Gambar 5.6. Grafik kadar air kakao kering tiap tray kerosin vs kayu bakar
Dari gambar grafik di atas, dapat disimpulkan bahwa kadar air kakao kering untuk bahan bakar kayu bakar dan kerosin tiap jam mengalami penurunan kadar air
yang hampir sama pada masing – masing tray. Hanya saja untuk bahan bakar kayu bakar, penurunan kadar air tiap jam lebih cepat dari bahan bakar kerosin. Sehingga
dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar, waktu yang diperlukan untuk mengeringkan kakao membutuhkan waktu selama 8 jam atau 2 jam lebih cepat dari
pada menggunakan bahan bakar kerosin. Hal ini dikarenakan distribusi suhu jika menggunakan bahan bakar kayu bakar lebih tinggi dari tiap tray pada alat pengering
selama proses pengeringan berlangsung.
5.2.4. Analisa Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Kakao Per Siklus
1. Total energi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan siklus dengan bahan
bakar kerosin b
Kebutuhan energi untuk pengeringan kakao Q
d
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5.
Q
d
= Q
t
+ Q
w
+ Q
l
dimana; Q
d
= energi pengeringan kakao, kkal Q
t
= energi pemanasan kakao, kkal Q
w
= energi pemanasan air kakao, kkal Q
l
= energi penguapan air kakao, kkal
Universitas Sumatera Utara
Energi untuk pemanasan kakao Q
t
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.6.
Q
t
= W
kb
. cp
kakao
T
d
-T
a
= 7,5 kg x 0,99 kkalkg
o
C 67,374
o
C – 28,5
o
C = 288,64 kkal
Energi pemanasan air kakao Q
w
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.7.
Qw = Wi x cp
air
T
d
-T
a
= 4,497 kg x 1 kkalkg
o
C 67,374
o
C – 28,5
o
C = 174,816 kkal
Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan W
r
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.8.
W
r
= W
i
– W
f
= 4,497 – 0,239 = 4,258 kg
Energi penguapan air kakao Q
l
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.9.
Q
l
= W
r
x h
fg
= 4,258 kg x 559 kkalkg = 2380,222 kkal
Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering kakao Q
d
Q
d
= Q
t
+ Q
w
+ Q
l
= 288,64 + 174,816 + 2380,222 = 2834,678 kkal
Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering kakao adalah 2834,678 kkal. c
Energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Qlt, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.10.
Q
lt
= Q
lw
× N + Q
lv
dimana; Q
lw
= energi yang hilang melalui dinding box pengering, kkaljam Q
lv
= energi yang hilang dari ventilasi, kkaljam
Universitas Sumatera Utara
Kehilangan energi melalui dinding box pengering Q
lw
menggunakan beberapa asumsi sebagai berikut :
5 Aliran panas berlangsung tunak steady dan temperatur tiap jam dianggap
konstan dan harganya diperoleh dengan merata-ratakan temperatur selama pengujian untuk tiap tingkat dan tiap titik pengujian.
6 Konduktifitas thermal bahan plat dan karet dianggap konstan.
7 Tidak ada pembangkit kalor sepanjang dinding.
8 Kehilangan kalor melalui dinding hanya diperhitungkan melalui dinding
samping kanan dan kiri dan dinding belakang. Kehilangan energi melalui dinding box alat pengering dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan 2.11 dan 2.12.
2 2
1 1
1 k
x k
x U
∆ +
∆ =
menyeluruh
T A
U Qlw
∆ ⋅
⋅ =
Dimana : U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh kkalm
2
h
o
C A = Luas penampang m
2
∆T = T
d
= 67,374 °C
k
1
= koefisien perpindahan kalor konduksi plat kkalmh
o
C k
2
= koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi kkalmh
o
C ∆x
1
= tebal dinding alat pengering m = 2 mm = 0.002 m ∆x
2
= tebal lapisan isolasi m =10 mm = 0.01 m 1
, 1
011 ,
01 ,
4 ,
45 002
, 1
= +
= U
C h
m kkal
o 2
Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang satu A
1
adalah : A
1
= 40 cm × 100 cm = 4000 cm
2
= 0,4 m
2
C 374
, 67
4 ,
1 ,
1
2 2
1
⋅ ⋅
= m
C h
m kkal
Qlw
o
64 ,
29
1
= Qlw
kkaljam Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang dua A
2
A
1
= A
2
= 40 cm × 100 cm = 4000 cm
2
= 0,4 m
2
Universitas Sumatera Utara
64 ,
29
2 1
= = Qlw
Qlw kkaljam
Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang tiga A
3
A
3
= 60 cm × 100 cm = 6000 cm
2
= 0,6 m
2
C 374
, 67
6 ,
1 ,
1
2 2
3
⋅ ⋅
= m
C h
m kkal
Qlw
o
47 ,
44
3
= Qlw
kkaljam Maka total kehilangan energi melalui dinding box pengering Q
lw
adalah Q
lw
= 29,64 + 29,64 + 44,47 = 103,75 kkaljam
Kehilangan energi melalui ventilasi Q
lv
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.13.
