Karakteristik pengering energi surya menggunakan ketebalan absorber porus 9 cm - USD Repository

  KARAKTERISTIK PENGERING ENERGI SURYA MENGGUNAKAN KETEBALAN ABSORBER PORUS 9 CM Tugas Akhir Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

  Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh :

  AJI PRIMA BARUS NURCAHYA NIM : 055214048 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009

  

ii

CHARACTERISTIC OF SOLAR ENERGY DRIER USING THICK

ABSORBER 9 CM

  

Final Project

Presented as partitial fulfilment of the requirement

as to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

by

  

AJI PRIMA BARUS NURCAHYA

Student Number : 055214048

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2009 iii

iv

  

INTISARI

Sampai saat ini banyak daerah di Indonesia mengeringkan hasil pertanian

dengan cara penjemuran langsung. Cara ini dapat merusak kualitas hasil pertanian

karena radiasi ultraviolet, air hujan dan gangguan binatang. Penjemuran secara

langsung juga memerlukan waktu yang lama, padahal saat panen raya hasil

pertanian umumnya melimpah dan harus dikeringkan terlebih dahulu sebelum

disimpan atau dipasarkan.

  Pengeringan merupakan salah satu proses yang penting khususnya pada

pengolahan hasil pertanian, karena cara pengeringan yang kurang baik dapat

mengakibatkan hasil pertanian menjadi kurang baik misalnya struktur vitaminnya

menjadi rusak, kotor karena debu dan kotoran, mudah berjamur karena lembab,

berubah warna atau berkecambah. Mengingat krisis global dan energi, perlu solusi

yang lain dalam pengeringan yaitu pembuatan pengering energi surya meng-

gunakan absorber porus.

  Dalam penelitian ini variasi yang dilakukan adalah sudut buka udara

masuk (untuk mengatur udara masuk) dan kemiringan alat. Variasi bertujuan

mengetahui karakteristik pengering energi surya menggunakan absorber porus

yaitu mengetahui nilai temperatur maksimal, efisiensi kolektor, kelembaban relatif

yang dihasilkan alat pengering dengan menggunakan absorber porus. Pengukuran

dilakukan tiap 10 menit, dengan pengambilan data suhu kering dan suhu basah

udara masuk kolektor, udara setelah kolektor dan udara setelah beban yang

dikeringkan.

  Pembuatan pengering energi surya dengan panjang 1,5 lebar 1 m dan

tebal 0,2 m, dan mengunakan porus dari alumunium dicat warna hitam. Setelah

dilakukan penelitian dengan variasi sudut buka udara masuk kolektor, dan

kemiringan alat, maka dapat diketahui nilai suhu udara maksimal terjadi pada saat

keluar kolektor sebesar 70,9 C , efisiensi kolektor tertinggi 0,00206, kelembaban

relatif udara terendah masuk kolektor adalah 23%, kelembaban relatif udara

terendah setelah kolektor adalah 11%, kelembaban relatif udara terendah setelah

beban adalah 30%.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan

karuniaNya, sehingga tugas akhir yang berjudul ”KARAKTERISTIK

PENGERING ENERGI SURYA MENGGUNAKAN KETEBALAN ABSORBER

PORUS 9 CM“ ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah sebagai syarat

untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains

dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

  Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan adanya bantuan dan

kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan

ucapan terima kasih kepada : 1.

  Dr. Ir. P. Wiryono Priyotamtama, SJ., selaku Rektor Universitas Sanata Dharma.

  2. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  3. Budi Sugiharto S.T.,M.T, selaku ketua Program Studi Teknik Mesin.

  4. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T, selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.

  5. Segenap staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis, sehingga sangat berguna dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

  6. Segenap staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  7. Bapak Y. Subandi dan Ibu Rustiningsih selaku orang tua penulis yang memberikan semangat dan dukungan kepada penulis.

  8. Rakel Dara Kusuma Dewi yang selalu memotivasi penulis untuk segera menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  9. Bapak Sunyoto dan Ibu Tiwi yang selalu memberikan semangat dan dukungan kepada penulis.

