15
: tebal polybag m : koefisien konveksi udara dalam rumah tanaman Wm
2
.
o
C : konduktivitas termal polybag Wm
2
.
o
C : koefisien konveksi media tanam Wm
2
.
o
C : koefisien konveksi lantai Wm
2
.
o
C U
: energi dalam kJ
e. Simulasi dengan CFD
Simulasi digunakan untuk menduga sebaran suhu media tanam arang sekam di dalam polybag untuk mendapatkan kondisi yang optimal bagi akar tanaman. Simulasi
pendugaan suhu arang sekam menggunakan persamaan keseimbangan dan pindah panas yang diolah secara terpadu dengan bantuan Computational Fluid Dynamics CFD yang
terdapat pada software “Solidworks” 2010. Input yang digunakan meliputi geometri
polybag berisi media tanam arang sekam, nilai koefisien pindah panas, suhu lantai, laju aliran massa udara, dan suhu udara harian di greenhouse.
f. Asumsi yang Digunakan
1. Nilai temperatur leleh arang sekam diasumsikan 1000
o
C karena penelitian dilakukan jauh dibawah suhu yang memungkinkan arang sekam meleleh, maka hal ini tidak
akan berpengaruh pada proses perhitungan. 2.
Suhu dinding luar polybag diasumsikan sebagai suhu lantai, tidak diasumsikan sebagai suhu udara, karena titik pengukuran suhu udara dari polybag lebih jauh
dibandingkan dengan titik pengukuran suhu lantai dari polybag. 3.
Tidak ada pengaruh angin, karena kondisi greenhouse yang memiliki dinding beton setinggi 60 cm dari lantai menyebabkan pengaruh angin pada polybag yang
diletakkan di atas lantai sangat kecil bahkan nyaris tidak ada karena terdapat faktor gesekan udara dengan lantai greenhouse.
4. Computational domain dibuat sejauh 0.5 m dari dinding luar masing-masing
polybag dan diasumsikan pada jarak 0.5 m tersebut merupakan ruang kosong tanpa benda apapun. Padahal, kenyataannya dalam jarak 0.5 m dari masing-masing
polybag terdapat sistem hidroponik rakit apung, sistem hidroponik NFT, dan juga terdapat polybag lain.
5. Nilai volumetric heat exchange coefficient arang sekam diasumsikan sama dengan
nilai yang sudah diberikan oleh software yaitu 0.035Wm
3
K, karena untuk menentukan nilai koefisien pindah panas volumetrik diperlukan penelitian tersendiri.
16
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Sifat Thermofisik Arang Sekam
a. Bulk Density
Bulk density arang sekam adalah massa arang sekam setiap satuan volume arang sekam. Semakin tinggi bulk density suatu benda maka akan semakin besar pula massa setiap
volumenya. Perhitungan bulk density dilakukan dengan menggunakan Persamaan 6. Dari hasil pengukuran, didapatkan bulk density arang sekam sebesar 0.015324 gramml atau setara
dengan 15.324 kgm
3
. Bulk density arang sekam lebih rendah bila dibandingkan dengan bulk density sekam,
yaitu 100 kgm
3
Deptan, 2009. Hal ini berarti dalam massa yang sama arang sekam memiliki volume yang lebih kecil bila dibandingkan dengan volume sekam. Bulk density
arang sekam lebih rendah bila dibandingkan dengan bulk density sekam, disebabkan perlakuan penguraian karena panas, yaitu pyrolisis. Tabel pengukuran bulk density arang
sekam dan langkah perhitungannya terdapat pada Lampiran 1.
b. Porositas
Porositas adalah kemampuan suatu zat untuk menyerap fluida atau bahan formasi atau ruang-ruang yang terisi oleh fluida di antara zat-zat padat. Dari hasil pengukuran di dapatkan
bahwa nilai porositas arang sekam sebesar 46 artinya dalam setiap 100 ml arang sekam, terdapat 46 ml ruang kosong yang dapat diisi oleh fluida. Nilai 46 adalah nilai yang sangat
besar, karena hampir setengah dari volume arang sekam sebenarnya merupakan ruang kosong. Oleh sebab itu, arang sekam sangat baik bila digunakan sebagai media tanam, karena
porositasnya yang tinggi memungkinkan arang sekam menyimpan air dan udara yang cukup untuk akar tanaman. Tabel pengukuran porositas arang sekam dan langkah perhitungannya
terdapat pada Lampiran 2.
c. Konduktivitas Panas
Konduktivitas panas adalah kemampuan suatu benda untuk menghantarkan panas. Dari hasil pengukuran, nilai konduktivitas panas arang sekam adalah 0.0719 WmK. Bila
dibanding dengan kayu yang memiliki konduktivitas panas 0.13 WmK, nilai konduktivitas panas arang sekam jauh lebih rendah. Ini artinya, kemampuan arang sekam menghantarkan
panas jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan kayu. Tabel pengukuran konduktivitas panas arang sekam terdapat pada Lampiran 3.
d. Panas Jenis
Panas jenis adalah kapasitas panas suatu zat setiap satuan massa. Kapasitas panas adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat setiap satu satuan suhu.
Dari hasil pengukuran, nilai panas jenis arang sekam adalah 7.942 kJkg
o
C, artinya setiap kilogram arang sekam akan membutuhkan 7.942 kJ untuk menaikkan suhu setiap satuan
derajat Celsius. Perhitungan panas jenis dilakukan dengan menggunakan Persamaan 7 dan Persamaan 8. Perhitungan panas jenis arang sekam dapat dilihat pada Lampiran 4.
Nilai panas jenis arang sekam sangat tinggi bila dibandingkan dengan nilai panas jenis produk-produk pertanian lain misalnya kacang polong yang memiliki panas jenis sebesar
1.85kJkg
o
C. Hal ini kemungkinan besar karena arang sekam sudah diberikan perlakuan
