distribusi suhu, RH dan kecepatan yang seragam. Simulasi ini didasarkan pada disain terbaik yang dihasilkan pada perhitungan simulasi tahap ke-2.
4 Simulasi dinamika fluida steady state untuk bangunan pengering ERK skala lapang apabila dioperasikan pada malam hari. Karena pengering ERK harus dapat digunakan untuk
mengeringkan produk pada segala kondisi, baik siang maupun malam, bahkan bila hari hujan pun pengering masih dapat dioperasikan dengan baik. Simulasi ini didasarkan pada disain
terbaik yang dihasilkan pada perhitungan simulasi tahap ke-2 dan ke-3.
5.4.3.1. Bahan Uji Pengering ERK Skala Laboratorium
Bahan uji pengering ERK merupakan bangunan persegi empat berdinding transparan dari jenis plastik mika. Dimensi alat 84 cm x 89 cm dan tinggi 78 cm. Atap berbentuk lengkungan
busur, dengan tinggi busur 8 cm. Pada satu sisi dinding terdapat tiga buah outlet berbentuk segi empat berukuran 3 cm x 5 cm, dan di sisi yang berseberangan terdapat satu buah inlet berukuran
12 cm x 12 cm. Pada lubang inlet dipasangkan kipas aksial 16 W. Penukar panas ditempatkan di depan inletkipas berukuran 20 cm x 16 cm x 4 cm. Pengering dijalankan dengan memanaskan air
di dalam panci terlebih dahulu menggunakan kompor listrik bertenaga 250 W. Air panas dari panci kemudian dialirkan ke dalam pipa penukar panas. Udara panas dihembuskan oleh kipas
menuju ke ruang pengering. Skema model pengering ERK dapat dilihat pada Gambar V-2.
Gambar V-2. Pengering ERK skala laboratorium dengan komponen penyusun di dalamnya
5.4.3.2. Kriteria Disain Pengering ERK Skala Lapang
Prototipe pengering ERK scale up merupakan disain yang telah dihasilkan dari perhitungan optimisasi dengan dimensi 3.6 m x 3.6 m x 2.4 m. Dua buah inlet masing-masing berukuran 0.1
2
3
4 Keterangan:
1. Dinding transparan
2. Outlet 3. Penukar
panas 4. Kipas inlet
1 2
m x 1 m, dan dua buah outlet masing-masing berukuran 0.2 m x 0.8 m. Rak berukuran 2.8 m x 2.8 m. diletakkan di tengah-tengah bangunan, terdiri dari 8 rak dengan jarak antar rak sebesar 0.2 m.
Rak paling bawah berjarak 0.4 m dari lantai. Penukar panas berukuran 1 m x 1.2 m terletak di depan inlet berjarak 0.2 m dari inlet. Kipas bawah berdiameter 0.2 m dengan daya 120 W
diletakkan 0.2 m di depan penukar panas. Kipas tengah berdiameter 0.2 m dengan daya 120 W berada di tengah bangunan pada ketinggian 2 m dari lantai.
Pada penelitian ini, simulasi dilakukan dengan mengubah posisi inlet dan outlet dalam pengering ERK dan ukuran disesuaikan dengan hasil yang diperoleh dari perhitungan optimisasi.
Hasil yang baik ditentukan dari parameter keseragaman nilai suhu dan kecepatan pada posisi dimana rak ditempatkan. Untuk itu digunakan 2 buah skenario disain yang dibedakan berdasarkan
posisi inlet, outlet.
Skenario pertama digambarkan secara skematis di bidang XY pada Gambar V-3, dimana
inlet terletak di dinding dengan posisi 1 m dari tanah dan outlet di dinding yang berseberangan pada posisi 1.6 m dari lantai pengering.
Dua buah kipas digunakan sebagai pengaduk udara pengering. Kipas 1 dengan daya 100 W berada di depan penukar panas dan kipas 2 dengan daya 40 W berfungsi sebagai pengaduk
berada di atas rak.
Skenario kedua digambarkan pada Gambar V-4, dimana inlet terletak pada ketinggian 1 m
dari tanah dan outlet pada ketinggian 1.6 m dari tanah pada sisi berseberangan, dengan jumlah kipas dan posisi kipas yang sama dengan skenario pertama.
5.4.3.3. Kriteria Disain Pengering ERK Skala Lapang Hasil Modifikasi
Berdasarkan disain terpilih pada tahap kedua selanjutnya dilakukan simulasi untuk menentukan posisi dan besarnya daya kipas yang digunakan agar tercapai keseragaman suhu, RH
dan kecepatan udara di dalam ruang pengering.
