50
4.2 Prinsip Kerja
Prinsip kerja alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK adalah dimana pompa kalor memberikan panas dengan mengekstaksi
energi dari udara sekitar. Panas kering udara diproses memasuki ruang pengering dan berinteraksi dengan bahan pertanian yang akan dikeringkan.
Udara lembab dan hangat dari ruang pengering diteruskan ke APK untuk menaikkan temperatur udara yang keluar dari evaporator yang akan
dialirkan ke kondensor dan kembali ke ruang pengering. Demikian seterusnya siklus udara pengering tersebut bersirkulasi.
4.3 Analisa Performansi Teknis 4.3.1 Data Hasil Pengukuran
Proses pengumpulan data dilakukan pada Senin, 2 Agustus 2015, Pukul 9.30 WIB sd selesai. Awal mula mesin pompa kalor dihidupkan
selama ± 90 menit atau temperatur ruang pengering mencapai 37,6 C
selama ± 5 jam. Adapun data yang diperoleh dari hasil pengukuran yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Kecepatan Udara Udara yang mengalir dalam sistem pengeringan bervariasi
kecepatannya. Pengukuran kecepatan dilakukan pada titik dimana udara akan masuk ke kondensor dengan menggunakan hot wire
anemometer. Adapun data hasil pengukuran kecepatan udara ini diperlihatkan pada tabel 4.1. Dimana data yang diperoleh adalah
kecepatan udara dan temperatur rata-rata.
Universitas Sumatera Utara
51 Tabel 4.1 Kecepatan dan Temperatur Udara Menuju Kondensor
No. Jam ke
Kecepatan Udara ms
Temperatur C
1 I
0,39 35,6
2 II
0,15 39,8
3 III
0,30 41,0
4 IV
0,31 40,8
5 V
0,25 40,1
6 VI
0,22 41,8
Rata-rata 0,27
40,31
2. Temperatur dan Kelembaban Udara Pengukuran temperatur dan kelembaban udara dilakukan dengan
menggunakan alat ukur Rh meter, dimana Rh meter diletakkan pada 2 titik pengukuran, yaitu pada saat udara keluar kondensor menuju
ruang pengering dan udara pada saat keluar ruang pengering menuju APK. Adapun data temperatur dan kelembaban terlihat pada tabel
4.2 di bawah ini: Tabel 4.2 Data Temperatur dan Kelembaban
No. Titik
Pengukuran Temperatur
C Kelembaban
Rata-rata Maks
Min Rata-rata
Maks Min
1 Titik 1
54,17 57,2
31,4 23,36
65,9 17,5
2 Titik 2
45,43 48,6
31,1 35,24
69,1 26,6
Keterangan: Titik 1 : Udara Masuk Ruang Pengering
Titik 2 : Udara Keluar Ruang Pengering
3. Tekanan Refrigeran Pengukuran tekanan refrigeran dilakukan dengan menggunakan
alat ukur Pressure Gauge, dimana pengukuran dilakukan pada saat
Universitas Sumatera Utara
52 refrigeran masuk ke kompresor titik A, keluar kompresor titik B
dan keluar kondensor titik C. Hasil pengukuran untuk masing- masing titik tersebut adalah:
Titik A; P1
gage
= 40 Psi = 377,115 kPa, tekanan absolutnya adalah P1
abs
= 477,115 kPa = 0,477 MPa Titik B; P2
gage
= 250 Psi = 1825,01 kPa, tekanan absolutnya adalah P2
abs
= 1925,01 kPa = 1,925 MPa Titik C; P3
gage
= 200 Psi = 1480,27 kPa, tekanan absolutnya adalah P3
abs
= 1580,27 kPa = 1,580 MPa
4.3.2 Menghitung Coefficient of performance COPPompa Kalor
Coefficient of performance COP pompa kalor adalah perbandingan antara kalor yang dilepas oleh kondensor dengan kerja
energi yang di konsumsi dalam siklus. Dimana energi yang dikonsumsi pada siklus ini adalah :
1. Energi menggerakkan kompressor; 2. Energi menggerakkan kipas;
Coefficient of performance COP pompa kalor dihitung dari persamaan 2.5, yaitu:
Atau:
Dimana: Kalor yang dilepaskan oleh kondensor dihitung dengan persamaan
