11.Zemansky, S. “Fisika Untuk Universitas 1”, Binacipta: Bandung 1982. 12.Fritz, F. “Turbin, Pompa dan Kompresor”, Erlangga: Jakarta 1988.

13. Rohanah. A, “Teknik Pengeringan (tep421)”, Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatra Utara. 2006.

30 80 10 20 40 50 60 70 Massa (gram) Wakt u ( m eni t) (30,74) (55,37)

%

5

,

22

%

75

,

63

85

30

(%)

3

1 2

=

×

=

×

=

kadar

air

awal

m

m

rak

pada

akhir

air

kadar

Kadar air rata-rata pada akhir pengeringan:

3

3 2

1 kadarairrak kadarairrak

rak air kadar air

kadar _rata−rata= + +

=

3 5 , 22 5 , 22 5 ,

22 + +

= 22,5 %

10 ₂₀ 30

60 50

40 70

80

10 20

30 40

50 60 70

80

Kadar air (%)

Wakt

u (

m

eni

t)

(41,25) (37) (22,5) (74)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Bedasarkan perhitungan dan perencanaan yang dilakukan maka hasil

kesimpulanya sebagai berikut :

1.

Spesifikasi Perencanaan

a. Bahan yang dikeringkan

: irisan pisang ketebalan ± 2 mm

b. Dimensi ruang vakum dan rak

: 40 cm x 40 cm x 40 cm dan

36 cm x 36 cm x 10 cm

c. Sumber kalor

: kompor minyak tanah

d. Tekanan

: -76 cmHg

2. Konstruksi alat

a. Ruang vakum

1. tegangan geser yang terjadi (

τ

) : 0,1 kg/cm²

2. tegangan geser (

τ

a

)

: 45 kg/mm²

3. kekuatan tarik yang terjadi ( ) : 0,02 kg/

2

cm

4. kekuatan tarik izin ( a)

: 90 kg/mm²

b. Pompa

1. Daya pompa

: 0,5 kW

3. Panas pada tiap rak

a. Percobaan I

Rak 1

(

T

5

)

= 197,23 C

0

Rak 2

(

T

₄

)

= 197,23 C

0

Rak 3

(

T

3

)

= 197,49 C

0

b. Percobaan II

Rak 1

(

T

₅

)

= 177,73 C

0

Rak 2

(

T

₄

)

= 183,382 C

0

Rak 3

(

T

₃

)

= 189,034 C

0

c. Percobaan III

Rak 1

(

T

5

)

= 197,16 C

0

Rak 2

(

T

₄

)

= 197,41 C

0

Rak 3

(

T

3

)

= 197,65 C

0

4. Dari hasil percobaan, hasil pengeringan yang baik terdapat pada temperatur 55 C

0

dan waktu 25 menit setelah rak 1 dipindahkan keposisi rak 3 dan rak 3

dipindahkan keposisi rak 1.

5. Massa pengeringan rata-rata :

a. Pada pengeringan awal 55 gram

b. Pada pengeringan akhir 0,67 gr/menit

6. Kadar air rata-rata pengeringan

a. Pengerigan awal 41,25 %

b. Pengeringan akhir 22,5 %

5.2 SARAN

1. Pengering vakum ini masih sederhana sehingga perlu ada penyambungan dan

pengembangan yang lebih baik untuk meningkatkan kinerja alat.

2. Perancangan pengering vakum hendaklah dibuat sesuai dengan bahan yang

dibutuhkan serta kemampuan yang telah di perhitungkan mengingat harga

perancangan sebuah alat pengering vakum cukup mahal.

3. Perumusan syarat-syarat harus ditentukan berdasarkan fungsinya, agar konstruksi

dan seluruh elemen dari alat pengering vakum tersebut dapat bertahan lama (life

time).

DAFTAR PUSTAKA

1.

Saad. M. A, “Termodinamika, Prinsip Dan Aplikasi”, Edisi Bahasa Indonesia

Jilid 1.

2.

Devahastin. S, “Pengeringan industrial”, 2001, IPB.

3.

Mc Cabe. W.L, “Operasi Teknik Kimia”. Jilid 2. 1993.

4.

Streeter. V.L, dan wylie, E.B, “Mekanika Fluida”, Edisi Delapan Jilid I dan II.

5.

Koestoro. R.A, “Perpindahan Kalor”, Salemba Teknik: Jakarta, 2002.

6.

7.

Sularso dan Kiyokatsu Suga, “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen

Mesin”. Pradnya Paramita: Jakarta, 1994.

http:// “Pengeringan” @ Mohammadsholeh.htm

8.

Achmad. Z, “Elemen Mesin I, Rafika Aditama”: Bandung 1999.

9.

Reynold, C. William dan Perkins, H.C. “Termodinamika Teknik”, Erlangga:

Jakarta 1994.

10.

Ryans, J. L. dan Roper, D. L, “Process Vacuum System Design & Operation”,

McGraw-Hill, 1986.

11.

Zemansky, S. “Fisika Untuk Universitas 1”, Binacipta: Bandung 1982.

12.

Fritz, F. “Turbin, Pompa dan Kompresor”, Erlangga: Jakarta 1988.

13. Rohanah. A, “Teknik Pengeringan (tep421)”, Departemen Teknologi Pertanian

Fakultas Pertanian Universitas Sumatra Utara. 2006.