Distribusi Nusse tl numbe r dan koe ffisie n pe rpindahan panas dise panjang ke tinggian
ruang pe nge ring
0.0000 20.0000
40.0000 60.0000
80.0000 100.0000
120.0000 140.0000
160.0000
0.35 0.55
0.85
Tinggi karakteristik ruang pengeringl m
N u
s sel
t n u
m be
r da n k
o e
ff is
ie n
pe rpi
nd a
h a
n pa na
s
Nus s etl nuber bagian tepi
Nus s etl num be bagian tengah
Koeffis ien perpindahan
panas bagian tepi Koeffis ien
perpindahan panas bagian
tengah
Gambar 4.26 Distribusi Nusselt number dan koeffisien perpindahan panas disepajang ketinggian ruang pengering.
4.4.3 Karakteristik perpindahan panas pada cerobong
Gambar. 4.27 Cerobong dengan sudut 15
o
Pada Titik Pengukuran 1; Jarak vertikal, y = 0.71 m dan horizoltal, x = 0.05 m 1
1
3 4
6
Universitas Sumatera Utara
Panjang karakteristi, L = 0,760 m Temperatur fluida, T
∞ = 94
o
C Temperatur dinding, Tw = 40
o
C
Temperatur film, T
f
=
2 40
94 +
+273.15 = 340.15
o
C Sifat-sifat fisik udara pada T
f
: k
= 0.02928 Wm.
o
C Pr
= 0.6992
2 v
g β
= 7.38E+07 m
3 o
C Maka angka Grashof,
Gry =
2 3
. .
v y
g ΔΤ
β
= 7.38E+07 94-40.0,71
3
= 1.43E+09 Angka Rayleigh.
Ray = Gry.Pr = 1.43E+09 x 0.6992
= 9.977E+08 Angka Nusselt,
Universitas Sumatera Utara
Nu
12
= 0,825 +
27 8
] 16
9 Pr
492 ,
1 [
6 1
. 387
, +
Ra
Nu
12
= 0,825 +
27 8
] 16
9 6992
. 492
, 1
[ 6
1 08
977 .
9 387
, +
+ E
x
Nu = 122.507
Koeffisien perpidahan panas konveksi,
h
c
=
y k
Nu .
= 5.0527 Wattm
2
.
o
C Besarnya perpindahan panas konveksi,
Q = h
c
. A. ΔT
= 9.686 Watt Dengan cara yang sama seperti pada perhitungan titik 1 di atas dapat dihitung juga
untuk Titik Pengukuran 3; Jarak vertikal, y = 0.51 m dan horizoltal, x = 0.05 m, Temperatur fluida, T
∞ = 81
o
C, Temperatur dinding, Tw = 41
o
C.
Pada Titik Pengukuran 4; Jarak vertikal, y = 0.41 m dan horizoltal, x = 0.05 m
Temperatur fluida, T ∞ = 89
o
C Temperatur dinding, Tw = 40
o
C
Temperatur film, T
f
=
2 40
89 +
+ 273.15 = 337.65
o
C
Universitas Sumatera Utara
Sifat-sifat fisik udara pada T
f
: k
= 0.02898 Wm.
o
C
2 v
g β
= 7.79E+07 m
3 o
C Pr
= 0.7000 Maka angka Grashof,
Gry =
2 3
. .
v y
g ΔΤ
β
= 7.79E+07 89-40.0,41
3
= 2.63E+08 Angka Rayleigh.
Ray = Gry.Pr = 2.63E+08 x 0.7000
= 1.841E+08 Angka Nusselt,
Nu = 0,56 Gr
L
.Pr cos θ
14
= 0,56 x 1.841E+08 x cos 60
14
= 64.668
Koeffisien perpidahan panas konveksi,
h
c
=
y k
Nu .
Universitas Sumatera Utara
=
41 ,
02898 ,
. 668
. 64
= 4.5709 Wattm
2
.
o
C Besarnya perpindahan panas konveksi,
Q = h
c
. A. ΔT
= 4.5709 x 0,41 x 0,05 89-40 = 4.591 Watt
Dengan cara yang sama seperti pada perhitungan titik 4 di atas dapat dihitung juga untuk Titik Pengukuran 6; Jarak vertikal, y = 0.05 m dan horizoltal, x = 0.05 m,
Temperatur fluida, T ∞ = 74
o
C, Temperatur dinding, Tw = 41
o
C. Hasil perhitungan karakteristik perpindahan panas yang terjadi pada cerobong
dengan jarak pengukuran x = 5 cm dari dinding cerobong dalam arah vertikal y, dapat dilihat seperti pada Tabel 4.4 di bawah ini.
