Data Pisang Prinsip kerja alat pengering

BAB 3 PERANCANGAN ALAT PENGERING

3.1. Metode Perancangan

Perancangan yang akan dilakukan meliputi penentuan dimensi atau ukuran – ukuran utama dari alat pengering. Alat pengering ini akanmemiliki ruang pengeringan, tray atau rak bahan yang akan dikeringkan dan tempat air yang akan dipanaskan serta ruang bakar.

3.1.1 Data Pisang

Pisang diiris menjadi dua bagian. Data rata-rata pisang didapat sebagai berikut: - panjang = 6 cm - lebar = 3 cm - Tebal = 1 cm - Berat = 0,03 kg - Kadar air awal = 65 - Kadar air akhir = 5 Setelah diiris dua, luas penampang rata-rata untuk 1 buah pisang yang akan diletakkan pada tray adalah Luas penampang 1 buah pisang = 6 cm ×3 cm×2 pc = 36 cm² = 0,0036 m²

3.1.2 Penentuan dimensi alat pengering

Alat pengering pisang yang dirancang akan memiliki ruang pengeringan yang terisolasi, tray dan rak bahan yang akan dikeringkan dan tempat air yang akan dipanaskan serta ruang bahan bakar sehingga perancangan alat pengering ini dapat dibagi menjadi 5 kategori utama, yaitu : 1. Ruang pemanas heating room Universitas Sumatera Utara Sebagai sebuah alat pengering dryer maka ruang pemanas harus cukup mampu menampung produk yang akan dikeringkan. Ruang pemanas tidak boleh terlalu besar sehingga menyebabkan aliran panas tidak maksimal juga rugi kalor melalui dinding juga besar dan tidak boleh terlalu kecil. Untuk penelitian ini, karena distribusi temperatur akan diamati pada sejumlah titik disepanjang ruang pemanas maka pada alat pengering ini dilakukan jumlah pembatasan tingkat kamar pengeringan. Dalam hal ini ditentukan 3 tingkat kamar pengeringan yang pada masing – masing tingkat akan diamati perubahan temperaturnya pada 3 titik selama siklus pengeringan. Sehingga, seluruh titik pengamatan berjumlah 9 titik. Dengan alasan penelitian, maka dirancanglah ruang pengeringan yang cukup untuk menampung produk dengan kapasitas 4,5 kg. Dengan alasan – alasan tersebut maka ukuran ruang pengeringan ditentukan sebagai berikut : Panjang = 60 cm Lebar = 40 cm Tinggi = 100 cm 2. Tray Tray digunakan sebagai media penampung pisangselanjutnya akan diletakkan dimasukkan ke dalam ruang pemanas pengering. Tray dibuat dengan bahan yang mampu menghantarkan panas secara konduksi dari sumber panas ke bahan dan tidak menghambat aliran panas konveksi dari sumber panas ke bahan.Atas pertimbangan tersebut, maka tray dibuat dengan bahan yang memilki mess yang cukup untuk mengalirkan panas konveksi. Dengan mempertimbangkan jumlah tingkat kamar pengeringan dan disesuaikan dengan ukuran ruang pengering secara keseluruhan maka ditentukan jumlah tray yang akan digunakan sebanyak 3 buah. Sehingga diperoleh ukuran tray sebagai berikut: - Panjang = 60 cm Universitas Sumatera Utara - Lebar = 40 cm - Tebal = 0,5 cm - Jumlah = 3 buah Kapasitas tray ditentukan dengan cara sebagai berikut : Luas penampang tray : Kapasitas per tray: Dari hasil perhitungan di atas, ditentukan untuk masing- masing tray dapat menampung 50 dalam kg per tray adalah Sehingga untuk tiap tray, dibuat untuk dapat menampung maksimal 1,5 kg pisang Dari hasil perhitungan di atas, ditentukan jumlah tray maksimum adalah 16 buah sehingga kapasitas alat pengering pisang maksimum adalah Universitas Sumatera Utara Namun, untuk alasan penelitian dan disesuaikan dengan jumlah titik pengamatan maka dibuat jumlah tray sebanyak 3 buah dengan kapasitas masing- masing tray adalah 1,5 kg. Sehingga, kapasitas total alat pengering selama pengujian adalah 4,5 kg. Karena tidak memakai kipas atau fan, maka untuk menghasilkan distribusi suhu yang merata pada alat pengering ini dirancanglah