2.6, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
53 Laju aliran massa udara:
Dimana: adalah density
berat jenis udara, ρ = 1,22 kgm
3
. A adalah luas penampang saluran udara, dimana:
Panjang, = 0,6m dan Lebar, = 0,5m
adalah kecepatan udara mengalir dalam saluran kondensor. Untuk kecepatan udara 0,27 ms diperoleh laju aliran massa udara
adalah:
Panas jenis spesifik udara: Suhu rata-rata udara keluar kondensor:
= 327,17 K Suhu rata-rata udara masuk kondensor:
= 313,31 K Kalor yang dilepaskan oleh kondensor adalah:
Energi menggerakkan kompresor dihitung dengan persamaan:
Universitas Sumatera Utara
54 Sedangkan laju aliran refrigeran dihitung dengan menggunakan
persamaan:
Dari hasil pengukuran tekanan refrigeran, dengan menggunakan tabel dan diagram refrigeran R22 DuPont Lampiran 1, diperoleh data
termodinamik refrigeran R22 seperti terlihat pada tabel 4.3 berikut: Tabel 4.3 Data Termodinamik Refrigeran R22 DuPont
Titik T,
o
C p,
kPa h,
kJkg
1 -1,32
477 404,57
2 79,8
1925 446,966
3 41,23
1580 251,3
4
-1,32 477
251,3 Data pada tabel 4.3 diperoleh berdasarkan perhitungan dengan cara
interpolasi pada tabel R22 yang dijelaskan sebagai berikut: Tabel 4.4 Interpolasi Nilai Entalpi
p, kPa
h, kJkg
466,4 404,3
477 X
482,0 404,7
Maka nilai h1 vapour pada tekanan 477 kPa adalah 404,57 kJkg.
Universitas Sumatera Utara
55 Dengan cara yang sama diperoleh nilai h2 superheated pada
tekanan 1925 kPa adalah 446,966 kJkg, dan h3 liquid pada tekanan 1580 kPa adalah 251,3 kJkg. berdasarkan siklus kompresi uap ideal
nilai h4 sama dengan h3 yaitu 251,3 kJkg dimana tekanan h4 sama dengan h1 yaitu 477 kPa.
Selanjutnya nilai laju aliran massa refrigeran diperoleh:
Maka energi daya kompresor adalah:
Kalor yang diserap oleh evaporator sebesar:
Daya menggerakkan kipas fan diperoleh sebesar 0,105kW Maka coefficient of performance COP dari pompa kalor dengan
kecepatan udara mengalir melalui kondensor sebesar 0,27ms diperoleh:
Universitas Sumatera Utara
56 Total Performance TP diperoleh:
4.3.3 Pengukuran Temperatur dan Relative Humidity RH
Pengambilan data temperatur dan relative humidity dilakukan pada tanggal 2 Agustus 2015 dengan menggunakan alat RHT meter.
Dimana pemasangan RHT meter di tempatkan pada 2 titik yaitu pada saat udara masuk ruang pengering dan udara keluar ruang pengering.
Tabel 4.5 Temperatur dan RH Udara Masuk Ruang Pengering
No. Waktu
WIB Temperatur
◦C Relative Humidity
1 11:07:13
31.4 65.9
2 11:37:13
49.6 29.1
3 12:07:13
52.8 24.8
4 12:37:13
53.6 23.6
5 13:07:13
55.6 21.6
6 13:37:13
56.3 21.1
7 14:07:13
56.4 20.8
8 14:37:13
57 20.6
9 15:07:13
56.9 20
10 15:37:13
56.6 19.2
11 16:07:13
57 17.8
Catatan : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran 3
Universitas Sumatera Utara
57 Grafik perbandingan Temperatur, RH dan Waktu pada saat udara
masuk ke ruang pengering dapat dilihat pada gambar 4.11.
60 55
50 45
40 35
30
T emp
erat ur °C
12:00 13:00
14:00 15:00
16:00
Waktu WIB
70 60
50 40
30 20
Rel at
iv e Hu
mi di
ty
Temperatur Relative Humidity
Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Temperatur, Rh dan Waktu Pada Saat Udara Masuk Ruang Pengering
Kelembaban udara masuk ruang pengeringan rata-rata dari pompa kalor ini sebesar 23,36 dan temperatur rata-rata 54,17
C. Dimana kelembaban udara maksimum sebesar 65,9 pada temperatur 31,4
C dan kelembaban udara minimum sebesar 17,5 pada temperatur
56,6 C.