Tabel 4.4 Karakteristik Perpindahan Panas pada cerobong
L y
x θ T∞ Tw
hc Q
m m
m ˚C ˚C
Grl Ral
Nu Wm
2
.
o
C Watt
0.760 0.1
0.05 15
74 41
3.46E+05 2.428E+05
12.323 7.0400
0.581 0.760
0.4 0.05
15 89
40 2.63E+08
1.841E+08 64.668
4.5709 4.591
0.760 0.5
0.05 81 41
4.16E+08 2.913E+08
84.068 4.7708
4.866 0.760
0.7 0.05 94
40 1.43E+09
9.977E+08 122.507
5.0527 9.686
Gambar 4.28 menunjukkan distribusi Grashof number dan koeffisien perpindahan panas disepanjang ketinggian cerobong.
Universitas Sumatera Utara
Distribusi Grashof dan Rayleigh number disepanjang ketinggian cerobong
0.00E+00 2.00E+08
4.00E+08 6.00E+08
8.00E+08 1.00E+09
1.20E+09 1.40E+09
1.60E+09
0.05 0.41
0.51 0.71
Tinggi karakteristik cerobong m
G ra
s hof
da n R
a y
le igh
num be
r
Grashof number Rayleigh number
Gambar 4.28 Distribusi Grashof number dan koeffisien perpindahan panas disepajang ketinggian cerobong.
Dari grafik gambar 4.28, dapat dilihat bahwa ketinggian cerobong sangat berpengaruh pada besarnya angka Grashof Grashoff number . Angka Grashoff yang
merupakan indikator jenis aliran yang terjadi pada perpindahan panas konveksi bebas, pada ketinggian cerobong 0,05 – 0,41 m naik secara perlahan, hal ini menunjukkan
bahwa ada sebagian udara panas yang balik kembali ke ruang pengering akibat penguruh sudut atap cerobong yang dibuat. Dari ketinggian 0,41 – 0,51 m angka
Grashof naik perlahan karena dipengaruhi oleh geometri sudut atap cerobong. Sedangkan dari ketigian 0,51 – 0,7 m, naik berbanding lurus dengan ketinggian
cerobong. Dari grafik gambar 4.28, juga dapat dilihat bahwa dalam ruang cerobong
aliran yang terjadi adalah aliran turbulen. Angka Rayleigh Rayleigh number yang merupakan fungsi Grl dan Pr, pada ketinggian cerobong 0,05 – 0,41 – 0,51 m angka
Universitas Sumatera Utara
Grashof naik secara perlahan. Sedangkan dari ketigian 0,51 – 0,7 m, naik tajam dan berbanding lurus dengan ketinggian cerobong.
Gambar 4.29 menunjukkan distribusi Nusselt number dan koeffisien perpindahan panas disepanjang ketinggian cerobong.
Distribusi Nusselt number dan koeffisien perpindahan panas disepanjang ketinggian
cerobong
0.000 50.000
100.000 150.000
0.05 0.41
0.51 0.71
Tinggi karakteristik cerobong m
N us
e lt
num be
r da
n
koef fi
si en
pe rpi
nda ha
n pa na
s
Nusselt number Koeffisien
perpindahan panas
Gambar 4.29 Distribusi Nusselt number dan koeffisien perpindahan panas disepajang ketinggian cerobong
Dari grafik gambar 4.29, dapat dilihat bahwa ketinggian ruang cerobong diikuti oleh kenaikan besarnya angka Nussetl Nusselt number . Angka Nusselt yang
merupakan indikator besarnya laju perpindahan panas konveksi bebas, naik dan tidak linear dengan meningkatnya ketinggian cerobong. Hal ini menunjukkan bahwa beda
temperatur di ruang cerobong dipengaruhi oleh geometri sudut atap cerobong. Dari grafik gambar 4.29, juga dapat dilihat bahwa pada cerobong bagian
bawah atau pada ketinggian cerobong 0,05 – 0,41 m, terjadinya penurunan angka koeffisien perpindahan panas secara tajam disepanjang ketinggian tersebut
Universitas Sumatera Utara
disebabkan sebahagian panas yang menyentuh dinding cerobong bagian bawah balek ke ruang pengering sehinga didapatkan distribusi temperatur di ruang pengering
bagian atas merata. Sedangkan pada cerobong bagian atas atau pada ketinggian cerobong 0,41 – 0,71 m, terjadinya kenaikan angka koeffisien perpindahan panas
secara perlahan disepanjang ketinggian tersebut karena semua panas sisa pengeringan keluar dari cerobong.
4.5 Uji Coba PengeringanPengasapan Pisang
