5
Sekam memiliki kerapatan jenis bulk density 1125 kgm
3
, dengan nilai kalori 1 kg sekam sebesar 3300 Cal. Menurut Houston 1972, dalam Deptan, 2009, sekam memiliki
bulk density 0.100 g ml, nilai kalori antara 3300 -3600 Calkg sekam dengan konduktivitas panas 0.271 BTU.
Arang sekam mempunyai karakteristik ringan berat jenis 0.2 kgl, kasar sehingga sirkulasi udara tinggi, kapasitas menahan air tinggi, berwarna hitam sehingga dapat
mengabsorbsi sinar matahari dengan efektif. Rongganya banyak sehingga aerasi dan drainasenya baik, hal ini juga mempermudah pergerakan akar tanaman dalam media tanam
tersebut. Arang sekam telah steril, karena saat pembuatannya sekam telah mendapat panas yang tinggi karena proses pembakaran sehingga tidak memerlukan desinfeksi dengan
kemikalia apapun. Mempunyai daya melapuk lambat dan dianggap dapat bertahan kira-kira satu tahun sehingga dapat digunakan beberapa kali Wuryaningsih, 2008. Arang sekam
memiliki nilai permeabilitas sebesar 32.89 cmjam Patappa, 2001. Perbedaan fisik sekam padi dengan arang sekam, dapat dilihat masing-masing pada Gambar 2 dan 3.
D. Plastik Polybag
Polybag adalah suatu wadah penampung media tanam yang biasanya terbuat dari bahan polyethylene. Polyethylene merupakan film yang lunak, transparan dan fleksibel, mempunyai
kekuatan benturan serta kekuatan sobek yang baik. Dengan pemanasan akan menjadi lunak dan mencair pada suhu 110
o
C. Berdasarkan sifat permeabilitasnya yang rendah serta sifat- sifat mekaniknya yang baik, polyethylene mempunyai ketebalan 0.001 sampai 0.01 inchi,
yang banyak digunakan sebagai pengemas makanan, karena sifatnya yang termoplastik, polyethylene mudah dibuat kantung dengan derajat kerapatan yang baik Sacharow dan
Griffin, 1970 dalam Nurminah, 2002. Polybag termasuk ke dalam kelompok polyethylene yang memiliki berat jenis ringan
Low Density Polyethylene, dengan densitas sekitar 0.915 sampai 0.939 gcm
3
Hui, 1992 dalam Nurminah, 2002. Menurut Christopher 1981 dalam Nurminah 2002 konduktivitas
termal polyethylene adalah 0.046 WmK. Polybag biasanya berwarna hitam, sehingga memerangkap panas dari lingkungan.
Ukuran plastik polybag yang banyak dijual di pasaran antara lain 10 x 15 cm x 0,05 mm, 18 x 16 cm x 0,05 mm, 28 x 29 cm x 0,04 mm, 25 x 25 cm x 0,06 mm, 30 x 30 cm x 0,07 mm, 35
x 35 cm x 0,08 mm, 50 x 50 cm x 0,10 mm, dan 60 x 60 cm x 0,12 mm. Ukuran tersebut adalah ukuran ketika polybag dalam kondisi terlipat.
Gambar 2. Sekam padi Gambar 3. Arang sekam
6
E. Pindah Panas
Peristiwa pindah panas didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari satu daerah ke daerah lain sebagai akibat dari beda suhu dari daerah-daerah tersebut Kreith, 1994. Pindah
panas dapat terjadi secara konduksi, konveksi, dan radiasi.
a. Konduksi
Konduksi adalah proses aliran panas dari daerah dengan suhu tinggi ke suhu rendah di dalam suatu medium padat, cair, dan gas atau antara medium-medium yang
berlainan yang bersinggungan secara langsung Kreith, 1994. Besaran perpindahan panas konduksi tergantung dari nilai konduktivitas panas suatu bahan. Menurut Holman
et al 1997, jika suatu bahan terdapat gradien suhu maka terjadi perpindahan energi atau panas dari bagian yang bersuhu tinggi ke yang lebih rendah. Besarnya laju aliran panas
dengan cara konduksi suatu bahan dinyatakan dalam: …………….……...……… 1
dimana, Q
cond
: panas konduksi kJ k
: koefisien pindah panas konduksi Wm
2
.
