RANCANG BANGUN ALAT PENGERING TENAGA SURYA (UJI KINERJA ALAT PENGERING TENAGA SURYA DENGAN SYSTEM DUAL PADA PENGERINGAN CABAI)
RANCANG BANGUN ALAT PENGERING TENAGA SURYA
(UJI KINERJA ALAT PENGERING TENAGA SURYA DENGAN SYSTEM
Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma IV
pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi D IV Teknik Energi
Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang
Oleh ;
OLWAN PUTERA NANDA
061140411510
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
2015
LEMBAR PERSETUJUAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT PENGERING TENAGA SURYA (Uji Kinerja Alat Pengering Tenaga Surya dengan system Dual pada pengeringan Cabai) Oleh : Olwan Putera Nanda 061140411510 Palembang, Juni 2015 Pembimbing I, Pembimbing
II, Ir. Aida Syarif, M.T. Zurohaina, S.T, M.T. NIP 196501111993032001 NIP 196707181992032001
Mengetahui, Menyetujui,
Ketua Prodi D IV Teknik Energi Ketua Jurusan Teknik Kimia Ir. Arizal Aswan, M.T. Ir. Robert Junaidi, M.T. NIP 195804241993031001 NIP 196607121993031003Telah Diseminarkan Dihadapan Tim Penguji Di Jurusan Teknik Kimia Program Studi S1 Terapan Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya Pada Tanggal 1 Juli 2015 Tim Penguji : Tanda Tangan 1. Ir. Arizal Aswan, M.T. ( ) NIP. 195804241993031001 2. Ir. Sutini Puji Astuti Lestari, M.T. ( ) NIP. 195610231986032001 3. Dr. Ir. Hj. Rusdianasari, M.Si. ( ) NIP. 1956711191993032003 4. Ir. K.A Ridwan, M.T. ( ) NIP. 196002251989031002 Palembang, 01 Juli 2015 Mengetahui, Ketua Program Studi S1 Terapan Teknik Energi Ir. Arizal Aswan, M.T. NIP. 195804241993031001
ABSTRAK
Rancang Bangun Alat Pengering Tenaga Surya (Menghitung Laju Pengeringan dan Kebasahan Pada Pengeringan Cabai)
(Olwan Putera Nanda, 2015, Tugas Akhir, Halaman 40) Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat pengering tenaga surya tipe dual. Suplai energi diperoleh dari modul fotovoltaik 100 wp dan kolektor termal dengan luas
2
penampang 0,23 m . Zat padat yang dikeringkan adalah berupa cabai dengan kadar air awal 82%. Variasi penggunaan sumber energi dilakukan untuk melihat keefektifan proses pengeringan. Untuk melihat karakteristik pengeringan dilakukan perhitungan terhadap laju pengeringan dan kebasahan dari proses pengeringan cabai. Adapun paramater yang diamati meliputi kondisi proses pengeringan (suhu udara yang masuk ke dalam ruang pengering, kelembaban udara relatif, dan laju aliran udara pengering) serta kadar air akhir produk. Berdasarkan parameter tersebut, pengeringan dengan laju pengering yang tinggi dicapai pada penggunaan energi dual dengan hasil pengukuran
2
laju pengeringan adalah sebesar 0,113 - 0,135 kg/m jam, dengan waktu pengeringan yaitu selama 5 jam untuk pengeringan 500 gram cabai. Sedangkan laju pengeringan terendah diperoleh dengan menggunakan kolektor termal sebagai pensuplai energi,
2 yaitu dengan nilai 0,02595 kg/m jam dengan waktu 27 jam.
Kata Kunci : pengeringan, laju pengeringan, kebasahan.
