Pengering padi energi surya dengan variasi tinggi cerobong.

ix

INTISARI

Pengeringan merupakan salah satu proses yang penting pada pengolahan hasil pertanian terutama padi. Pada umumnya pengeringan dilakukan dengan penjemuran langsung,tetapi cara ini kurang efektif karena waktu yang dibutuhkan relatif lebih lama. Salah satu alternatif mengatasi masalah tersebut adalah dengan alat pengering menggunakan energi surya, disamping lebih efisien juga lebih ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui energi berguna, efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan kadar air, efisiensi sistem,penurunan massa padi dan tarikan tambahan yang dihasilkan oleh cerobong.

Ukuran kotak absorber adalah 2 m x 1 m, dengan tinggi rak pengering 0,8 m. Variabel yang divariasikan adalah tinggi cerobong yaitu tinggi cerobong 0,1 m dengan 2 m dan proses pengeringannya. Variabel yang diukur adalah temperatur,kelembaban dan energi surya yang datang. Pengukuran temperatur dan kelembaban dilakukan untuk udara masuk kolektor, udara keluar kolektor dan udara keluar kotak pengering.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa energi berguna, efisiensi kolektor dan efisiensi sistem pengeringan alat pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m lebih rendah 55,5 %,35,7 % dan 21,6 % dari alat pengering padi dengan tinggi cerobong 0,1 m. Efisiensi pengambilan kadar air dan tarikan pada cerobong pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m lebih tinggi 38,1 % dan 96,5 % dari alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m. Penurunan massa padi untuk pengeringan dengan alat pengering lebih tinggi 200 % dari pengeringan konvensional.

i

PENGERING PADI ENERGI SURYA

DENGAN VARIASI TINGGI CEROBONG

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajad sarjana S-1

Diajukan oleh :

P. Susilo Hadi NIM : 085214060

Kepada

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2012

ii

PADDY SOLAR DRYER

WITH HEIGHT VARIATION OF CHIMNEY

FINAL PROJECT

Presented as Partial fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree

By :

P. Susilo Hadi

Student Number : 085214060

To

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2012

iii

TUGAS AKHIR

PENGERING PADI ENERGI SURYA DENGAN

VARIASI TINGGI CEROBONG

Disusun oleh : Nama : P. Susilo Hadi NIM : 085214060

Telah disetujui oleh : Pembimbing Utama

iv

TUGAS AKHIR

PENGERING PADI

ENERGI SURYA DENGAN

VARIASI TINGGI CEROBONG

Dipersiapkan dan disusun oleh: Nama : P. Susilo Hadi

NIM : 085214060

Telah dipertahankan di depan panitia penguji pada tanggal 25 Januari 2012 dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji :

Nama Lengkap Tanda Tangan

Ketua : Ir.Petrus Kanisius Purwadi,M.T ………

Sekretaris : I Gusti Ketut Puja, S. T., M. T. ……… Anggota : Ir.Franciscus Asisi Rusdi Sambada,M.T. ………

Yogyakarta, 26 Januari 2012 Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

Dekan

v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi di sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka

Yogyakarta, 26 Januari 2012

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugrah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat tersusun dan dapat terselesaikan dengan lancar. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan yang berupa dorongan, motivasi, doa, sarana, materi sehingga dapat terselesaikannya Tugas akhir ini. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya, antara lain

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

2. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa S.Si.,M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Ir. PK. Purwadi, M.T, selaku ketua Program Studi Teknik Mesin.

4. Bapak Ir, FA. Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen Pembimbing Utama Tugas Akhir.

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

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

7. Aditya Nugrahanto, teman seperjuangan dalam pembuatan Tugas Akhir ini. 8. Rekan-rekan mahasiswa khususnya angkatan 2008 yang telah berjuang bersama

dan memberikan masukan-masukan serta dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

9. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan Laporan Tugas akhir.

vii

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki dalam penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga penulisan Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta, 26 Januari 2012

ix

INTISARI

Pengeringan merupakan salah satu proses yang penting pada pengolahan hasil pertanian terutama padi. Pada umumnya pengeringan dilakukan dengan penjemuran langsung,tetapi cara ini kurang efektif karena waktu yang dibutuhkan relatif lebih lama. Salah satu alternatif mengatasi masalah tersebut adalah dengan alat pengering menggunakan energi surya, disamping lebih efisien juga lebih ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui energi berguna, efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan kadar air, efisiensi sistem,penurunan massa padi dan tarikan tambahan yang dihasilkan oleh cerobong.

Ukuran kotak absorber adalah 2 m x 1 m, dengan tinggi rak pengering 0,8 m. Variabel yang divariasikan adalah tinggi cerobong yaitu tinggi cerobong 0,1 m dengan 2 m dan proses pengeringannya. Variabel yang diukur adalah temperatur,kelembaban dan energi surya yang datang. Pengukuran temperatur dan kelembaban dilakukan untuk udara masuk kolektor, udara keluar kolektor dan udara keluar kotak pengering.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa energi berguna, efisiensi kolektor dan efisiensi sistem pengeringan alat pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m lebih rendah 55,5 %,35,7 % dan 21,6 % dari alat pengering padi dengan tinggi cerobong 0,1 m. Efisiensi pengambilan kadar air dan tarikan pada cerobong pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m lebih tinggi 38,1 % dan 96,5 % dari alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m. Penurunan massa padi untuk pengeringan dengan alat pengering lebih tinggi 200 % dari pengeringan konvensional.

