Berdasarkan temperatur yang telah didapatkan pada titik-titk pengukuran, maka dengan menggunakan rumus-rumus yang telah dibahas pada bab 2, dihitung
karakteristik perpindahan panas local yang tejadi pada peralatan pengeringpengasapan bersudut atap cerobong 15
o
dan temperatur referensi 85
o
disepanjang ketingian karakteristik bahagian-bahagian tersebut atau dalam arah y, hasilnya ditabelkan dan dibuat dalam bentuk grafik, selanjutnya grafik hasil dikaji
daerah yang saling mempengaruhi antar daerah tersebut.
4.4.1 Karakteristik perpindahan panas pada saluran pengarah
Pada Titik Pengukuran 1; Jarak vertikal, y = 0.84 m dan horizoltal, x = 0.025 m Panjang karakteristik, L = 0,9 m
Temperatur fluida, T ∞ = 72
o
C Temperatur dinding, Tw = 37
o
C
Temperatur film, T
f
=
2 37
72 +
+ 273.15 = 327.65
o
C Sifat-sifat fisik udara pada T
f
: k
= 0.028336 Wm.
o
C
2 v
g β
= 1.008E+00 m
3 o
C Pr
= 0.7019 Maka angka Grashof,
Universitas Sumatera Utara
Gry =
2 3
. .
v y
g ΔΤ
β
= 8.751E+0772-37.0,84
3
= 2572913864 Angka Rayleigh.
Ray = Gry.Pr = 2572913864 x 0.7019
= 1.806E+09 Angka Nusselt,
Nu
12
= 0,825 +
27 8
] 16
9 Pr
492 ,
1 [
6 1
. 387
, +
Ra
Nu
12
= 0,825 +
27 8
] 16
9 7019
. 492
, 1
[ 6
1 09
806 .
1 387
, +
+ E
x
Nu = 147.295 Koeffisien perpidahan panas konveksi,
h
c
=
y k
Nu .
= 84
. 028336
. 295
. 147
x
= 4.968724 Wattm
2
.
o
Universitas Sumatera Utara
Besarnya perpindahan panas konveksi, Q
= h
c
. A. ΔT
= 4.968724 x 0.84 x 0.025 x 72-37 = 3.652 Watt
Dengan cara yang sama seperti perhitungan di atas dapat dihitung juga untuk Titik Pengukuran 4; Jarak vertikal, y = 0.54 m, jarak horizoltal, x = 0.025 m, Temperatur
fluida, T ∞ = 75
o
C, Temperatur dinding, Tw = 38
o
C dan untuk Titik Pengukuran 6; Jarak vertikal, y = 0.34 m dan horizoltal, x = 0.025 m, Temperatur fluida, T
∞ = 70
o
C, Temperatur dinding, Tw = 37
o
C Hasil perhitungan karakteristik perpindahan panas yang terjadi pada saluran
pengarah dengan posisi pengukuran x = 2,5 cm dari dinding saluran pengarah dalam arah vertikal y, dapat dilihat pada Tabel 4.1
Tabel 4.1 Karakteristik Perpindahan Panas pada Saluran pengarah
L y
x T
∞ Tw hc
Q m
m m
˚C ˚C Grl
Ral Nu
Wm
2
.
o
C Watt
0.9 0.34
0.025 70
37 995803878
699190747 109.8736
9.132455 2.5617
0.9 0.54
0.025 75
38 1700425021
1192809042 129.5147
6.832491 3.4128
0.9 0.84
0.025 72
37 2572913864
1805971980 147.2949
4.968724 3.652
Gambar 4.23 menunjukkan Distribusi Grashof number dan Rayleigh number disepanjang ketinggian saluran pengarah. Dari grafik gambar 4.23, dapat dilihat
bahwa angka Grashof naik mendekati berbanding lurus dengan naiknya ketinggian saluran pengarah. Ketidak linearan ini dipengaruhi oleh beda temperatur yang
Universitas Sumatera Utara
berbeda di ketinggian saluran 0,54 m. Dari grafik gambar 4.23, juga dapat dilihat bahwa aliran yang terjadi disepanjang ketinggian saluran pengarah adalah dimulai
dengan aliran transisi di dasar saluran dan berubah kealiran turbulen. naiknya ketinggian saluran pengarah atau naiknya angka Grashof akan menaikkan angka
Rayleigh Rayleigh number. Angka Rayleigh yang merupakan fungsi Grl dan Pr naik mendekati berbanding lurus dengan meningkatnya tinggi saluran pengarah.
Gambar 4.24 menunjukkan Distribusi Nusselt number dan koeffisien perpindahan panas disepanjang ketinggian saluran pengarah. Dari grafik gambar 4.24,
dapat dilihat bahwa naiknya ketinggian ruang dapur meningkatnya kenaikan angka Nusselt Nusselt number. Angka Nusselt yang merupakan indikator besarnya laju
perpindahan panas konveksi bebas, naik dengan naiknya ketinggian karakteristik saluran pengarah.
