3.1. Perancangan Tray
Tray merupakan salah satu bagian terpenting dari alat pengering. Tray berfungsi sebagai tempat wadah bahan yang akan dikeringkan di dalam alat
pengering. Besar tray yang dirancang nantinya mempengaruhi kapasitas dari alat pengering.
Karena kapasitas dari alat pengering yang dirancang sebesar 9 kg per siklus, maka akan didapat ukuran tray yang sesuai dengan cara sebagai berikut:
ρ
jagung
= 0,27 grcm
3
= 270 kgm
3
Dari nilai massa jenis jagung tongkol di atas, kemudian dicari berapa besar volume yang dapat menampung 1 kg jagung tongkol dengan persamaan berikut ini.
ρ
jagung
= Massa jenis jagung tongkol = 270 kgm
3
Volume 1 kg jagung =
jagung
ρ 1
3.1
Volume 1 kg jagung = kg
m 0037
, kgm
270 1
3 3
= Pada perancangan tray ini, akan dirancang 3 buah tray di dalam alat pengering.
Jadi masing – masing tray dapat menampung 3 kg jagung tongkol. Maka untuk perancangan tray untuk kapasitas 3 kg jagung tongkol adalah :
Volume tray = 0,0037 m
3
kg × 3 kg
= 0,0111 m
3
= 11100 cm
3
Volume tray dari perhitungan di atas dengan mempertimbangkan bentuk dan besar bahan yang akan dikeringkan, maka masih harus ditambahkan lagi 50 , dengan
tujuan agar terdapat ruang atau jarak antara bahan yang akan dikeringkan di atas tray sehingga akan terjadi aliran udara panas disekitar bahan yang akan dikeringkan
selama proses pengeringan berlangsung. Jadi atas alasan tersebut, volume tray yang sesuai untuk dirancang adalah sebagai berikut.
Volume tray + Volume tray × 50 = 11100 cm
3
+ 11100 cm
3
× 50 = 16650 cm
3
Dari hasil perhitungan di atas, dengan mempertimbangkan tinggi maksimum jagung sebesar 5 cm, maka dapat ditentukan volume tray yang sesuai untuk memenuhi
kapasitas tray yang diinginkan. Panjang
= 60 cm Lebar
= 40 cm
Universitas Sumatera Utara
Tinggi = Tinggi maksimum jagung + jarak jagung antar tray
= 5 cm + 2,5 cm = 7,5 cm Maka volume tray yang telah dirancang dengan ukuran di atas adalah :
Volume = Panjang × Lebar × Tinggi
= 60 cm × 40 cm × 7,5 cm
= 18000 cm
3
= 0,018 m
3
Jadi kapasitas maksimum tray yang dirancang dari hasil perhitungan diatas adalah:
Kapasitas = jagung
kg 1
volume 50
0,0111 -
dirancang yang
tray volume
×
= kg
36 ,
3 kg
m 0,0037
m 00555
, m
0,018
3 3
3
= −
Dari hasil di atas, maka ukuran tray yang dirancang telah sesuai untuk memenuhi kebutuhan pengeringan jagung untuk kapasitas tiap tray sebesar 3 kg.
Tray yang dirancang berbentuk kawat jaring seperti saringan. Kawat jaring ini terbuat dari aluminium. Kawat jaring ini memiliki ketebalan 1 mm dan memiliki
lubang – lubang berdiameter 3 mm. Pada tray, kawat jaring tersebut dilapisi pelat pada masing - masing sisinya
dibagian atas dan bagian bawah kawat jaring. Tujuannya adalah agar kawat jaring menjadi ketat dan tidak mudah rusak ketika terjadi pembebanan sewaktu pengeringan
bahan pertanian berlangsung. Tebal masing – masing pelat adalah 2 mm dengan lebar
5 mm.
Dengan mempertimbangkan jumlah tingkat kamar pengeringan dan disesuaikan dengan ukuran ruang pengering serta karena tinggi rata – rata masing –
masing jagung ≤ 5 cm, maka secara keseluruhan ditentukan ukuran tray ditentukan
sebagai berikut : -
Panjang = 60 cm
- Lebar
= 40 cm -
Tebal = 0,5 cm
- Jarak antar tray
= 15 cm Setelah alat pengering selesai dibuat, maka dilakukanlah pengujian hampa
untuk mendapatkan bentuk tray yang menghasilkan pola aliran udara yang merata di dalam alat pengering.
Universitas Sumatera Utara
Dari data pengujian hampa yang telah dilakukan, maka didapat bentuk tray dan pola aliran udara yang sesuai seperti terlihat pada gambar 3.1 dan 3.2.
Gambar 3.1. Bentuk Tray yang dirancang
Gambar 3.2. Pola aliran udara yang terjadi 3.2.
Perancangan Ruang Bahan Pengeringan
Ruang bahan pengeringan merupakan salah satu komponen utama dari alat pengering yang dirancang. Ruamg bahan pengeringan ini bertujuan sebagai ruangan
untuk tempat bahan yang akan dikeringkan di dalam alat pengering. Untuk penelitian ini, karena distribusi temperatur akan diamati pada sejumlah
titik disepanjang ruang pemanas maka pada alat pengering ini dilakukan jumlah
Universitas Sumatera Utara
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.
