Pengering padi konveksi paksa dengan absorber porus - USD Repository

PENGERING PADI KONVEKSI PAKSA DENGAN ABSORBER PORUS SKRIPSI

  Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Program Studi Sains dan Teknologi

  Oleh: Aditya Nugrahanto NIM : 085214064 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

  JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

FORCE CONVECTION PADDY DRYER WITH PORUS ABSORBER FINAL ASSIGNMENT

  Presented as a meaning To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering Study Program by

  Aditya Nugrahanto Student Number : 085214064 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

  

ABSTRAK

Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian kayu bakar dan

minyak bumi untuk pengeringan dan mencari sumber energi alternatif untuk

mengeringkan. Sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya

  2

yang cukup dengan radiasi harian rata-rata 4,8 kWh/m sehingga cukup memadai

untuk membuat pengering padi dengan energi surya. Tujuan penelitian adalah

mengetahui unjuk kerja pengering yang meliputi temperatur maksimal, efisiensi

pengering, dan konveksi paksa yang dapat dihasilkan.

  Pengering surya kolektor plat persegi panjang terdiri dari 1 kassa absorber

alumunium dengan panjang 8 m dan lebar 1 m, menggunakan cerobong dengan

ketinggian 2 m, kotak kolektor yang berukuran 200 cm x 100 cm x 12 cm,

tertuup kaca yang berukuran 2 m x 1 m, dan dengan variasi konveksi paksa.

Variabel yang diukur meliputi temperatur masuk kolektor (Ta), temperatur udara

keluar kolektor (Ti), temperatur udara keluar cerobong (To), kelembaban udara

masuk kolektor (Wa), kelembaban udara keluar kolektor (Wi), kelembaban udara

keluar cerobong (Wo) dan radiasi surya yang dating (GT).

  Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai

berikut: telah berhasil dibuat pengering padi konveksi paksa dengan absorber

porus menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang dapat

didukung kemampuan industri lokal. Dari penelitian diperoleh, efisiensi pengering

mencapai 66,57%, efisiensi kolektor mencapai 3,64%.

  Kata Kunci : pengering, padi, konveksi, absorber

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan

karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

dengan lancar dan tepat pada waktunya. Tugas akhir ini adalah salah satu syarat

untuk mencapai derajat sarjana S – 1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains

dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Sekarang telah memasuki era globalisasi sehingga banyak tenaga kerja

yang terampil dan berkualitas dibutuhkan oleh perusahaan-perusahaan. Oleh

sebab itu, program studi teknik mesin fakultas sains dan teknologi Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta telah mempersiapkan mahasiswa dengan melatih

keterampilan melalui Tugas Akhir ini sebagai bekal masuk dalam dunia kerja.

Penulis mengharapkan hasil yang maksimal dari Tugas Akhir yang dilaksanakan

selama kurang lebih 1 semester di kampus III Universitas Sanata Dharma

Paingan, Maguwoharjo Yogyakarta.

  Penulis telah membuat laporan hasil dari Tugas Akhir yang telah diadakan

dan dilaksanakan di kampus III Universitas Sanata Dharma Paingan,

Maguwoharjo Yogyakarta. Dalam laporan ini penulis mengucapkan terima kasih

kepada :

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

  2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  4. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas bimbingan dan fasilitas yang diberikan.

  5. Gregorius Suwahab dan Maria Theresia Suharmini selaku orang tua yang selalu memberikan motifasi, tuntunan dan doa sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  6. Paulina Dwi Nawanti selaku adik yang memberikan dukungan dan doa sehingga saya bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

  7. Andi Prima Rianika sebagai pacar yang selalu memberi dukungan moral dan memberikan semangat.

  8. P Susilo Hadi yang membantu saya dalam pengambilan data dan pengolahan data.

  9. Seluruh teman-teman satu angkatan dan satu jurusan yang telah membantu dalam pengambilan data.

  10. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak

kesalahan-kesalahan yang disengaja atau tidak disengaja sehingga masih jauh dari

harapan dan kesempurnaan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan

kritik yang membangun dari para dosen dan pembaca agar laporan ini berguna

bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Terima kasih.