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ………....…… i

TITLE PAGE ...………..………... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ………. iii

LEMBAR PENGESAHAN ...………...……….... iv

LEMBAR PERNYATAAN ...………..….. v

KATA PENGANTAR ……...………. vi

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ... viii

INTISARI ………. ix

DAFTAR ISI ………. x

DAFTAR GAMBAR ………..………... xii

DAFTAR TABEL ….………. xvii

BAB I PENDAHULUAN .………... 1

1.1 Latar Belakang ………..……….…. 1

1.2 Rumusan Masalah ……..….……..……….. 2

1.3 Tujuan Penelitian ....……….……..……….. 4

1.4 Manfaat ……….….……….. 4

BAB II LANDASAN TEORI …....………... 5

2.1 Dasar Teori ………... 5

2.2 Prinsip Kerja ..…...………..………... 6

2.3 Energi Berguna ………..…... 6

2.4 Efisiensi ……...…..………... 6

2.5 Tarikan Tambahan Pada Cerobong (∆p)…...……...……..…... 9

2.6 Penelitian yang Pernah Dilakukan ………... 11

BAB III METODE PENELITIAN ………...………. 13

3.1 Skema Alat ..……...………...….. 13

3.2 Variabel yang Divariasikan ..……...………...….. 14

xi

3.4 Langkah Penelitian ..………..………...……… 15

3.5 Pengolahan dan Analisa Data ………. 16

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ….………...…..… 17

4.1 Data Penelitian ……..……….….. 17

4.2 Perhitungan Data ……….…. 42

4.3 Grafik Hasil Perhitungan …... 48

BAB V PENUTUP ... 54

5.I Kesimpulan …... 54

5.2 Saran ... 55

5.3 Penutup ... 55

Daftar Pustaka ………... 56

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Alat pengering energi surya ... 5 Gambar 2.2 Pengering energi surya ……... 10 Gambar 3.1 Pengering energi surya dengan tampak depan dan tampak

belakang………... 13 Gambar 3.2 Pengering energi surya dengan tampak samping …... 14 Gambar 3.3 Posisi-posisi pengukuran ……… 15 Gambar 4.1 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor,

radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama ..……… 18 Gambar 4.2 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi

surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama ….………. 18 Gambar 4.3 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering,

radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama ..………. 19 Gambar 4.4 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu

untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan

data pertama ………... 19

Gambar 4.5 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama ………... 20 Gambar 4.6 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat

pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data

pertama ...……… 20

Gambar 4.7 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama ……….……… 21

xiii

Gambar 4.8 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua ………. 22 Gambar 4.9 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi

surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua ………….………. 23 Gambar 4.10 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering,

radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua ……….. 23 Gambar 4.11 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu

untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua ………..…... 24 Gambar 4.12 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu

untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua ... 24 Gambar 4.13 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat

pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data

kedua ……….. 25

Gambar 4.14 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua ………...……….. 25 Gambar 4.15 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi

surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga ………….……… 26 Gambar 4.16 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi

surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga ..……….……….. 27 Gambar 4.17 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering

radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga ………..……… 27

xiv

Gambar 4.18 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan

data ketiga ………..……… 28

Gambar 4.19 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga ………..……….... 28 Gambar 4.20 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat

pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga ……….. 29 Gambar 4.21 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap

waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga ………. 29 Gambar 4.22 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi

surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat ……..….…..…………. 30 Gambar 4.23 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi

surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat ………...….. 31 Gambar 4.24 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering,

radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat ………..……… 31 Gambar 4.25 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu

untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan

data keempat ……….………. 32

Gambar 4.26 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat ……….………. 32 Gambar 4.27 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat

pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat ……….……. 33

xv

Gambar 4.28 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat ……….……… 33 Gambar 4.29 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi

surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima ………....……. 34 Gambar 4.30 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi

surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima …….…………..……….. 35 Gambar 4.31 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering,

radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima ………...……….. 35 Gambar 4.32 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu

untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan

data kelima ……….… 36

Gambar 4.33 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan

data kelima …………..………...……… 36

Gambar 4.34 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data

kelima ………. 37

Gambar 4.35 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima ………..…….…… 37 Gambar 4.36 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi

surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam ………..………. 39 Gambar 4.37 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi

surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam ……..………….……… 39

xvi

Gambar 4.38 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi

cerobong 2 m pengambilan data keenam ………..………. 40

Gambar 4.39 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam ………..………...………….. 40

Gambar 4.40 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam ……….……….. 41

Gambar 4.41 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam ………... 41

Gambar 4.42 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam ……….. 42

Gambar 4.43 Energi berguna ..………...……… 48

Gambar 4.44 Efisiensi kolektor ….……….. 49

Gambar 4.45 Efisiensi pengambilan ...….……. 50

Gambar 4.46 Efisiensi sistem pengeringan ……….………. 51

Gambar 4.47 Rata-rata tarikan pada cerobong untuk tiap percobaan ……..……. 52

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Pengambilan data pertama untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m ……….…….…. 17 Tabel 4.2 Pengambilan data kedua untuk alat pengering dengan tinggi

cerobong 2 m ………...………….……….. 21 Tabel 4.3 Pengambilan data ketiga untuk alat pengering dengan tinggi

cerobong 2 m ……….. 26 Tabel 4.4 Pengambilan data keempat untuk alat pengering dengan tinggi

cerobong 2 m ……….. 30 Tabel 4.5 Pengambilan data kelima untuk alat pengering dengan tinggi

cerobong 2 m ………...……….. 34 Tabel 4.6 Pengambilan data keenam untuk alat pengering dengan tinggi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengeringan merupakan salah satu proses yang penting pada pengolahan hasil pertanian. Cara pengeringan yang kurang baik akan mengakibatkan hasil pertanian menjadi rusak seperti busuk, berjamur atau berubah warna. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Litbang Biro Pusat Statistik (BPS) antara tahun 2004–2006 menunjukkan bahwa tingkat kerusakan hasil pertanian pasca panen 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 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 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.

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 pertanian. Alat pengering dengan memanfaatkan energi surya yang ada di Indonesia umumnya menggunakan absorber jenis pelat yang terbuat dari tembaga atau alumunium. Masalah yang ada dengan penggunaan absorber jenis pelat ini adalah dari segi biaya masih termasuk mahal dan pembuatan alat pengering dengan absorber pelat termasuk teknologi yang tidak sederhana bagi umumnya masyarakat pertanian di Indonesia.