Distribusi Grashof number dan Rayleigh number disepanjang ketinggian Saluran Pengarah
500000000 1000000000
1500000000 2000000000
2500000000 3000000000
0.34 0.54
0.84
Tinggi saluran pengarah m G
ra sh
o f d
an R
ayl ei
g h
num be
r
Grashof number Rayleigh number
Gambar 4.23 Distribusi Grashof number dan Rayleigh number disepajang ketinggian saluran pengarah.
Universitas Sumatera Utara
Distribusi Nuselt number dan koeffisien perpindahan panas disepanjang ketinggian
saluran pengarah
50 100
150 200
0.34 0.54
0.84
Tinggi karakteristik saluran pengarah m
N us
e lt
num be
r
d a
n ko
effi si
e n
pe rpi
nda ha
n pa
n a
s
Nuselt number Koeffisien
perpindahan panas
Gambar 4.24 Distribusi Nusselt number dan koeffisien perpindahan panas disepajang ketinggian saluran pengarah.
Dari grafik gambar 4.24, juga dapat dilihat bahwa meningkatnya ketinggian saluran pengarah akan terjadi penurunan besarnya angka koeffisien perpindahan
panas konveksi disepanjang ketinggian saluran pengarah. Koeffisien perpindahan panas konveksi yang merupakan indikator besarnya laju perpindahan panas konveksi
bebas menurun secara linear yang menyebabkan perpindahan panas yang terjadi juga menurun.
4.4.2 Karakteristik perpindahan panas pada ruang pengering Analisa Perpindahan Panas pada Ruang Pengering bagian tepi
Pada Titik Pengukuran 1; Jarak vertikal, y = 0.85 m dan horizoltal, x = 0.05 m Panjang karakterristik, L = 0,9 m
Temperatur fluida, T ∞ = 82
o
C
Universitas Sumatera Utara
Temperatur dinding, Tw = 42
o
C
Temperatur film, T
f
=
2 42
82 +
+ 273.15 = 335.15
o
C Sifat-sifat fisik udara pada T
f
: k
= 0.028942 Wm.
o
C
2 v
g β
= 7.840E+07 m
3 o
C Pr
= 0.7002 Maka angka Grashof,
Gry =
2 3
. .
v y
g ΔΤ
β
= 7.840E+07 82-42 x 0.85
3
= 2665587102 Angka Rayleigh.
Ray = Gry.Pr = 2665587102 x 0.7002
= 1.866E+09 Angka Nusselt,
Nu
12
= 0,825 +
27 8
] 16
9 Pr
492 ,
1 [
6 1
. 387
, +
Ra
Universitas Sumatera Utara
Nu
12
= 0,825 +
27 8
] 16
9 7002
. 492
, 1
[ 6
1 09
866 .
1 387
, +
+ E
x
Nu = 148.755
Koeffisien perpidahan panas konveksi,
h
c
=
y k
Nu .
=
85 .
028942 .
555 .
148 x
= 5.065066 Wattm
2
.
o
C Besarnya perpindahan panas konveksi,
Q = h
c
. A. ΔT
= 5.065066 x 0.85 x 0.05 x 82-42 = 8.611 Watt
Dengan cara yang sama seperti perhitungan di atas dapat dihitung juga untuk Titik
Pengukuran 4; Jarak vertikal, y = 0.55 m dan horizoltal, x = 0.05 m, Temperatur fluida, T
∞ = 84
o
C, Temperatur dinding, Tw = 42
o
C dan untuk Titik Pengukuran 6;
Jarak vertikal, y = 0.35 m dan horizoltal, x = 0.05 m, Temperatur fluida, T ∞ = 85
o
C, Temperatur dinding, Tw = 41
o
C.
Hasil perhitungan karakteristik perpindahan panas yang terjadi pada ruang pengering bahagian tepi x = 5 cm dari dinding dalam saluran pengarah dalam arah
vertikal y, dapat dilihat seperti pada Tabel 4.2 di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2 Karakteristik Perpindahan Panas pada Ruang Pengering bagian tepi.
L y
x θ
T ∞
Tw hc
m m
m ˚C
˚C Grl
Ral Nu
Wm
2
.
o
C
0.90 0.35
0.050 85
41 1199250905
839531998 116.1821
9.619932 7.4073
0.90 0.55
0.050 84
42 1798876357
1259297997 131.6683
6.937761 8.0131
0.90 0.85
0.050 82
42 2665587102
1866329468 148.7549
5.065066 8.6106
Hasil perhitungan karakteristik perpindahan panas yang terjadi pada ruang pengering bahagian tengah pada x = 20 cm dari dinding dalam saluran pengarah
dalam arah vertikal y, dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Karakteristik Perpindahan Panas pada Ruang Pengering bagian tengah.