  Yogyakarta, 18 November 2011 Penulis Aditya Nugrahanto

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i

TITLE PAGE .................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................................ iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................................. v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .......................................................... vi

ABSTRAK ...................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR .................................................................................... viii

DAFTAR ISI .................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xvi

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

  

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

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................

  2

1.3 Tujuan Penelitian .....................................................................................

  2

1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................................

  3 BAB II ............................................................................................................... 4

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan ............................................................

  4

2.2 Dasar Teori ..............................................................................................

  5

  2.3 Rumus Perhitungan .................................................................................. 7

  

BAB III…………. ........................................................................................... 11

  

3.2 Cara Kerja Alat ...................................................................................... 12

3.3 Peralatan Pendukung ..............................................................................

  13

3.4 Variabel yang Diukur .............................................................................

  13

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

  14

  3.6 Pengolahan dan Analisa Data ................................................................ . 15

  

BAB IV……………….. .................................................................................. 16

4.1 Data Penelitian.......................................................................................

  16

4.2 Pengolahan Data ....................................................................................

  42

4.3 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan .............................................

  63

4.4 Perbandingan Data dan Pembahasan ......................................................

  70 BAB V…………… .........................................................................................

  72

5.1 Kesimpulan............................................................................................

  74

5.2 Saran………… ......................................................................................

  74 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................

  76 LAMPIRAN ................................................................................................

  77

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Pengering padi tampak samping……………………………………6Gambar 3.2. Pengering energi surya dengan absorber porus tampak depan dan tampak belakang …………………………………………...……..11Gambar 3.2. Komponen pengering padi konveksi paksa dengan absorber porus………………………………………………………………12Gambar 3.3. Peletakkan termokopel………………….........................................14Gambar 4.3. Grafik hubungan Temperatur Basah (T5) dan Kering (T6), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data pertama……..19Gambar 4.2. Grafik hubungan Temperatur Basah (T2) dan Kering (T4), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data pertama……..19Gambar 4.3. Grafik hubungan Temperatur Basah (T3) dan Kering (T1) , Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data pertama……...20Gambar 4.4. Grafik hubungan Temperatur Basah (T6, T2, dan T3) dan, Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data pertama……...20Gambar 4.5. Grafik hubungan Temperatur Kering (T5, T4, dan T1) dan, Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data pertama……...21Gambar 4.6. Grafik hubungan massa padi terhadap waktu pada pengambilan data pertama……………………………………………………………..21Gambar 4.7. Grafik hubungan kelembaban udara terhadap waktu pada pengambilan data pertama………………………………………...22Gambar 4.8. Grafik hubungan Temperatur Basah (T5) dan Kering (T6), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data kedua……..…24Gambar 4.9. Grafik hubungan Temperatur Basah (T2) dan Kering (T4), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data kedua………..24Gambar 4.10. Grafik hubungan Temperatur Basah (T3) dan Kering (T1), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data kedua…..…...25Gambar 4.11. Grafik hubungan Temperatur Basah (T6, T2, dan T3) dan, Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data kedua……....25Gambar 4.12. Grafik hubungan Temperatur Kering (T5, T4, dan T1) dan, Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data kedua……....26Gambar 4.13. Grafik hubungan massa padi terhadap waktu pada pengambilan data kedua……………………………………………………………..26Gambar 4.14. Grafik hubungan kelembaban udara terhadap waktu pada pengambilan data kedua…………………….……………………27Gambar 4.15. Grafik hubungan Temperatur Basah (T5) dan Kering (T6), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data ketiga……….29Gambar 4.16. Grafik hubungan Temperatur Basah (T2) dan Kering (T4), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data ketiga……....29

  

