5.2. TINJAUAN PUSTAKA 5.2.1.
Penelitian Pengering ERK Generasi Pertama
Pengering efek rumah kaca ERK adalah alat pengering berenergi surya yang memanfaatkan efek rumah kaca yang terjadi karena adanya penutup transparan pada dinding
bangunan, serta plat absorber sebagai pengumpul panas untuk menaikkan suhu udara pengering di dalamnya Kamaruddin, et al. 1994. Bahan dinding transparan yang dapat digunakan adalah
polikarbonat, plastik UV stabilizer, kaca serat dan lain-lain. Pada pengeringan yang menggunakan rak pengering, terdapat masalah yang cukup signifikan pada perbedaan suhu antar tingkat rak.
Mursalim 1995 pada pengeringan vanili mendapatkan perbedaan suhu sebesar 10
o
C, yaitu 40
o
C dan 50
o
C masing-masing pada rak bagian tengah dan bawah. Pada pengeringan rumput laut, Sukarmanto 1996 menggambarkan perbedaan sebesar 4
o
C antara bagian tengah dan atas 31
o
C dan 35
o
C, dimana perbedaan yang lebih kecil ini disebabkan oleh rendahnya suhu pengeringan yang digunakan.
Pola distribusi aliran udara telah diteliti Karwito 1998, dengan mengubah posisi kipas yang ada menggunakan metode trial and error. Hasil penelitian ini menunjukkan adanya
perbedaan distribusi aliran di atas pelat dan dalam ruang. Lesmana 2001, menggunakan model pengering ERK skala laboratorium untuk melihat pola aliran udara panas di dalamnya, dengan
membandingkan penggunaan satu kipas atau dua kipas dengan daya yang sama. Dua kipas di posisi outlet menghasilkan sebaran yang lebih baik dibandingkan dengan satu kipas.
5.2.2. Simulasi Pengeringan
Hachemi dan Asnoun 1998, melakukan studi perbandingan melalui simulasi dan eksperimen antara kolektor plat datar dan plat bersirip pada pengeringan dengan kolektor surya
plat datar, dan disimpulkan bahwa penggunaan kolektor plat bersirip lebar sirip 10 cm yang mempunyai performansi panas lebih tinggi dari pada plat datar sangat menunjang dalam
peningkatan performansi pindah panas pada pengeringan. Condori dan Saravia 1998, melakukan studi analitik mengenai laju penguapan
menggunakan pada pengering konveksi efek rumah kaca, ruang tunggal dan ruang ganda. Hasil uji simulasi pengeringan cabe merah menunjukkan bahwa tipe ruang ganda meningkatkan
produktivitas pengeringan hingga hampir 90 . Butts dan Vaughan 1987, Kamaruddin et al. 1994, Nelwan 1998 dan Dyah 1997
telah mensimulasikan secara quasi-steady state distribusi suhu dan RH pengeringan selama pengeringan berlangsung menggunakan model keseimbangan panas di semua komponen
pengering. Validasi hasil simulasi menunjukkan kedekatan terhadap hasil pengukuran.
Ratti, C. dan A.S. Mujumdar 1997 mengembangkan model simulasi pengering surya untuk melihat performansi dengan memasukkan pengaruh pengkerutan produk untuk produk
pangan yang memiliki kadar air awal sangat tinggi dan sensitif terhadap suhu tinggi rusaknya cita rasa, aroma vitamin dan sebagainya. Dalam model matematis ini digunakan persamaan
keseimbangan massa dan energi dalam padatan dan fase uap.
Dymond dan Kutdcher 1997 mengembangkan model simulasi dengan CFD untuk mendisain kolektor surya yang diletakkan pada sisi dinding
bangunangedung dan menentukan pola aliran udara di dalamnya. Pada penelitian tersebut digunakan TASflowCFD 2 dimensi. Aliran udara maksimum terjadi
pada bagian tengah atas kolektor. Peningkatan kecepatan aliran udara meyebabkan suhu rendah tetapi efisiensi kolektor secara keseluruhan meningkat.
Hasil simulasi memberikan kedekatan yang baik terhadap hasil pengukuran.
5.2.3. Computational Fluid Dynamics CFD
Computational Fluid Dynamics atau CFD adalah suatu analisis sistem yang meliputi aliran fluida, pindah panas dan fenomena lain yang seperti reaksi kimia yang menggunakan simulasi
berbasis komputer. CFD telah dikenal sejak tahun 1960-an untuk mendisain mesin jet dan aircraft. Perkembangan selanjutnya metoda ini digunakan untuk mendisain mesin pembakaran internal,
tabung pembakaran dalam turbin gas dan tungku, kendaraan bermotor dan aliran udara yang menyelimuti casing mobil. CFD terdiri dari tiga komponen utama, yaitu: pre-processor, solver dan
post-processor. Pre-processor berupa input yang harus diberikan, berupa bentuk geometri, pembentukan grid mesh penentuan sifat termofisik dan kondisi batas. Solver adalah pemecahan
model aliran fluida model persamaan konservasi massa, momemtum dan energi menggunakan analisis numerik dengan metoda beda hingga, elemen hingga, spectral atau volume hingga yang
merupakan pengembangan dari formulasi beda hingga secara khusus. Post-processor meliputi pengolahan hasil visualisasi dari solver berupa penampilan kecepatan dan suhu fluida 2 atau 3
dimensi dalam bentuk vektor, kontur dan bayangan dengan warna tertentu Versteeg dan Malalasekera, 1995.
5.3. PENDEKATAN TEORI
Dalam simulasi pola aliran udara, udara digambarkan secara kuantitatif dalam besaran suhu dan kecepatan dalam persamaan diferensial, dalam koordinat
Cartesian dan dipecahkan menggunakan teknik CFD tiga dimensi yang didasarkan pada analisis numerik dengan metode volume hingga. Pemecahan simulasi
menggunakan software CFD: FLUENT 5.3 dan pembetukan geometri alat menggunakan software Geomesh 3.4Gambit. Kode CFD mengandung 3 elemen