o
C T
: suhu
o
C A
: luas penampang m
2
b. Konveksi
Aliran fluida yang menyerap panas pada suatu tempat, lalu bergerak ke tempat lain dan bercampur dengan bagian fluida yang lebih dingin serta memberikan panasnya,
disebut sebagai konveksi Cengel dan Boles, 2003 Cengel dan Boles 2003 mengemukakan bahwa perpindahan panas konveksi
berdasarkan cara menggerakkan alirannya diklasifikasikan menjadi dua cara yaitu, konveksi bebas alami dan konveksi paksa. Konveksi bebas terjadi karena adanya
perbedaan bulk density yang disebabkan oleh perbedaan suhu, sedangkan konveksi paksa terjadi karena adanya gerak dari luar misalnya dari pompa atau kipas. Laju perpindahan
panas konveksi dinyatakan dalam persamaan berikut: ……………………………... 2
dimana, Q
conv
: panas konveksi kJ h
: koefisien pindah panas konveksi Wm
2
.
o
C T
: suhu
o
C A
: luas penampang m
2
c. Radiasi
Radiasi adalah proses dimana panas mengalir dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah bila benda-benda tersebut terpisah di dalam ruang,
bahkan bila terdapat ruang hampa di antara benda-benda tersebut dan energi panas yang berpindah ini disebut panas radiasi Kreith, 1994. Laju aliran panas suatu benda dengan
cara radiasi, dihitung dengan menggunakan persamaan: …………….……………………3
dimana, q
r
: laju perpindahan panas radiasi W
7
:
konstanta Stefant Boltzmann 5.67 x 10
-8
Wm
2
K
4
:
emisivitas A
: luas permukaan m
2
T : suhu
o
C
F. Pressure Drop
Setiap material memiliki tahanan terhadap udara, begitu pula arang sekam. Hubungan antara debit fluida yang dialirkan dengan perubahan tekanan dapat dijabarkan dengan
menggunakan hukum Darcy Weisbach mengenai laju aliran fluida, yaitu: Q
...................................................................... 4 dimana,
k : permeabilitas darcy Q : laju aliran fluida ccs
: viskositas dinamik : gradien tekanan dalam aliran atmcm
A : luas penampang cm
2
G. Dasar-dasar Simulasi
Menurut Syamsa 2003 dalam Haryanto 2010 simulasi komputer adalah usaha mengeksplorasi model-model matematika dari suatu proses atau fenomena fisik dengan
menggunakan komputer dalam rangka memberikan gambaran situasi nyata dengan sebagian besar rinciannya. Simulasi proses adalah penggunaan model matematika untuk
menggambarkan secara realistik perilaku nyata dari sistem dengan mengukur tanggap dinamik variable-variable proses yang dipantau, misalnya suhu, tekanan, dan komposisi
bahan. Dengan memanipulasi atau bekerja dengan model, diharapkan: 1.
Dapat meramalakan hasil atau keluaran. 2.
Lebih memahami model fisik dan matematika dari fenomena dan proses. 3.
Bereksperimen dengan model. 4.
Melakukan pengujian dengan model. 5.
Menggunakan model untuk tujuan penelitian dan pelatihan. Secara garis besar, simulasi proses dapat dikategorikan menjadi dua kategori
berdasarkan kondisinya yaitu simulasi pada keadaan tunak dan simulasi dalam keadaan dinamis Syamsa, 2003 dalam Haryanto, 2010. Simulasi keadaan tunak biasanya terdiri dari
sejumlah persamaan aljabar yang diselesaikan secara iterasi, misalnya untuk menghitung kalkulasi panas dan keseimbangan dari suatu proses dibawah kondisi keadaan tunak yang
berubah-ubah. Program simulasi keadaan tunak umum digunakan dalam proses industri seperti pengukuran boiler dan peralatan turbin untuk laju panas tertentu.
Sedangkan simulasi keadaan dinamis tidak hanya memperhatikan kalkulasi panas dan keseimbangan bahan dalam keadaan tunak, tetapi juga kondisi transien dari perubahan
proses. Simulasi dilakukan dengan menyelesaikan persamaan-persamaan diferensial non- linier berjumlah besar dalam waktu nyata, untuk menggambarkan keseimbangan dinamik
bahan dan energi dari proses yang disimulasikan. Laju akumulasi masa dan energi dihitung secara kontinyu dan diintegrasikan sepanjang interval waktu yang relatif kecil, yaitu untuk
8
menghasilkan proses tiruan dari tanggap dinamik yang realistik seperti suhu, tekanan, dan komposisi bahan Haryanto, 2010
H. Computational Fluid Dynamics CFD