Material yang digunakan untuk membuat ruang bahan pengeringan ini adalah pelat baja karbon St 37 dengan ketebalan pelat 2 mm. Baja karbon St 37 banyak
digunakan untuk konstruksi umum dengan sifat perlakuan panas sedang, karena alat pengering yang dirancang diperkirakan akan mengalami perlakuan panas dengan
suhu yang tidak terlalu tinggi yaitu sekitar 60
o
C – 80
o
C. Dengan alasan penelitian, maka dirancanglah ruang pengeringan yang cukup
untuk menampung produk dengan kapasitas ≤ 20 kg. Dengan alas an – alasan tersebut
maka tinggi ruang bahan pengeringan ditentukan sebagai berikut. Jumlah tray
=3 buah Jarak tiap tray = 15 cm
Tebal tray = 0,5 cm
Jarak tray 3 dengan bagian atas alat pengering = 25 cm Jarak tray 1 dengan bagian bawah alat pengering = 28,5 cm
Maka ukuran ruang bahan pengeringan adalah : Tinggi = 15 cm
× 3 + 0,5 cm × 3 + 25 cm + 28,5 cm = 100 cm Jadi ukuran – ukuran dari ruang bahan pengeringan ini adalah :
Panjang = 60 cm
Lebar = 40 cm
Tinggi = 100 cm
Ruang bahan pengeringan yang telah dirancang nantinya dilapisi cat yang bertujuan untuk mengurangi korosi pada material ruang bahan pengeringan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3. Ruang bahan pengeringan yang dirancang 3.3.
Perancangan Tempat Air yang Dipanaskan Heater
Heater merupakan salah satu komponen utama dari alat pengering yang dirancang. Heater bertujuan sebagai tempat air yang dipanaskan dan kemudian
menghasilkan uap air sebagai media pengeringan pada alat pengering ini. Material yang digunakan untuk membuat heater ini adalah pelat baja karbon St
37 dengan ketebalan pelat 2 mm. Dibagian atas heater diberi beberapa lubang dengan diameter 10 mm. Lubang pada heater berfungsi untuk memudahkan uap air panas
keluar menuju ruang bahan pengeringan. Setelah selesai dirancang, nantinya heater akan dilapisi cat untuk mengurangi korosi pada heater tersebut.
Heater ini memiliki kapasitas 9 liter air. Maka ukuran utama heater dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut.
Volume yang diinginkan = 9 liter
Panjang heater = 30 cm
Lebar heater = 30 cm
Universitas Sumatera Utara
Tinggi heater = 10 cm
Volume = Panjang × Lebar × Tinggi
= 30 cm × 30 cm × 10 cm
= 9000 cm
3
= 9 dm
3
= 9 liter Untuk lebih lengkapnya dapat dilihat gambar berikut ini.
Gambar 3.4. Tempat Air yang Dipanaskan Heater 3.4.
Perancangan Ruang Bakar
Ruang bahan bakar juga merupakan komponen utama dari alat pengering yang dirancang. Ruang bahan bakar berfungsi sebagai tempat bahan bakar yang digunakan
selama proses pengeringan berlangsung di dalam alat pengering yang dirancang. Ruang bahan bakar ini dirancang dari bahan baja karbon St 37 yang berbentuk pelat
dengan ketebalan 2 mm. Ruang bahan bakar yang dirancang memiliki panjang 60 cm, lebar 40 cm dan tinggi 50 cm. Ruang bahan bakar ini untuk sementara dapat
digunakan dengan bahan bakar kayu bakar dan kompor minyak tanah.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5. Ruang bakar yang dirancang 3.5.
Hasil Akhir Perancangan Alat Pengering
Dari hasil perancangan di atas, maka diperoleh data – data dimensi atau ukuran komponen utama alat pengering yang telah dirancang. Hasil akhir perancangan alat
pengering ini antara lain dapat dilihat pada gambar berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6. Alat pengering yang dirancang
Keterangan gambar 3.6. Alat pengering yang dirancang: 1.
Cabinet Dryer tipe Tray dryer Panjang
= 60 cm Lebar
= 40 cm Tinggi
= 150 cm Bahan
= Pelat baja karbon St 37 2.
Tray Panjang
= 60 cm Lebar
= 40 cm Tebal
= 0,5 cm Diameter lubang = 3 mm
Jumlah = 3 buah
Bahan = Kawat aluminium
Kapasitas tray = 3 kg jagung
Universitas Sumatera Utara
3. Ruang bahan pengeringan
Panjang = 60 cm
Lebar = 40 cm
Tinggi = 100 cm
Bahan = Pelat baja karbon St 37
4. Tempat air yang akan dipanaskan heater
Panjang = 30 cm
Lebar = 30 cm
Tinggi = 10 cm
Kapasitas = 9 liter
Bahan = Pelat baja karbon St 37
5. Ruang bakar
Panjang = 60 cm
Lebar = 40 cm
Tinggi = 50 cm
Bahan = Pelat baja karbon St 37
Selain komponen utama dari alat pengering di atas, alat pengering ini juga dilengkapi pintu. Pintu ruang alat pengering dilengkapi kaca dengan maksud untuk
mempermudah melakukan pemantauan terhadap kesediaan air dalan heater. Adapun ukuran kaca pada pintu alat pengering adalah sebagai berikut :
Lebar = 25 cm
Tebal = 5 mm
Tinggi = 70 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
2
sebesar 0,013 Wm.
o
C. 3.6.
Prinsip Kerja Alat Pengering
Berdasarkan literatur 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
Universitas Sumatera Utara
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
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 3.7. Laju aliran panas pengeringan dengan uap air
Universitas Sumatera Utara
Prinsip kerja alat pengering dengan memanfaatkan uap air 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 jagung. Uap air memiliki massa jenis yang lebih rendah dari udara pada temperatur
tinggi sehingga amat membantu proses pemanasan jagung. Dari dinding jagung, 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 lansung 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.
3.7. Analisa Performance Alat Pengering yang Dirancang
Kategori