Penentuan Nilai Difusifitas Panas Mangga ( Mangifera indica L ) untuk Simulasi Pendinginan pada Mesin Pendinginan Jet Uap

Dia tumbuhkan untukmu dengan air itu
tanam-tanaman, zaitun, pohon korma,
anggur dan bermacam-macam buah-buahan. Sesungguhnya pada demikian itu
menjadi tanda bagi kaum yang memikirkannya .
(QS An Nah1:ll)

Untuk Ibu dan almarhum
yang tercinta, serta
adikku tersayang Iyum,
Amah, Apol dan Irma.

Attaku
adikEngka,

MANGGA ( -Mangidera.-indi~a
- --L )
UNTUK SIMULASI PEllsDliNGI

ESIM PENDINGIN JET UAP

1991

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANlAN
iNSTITUT PERTANlAN BOGOR
BOGOR

Andi

Arnida

panas

M.

~ 2 .i271.
3

Penentuan

nilai

difusivitas


mangga (Mangifera indica, L) untuk simulasi

nginan

pada mesin pendingin jet uap.

Kamaruddin Abdullah

Dalam

Di bawah

pendi-

bimbingan

dan Y. Aris Purwanto.

pendinginan, penggunaan energi


dapat

dihemat

dengan mengetahui lama proses yang diperlukan untuk
runkan
suhu

suhu bahan yang disimpan, dari suhu kamar

simpan yang optimum.

Lama proses

dapat

menu-

menjadi


diketahui

dengan suatu simulasi pendinginan dengan difusivitas panas
bahan sebagai parameter masukan.
untuk

Penelitian ini bertujuan

mempelajari untuk mempelajari

penyimpan

dingin

pada

karakteristik

mesin pendingin


jet

kotak

uap

dengan

~ e n a g a surya, dan membuat simulasi pendugaan lama

proses

.L

pendinginan mangga (Mangifera indica, L) berdasarkan nilai
difusivitas hasil

pengukuran, sebagai parameter


menentukan desain kotak pendingin.

Dalam ha1 ini

untuk

dipilih

mangga dari varitas Arummanis dan Cengkir.
Penentuan nilai difusivitas dilakukan
numerik
runan

dan analitik.

suhu pada beberapa titik

Penentuan
ukur


Data yang digunakan
sepanjang

ketepatan dilakukan dengan

dengan

suhu hitungnya, baik

dengan

metoda

adalah

penu-

radius

buah.


membandingkan

secara

fisika

suhu

dengan

Ketepatan

pendugaan

suhu

menggunakan

difusivitas


didapatkan

dengan kedua metoda sebesar 95.08 %.

timbangkan

efisiensi

waktu

pada

saat

yang

Memper-

penqolahan


maka

Nilai difusivitas yang didapatkan berkisar antar

0.02

0.1 cm2/menit untuk mangga yang didinginkan secara

in-

metoda numerik disini lebih menguntungkan.

-

dividu maupun yang didinginkan di dalam tumpukan. Nilainya
cenderunq sesuai dengan kadar air masing-masing buah.
Untuk

simulasi digunakan


formulasi dasar

sebagai

berikut (Kamaruddin, 1978) :

*
*
Ca dTr/dt
*
Cw dTw/dt

*

Bahan

: Cg dTg/dt = -Ug (T

Udara

:

Dinding :
Formula

=

-

Tr)
9
hCi%(Tw-Tr)+Ug

-

Qr

* (Tg-Tr)+Qr-Qc

= hco~(Ta-Two)-hci~i(Twi-Tr)

tersebut dipecahkan menggunakan

metoda

beda

hingga (finite difference) dari Taylor.
Dengan simulasi ini dapat dibandingkan antara
tas

pendinginan yang tetap dan

radiasi

berubah-ubah

surya antara jam 08.0° sampai dengan

kapasi-

berdasarkan
jam

16.00.