  10. Bapak Purnomo dan Ibu Sri Rahayu yang selalu memberikan dukungan kepada penulis.

  11. Dewi Endarwati yang selalu memberi dukungan, semangat, dan menemani penulis dalam suka maupun duka, dan membuat hari-hari penuh warna.

  12. Rigar Widi Sulistiawan dan Agustinus Jati Pradana, sebagai teman kelompok dalam pembuatan Tugas Akhir ini.

  13. Rekan-rekan mahasiswa khususnya angkatan 2005 yang telah memberikan masukan-masukan dan dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

  14. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan Tuagas Akhir ini.

  Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang

perlu diperbaiki dalam Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan

dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga

Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

  Terima kasih.

  Penulis ix

  

x

DAFTAR ISI

  

Halaman judul ................................................................................................... i

Title page ............................................................................................................ ii

Pengesahan ........................................................................................................ iii

Pernyataan ......................................................................................................... v

Intisari ................................................................................................................ vi

Kata pengantar .................................................................................................. vii

Lembar Pernyataan Publikasi ......................................................................... ix

Daftar isi ............................................................................................................. x

Daftar gambar ………………………………………………………………. xii

Daftar tabel ………………………………………………………………….. xiv

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1

  1.1 Latar belakang ............................................................................ 1

  1.2 Perumusan masalah .................................................................... 2

  1.3 Tujuan dan manfaat .................................................................... 4

  

BAB II LANDASAN TEORI ................................................................... 5

  2.1 Prinsip Kerja ............................................................................... 5

  2.2 Landasan Teori ........................................................................... 7

  2.3 Tinjauan Pustaka ........................................................................ 13

  

BAB III METODE PENELITIAN ........................................................... 15

  3.1 Skema Alat ................................................................................. 15

  3.2 Variabel yang Divariasikan ........................................................ 16

  3.3 Variabel yang Diukur ................................................................. 16

  3.4 Langkah Penelitian ..................................................................... 17

  3.5 Pengolahan Dan Analisa Data .................................................... 17

  

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................... 18

  4.1 Data penelitian ............................................................................ 18

4.2 Hasil Penelitian …………………………………………..……. 23

  4.3 Grafik dan Pembahasan ……………… ……………………… 56 …………………………………………………….. 72

BAB V PENUTUP

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

5.2 Saran …………………………………………………………. 73

  

Daftar Pustaka ………..………………………..……………………………. 74

Lampiran

xi

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 4.5 Grafik penurunan tekanan udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut

  masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .………………………….…………….……...…… 64

Gambar 4.9 Grafik energi berguna terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara

  60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……………………………………………….………………... 63

Gambar 4.8 Grafik energi berguna terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk

  30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……………………………….………………………………... 62

Gambar 4.7 Grafik energi berguna terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk

  udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……………………...…………………...… 61

Gambar 4.6 Grafik penurunan tekanan udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut

  udara masuk 60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .………………………...………………..... 60

  masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……………………….………………………….... 59

Gambar 2.1 Alat pengering energi surya ………………………………..…….. 7Gambar 4.4 Grafik penurunan tekanan udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara

  30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .………………………………….……………………………... 58

Gambar 4.3 Grafik temperatur udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energy surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk

  60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……………………………………….……..…………………. 57

Gambar 4.2 Grafik temperatur udara terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk

  udara masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .……………………………...….………… 56

Gambar 4.1 Grafik temperatur udara kering terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudutGambar 3.2 Skema ukuran alat penelitian ........................................................... 16Gambar 3.1 Skema alat penelitian ....................................................................... 15Gambar 2.2 Pengering Energi Surya, Berdasarkan Rancangan ……………….. 8Gambar 4.10 Grafik efisiensi kolektor terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara

  masuk 30˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .………………………….………………………… 65

Gambar 4.11 Grafik efisiensi kolektor terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk

  60˚, dan kemiringan alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg …………………………………………………………………. 66