Jenis alat pengering energi surya yang lebih murah dan mudah dibuat adalah alat pengering dengan menggunakan absorber jenis porus. Penelitian tentang pengering energi surya jenis absorber porus ini terutama di Indonesia masih sedikit sehingga masih perlu dilakukan banyak penelitian. Penelitian ini bermaksud mengetahui proses pengeringan yang lebih efisien dan variasi tinggi cerobong yang tepat untuk alat pengering padi energi surya. Dapat tidaknya jenis pengering energi surya dengan absorber porus ini dimanfaatkan untuk pengeringan padi ditentukan oleh efisiensi sistem pengeringan hasil pertanian yang dihasilkan.

1.2 Rumusan Masalah

Analisa matematis untuk memperkirakan efisiensi pengeringan pada pengering dengan absorber jenis porus masih sukar dilakukan, hal ini karena mekanisme perpindahan panas udara pada absorber porus merupakan mekanisme yang rumit. Maka penelitian ini dilakukan secara eksperimental untuk mengetahui efisiensi pengeringan yang dihasilkan. Variabel yang mempengaruhi efisiensi pengeringan pada alat pengering energi surya dengan bahan absorber jenis porus

terutama adalah luas absorber. Luas absorber yang digunakan adalah 8 2dengan bahan alumunium. Sebagai bahan yang dikeringkan pada penelitian ini digunakan padi. Padi dipilih karena padi merupakan hasil pertanian yang paling umum di pedesaan.

Efisiensi pengeringan pada dasarnya merupakan perbandingan antara energi yang terpakai untuk pengeringan (untuk memanasi udara pada kolektor) dengan energi surya yang datang. Besarnya energi yang terpakai ditentukan oleh temperatur dan tekanan udara yang akan mengeringkan hasil pertanian setelah melewati absorber. Semakin besar temperatur dan tekanan udara yang dihasilkan alat pengering maka semakin besar juga energi yang terpakai untuk pengeringan sehingga efisiensi pengeringan akan semakin besar. Dengan menggunakan absorber yang lebih luas maka temperatur udara yang dihasilkan juga semakin tinggi, tetapi tekanan udara akan semakin kecil karena luas absorber yang lebih besar akan menimbulkan hambatan aliran udara yang lebih besar. Jika temperatur udara atau tekanan yang dihasilkan terlalu kecil maka proses pengeringan bahan tidak akan optimal, sehingga dari hasil penelitian ini diharapkan dapat diketahui tinggi cerobong yang dapat menghasilkan perbedaan tekanan yang sesuai, supaya dapat meningkatkan efisiensi pengeringan. Dalam penelitian ini tinggi cerobong yang digunakan adalah 0,1 m dan 2 m,karena lebih mudah dalam pembuatan dan analisa data yang dihasilkan.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai oleh penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui jumlah energi yang dipindahkan dari absorber ke udara (energi berguna) didalam kolektor surya.

2. Mengetahui efisiensi pengambilan kadar air untuk tiap variasi tinggi cerobong pada pengering padi energi surya.

3. Mengetahui efisiensi kolektor untuk tiap variasi tinggi cerobong pada pengering padi energi surya.

4. Mengetahui efisiensi sistem pengeringan untuk tiap variasi tinggi cerobong pada pengering padi energi surya.

5. Mengetahui tarikan tambahan pada cerobong untuk tiap variasi tinggi cerobong alat pengering padi energi surya.

6. Mengetahui penurunan massa padi menggunakan alat pengering dan dengan pengeringan konvensional.

1.4 Manfaat

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

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

2. Menambah kepustakaan teknologi pengeringan hasil pertanian energi surya.

3. Untuk memberikan alternatif cara yang lebih mudah dan murah dalam mengeringkan hasil pertanian menggunakan energi surya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Konstruksi pengering hasil pertanian yang umum (menggunakan absorber pelat) dapat dilihat pada Gambar 2.1. Bagian utama dari pengering adalah absorber (terletak dalam kotak kolektor) yang akan menerima energi surya yang datang dan mengkonversikannya menjadi panas. Absorber ini berfungsi untuk memanasi udara luar yang mengalir ke kotak tempat bahan yang akan dikeringkan secara alami (atau dapat juga dengan bantuan blower). Udara yang sudah dipanasi absorber ini akan mengalir menembus hasil pertanian yang akan dikeringkan. Pada saat udara panas ini menembus hasil pertanian terjadi perpindahan panas dan massa air dari hasil pertanian ke udara panas tersebut, proses ini disebut proses pengeringan.

2.2 Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari pengering padi energi surya sederhana yaitu udara yang masuk ke kolektor dipanasi oleh sinar matahari dan di sirkulasikan melalui lapisan padi dengan konveksi alamiah. Udara yang bertemperatur tinggi yang melalui lapisan padi akan menguapkan air yang terkandung di dalam padi, sehingga terjadi proses pengeringan. Cerobong memberikan tarikan tambahan, yang diciptakan oleh perbedaan massa jenis antara udara di dalam dan di luar pengering.

2.3 Energi Berguna (Qu)

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:

= .� � _ − � _ (1)

dengan :

m : laju massa aliran udara dalam kolektor (kg/detik) CP : panas spesifik udara (J/(kg.OC)

� _ : temperatur udara keluar kolektor ( O

C)

� _ : temperatur udara masuk kolektor (OC)

2.4 Efisiensi

Efisiensi dari suatu alat adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan dengan masukan yang diberikan. Unjuk kerja pengering padi menggunakan energi surya dinyatakan dengan energi berguna (Qu), efisiensi kolektor (C), efisiensi pengambilan (p) dan efisiensi sistem (S).