Hasilnya memperlihatkan bahwa untuk kapasitas pendinginan
yang kecil maka waktu yang dibutuhkan untuk mencapai

suhu

rendah akan lebih pendek jika kapasitas pendinginan besarnya tetap.
yakni

bila

penurunan

Tetapi bila kapasitas pendinginan
energi
suhu

matahari tersedia

pada mesin dengan

cukup

diperbesar,
besar

maka

kapasitas pendinginan

berubah-ubah berlangsung lebih cepat.

PENENTUAN NILAI DIFUSIFITAS PANAS
MANGGA (Manqifera indica L)
UNTUK SIMULASI PENDINGINAN PADA MESIN PENDINGIN JET UAP

Oleh

:

AND1 ARNIDA MASSUSUNGAN
F23. 1 2 7 1

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TERNOLOGI PERTANIAN

pada jurusan MEKANISASI PERTANIAN
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor

1 9 9 1

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT

PERTANIAN
B O G O R

BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

PENENTUAN NILAI DIFUSIFITAS PANAS
MANGGA (Manqifera indica L)
UNTUK SIMULASI PENDINGINAN PADA MESIN PENDINGIN JET UAP

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada jurusan MEKANISASI PERTANIAN
Fakultas ~eknologiPertanian
Institut ~ertanianBagor

Oleh

:

AND1 ARNIDA MASSUSUNGAN

F23. 1271
Lahir tanggal 20 Agustus 1967 di Ujung Pandang
Tanggal lulus :

1991

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Ujung Pandang pada tanggal

20

Agustus 1967 dari pasangan Andi Raponggati dan S. Hudanur,
merupakan anak sulung dari enam bersaudara.
Selanjutnya
didikan

Penulis dibesarkan dan mendapatkan

formal sejak Taman Kanak-kanak sampai dengan

di kota Banjarmasin, yaitu di TK Perwari, SDN
SMPN

2

seroja dan SMAN

2

penSMA

Mulawarman,

Banjarmasin.

Pada tahun 1986 Penulis diterima di IPB melalui jalur
PMDK

dan pada tahun 1987 diterima di

jurusan

Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian.

Mekanisasi

KATA PENGANTAR

Bismillahhirrahmanirrachim

Puji dan syukur ke hadirat Allah

yang telah memberi-

kan petunjuk dan rahmat-Nya sehinqqa penulisan skripsi

ini

dapat saya selesaikan.
Selesainya

skripsi ini tidak lepas dari bantuan

dorongan moril dari berbagai pihak.

Untuk semua

dan

kebaikan

itu saya inqin menyampaikan terimakasih kepada :
1.

Ibu dan adik-adik tercinta atas doa dan semangat yang
selalu diberikan.

2.

Bapak Dr. Kamaruddin Abdullah selaku dosen pembimbinq
yang beqitu baik dan sabar membimbing saya.

3.

Bapak Ir. Y. Aris Purwanto dan Ir. Eddy Hartulistyoso
atas bimbinqan dan kebaikannya.

4.

Bapak Ir. John Kumendong selaku dosen penquji.

5.

Irman, Feri, Andry, Nanik, Ari, Dyah, Iwan Sis dan teman-teman angqota lab. Enerqi atas bantuan dan masukan
setiap pertemuan rutin.

6.

Semua

pihak yang telah membantu dan tidak dapat

di-

sebutkan satu persatu di sini.
Kekurangan-kekurangan yanq mungkin ada adalah karena
keterbatasan saya.

Semoga tulisan saya ini ada manfaatnya

terutama untuk bidang keteknikan pertanian.

Bogor,

Maret 1991

Penulis

DAFTAR IS1

................................. iii
DAFTAR IS1 ..................................... i v
DAFTAR TABEL .................................. V
DAFTAR GAMBAR .................................. viii
DAFTAR LAMPIRAN ................................ ix
DAFTAR SIMBOL .................................. X
I.
PENDAHULUAN .................................... 1
A . LATAR BELAKANG .............................. I
B . TUJUAN ...................................... 3
I1 . TINJAUAN PUSTAKA ............................... 5
A . MANGGA ( M a n q i f e r a i n d i c a . L) ................ 5
B . PENELITIAN SEBELUMNYA MENGENAI DIFUSIVITAS
PANAS ....................................... 7
C . PENYIMPANAN DINGIN .......................... 10
I11 . PENENTUAN DIFUSIVITAS MANGGA ................... 14
A . PENGERTIAN DAN MEKANISME PINDAH PANAS ....... 14
KATA PENGANTAR

B

.