Gambar 4.12 Grafik efisiensi kolektor terhadap radiasi (Gt) pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk

  30˚, dan kemiringan alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg …………………………………………………………………. 67

Gambar 4.13 Grafik kelembaban relatif pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan

  alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg ...………...… 68

Gambar 4.14 Grafik kelembaban relatif pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 60˚, dan kemiringan

  alat 30˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg .…….…….... 69

Gambar 4.15 Grafik kelembaban relatif pada pengering energi surya menggunakan absorber porus dengan variasi sudut udara masuk 30˚, dan kemiringan

  alat 45˚ menggunakan beban handuk basah 0,55 kg…………...….. 70

Gambar 4.16 Grafik persentase penurunan berat dari hasil pengeringan dengan alat pengering dan penjemuran langsung menggunakan beban handuk

  basah 0,55 kg .………………………………..…………………… 71

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30 ˚, massa beban handuk 0,55 kg ….... 18Tabel 4.2 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur ....................................... 19Tabel 4.3 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk 0,55 kg ..…..... 20Tabel 4.4 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur ......................................... 21Tabel 4.5 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, massa beban handuk 0,55 kg .......... 22Tabel 4.6 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur ........................................ 22Tabel 4.7 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut

  udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55 kg .......... 24

Tabel 4.8 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara

  masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55 kg .................... 26

Tabel 4.9 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut

  udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55 kg .......... 27

Tabel 4.10 Data perhitungan P- saturated (dari Tabel 4.1) ………...................... 29Tabel 4.11 Data perhitungan hg (dari Tabel 4.1) ……………………..……...… 29Tabel 4.12 Data perhitungan hf (dari Tabel 4.1) ……………..………………… 30Tabel 4.13 Data perhitungan hfg (dari Tabel 4.1) …………………………...…. 30Tabel 4.14 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan

  absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55 kg ................................................................................... 32

Tabel 4.15 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudutTabel 4.23 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudutTabel 4.28 Data perhitungan hf (dari Tabel 4.5) …………..…………………..... 51Tabel 4.27 Data perhitungan hg (dari Tabel 4.5) …………………..…….……... 51Tabel 4.26 Data perhitungan P- saturated (dari Tabel 4.5) ……....….......…........ 50

  udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0,55kg ............ 48

Tabel 4.25 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut

  masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0,55kg ....................... 47

Tabel 4.24 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara

  udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0,55kg ............ 46

  absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55kg .................................................................................... 43

  udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55kg ........... 35

Tabel 4.22 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalanTabel 4.21 Data perhitungan hfg (dari Tabel 4.3) ……………………….…...… 41Tabel 4.20 Data perhitungan hf (dari Tabel 4.3) ……………………………...… 40Tabel 4.19 Data perhitungan hg (dari Tabel 4.3) …………………………...…... 40Tabel 4.18 Data perhitungan P- saturated (dari Tabel 4.2) ……………...…........ 39

  sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55kg ... 37

Tabel 4.17 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm,

  masuk 60˚,kemiringan alat 30˚, beban handuk 0,55kg ...................... 36

Tabel 4.16 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udaraTabel 4.29 Data perhitungan hfg (dari Tabel 4.5) ……………………..……….. 52Tabel 4.30 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan

  absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 45˚, beban handuk 0,55kg ......................................................................... 54

Tabel 4.31 Tabel 4.31 Hasil perhitungan persentase penurunan berat air pada bahan yang dikeringkan (handuk basah) dengan pengering dan

  penjemuran lansung berdasarkan hasil perhitungan persentase penurunan berat .................................................................................. 55

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Sampai saat ini banyak daerah di Indonesia pengeringan hasil pertanian umumnya masih dilakukan dengan cara penjemuran langsung. Cara ini dapat merusak kualitas hasil pertanian karena radiasi ultraviolet, air hujan dan gangguan binatang. Penjemuran secara langsung juga memerlukan waktu yang lama, padahal saat panen raya hasil pertanian umumnya melimpah dan harus dikeringkan terlebih dahulu sebelum disimpan atau dipasarkan. Cara pengeringan yang lain adalah menggunakan alat pengering yang umumnya menggunakan bahan bakar minyak atau energi listrik. Tetapi belum semua daerah di Indonesia terdapat jaringan listrik atau belum memiliki sarana transportasi yang baik sehingga bahan bakar minyak tidak mudah didapat. Selain itu penggunaan bahan bakar minyak atau energi listrik menyebabkan biaya proses pengeringan menjadi mahal sehingga harga jual hasil pertanian menjadi tinggi.