Gambar 4. 17. Grafik hubungan Temperatur Basah (T3) dan Kering (T1), Radiasi

Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data ketiga……..30

Gambar 4.18. Grafik hubungan Temperatur Basah (T6, T2, dan T3) dan, Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data ketiga……....30Gambar 4.19. Grafik hubungan Temperatur Kering (T5, T4, dan T1) dan, Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data ketiga……....31Gambar 4.20. Grafik hubungan massa padi terhadap waktu pada pengambilan data ketiga……………………………………………………………..31Gambar 4.21. Grafik hubungan kelembaban udara terhadap waktu pada pengambilan data ketiga………………………………………….32Gambar 4.22. Grafik hubungan Temperatur Basah (T5) dan Kering (T6), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data keempat……..34Gambar 4.23. Grafik hubungan Temperatur Basah (T2) dan Kering (T4), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data keempat…....34Gambar 4.24. Grafik hubungan Temperatur Basah (T3) dan Kering (T1), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data keempat…....35Gambar 4.25. Grafik hubungan Temperatur Basah (T6, T2, dan T3) dan, Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data keempat…....35Gambar 4.26. Grafik hubungan Temperatur Kering (T5, T4, dan T1) dan, Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data keempat…....36Gambar 4.27. Grafik hubungan massa padi terhadap waktu pada pengambilan data keempat…………………………………………………………...36Gambar 4.28. Grafik hubungan kelembaban udara terhadap waktu pada pengambilan data keempat……………………………………….37Gambar 4.29. Grafik hubungan Temperatur Basah (T5) dan Kering (T6), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data kelima………39Gambar 4.30. Grafik hubungan Temperatur Basah (T2) dan Kering (T4), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data kelima……...39Gambar 4.31. Grafik hubungan Temperatur Basah (T3) dan Kering (T1), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data kelima……...40Gambar 4.32. Grafik hubungan Temperatur Basah (T6, T2, dan T3) dan, RadiasiGambar 4.33. Grafik hubungan Temperatur Kering (T5, T4, dan T1) dan, Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data kelima……...41Gambar 4.39. Grafik hubungan Efisiensi Sistem Pengering (ηGambar 4.42. Grafik hubungan Efisiensi Sistem Pengering (η

  s ), GT(radiasi surya) terhadap waktu dengan pembanding……………………………..71

Gambar 4.41. Grafik hubungan Efisiensi Sistem Pengering (η

  s ), GT(radiasi surya) terhadap waktu pada pengambilan data keempat………………...68

Gambar 4.40. Grafik hubungan Efisiensi Sistem Pengering (η

  s ), GT(radiasi surya) terhadap waktu pada pengambilan data keempat………………...67

  s ), GT(radiasi surya) terhadap waktu pada pengambilan data ketiga…………………...66

Gambar 4.34. Grafik hubungan radiasi surya terhadap waktu pada pengambilan data kelima………………………………………………………..41Gambar 4.38. Grafik hubungan Efisiensi Sistem Pengering (η

  s ), GT(radiasi surya) terhadap waktu pada pengambilan data kedua…………………...65

Gambar 4.37. Grafik hubungan Efisiensi Sistem Pengering (η

  s ), GT(radiasi surya) terhadap waktu pada pengambilan data pertama…………………64

Gambar 4.36. Grafik hubungan Efisiensi Sistem Pengering (ηGambar 4.35. Grafik hubungan kelembaban udara terhadap waktu pada pengambilan data kelima…………………………………………42

  s ), GT(radiasi surya) terhadap waktu dengan pembanding……………………………..73

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Pengambilan Data Pertama : Temperatur basah dan kering pada titik- titik pengukuran……………………………………………………….18Tabel 4.2. Pengambilan Data Kedua : Temperatur basah dan kering pada titik-titik pengukuran…………………………………………………………...23Tabel 4.3. Pengambilan Data Ketiga : Temperatur basah dan kering pada titik-titik pengukuran……………………………………………………………28Tabel 4.4. Pengambilan Data Keempat : Temperatur basah dan kering pada titik- titik pengukuran……………………………………………………....33Tabel 4.5. Pengambilan Data Kelima : Temperatur basah dan kering pada titik-titik pengukuran……………………………………………………............38Tabel 4.6. Perhitungan Volume Udara Kolektor, Massa Udara, Energy Berguna, dan Efisiensi kolektor ) pada Pengambilan Data Pertama…………45

