Analisa Saluran Pengering Berbentuk Silinder Pada Mesin Pengering Pakan Ternak Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1 Pk

ANALISA SALURAN PENGERING BERBENTUK SILINDER

  

PADA MESIN PENGERING PAKAN TERNAK SISTEM POMPA KALOR

DENGAN DAYA 1 PK

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

DUNAN GINTING

NIM : 110 421 028

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

  ABSTRAK Analisa ini bertujuan untuk mengatasi masalah yang dihadapai para produsen pakan ternak untuk mengeringkan pakan ternak yang sudah dicacah dalam keadaan lembab menjadi kering agar tahan lebih lama. Oleh sebab itu hasil rancang bangun suatu unit mesin pengering pakan ternak dengan menggunakan AC rumah disempurnakan dengan ditambahkannya blower dan saluran pengering berbentuk silinder .Dengan adanya blower maka panas di kondensor dapat disalurkan ke saluran pengering dan saluran pengering menjaga agar panas ini tidak terbuang. Manfaat penelitian ini adalah untuk memenuhi kebutuhan pengeringan pada sektor peternakan, pertanian, maupun home industry khususnya bagi wilayah- wilayah yang memiliki tingkat curah hujan yang tinggi di Indonesia. Kesimpulan analisa ini diperoleh bahwa nilai rata

• –rata rasio humiditas pada masuk saluran sebesar 22,04 g/kg dan pada keluar saluran sebesar 21,84 g/kg . Nilai laju perpindahan panas pada saluran pengering adalah 155,76 W dan nilai koefisien geseknya sebesar 23,1887. Nilai laju pengeringan pakan ternak pada saluran pengering adalah 0.1374 kg/jam.Nilai laju ekstraksi air spesifik adalah 0.096 kg/kWh. Konsumsi energi spesifik untuk adalah 10,407 kWh/kg.Biaya yang dibutuhkan untuk proses pengeringan adalah Rp 10.053,71,- per kilogram. Kata kunci: Saluran pengering berbentuk silinder,blower,laju ekstraksi air spesifik, konsumsi energi spesifik .

ABSTRACT This analysis aims to address the problems faced by the producers of fodder to dry fodder has been chopped in a moist state becomes dry to last longer. Therefore, the results of design and construction of a unit of the dryer feed using home air conditioner enhanced with the addition of a blower and dryer duct cylindrical .With the presence of heat in the condenser blower can be channeled to the dryer duct and dryer duct to keep the heat is not wasted. The benefits of this research is to meet the needs of drying in the livestock sector, agriculture, and home industry, especially for areas that have high levels of rainfall in Indonesia. Conclusion This analysis shows that the average value -rata humidity ratio at the channel entrance at 22.04 g / kg and the exit channel of 21.84 g / kg. The value of the rate of heat transfer dryer duct is 155.76 W and geseknya coefficient of 23.1887. Value fodder drying rate on dryer duct is 0.1374 kg / jam.Nilai specific water extraction rate is 0.096 kg / kWh. Specific energy consumption for is 10.407 kWh / kg.Biaya required for the drying process is USD 10053.71, - per kilogram. Keywords: Channel cylindrical dryers, blowers, water extraction rate specific, specific energy consumption.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis ucapakan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-NYA yang begitu besar sehinggga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dari tahap awal sampai akhir berjalan dengan baik.

  Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk mendapat gelar Sarjana di Program Pendidikan Sarjana Ekstensi di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah

  ANALISA

SALURAN PENGERING BERBENTUK SILINDER PADA MESIN PENGERING PAKAN

TERNAK SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK.

  Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan baik berupa dukungan, perhatian, bimbingan, nasihat, dan juga doa. Penulis juga menyadari bahwa skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada: 1.

  Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  2. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT, sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan nasehat kepada penulis sepanjang pengerjaan tugas sarjana ini hingga selesai.

  3. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis selama kuliah.

  4. Bapak/Ibu staff pegawai yang banyak membantu penulis selama kuliah di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  5. Teristimewa kepada Ayah dan Ibunda penulis, Jilai Ginting dan Sarinah membesarkan, memelihara, mendukung secara moral dan material, memberikan dorongan serta senantiasa mendoakan penulis dalam setiap aktivitas, terutama selama menjalani perkuliahan di Fakultas Teknik USU. Penulis tidak dapat membalas kebaikan mereka dengan apapun. Penulis mengucapkan terima kasih banyak untuk orang tua yang sangat saya hormati dan cintai. Saya sangat bangga memiliki orang tua yang sabar, kuat, dan selalu menyayangi anak-anaknya.

6. Rekan satu team yaitu Jupiter Sirait dimana kami saling membantu dan bersolidaritas satu sama lain demi penyelesaian skripsi ini.

  Akhir kata, penulis menyadari skiripsi ini masih kurang sempurna, Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya membangun untuk meyempurnakan isi skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat menambah wawasan dan pengetahuan pembaca mengenai mesin pengering sistem pompa kalor.