  Pengering adalah suatu alat yang digunakan untuk menurunkan kelembaban udara dengan cara memanfaatkan energi surya untuk memanaskan kolektor sehingga udara yang melewati kolektor menjadi panas. Aliran udara panas yang mengalir digunakan untuk menurunkan kelembaban bahan yang akan dikeringkan, dengan cara menguapkan kandungan air dari bahan tersebut hingga menjadi kering.

  Energi surya merupakan energi yang tersedia melimpah di Indonesia sehingga pemanfaatan energi surya dapat mengurangi atau bahkan menggantikan penggunaan bahan bakar atau energi listrik dalam proses pengeringan hasil-hasil pertanian. Alat pengering dengan memanfaatkan energi surya yang ada umumnya menggunakan absorber jenis pelat yang terbuat dari tembaga atau alumunium. Masalah yang ada dengan penggunaan absorber jenis pelat ini adalah dari segi biaya yang lebih mahal dan teknologi pembuatan alat pengering yang lebih sukar jika dibandingkan alat pengering yang menggunakan absorber jenis porus. Informasi mengenai karakteristik pengering energi surya menggunakan absorber porus belum,banyak dilakukan, oleh kerena itu perlu banyak dilakukan penelitian untuk mengetahui karakteristik pengering menggunakan absorber porus.

1.2 Perumusan Masalah

  Karakteristik pengering energi surya ditunjukan antara lain dengan: temperatur atau suhu udara, perbedaan tekanan, energi berguna, dan efisiensi yang dapat dihasilkan. Temperatur udara adalah suhu yang diukur dari pengering enegi surya menggunakan absorber porus pada saat masuk kolektor, keluar kolektor, dan setelah beban. Tingginya temperature udara dipengaruhi oleh volume udara kolektor dan laju aliran udara dalam kolektor, semakin cepat laju aliran udara semakin rendah suhunya. Perbedaan tekanan merupakan perbedaan tekanan pada saat udara masuk kolektor, keluar kolektor, dan setelah beban. Besar kecil tekanan dipengaruhi oleh suhu udara yang masuk ke pengering. Kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan air adalah energi panas yang diperlukan untuk menguapkan air pada bahan yang dikeringkan. Energy berguna adalah besarnya energi yang digunakan dalam proses pengeringan. Kelembaban relatif adalah kelembaban yang diperoleh dari suhu kering dan basah yang diukur pada pengering pada saat udara masuk kolektor, keluar kolektor dan setelah beban. Pada penelitian ini dibuat sebuah model pengering dengan energi surya dengan panjang 1,5 m, lebar 1 m, tebal 0,2 m mengunakan kolektor surya dengan ukuran panjang 1 m dan lebar 1 m, menggunakan absorber porus dari kasa aluminium yang dicat hitam, jarak antara plastik dengan absorber porus 0,01 m, ketebalan absorber 0,09 m, ukuran lubang udara masuk dan keluar 1m x 0,09 m. Sudut buka udara masuk kolektor divariasi 30º, 45º, dan kemiringan kolektor divariasi 30º, 45º. Variasi sudut udara masuk dan kemiringan alat dilakukan untuk mengetahui perbedaan tekanan udara di dalam pengering dan suhu udara didalam pengering. Besarnya suhu maupun tekanan udara didalam pengering dipengaruhi oleh laju aliran dan volume udara yang masuk. Semakin cepat laju aliran udara dan semakin besar volume udara yang masuk, maka suhu dan tekanan udara didalam pengering semakin rendah. Udara mengalir ke dalam alat pengering secara alami tidak menggunakan bantuan blower, bahan yang dikeringkan adalah handuk yang dibasahi seberat 0,550 kg. Penjemuran langsung juga dilakukan untuk mendapatkan perbedaan persentase berat yang dihasilkan.

