Pre-processor Solver PENDEKATAN TEORI

Proses solver pada Fluent 5.3 menggunakan volume hingga. Metoda volume hingga dikembangkan dari beda hingga khusus. Algoritma numerik metode ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu: - Aproksimasi variabel aliran yang tidak diketahui menggunakan fungsi sederhana - Diskretisasi dengan mensubstitusi hasil aproksimasi ke dalam persamaan aliran dan manipulasi matematis berikutnya - Penyelesaian persamaan aljabar Algoritma numerik ini digambarkan sebagai diagram alir metode SIMPLE di dalam Lampiran V-1. Persamaan atur aliran fluida menyatakan hukum kekekalan fisika dalam bentuk matematis, yaitu terdiri dari persamaan-persamaan: 1 Massa fluida kekal 2 Laju perubahan momentum sama dengan resultansi gaya pada partikel fluida Hukum II Newton 3 Laju perubahan energi sama dengan resultansi laju panas yang ditambahkan dan laju kerja yang diberikan pada partikel fluida Hukum I Termodinamika Kekekalan Massa 3 Dimensi Steady State Keseimbangan massa untuk elemen fluida dinyatakan sebagai: Laju kenaikan massa = Laju net aliran massa ke dalam dalam elemen fluida elemen terbatas Atau dituliskan dalam bentuk matematis: = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ z w y v x u ρ ρ ρ ……… V-1 Persamaan 1 disebut sebagai persamaan kontinuitas untuk fluida. Ruas kiri menggambarkan laju net massa keluar dari elemen melewati batas dan dinyatakan sebagai faktor konveksi. Persamaan Momentum dalam 3 Dimensi Steady State Persamaan momentum merupakan persamaan Navier-Stokes dalam bentuk yang sesuai dengan metoda volume hingga: momentum x: Mx S z u y u x u x p z u w y u v x u u +       ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ =       ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 µ ρ ……… V-2 momentum y: My S z v y v x v y p z v w y v v x v u +       ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ =       ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 µ ρ ……… V-3 momentum z: Mz S z w y w x w z p z w w y w v x w u +       ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ =       ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 µ ρ …… ....V-4 Persamaan Energi dalam 3 Dimensi Steady State Persamaan energi diturunkan dari hukum pertama termodinamika yang menyatakan bahwa: laju perubahan energi partikel fluida = laju penambahan panas ke dalam partikel fluida ditambahkan dengan laju kerja yang diberikan pada partikel . Atau dalam persamaan matematis: i S z T y T x T k z w y v x u p z T w y T v x T u +       ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ +       ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ =       ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 ρ ………V -5 Persamaan State Kecepatan fluida selalu mencari keseimbangan secara termodinamika, kecuali adanya gangguan. Jika digunakan variabel ρ dan p, maka persamaan state untuk p dan i : p = p ρ, T ……… V-6 i = i ρ, T ……… V-7 Untuk gas ideal: p = ρ R T ……… V-8 i = Cv T ……… V-9

5.3.3. Post Processor

Seluruh hasil yang dilakukan pada tahap sebelumnya akan ditampilkan dalam post processor yang meliputi: - Tampilan geometri domain grid - Plot vektor - Plot permukaan 2D dan 3D - Pergerakan partikel - Manipulasi pandangan - Output berwarna

5.3.4. RH Udara Pengering

Pemanasan udara dalam proses pengeringan dapat digambarkan dalam kurva psychrometric . Suhu udara sebelum dipanaskan dinyatakan dalam t A = 30 o C diasumsikan sama dengan suhu udara lingkungan, setelah mengalami pemanasan, suhu udara menjadi t B = 50 o C. Perubahan suhu selama pemanasan, berlangsung pada garis horisontal pada kurva psychrometric Gambar V-1, pada kondisi tekanan uap tetap dan kelembaban mutlak tetap. Selama pemanasan dianggap tidak terjadi penambahan uap air, artinya jumlah udara kering yang masuk sama dengan jumlah udara kering keluar. Pada kondisi tekanan atmosfir, bila suhu meningkat maka akan terjadi penurunan kelembaban udara seperti nampak pada kurva psychrometric. RH merupakan perbandingan antara tekanan uap terhadap tekanan jenuh air pada suhu ruangan tersebut. s v P P RH = ………. V-10 Kelembaban mutlak H konstan selama pemanasan. Karena: v atm v P P P H − = 6219 . ………. V-11 dimana, 255.38 ≤ T ≤ 533.16 o K dan P v P atm Maka Tekanan uap P v juga konstan selama proses pemanasan. Jika kelembaban udara lingkungan RH a dan kelembaban udara pengering RH u , maka sr sa a r P P RH RH = …………. V-12 2 4 3 2 ln GT FT ET DT CT BT A R P s − + + + + =       …………. V-13 273.16 ≤ T ≤ 533.16 K Dari Keenan dan Keyes, 1936 dalam ASAE Standard 1994 dimana, R = 22105649.25 D = 0.12558 x 10 -3 A = -27405.526 E = -0.48502 x 10 -7 B = 97.5413 F = 4.34903 C = - 0.146244 G = 0.39381 x 10 -2 Gambar V-1. Proses pemanasan Garis A – B pada kurva psychrometric

5.4. PERCOBAAN

5.4.1. Waktu dan Tempat

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian dan di Laboratorium Surya, Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor dan di Laboratorium Komputer, Pusat Komputer, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok. Pengambilan data pengukuran distribusi suhu dan kecepatan udara di dalam ruang pengering pada model pengering efek rumah kaca dilakukan pada bulan Oktober 2002 sampai dengan Maret 2003. t A t B H RH A RH B B A