22
polybag. Nilai volumetric heat exchange coefficient arang sekam diasumsikan sebesar 0.035 Wm
3
K. Nilai tersebut adalah nilai yang diberikan oleh software Solidworks. Saat tabel item properties arang sekam diisi, nilai volumetric heat exchange coefficient sudah terisi dengan
nilai tersebut. Cukup sulit mengetahui nilai volumetric heat exchange coefficient arang sekam, karena untuk mengetahuinya perlu dilakukan penelitian tersendiri.
Pada simulasi ini, mesh yang digunakan adalah pada tingkat lima. Software solidworks melakukan proses perhitungan pada setiap bagian yang disebut dengan mesh. Terdapat
delapan tingkatan mesh dimana, semakin tinggi tingkatan mesh yang digunakan maka akan semakin detail perhitungan yang dilakukan, karena bagian yang dihitung akan semakin kecil.
Pada pembuatan simulasi, dipilih mesh tingkat lima, karena tingkatan tersebut dianggap paling optimal. Mesh tingkat empat tidak dipilih karena, kontur hasil simulasi tidak begitu
halus, sedangkan mesh tingkat enam tidak dipilih karena memori computer yang tidak mendukung.
Hasil iterasi menunjukkan jumlah cell yang terbentuk terdiri dari fluid cell dan partial cell. Iterasi dilakukan hingga global goals mencapai konvergen. Hasil iterasi dan jumlah cell
yang terbentuk dapat dilihat pada Tabel 4 berikut. Tabel 4. Hasil iterasi dan jumlah cell
Pukul 12:20 Pukul 05:50
Pukul 08:50 Polybag A Polybag B Polybag A Polybag B Polybag A Polybag B
Iterasi 82
91 82
91 82
91 Fluid cell
65509 90888
65509 90888
65509 90888
Partial cell 1989
2096 1989
2096 1989
2096
c. Hasil Simulasi Computational Fluid Dynamics
Gambar 11 menyajikan sebaran suhu media tanam arang sekam di dalam polybag A dan polybag B pada pukul 12:20 tanggal 29 Maret 2011 tersaji dalam rentang suhu 35.4
o
C hingga 40.1
o
C. Masukan yang digunakan adalah 35.4
o
C untuk suhu udara lingkungan dan 40.1
o
C untuk suhu lantai dan suhu dinding polybag. Masukan suhu adalah suhu ekstrim tertinggi yang didapat pada saat pengukuran.
Gambar 12 menyajikan sebaran suhu media tanam arang sekam di dalam polybag A dan polybag B pada pukul 08:50 tanggal 30 Maret 2011 tersaji dalam rentang suhu 25
o
C hingga 27.7
o
C. Masukan yang digunakan adalah 25
o
C untuk suhu udara lingkungan dan 27.7
o
C untuk suhu lantai dan suhu dinding polybag. Data tersebut adalah data medium yang berada diantara waktu suhu ekstrim tertinggi dan suhu ekstrim terendah.
Gambar 13 menyajikan sebaran suhu media tanam arang sekam di dalam polybag A dan polybag B pada pukul 05:50 tanggal 31 Maret 2011 tersaji dalam rentang suhu 22.7
o
C hingga 25.2
o
C. Masukan yang digunakan adalah 22.7
o
C untuk suhu udara lingkungan dan 25.2
o
C untuk suhu lantai dan suhu dinding polybag. Masukan suhu adalah suhu ekstrim terendah yang didapat pada saat pengukuran.
Dari gambar dapat dilihat bahwa pada masing-masing polybag, baik polybag A maupun polybag B terdapat arang sekam yang bersuhu lebih rendah di sekitar arang sekam yang
bersuhu tinggi. Arang sekam bersuhu rendah secara umum merupakan arang sekam yang terletak di bagian tengah polybag, sedangkan arang sekam yang bersuhu tinggi merupakan
23
arang sekam yang terletak dekat dengan dinding dalam polybag, baik itu dinding vertikal maupun dinding bawah yang bersentuhan langsung dengan lantai.