1.3 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan yang ingin dicapai yaitu : a.

  Untuk mengetahui karakteristik alat pengering energi surya dengan absorber porus.

  b.

  Untuk mengetahui temperatur, penurunan tekanan, energi berguna, efisiensi kolektor, dan kelembaban relatif.

  c.

   Mengetahui persentase perbedaan pengeringan yang dapat dihasilkan alat dengan penjemuran langsung.

  Manfaat yang di dapat yaitu : 1.

  Menambah kepustakaan teknologi khususnya pengeringan menggunakan energi surya.

  2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe alat pengering menggunakan energi surya yang dapat membantu masyarakat dalam krisis energi ini.

  3. Memberikan solusi penegeringan bagi masyarakat yang belum terjangkau oleh listrik, untuk mengurangi biaya produksi, dan memberikan solusi energi surya sebagai energi terbarukan untuk mengurangi penggunaan minyak bumi yang terbatas jumlahnya.

  

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2. 1 Prinsip Kerja

  Prinsip kerja dari pengering yaitu energi surya yang datang akan diterima dan dikonversikan oleh absorber didalam kolektor. Selanjutnya absorber ini berfungsi untuk memanasi udara luar yang mengalir lewat lubang udara masuk. Udara yang panas mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari pada udara dingin. Karena adanya perbedaan massa jenis ini udara dapat mengalir secara alami dan mengeringkan bahan yang dikeringkan. Proses ini berlangsung terus-menerus sampai proses pengeringan selesai.

  Pengering energi surya menggunakan absorber porus pada umunya terdiri dari 3 bagian utama yaitu : kotak kolektor, absorber yang berbentuk porus, misalnya kasa aluminium dan plastik sebagai penutup. Bagian pertama alat penering adalah lubang udara masuk yang berfungsi untuk lubang masuknya udara sekitar ke dalam kolektor secara alami. Bagian kedua adalah absorber yang berfungsi untuk memanaskan udara yang masuk ke kolektor. Absorber yang digunakan adalah jenis absorber porus dengan bahan alumunium,kemudian absorbernya dicat warna hitam untuk memaksimalkan penyerapan energi surya. Absorber berfungsi untuk menyerap energi surya yang berupa energi panas yang kemudian digunakan untuk memanaskan udara luar yang mengalir ke dalam alat pengering secara alami tidak menggunakan alat untuk menhembuskan udara. Perpindahan panas dari absorber ke udara tersebut berlangsung secara konveksi. Udara yang sudah dipanaskan oleh absorber ini akan mengalir melewati rak pengering yang digunakan untuk meletakan bahan yang akan dikeringkan, kemudian udara panas dan kering menembus bahan yang akan dikeringkan. Pada saat udara panas ini menembus bahan yang dikeringkan terjadilah perpindahan panas yang menguapkan air dari bahan yang dikeringkan ke udara, proses ini disebut proses pengeringan. Bagian terakhir dari pengering hasil pertanian adalah lubang pembuangan uap atau lubang udara basah, dimana fungsinya adalah untuk membuang udara yang membawa uap air ke lingkungan sekitar di luar alat pengering. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Litbang Biro Pusat Statistik (BPS) antara tahun 2004–2006 menunjukkan bahwa tingkat kerusakan hasil pertanian pasca panen untuk padi berkisar 10,39 % hingga 15,26 % dan salah satu faktornya adalah proses pengeringan yang kurang baik. Sampai saat ini dibanyak daerah di Indonesia pengeringan hasil pertanian umumnya masih dilakukan dengan cara penjemuran langsung. Cara ini dapat merusak kualitas hasil pertanian karena radiasi ultraviolet, air hujan dan gangguan binatang. Penjemuran secara langsung juga memerlukan waktu yang lama, padahal saat panen raya hasil pertanian umumnya melimpah dan harus dikeringkan terlebih dahulu sebelum disimpan atau dipasarkan. Jenis pengering yang masih belum banyak dilakukan penelitian adalah pengering energi surya menggunakan absorber porus, padahal pengering jenis tersebut mudah mudah mendapatkan bahan bakunya, kontruksi alat dapat dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

  Engsel Bahan dikeringkan

  Rak pengering Pemantul panas

  Engsel Penyangga Gambar 2.1. Alat pengering energi surya.