DIFUSIVITAS PANAS

...........................

19

C . PENENTUAN NILAI DIFUSIVITAS DENGAN METODA

ANALITIK

.................................... 22

D . PENENTUAN NILAI DIFUSIVITAS DENGAN METODA
NUMERIK ..................................... 23
E . PENENTUAN KETEPATAN NILAI DIFUSIVITAS

.......
IV . MODEL SIMULASI RUANG PENDINGIN .................
IV . BAHAN DAN PROSEDUR PERCOBAAN ...................
A . BAHAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B . ALAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

28
12

32

33

C . WAKTU DAN TEMPAT PERCOBAAN

34

D . PROSEDUR PERCOBAAN

34

D.l

Perancangan Dan Pembuatan Kotak
Pendingin Untuk Mesin Pendingin Jet Uap
35

D.2

Penentuan Karakteristik Kotak Pendingin . 36

D.3

Penentuan Kadar Air Dengan Karl Fischer
MK-AS ..................................

D.3
V

.

....

Penentuan Nilai Difusifitas Mangga

HASIL DAN PEMBAHASAN

.
B.
C.
A

..................
..........................

PENURUNAN SUHU

37

.....

...........................

..............................

PENENTUAN DIFUSIVITAS DENGAN METODA ANALITIK .
PENENTUAN DIFUSIVITAS DENGAN METODA NUMERIK ..

D . KETEPATAN PENDUGAAN SUHU

....................
E . SIMULASI PENDINGINAN ........................
1. Laju Pendinginan Tetap . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 . Laju Pendinginan Menurut Intensitas Radiasi surya ................................
VI . KESIMPULAN DAN SARAN ........................... 64
A . KESIMPULAN .................................. 64
B

.

SARAN

........................................65

LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA

Dia tumbuhkan untukmu dengan air itu
tanam-tanaman, zaitun, pohon korma,
anggur dan bermacam-macam buah-buahan. Sesungguhnya pada demikian itu
menjadi tanda bagi kaum yang memikirkannya .
(QS An Nah1:ll)

Untuk Ibu dan almarhum
yang tercinta, serta
adikku tersayang Iyum,
Amah, Apol dan Irma.

Attaku
adikEngka,

MANGGA ( -Mangidera.-indi~a
- --L )
UNTUK SIMULASI PEllsDliNGI

ESIM PENDINGIN JET UAP

1991
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANlAN
iNSTITUT PERTANlAN BOGOR
BOGOR

Andi

Arnida

panas

M.

~ 2 .i271.
3

Penentuan

nilai

difusivitas

mangga (Mangifera indica, L) untuk simulasi

nginan

pada mesin pendingin jet uap.

Kamaruddin Abdullah

Dalam

Di bawah

pendi-

bimbingan

dan Y. Aris Purwanto.

pendinginan, penggunaan energi

dapat

dihemat

dengan mengetahui lama proses yang diperlukan untuk
runkan
suhu

suhu bahan yang disimpan, dari suhu kamar

simpan yang optimum.

Lama proses

dapat

menu-

menjadi

diketahui

dengan suatu simulasi pendinginan dengan difusivitas panas
bahan sebagai parameter masukan.
untuk

Penelitian ini bertujuan

mempelajari untuk mempelajari

penyimpan

dingin

pada

karakteristik

mesin pendingin

jet

kotak

uap

dengan

~ e n a g a surya, dan membuat simulasi pendugaan lama

proses

.L

pendinginan mangga (Mangifera indica, L) berdasarkan nilai
difusivitas hasil

pengukuran, sebagai parameter

menentukan desain kotak pendingin.