Tabel 4.6 Temperatur dan RH Udara Keluar Ruang Pengering
No. Waktu
WIB Temperatur
◦C Relative Humidity
1 11:07:14
31.1 69.1
2 11:37:14
41.1 43.6
3 12:07:14
43.6 38.5
4 12:37:14
45.3 35.4
5 13:07:14
46.2 33.9
6 13:37:14
46.3 33.9
7 14:07:14
47.3 32.2
8 14:37:14
47.9 31.7
9 15:07:14
48.2 30.5
10 15:37:14
47.9 29.2
11 16:07:14
47.6 28
Catatan : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran 4
Universitas Sumatera Utara
58 Grafik perbandingan Temperatur, RH dan Waktu pada saat udara
keluar ke ruang pengering dapat dilihat pada gambar 4.12.
48 44
40 36
32
T emp
erat u
r °C
12:00 13:00
14:00 15:00
16:00
Waktu WIB
70 65
60 55
50 45
40 35
30 25
Rel at
iv e Hu
mi d
ity
Temperatur Relative Humidity
Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Pada Saat Udara Keluar Ruang Pengering
Setelah udara melewati ruang pengeringan kelembaban udara naik menjadi rata-rata 35,24 dan temperatur rata-rata 45,43
C. Dimana kelembaban udara maksimum sebesar 69,1 pada temperatur
31,1 C dan kelembaban udara minimum sebesar 26,6 pada temperatur
48,1 C.
4.4 Proses Pembuatan Manufacturing Process
Dalam proses pembuatan alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK ini perlu diperhatikan beberapa hal antara lain ketelitian
ukuran, pemotongan bahan, penyambungan dan proses pemasangan serta Finishing. Hal ini perlu diperhatikan guna hasil yang diperoleh sesuai dengan
apa yang telah dirancang sebelumnya.
Universitas Sumatera Utara
59
4.4.1 Proses Pemotongan
Proses pemotongan dilakukan dengan menggunakan beberapa alat pemotong diantaranya gergaji besi, gerinda potong, gerinda tangan, bor
tangan, gunting seng dan cutter. 1. Pemotongan bahan untuk rangka utama
Bahan yang digunakan untuk pembuatan rangka utama adalah besi hollow dengan ukuran 40mm x 40mm dengan tebal 1,8mm.
Dimana alat yang digunakan untuk memotong bahan untuk rangka utama ini adalah mesin gerinda potong.
2. Pemotongan bahan untuk rangka pintu Bahan yang digunakan untuk membuat rangka pintu adalah besi
hollow dengan ukuran 30mm x 30mm dengan tebal 1,6mm. Alat yang digunakan untuk memotong bahan tersebut adalah mesin
gerinda potong. 3. Pemotongan bahan untuk dinding penutup dan dinding pintu
Bahan yang digunakan untuk dinding penutup dan dinding pintu alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK ini
adalah pelat lembaran jenis aluminium dengan ukuran 1800mm x 1000mm dengan ketebalan 0,8mm. Dimana alat yang digunakan
untuk memotong pelat aluminium ini adalah gerinda tangan. 4. Pemotongan bahan untuk pembuatan bakiwadah
Bahan yang digunakan untuk pembuatan bakiwadah adalah besi hollow stainless steel dengan ukuran 20mm x 20mm dengan tebal
1,5mm dan juga kasa stainless steel sebagai wadah produk yang akan dikeringkan. Sedangkan alat yang digunakan untuk memotong
besi hollow stainless steel tersebut adalah mesin gerinda potong dan gunting seng digunakan untuk memotong kasa stainless steel.
5. Pemotongan bahan untuk saluran udara Bahan yang digunakan untuk saluran udara pada alat pengering
bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK ini adalah pipa
Universitas Sumatera Utara
60 PVC dengan diameter 3 inchi dan 4 inchi. Alat yang digunakan
untuk memotong pipa PVC ini adalah gergaji besi.
4.4.2 Proses Penyambungan
Proses penyambungan dalam pembuatan alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK ini adalah dengan
menggunakan las listrik, engsel, lem silikon, baut-mur dan sambungan keling,
1. Penyambungan rangka utama Proses penyambungan rangka utama dengan las listrik.
2. Penyambungan dinding penutup dan dinding pintu Proses penyambungan dinding penutup alat pengering dan juga
dinding pintu menggunakan sambungan keling. 3. Penyambungan rangka bakiwadah
Proses penyambungan bakiwadah pada alat pengering menggunakan las listrik.
4. Penyambungan pintu dengan rangka utama Proses penyambungan pintu pada rangka utama menggunakan
sambungan engsel kupu-kupu pada bagian depan dan engsel jantan- betina pada bagian pintu belakang.