  2. 2 Landasan Teori

  Persamaan–persamaan yang digunakan untuk mengetahui karakteristik dapat dilihat pada persamaan (1) sampai dengan (14). Perbedaan tekanan ditimbulkan karena adanya perbedaan massa jenis antara udara didalam dan diluar pengering, untuk h

  1 dan h 2 dapat dilihat pada gambar 2.2. Secara matematis dapat dituliskan

  sebagai berikut: (Arismunandar, W, 1995, hal 143) p = h ( − ) h ( − ) g

• (1)

  [ ^{1 ρ ρ 1 2 ρ ρ 2 ]}

  dengan : p : penurunan tekanan (Pa) h : jarak antara lapisan bawah handuk dengan lubang udara masuk (m) ₁ h : jarak antara lapisan atas handuk dengan lubang udara keluar (m) ₂ h : tebal lapisan yang dikeringkan

  3

  : massa jenis udara lingkunga sekitar (kg/m ) ρ

  3

  : massa jenis udara setelah melewati kolektor (kg/m ) ρ

  1

  3

  : massa jenis udara setelah melewati lapisan padi (kg/m ) ρ

  2

  2

  g : 9,81 m/detik Kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air adalah kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air, secara matematis dinyatakan dengan persamaan:

  Q = massa air yang keluar x (2)

  h _fg

  dengan : Q : kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air (Mj / kg)

  h : entalpi uap jenuh (kj/kg) _fg

  G

  T Bahan yang

  h

  2 dikeringkan Aliran udara keluar

  h

  Plastik transparan

  h

  1 Aliran udara masuk Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan.

  Q

  Energi Berguna ( ) adalah jumlah energi yang terpakai untuk memanasi

  u

  udara di absorber (jumlah energi yang dipindahkan dari absorber ke udara) disebut dengan energi berguna, secara matematis dinyatakan dengan persamaan:

  m .

  1 Q = xCp T − T (3)

_{u ( )}

∆ t dengan: m : laju massa aliran udara dalam kolektor (kg/detik)

  O C P : panas spesifik udara (J/(kg.

  C)

  O

  T : temperatur udara keluar kolektor (

  C)

  O O

  T i : temperatur udara masuk kolektor (

  C)

  ∆ t : waktu pengambilan data (detik)

  Laju massa aliran udara (m) dapat dihitung dengan: = ⋅ (4)

  m ρ

  V

  dengan:

  3

  ρ : massa jenis udara (kg/m )

  

3

V : volume aliran udara kolektor (m )

  Efisiensi dari suatu alat adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan dengan masukan yang diberikan. Efisiensi kolektor (η C ) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi berguna dengan total energi surya yang datang ke kolektor, secara matematis dinyatakan dengan persamaan:

  Q _U

  (5) η = _c

  I A _c

  = Hfg basah H g1 = Hg suhu kering H f2 = Hf suhu basah

  = 101,325 kpa (1atm) Kelembaban Spesifik (

  fg2

  C) T kering = Suhu kering (˚C) H

  o

  C) T basah = Suhu basah (

  o

  ω (7) dengan: C p = 1.005 (Kj/kg

  −

  ω 1 = _{2 1} ^{2 2} ) ( _{f g fg p} h h Tkeing h Tbasah C

  ω 1 ) dengan menggunakan rumus:

  2

  dengan: Q U : energi berguna ( W) I : intensitas energi surya yang datang (W/m

  (6) dengan: P g2 = P-sat suhu basah P

  P P P − = ω

  2 ^{2 2 2} 622 , _{g g}

  ω ) dengan menggunakan rumus:

  2

  ) Kelembaban Spesifik (

  2

  ) A C : luas kolektor surya (m

  2

• −

• – 0,000.x
• 0,010.x
• – 0,173x + 1,624 (8) Dengan x = suhu udara kering dan basah pada saat masuk kolektor, keluar kolektor, dan setelah beban.
• 0,000.x
• 1,816.x + 2501 (9) Dengan x = suhu udara kering dan basah pada saat masuk kolektor, keluar kolektor, dan setelah beban.
• 5.x3 + 0,000.x

• – 2,387.x + 2501 (10) Dengan x = suhu udara kering dan basah pada saat masuk kolektor, keluar kolektor, dan setelah beban.
• 6
• 4,206.x – 0,007 (11)

  2

  .x3 – 0,000.x

  Hf = 40

  Hf (entalpi cair) dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang daimbil dari Grafik Hf pada lampiran 1 dan 2, secara matematis dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

  2

  Hfg = -10

  Hfg dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang daimbil dari Grafik Hfg pada lampiran 1 dan 2, secara matematis dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

  3

  Tekanan jenuh (P-saturated) dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang daimbil dari Grafik P-saturated pada lampiran 1 dan 2, secara matematis dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

  Hg = -10 -5. x

  Hg (entalpi uap) dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang daimbil dari Grafik Hg pada lampiran 1 dan 2, secara matematis dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

  

2

  3

  4

  P-sat = 10 -6. x

  2

  φ

• =

  W = W awal – W akhir (13) dengan: W = penyusutan berat (gram) W awal = berat awal ditimbang (gram) W akhir = berat akhir setelah ditimbang (gram)

  Penurunan berat (penyusutan berat) ( W) adalah selisih berat yang dihasilkan dari bahan yang dikeringkan sebelum dan setelah dikeringkan, secara matematis dihitung dengan rumus :

  2 O/Kg dry air)

  ω = Kelembaban Spesifik (Kg H

  2 = 101,325 kpa (1atm) ₁

  = P saturated suhu kering P

  (12) dengan: Pg1

  ω ω

  Dengan x = suhu udara kering dan basah pada saat masuk kolektor, keluar kolektor, dan setelah beban.

  P P

  ) 622 , ( _g

  1

  1

  2

  

1

  1

  Kelembaban relatif ( ₁ φ ) adalah kelembaban yang diperoleh dari suhu kering dan basah yang dari udara yang masuk ke dalam pengering. Dapat di hituing dengan rumus : (Çengel, A. Yunus & Robert H. 2005, chapter 14, hal 725)

  Persentase berat yang dihasilkan (%W) adalah persentase besarnya air yang di hilangkan dari bahan yang dikeringkan. Secara matematis dihitung menggunakan rumus :

  ( - W W )

  awal akhir

  100 % % W =

  X (14)

  W

  awal

  dengan : W awal = berat awal ditimbang (kg) W = berat akhir setelah ditimbang (kg)

  akhir

  % W = Persentase berat (%W)

2.3 Tinjauan Pustaka

  Pengeringan merupakan cara terbaik dalam pengawetan bahan makanan dan pengering energi surya merupakan teknologi yang sesuai bagi kelestarian alam (Scanlin, 1997). Pengeringan dengan penjemuran langsung (tradisional) sering menghasilkan kualitas pengeringan yang buruk. Hal ini disebabkan bahan yang dijemur langsung tidak terlindungi dari debu, hujan, angin, serangga, burung atau binatang lain. Kontaminasi dengan mikroorganisme yang terdapat di tanah dapat membahayakan kesehatan (Häuser et. al). Kunci dari pengeringan bahan makanan adalah mengeluarkan kandungan air secepat mungkin pada temperatur yang tidak merusak bahan makanan tersebut. Jika temperatur terlalu rendah maka mikroorganisme akan berkembang sebelum bahan makanan kering tetapi jika temperatur terlalu tinggi maka bahan makanan dapat mengalami pengeringan yang berlebih pada bagian permukaan (Kendall, 1998). Kelemahan utama dari pengering energi surya adalah kecilnya koefisien perpindahan panas antara pelat absorber dan udara yang dipanasi, sehingga menyebabkan efisiensi kolektor yang rendah.