  c (η

Tabel 4.7. Perhitungan Volume Udara Kolektor, Massa Udara, Energy Berguna, dan Efisiensi kolektor c ) pada Pengambilan Data Kedua…………..46

  (η

Tabel 4.8. Perhitungan Volume Udara Kolektor, Massa Udara, Energy Berguna, dan Efisiensi kolektor c pada Pengambilan Data Ketiga……………47

  (η

Tabel 4.9. Perhitungan Volume Udara Kolektor, Massa Udara, Energy Berguna, dan Efisiensi kolektor c ) pada Pengambilan Data Keempat………...48

  (η

Tabel 4.10. Perhitungan Volume Udara Kolektor, Massa Udara, Energy Berguna, dan Efisiensi kolektor c ) pada Pengambilan Data Kelima…………49

  (η

  2

Tabel 4.11. Perhitungan Kelembaban Spesifik ( ), Kelembaban Spesifik ( ), ω ω

  1 Kelembaban Masuk Kolektor (W a ), Kelembaban Keluar Kolektor (Wi), Kelembaban Keluar Cerobong (Wo), dan Efisiensi Pengambilan p ) (η pada Pengambilan Data Pertama…………………………………….52

  2

Tabel 4.12. Perhitungan Kelembaban Spesifik ( ), Kelembaban Spesifik ( ), ω ω

  1 Kelembaban Masuk Kolektor (W a ), Kelembaban Keluar Kolektor (Wi), Kelembaban Keluar Cerobong (Wo), dan Efisiensi Pengambilan p ) (η pada Pengambilan Data Kedua……………………………………...53

  Kelembaban Masuk Kolektor (W ), Kelembaban Keluar Kolektor (Wi), a

  Kelembaban Keluar Cerobong (Wo), dan Efisiensi Pengambilan p ) (η pada Pengambilan Data Ketiga……………………………………...54 ( ), Kelembaban Spesifik (

  2 ω

  1 Kelembaban Masuk Kolektor (W a ), Kelembaban Keluar Kolektor (Wi), Kelembaban Keluar Cerobong (Wo), dan Efisiensi Pengambilan p ) (η pada Pengambilan Data Keempat……………………………………55

Tabel 4.14. Perhitungan Kelembaban Spesifik ), ω

  2 ω

  1 Kelembaban Masuk Kolektor (W a ), Kelembaban Keluar Kolektor (Wi), Kelembaban Keluar Cerobong (Wo), dan Efisiensi Pengambilan p ) (η pada Pengambilan Data Kelima……………………………………..56

Tabel 4.15. Perhitungan Kelembaban Spesifik ( ), Kelembaban Spesifik ( ), ωTabel 4.16. Perhitungan Efisiensi Sistem Pengering s ) pada Pengambilan (η

  Data Pertama………………………………………………………...58

Tabel 4.17. Perhitungan Efisiensi Sistem Pengering s ) pada Pengambilan (η

  Data Kedua………………………………………………………….59

Tabel 4.18. Perhitungan Efisiensi Sistem Pengering s ) pada Pengambilan (η

  Data Ketiga………………………………………………………….60

Tabel 4.19. Perhitungan Efisiensi Sistem Pengering s ) pada Pengambilan (η

  Data Keempat………………………………………………………..61

Tabel 4.20. Perhitungan Efisiensi Sistem Pengering ) pada Pengambilan

  s (η Data Kelima………………………………………………………….62

Tabel 4.21. Perbandingan Efisiensi Sistem Pengering s ), GT(radiasi surya), (η

  terhadap waktu………………………………………………………70

Tabel 4.22. Perbandingan Efisiensi Sistem Pengering c ), GT(radiasi surya), (η

  terhadap waktu………………………………………………………72

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar belakang Beras merupakan bahan pangan pokok bagi sebagian besar masyarakat

Indonesia. Sebagai bahan pangan, beras merupakan sumber karbohidrat utama

yang selalu mendapatkan perhatian serius dalam proses pembangunan pertanian.

