Waktu dan Tempat Penelitian Pengujian

15

BAB IV METODOLOGI

4.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Maret 2008 sampai Maret 2009. Lokasi penelitian di Labolatorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Bogor. 4.2. Peralatan dan Bahan 4.2.1. Peralatan Peralatan yang digunakan untuk penelitian ini adalah : 1. Pengering tipe Efek Rumah Kaca ERK Tipe Rak Berputar 2. Thermocouple tipe CC, dengan ketelitian 0.05 o C 3. Chino Recorder Yokogawa tipe 3058, dengan ketelitian 0.05 mV 4. Multimeter digital model YEW tipe 2506A,dengan ketelitian 0.05 Ohm 5. Hotwire Anemometer model Lutron tipe AM-4204HA, dengan ketelitian 0.05 mdt 6. Pyranometer model EKO tipe MS-401 7. Software Gambit 2.2.30 serta software Fluent 6.1

4.2.2. Bahan

Model pengering ERK hybrid Gambar 1 yang digunakan dalam penelitian adalah bangunan segiempat transparan yang terdapat lubang input pada sisi samping dan pada sisi yang berlawan terdapat lubang output dengan bentuk limas terpancung dan pada bagian dalamnya terdapat delapan rak yang dapat berputar, radiator yang ditempat di tengah sisi bawah bangunan pengering yang dilandasi plat hitam. Pada lubang pengeluaran outlet terdapat kipas serta bentuk keseluruhannya sebagai berikut : 16 Gambar 1. Model pengering ERK hibrid skala lab. Disain pengering ERK hybrid tipe rak berputar terdiri dari : 1 Rangka pengering dengan dimensi 1200x860x1350 mm terbuat dari besi stall 30x30 mm; 2 Rak pengering berjumlah 8 rak berukuran 200x600x30 mm; 3 Atap dan dinding berupa plastik mika polyethyline transparan tebal 0.0005 m; 4 Lantai terbuat dari plat besi tebal 1 mm yang dilapisi cat warna hitam sebagai absorber panas; 5 Radiator berperan sebagai alat penukar panas dari air panas ke udara dalam pengering; 6 Kipas radiator untuk meratakan suhu udara dalam pengering dan kipas outlet untuk mengeluarkan udara panas; 7 Sistem transmisi terdiri dari sprocket and chain dan 8 Lubang inlet. 17 Disain model pengering ERK hybrid tipe rak berputar terdapat pada Gambar 2. Gambar 2. Disain model pengering ERK hibrid Keterangan : 1. Atap 5. Lubang inlet dan outlet 2. Rangka pengering 6. Kipas 3. Rak 7. Lantai 4. Radiator

4.3. Tahapan Penelitian

Tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi 3 tahapan yaitu : 1. Melakukan kajian pola sebaran aliran udara optimal dari 6 model pengering efek rumah kaca yang terdiri dari : Menggambar geometri model alat pengering dengan menggunakan software Gambit, Melakukan simulasi aliran udara suhu dan kecepatan dengan menggunakan software Fluent, Membentuk pola aliran udara suhu, kecepatan dan RH dan melakukan pemilihan model alat pengering yang optimum. 2. Pengujian dan validasi model pengering ERK hibrid : Tahap ini diawali dengan pembuatan model alat pengering skala labolatorium yang optimum yang didasarkan pada hasil tahap 1. Kemudian dilakukan pengujian. Hasil pengujian digunakan untuk melakukan validasi simulasi CFD. 3. Perancangan pengering ERK hibrid skala lapang. Tahap ini melakukan perancangan prototipe pengering ERK hibrid skala lapang , membentuk geometri alat pengering hibrid skala lapang dan melakukan simulasi dengan menggunakan software Fluent. Lihat Gambar 3. 1 2 3 4 5 6 7 18 Gambar 3 Diagram alur penelitian Pembuatan Geometri prototipe dan Simulasi Menggambar geometri model alat pengering dengan software Fluent Mulai Simulasi aliran udara Suhu, Kecepatan dan RH Pola aliran udara Suhu, Kecepatan dan RH Pemilihan model alat pengering yang optimum Pembuatan model alat pengering skala labolatorium Pengujian data, suhu, kecepatan dan RH Perancangan prototipe pengering ERK skala lapang Selesai 19