Dalam ha1 ini

untuk

dipilih

mangga dari varitas Arummanis dan Cengkir.
Penentuan nilai difusivitas dilakukan
numerik
runan

dan analitik.

suhu pada beberapa titik

Penentuan
ukur

Data yang digunakan
sepanjang

ketepatan dilakukan dengan

dengan

suhu hitungnya, baik

dengan

metoda

adalah

penu-

radius

buah.

membandingkan

secara

fisika

suhu

dengan

Ketepatan

pendugaan

suhu

menggunakan

difusivitas

didapatkan

dengan kedua metoda sebesar 95.08 %.

timbangkan

efisiensi

waktu

pada

saat

yang

Memper-

penqolahan

maka

Nilai difusivitas yang didapatkan berkisar antar

0.02

0.1 cm2/menit untuk mangga yang didinginkan secara

in-

metoda numerik disini lebih menguntungkan.

-

dividu maupun yang didinginkan di dalam tumpukan. Nilainya
cenderunq sesuai dengan kadar air masing-masing buah.
Untuk

simulasi digunakan

formulasi dasar

sebagai

berikut (Kamaruddin, 1978) :

*
*
Ca dTr/dt
*
Cw dTw/dt

*

Bahan

: Cg dTg/dt = -Ug (T

Udara

:

Dinding :
Formula

=

-

Tr)
9
hCi%(Tw-Tr)+Ug

-

Qr

* (Tg-Tr)+Qr-Qc

= hco~(Ta-Two)-hci~i(Twi-Tr)

tersebut dipecahkan menggunakan

metoda

beda

hingga (finite difference) dari Taylor.
Dengan simulasi ini dapat dibandingkan antara
tas

pendinginan yang tetap dan

radiasi

berubah-ubah

surya antara jam 08.0° sampai dengan

kapasi-

berdasarkan
jam

16.00.

Hasilnya memperlihatkan bahwa untuk kapasitas pendinginan
yang kecil maka waktu yang dibutuhkan untuk mencapai

suhu

rendah akan lebih pendek jika kapasitas pendinginan besarnya tetap.
yakni

bila

penurunan

Tetapi bila kapasitas pendinginan
energi
suhu

matahari tersedia

pada mesin dengan

cukup

diperbesar,
besar

maka

kapasitas pendinginan

berubah-ubah berlangsung lebih cepat.

PENENTUAN NILAI DIFUSIFITAS PANAS
MANGGA (Manqifera indica L)
UNTUK SIMULASI PENDINGINAN PADA MESIN PENDINGIN JET UAP

Oleh

:

AND1 ARNIDA MASSUSUNGAN
F23. 1 2 7 1

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TERNOLOGI PERTANIAN

pada jurusan MEKANISASI PERTANIAN
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor

1 9 9 1

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT

PERTANIAN
B O G O R

BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

PENENTUAN NILAI DIFUSIFITAS PANAS
MANGGA (Manqifera indica L)
UNTUK SIMULASI PENDINGINAN PADA MESIN PENDINGIN JET UAP

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada jurusan MEKANISASI PERTANIAN
Fakultas ~eknologiPertanian
Institut ~ertanianBagor

Oleh

:

AND1 ARNIDA MASSUSUNGAN

F23. 1271
Lahir tanggal 20 Agustus 1967 di Ujung Pandang
Tanggal lulus :

1991

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Ujung Pandang pada tanggal

20

Agustus 1967 dari pasangan Andi Raponggati dan S. Hudanur,
merupakan anak sulung dari enam bersaudara.
Selanjutnya
didikan

Penulis dibesarkan dan mendapatkan

formal sejak Taman Kanak-kanak sampai dengan

di kota Banjarmasin, yaitu di TK Perwari, SDN
SMPN

2

seroja dan SMAN

2

penSMA

Mulawarman,

Banjarmasin.

Pada tahun 1986 Penulis diterima di IPB melalui jalur
PMDK

dan pada tahun 1987 diterima di

jurusan

Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian.