Skenario ketiga digambarkan secara skematis pada Gambar V-5. Disain skenario 2 merupakan
disain yang terpilih karena tingkat keseragaman suhu dan kecepatan yang dihasilkan lebih baik dibandingkan dengan disain skenario 1. Selanjutnya disain skenario 3 dimodifikasi dengan
menambahkan kipas atas, berdiameter 0.2 m dengan daya 100 W yang diletakkan di atas penukar panas pada ketinggian 2 m dari lantai pengering. Kipas bawah dan tengah masing-masing
berdiameter 0.2 m dengan daya masing-masing 100 W dan 40 W.
a
b Gambar V-3. Skema pengering ERK skenario 1 a 3 dimensi, b 2 dimensi tampak depan.
1 m 1.6 m
Dimensi: 3.6 m x 3.6 m x 2.4 m
Keterangan: 1. Inlet
2. Penukar panas 3. Kipas bawah
4. Rak 5. Kipas tengah
6. Outlet
1 4
2 5
6
3
3.6 m
y x
a
b Gambar V-4. Skema pengering ERK skenario 2 a 3 dimensi, b 2 dimensi tampak depan
0.8 m 1.4 m
Dimensi: 3.6 m x 3.6 m x 2.4 m
Keterangan: 1. Inlet
2. Penukar panas 3. Kipas bawah
4. Rak 5. Kipas tengah
6. Outlet
1 4
2 5
6 3
3.6 m
y x
a
b Gambar V-5. Skema pengering ERK skenario 3 a 3 dimensi, b 2 dimensi tampak depan
5.4.4. Asumsi, Kondisi Awal dan Kondisi Batas Dalam Perhitungan Simulasi Aliran Udara
5.4.4.1. Asumsi
0.8 m 1.4 m
Dimensi: 3.6 m x 3.6 m x 2.4 m
Keterangan: 1. Inlet
2. Kipas atas 3. Penukar panas
4. Kipas bawah 5. Rak
6. Kipas tengah 7. Outlet
1 5
3 6
7 4
3.6 m
y x
2
5.4.4.1.1. Pengering ERK Skala Laboratorium
1 Udara tidak termampatkan incompressible, ρ konstan.
2 Bilangan Prandtl udara konstan panas jenis, konduktivitas dan viskositas udara konstan 3 Udara bergerak dalam kondisi steady.
4 Udara lingkungan dianggap konstan selama simulasi, yaitu pada nilai 30
o
C. 5 Aliran udara dianggap laminer, didasarkan oleh bilangan Re = 1698. Aliran laminer jika Re
2000 Holman, J.P., 1997. Perhitungan aliran laminer ditunjukkan pada Lampiran V-2.
5.4.4.1.2. Pengering ERK Skala Lapang
1 Udara tidak termampatkan incompressible, ρ konstan.
2 Bilangan Prandtl udara konstan panas jenis, konduktivitas dan viskositas udara konstan 3 Udara bergerak dalam kondisi steady.
4 Udara lingkungan dianggap konstan selama simulasi, yaitu pada nilai 36
o
C. 5 Kecepatan udara pada kipas dianggap konstan
6 Aliran udara dianggap laminer, didasarkan oleh bilangan Re = 75.5 Perhitungan aliran laminer ditunjukkan pada Lampiran V-3.
5.4.4.2. Kondisi Awal
Untuk semua disain pengering ERK analisis CFD dilakukan pada kondisi awal sebagai berikut:
1 Kecepatan aliran udara awal baik pada arah koordinat x, y dan z = 0 mdt 2 Suhu dinding = suhu lingkungan
3 Tekanan udara = 1 atm = 101.325 kPa
5.4.4.3. Kondisi Batas 5.4.4.3.1.
Pengering ERK Skala Laboratorium Pengering ERK Skala Laboratorium dibatasi oleh dinding yang berbentuk bangunan
segiempat dengan atap melengkung Gambar V-2. Parameter penentu kondisi batas pada analisis ini adalah:
1 Inlet sekaligus kipas dianggap sebagai velocity inlet dengan kecepatan 2.3 mdt 2 Outlet dianggap sebagai outflow dengan ratio bukaan 1
3 Dinding terbuat dari plastik dengan parameter: - Fluks panas = 17.5 Wm
2