Efisiensi kolektor (C) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi berguna dengan total energi surya yang datang ke kolektor, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

�

=

�.� (2)

dengan :

QU : energi berguna ( W)

GT : intensitas energi surya yang datang (W/m2) AC : luas kolektor surya (m2)

Besarnya tingkat kelembaban udara (RH) menyatakan banyaknya komposisi kadar air yang terkandung dalam udara (Cengel, 1989), dan dinyatakan dalam persamaan :

=

�2

(0.622+�₁) ₁ (3)

dengan :

ω1 : Kelembaban spesifik udara (kg H2O/kg udara kering) ω2 : Kelembaban spesifik udara jenuh (kg H2O/kg udara kering) Pg1 : Tekanan uap air jenuh pada temperatur kering (kPa)

diperoleh dengan persamaan :

�

2

=

0.622 ₂

− ₂ (4)

dengan :

Pg2 : Tekanan uap air jenuh pada temperatur basah (kPa) P : Tekanan udara luar (kPa)

diperoleh dengan persamaan :

�

1

=

� �2−�1 +�2 ₂ 1− 2

(5)

dengan :

Cp : Panas spesifik udara (1.005 kJ/kgoC)

ω2 : Kelembaban spesifik (kg H2O/kg udara kering) hfg2 : Enthalpy penguapan pada temperatur basah (kJ/kg) hg1 : Enthalpy uap jenuh pada temperatur kering (kJ/kg) T1 : Temperatur udara kering (oC)

T2 : Temperatur udara basah (oC)

Efisiensi pengambilan (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:

�

=

_ − _

_ − _

(6)

dengan :

_ : kelembaban relatif udara keluar alat pengering _ : kelembaban relatif udara masuk alat pengering

_ : kelembaban jenuh adiabatis udara masuk alat pengering

Efisiensi sistem pengeringan (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:

c T s

A G

L W 

 (7)

dengan :

W : laju massa air yang menguap (kg/detik)

L : kalor laten dari air yang menguap saat temperatur pengering (J/kg) GT : intensitas energi surya yang datang (W/m2)

AC : luas kolektor surya (m2)

2.5 Tarikan tambahan pada cerobong (∆p)

Tarikan tambahan pada cerobong yang diciptakan oleh perbedaan massa jenis antara udara di dalam dan di luar pengering atau dengan perkataan lain, penurunan tekanan antara kedua sisi lapisan padi (∆p) (arismunandar,W.,1995) dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Pengering energi surya

∆p dapat dinyatakan dengan persamaan:

∆ = 1 � − �1 + 2 � − �2 (8) dengan :

1 : Tinggi antara lapisan padi permukaan bawah dan dasar udara masuk kolektor (m).

: Tinggi cerobong (m).

 : Massa jenis udara diluar pengering. (kg m3).

�1 : Massa jenis udara dibawah lapisan padi (kg m 3₎

�₂ : Massa jenis udara diatas lapisan padi (kg m3) g : Percepatan gravitasi (9,81 m s2₎

Massa jenis udara () diperoleh dengan persamaan :

ρ

=

p

RT (9)

dengan :

p : Tekanan absolut (kN m2₎

R : Konstanta gas (Udara = 0,287 kN.m/(kg.K)). T : Temperatur absolut ( K atau R).

2.6 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,2009). 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 pengering energi surya dengan luas kolektor 1,64m2 yang dilengkapi 8 sampai 32 sirip segi empat dengan luas total sirip 0,384 m2 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).

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

Skema alat penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1. Posisi letak pengukuran temperatur dan kelembaban dapat dilihat pada Gambar 3.2. Ukuran kotak absorber yang digunakan adalah 2 m x 1 m. Ketinggian rak pengering yang digunakan adalah 0,8 m. Dinding kotak pengering terbuat dari pelat alumunium yang dicat hitam dan ditutup dengan kaca, jarak antara dinding pelat alumunium dengan kaca sekitar 25 mm. Tujuan pembuatan dinding kotak pengering dari pelat alumunium, dicat hitam dan ditutup kaca adalah untuk memperbesar penyerapan energi surya kedalam kotak pengering. Tutup kaca berfungsi untuk mencegah panas yang sudah diterima kotak pengering agar tidak keluar lagi ke udara sekitar. Konstruksi dinding kotak pengering seperti ini sering ditemukan pada pada pemanfaatan energi surya untuk kompor pemasak jenis kotak. (Gambar rancangan dapat dilihat pada lampiran).

Gambar 3.2 Pengering energi surya dengan tampak samping

3.2 Variabel yang Divariasikan

Dalam penelitian ini variabel yang divariasikan adalah sebagai berikut : a. Tinggi cerobong, yaitu dengan ketinggian cerobong 0,1 m dan 2 m. b. Dengan alat pengering dan pengeringan secara konvensional (penjemuran

langsung).

3.3 Variabel yang Diukur

Dalam penelitian ini variabel yang diukur adalah sebagai berikut : a. Temperatur udara masuk kolektor (T in_c)

b. Temperatur udara keluar kolektor (Tout_c) c. Temperatur udara keluar pengering (T out_p)) d. Kelembaban udara sekitar (RH in_c)

e. Kelembaban udara masuk pengering (RH out_c) f. Kelembaban udara keluar pengering (RH out_p) g. Energi surya yang datang (GT)

Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel, untuk pengukuran tekanan digunakan manometer dan untuk pengukuran energi surya yang datang digunakan pyranometer (lampiran).

Gambar 3.3 Posisi-Posisi Pengukuran

3.4 Langkah Penelitian

Langkah-langkah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Penelitian diawali dengan pembuatan dan penyiapan alat.

2. Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan cerobong dengan tinggi 0,1 m untuk mengeringkan padi.