4.3.1. Penentuan rancangan model pengering ERK

a. Pembuatan Model Gambit Tahap pertama dalam simulasi CFD adalah pembuatan geometri alat pengering dengan mengunakan software Gambit 2.2.30. Di dalam program ini ditentukan domain dan kondisi batas model pengering yang meliputi ruang pengering, saluran inlet dan outlet, rak kipas dan penukar panas, lalu dilakukan pembuatan proses pembuatan grid dengan interval tertentu. Dalam pembuatan model ini terdapat dua model pengering yaitu bangunan kotak transparan dengan bagian atap lengkung dengan inlet pada dinding depan dan outlet pada dinding datar di belakang, sedangkan model lainnya memiliki stukrtur sama dengan dinding belakang berbentuk prisma segiempat terpancung. Model pengering ini berdimensi panjang 1100 mm, lebar 860 mm, tinggi 1350 mm dan tinggi lengkung atap 200 mm, sebagaimana terdapat pada Gambar 4. Model 1 Model 2 Gambar 4. Model pengering ERK hibrid Keterangan : 1. Lubang inlet 4. Fan 2. Lubang outlet 5. Radiator 3. Rak Pada model 1 terdapat 3 skenario bentuk geometri model pengering, demikian halnya dengan model 2 juga terdapat 3 skenario bentuk geometri model pengering berdasarkan posisi lubang inlet pada ketinggian 1000, 675 dan 337.5 mm dari permukaan lantai, sehingga model pengering memiliki 6 skenario bentuk geometri model pengering seperti terdapat pada Gambar 5. 1 2,4 2,4 3 4 5 20 Gambar 5. Skenario bentuk geometri model pengering b. Simulasi dengan Fluent Geometri yang sudah dibuat diekspor ke Fluent untuk analisis lebih lanjut. Program Fluent melakukan proses input data Fluent sebagai berikut : 1. Mendifinisikan a. Model, dimana didalamnya ditentukan solver tiga dimensi, pemakaian energi, viscos model laminerturbulen b. Menentukan jenis fluida dan material penyusun bangunan pengering yang digunakan serta sifat termofisiknya. c. Menentukan kondisi operasi Operation Condition d. Memasukkan nilai-nilai kondisi batas Boundary Condition terhadap domain yang sudah dibuat dengan program Gambit. 2. Melakukan proses inisialisasi 3. Melakukan proses iterasi Skenario 1 Skenario 2 Skenario 3 Skenario 4 Skenario 5 Skenario 6 21 4. Melihat tampilan hasil simulasi dalam bentuk Grid, Kontur suhu, kecepatan, tekanan dan lain-lain, Vektor suhu, kecepatan , tekanan dan lain-lain sesuai dengan kebutuhan. 5. Mendapatkan informai data yang terkait hasil simulasi untuk keperluan validasi Plot XY plot, Histogram, Residual. Asumsi yang digunakan dalam simulasi pola sebaran aliran udara panas sebagai berikut: 1. Udara bergerak dalam kondisi steady state 2. Aliran udara diangap laminer 3. Udara tidak terkompresi incompressible, ρ konstan 4. Bilangan Prandlt udara konstan panas jenis, konduktivitas dan viskositas udara konstan. 5. Udara lingkungan dianggap konstan selama simulasi 6. Iradiasi surya didefinisikan sebagai fluks dari atap dan dinding– dinding bangunan pengering. Hasil yang diperoleh dari simulasi dengan Fluent berupa model-model distribusi suhu dan kecepatan pada skenario 1 sampai dengan skenario 6. c. Penentuan model optimum Penentuan model optimum ditentukan oleh nilai rata-rata suhu tertinggi dari distribusi suhu pada skenario 1 – 6. Nilai rata-rata didapatkan dari curve-fitting bidang distribusi lapisan tengah model pengering jarak bidang distribusi suhu terhadap sumbu z 550mm yang disusun menjadi data tabel XY dengan nilai suhu tertentu. Model optimum pengering hibrid yang terpilih sebagai acuan untuk divalidasikan dan distribusi kecepatan pada skenario 1-6 yang terpilih yaitu skenario yang mengikuti pada model optimum yang terpilih. 4.3..2. Pengujian dan Validasi Pengujian dan validasi didasarkan pada model optimum pengering ERK yang diperoleh dari skenario 1-6. 22

a. Pengujian

Pengujian model pengering ERK hibrid dilakukan tanpa beban, dan parameter yang diukur meliputi : iradiasi matahari, suhu, kecepatan dan kelembaban. Pengukuran suhu dilakukan pada suhu : lingkungan, inlet, uotlet, dinding model pengering, atap dan lantai serta suhu dalam ruang pengering. Pengukuran kecepatan aliran udara dan kelembaban udara dilakukan pada : inlet, outlet dan di dalam ruang pengering. Pengukuran dilakukan pada posisi bidang XY yang memotong sumbu. kecepatan aliran udara dan kelemababn udara terhadap sumbu Z = 432.5 0mm. 1. Iradiasi Surya Pyranometer diletakkan disamping alat pengering yang tidak terhalang sinar matahari. Pengukuran dilakukan saat alat mulai dioperasikan sampai percobaan selesai dan data keluarannya berupa tegangan mV yang terlihat pada multimeter. Nilai 1 mV keluaran Pyranometer setara dengan 10007 Wattm 2 . 2. Suhu dan kecepatan aliran udara Pengukuran suhu udara menggunakan termokopel, dan Hotwire anemometer. Pengukuran suhu dilakukan pada titik-titik suhu : lingkungan, ruang pengering, radiator, Inlet dan outlet. Titik-titik pengukuran suhu, kecepatan aliran udara dan kelembaban udara di dalam ruang pengering menggunakan grid 10 artinya pengukuran suhu pada setiap dimensi 10 cm arah panjang X, 10 cm arah lebar Z dan 10 cm arah tinggi Y dengan menggunakan Hotwire Anemometer, sehingga terdapat 9 lapis pengukuran dan dalam satu lapis pengukuran terdapat 110 titik pengukuran, sehingga jumlah total titik pengukuran suhu, kecepatan dan kelembaban udara masing-masing terdapat 990 data. 3. Kelembaban Udara RH Udara Pengukuran kelembaban udara mengunakan termometer bola basah dan kering dan kelembaban udara yang diukur meliputi kelembaban udara : lingkungan, ruang pengering dan inlet outlet. 23 Gambar 6. Letak titik pengukuran suhu, kecepatan udara dan RH

b. Validasi Simulasi