5. Penyambungan kaca pada bagian pintu Proses penyambungan kaca pada pintu menggunakan lem
silikon. 6. Penyambungan komponen-komponen alat di dalam lemari pengering
Proses penyambungan komponen alat seperti APK, kondensor, kipas dan juga evaporator dengan mengngunakan sambungan baut-
mur. 7. Penyambungan roda dengan tempat dudukan lemari pengering
Proses penyambungan roda dengan tempat dudukan lemari pengering adalah dengan menggunakan las listrik.
Universitas Sumatera Utara
61
4.4.3 Proses Pemasanganperakitan
Dalam proses pemasanganperakitan komponen-komponen pada alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK adalah
dengan menggunakan paku keling dan baut-mur. 1. Pemasangan dinding
Dalam proses pemasangan keseluruhan dinding pada alat pengering ini menggunakan paku keling dengan diameter 5mm.
2. Pemasangan komponen-komponen di dalam lemari pengering Pemasangan komponen-komponen seperti kondensor, kipas,
APK dan juga evaporator dengan menggunakan baut-mur M10. 3. Pemasangan isolator rockwool
Pemasangan rockwool pada dinding ruang pengering dan juga ruang kondensor menggunakan paku keling dimameter 5mm.
4.4.4 Proses Finishing
Proses finishing dilakukan pada saat selesai proses pengelasan dengan las listrik dengan cara penggerindaan dengan gerinda tangan.
Selanjutnya proses finishing yang dilakukan adalah pengecatan rangka utama maupun dudukan lemari pengering yang telah selesai dibuat.
4.5 Prosedur Pengoperasian Kerja Alat Pengering Bahan Pertanian Sistem Pompa Kalor dengan APK
Adapun cara pengoperasian kerja alat pengering bahan pertanian adalah sebagai berikut:
1. Cabai merah keriting dicuci bersih dan dibuang tangkainya 2. Cabai direndam ke dalam waterbath degan temperatur 60
C selama 10 menit guna mempertahankan warna pada cabai, selanjutnya ditiriskan
3. Letakkan cabai pada bakiwadah yang terdapat pada alat pengering, kemudian tutup pintu ruang pengering
4. Sambungkan stop kontak pada sumber listrik
Universitas Sumatera Utara
62 5. Naikkan stutt yang ada di dalam kontrol panel
6. Putar sakelar utama ke posisi ON 7. Putar sakelar fan ke posisi ON
8. Atur suhu maksimal thermostat sebesar 60 C
9. Pengeringan dilakukan 8 jam setiap harinya atau sesuai kebutuhan 10. Seletah melakukan proses pengeringan putar sakelar fan ke posisi OFF dan
sakelar utama ke posisi OFF 11. Turunkan stutt yang ada ada di dalam kontrol panel
12. Cabutlah stop kontak dari sumber arus listrik.
4.6 Hasil Pengujian Cabai Merah Keriting 4.6.1 Cabai Merah Keriting Utuh
1. Hasil Pengujian Moisture Ratio MR Sebelumnya cabai merah keriting diuji kadar airnya pada 3
September 2015 di labolatorium makanan minumam dan bahan pertanian milik Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan dan
diperoleh kadar airnya ±78,50 Lampiran 5. Sebelum dikeringkan cabai merah keriting ini dibuang tangkainya dan dicuci bersih, lalu
cabai direndam ke waterbath dengan temperatur 60 C selama 10
menit. Hal ini dilakukan guna mempertahankan warna pada cabai merah keriting.
Berikut adalah data-data yang diambil pada saat pengujian pengeringan cabai merah keriting utuh.