  1991), penggunaan absorber dengan permukaan kasar (Choudhury et al., 1988), dan penggunaan absorber porus (Sharma et. al., 1991). Penelitian pengering energi surya

  2

  dengan luas kolektor 1,64m yang dilengkapi 8 sampai 32 sirip segi empat dengan

  2

  luas total sirip 0,384 m dapat menaikkan temperatur udara keluar dan efisiensi kolektor. Sirip dipasang di dalam kolektor dengan dua variasi pemasangan yaitu sirip dapat bergerak bebas dan tetap (Kurtbas, 2006). Penelitian dengan metode simulasi untuk mengetahui efisiensi tahunan pengering energi surya dengan absorber jenis porus di India menghasilkan nilai yang sesuai dengan penelitian secara eksperimen (Sodha et. al., 1982). Eksperimen dengan absorber porus menggunakan kasa alumunium dengan permukaan reflektif dibagian bawahnya menghasilkan efisiensi yang hampir sama dengan enam lembar bilah baja yang dicat hitam tetapi memiliki keunggulan dalam kemudahan pembuatannya (Scanlin, D et. al. ,1999).

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

  Alat pengering dengan menggunakan absorber porus pada umunya terdiri dari 3 bagian utama yaitu : a. yang terdiri dari absorber porus

  Kotak kolektor, dengan ukuran 100 cm x 100 cm dan plastik transparan, serta lubang udara masuk dengan ukuran 100 cm x 9 cm.

  b.

  Kotak pengering dengan ukuran 100 cm x 50 cm, rak pengering untuk meletakan bahan yang dikeringkan dengan ukuran 100 cm x 50 cm.

  c.

  Lubang udara keluar dari kotak pengering dengan ukuran 100 cm x 9 cm. Skema alat pengering hasil pertanian dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.1. Skema alat penelitianGambar 3.2. Skema ukuran alat penelitian

  T

  2

  T

  1 = temperatur kering

  T

  = temperatur basah 3. Temperatur udara keluar kolektor

  2

  1 = temperatur kering

  3.2 Variabel yang Divariasikan 1.

  T

  ) 2. Temperatur udara masuk kolektor

  2

  Radiasi dari energi surya yang datang (W/m

  3.3 Variabel yang Diukur 1.

  Pengering dengan sudut tutup udara masuk 30˚, 45˚ 2. Kemiringan alat pengering 30˚, 45˚

  = temperatur basah Plastik

4. Temperatur udara keluar pengering

  T

  1 = temperatur kering

  T

  2

  = temperatur basah

3.4 Langkah Penelitian 1.

  Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada gambar 3.1.

  2. Pengambilan data dilakukan dengan mevariasikan sudut tutup udara masuk.

  3. Pengambilan data dilakukan setiap 10 menit selama kurang lebih 2 jam.

  4. Data yang dicatat adalah temperatur udara masuk kolektor, temperatur udara setelah kolektor, temperatur udara setelah kotak beban.

  5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat pengering harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan pengambilan data variasi saat ini.

3.5 Pengolahan dan Analisa Data

  Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1) sampai dengan persamaan (14). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan efisiensi kolektor dengan waktu.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian Kita akan mengetahui data yang telah diambil dengan variasi yang berbeda.

  30

  80

  8

  70

  7

  60

  6

  50

  5

  40

  4

  Pengambilan data tiap variasi hanya dilakukan sekali saja. Bahan yang di keringkan adalah handuk basah. Tempat pengambilan data di lakukan di lingkungan universitas sanata Dharma.

  Dalam penelitian pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 9 cm, sudut udara masuk 30˚, kemiringan alat 30˚, beban handuk basah 0,55 kg yang dilakukan pada :

  20

  2

  10

  1