Prinsip kerja alat pengering dengan memanfaatkan uap air adalah dengan melakukan pemanasan air terlebih dahulu. Air yang terdapat pada heater dipanaskan
hingga menghasilkan uap. Karena pada alat pengering ini tidak digunakan fan sebagai pengontrol aliran udara, maka proses perpindahan panas berlangsung secara alami.
Selain itu, karena heater menyatu dengan ruang pemanas dan sekaligus untuk membantu pemanasan udara, sebagian kecil uap air dilepas untuk membawa kalor di
sepanjang hamparan jagung. Uap air memiliki massa jenis yang lebih rendah dari udara pada temperatur
tinggi sehingga amat membantu proses pemanasan jagung. Dari dinding jagung, terjadi aliran panas konduksi disepanjang plat di dalam ruang pengering sehingga hal
ini juga turut membantu pemanasan udara di dalam ruang pengering. Pada alat pengering ini, terdapat saluran air yang terhubung lansung ke heater
dan dapat dibuka tutup menggunakan elbow . Tujuan dari pengadaan saluran air ini 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 jagung kering dengan kadar air sesuai Standar Nasional Indonesia
Sesuai Standar Nasional Indonesia, bahwa kadar air untuk jagung kering adalah 17 , dan kadar air awal jagung tongkol adalah 35 - 40
6
Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan, 1988. Maka dari kadar air ini dapat dihitung
berat akhir jagung kering.
Universitas Sumatera Utara
Untuk mencari berat jagung dengan kadar air sesuai Standar Nasional Indonesia adalah dengan cara sebagai berikut :
Asumsikan kadar air awal jagung = 40 . Berat jagung basah tiap tray = 3 kg
Berat jagung kering dengan kadar air 0 =
[ ]
40 3
3 ×
− = 1.8 kg
Maka berat jagung dengan kadar air 17 adalah 2,168 kg. 2.
Total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan jagung Untuk mencari total energi yang dibutuhkan oleh alat pengering selama proses
pengeringan berlangsung, dapat dihitung dengan cara sebagai berikut. Berat jagung basah hasil panen W
jb
= 9 kg Berat jagung kering hasil pengeringan W
jk
= 2,168 kg × 3 = 6,504 kg
Temperatur rata-rata udara pengering T
d
= 70
o
C Temperatur awal jagung T
a
= 28
o
C Lama pengeringan N
= 6 jam Kecepatan udara pengering diantara jagung v
= 0,256 ms 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 jagung cp
jagung
= 0,486 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
= 27,59 grm
3
Kelembaban relative udara pengering rata-rata RHd = 78 Kelembaban relative udara luar RHa
= 70 Berat air jagung awal W
i
= 9 kg × 40 = 3,6 kg
a Kebutuhan energi untuk pengeringan jagung Q
d
, dihitung dengan persamaan 2.5.
Q
d
= Q
t
+ Q
w
+ Q
l
dimana; Q
d
= energi pengeringan jagung, kkal Q
t
= energi pemanasan jagung, kkal
Universitas Sumatera Utara
Q
w
= energi pemanasan air jagung, kkal Q
l
= energi penguapan air jagung, kkal Energi untuk pemanasan jagung Q
t
, dihitung menggunakan persamaan 2.6.
Q
t
= W
jb
. cp
jagung
T
d
-T
a
= 9 kg × 0,486 kkalkg
o
C 70
o
C – 28
o
C Q
t
= 183,708 kkal Energi pemanasan air jagung Q
w
, menggunakan persamaan 2.7. Q
w
= W
i
× cp
air
T
d
-T
a
= 3,6 kg × 1 kkalkg
o
C 70
o
C – 28
o
C Q
w
= 151,2 kkal Berat kandungan air jagung akhir W
f
, menggunakan persamaan 2.4. Wjk
Wf ×
= 66
, 16
kg Wf
504 ,
6 1666
, ×
= = 1,084 kg
Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan W
r
, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.8.
W
r
= W
i
– W
f
= 3,6 – 1,084 = 3,9024 kg
Energi penguapan air jagung Q
l
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.9.