Berat awal : 200 gr
Kadar air : 157 gr 78,50
Berat akhir : 43 gr
Kadar air akhir masa : 10
Masa cabai kering : 63 gr
Universitas Sumatera Utara
63 Perhitungan nilai Moisture Ratio MR hasil pengujian
pengeringan pada cabai merah keriting adalah sebagai berikut: Nilai MR awal pengujian pada pukul 10.30 WIB adalah:
Nilai MR pengujian pada pukul 11.30 WIB adalah:
Dengan menggunakan cara yang sama nilai MR berikutnya pada pengeringan cabai merah keriting utuh dapat dilihat pada tabel 4.7 di
bawah ini: Tabel 4.7 Moisture Ratio Pada Pengeringan Cabai Merah Utuh
Tanggal Pukul
Masa Kadar air
kadar air MR
WIB gr
gr
3-Sep-15 10,30
200 68.5
137 1
11,30 194
65.5 131
0.956204 12,30
186 61.5
123 0.897811
13,30 177
57 114
0.832116 14,30
170 53.5
107 0.781022
15,30 160
48.5 97
0.708029 16,30
154 45.5
91 0.664233
4-Sep-15 09,30
136 36.5
73 0.532846
10,30 132
34.5 69
0.503649 11,30
127 32
64 0.467153
12,30 121
29 58
0.423357 13,30
118 27.5
55 0.401459
14,30 109
23 46
0.335766 15,30
102 19.5
39 0.284671
16,30 95
16 32
0.233576 5-Sep-15
10,00 81
9 18
0.131386 11,00
77 7
14 0.102189
12,00 70
3.5 7
0.051095 13,00
63
Universitas Sumatera Utara
64 Grafik perbandingan Moisture Ratio dengan waktu pengeringan
pada pengeringan cabai merah keriting utuh dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
1.0 0.8
0.6 0.4
0.2 0.0
Mo is
tu re Rati
o
20 18
16 14
12 10
8 6
4 2
Waktu Jam
Moisture Ratio
Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Moisture Ratio dengan Waktu Pengeringan Pada Pengeringan Cabai Merah
Keriting Utuh 2. Hasil Perhitungan SMER dan SEC
Dari data yang didapat, maka dapat dihitung laju pengeringan untuk cabai merah kering utuh sebagai berikut:
Laju pengeringan:
Dimana : W
o
= 200 gr = 0,2 kg W
f
= 63 gr = 0,063 kg
t = 18 jam
Universitas Sumatera Utara
65 Diperoleh SMER:
Sedangkan SEC diperoleh:
4.6.2 Cabai Merah Keriting Belah
1. Hasil Pengujian Moisture Ratio MR Perhitungan nilai Moisture Ratio dari hasil pengeringan cabai
merah keriting belah adalah sebagai berikut: Berat awal
: 200 gr Kadar air
: 157 gr 78,50 Berat akhir
: 43 gr Kadar air akhir masa
: 10 Masa cabai kering
: 63 gr Dengan menggunakan cara yang sama dengan cabai merah
keriting utuh untuk mencari nilai MR berikutnya pada pengeringan cabai merah keriting belah dapat dilihat pada tabel 4.8 berikut:
Universitas Sumatera Utara
66 Tabel 4.8 Moisture Ratio Pada Pengeringan Cabai Merah Belah
Tanggal Pukul
Masa Kadar air kadar air
MR WIB
gr gr
3-Sep-15 10,30
200 68.5
137 1
11,30 175
56 112
0.817518 12,30
169 53
106 0.773723
13,30 152
44.5 89
0.649635 14,30
134 35.5
71 0.518248
15,30 119
28 56
0.408759 16,30
106 21.5
43 0.313868
4-Sep-15 09,30
81 9
18 0.131386
10,30 77
7 14
0.102189 11,30
71 4
8 0.058394
12,30 64
0.5 1
0.007299
Grafik Moisture Ratio pada pengeringan cabai merah keriting utuh dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
1.0 0.8
0.6 0.4
0.2 0.0
Mo is
tu re Rati
o
11 10
9 8
7 6
5 4
3 2
1
Waktu Jam
Moisture Ratio
Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Moisture Ratio dengan Waktu Pengeringan Pada Pengeringan Cabai Merah
Keriting Belah
Universitas Sumatera Utara
67 2. Hasil Perhitungan SMER dan SEC
Dari data yang didapat, maka dapat dihitung laju pengeringan untuk cabai merah kering belah sebagai berikut:
Laju pengeringan:
Dimana : W
o
= 200 gr = 0,2 kg W
f
= 63 gr = 0,063 kg
t = 10 jam
Diperoleh SMER:
Sedangkan SECdiperoleh;
Universitas Sumatera Utara
68
4.6.3 Hasil Pengukuran Relative Humidity RH Pada Pengeringan Cabai Merah Keriting Utuh dan Cabai Merah Keriting Belah
Pengukuran RH pada pengeringan cabai merah keriting utuh dan belah tidak jauh berbeda dikarenakan pengujiannya dilakukan secara
bersamaan yang membedakan hanyalah lama waktu pengeringannya saja.
Tabel 4.9 Temperatur dan RH Saat Udara Masuk Ruang Pengering pada tanggal 3 September 2015
No. Waktu
WIB Temperatur
◦C Relative Humidity
1 10:28:45
31.5 67.4
2 11:28:45
49.9 28.8
3 12:28:45
54.5 23.8
4 13:28:45
55.7 23
5 14:28:45
56.4 20.9
6 15:28:45
57.3 19.8
7 16:28:45
57.5 18.7
Catatan : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran 10 Grafik perbandingan Temperatur, RH dan Waktu pada saat
udara masuk ke ruang pengering dapat dilihat pada gambar 4.15.
