Kebutuhan total energi pengeringan kopra dengan bahan bakar minyak tanah

Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Kopra Per Siklus Q T , dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.18. Dimana : Q T = Kebutuhan energi total per siklus kJ Q d = Kebutuhan energi pengeringan kopra kJ Q kv = Aliran Energi konveksi di dalam box pengering kJ Q lw = Energi yang hilang dari dinding ruang pengering kJ Q d = Energi yang hilang dari saluran pembuangan kJ

4.4.1 Kebutuhan total energi pengeringan kopra dengan bahan bakar minyak tanah

Total energi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan jam dengan bahan bakar dihitung sebagai berikut : a Kebutuhan energi untuk pengeringan kopra Q d , dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5. Q d = Q h + Q w + Q l dimana; Q d = energi pengeringan kopra, kkal Q h = energi pemanasan kopra, kkal Q w = energi pemanasan air kopra, kkal Q l = energi penguapan air kopra, kkal Energi untuk pemanasan kopra Qt, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.6. Q h = W kb × c p.kopra T d -T a = 6 kg × 1,88 kJkg o C × 116,12 o C – 30 o C Universitas Sumatera Utara = 971,4336 kJ Kadar air awal kopra adalah 50 - 55 MAPI, 2006 Asumsikan kadar air awal kopra, w f = 55 . Berat kopra basah per tray W kb = 6 kg Berat kopra kering dengan kadar air 0 , W ko = [ ] 55 6 6 × − = 2,7 kg Jadi, berat akhir kopra yang diperkirakan adalah 2,86 kg. Atau untuk tiap tray adalah 0,95 kg. Berat air kopra awal, W i dihitung dengan persamaan 2.2. Energi pemanasan air kopra Qw, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.7. Q w = W i × Cp.air T d -T a = 3,14 kg × 4,18 kJkg o C × 116,12 o C – 30 o C = 1130,3422 kJ Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan Wr, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.4 dan 2.8. Universitas Sumatera Utara Energi penguapan air kopra Ql, dapat dihitung menggunakan persamaan 2.9 Q l = Wr × h fg = 2,98 kg × 2213,39 kJkg = 6595,9022 kJ Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra Qd Q d = Q h + Q w + Q l = 971,4336 kJ + 1130,3422 kJ + 6595,9022 kJ = 8697,6780 kJ Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra adalah 8697,6780 kJ. b Laju aliran energi konveksi dihitung dengan persamaan Untuk analisa perpindahan panas konveksi, asumsi yang digunakan adalah konveksi bebas dalam ruang tertutup dimana untuk alat pengering ini, ruang pengering dibagi menjadi empat kamar, yang masing-masing diapit oleh plat horizontal yang dipanaskan dari bawah. Kamar I antara heater dan tray 1, kamar II antara tray 1 dan tray 2, kamar III antara tray 2 dan tray 3, kamar II antara tray 3 dan plat atas. Aliran panas berlansung secara vertikal dari bawah ke atas atau dari plat panas ke plat yang lebih dingin. - Untuk kamar I : Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata dengan persamaan 2.10 sebagai berikut. Dengan rata – rata temperatur 142,98 o C dan 117,21 o C. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 1 Universitas Sumatera Utara Dari lampiran 2 diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5546 kgm 3 c p = 2,034 kJkg. o C μ = 13,55 × 10 -6 kgm.s υ = 2,47 × 10 -5 m 2 s k = 0,0263 Wm. o C Pr = 1,044 β = 1T f =1396 K = 0,00248 K -1 Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut persamaan 2.11. Dari Lampiran 3 diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut : Konduktivitas termal efektif, k e dihitung dengan persamaan 2.12 Perpindahan kalor konveksi, q dihitung dengan persamaan 2.13 berikut Universitas Sumatera Utara - Untuk kamar II : Dengan rata – rata temperatur 117,21 o C dan 116,18 o C. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 2 Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata : Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5707 kgm 3 c p = 2,038 kJkg. o C μ = 13,06 × 10 -6 kgm.s υ = 2,29 × 10 -5 m 2 s k = 0,0253 Wm. o C Pr = 1,05 β = 1T f =1392,59 K = 0,0025661 K -1 Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut : Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut : Konduktivitas termal efektif, k e dihitung dengan persamaan Perpindahan kalor konveksi, q dihitung dengan persamaan berikut Universitas Sumatera Utara - Untuk kamar III : Dengan rata – rata temperatur 116,18 o C dan 114,97 o C. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 3 Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata : Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5725 kgm 3 c p = 2,040 kJkg. o C μ = 13,02 × 10 -6 kgm.s υ = 2,27 × 10 -5 m 2 s k = 0,0252 Wm. o C Pr = 1,051 β = 1T f =1389,2 K = 0,0025735 K -1 Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut : Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut : Konduktivitas termal efektif, k e dihitung dengan persamaan Perpindahan kalor konveksi, q dihitung dengan persamaan berikut Universitas Sumatera Utara - Untuk kamar IV : Dengan rata – rata temperatur 114,97 o C dan 112,91 o C. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 4 Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata : Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5771 kgm 3 c p = 2,047 kJkg. o C μ = 12,92 × 10 -6 kgm.s υ = 2,23 × 10 -5 m 2 s k = 0,0259 Wm. o C Pr = 1,054 β = 1T f =1389,2 K = 0,00259 K -1 Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut : Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut : Konduktivitas termal efektif, k e dihitung dengan persamaan Perpindahan kalor konveksi, q dihitung dengan persamaan berikut Universitas Sumatera Utara - Laju aliran energi konveksi total Jadi laju aliran energi konveksi di dalam ruang pengering q kv adalah 351,1827 kJjam. Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu 8 jam, maka c Energi yang hilang dari dinding ruang pengering q lw , dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.14 dan persamaan 2.15, sebagai berikut Dimana : q lw = energi yang hilang melalui dinding box pengering, kkaljam U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh Wm. o C k w = koefisien perpindahan kalor konduksi plat Wm. o C k r = koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi Wm. o C A = Luas penampang m 2 ∆x w = tebal plat m ∆x r = tebal lapisan isolasi m Kehilangan energi melalui dinding box pengering Q lw menggunakan beberapa asumsi sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara 1. Aliran panas berlangsung tunak steady dan temperatur tiap jam dianggap konstan dan harganya diperoleh dengan merata-ratakan temperatur selama pengujian untuk tiap tingkat dan tiap titik pengujian. 2. Konduktifitas termal bahan plat dan karet dianggap konstan. 3. Tidak ada pembangkit kalor sepanjang dinding. 4. Kehilangan kalor melalui dinding hanya diperhitungkan melalui dinding samping kanan dan kiri dan dinding belakang. Untuk koefisien perpindahan panas menyeluruh, U diperoleh hasilnya sebagai berikut Dengan demikian kehilangan kalor dari dinding untuk box pengering Untuk kamar I : Rata – rata temperatur dinding dalam 130,10 o C dan dinding luar 78,78 o C dan luas penampang dinding, A = 0,42 m 2 Laju aliran energi konduksi yang hilang melalui dinding Untuk kamar II : Rata – rata temperatur dinding dalam 117,21 o C dan dinding luar 74,65 o C dan luas penampang dinding, A = 0, 21 m 2 Laju aliran energi konduksi yang hilang melalui dinding Untuk kamar II : Rata – rata temperatur dinding dalam 116,18 o C dan dinding luar 72,18 o C dan luas penampang dinding, A = 0, 21 m 2 Universitas Sumatera Utara Untuk kamar II : Rata – rata temperatur dinding dalam 114,97 o C dan dinding luar 69,95 o C dan luas penampang dinding, A = 0, 3 m 2 Kehilangan energi kalor total dari ruang pengering adalah Jadi laju aliran energi yang hilang dari dinding ruang pengering q lw adalah 255,2838 kJjam. Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu 8 jam, maka energi yang hilang dari dinding ruang pengering adalah d Energi yang hilang dari saluran pembuangan dihitung dengan persamaan 2.16 dan 2,17 sebagai berikut, Dengan, Dimana : q lv = Energi yang hilang dari saluran pembuangan kJ h g = Entalpi jenis uap kJkg, untuk temperatur 116,12 o C = 2700,6 kJkg Universitas Sumatera Utara ρ = Massa jenis uap kgm 3 , untuk temperatur 116,12 o C =0,9958 kgm 3 v = laju aliran uap keluar pipa saluran uap ms = 0,5 ms A= luas penampang m 2 d = diameter pipa inci = 1 inci = 0,0254 m maka, Jadi, laju aliran energi yang hilang dari saluran pembuangan q lv adalah 2451,5569 kJjam. Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu buka saluran tiap jam pengeringan adalah 15 menit, maka energi yang hilang dari dinding ruang pengering dalam 1 siklus pengeringan dengan bahan bakar minyak tanah, e Total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopra per jam Q T , dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.18. Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopraper jam Q T adalah 18452,5238 kJ. 4.4.2 Kebutuhan total energi pengeringan kopra dengan bahan bakar kayu bakar Total energi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan jam dengan bahan bakar dihitung sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara a Kebutuhan energi untuk pengeringan kopra Qd, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5. Q d = Q h + Q w + Q l dimana; Q d = energi pengeringan kopra, kkal Q h = energi pemanasan kopra, kkal Q w = energi pemanasan air kopra, kkal Q l = energi penguapan air kopra, kkal Energi untuk pemanasan kopra Qt, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.6. Q h = W kb × c p.kopra T d -T a = 6 kg × 1,88 kJkg o C × 113,34 o C – 30 o C = 940,0752 kJ Kadar air awal kopra adalah 50 - 55 MAPI, 2006 Asumsikan kadar air awal kopra, w f = 55 . Berat kopra basah per tray W kb = 6 kg Berat kopra kering dengan kadar air 0 , W ko = [ ] 55 6 6 × − = 2,7 kg Jadi, berat akhir kopra yang diperkirakan adalah 2,86 kg. Atau untuk tiap tray adalah 0,95 kg. Berat air kopra awal, W i dihitung dengan persamaan Universitas Sumatera Utara Energi pemanasan air kopra Qw, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.7. Q w = W i × Cp.air T d -T a = 3,14 kg × 4,18 kJkg o C × 120 o C – 30 o C = 1093,8542 kJ Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan Wr, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.4 dan 2.8. Energi penguapan air kopra Ql, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.9 Q l = Wr × h fg = 2,98 kg × 2221,05 kJkg = 6618,7290 kJ Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra Qd, kJ Q d = Q h + Q w + Q l = 940,0752 kJ + 1093,8542 kJ + 6618,7290 kJ = 8652,6584 kJ Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra adalah 8652,6584 kJ. b Laju aliran energi konveksi q kv , dihitung sebagai berikut : Untuk kamar I : Universitas Sumatera Utara Dengan rata – rata temperatur 138,88 o C dan 114,91 o C. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 1. Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata : Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5590 kgm 3 c p = 2,037 kJkg. o C μ = 13,43 × 10 -6 kgm.s υ = 2,43 × 10 -5 m 2 s k = 0,0261 Wm. o C Pr = 1,046 β = 1T f =1399,90 K = 0,0025 K -1 Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut : Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut : Konduktivitas termal efektif, k e dihitung dengan persamaan Perpindahan kalor konveksi, q dihitung dengan persamaan berikut Universitas Sumatera Utara Untuk kamar II : Dengan rata – rata temperatur 114,91 o C dan 113,15 o C. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 2. Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata : Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5750 kgm 3 c p = 2,044 kJkg. o C μ = 12,97 × 10 -6 kgm.s υ = 2,25 × 10 -5 m 2 s k = 0,0251 Wm. o C Pr = 1,053 β = 1T f =1387,03 K = 0,0025936 K -1 Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut : Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut : Konduktivitas termal efektif, k e dihitung sebagai berikut : Perpindahan kalor konveksi, q dihitung sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara Untuk kamar III : Dengan rata – rata temperatur 113,15 o C dan 111,97 o C. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 3. Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata : Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5774 kgm 3 c p = 2,047 kJkg. o C μ = 12,913 × 10 -6 kgm.s υ = 2,23 × 10 -5 m 2 s k = 0,0250 Wm. o C Pr = 1,054 β = 1T f =1385,56 K = 0,0025936 K -1 Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut : Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut : Konduktivitas termal efektif, k e dihitung sebagai berikut : Perpindahan kalor konveksi, q dihitung sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara Untuk kamar IV : Dengan rata – rata temperatur 111,97 o C dan 109,65 o C. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 4. Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata : Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ = 0,5802 kgm 3 c p = 2,051 kJkg. o C μ = 12,849 × 10 -6 kgm.s υ = 2,21 × 10 -5 m 2 s k = 0,0249 Wm. o C Pr = 1,056 β = 1T f =1383,81 K = 0,002606 K -1 Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut : Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut : Konduktivitas termal efektif, k e dihitung sebagai berikut : Perpindahan kalor konveksi, q dihitung sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara Laju aliran energi konveksi total dihitung sebgai berikut : Jadi laju aliran energi konveksi di dalam ruang pengering q kv adalah 325,5078 kJjam. Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu 8 jam, maka c Energi yang hilang dari dinding ruang pengering q lt , dapat dihitung sebagai berikut : Untuk kamar I : Rata – rata temperatur dinding dalam 126,89 o C dan dinding luar 74,65 o C dan luas penampang dinding, A = 0,42 m 2 Laju aliran energi konduksi yang hilang melalui dinding Untuk kamar II : Rata – rata temperatur dinding dalam 114,03 o C dan dinding luar 70,21 o C dan luas penampang dinding, A = 0, 21 m 2 Laju aliran energi konduksi yang hilang melalui dinding Universitas Sumatera Utara Untuk kamar III : Rata – rata temperatur dinding dalam 112,56 o C dan dinding luar 68,77 o C dan luas penampang dinding, A = 0, 21 m 2 Untuk kamar IV : Rata – rata temperatur dinding dalam 110,81 o C dan dinding luar 65,08 o C dan luas penampang dinding, A = 0, 3 m 2 Kehilangan energi kalor total dari ruang pengering adalah : Jadi laju aliran energi yang hilang dari dinding ruang pengering q lw adalah 261,9816 kJjam. Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu 10 jam, maka energi yang hilang dari dinding ruang pengering adalah : Jadi energi yang hilang dari dinding ruang pengering Q lw adalah 2619,816 kJ. d Energi yang hilang dari saluran pembuangan dihitung sebagai berikut : Untuk data –data sebagai berikut : h g = Entalpi jenis uap kJkg, pada temperatur 113,34 o C = 2696,51 kJkg ρ = Massa jenis uap kgm 3 , pada temperatur 113,34 o C =0,9139 kgm 3 Universitas Sumatera Utara maka, laju aliran massa uap dari saluran pembuangan adalah : Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu buka saluran tiap jam pengeringan adalah 15 menit, maka energi yang hilang dari dinding ruang pengering dalam 1 siklus pengeringan dengan bahan bakar kayu bakar, e Total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopra per jam Q T , dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.15. Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopraper jam Q T adalah 20243,7242 kJ. 5.4. Perhitungan Kebutuhan Bahan Bakar yang Digunakan Selama Proses Pengeringan Kopra Kebutuhan bahan bakar dalam satu siklus pengeringan kopra dihitung dengan persamaan 2.19 dan 2.20. Dan, Dimana : Universitas Sumatera Utara NKB = Nilai Kalor Bakar Bahan Bakar Q t = Kebutuhan energi total per jam kJjam t= Lama waktu pengeringan dalam satu siklus jam

4.5.1. Kebutuhan bahan bakar kayu bakarselama proses pengeringan kopra adalah