Dari gambar yang tersaji, dapat terlihat bahwa arang sekam di dalam polybag kecil pada suhu lingkungan yang sama memiliki sebaran suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan
sebaran suhu arang sekam di dalam polybag besar. Pada Gambar 11 dapat dilihat bahwa baik pada arang sekam di dalam polybag A
maupun arang sekam di dalam polybag B suhu paling tinggi yang terbentuk adalah 40.1
o
C. Suhu paling rendah dalam sebaran suhu yang terbentuk pada arang sekam di dalam polybag
A sekitar 36
o
C, sedangkan suhu terendah yang terbentuk dalam sebaran suhu arang sekam di dalam polyabg B sekitar 37
o
C. Pada Gambar 12 dapat dilihat bahwa baik pada arang sekam di dalam polybag A
maupun arang sekam di dalam polybag B, suhu paling tinggi yang terbentuk pada sebaran suhu adalah 27.7
o
C. Suhu paling rendah yang terbentuk pada arang sekam di dalam polybag A sekitar 25
o
C, sedangkan suhu terendah yang terbentuk pada arang sekam di dalam polybag B sekitar 26
o
C. Pada Gambar 13 dapat dilihat bahwa baik pada arang sekam di dalam polybag A
maupun arang sekam di dalam polybag B, suhu paling tinggi yang terbentuk pada sebaran suhu adalah 25.2
o
C. Suhu paling rendah yang terbentuk pada arang sekam di dalam polybag A sekitar 22
o
C, sedangkan suhu terendah yang terbentuk pada arang sekam di dalam polybag B sekitar 23
o
C. Perbedaan suhu terendah yang terbentuk pada arang sekam di dalam polybag A dan
polybag B disebabkan karena perbedaan jumlah lubang pada polybag. Perbedaan jumlah lubang pada polybag A dan polybag B yang cukup signifikan menyebabkan sirkulasi udara di
dalam polybag B lebih sedikit dibandingkan dengan sirkulasi udara di dalam polybag A, sehingga sebaran suhu arang sekam di dalam polybag B lebih tinggi dibandingkan dengan
sebaran suhu arang sekam di dalam polybag A. Dari hasil pengukuran, telah dijelaskan bahwa rata-rata suhu pada arang sekam di
dalam polybag A lebih besar dibandingkan dengan rata-rata suhu pada arang sekam di dalam polybag B, karena polybag A berada disebelah timur polybag B sehingga polybag A
mendapatkan radiasi matahari yang lebih banyak dibandingkan dengan polybag B. Namun, hasil simulasi menunjukkan polybag B memiliki nilai rata-rata suhu yang lebih tinggi
dibandingkan dengan rata-rata suhu pada polybag A. Perbedaan ini terjadi karena pada saat pembuatan simulasi masing-masing polybag
tidak didefinisikan berada di tempat yang sama. Hal ini dapat dilihat dari pembuatan computational domain yang berjarak 0.5 m dari dinding terluar masing-masing polybag.
Padahal kenyataannya, dalam jarak 0.5 m tersebut terdapat polybag lain berisi arang sekam, juga terdapat sistem hidroponik rakit apung dan sistem hidroponik NFT yang sebenarnya
dapat menjadi penghalang bagi radiasi matahari ke polybag berisi arang sekam.
24
T
udara
= 37
o
C T
lantai
= 40.1
o
C
Arang sekam dalam polybag A
Arang sekam dalam polybag B
Tampak depan
Tampak atas 5 dan 3 cm
dari dasar
Tampak atas 10 dan 6 cm
dari dasar
Tampak atas 15 dan 9 cm
dari dasar
18 cm
Gambar 11. Sebaran suhu arang sekam pada pukul 12.20 29 Maret 2011
21 cm
15cm 19.5cm
25
T
udara
= 25
o
C T
lantai
= 27.7
o
C
Arang sekam dalam polybag A
Arang sekam dalam polybag B
Tampak depan
Tampak atas 5 dan 3 cm
dari dasar
Tampak atas 10 dan 6 cm
dari dasar
Tampak atas 15 dan 9 cm
dari dasar
Gambar 12. Sebaran suhu arang sekam pada pukul 08.50 30 Maret 2011
19.5cm 18 cm
21 cm
15cm
26
T
lantai
= 22.7
o
C T
lantai
= 25.2
o
C
Arang sekam dalam polybag A
Arang sekam dalam polybag B
Tampak depan
Tampak atas 5 dan 3 cm
dari dasar
Tampak atas 10 dan 6 cm
dari dasar
Tampak atas 15 dan 9 cm
dari dasar
Gambar 13. Sebaran suhu arang sekam pada pukul 05.50 31 Maret 2011
15cm 19.5cm
18 cm 21 cm
27
E. Validasi Sebaran Suhu Media Tanam Arang Sekam