60 55
50 45
40 35
30
T emp
erat u
r °C
11:00 12:00
13:00 14:00
15:00 16:00
Waktu WIB
70 60
50 40
30 20
Rel at
iv e Hu
mi d
ity
Temperatur Relative Humidity
Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Saat
Universitas Sumatera Utara
69 Udara Masuk Ruang Pengering Pada 3 September 2015
Kelembaban udara masuk ruang pengeringan rata-rata dari pompa kalor ini pada tanggal 3 september 2015 sebesar 25,35 dan
temperatur rata-rata sebesar 53,35 C. Dimana kelembaban udara
maksimum sebesar 67,4 dan kelembaban udara minimum sebesar 18,5 serta temperatur udara maksimum 57,8
C dan temperatur udara minimum sebesar 31,5
C. Tabel 4.10 Temperatur dan RH Saat Udara Masuk Ruang Pengering
pada tanggal 4 September 2015
No. Waktu
WIB Temperatur
◦C Relative Humidity
1 9:31:20
29.8 72.8
2 10:31:20
42.7 40.2
3 11:31:20
49.9 26.4
4 12:31:20
54.3 22.4
5 13:31:20
55.1 21.4
6 14:31:20
55.2 21.7
7 15:31:20
56.1 21.6
8 16:31:20
56.5 23.8
Catatan : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran 10 Grafik perbandingan Temperatur, RH dan Waktu pada saat
udara masuk ke ruang pengering dapat dilihat pada gambar 4.16.
60 55
50 45
40 35
30
T emp
erat ur °C
10:00 11:00
12:00 13:00
14:00 15:00
16:00
Waktu WIB
70 60
50 40
30 20
Rel at
iv e Hu
mi di
ty
Temperatur Relative Humidity
Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Saat
Universitas Sumatera Utara
70 Udara Masuk Ruang Pengering Pada 4 September 2015
Kelembaban udara masuk ruang pengeringan rata-rata dari pompa kalor ini pada tanggal 4 september 2015 sebesar 28,85 dan temperatur
rata-rata sebesar 51,12 C. Dimana kelembaban udara maksimum
sebesar 72,8 dan kelembaban udara minimum sebesar 20,7 serta temperatur udara maksimum 57,5
C dan temperatur udara minimum sebesar 29,8
C. Tabel 4.11 Temperatur dan RH Saat Udara Masuk Ruang Pengering
pada tanggal 5 September 2015
No. Waktu
WIB Temperatur
◦C Relative Humidity
1 9:59:36
29.9 74.8
2 10:59:36
52.3 27.4
3 11:59:36
57.3 21.6
4 12:59:36
60.1 18.5
Catatan : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran 10 Grafik perbandingan Temperatur, RH dan Waktu pada saat udara
masuk ke ruang pengering dapat dilihat pada gambar 4.17.
60 55
50 45
40 35
30
T emp
erat ur °C
10:00 10:30
11:00 11:30
12:00 12:30
13:00
Waktu WIB
70 60
50 40
30 20
Rel at
iv e Hu
mi di
ty
Temperatur Relative Humidity
Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Saat Udara Masuk Ruang Pengering Pada 5 September 2015
Universitas Sumatera Utara
71 Kelembaban udara masuk ruang pengeringan rata-rata dari pompa
kalor ini pada tanggal 5 september 2015 sebesar 27,44 dan temperatur rata-rata sebesar 53,04
C. Dimana kelembaban udara maksimum sebesar 74,8 dan kelembaban udara minimum sebesar 18 serta temperatur
udara maksimum 60,1 C dan temperatur udara minimum sebesar 29,9
C. Tabel 4.12 Temperatur dan RH Saat Udara Keluar Ruang Pengering
pada tanggal 3 September 2015
No. Waktu
WIB Temperatur
◦C Relative Humidity
1 10:28:59
31 70
2 11:28:59
41.7 43
3 12:28:59
44.3 38.5
4 13:28:59
45.9 36.4
5 14:28:59
46.6 33.2
6 15:28:59
47.2 32
7 16:28:59
47.8 29.6
Catatan : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran 11 Grafik perbandingan Temperatur, RH dan Waktu pada saat udara
keluar ke ruang pengering dapat dilihat pada gambar 4.18.