N Ta
Td xcpw
V Qlv
− =
•
dimana;
•
V = Debit udara ventilasi, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.14.
ar
1000 ρ Wr
x V
=
•
Massa jenis uap air ventilasi ρ
ar
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.15.
RHa RHd
sa sd
ar
⋅ −
⋅ =
ρ ρ
ρ 73
31 ,
28 80
4 ,
179 x
x
ar
− =
ρ 8537
, 122
=
ar
ρ grm
3
Debit udara ventilasi
•
V , m
3
s
3
8537 ,
122 258
, 4
1000 m
gr kg
x V
=
•
111 ,
34659 =
•
V m
3
s Kehilangan energi melalui ventilasi Q
lv
jam C
C C
m kkal
x m
Qlv
o o
o
10 5
, 28
374 ,
67 281
, 111
, 34659
3 3
− =
206 ,
37860 =
Qlv kkaljam
Universitas Sumatera Utara
Karena ventilasi ruang pengering dibuka selama 10 menit tiap jamnya, maka untuk 10 jam pengeringan ventilasi ruang pengering dibuka selama 100 menit atau
1,67 jam. Jadi kehilangan energi melalui ventilasi selama pengeringan per siklus adalah :
206 ,
37860 =
Qlv kkaljam
× 1,67 jam 544
, 63226
= Qlv
kkal Maka energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Q
lt
Q
lt
= Q
lw
× N + Q
lv
= 75
, 103
kkaljam × 10 jam +
544 ,
63226 kkal
= 64264,044 kkal Jadi energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Q
lt
adalah 64264,044 kkal.
d Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Kakao Per Siklus
Q
T
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.16. Q
T
= Q
d
+ Q
lt
= 2834,678 kkal + 64264,044 kkal = 67098,722 kkalsiklus
Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kakao per siklus Q
T
dengan bahan bakar kerosin adalah 67098,722 kkalsiklus.
2. Total energi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan siklus dengan bahan
bakar kayu bakar a
Kebutuhan energi untuk pengeringan kakao Q
d
, kkal Q
d
= Q
t
+ Q
w
+ Q
l
dimana; Q
d
= energi pengeringan kakao, kkal Q
t
= energi pemanasan kakao, kkal Q
w
= energi pemanasan air kakao, kkal Q
l
= energi penguapan air kakao, kkal Energi untuk pemanasan kakao Q
t
, kkal Q
t
= W
kb
. cp
kakao
T
d
-T
a
= 7,5 kg x 0,99 kkalkg
o
C 77,296
o
C – 28,5
o
C
Universitas Sumatera Utara
Q
t
= 362,3103 kkal Energi pemanasan air kakao Q
w
, kkal Qw = Wi x cp
air
T
d
-T
a
= 4,497 kg x 1 kkalkg
o
C 77,296
o
C – 28,5
o
C = 219,436 kkal
Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan W
r
, kg W
r
= W
i
– W
f
= 4,497 – 0,239 = 4,258 kg
Energi penguapan air kakao Q
l
, kkal Q
l
= W
r
x h
fg
= 4,258 kg x 553,0886 kkalkg = 2355,05 kkal
Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering kakao Q
d
Q
d
= Q
t
+ Q
w
+ Q
l
= 362,3103 + 219,436 + 2355,05 = 2936,7963 kkal
Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering kakao adalah 2936,7963 kkal. b
Energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Q
lt
, kkal Q
lt
= Q
lw
+ Q
lv
dimana; Q
lw
= energi yang hilang melalui dinding box pengering, kkaljam Q
lv
= energi yang hilang dari ventilasi, kkaljam Kehilangan energi melalui dinding box pengering Q
lw
menggunakan beberapa asumsi sebagai berikut :
1 Aliran panas berlangsung tunak steady dan temperatur tiap jam dianggap
konstan dan harganya diperoleh dengan merata-ratakan temperatur selama pengujian untuk tiap tingkat dan tiap titik pengujian.
