adalah untuk mengantisipasi kekurangan air selama proses pengeringan berlangsung. Ketersediaan air di dalam heater dapat diamati secara lansung melalui pintu yang
sengaja di desain menggunakan kaca. Jika temperatur di dalam ruang pengering telah cukup tinggi ± 100
o
C, maka saluran pembuangan yang terletak di dinding belakang alat pengering dapat dibuka
dengan tujuan mengurangi tekanan dalam ruang pengering. Hal ini secara langsung juga akan menurunkan temperatur dalam ruang pengering tersebut.
3.7. Analisa Performance Alat Pengering yang Dirancang
Di dalam perancangan alat pengering ini, dilakukan juga analisa performance dari alat pengering yang bertujuan untuk mengetahui apakah alat pengering yang
dirancang ini nantinya dapat berfungsi dengan baik atau tidak sehingga alat ini dapat digunakan oleh para petani di pedesaan.
1. Berat kakao kering dengan kadar air sesuai Standar Nasional Indonesia
Sesuai Standar Nasional Indonesia, bahwa kadar air untuk kakao kering adalah 7,5 , dan kadar air awal biji kakao adalah 51 - 60
5
Amin Sarmedi, 1997. Maka dari kadar air ini dapat dihitung berat akhir kakao kering.
Untuk mencari berat kakao dengan kadar air sesuai Standar Nasional Indonesia adalah dengan cara sebagai berikut :
Asumsikan kadar air awal kakao = 60 . Berat kakao basah W
kb
= 2,5 kg Berat kakao kering dengan kadar air 0 =
[ ]
2, 5 2, 5 60 x
−
= 1 kg Maka berat kakao dengan kadar air 7,5 adalah 1,09 kg.
2. Total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kakao
Untuk mencari total energi yang dibutuhkan oleh alat pengering selama proses pengeringan berlangsung, dapat dihitung dengan cara sebagai berikut.
Berat kakao basah hasil panen W
kb
= 7,5 kg Berat kakao kering hasil pengeringan W
kk
= 1,09 kg × 3 = 3,27 kg
Temperatur udara pengering T
d
= 70
o
C Temperatur awal kakao T
a
= 28,5
o
C Lama pengeringan N
= 10 jam Kecepatan udara pengering diantara kakao v
= 0,244 ms
Universitas Sumatera Utara
Koefisien pindahan panas dinding k
1
= 45,36 kkalmh
o
C Koefisien pindahan panas pada isolasi k
2
= 0,011 kkalmh
o
C Panas jenis udara basah cp
w
= 0,281 kkalm
3 o
C Panas jenis kakao cp
kakao
= 0,99 kkalkg
o
C Panas jenis air cp
air
= 1 kkalkg
o
C Panas laten air h
fg
= 557,45 kkalkg Massa jenis moisture jenuh pada T
d
ρ
sd
= 198,67 grm
3
Massa jenis moisture jenuh pada T
a
ρ
sa
= 28,31 grm
3
Kelembaban relative udara pengering rata-rata RHd = 80 Kelembaban relative udara luar RHa
= 73 Berat air kakao awal W
i
= 7,5 kg × 60 = 4,5 kg
a 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 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 70
o
C – 28,5
o
C = 308,14 kkal
Energi pemanasan air kakao Q
w
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.7.
Qw = Wi x cp
air
T
d
-T
a
= 4,5 kg x 1 kkalkg
o
C 70
o
C – 28,5
o
C = 186,75 kkal
Berat kandungan air kakao akhir W
f
, menggunakan persamaan 2.4. Wkk
Wf ×
= 4
, 7
kg Wf
27 ,
3 074
, ×
= = 0,242 kg
Universitas Sumatera Utara
Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan W
r
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.8.
W
r
= W
i
– W
f
= 4,5 – 0,242 = 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 557,45 kkalkg = 2373,622 kkal
Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering kakao Q
d
Q
d
= Q
t
+ Q
w
+ Q
l
= 308,14 + 186,75 + 2373,622 = 2868,512 kkal
Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering kakao adalah 2868,512 kkal. b
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 N
= lama pengeringan 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
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
= 70 °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
, 36
, 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 70
4 ,
1 ,
1
2 2
1
⋅ ⋅
= m
C h
m kkal
Qlw
o
8 ,
30
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
8 ,
30
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 70
6 ,
1 ,
1
2 2
3
⋅ ⋅
= m
C h
m kkal
Qlw
o
2 ,
46
3
= Qlw
kkaljam Maka total kehilangan energi melalui dinding box pengering Q
lw
adalah Q
lw
= 30,8 + 30,8 + 46,2 = 107,8 kkaljam
Universitas Sumatera Utara
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
67 ,
198 x
x
ar
− =
ρ 27
, 138
=
ar
ρ grm
3
Debit udara ventilasi
•
V , m
3
s
3
27 ,
138 258
, 4
1000 m
gr kg
x V
=
•
82 ,
30794 =
•
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
70 281
, 82
, 30794
3 3
− =
38 ,
35911 =
Qlv kkaljam
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 :
38 ,
35911 =
Qlv kkaljam
× 1,67 jam ,
59972 =
Qlv kkal
Maka energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Q
lt
Q
lt
= Q
lw
× N + Q
lv
= 8
, 107 kkaljam
× 10 jam + ,
59972 kkal
Universitas Sumatera Utara
= 61050 kkal Jadi energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Q
lt
adalah 61050 kkal.
c Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Kakao Per Siklus
Q
T
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.16. Q
T
= Q
d
+ Q
lt
= 2868,512 kkal + 61050 kkal = 63918,512 kkalsiklus
Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kakao per siklus Q
T
adalah 63918,512 kkalsiklus. 3.
Kebutuhan bahan bakar -
Kebutuhan bahan bakar kerosin selama proses pengeringan kakao dapat dihitung dengan persamaan 2.17.
Kebutuhan bahan bakar
k
NKB QT
= dimana; NKB
k
= Nilai kalor bakar kerosin = 11000 kkalkg 1 kg = 1,224 liter
maka kebutuhan bahan bakar kerosin selama pengeringan kakao adalah Kebutuhan bahan bakar
kg kkal
11000 kal
63918,512k =
= 5,81 kg = 7,11 liter
Jadi total kebutuhan bahan bakar kerosin selama proses pengeringan kakao adalah 7,11 liter.
Kebutuhan kerosin tiap jam literjam, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.18.
Kebutuhan kerosinjam N
bakar bahan
total Kebutuhan
=
jam 10
liter 7,11
= 711
, =
literjam Jadi kebutuhan kerosin tiap jamnya adalah 0,711 literjam.
Universitas Sumatera Utara
- Kebutuhan bahan bakar kayu bakar selama proses pengeringan kakao
Kebutuhan bahan bakar
k
NKB QT
= dimana; NKB
k
= Nilai kalor bakar kayu = 4000 kkalkg maka kebutuhan bahan bakar kayu bakar selama pengeringan kakao adalah
Kebutuhan bahan bakar kg
kkal 4000
kal 63918,512k
= = 15,98 kg
Jadi total kebutuhan bahan bakar kayu bakar selama proses pengeringan kakao adalah 15,98 kg.
Kebutuhan kayu bakar tiap jam kgjam Kebutuhan kayu bakarjam
N bakar
bahan total
Kebutuhan =
jam 10
15,98kg =
598 ,
1 =
kgjam ≈ 1,6 kgjam
Jadi kebutuhan kayu bakar tiap jamnya adalah 1,6 kgjam.
3.8. Material yang Digunakan dalam Perancangan Alat Pengering
