Kajian Perpindahan Massa, Momentum dan Energi 1. Pola Aliran Udara dalam Ruang Pengering
72 Untuk tebal tumpukan gabah 1.5 cm dan kondisi udara yang masuk ruang
pengering pada suhu 37.4
o
C dan kecepatan 0.39 mdtk, dengan berat awal gabah 3613 gram dan kadar air awal 24.59 bb. Hasil kadar air akhir yang dapat dicapai
pada kondisi ini adalah 14.72 bb selama 430 menit. Gambar 6-3 memperlihat bentuk kurva perubahan kadar air bk terhadap waktu.
6.2. Kajian Perpindahan Massa, Momentum dan Energi 6.2.1. Pola Aliran Udara dalam Ruang Pengering
Pada dasarnya lapisan batas membagi medan aliran disekitar permukaan produk kedalam dua wilayah, yaitu daerah lapisan tipis yang menutupi permukaan
gabah dimana gradien kecepatan dan gaya viskos yang besar, dan daerah diluar lapisan batas dimana kecepatannya hampir sama dengan kecepatan aliran bebas
udara dengan pengaruh gaya viskos dapat diabaikan. Bentuk profil kecepatan di dalam lapisan batas tergantung pada bilangan
Reynold Re dari aliran udara pada permukaan produk yang dikeringkan sejajar terhadap aliran udara panas. Pada tepi depan
leading edge permukaan, hanya partikel-partikel fluida yang langsung bersinggungan dengan permukaan tersebut
yang menjadi lambat gerakannya, sedangkan fluida lainnya terus bergerak dengan kecepatan aliran bebas
free stream yang tidak terganggu. Bergeraknya fluida sepanjang permukaan gabah menimbulkan gaya-gaya geser yang menyebabkan
semakin banyak fluida terhambat sehingga menyebabkan tebal lapisan batas bertambah.
Besar bilangan Reynold dari percobaan yang dilakukan terhadap panjang permukaan gabah 25 cm dan 50 cm adalah sebagai berikut.
Percobaan 1 :
a. Tebal tumpukan 2.2 cm, kondisi udara yang masuk ruang pengering pada suhu 37.6
o
C dengan kecepatan 0.42 mdtk, dan panjang permukaan rak gabah 50 cm
73 dengan lebar arah z = 12 cm. Viskositas kinematik udara pada kondisi ini adalah
1.671 x 10
-5
m
2
dtk Geankoplis, 1983 Re
x
=
5
10 671
. 1
50 .
42 .
−
x
= 12567.3 Dengan nilai Re
x
= 12567.3, jenis alirannya adalah laminar Kreith, 1973, Prijono, 1999.
b. Tebal tumpukan 2.2 cm, kondisi udara yang masuk ruang pengering pada suhu 37.6
o
C dengan kecepatan 0.42 mdtk, dan panjang permukaan rak gabah 50 cm
dengan lebar arah z = 24 cm. Percobaan 2 :
a. Tebal tumpukan 2.2 cm, kondisi udara yang masuk ruang pengering pada suhu 37.6
o
C dengan kecepatan 0.42 mdtk, dan panjang permukaan rak gabah 25 cm
dengan lebar arah z = 12 cm.
Re
x
=
5 10
671 .
1 25
. 42
. −
x
= 6287.4 jenis aliran adalah laminar b. Tebal tumpukan 2.2 cm, kondisi udara yang masuk ruang pengering pada suhu
37.6
o
C dengan kecepatan 0.42 mdtk, dan panjang permukaan rak gabah 25 cm
dengan lebar arah z = 24 cm. Percobaan 3 :
a. Tebal tumpukan 2.2 cm, kondisi udara yang masuk ruang pengering pada suhu 36.8
o
C dengan kecepatan 0.33 mdtk, dan panjang permukaan rak gabah 50 cm dengan lebar arah z = 12 cm.
Re
x
=
5 10
671 .
1 50
. 33
. −
x
= 9880.2 jenis aliran adalah laminar b. Tebal tumpukan 2.2 cm, kondisi udara yang masuk ruang pengering pada suhu
36.8
o
C dengan kecepatan 0.33 mdtk, dan panjang permukaan rak gabah 50 cm dengan lebar arah z = 24 cm.
74
Percobaan 4 :
a. Tebal tumpukan 2.2 cm, kondisi udara yang masuk ruang pengering pada suhu 37.8
o
C dengan kecepatan 0.33 mdtk, dan panjang permukaan rak gabah 25 cm
dengan lebar arah z = 12 cm.
Re
x
=
5 10
671 .
1 25
. 33
. −
x
= 4940.2 jenis aliran adalah laminar b. Tebal tumpukan 2.2 cm, kondisi udara yang masuk ruang pengering pada suhu
36.8
o
C dengan kecepatan 0.33 mdtk, dan panjang permukaan rak gabah 25 cm
dengan lebar arah z = 24 cm.
Dari hasil perhitungan bilangan Reynold lokal sepanjang permukaan gabah yaitu arah x , untuk semua percobaan yang dilakukan mempunyai bilangan
Re
x
lebih kecil dari 8 x 10
4
sehingga aliran yang terjadi pada permukaan gabah adalah laminar.
Tabel 6-2 memperlihatkan kondisi kelembaban udara RH lingkungan dan kelembaban udara dalam ruang pengering selama percobaan, penentuan RH ini
didasari data pengukuran suhu bola basah dan bola kering. Tabel 6-2. Kelembaban udara lingkungan dan ruang pengering selama percobaan.
Waktu Lingkungan
Percobaan 1 Percobaan 2
Percobaan 3 Percobaan 4
menit RH,
RH RH
RH RH
0 55.4 52.4 48.6 49.8 49.0 30 59.0 52.0 52.3 50.4 49.0
60 55.2 52.2 48.5 49.4 49.2 90 54.0 49.6 49.2 50.8 49.8
120 55.2 47.8 47.5 50.2 49.4
150 53.4 49.5 48.2 49.6 49.6
180 53.6 48.2 49.0 50.2 49.3
210 54.0 50.6 49.0 50.4 49.6
240 54.7 50.2 49.4 50.8 49.6
270 54.0 49.8 48.8 50.7 50.4
300 55.0 49.8 49.2 51.5 50.0
330 59.0 49.3 50.4 51.4 50.2
360 54.0 50.7 49.0 51.2 51.0
390 57.0 50.2 48.4 51.6 51.0
420 54.7 50.5 48.3 51.5 51.0
Rata-rata 55.2 50.2 49.1 50.6 49.9
St. Dev