19
selama tiga hari adalah sebesar 27.70
o
C. Sebaran media tanam arang sekam di dalam polybag A dan polybag B dari waktu ke waktu dapat dilihat pada Gambar 7.
D. Simulasi Computatinal Fluid Dynamics
a. Penggambaran Geometri
Geometri polybag dan arang sekam dibuat menggunakan software AutoCad 2008 yang kemudian dikonversi kedalam software SolidWorks 2010. Model polybag berisi arang sekam
dan pengkondisian lingkungan di dalam rumah tanaman kemudian disimulasikan dengan flow simulation. Geometri polybag A dan B dapat dilihat pada Lampiran 12 dan Lampiran 13.
Model polybag dan computational domain dapat dilihat pada Gambar 8 dan Gambar 9 dengan sumbu z sebagai arah utara.
Gambar 7. Grafik suhu arang sekam di dalam polybag A dan polybag B
28 Maret 2011 – 31 Maret 2011
Gambar 8. Domain dan geometri arang sekam dalam polybag A tampak piktorial
20
Tabel 2. Computational domain polybag A dan polybag B berisi arang sekam
Computational Domain Polybag A Polybag B X
min
5.46 m 5.49 m
X
max
6.66 m 6.63 m
Y
min
17.11 m 17.09 m
Y
max
17.82 m 17.77 m
Z
min
-0.60 m -0.57 m
Z
max
0.60 m 0.58 m
Geometri yang dibuat tidak tepat berada pada titik 0, 0, 0 m karena geometri tersebut merupakan hasil konversi dari software AutoCad ke software SolidWork. Seluruh
computational domain berjarak 0.5 m dari dinding terluar polybag, kecuali untuk Y
min
yang berjarak 1 mm dari dinding terluar polybag yaitu dinding bagian bawah polybag. Hal ini
dilakukan karena, bagian bawah polybag bersentuhan langsung dengan lantai rumah tanaman, sehingga jarak computational domainnya hanya sedikit lebih besar dari tebal
polybag yaitu 0.07 mm. Letak computational domain pada sistem dapat dilihat pada Tabel 2.
b. Analisa Sebaran Suhu Arang Sekam
Pengukuran suhu dilakukan selam 3 x 24 jam mulai tanggal 28 Maret 2011 hingga 31 Maret 2011, namun data yang akan digunakan dalam simulasi adalah data pada pukul 12.20
pada tanggal 29 Maret 2011, data pukul 08:50 pada tanggal 30 Maret 2011, dan data pada pukul 05.50 pada tanggal 31 Maret 2011. Simulasi dibuat pada tiga waktu tersebut, karena
pada waktu-waktu tersebut merupakan waktu saat suhu udara di dalam greenhouse mencapai nilai ekstrim, baik ekstrim atas maupun ekstrim bawah serta nilai medium diantaranya.
Simulasi yang dilakukan adalah simulasi dengan tipe eksternal. Komponen yang digunakan sebagai masukan untuk pembuatan simulasi antara lain suhu udara, suhu lantai,
suhu dinding polybag yang diasumsikan sama dengan suhu lantai, geometri polybag, karakteristik polybag dan karakteristik arang sekam. Output yang dihasilkan berupa potongan
irisan kontur suhu media tanam arang sekam. Analisis aliran dan distribusi udara hasil
Gambar 9. Domain dan geometri arang sekam dalam polybag B tampak piktorial
21
simulasi dilakukan pada domain. Hasil yang diperoleh ditampilkan dari tampak depan dan tampak atas pada setiap ketinggian pengukuran.
Polybag didefinisikan sebagai suatu material solid dengan seluruh bagian luar polybag merupakan real wall. Polybag terbuat dari material Polyethylene lowmedium density.
Masukan suhu dinding polybag diasumsikan sama dengan suhu lantai karena tidak dilakukan pengukuran suhu pada dinding polybag. Pada Tabel 3 tersaji masukan pendefinisian sistem
untuk polybag. Tabel 3. Masukan karakteristik polybag Polyethylene lowmedium density
Masukan Besaran
Satuan
Density 917
kgm
3
Spesific heat 1842
JkgK Conductivity type
Isotropic Thermal conductivity
0.322 WmK Melting suhue
K Suhu dinding pukul 12.20 29 Maret 2011
40.1 C
Suhu dinding pukul 08:50 30 Maret 2011 27.7
C Suhu dinding pukul 05.50 31 Maret 2011
25.2 C
Arang sekam di dalam polybag didefinisikan sebagai poros medium. Bila suatu benda didefinisikan sebagai poros medium, maka benda tersebut tidak dianggap sebagai benda
solid, melainkan dianggap sebagai fluida yang memiliki nilai air flow resistance. Pada Lampiran 7 tersaji perhitungan nilai pressure drop pada arang sekam. Pada Gambar 10 tersaji
tabel item properties arang sekam.
Nilai koefisien pindah panas yang diminta oleh software untuk melakukan perhitungan adalah nilai koefisien pindah panas konduksi dan nilai volumetric heat exchange coefficient.
Nilai volumetric heat exchange coefficient digunakan untuk menghitung proses pindah panas konveksi dan radiasi yang terjadi pada sistem pindah panas, berupa arang sekam di dalam
Gambar 10. Tabel item properties arang sekam
22
polybag. Nilai volumetric heat exchange coefficient arang sekam diasumsikan sebesar 0.035 Wm
3
K. Nilai tersebut adalah nilai yang diberikan oleh software Solidworks. Saat tabel item properties arang sekam diisi, nilai volumetric heat exchange coefficient sudah terisi dengan
nilai tersebut. Cukup sulit mengetahui nilai volumetric heat exchange coefficient arang sekam, karena untuk mengetahuinya perlu dilakukan penelitian tersendiri.
Pada simulasi ini, mesh yang digunakan adalah pada tingkat lima. Software solidworks melakukan proses perhitungan pada setiap bagian yang disebut dengan mesh. Terdapat
delapan tingkatan mesh dimana, semakin tinggi tingkatan mesh yang digunakan maka akan semakin detail perhitungan yang dilakukan, karena bagian yang dihitung akan semakin kecil.
Pada pembuatan simulasi, dipilih mesh tingkat lima, karena tingkatan tersebut dianggap paling optimal. Mesh tingkat empat tidak dipilih karena, kontur hasil simulasi tidak begitu
halus, sedangkan mesh tingkat enam tidak dipilih karena memori computer yang tidak mendukung.
Hasil iterasi menunjukkan jumlah cell yang terbentuk terdiri dari fluid cell dan partial cell. Iterasi dilakukan hingga global goals mencapai konvergen. Hasil iterasi dan jumlah cell
yang terbentuk dapat dilihat pada Tabel 4 berikut. Tabel 4. Hasil iterasi dan jumlah cell
Pukul 12:20 Pukul 05:50
Pukul 08:50 Polybag A Polybag B Polybag A Polybag B Polybag A Polybag B
Iterasi 82
91 82
91 82
91 Fluid cell
65509 90888
65509 90888
65509 90888
Partial cell 1989
2096 1989
2096 1989
2096
c. Hasil Simulasi Computational Fluid Dynamics