2 Konduktifitas thermal bahan plat dan karet dianggap konstan.
3 Tidak ada pembangkit kalor sepanjang dinding.
4 Kehilangan kalor melalui dinding hanya diperhitungkan melalui dinding
samping kanan dan kiri dan dinding belakang.
Universitas Sumatera Utara
2 2
1 1
1 k
x k
x U
∆ +
∆ =
menyeluruh
T A
U Qlw
∆ ⋅
⋅ =
Dimana : U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh kkalm
2
h
o
C A = Luas penampang m
2
∆T = T
d
= 77,296 °C
k
1
= koefisien perpindahan kalor konduksi plat kkalmh
o
C k
2
= koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi kkalmh
o
C ∆x
1
= tebal dinding alat pengering m = 2 mm = 0.002 m ∆x
2
= tebal lapisan isolasi m =10 mm = 0.01 m
1 ,
1 011
, 01
, 2
, 45
002 ,
1 =
+ =
U
C h
m kkal
o 2
Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang satu A
1
adalah : A
1
= 40 cm × 100 cm = 4000 cm
2
= 0,4 m
2
C 296
, 77
4 ,
1 ,
1
2 2
1
⋅ ⋅
= m
C h
m kkal
Qlw
o
01 ,
34
1
= Qlw
kkaljam Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang dua A
2
A
1
= A
2
= 40 cm × 100 cm = 4000 cm
2
= 0,4 m
2
01 ,
34
2 1
= = Qlw
Qlw kkaljam
Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang tiga A
3
A
3
= 60 cm × 100 cm = 6000 cm
2
= 0,6 m
2
C 296
, 77
6 ,
1 ,
1
2 2
3
⋅ ⋅
= m
C h
m kkal
Qlw
o
02 ,
51
3
= Qlw
kkaljam Maka total kehilangan energi melalui dinding box pengering Q
lw
adalah Q
lw
= 34,01 + 34,01 + 51,02 = 119,04 kkaljam
Kehilangan energi melalui ventilasi Q
lv
Universitas Sumatera Utara
N Ta
Td xcpw
V Qlv
− =
•
dimana;
•
V = Debit udara ventilasi
ar
1000 ρ Wr
x V
=
•
Massa jenis uap air ventilasi ρ
ar
, grm
3
RHa RHd
sa sd
ar
⋅ −
⋅ =
ρ ρ
ρ 73
31 ,
28 80
2 ,
265 x
x
ar
− =
ρ 494
, 191
=
ar
ρ grm
3
Debit udara ventilasi
•
V , m
3
s
3
494 ,
191 258
, 4
1000 m
gr kg
x V
=
•
684 ,
22235 =
•
V m
3
s Kehilangan energi melalui ventilasi Q
lv
jam C
C C
m kkal
x m
Qlv
o o
o
8 5
, 28
296 ,
77 281
, 684
, 22235
3 3
− =
062 ,
38111 =
Qlv kkaljam
Karena ventilasi ruang pengering dibuka selama 10 menit tiap jamnya, maka untuk 8 jam pengeringan ventilasi ruang pengering dibuka selama 80 menit atau 1,33
jam. Jadi kehilangan energi melalui ventilasi selama pengeringan per siklus adalah :
062 ,
38111 =
Qlv kkaljam
× 1,33 jam 71
, 50687
= Qlv
kkal Maka energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Q
lt
Q
lt
= Q
lw
× N + Q
lv
= 04
, 119
kkaljam × 8 jam +
71 ,
50687 kkal
= 51640,03 kkal Jadi energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Q
lt
adalah 51640,03 kkal.
Universitas Sumatera Utara
c Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Kakao Per Siklus
Q
T
, kkal Q
T
= Q
d
+ Q
lt
= 2936,7963 kkal + 51640,03 kkal = 54576,83 kkalsiklus
Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kakao per siklus Q
T
dengan bahan bakar kayu bakar adalah 54576,83 kkalsiklus.
5.2.5. Analisa Kebutuhan Bahan Bakar yang Digunakan Selama Proses Pengeringan Kakao