3. Tiap variasi parameter dilakukan pengambilan data tiap 5 menit.

4. Data yang dicatat adalah temperatur udara masuk kolektor (Tin_c), temperatur udara keluar kolektor (Tout_c), temperatur udara keluar pengering (Tout_p), kelembaban udara sekitar (RHin_c), kelembaban udara masuk

pengering (RHout_c), kelembaban udara keluar pengering (RHout_p), dan energi surya yang datang (GT)

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

6. Langkah 2 sampai dengan 5 diulangi untuk ketinggian cerobong yang berbeda.

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 (9). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan antara temperatur dan kelembaban dengan waktu (t) dan energi surya yang datang (GT) untuk tiap variasi ketinggian cerobong. Hasil pengolahan data disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara energi berguna, efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan kadar air, efisiensi sistem dan tarikan tambahan pada cerobong dengan percobaan yang dilakukan.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Untuk pengering padi energi surya dengan tinggi cerobong 0,1 m, dilakukan 1 kali pengambilan data, dan untuk pengering padi energi surya dengan tinggi cerobong 2 m, dilakukan sebanyak 5 kali pengambilan data.

Tabel 4.1 Pengambilan data pertama untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m.

Tin_c Kering Tin_c Basah Tout_c Kering Tout_c Basah Tout_p Kering Tout_p Basah

Jam W/m² ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C

12:22 636 35 29 82 38 58 33

12:27 589 35 29 70 37 58 32

12:32 209 33 29 67 37 51 30

12:37 405 31 28 74 37 51 30

12:42 802 32 25 78 37 53 30

12:47 651 32 21 76 37 56 31

12:52 430 32 23 64 35 51 31

12:57 276 31 25 61 33 49 31

13:02 357 31 24 62 33 51 32

13:07 250 31 23 69 37 50 30

13:12 225 31 25 61 35 48 31

13:17 283 31 25 56 33 50 32

13:22 259 31 25 60 33 48 31

Masuk Kolektor Keluar kolektor Keluar Pengering GT

Gambar 4.1 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama

Gambar 4.2 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 20 40 60

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tin_c kering (masuk kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 20 40 60

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_c kering (keluar kolektor) Tout_c basah (keluar kolektor)

Gambar 4.3 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama

Gambar 4.4 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70

0 20 40 60

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit)

Tout_p kering (keluar alat pengering)

Tout_p basah (keluar alat pengering)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 20 40 60

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p basah (keluar alat pengering) Tout_c basah (keluar kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor)

Gambar 4.5 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama

Gambar 4.6 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 10 20 30 40 50 60

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p kering (keluar alat pengering) Tout_c kering (keluar kolektor) Tin_c kering (masuk kolektor) GT (Radiasi Surya) 3000 2700 3000 2800 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 0 60 Ma ss a Pa d i (gram) Waktu (menit)

Alat Pengering Padi Tinggi Cerobong 0,1 m

Gambar 4.7 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m pengambilan data pertama

Tabel 4.2 Pengambilan data kedua untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 20 40 60

Rad ias i Su ry a (W/m 2) Ke le m b ab an Rel at if /RH (% ) Waktu (menit)

RH in_c (masuk kolektor)

RH out_p (keluar alat pengering) RH out_c (keluar kolektor)

GT (Radiasi Surya)

Tin_c Kering Tin_c Basah Tout_c Kering Tout_c Basah Tout_p Kering Tout_p Basah

Jam W/m² ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C

10:45 935 31 17 48 29 44 38

10:50 830 34 19 55 29 41 32

10:55 980 31 22 47 32 39 33

11:00 1004 31 22 50 32 40 35

11:05 121 32 22 53 32 42 33

11:10 625 32 22 50 32 42 32

11:15 1055 31 23 61 30 46 32

11:20 890 31 24 58 32 45 36

11:25 144 33 22 58 32 48 33

11:30 1082 31 22 62 29 47 35

11:35 992 31 24 62 29 48 35

11:40 1013 31 23 63 30 48 35

11:45 1012 33 24 66 30 50 32

Keluar Kolektor Keluar Pengering Waktu GT Masuk Kolektor

Tabel 4.2 Pengambilan data kedua untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m (lanjutan)

Gambar 4.8 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua

Tin_c Kering Tin_c Basah Tout_c Kering Tout_c Basah Tout_p Kering Tout_p Basah

11:50 951 32 24 68 29 50 32

11:55 158 33 22 56 29 48 32

12:00 378 31 24 55 29 48 31

12:05 1080 32 22 55 29 47 31

12:10 159 32 24 56 30 43 31

12:15 215 32 24 52 30 42 30

12:20 117 32 23 49 30 42 30

12:25 325 30 23 50 29 43 30

12:30 958 31 23 56 29 47 31

12:35 871 31 23 58 29 48 32

12:40 846 33 25 66 30 49 31

12:45 933 33 27 64 30 49 33

Waktu GT Masuk Kolektor Keluar Kolektor Keluar Pengering

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ( ˚C )

Waktu (menit)

Tin_c basah (masuk kolektor) Tin_c kering (masuk kolektor) GT (Radiasi Surya)

Gambar 4.9 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua

Gambar 4.10 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 20 40 60 80 100 120

In ten si ta s Cah ay a (W/m ^ 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_c kering (keluar kolektor) Tout_c basah (keluar kolektor)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit)

Tout_p kering (keluar alat pengering)

Tout_p basah (keluar alat pengering)

Gambar 4.11 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua

Gambar 4.12 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p basah (keluar alat pengering) Tout_c basah (keluar kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p kering (keluar alat pengering) Tout_c kering (keluar kolektor) Tin_c kering (masuk kolektor) GT (Radiasi Surya)

Gambar 4.13 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua

Gambar 4.14 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kedua 3000 2800 3000 2900 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 0 120 Ma ss a Pa d i (gram) Waktu (menit)

Alat Pengering Padi Tinggi Cerobong 2 m

Pengeringan Konvensional 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) Ke le m b ab an Rel at if /RH (% ) Waktu (menit)

RH in_c (masuk kolektor)

RH out_c (keluar kolektor)

RH out_p (keluar pengering)

Tabel 4.3 Pengambilan data ketiga untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m