  Salah satu prosesnya yaitu pengeringan pada pengolahan hasil pertanian.

  Kebutuhan pangan masyarakat semakin hari semakin meningkat. Akan

tetapi sampai saat ini dibanyak daerah di Indonesia pengeringan hasil pertanian

masih dilakukan dengan cara penjemuran langsung. Cara ini dinilai kurang tepat

dan dapat merusak kualitas hasil pertanian karena radiasi ultraviolet, air hujan dan

gangguan binatang.Di samping itu pula penjemuran secara langsung juga

memerlukan waktu yang cukup 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 memiliki 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 dan tidak sesuai dengan harga yang semestinya.

  Di Indonesia, energi surya merupakan energi yang tersedia melimpah,

sehingga pemanfaatan energi surya dapat menghemat atau bahkan menggantikan

penggunaan bahan bakar atau energi listrik dalam proses pengeringan hasil

pertanian.Informasi tentang unjuk kerja alat pengering dengan menggunakan

absorber porus dengan konveksi paksa di Indonesia belum banyak, sehingga perlu

dilakukan penelitian untuk memaksimalkan penggunaannya.

  1.2 Rumusan Masalah Pada penelitian ini akan dikembangkan model konveksi paksa dengan

menggunakan kipas.Kesulitan pada penelitian ini adalah terletak pada

cuaca.Sehingga untuk mengetahui besarnya efisiensi pengering, maka temperatur

udara dan tekanan udara yang dihasilkan juga semakin besar.Dari hasil pengujian

alat ini diharapkan dapat diketahui kecepatan kipas yang dapat menghasilkan

temperatur udara yang cukup tinggi dengan tekanan yang tidak terlalu kecil.

  1.3 Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai yaitu :

  1. Untuk memberikan alternatif cara yang lebih mudah dan efektif dalam mengeringkan hasil pertanian menggunakan energi surya dengan membuat alat pengering padi konveksi paksa dengan absorber porus.

2. Mengetahui efisiensi pengeringan, efisiensi kolektor dan konveksi .

  paksa yang dapat dihasilkan alat pengering

1.4 Manfaat Penelitian 1.

  Membantu masyarakat khususnya petani untuk mengolah hasil panen produk pertanian agar produk bertahan lama.

  2. Menambah kepustakaan teknologi pengeringan hasil pertanian energi surya.

  3. Hasil perancangan alat pengering diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pengeringan hasil pertanian dengan energi surya yang dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

  4. Masyarakat dapat menghemat penggunaan minyak bumi dan listrik untuk pengeringan hasil pertanian.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Penelitian yang pernah dilakukan 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. Beberapa modifikasi telah banyak diusulkan meliputi penggunaan sirip

(Garg et al., 1991), penggunaan absorber dengan permukaan kasar (Choudhury et

al., 1988), dan penggunaan absorber porus (Sharma et. al., 1991). Penelitian

  2

pengering energi surya dengan luas kolektor 1,64m yang dilengkapi 8 sampai 32

  2

sirip segi empat dengan luas total sirip 0,384 m dapat menaikkan temperatur

  

variasi pemasangan yaitu sirip dapat bergerak bebas dan tetap (Kurtbas, 2006).

Penelitian pemanas udara menggunakan kolektor porus dari bahan baja

menghasilkan efisiensi termal antara 73% sampai 86% (Lansing et. al., 1979).