ABSTRACT
The Designing of Solar Dryer (Calculating the rate of drying and moisture content in drying chili)
(Olwan Putera Nanda, 2015, Final Report, Pages 40) A research has been done by using a dual-type solar dryer. Energy supply is obtained from 100 wp photovoltaic modules and thermal collectors with a cross-sectional area of 0.23 m2. The dried solids are in the form of chili with initial moisture content of 82%. Variations of energy sources conducted to see the effectiveness of the drying process. Calculation of the rate of drying and moisture content of chili drying process has been dones to see the drying characteristics. The parameters were observed drying process conditions (air temperature into the drying chamber, relative humidity, and drying air flow rate) as well as the water content of the end product. Based on these parameters, dryer drying with a high rate achieved in the use of dual energy with measurement
2
results drying rate is equal to 0.113 to 0.135 kg / m
h, with a drying time which is 5 hours for drying 500 grams of chili. While the lowest drying rate is obtained by using a
2
thermal collector as a supplier of energy, ie the value of 0.02595 kg / m h with a time of 27 hours. Key words : drying, drying rate, moisture content.
MOTTO : “Learn from yesterday, live for today, hope for tomorrow”
- -albert Einstein-
Penulis menyusun laporan ini berdasarkan hasil pengamatan dan data-data yang diperoleh saat melakukan Rancang Bangun dan Penelitian di Laboratorium Energi Politeknik Negeri Sriwijaya. Dalam melaksanakan Penelitian Tugas Akhir ini penulis telah banyak menerima bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1.
R.D Kusumanto, S.T, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2. H. Firdaus, S.T, M.T., selaku Pembantu Direktur I Bidang Akademik Politeknik Negeri Sriwijaya.
3. Ir. Robert Junaidi, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
4. Zulkarnain, S.T, M.T selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
5. Ir Arizal Aswan, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
6. Ir. Aida Syarif, M.T., selaku Dosen Pembimbing I Tugas Akhir di Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
7. Zurohaina, S.T M.T., selaku Dosen Pembimbing II Tugas Akhir di Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
8. Seluruh dosen dan staf Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
9. Kedua orang tua dan saudara perempuanku yang tak henti-hentinya mendoakan dan menyemangatiku dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Rekan-rekan seperjuangan 8 EGA yang selalu menyemangati dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Penulis telah berusaha semaksimal mungkin dalam menulis Tugas Akhir ini, meskipun begitu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat mendukung dari pembaca, guna menyempurnakan apa yang telah penulis buat. Akhir kata penulis mengharapkan semoga laporan ini dapat berguna dan bermanfaat bagi pembaca.
Palembang, Juni 2015 Penulis
DAFTAR ISI
11 2.5.1 Kolektor surya Fotovoltaik ………………………………….
19 BAB III. METODOLOGI .................................................................. ..............
17 2.7.3 Perpindahan Panas Radiasi ………………………………… .
16 2.7.2 Perpindahan Panas Konveksi ………………………………..
16 2.7.1 Perpindahan Panas Konduksi ………………………………. .
15 2.7 Perpindahan Panas ..........................................................................
14 2.6 Perpindahan Massa .........................................................................
2.5.2 Kolektor surya Termal ………………………………………
11
10 2.5 Pemanfaatan Energi Surya ..............................................................
Halaman HALAMAN JUDUL ………………………………………………................. i ABSTRAK …………………………………………………………………… ii ABSTRACT ………………………………………………………………….. iii MOTTO ………………………………………………………………………. iv KATA PENGANTAR ........................................................................................ v DAFTAR ISI ................................................................................................... vii DAFTAR TABEL .............................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xii BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................
8 2.4 Mesin Pengering .............................................................................
2.2 Mekanisme Pengeringan ………………………………………. ... 6 2.3 Laju Pengeringan ............................................................................
2.1 Konsep Dasar Pengeringan ............................................................. 4
4
1.4 Rumusan Masalah ............................................................................ 2 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................
1.3 Kontribusi Penelitian …………………………………………….. . 2
1.2 Tujuan Penelitian ............................................................................ 2
1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1
1
21
3.1 Pendekatan Desain Fungsional .........................................................
21 3.1.1 Pertimbangan Perancangan Kolektor Termal ..........................
21 3.1.2 Pertimbangan Pemilihan Modul Fotovoltaik ..........................
21 3.1.3 Pertimbangan Perancangan Ruang Pengering ........................
22 3.2 Pendekatan Desain Struktural ..........................................................
22 3.3 Prosedur Percobaan ..........................................................................