Gambar 4.15 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga

Tin_c Kering Tin_c Basah Tout_c Kering Tout_c Basah Tout_p Kering Tout_p Basah Jam W/m² ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C 12:50 721 32 27 64 32 49 33 12:55 831 33 25 66 30 53 32 13:00 963 32 28 65 30 51 32 13:05 856 34 25 66 30 54 31 13:10 980 32 24 63 29 51 31 13:15 858 33 27 65 30 55 31 13:20 102 33 24 61 30 47 30 13:25 159 32 24 58 30 48 30 13:30 734 32 24 54 30 50 30 13:35 101 31 24 52 32 45 30 13:40 657 31 24 47 30 38 30 13:45 770 31 24 50 29 45 30 13:50 714 32 23 52 29 46 30 13:55 891 32 22 52 30 45 30 14:00 558 33 22 50 32 46 30 14:05 836 32 22 48 32 45 31 14:10 164 32 22 49 33 43 31 14:15 758 33 23 46 33 43 30 Waktu GT Masuk Kolektor Keluar Kolektor Keluar Pengering

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tin_c kering (masuk kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor)

Gambar 4.16 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga

Gambar 4.17 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_c kering (keluar kolektor) Tout_c basah (keluar kolektor)

GT (Radiasi surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit)

Tout_p kering (keluar alat pengering)

Tout_p basah (keluar alat pengering)

Gambar 4.18 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga

Gambar 4.19 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p basah (keluar alat pengering) Tout_c basah (keluar kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p kering (keluar alat pengering) Tout_c kering (keluar kolektor) Tin_c kering (masuk kolektor) GT (Radiasi Surya)

Gambar 4.20 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga

Gambar 4.21 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data ketiga 3000 2900 3000 2950 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 0 85 Ma ss a Pa d i (gram) Waktu (menit)

Alat Pengering Padi Tinggi Cerobong 2 m

Pengeringan Konvensional 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) Ke le m b ab an Rel at if /RH (% ) Waktu (menit)

RH in_c (masuk kolektor)

RH out_c (keluar kolektor)

RH out_p (keluar alat pengering)

Tabel 4.4 Pengambilan data keempat untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m

Gambar 4.22 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat

Tin_c Kering Tin_c Basah Tout_c Kering Tout_c Basah Tout_p Kering Tout_p Basah

Jam W/m² ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C

10:40 166 29 22 33 29 32 30

10:45 884 25 22 37 28 35 33

10:50 438 28 22 38 28 36 30

10:55 125 30 22 38 27 35 28

11:00 970 29 22 37 28 34 30

11:05 163 31 22 39 27 37 30

11:10 147 31 22 38 28 36 29

11:15 980 30 23 39 28 37 30

11:20 724 29 23 39 28 36 31

11:25 980 29 22 40 27 38 31

11:30 263 31 22 45 28 39 31

11:35 256 31 23 40 29 37 30

11:40 661 30 24 41 28 36 31

11:45 423 31 22 43 28 38 30

11:50 224 31 23 42 28 38 30

11:55 125 31 23 42 29 39 30

12:00 625 31 23 43 28 36 30

12:05 942 33 23 46 28 38 30

12:10 844 37 22 50 28 46 30

12:15 946 34 24 55 29 50 30

12:20 916 31 24 57 28 47 30

12:25 822 31 24 59 28 52 31

12:30 213 32 23 52 29 50 31

12:35 144 31 23 53 29 47 31

12:40 831 31 22 54 28 48 31

GT Masuk Kolektor Keluar Kolektor Keluar Pengering Waktu 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tin_c kering (masuk kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor) GT (Radiasi Surya)

Gambar 4.23 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat

Gambar 4.24 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_c kering (keluar kolektor) Tout_c basah (keluar kolektor)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit)

Tout_p kering (keluar alat pengering)

Tout_p basah (keluar alat pengering)

Gambar 4.25 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat

Gambar 4.26 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p basah (keluar alat pengering) Tout_c basah (keluar kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p kering (keluar alat pengering) Tout_c kering (keluar kolektor) Tin_c kering (masuk kolektor) GT (Radiasi Surya)

Gambar 4.27 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat

Gambar 4.28 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keempat 3000 2850 3000 2950 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 0 120 Ma ss a Pa d i (gram) Waktu (menit)

Alat Pengering Padi Tinggi Cerobong 2 m

Pengeringan Konvensional 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) Ke le m b ab an Rel at if /RH (% ) Waktu (menit)

RH in_c (masuk kolektor) RH out_p (keluar alat pengering) RH out_c (keluar kolektor) GT (Radiasi Surya)

Tabel 4.5 Pengambilan data kelima untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m

Gambar 4.29 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima

Tin_c Kering Tin_c Basah Tout_c Kering Tout_c Basah Tout_p Kering Tout_p Basah Jam W/m² ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C 12:50 134 32 22 47 32 43 32 12:55 335 32 23 50 30 48 31 13:00 512 31 21 56 30 51 32 13:05 847 32 23 54 32 46 32 13:10 817 32 22 56 32 51 31 13:15 903 32 22 58 32 51 31 13:20 152 32 22 52 32 47 32 13:25 884 31 24 54 30 50 32 13:30 901 31 23 55 30 51 33 13:35 816 31 24 54 33 48 31 13:40 832 31 25 55 30 50 31 13:45 867 31 23 53 32 50 30 13:50 851 31 23 54 30 50 30 13:55 870 33 23 55 32 48 30 14:00 839 33 23 48 33 47 30 14:05 832 30 22 50 33 47 30 14:10 814 32 22 47 34 51 31 14:15 783 31 23 47 33 42 30 14:20 702 32 23 44 33 40 30 Waktu GT Masuk Kolektor Keluar Kolektor Keluar Pengering

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tin_c kering (masuk kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor) GT (Radiasi Surya)

Gambar 4.30 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima

Gambar 4.31 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_c kering (keluar kolektor) Tout_c basah (keluar kolektor)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit)

Tout_p kering (keluar alat pengering) Tout_p basah (keluar alat pengering) GT (Radiasi Surya)