48 46
44 42
40 38
36 34
32
T emp
erat ur °C
11:00 12:00
13:00 14:00
15:00 16:00
Waktu WIB
70 65
60 55
50 45
40 35
30
Rel at
iv e Hu
mi dit
y
Temperatur Relative Humidity
Gambar 4.18 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Saat Udara Keluar Ruang Pengering Pada 3 September 2015
Universitas Sumatera Utara
72 Kelembaban udara keluar ruang pengeringan rata-rata dari pompa
kalor ini pada tanggal 3 september 2015 sebesar 38,94 dan temperatur rata-rata sebesar 43,97
C. Dimana kelembaban udara maksimum sebesar 70 dan kelembaban udara minimum sebesar 29,6 serta temperatur
udara maksimum 47,9 C dan temperatur udara minimum sebesar 31
C. Tabel 4.13 Temperatur dan RH Saat Udara Keluar Ruang Pengering
pada tanggal 4 September 2015
No. Waktu
WIB Temperatur
◦C Relative Humidity
1 9:31:24
29.3 75.8
2 10:31:24
35.3 57.6
3 11:31:24
41.6 39.3
4 12:31:24
44.4 36.1
5 13:31:24
45.2 33.8
6 14:31:24
45.6 33.9
7 15:31:24
47.6 32.8
8 16:31:24
46.3 42.1
Catatan : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran 11 Grafik perbandingan Temperatur, RH dan Waktu pada saat udara
keluar ke ruang pengering dapat dilihat pada gambar 4.19.
48 44
40 36
32 28
T emp
erat ur °C
10:00 11:00
12:00 13:00
14:00 15:00
16:00
Waktu WIB
80 70
60 50
40 30
Rel at
iv e Hu
mi dit
y
Temperatur Relative Humidity
Gambar 4.19 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Saat Udara Keluar Ruang Pengering Pada 4 September 2015
Universitas Sumatera Utara
73 Kelembaban udara keluar ruang pengeringan rata-rata dari pompa
kalor ini pada tanggal 4 september 2015 sebesar 42,11 dan temperatur rata-rata sebesar 42,49
C. Dimana kelembaban udara maksimum sebesar 75,8 dan kelembaban udara minimum sebesar 32,3 serta
temperatur udara maksimum 47,7 C dan temperatur udara minimum
sebesar 29,2 C.
Tabel 4.14 Temperatur dan RH Saat Udara Keluar Ruang Pengering pada tanggal 5 September 2015
No. Waktu
WIB Temperatur
◦C Relative Humidity
1 9:59:39
28.8 77.3
2 10:59:39
41.7 45.1
3 11:59:39
46.1 36.5
4 12:59:39
48.5 31.8
Catatan : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran 11 Grafik perbandingan Temperatur, RH dan Waktu pada saat udara
keluar ruang pengering dapat dilihat pada gambar 4.20.
48 44
40 36
32 28
T emp
erat u
r °C
10:00 10:30
11:00 11:30
12:00 12:30
13:00
Waktu WIB
80 70
60 50
40 30
Rel at
iv e Hu
mi d
ity
Temperatur Relative Humidity
Gambar 4.20 Grafik Perbandingan Temperatur, RH dan Waktu Saat Udara Keluar Ruang Pengering Pada 5 September 2015
Universitas Sumatera Utara
74 Kelembaban udara keluar ruang pengeringan rata-rata dari pompa
kalor ini pada tanggal 5 september 2015 sebesar 42,67 dan temperatur rata-rata sebesar 43,85
C. Dimana kelembaban udara maksimum sebesar 77,4 dan kelembaban udara minimum sebesar 31,7 serta
temperatur udara maksimum 48,6 C dan temperatur udara minimum
sebesar 28,8 C.
4.7 Pembahasan 4.7.1 Kinerja Pompa Kalor
Pompa kalor yang dimanfaatkan untuk proses pengeringan mampu menghasilkan udara panas diruangan rata-rata sebesar 44,27
C dan temperatur udara maksimum adalah 52,5
C dan temperatur udara minimum sebesar 32,7
C, dengan temperatur yang tidak terlalu tinggi bahan pertanian yang dikeringkan tidak menjadi rusak baik kadar warna
maupun kadar vitamin yang terkandung di dalam bahan pertanian yang dikeringkan tersebut.
Kelembaban udara menuju ruang pengeringan rata-rata dari pompa kalor ini sebesar 23,36 dan temperatur rata-rata 54,17
C. dimana kelembaban udara maksimum sebesar 65,9 pada temperatur
31,4 C dan kelembaban udara minimum sebesar 17,5 pada
temperatur 56,6 C.