L y
x T
∞ Tw hc
Q m
m m
˚C ˚C Grl
Ral Nu
Wm
2
.
o
C Watt
0.9 0.35
0.2 84
41 1171995203
820451726 115.3629
9.552105 28.75
0.9 0.55
0.2 84
42 1798876357
1259297997 131.6683
6.937761 32.05
0.9 0.85
0.2 83
42 2713889223
1899850009 149.577
5.099725 35.55
Gambar 4.25 menunjukkan Distribusi Grashof dan Rayleigh number disepanjang ketinggian ruang pengering. Dari grafik gambar 4.25, dapat dilihat
bahwa ketinggian ruang pengering sangat berpengaruh pada besarnya angka Grashof Grashoff number dan angka Rayleigh Rayleigh number. Angka Grashoff yang
merupakan indikator jenis aliran yang terjadi pada perpindahan panas konveksi bebas, naik mendekati garis linear dengan meningkatnya ketinggian ruang pengering. Hal ini
Universitas Sumatera Utara
menunjukkan bahwa distribusi temperatur di setiap rak ruang pengering mendekati seragam. Ketidak linearan terjadi akibat beda temperatur sebesar 3
o
C antara rak paling atas rak 1 dan rak paling bawah rak 6 yang dipengaruhi oleh pembalikan
gas panas oleh atap cerobong pada rak 1 dan oleh transper panas pada pengarah awal. Kondsi ideal yang diinginkan adalah distribusi temperatur yang seragam sepanjang
ketinggian ruang pengering atau di setiap rak pengering. Pada kasus di atas, dapat dikatakan penyeragam temperatur hampir berfungsi optimal walaupun ada sedikit
ketidak linearan demikian juga dengan fungsi sudut cerobong. Dari grafik tersebut dapat dilihat juga bahwa garis angka Grashof Grashoff number dalam arah x atau
yang terjadi pada tepi 0,05 m dan tengah ruang pengering 0,2 m hampir dapat dikatakan mendekati sama, walaupun ada sedikit ketidak samaan yang dipengaruhi
oleh perbedaan temperatur sebesar 1
o
C pada rak pengering bawah rak 6 dan rak paling atas rak 1.
Distribusi Grashof dan Rayleigh number disepanjang ketinggian ruang pengering
500000000 1000000000
1500000000 2000000000
2500000000
0.35 0.55
0.85
Tinggi karakteristik ruang pengeringl m
G ra
s h
o f d
an R
a y
le ig
h n
u m
b er
Gras hof num ber bagian tepi
Gras hof num ber bagian tengah
Rayleigh num ber bagian tepi
Rayleigh num ber bagian tengah
Gambar 4.25 Distribusi Grashof dan Rayleigh number disepajang ketinggian ruang pengering.
Universitas Sumatera Utara
Dari grafik gambar 4.25, juga dapat dilihat bahwa dalam ruang pengering jenis aliran yang terjadi adalah aliran turbulen. Angka Rayleigh Rayleigh number
yang merupakan fungsi Grl dan Pr, naik mendekati garis linear dengan semakin meningkatnya tinggi ruang pengering. Dari grafik tersebut dapat dilihat juga bahwa
garis angka Rayleigh Rayleigh number dalam arah x atau yang terjadi pada tepi 0,05 m dan tengah ruang pengering 0,2 m hampir dapat dikatakan mendekati
sama. Gambar 4.26 menunjukkan Distribusi Nusselt number dan koeffisien
perpindahan panas disepanjang ketinggian ruang pengering. Dari grafik gambar 4.26, dapat dilihat bahwa ketinggian ruang pengering sangat berpengaruh pada besarnya
angka Nussetl Nusselt number . Angka Nusselt yang merupakan indikator besarnya laju perpindahan panas konveksi bebas, naik berbanding lurus dan mendekati garis
linear dengan meningkatnya ketinggian ruang pengering. Dari grafik tersebut dapat dilihat juga bahwa garis angka Nusselt Nusselt number dalam arah x atau yang
terjadi pada tepi 0,05 m dan tengah ruang pengering 0,2 m hampir dapat dikatakan mendekati sama.
Dari grafik gambar 4.26, juga dapat dilihat bahwa meningkatnya ketinggian ruang pengering akan terjadi penurunan besarnya angka koeffisien perpindahan panas
konveksi disepanjang ketinggian saluran pengering. Koeffisien perpindahan panas konveksi yang merupakan indikator besarnya laju perpindahan panas konveksi bebas
menurun secara linear yang menyebabkan perpindahan panas yang terjadi juga menurun.
Universitas Sumatera Utara
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