  

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 bahan 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).

  Dari penelitian yang pernah dilakukan ternyata pengering dengan absorber

porus memiliki efisiensi yang cukup baik, tetapi umumnya absorber porus yang

digunakan dibuat secara khusus. Pada penelitian ini akan digunakan absorber

porus dari bahan kasa alumunium yang banyak ditemui di pasaran (di toko bahan

bangunan). Bahan absorber tersebut dicat hitam untuk memperbesar penyerapan

energi surya yang datang.

  2.2 Dasar Teori Pengering energi surya dengan absorber porus adalah alat yang dibuat

untuk menggantikan bahan bakar minyak atau energi listrik yang berfungsi untuk

mengeringkan hasil pertanian.Kelemahan pengering energi surya dengan variasi

kipas adalah pada saat radiasi surya yang ada berlebih, pengering surya jenis ini

tidak dapat menyimpan energi surya terus menerus. Penggunaan pengering surya

  Kolektor plat persegi panjang menggunakan stainless steel berbentuk

persegi panjang untuk merefleksikan radiasi surya dan mengkonsentrasikan

energinya pada area tertentu. Agar tetap dapat memfokuskan radiasi surya yang

datang, kolektor ini harus dapat bergerak mengikuti gerak matahari dari terbit

sampai tenggelam.

  Pengering padi konveksi paksa umumnya terdiri dari absorber porus yang

diselubungi kaca, reflektor, dan kipas. Reflektor berfungsi untuk memperbanyak

jumlah radiasi surya yang masuk ke dalam kotak kolektor.

Gambar 2.1. Pengering padi tampak samping

2.3 Rumus Perhitungan

  Jumlah energi yang terpakai untuk memanasi udara di absorber (jumlah

energi yang dipindahkan dari absorber ke udara) disebut dengan energi berguna

dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  Q = . m C T − T (1) _{u p ( o i )} 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) i

  O T a : temperatur udara masuk kolektor (

  C) Efisiensi pengeringan sebuah alat pengering energi surya dapat dinyatakan

dalam tiga macam efisiensi yaitu : (1) efisiensi kolektor ( η C ), (2) efisiensi

pengambilan ( η P ) dan (3) efisiensi sistem ( η S ).

  Efisiensi kolektor ( η C ) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi

berguna dengan total energi surya yang datang ke kolektor, dan dapat dinyatakan

dengan persamaan:

  Q _U η = (2) _c

  G A _{T c} dengan : Q U G : energi berguna ( W)

2 A

  T : radiasi surya (W/m

2 Besarnya tingkat kelembaban udara (W) menyatakan banyaknya

  P : Tekanan udara terukur (kPa)

  P g 2 : Tekanan terukur (kPa)

  2 (3a) dengan :

  −

  2

  2

  0.622

  =

  2

  : Tekanan udara luar (kPa)

  2 ) diperoleh dengan persamaan :

  2 P O/kg udara kering) g2

  ) C

  O/kg udara kering) 1 : Kelembaban spesifik (kg H

  2 ω

  2 : Kelembaban spesifik (kg H

  ω

  2 (3) dengan :

  )

  1

  (0.622+

  2

  2

  =

  

komposisi kadar air yang terkandung dalam udara (Cengel, 1989), dan dinyatakan

dalam persamaan : )

  : luas kolektor surya (m

2 Dalam persamaan 3 kelembaban spesifik (

  P

  : Tekanan udara luar (kPa)

2 Kelembaban spesifik

  1

  2 (3b) dengan :

  η (4)

  W W − =

  P ) didefinisikan sebagai perbandingan uap air

yang dipindahkan (diambil) oleh udara dalam alat pengering dengan kapasitas

teoritis udara menyerap uap air, dan dapat dinyatakan dengan persamaan: i o p

  Efisiensi pengambilan ( η : Entalpi uap air jenuh pada suhu campuran udara dan uap kJ/kg)

  