Q
l
= W
r
× h
fg
= 3,9024 kg × 557,45 kkalkg = 2175,4 kkal
Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering jagung Q
d
Q
d
= Q
t
+ Q
w
+ Q
l
= 183,708 + 151,2 + 2175,4 = 2510,308 kkal
Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering jagung adalah 2510,308 kkal. b
Energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Q
lt
, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.10.
Q
lt
= Q
lw
× N + Q
lv
Universitas Sumatera Utara
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. 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
Universitas Sumatera Utara
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
Kehilangan energi melalui ventilasi Q
lv
, dapat dihitung dengan persamaan 2.13.
N Ta
Td cpw
V Qlv
− ×
=
•
dimana;
•
V = Debit udara ventilasi, dan dihitung dengan persamaan 2.14.
ar
Wr V
ρ 1000
× =
•
Massa jenis uap air ventilasi ρ
ar
, dihitung menggunakan persamaan 2.15. RHa
RHd
sa sd
ar
⋅ −
⋅ =
ρ ρ
ρ 70
59 ,
27 78
67 ,
8 19
× −
× =
ar
ρ 65
, 135
=
ar
ρ grm
3
Debit udara ventilasi
•
V , m
3
s
3
65 ,
135 3,9024
1000 m
gr kg
V ×
=
•
15 ,
28768 =
•
V m
3
s Kehilangan energi melalui ventilasi Q
lv
Universitas Sumatera Utara
jam C
C C
m kkal
m Qlv
o o
o
6 28
70 281
, 15
, 28768
3 3
− ×
= 95
, 56586
= Qlv
kkaljam Karena ventilasi ruang pengering dibuka selama 10 menit tiap jamnya, maka
untuk 6 jam pengeringan ventilasi ruang pengering dibuka selama 60 menit. Jadi kehilangan energi melalui ventilasi selama pengeringan per siklus adalah :
95 ,
56586 =
Qlv kkaljam
× 1 jam 95
, 56586
= Qlv
kkal Maka energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Q
lt
Q
lt
= Q
lw
× N + Q
lv
= 8
, 107 kkaljam
× 6 jam + 95
, 56586
kkal Q
lt
= 57233,75 kkal Jadi energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering Q
lt
adalah 57233,75 kkal.
c Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Jagung Per Siklus
Q
T
, menggunakan persamaan 2.16. Q
T
= Q
d
+ Q
lt
= 2510,308 kkal + 57233,75 kkal = 59744,058 kkalsiklus
Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan jagung per siklus Q
T
adalah 59744,058 kkalsiklus. 3.
Kebutuhan bahan bakar -
Kebutuhan bahan bakar kerosin selama proses pengeringan jagung 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 jagung adalah Kebutuhan bahan bakar
kg kkal
11000 kal
59744,058k =
Universitas Sumatera Utara
= 5,43 kg = 6,65 liter
Jadi total kebutuhan bahan bakar kerosin selama proses pengeringan jagung adalah 6,65 liter.
Kebutuhan kerosin tiap jam literjam, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.18.
Kebutuhan kerosinjam
N bakar
bahan total
Kebutuhan =
jam 6
liter 6,65
= 108
, 1
= literjam
Jadi kebutuhan kerosin tiap jamnya adalah 1,108 literjam. -
Kebutuhan bahan bakar kayu bakar selama proses pengeringan jagung Kebutuhan bahan bakar
k
NKB QT
= dimana; NKB
k
= Nilai kalor bakar kayu = 4000 kkalkg maka kebutuhan bahan bakar kayu bakar selama pengeringan jagung adalah
Kebutuhan bahan bakar kg
kkal 4000
kal 59744,058k
= = 14,94 kg
Jadi total kebutuhan bahan bakar kayu bakar selama proses pengeringan jagung adalah 14,94 kg.
Kebutuhan kayu bakar tiap jam kgjam Kebutuhan kayu bakarjam
N bakar
bahan total
Kebutuhan =
jam 6
14,94kg =
49 ,
2 =
kgjam ≈ 2,5 kgjam
Jadi kebutuhan kayu bakar tiap jamnya adalah 2,5 kgjam.
3.8. Material yang Digunakan dalam Perancangan Alat Pengering