Setelah udara melewati ruang pengeringan kelembaban udara naik menjadi rata-rata 35,24 dan temperatur rata-rata 45,43
C. dimana kelembaban udara maksimum sebesar 69,1 pada temperatur 31,1
C dan kelembaban udara minimum sebesar 26,6 pada temperatur
48,6 C.
Kinerja dari pompa kalor yang dinyatakan coefficient of performance COP dari sistem pompa kalor yang dibangun untuk
Universitas Sumatera Utara
75 pengeringan bahan pertanian ini bernilai sebesar 3,4 COP dipengaruhi
oleh kecepatan aliran udara yang mengalir, ini berarti bahwa 1 kWh listrik yang digunakan untuk menggerakkan pompa kalor mampu
menghasilkan panas sebesar 3,4 kWh yang berguna untuk mengeringkan bahan pertanian. Sedangkan kinerja total atau total
performance TP dari sistem pompa kalor ini adalah 8,28 yang berarti bahwa 1 kW untuk menggerakkan kompresor mampu menghasilkan
8,28 kW energi untuk proses pendinginan, yaitu menurunkan temperatur dan kelembaban udara serta proses pemanasan, yaitu
menaikkan temperatur udara dan menurunkan lagi kelembaban udara pada kondensor.
4.7.2 Karakiteristik Pengeringan
Dari hasil penelitian, nilai SEC dan SMER dari proses pengeringan bahan pertanian dengan sistem pompa kalor dengan APK
ini berbeda-beda, jika bahan uji cabai merah keriting utuh dan belah dilakukan bersamaan maka nilai SEC berkisar 31,54 kWhkg
– 56,81 kWhkg. Hal ini berarti bahwa energi dikonsumsi untuk menghilangkan
1 kg uap air dari bahan yang dikeringkan antara 31,54 kWh – 56,81
kWh. Nilai SMER untuk pengeringan bahan secara bersamaan adalah
0,0176 kgkWh – 0,0317 kgkWh, yang artinya adalah jumlah uap air
yang mampu dihilangkan dari bahan yang dikeringkan setiap 1 kWh adalah 0,0176 kg
– 0,0317 kg. Laju pengeringan dari proses pengeringan bahan pertanian
dengan sistem pompa kalor memperlihatkan bahwa laju pengeringan meningkat diawal pengeringan kemudian konstan dan selanjutnya
semakin menurun seiring berjalannya waktu dan berkurangnya kandungan
air pada
bahan yang
dikeringkan.
Universitas Sumatera Utara
76
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Telah dirancang bangun sebuah alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK dan produk yang dikeringkan adalah cabai
merah keriting dengan ukuran alat PxLxT 1800mm x 1300mm x 1600mm. Terdiri dari rangka utama, satu unit AC split 1PK, APK tipe flat
plate, exhaust fan, ruang pengering, bakiwadah, dudukkan alat pengering dan kontrol panel
2. Temperatur udara rata-rata masuk ruang pengering adalah 54,17 C dan
kelembaban udara rata-rata adalah 23,36 3. Nilai Coefficient of performance COP dari sistem pompa kalor adalah
3,4 dan Total Performance TP sistem pompa kalor adalah 8,28 4. Energi yang dikonsumsi spesifik atau specific energy consumption SEC
untuk cabai merah keriting baik utuh maupun belah adalah 31,54 kWhkg – 56,81 kWhkg
5. Nilai laju ekstraksi air spesifik atau specific moisture extraction rate SMER untuk cabai merah keriting baik utuh maupun belah adalah
0,0176 kgkWh – 0,0317 kgkWh
6. Keuntungan penggunaan alat pengering bahan pertanian ini adalah dapat digunakan dalam kondisi cuaca yang mendung dan hujan. Cocok
digunakan di daerah dataran tinggi.
Universitas Sumatera Utara
77
5.2 Saran
Dari hasil penelitian dan juga kesimpulan yang diperoleh, maka beberapa hal yang perlu disarankan antara lain:
1. Adanya modifikasi dari peralatan yang ada untuk mendapatkan hasil yang lebih baik
2. Perlu pengujian produk hasil pertanian dan perkebunan yang lain untuk mendapatkan nilai difusivitasnya menggunakan alat pengering
ini
3.
Perlu pengkajian penggunaan refrigeran yang ramah lingkungan MC- 22 untuk melihat performansi dari alat pengering bahan pertanian
sistem pompa kalor ini.
Universitas Sumatera Utara
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengeringan
Kategori