bentuk tray atau rak penampungan bahan yang nantinya dapat membentuk pola aliran udara panas yang mampu mendistribusikan suhu sehingga suhu di dalam alat menjadi merata. Untuk menghasilkan bentuk tray yang diinginkan, harus dilakukan terlebih dahulu beberapa pengujian. Bentuk pengujian yang dilakukan ialah pengujian hampa yaitu alat pengering yang telah jadi dites dengan tidak menggunakan bahan yang akan dikeringkan. Dari beberapa pengujian hampa ini akan didapat bentuk tray seperti terlihat pada gambar3.1 yang sesuai dan menghasilkan pola aliran udara panas seperti terlihat pada gambar 3.2 yang merata tiap tingkatannya. Gambar 3.1. Bentuk Tray yang dirancang Universitas Sumatera Utara Gambar 3.2. Pola aliran udara yang terjadi 3. Alat pemanas heater Heater seperti terlihat pada gambar 3.3 digunakan sebagai tempat penampung air yang selanjutnya akan dipanaskan, sehingga secara tak langsung heater berperan untuk mengalirkan kalor dari ruang bakar ke ruang pemanas pengering. Penggunaan air disini dengan alasan bahwa air yang dipanaskan sampai temperatur yang cukup tinggi akan melepaskan energi yang lebih besar dibandingkan pemanasan plat secara langsung. Selain itu, uap air yang dihasilkan juga dimanfaatkan untuk membantu pemanasan dalam ruang pengering karena berdasarkan pertimbangan bahwa massa jenis uap air lebih rendah dibandingkan udara seiring peningkatan temperatur. Pada alat pengering ini, tidak digunakan alat pengontrol aliran udara untuk mendorong aliran udara melintasi heater untuk kemudian diteruskan ke ruang pengeringan.Atas alasan ini, heater dibuat menyatu dalam ruang pemanasan pengering. Dengan mempertimbangkan kebutuan air yang cukup banyak dalam tiap siklus pengeringan, maka dibuat saluran pengeringan yang memungkinkan dilakukannya penambahan air untuk mngantisipasi kehabisan air. Atas alasan – alasan tersebut maka ditentukan ukuran – ukuran heater sebagai berikut : Panjang = 30 cm Universitas Sumatera Utara Lebar = 30 cm Tinggi = 10 cm Kapasitas = 9 liter Dengan ukuran tersebut maka dapat dihitung kapasitas volume heater sebagai berikut : Volume = Panjang × Lebar × Tinggi = 30 cm × 30 cm × 10 cm = 9000 cm 3 = 9 dm 3 = 9 liter Gambar 3.3. Heater yang dirancang 4. Ruang bakar Alat pengering ini selain menggunakan bahan bakar berupa kayu bakar, digunakan juga minyak tanah sehingga dibutuhkan ruang bakar yang cukup untuk Universitas Sumatera Utara memuat kompor minyak tanah. Oleh karena itu, ditentukan ukuran ruang bakar sebagai berikut : Panjang = 60 cm Lebar = 40 cm Tinggi = 50 cm 5. Penentuan dimensi atau ukuran utama alat pengering secara keseluruhan Konsruksi secara umum alat pengering yang dirancang seperti terlihat pada gambar 3.4. Atas dasar penentuan ukuran –ukuran sebelumnya maka diperoleh ukuran keseluruhan alat pengering sebagai berikut : Cabinet Dryer tipe Tray dryer Panjang = 60 cm Lebar = 40 cm Tinggi = 150 cm Pintu ruang alat pengering dilengkapi kaca dengan maksud untuk mempermudah melakukan pemantauan terhadap kesediaan air dalan heater. Adapun ukurannya adalah sebagai berikut : Lebar = 20 cm Tebal = 5 mm Tinggi = 35 cm Selain itu, untuk meminimalisasi rugi kalor di sepanjang ruang pengering dipasang bahan isolasi berupa karet keras dengan ketebalan 10 mm dan koefisien perpindahan panas konduksi, k r sebesar 0,011 Wm. o C. Universitas Sumatera Utara Keterangan Gambar: 1. Cabinet Dryer 2. Tray 3. Heating room 4. Heater

5. Ruang bakar

Gambar 3.4.Cabinet Dryer tipe tray dryer Skema tiga dimensi alat pengering yang telah dibuat dapat dilihat pada gambar 3.5 Universitas Sumatera Utara Gambar 3.5. Alat pengering yang dirancang

3.1.3 Prinsip kerja alat pengering

Berdasarkan literature yang terdapat pada bab 2, proses pengeringan terbagi atas tiga macam yaitu pengeringan dengan cara alami, pengeringan dengan udara panas dan pengeringan dengan uap air. Maka dipilihlah proses pengeringan dengan uap air untuk alat pengering yang akan dirancang. Alasan pemilihan pengeringan dengan uap air karena pengeringan dengan uap air memiliki beberapa keunggulan dibanding pengeringan dengan udara panas seperti tertulis pada bab 2. Salah satu keunggulan pengeringan dengan uap air adalah uap air panas mempunyai sifat pindah panas yang lebih unggul dari pada udara pada suhu yang sama. Selain itu, proses pindahan panas secara konveksi pada pengeringan dengan uap air lebih merata Universitas Sumatera Utara dibanding pengeringan dengan udara panas. Karena uap air yang terdapat pada alat pengering lebih cepat menyebar diseluruh bagian dalam alat pengering. Sehingga proses pengeringan juga lebih cepat jika menggunakan uap air panas. Keunggulan lainnya adalah massa jenis uap pada temperatur tinggi lebih rendah daripada massa jenis udara pada temperatur yang sama, sehingga secara alami uap akan lebih mudah naik jika dipanaskan hingga pada temperatur tinggi. Laju aliran panas yang dilalui oleh uap air di dalam alat pengering dapat dilihat pada gambar berikut ini. Gambar 3.6 Laju aliran panas pengeringan dengan uap air Prinsip kerja alat pengering ini 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 pisang. Universitas Sumatera Utara Uap air memiliki massa jenis yang lebih rendah dari udara pada temperatur tinggi sehingga amat membantu proses pemanasan pisang. Dari dinding pisang, 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 langsung 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. 3.2.Material yang Digunakan dalam Perancangan Alat Pengering Setelah perancangan alat pengering selesai dilaksanakan, maka selanjutnya dilakukan pembuatan alat pengering. Pada proses pembuatan alat pengering ini, bahan atau material yang diperlukan antara lain dapat dilihat pada tabel di bawah ini Tabel 3.1. Material yang diperlukan untuk membuat alat pengering No Bahan Satuan Jumlah 1 Pelat baja karbon St 37 1 m × 2 m × 2 mm lembar 2 2 Karet isolasi 1 m × 2 m × 1 cm lembar 2 3 Karet pelapis m 10 4 Lem buah 10 5 Kaca 25 cm × 70 cm × 5 mm buah 1 6 Roda alat pengering set 4 7 Baut mur set 3 8 Pipa besi diameter 2” m 1 2 9 Pipa besi diameter 1 2 ” m 1 10 Elbow 1 2 ” set 2 11 Kran air set 2 12 Kawat jaring aluminium 60 cm × 40 cm lembar 1 13 Dempul Kaleng 2 14 Cat Besi Kaleng 1 15 Sensor Thermocouple unit 9 3.3.Pelaksanaan Perancangan Alat Pengering Universitas Sumatera Utara Secara garis besar pelaksanaan perancangan alat pengering ini akan dilaksanakan berurutan dan sisitematis, seperti ditunjukkan pada gambar 3.7. Gambar 3.7. Diagram Alir Pelaksanaan Perancangan Perancangan alat pengering SELESAI Indentisifikasi masalah - Dimensi Alat Pengering - Performance Alat Pengeringyang Dirancang Study Literature START Analisa Perancangan Universitas Sumatera Utara

BAB 4 PENGUJIAN ALAT PENGERING

4.1.Tempat dan Waktu Pengujian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Mekanik, gedung Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Pengujian ini dilaksanakan dengan menggunakan alat pengering yang telah selesai dirancang dan kemudian dibuat untuk dapat diaplikasikan sesuai fungsinya. Pengujian ini dilaksanakan sejak alat pengering selesai dibuat sampai proses pengeringan bahan. Proses pengujian ini berlangsung selama 2 bulan, yaitu sejak bulan oktober 2009 sampai dengan desember 2009. 4.2.Alat a Alat Pengering Alat pengering ini dibuat berdasarkan hasil rancangan terlebih dahulu. Alat pengering seperti terlihat pada gambar 4.1 ini dibuat bertujuan untuk mengeringkan produk pertanian sebagai solusi dari permasalahan cuaca di Indonesia yang tidak stabil. Kapasitas pengeringan dari alat ini tergantung pada produk pertanian yang akan dikeringkan. . Gambar 4.1 Alat pengering yang akan digunakan b Heater Universitas Sumatera Utara