(kJ/kg) yaitu pada saat tekanan 1 atm

g

  C) fg, h : Energi untuk menguapkan satu satuan massa cairan pada suatu temperatur dan tekanan tertentu (kJ/kg) f h : Entalpi pembentukan standar pada keadaan standar

  C) 2 : Temperatur udara basah ( o h

  1 : Temperatur udara kering ( o T

  T C

  Cp : Panas spesifik udara 1.007 kJ/kg o

  −ℎ

  =

  1 diperoleh dengan menggabungkan persamaan (3a) sehingga persamaanya menjadi :

  ℎ

  2

  ℎ

  2

  )+

  1

  −

  

2

  (

  1 dengan : W O : kelembaban relatif udara keluar cerobong W : kelembaban relatif udara keluar kolektor i

  W a : kelembaban relatif udara masuk kolektor Efisiensi sistem pengeringan ( η S ) didefinisikan sebagai perbandingan

antara energi yang digunakan untuk menguapkan air dari hasil pertanian yang

dikeringkan dengan energi yang datang pada alat pengering, dan dapat dinyatakan

dengan persamaan:

  W L η = (5) _s

  G A _{T c} dengan : W : laju massa air yang menguap (kg/detik) L : kalor laten dari air yang menguap saat temperatur pengering (J/kg)

  2 G T : radiasi surya (W/m )

  2 A C : luas kolektor surya (m )

BAB III METODE PELAKSANAAN

  3. 1 Skema Alat Pengering energi surya pada penelitian ini terdiri dari 5 komponen utama:

1. Kotak pengering 2.

  Kolektor 3. Reflektor 4. Cerobong 5. Kipas

Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 3.1. Pengering energi surya dengan absorber porus tampak depan danGambar 3.2. Komponen pengering padi konveksi paksa dengan absorber porus 3. 2 Cara Kerja Alat

  Radiasi energi surya yang datang, dipantulkan oleh reflektor menuju

absorber yang mengkonversikannya menjadi panas. Panas yang terjadi diambil

oleh fluida dari kipas sehingga temperatur fluida kerja tersebut akan naik.

Kenaikan temperatur fluida kerja ini menyebabkan rapat masanya turun,

kemudian karena ada beda tekanan maka aliran temperatur fluida tersebut dibawa

cerobong naik ke atas. Hal ini terjadi secara berulang-ulang.

  3. 3 Peralatan Pendukung

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :

a.

  Solar Meter Alat ini digunakan untuk mengukur radiasi surya yang datang secara manual.

  b.

  Stopwatch Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pengambilan data setiap 5 menit.

  c.

  Thermo Logger Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur pada reflektor dan temperatur air pada kotak kolektor setiap 5 menit.

d. Timbangan Alat ini digunakan untuk mengukur massa padi yang berkurang.

  3. 4 Variabel yang Diukur Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah :

  1. Temperatur udara masuk kolektor (T a 2.

  Temperatur udara keluar kolektor (T ) i 3.

  Temperatur udara keluar cerobong (To) )

  4. Kelembaban udara masuk kolektor (W a 5.

  Kelembaban udara keluar kolektor (W ) i )

  T Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel dan untuk pengukuran radiasi surya yang datang digunakan solar meter.

  )

7. Radiasi surya yang datang (G

Gambar 3.3. Peletakkan termokopel 3. 5 Langkah Penelitian

  Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini adalah : 1.

  Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti gambar 2.

  2. Mengisi air pada botol untuk mengukur temperatur basah.

  3. Mengarahkan reflektor menghadap ke utara atau selatan sehingga mendapatkan radiasi surya sepanjang hari.

  5. Mengukur temperatur fluida mula-mula (T

  1 ,T

  2 ,T

  3 ,T

  4, T

  5 ,T

  6 6.

  Pengambilan data selanjutnya dilakukan tiap 5 menit.

  ).

  7. Data radiasi surya juga diambil secara manual menggunakan solar meter bersamaan dengan pencatatan data pada thermo logger.