  Medan, Maret 2015 Dunan Ginting NIM: 110 421 028

  DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..................................................................................... i

DAFTAR ISI .................................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vi

DAFTAR TABEL .......................................................................................... viii

BAB I PENDAHULUAN

  1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1

  1.2. Rumusan Masalah ........................................................................ 1

  1.3. Batasan Masalah............................................................................ 1

  1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 2

  1.4.1. Tujuan Umum .................................................................... 2

  1.4.2. Tujuan Khusus ................................................................... 2

  1.5. Manfaat penelitian ........................................................................ 2

  1.6. Sistematika Penulisan .................................................................. 3

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  

2.1.Proses Pengeringan ...................................................................... 4

  2.2. Pengeringan Buatan ..................................................................... 4 2.2.1 .Jenis Jenis Pengeringan Buatan ........................................ 5

  2.2.2 Proses Pengeringan ........................................................... 5

  2.2.3 Faktor Yang Mempengaruhi Pengeringan ......................... 5

  2.3.Psikometrik .................................................................................... 7

  2.3.1 Rasio Humiditas .................................................................... 7

  2.3.2 Humiditas Relatif .................................................................. 8

  2.3.3 Temperatur Bola Kering dan Basah ...................................... 9

  2.3.4 Panas Jenis Udara ................................................................. 10

  2.3.6 Temberatur Dew Point ......................................................... 11

  2.3.7 Entalpi Udara ....................................................................... 11

  2.3.8 Panas Sensibel dan Panas Laten .......................................... 11

  2.3.9 Grafik Psikometrik .............................................................. 12

  2.3.10 Proses Perlakuan Udara Pada Psikometrik ....................... 13

  2.4 Siklus Kompresi Uap ................................................................... 16

  2.4.1. Komponen Utama Siklus Kompresi Uap ......................... 19

  2.4.1.1 Kompresor ............................................................ 19

  2.4.1.2 Kondensor ............................................................ 20

  2.4.1.3 Katup Ekspansi .................................................... 23

  2.4.1.4 Evaporator ............................................................ 24

  2.5 Refrigrant .................................................................................... 24

  2.5.1. Pengelompokan Refrigrant ............................................... 25

  2.4.2 Persyaratan Refrigrant ....................................................... 27

  2.6 Tinjauan Perpindahan Panas ........................................................ 30

  2.6.1. Perpindahan Panas Konduksi..........................................30

  2.6.2. Perpindahan Panas Konveksi...........................................31

  2.7 Pengering Pompa Kalor..........................................................32

  2.8 Kinerja Alat Pengering ................................................................. 33

  2.8.1 Efisiensi pengeringan ......................................................... 33

  2.8.2. Kadar Air ............................................................................ 33

  2.8.3 Pengertian Laju Pengeringan .............................................. 35

  2.8.4. Nilai Laju Ekstraksi Air Spesifik ....................................... 35

  2.8.5. Konsumsi Energi Spesifik .................................................. 36

  2.8.6. Biaya Pokok Produksi ........................................................ 36

  BAB III METODE PENENLITIAN

  3.1. Tempat Dan Waktu Studi dan Pembuatan .................................. 37

  3.2. Alat dan Bahan Perancangan ...................................................... 37

  3.2.1. Alat .................................................................................... 37

  3.2.2. Bahan ................................................................................ 38

  3.3. Alat dan Bahan Pengujian ......................................................... .39

  4.3. Menghitung Laju Perpindahan Panas Pada Saluran Pengering .. 56

  5.2. Saran ........................................................................................... 73

  5.1. Kesimpulan ................................................................................. 72

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  4.9. Biaya Pokok Produksi ................................................................. 68

  4.8. Konsumsi Energi Spesifik ........................................................... 67

  4.7. Ketidakpastian Pengukuran ......................................................... 66

  4.6. Nilai Laju Ekstraksi Air Spesifik ................................................ 65

  4.5. Laju Pengeringan ........................................................................ 64

  4.4. Menghitung Tahanan Gesek Pada Saluran Pengering ................ 64

  4.2.2 Perhitungan Hasil Pengujian Pada Keluar Saluran ............ 55

  3.3.1. Alat .................................................................................... 39

  4.2.1 Perhitungan Hasil Pengujian Pada Masuk Saluran ............. 54

  4.2. Perhitungan Hasil Pengujian ....................................................... 54

  4.1.1. Grafik Hasil Pengujian ...................................................... 50

  4.1. Data Hasil Pengujian ................................................................... 49

  BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

  3.6 Metode Pelaksanaan Penelitian ................................................... 48

  3.5 Data Penelitian......................................................................47

  3.4. Prosedur Pengujian..................................................................... 46

  3.3.2.Bahan ................................................................................. 45

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

• –Garis dan Informasi Pada Grafik Psikometrik .............................. 12 Gambar 2.3 Proses Pendinginan Udara ......................................................................