24 3.3.1 Bahan dan Alat .........................................................................
24 3.3.2 Rancang Bangun Alat Pengering Tenaga Surya ......................
26 3.3.3 Pengujian dan Pengambilan Data ............................................
27 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................... ..............
29 4.1 Data Hasil Penelitian .........................................................................
29 4.1.1 Data Hasil Penurunan Kadar Air ..............................................
29 4.1.2 Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan ...............................
29 4.1.3 Data Hasil Perhitungan Kebasahan ..........................................
30 4.2 Pembahasan ......................................................................................
32 BAB V. PENUTUP ............................................................................ ..............
34 5.1 Kesimpulan .......................................................................................
34 5.2 Saran ..................................................................................................
34 DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………. 35 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Tipe-tipe Mesin Pengering .................................................................... 10
2. Konduktivitas Berbagai Bahan ............................................................. 15
3. Perpindahan Panas Secara Konveksi .................................................... 19
4. Desain Model Alat Pengering ............................................................... 22
5. Penurunan Kadar Air Cabai …………………………………………. 29
6. Hasil Analisa Perhitungan Pengering Fotovoltaik ................................ 30
7. Hasil Analisa Perhitungan Pengering Termal ....................................... 30
8. Hasil Analisa Perhitungan Pengering Dual ........................................... 30
9. Hasil Analisa Perhitungan Kebasahan Pengering Fotovoltaik .............. 31
10. Hasil Analisa Perhitungan Kebasahan Pengering Termal .................... 31
11. Hasil Analisa Perhitungan Kebasahan Pengering Dual ......................... 31
12. Hasil Analisa Perhitungan ..................................................................... 32
13. Penurunan Kadar Air Awal Cabai Tanggal 27 April 2015 ..................... 36
14. Penurunan Kadar Air Awal Cabai Tanggal 28 April 2015 ..................... 36
15. Penurunan Kadar Air Awal Cabai Tanggal 02 Mei 2015 ...................... 37
16. Data Pengamatan Penelitian Dengan Sumber Energi Fotovoltaik ......... 37
17. Data Pengamatan Penelitian Dengan Sumber Energi Termal ............... 38
18. Data Pengamatan Penelitian Dengan Sumber Energi Dual ................... 38
19. Intensitas Radiasi Matahari Pada Tiap Kota di Indonesia ..................... 44
20. Desain Model Alat Pengering ................................................................ 46
21. Penurunan Kadar Air Awal Cabai ......................................................... 47
22. Penurunan Kadar Air Awal Cabai ......................................................... 48
23. Penurunan Kadar Air Awal Cabai ......................................................... 48
24. Data Humidity Chart .............................................................................. 49
25. Menentukan Nilai Kebasahan ............................................................... 50
26. Menentukan Harga G ............................................................................. 50
27. Menentukan Harga Koefisien Perpindahan Kalor ................................. 51
28. Hasil Perhitungan Harga Laju Pengeringan ........................................... 52
29. Hasil Analisa Perhitungan Pengering Fotovoltaik ................................. 52
30. Hasil Analisa Perhitungan Pengering Termal ........................................ 53
31. Hasil Analisa Perhitungan Pengering Dual ............................................ 54
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Kurva Psikometrik Proses Pengeringan ……………... …………... 7
2. Hubungan Kadar Air dan Waktu Pengeringan ………… ………… 9
3. Desain Alat Pengering Dual Solar System ......................................... 23
4. Skema Rancang Bangun Pengering Tenaga Surya ........................... 26
5. Titik-titik Pengukuran ........................................................................ 27
6. Diagram Proses Pengeringan Cabai ................................................... 47
7. Hubungan Antara Laju Pengeringan dan Waktu Fotovoltaik ............ 53
8. Hubungan Antara Laju Pengeringan dan Waktu Termal ................... 54
9. Hubungan Antara Laju Pengeringan dan Waktu Dual ...................... 55
10. Ruang Pengering Beserta Ruang Pengukuran ................................. 56
11. Kolektor Termal ............................................................................... 56
12. Keseluruhan Alat Pengering Dual Tenaga Surya ............................ 57