Gambar 4.32 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima

Gambar 4.33 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p basah (keluar alat pengering) Tout_c basah (keluar kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p kering (keluar alat pengering) Tout_c kering (keluar kolektor) Tin_c kering (masuk kolektor) GT (Radiasi Surya)

Gambar 4.34 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima

Gambar 4.35 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data kelima 3000 2800 3000 2900 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 0 90 Ma ss a Pa d i (gram) Waktu (menit)

Alat Pengering Padi Tinggi Cerobong 2 m

Pengeringan Konvensional 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 20 40 60 80

Rad ias i Su ry a (W/m 2) Ke le m b ab an Rel at if /RH (% ) Waktu (menit)

RH in_c (masuk kolektor)

RH out_p (keluar alat pengering)

RH out_c (keluar kolektor)

Tabel 4.6 Pengambilan data keenam untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m

Tin_c Kering Tin_c Basah Tout_c Kering Tout_c Basah Tout_p Kering Tout_p Basah

Jam W/m² ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C ˚C

10:05 183 30 19 37 28 34 29

10:10 162 31 21 42 28 34 29

10:15 163 30 21 38 27 35 30

10:20 234 30 22 39 27 34 30

10:25 519 30 20 45 27 37 30

10:30 855 29 21 40 27 37 32

10:35 787 30 22 44 28 40 32

10:40 276 32 22 46 28 41 32

10:45 288 32 23 44 28 41 31

10:50 206 32 24 45 28 41 30

10:55 952 31 24 46 28 41 31

11:00 943 31 23 49 27 43 33

11:05 894 32 25 52 28 48 31

11:10 915 32 24 54 28 47 32

11:15 224 33 22 52 29 47 30

11:20 236 32 24 50 30 43 30

11:25 298 34 23 49 29 42 30

11:30 301 32 23 46 29 43 31

11:35 196 32 24 45 29 42 31

11:40 1001 31 24 54 28 48 32

11:45 858 33 23 56 29 49 30

11:50 947 32 25 58 28 51 32

11:55 1017 34 25 61 29 53 33

12:00 980 32 25 64 29 54 33

12:05 1000 34 27 66 32 55 33

12:10 165 33 23 58 33 39 33

Gambar 4.36 Grafik hubungan temperatur basah kering masuk kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam

Gambar 4.37 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar kolektor, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tin_c kering (masuk kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_c kering (keluar kolektor) Tout_c basah (keluar kolektor)

Gambar 4.38 Grafik hubungan temperatur basah kering keluar alat pengering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam

Gambar 4.39 Grafik hubungan temperatur basah, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit)

Tout_p kering (keluar alat pengering)

Tout_p basah (keluar alat pengering)

GT (Radiasi Surya)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p basah (keluar alat pengering) Tout_c basah (keluar kolektor) Tin_c basah (masuk kolektor)

Gambar 4.40 Grafik hubungan temperatur kering, radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam

Gambar 4.41 Grafik hubungan massa padi terhadap waktu untuk alat pengering 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Sury a (W /m 2) T e m p e ra tu r ˚C Waktu (menit) Tout_p kering (keluar alat pengering) Tout_c kering (keluar kolektor) Tin_c kering (masuk kolektor) GT (Radiasi Surya) 3000 2750 3000 2900 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 0 125 Ma ss a Pa d i (gram) Waktu (menit)

Alat Pengering Padi Tinggi Cerobong 2 m

dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam

Gambar 4.42 Grafik hubungan kelembaban udara dan radiasi surya terhadap waktu untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m pengambilan data keenam

4.2 Perhitungan Data

Dibawah ini ditunjukan contoh bentuk perhitungan untuk data percobaan pertama mulai dari menentukan nilai energi berguna (� ), efisiensi kolektor (c), efisiensi pengambilan (p), efisiensi sistem pengering (u) dan tarikan tambahan pada cerobong (∆p).

Menentukan efisiensi kolektor (c), dengan menghitung terlebih dahulu nilai dari energi berguna (� ), radiasi surya (GT) dan luasan kolektor (Ac). Untuk menghitung energi berguna (� ) digunakan persamaan (1) :

� = .� (� _ − � _ ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 20 40 60 80 100 120

Rad ias i Su ry a (W/m 2) Ke le m b ab an Rel at if /RH (% ) Waktu (menit)

RH in_c (masuk kolektor)

RH out_p (keluar alat pengering)

RH out_c (keluar kolektor)

Untuk mempermudah perhitungan untuk laju aliran massa udara didalam kolektor, maka digunakan dengan massa udara dalam kolektor yang diperoleh dengan melakukan operasi perkalian antara � _{� �} dengan volume udara dalam kolektor.

Volume udara dalam kolektor dihitung dengan persamaan mencari volume dan dinyatakan sebagai berikut :

� � =

� � = 2 1 0,12

� � = 0,24 3

Massa jenis udara didalam kolektor (� _{� �}) ditentukan dengan menghitung harga rata-rata dari temperatur masuk dan temperatur keluar kolektor. Temperatur masuk (T in_c) dan keluar kolektor (T out_c) besarnya 31,76 oC dan 56,72 oC.

Sehingga � _{� �} � � � 44,24 �= 1,08 3

= _{� �} � _{� �}

= 0,24 3 1,08 3

= 0,2592 Maka nilai energi berguna dapat dihitung.

� = � (� − �)

� = 0,2592 1005 �/ � (56,72 � −31,76 �)

� = 6501,98 �

Radiasi surya (GT)diambil nilai rata-rata dalam 5 menit (300 detik) = 710.96 W/m2 x 300 detik = 213288 J/m2. Luas kolektor surya yaitu 2 × 1 = 2 2

Sehingga efisiensi kolektor dapat dihitung dengan persamaan (2) :

� =

��

� = 6501,98 �

213288 �/ 2 ₂ 2

� =0,015242

� = 0,015242 100%

� = 1,5242 %

Menentukan efisiensi pengambilan (p) yaitu dengan persamaan (6) :

� = _ − _

_ − _

Besarnya nilai tingkat kelembaban udara masuk kolektor _{_} , kelembaban udara keluar kolektor _{_} dan kelembaban udara keluar pengering _{_} dapat dicari dengan menghitung nilai kelembaban spesifik ω2 dan ω1.