Mekanisasi

KATA PENGANTAR

Bismillahhirrahmanirrachim

Puji dan syukur ke hadirat Allah

yang telah memberi-

kan petunjuk dan rahmat-Nya sehinqqa penulisan skripsi

ini

dapat saya selesaikan.
Selesainya

skripsi ini tidak lepas dari bantuan

dorongan moril dari berbagai pihak.

Untuk semua

dan

kebaikan

itu saya inqin menyampaikan terimakasih kepada :
1.

Ibu dan adik-adik tercinta atas doa dan semangat yang
selalu diberikan.

2.

Bapak Dr. Kamaruddin Abdullah selaku dosen pembimbinq
yang beqitu baik dan sabar membimbing saya.

3.

Bapak Ir. Y. Aris Purwanto dan Ir. Eddy Hartulistyoso
atas bimbinqan dan kebaikannya.

4.

Bapak Ir. John Kumendong selaku dosen penquji.

5.

Irman, Feri, Andry, Nanik, Ari, Dyah, Iwan Sis dan teman-teman angqota lab. Enerqi atas bantuan dan masukan
setiap pertemuan rutin.

6.

Semua

pihak yang telah membantu dan tidak dapat

di-

sebutkan satu persatu di sini.
Kekurangan-kekurangan yanq mungkin ada adalah karena
keterbatasan saya.

Semoga tulisan saya ini ada manfaatnya

terutama untuk bidang keteknikan pertanian.

Bogor,

Maret 1991

Penulis

DAFTAR IS1

................................. iii
DAFTAR IS1 ..................................... i v
DAFTAR TABEL .................................. V
DAFTAR GAMBAR .................................. viii
DAFTAR LAMPIRAN ................................ ix
DAFTAR SIMBOL .................................. X
I.
PENDAHULUAN .................................... 1
A . LATAR BELAKANG .............................. I
B . TUJUAN ...................................... 3
I1 . TINJAUAN PUSTAKA ............................... 5
A . MANGGA ( M a n q i f e r a i n d i c a . L) ................ 5
B . PENELITIAN SEBELUMNYA MENGENAI DIFUSIVITAS
PANAS ....................................... 7
C . PENYIMPANAN DINGIN .......................... 10
I11 . PENENTUAN DIFUSIVITAS MANGGA ................... 14
A . PENGERTIAN DAN MEKANISME PINDAH PANAS ....... 14
KATA PENGANTAR

B

.

DIFUSIVITAS PANAS

...........................

19

C . PENENTUAN NILAI DIFUSIVITAS DENGAN METODA

ANALITIK

.................................... 22

D . PENENTUAN NILAI DIFUSIVITAS DENGAN METODA
NUMERIK ..................................... 23
E . PENENTUAN KETEPATAN NILAI DIFUSIVITAS

.......
IV . MODEL SIMULASI RUANG PENDINGIN .................
IV . BAHAN DAN PROSEDUR PERCOBAAN ...................
A . BAHAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B . ALAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

28
12

32

33

C . WAKTU DAN TEMPAT PERCOBAAN

34

D . PROSEDUR PERCOBAAN

34

D.l

Perancangan Dan Pembuatan Kotak
Pendingin Untuk Mesin Pendingin Jet Uap
35

D.2

Penentuan Karakteristik Kotak Pendingin . 36

D.3

Penentuan Kadar Air Dengan Karl Fischer
MK-AS ..................................

D.3
V

.

....

Penentuan Nilai Difusifitas Mangga

HASIL DAN PEMBAHASAN

.
B.
C.
A

..................
..........................

PENURUNAN SUHU

37

.....

...........................

..............................

PENENTUAN DIFUSIVITAS DENGAN METODA ANALITIK .
PENENTUAN DIFUSIVITAS DENGAN METODA NUMERIK ..

D . KETEPATAN PENDUGAAN SUHU

....................
E . SIMULASI PENDINGINAN ........................
1. Laju Pendinginan Tetap . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 . Laju Pendinginan Menurut Intensitas Radiasi surya ................................
VI . KESIMPULAN DAN SARAN ........................... 64
A . KESIMPULAN .................................. 64
B

.

SARAN

........................................65

LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA