Perbandingan Energi Input dan Energi Output
571.82
135.52 126.22
112.26 357.37
361.13 352.85
651.88 617.57
11.27 11.81
11.12 100
200 300
400 500
600 700
Debit 1 litermenit Debit 1.4 litermenit
Debit 1.8 litermenit
MJ
Energi Bahan Bakar Energi Listrik
Panas Laten Panas Sensibel
Gambar 11. Perbandingan energi input dan energi output
Dari Gambar 11 terlihat bahwa energi bahan bakar menyumbang energi terbanyak, yaitu sekitar 83 dari total energi input dan sisanya
berasal dari energi listrik. Jumlah penggunaan bahan bakar, yaitu minyak tanah ini dapat dikurangi dengan cara mengalirkan kondensat steam dari
bagian heater menuju ke boiler, sedangkan konsumsi energi listrik bergantung pada lama evaporasi. Suhu kondensat steam sekitar 50
o
C dapat mengurangi kebutuhan energi untuk mengubah air menjadi steam
sehingga konsumsi minyak tanah dapat dihemat. Energi output pada proses evaporasi ini terdiri atas panas laten
penguapan produk dan panas sensibel untuk menaikkan suhu produk. Suhu bahan masuk evaporator sebesar 40
o
C dan suhu keluar evaporator sebesar 55
o
C. Panas laten penguapan produk menyumbang sekitar 97 dari total energi output dan sisanya berasal dari panas sensibel.
C. KOEFISIEN PINDAH MASSA
Pindah massa merupakan suatu proses perpindahan suatu zat dari suatu tempat yang memiliki konsentrasi tinggi menuju tempat yang
konsentrasinya rendah. Pada proses evaporasi yang dilakukan selama percobaan, nilai kadar air akhir hasil evaporasi belum mencapai nilai yang
44
diinginkan, yaitu sebesar 75. Dengan menggunakan teori persamaan pindah massa dan nilai kadar air hasil percobaan, dicari nilai koefisien
pindah massa yang mewakili evaporator yang diuji, sehingga hasil evaporasi bisa mencapai nilai yang diinginkan dengan mengatur jumlah
sirkulasi bahan. Rumusan persamaan yang diberikan pada bab Teori menghasilkan persamaan sebagai berikut :
⎟⎟ ⎠
⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛
= m
Dzns K
C X
g
π exp
Dimana : X = Kadar air akhir basis basah
s = Jumlah sirkulasi -
C = Konstanta -
K
g
= Koefisien Pindah Massa kgm
2
s D
= Diameter dalam pipa pemanas m z
= Panjang pipa pemanas m m
= Laju massa kgs n
= Jumlah pipa -
Data yang didapatkan dari hasil percobaan adalah nilai kadar air awal, kadar air akhir, laju massa, dan jumlah sirkulasi. Dengan
memasukkan nilai-nilai hasil percobaan ke dalam persamaan pindah massa diatas, akan didapatkan nilai koefisien pindah massa K
g
dan konstanta C yang selanjutnya akan digunakan dalam persamaan untuk menentukan
jumlah sirkulasi bahan yang dibutuhkan untuk mencapai kadar air yang diinginkan. Dari hasil perhitungan yang dapat dilihat pada Lampiran 2,
didapatkan nilai konstanta sebesar 96.46 dan koefisien pindah massa sebesar 6.29 x 10
-5
kgm
2
s. Diameter, panjang pipa, dan jumlah pipa nilainya tetap, sedangkan nilai laju massa dapat diubah sesuai perlakuan.
Persamaannya menjadi sebagai berikut :
⎟ ⎠
⎞ ⎜
⎝ ⎛
× =
−
m s
X
4
10 48
. 1
exp 46
. 96
Pada Gambar 12, 13 dan 14 ditampilkan grafik penurunan kadar air teori dan nilai kadar air akhir hasil percobaan dengan debit 1 litermenit.
45
Deviasi yang dihasilkan pada ulangan 1 sebesar 2.26, ulangan 2 sebesar 0.96, dan ulangan 3 sebesar 1.73. Berdasarkan persamaan tersebut,
maka untuk mencapai kadar air akhir 75, sirkulasi perlu dilanjutkan hingga 24 kali.
Gambar 15, 16 dan 17 menampilkan grafik penurunan kadar air teori dan nilai kadar air akhir hasil percobaan dengan debit 1.4 litermenit.
Deviasi pada ulangan 2 sebesar 0.5 dan ulangan 3 sebesar 3.74, sedangkan pada ulangan 1 tidak terjadi deviasi karena merupakan nilai
yang dijadikan acuan pada persamaan. Berdasarkan persamaan tersebut, maka untuk mencapai kadar air akhir 75, sirkulasi perlu dilanjutkan
hingga 34 kali. Grafik penurunan kadar air teori dan nilai kadar air akhir hasil
percobaan dengan debit 1.8 litermenit disajikan pada Gambar 18, 19 dan 20. Deviasi yang terjadi sebesar 2.84 pada ulangan 1, 2.43 pada
ulangan 2, dan 0.41 pada ulangan 3. Berdasarkan persamaan tersebut, maka untuk mencapai kadar air akhir 75, sirkulasi perlu dilanjutkan
hingga 44 kali. Nilai deviasi yang dihasilkan kurang dari 5, sehingga nilai
koefisien pindah massa dan persamaan ini cukup akurat untuk digunakan memprediksi nilai kadar air yang akan dihasilkan dari proses evaporasi.
Masalah yang dihadapi pada evaporator ini adalah volume akhir setelah evaporasi yang jumlahnya terlalu sedikit tersisa di pipa-pipa, sedangkan
bahan yang berada di tangki umpan sudah habis. Selama percobaan, nilai kadar air tertinggi sebesar 86.97 dengan volume awal sebesar 130 liter,
sedangkan kadar air paling rendah sebesar 77.67 dengan volume awal sebesar 220 liter. Oleh karena itu, untuk mencapai kadar air 75, volume
awal harus diperbanyak menjadi sekitar 300 liter.
46
Profil Penurunan Kadar Air Debit 1 litermenit - Ulangan 1
70 80
90 100
5 10
15 20
25 30
Jumlah Sirkulasi K
a d
a r A
ir
Teori Hasil Percobaan
Profil Penurunan Kadar Air Debit 1 litermenit - Ulangan 2
70 80
90 100
5 10
15 20
25 30
Jumlah Sirkulasi Ka
d a
r Ai r
Teori Hasil Percobaan
Gambar 12. Profil penurunan kadar air pada debit 1 litermenit a
Gambar 13. Profil penurunan kadar air pada debit 1 litermenit b
47
Profil Penurunan Kadar Air Debit 1 litermenit - Ulangan 3
70 80
90 100
5 10
15 20
25 30
Jumlah Sirkulasi Ka
d a
r Ai r
Teori Hasil Percobaan
Profil Penurunan Kadar Air Debit 1.4 litermenit - Ulangan 1
70 80
90 100
5 10
15 20
25 30
35 40
Jumlah Sirkulasi Ka
d a
r Ai r
Teori Hasil Percobaan
Gambar 14. Profil penurunan kadar air pada debit 1 litermenit c
Gambar 15. Profil penurunan kadar air pada debit 1.4 litermenit a
48
Profil Penurunan Kadar Air Debit 1.4 litermenit - Ulangan 2
70 80
90 100
5 10
15 20
25 30
35 40
Jumlah Sirkulasi K
a d
a r A
ir
Teori Hasil Percobaan
Profil Penurunan Kadar Air Debit 1.4 litermenit - Ulangan 3
70 80
90 100
5 10
15 20
25 30
35 40
Jumlah Sirkulasi K
a d
a r A
ir
Teori Hasil Percobaan
Gambar 16. Profil penurunan kadar air pada debit 1.4 litermenit b
Gambar 17. Profil penurunan kadar air pada debit 1.4 litermenit c
49
Profil Penurunan Kadar Air Debit 1.8 litermenit - Ulangan 1
70 80
90 100
10 20
30 40
Jumlah Sirkulasi K
a d
a r A
ir
50
Teori Hasil Percobaan
Profil Penurunan Kadar Air Debit 1.8 litermenit - Ulangan 2
70 80
90 100
10 20
30 40
5
Jumlah Sirkulasi Ka
d a
r Ai r
Teori Hasil Percobaan
Gambar 18. Profil penurunan kadar air pada debit 1.8 litermenit a
Gambar 19. Profil penurunan kadar air pada debit 1.8 litermenit b
50
Profil Penurunan Kadar Air Debit 1.8 litermenit - Ulangan 3
70 80
90 100
10 20
30 40
Jumlah Sirkulasi Ka
d a
r Ai r
50
Teori Hasil Percobaan
Gambar 20. Profil penurunan kadar air pada debit 1.8 litermenit c
51
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