  8. Waktu pengambilan data dimulai dari pukul 10.00 hingga 14.00 WIB. 3. 6 Pengolahan dan Analisa Data Pengolahan data dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan

pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1).

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  4.1 Data Penelitian Dalam penelitian pengering surya variasi konveksi paksa yang dilakukan dapat diketahui dengan pengambilan data kemudian mengolahnya menggunakan persamaan 1 untuk mengetahui efisiensi kolektor. Pada saat pengambilan data, Temperatur kering masuk kolektor (T5), Temperatur basah masuk kolektor (T6), Temperatur kering keluar kolektor (T4), temperatur basah keluar kolektor (T2), temperatur kering keluar cerobong (T1), temperatur basah keluar cerobong (T3) dicatat setiap 5 menit. Radiasi energi surya yang datang juga diambil menggunakan alat pengukur solar meter.

  Data yang diambil antara lain: Data 1 = pengambilan data pertama pengering padi dengan kipas dan tinggi cerobong 2 meter. Data 2 = pengambilan data kedua pengering padi dengan kipas dan tinggi cerobong 2 meter.

  Data 3 = pengambilan data ketiga pengering padi dengan kipas dan tinggi cerobong 2 meter.

  Data 4 = pengambilan data keempat pengering padi dengan kipas dan

  Data 5 = pengambilan data kelima pengering padi dengan kipas dan tinggi cerobong 2 meter.

  Pengambilan data dilakukan beberapa kali (selama 3 hari) untuk mendapatkan data yang akurat. Tempat pengambilan data dilakukan di lingkungan Universitas Sanata Dharma.

Tabel 4.1. Pengambilan Data Pertama : Temperatur basah dan kering pada titik- titik pengukuran.

  32

  33

  35

  54

  38

  48 13:25 909

  24

  33

  49 13:20 915

  64

  38

  50 13:30 670

  23

  33

  32

  64

  25

  38

  50 13:35 170

  24

  23

  37

  32

  68

  38

  53 13:10 955

  37

  47

  35

  69

  38

  54 13:15 205

  24

  36

  37

  38

  25

  38

  38

  38

  46 13:55 791

  23

  33

  36

  54

  45 14:00 849

  35

  23

  33

  35

  55

  40

  46 keluar cerobong keluar kolektor masuk kolektor Jam

  Radiasi Surya

  59

  33

  32

  62

  36

  41

  36

  46 13:40 903

  23

  33

  32

  38

  21

  47 13:45 908

  23

  33

  33

  61

  38

  46 13:50 946

  53 13:05 863

  69

  T6 basah T5 kering T2 basah T4 kering T3 basah T1 kering 12:00 930

  35

  37

  43

  38

  41 12:20 724

  24

  38

  63

  25

  38

  48 12:25 814

  25

  40

  36

  63

  39

  32

  45 12:15 510

  24

  42

  25

  42

  38

  68

  39

  57 12:05 640

  26

  37

  39

  64

  40

  48 12:10 150

  25

  37

  38

  44

  49 12:30 923

  37

  31

  49 12:55 903

  47 12:50 755

  25

  37

  35

  63

  38

  24

  44

  37

  32

  69

  38

  50 13:00 878

  23

  37

  37

  37

  36

  39

  64

  38

  51 12:35 906

  26

  40

  37

  63

  51 12:40 926

  35

  25

  39

  37

  62

  38

  51 12:45 146

  24

  SUHU SEBENARNYA

Gambar 4.1. Grafik hubungan Temperatur Basah (T5) dan Kering (T6), Radiasi Surya (GT) terhadap waktu pada pengambilan data pertama.

  Ta basah(masuk kolektor) Ta kering(masuk kolektor) GT(radiasi surya)

  O C t (menit)

  2 T em pe rat ur

  R adi as i S ur y a W /m

  80 50 100 150

  70

  60

  50

  40

  30