  38 Gambar 3.2 Penampang Saluran Pengering Berbentuk Silinder ................................

  43 Gambar 3.10 Set up Alat Pengering Pakan Ternak .....................................................

  43 Gambar 3.9 Alat Pengering Sistem Pompa Kalor ........................................................

  42 Gambar 3.8 Timbangan Digital ..................................................................................

  42 Gambar 3.7 Hygrometer .............................................................................................

  3.5 Blower 3” ................................................................................................. 41 Gambar 3.6 Laptop Toshiba ........................................................................................

  40 Gambar

  39 Gambar 3.4 Hot Wire Anemometer ...........................................................................

  39 Gambar 3.3 Rh (Relative Humidity) Meter .................................................................

  22 Gambar 3.1 Saluran Pengering Pakan Ternak Berbentuk Silinder ..............................

  DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Ilustrasi Temperatur Bola Kering Dan Bola Basah ...................................

  21 Gambar 2.10 Kondensor Selubung dan Tabung .........................................................

  19 Gambar 2.9 Kondensor Pipa Ganda ............................................................................

  16 Gambar 2.8 Pembagian Kompresor ............................................................................

  16 Gambar 2.7 Siklus Refrigasi Kompresi Uap ................................................................

  15 Gambar 2.6 Siklus Kompresi Uap ................................................................................

  14 Gambar 2.5 Proses Penambahan Uap Air Pada Udara ...............................................

  13 Gambar 2.4 Proses Pencampuran Udara Secara Adiabatik ........................................

  9 Gambar 2.2 Garis

  44

Gambar 3.11 Pakan Ternak yang Sudah Dicacah ........................................................

  42 Gambar 4.1 Grafik Temperatur Masuk Saluran Pengering................ .............

  50 Gambar 4.2 Grafik Temperatur Keluar Saluran Pengering .........................................

  51 Gambar 4.3 Grafik Humiditas Relatif Masuk Saluran Penngering ..............................

  51 Gambar 4.4 Grafik Humiditas Relatif Keluar Saluran Pengering .................................

  52 Gambar 4.5 Grafik Temperatur Dew Point Masuk Saluran Pengering .......................

  52 Gambar 4.6 Grafik Temperatur Dew Point Keluar Saluran Pengering ........................

  53 Gambar 4.7 Grafik Penurunan Massa Pakan Ternak ..................................................

  53 Gambar 4.8 Saluran Pengering ...................................................................................

  57 Gambar 4.9 Tahanan Termal Saluran Pengering ........................................................

  57

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konstanta C1 sampai C6 ............................................................................ ...... ..9Tabel 2.2 Perbandingan kondensor berpendingin udara dan air ............................. ...... 23Tabel 2.3 Pembagian Refrigran berdasarkan keamanan .......................................... ...... 27 Tabel 2.4 Nilai ODP beberapa Refrigerant ................................................................

  …... 29

Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian .................................................................. ...... 37Tabel 3.2 Specificatians dari Hot Wire Anemometer ............................................... ...... 41Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Pada Saluran Pengering .......................................... ...... 49Tabel 4.2 Perhitungan µ untuk Re dari Tabel Lampiran ........................................... ...... 57Tabel 4.3 Perhitungan Pr untuk Nu dari Tabel Lampiran .......................................... ...... 58Tabel 4.4 Perhitungan K untuk h dari Tabel Lampiran .............................................. ...... 59Tabel 4.5 P erhitungan K untuk α dari Tabel Lampiran ............................................. ...... 60

  Tabel

  4.6 Perhitungan Cp untuk α dari Tabel Lampiran ........................................... …... . 60

Tabel 4.7 Perhitungan V untuk Gr dari Tabel Lampiran ............................................ ...... 61Tabel 4.8 Perhitungan Pr untuk Ra ........................................................................... ...... 62Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Pada Masuk Saluran ..................................................... ...... 69Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Pada Keluar Saluran ................................................... ...... 70Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Biaya Pengeringan ..................................................... ...... 71

DAFTAR NOTASI

  W rasio humiditas (humidity ratio) g/kg P ws tekanan uap saat terjadi satu rasi Pa h enthalpy kJ/kg

  V volume spesifik udara m ³ /kg T Temperatur udara K RH Ratio hummiditas % Td Temperatur Dwepoit C h ₁ entalpi refrigeran saat masuk kompresor kJ/s h ₂ entalpi refrigeran saat keluar kompresor kJ/s laju aliran refrigeran pada sistem

  Kg/s P daya listrik kompresor Watt V tegangan listrik Volt

  I Kuat arus listrik Amper

  P tekanan absolute MPa Q Laju perpindahan panas w K Konduktivitas termal W/(m.k) A Luas penampang m ² H koefisien konfeksi w/m ² k

  W e Berat pakan sebelum pengeringan kg W f Berat pakan setelah pengeringan kg

  T Waktu pengeringan jam S entropi kJ/(kg . K)

  T temperatur absolute K T _kond temperatur kondensor X air yang diserap W _komp daya kompresor, V kecepatan udara D h Luas penampang η _kom efisiensi isentropis (efisiensi kompresor), ρ densitas refrigeran, ρ _suc densitas refrigeran pada sisi hisap (suction) ρ _u densitas udara, ^o

  C liter kW m/s m % kg/m ³ kg/m ³ kg/m ³