1. Contoh perhitungan untuk mengetahui kelembaban relatif (RH). Variabel yang diketahui :

T1 = 35 ˚C cp = 1,005 kJ/kg.˚C T2 = 29 ˚C hf2 = 121,439 kJ/kg P2 = 101,325 kPa hg1 = 2563,2 kJ/kg Pg1 = 4,511 kPa pg1 = 4,511 kPa Pg2 = 3,627 kPa hfg2. = 2431,283 kJ/kg

Perhitungan untuk ω2 dan ω1 adalah dengan persamaan (4) dan persamaan (5)

�2 =

0,622 2 2− 2

�2 =

0,622 × 3,627 101,325−3,627

�2 = 0,0231 kg H2O/kg udara kering

�1 =

� �2− �1 +�2 2 1− 2

�1 =

1,005 × 29−35 × 0,0231 × 2431,283

2563,2−121,439

�1 = 0,0205 kg H2O/kg udara kering

.Setelah ω2 dan ω1 diketahui, maka kelembaban relatif (RH) dihitung dengan

persamaan (3) :

= �1 2

0,622 +�2 1

= 0,0205 × 101,325

0,622 + 0,0231 × 3,627

= 0,7182 = 71,82 %

Langkah perhitungan diatas diterapkan untuk perhitungan kelembaban udara masuk kolektor _ , kelembaban udara keluar kolektor _ dan kelembaban udara keluar pengering _ pada tiap data percobaan. Kemudian dirata-rata, sehingga didapat :

_ = 53,34 _ = 18,24 _ = 46,76

� = _ − _

_ − _

� =46,76−18,24

53,34−18,24

� = 0,8125

� = 81,25 %

Efisiensi Sistem Pengering (� ) dapat ditentukan besarnya dengan persamaan (7) :

� = �

��

Persamaan disederhanakan menjadi :

� =

��

Penyederhanaan dilakukan untuk mempermudah penghitungan sesuai dengan variabel data yang diketahui.

� � − � � = 2446,616 �/ = 2446616 �/

Radiasi surya (GT) yang dipakai adalah radiasi surya rata-rata dalam 5 menit, sehingga GT rata-rata = 710,96 W/m2 x 300 detik = 213288 J/m2

= Rata-rata massa air yang menguap tiap 5 menit (300 detik).

= � � − akhir

= 3 −2,8

120 × 5

= 0,0083

Sehingga efisiensi sistem pengering diperoleh,

� =0,0083 2446616 �/

853152 �/ 2 _{(2 1 )}

� = 0,0478

� = 4,78 %

Tarikan tambahan pada cerobong yang diciptakan oleh perbedaan massa jenis antara udara di dalam dan di luar pengering atau penurunan tekanan antara kedua sisi lapisan padi (∆p). Tinggi antara permukaan bawah lapisan padi dengan dasar udara masuk kolektor (H1) adalah 1,29 m, dan tinggi cerobong dengan permukaan atas lapisan padi (H2) adalah 2,7 m.

Menentukan tarikan pada cerobong (∆p) dengan persamaan (8) :

∆ = 1 � − �1 + 2 � − �2

∆ = 1,29 1,148−1,069 +2,7 1,148−1,087 . 9,81

∆ = 2,61 Pascal

Perhitungan tarikan pada cerobong (∆p) dilakukan setiap 5 menit waktu pengambilan data, kemudian dirata-rata untuk tiap data percobaan.

4.3 Grafik Hasil Perhitungan

Dalam perhitungan terdapat hasil-hasil yang tidak valid. Ketidakvalidan data ini disebabkan oleh beberapa faktor yaitu :

1. Padi yang digunakan dalam percobaan, kandungan airnya berbeda-beda. Hal ini disebabkan oleh umur dan kwalitas padi yang berbeda.

2. Ketidakakuratan alat ukur temperatur sehingga terjadi perbedaan antara temperatur yang terbaca dalam alat ukur dan temperatur sebenarnya.

Gambar 4.43 Energi berguna (Qu)

Energi berguna (Qu) adalah jumlah energi yang dipindahkan dari absorber ke udara didalam kolektor surya, ditunjukkan pada gambar 4.43. Untuk pengering padi dengan tinggi cerobong 0,1 m besarnya adalah 9367 W, dan untuk pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m besarnya 5201 W. Untuk pengering padidengan tinggi cerobong 0,1 m, energi bergunanya lebih besar dari pengering dengan tinggi

5201

9367

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

2 0,1

Ene

rgi B

er

guna

/Q

u

.

(W

att)

cerobong 2 m disebabkan karena pada pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m laju aliran massa udara yang melewati absorber lebih tinggi yang disebabkan oleh tarikan tambahan pada cerobong, sehingga perpindahan kalor konveksi yang terjadi pada absorber ke udara didalam kolektor lebih cepat.

Gambar 4.44 Efisiensi kolektor

Efisiensi kolektor adalah perbandingan antara jumlah energi yang dipindahkan dari absorber ke udara dengan total energi yang surya yang datang ke kolektor, ditunjukkan pada gambar 4.44. Untuk pengering padi dengan tinggi cerobong 0,1 m, efisiensi kolektor adalah sebesar 3,8 %, lebih tinggi dari pengering dengan tinggi cerobong 2 m yang besarnya 1,3 %. Hal ini disebabkan karena besar energi berguna untuk alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m lebih besar.

1.3

3.8

0 1 2 3 4 5

2 0,1

Ef

isi

ensi

kolektor

(%)

Gambar 4.45 Efisiensi pengambilan

Efisiensi pengambilan didefinisikan sebagai perbandingan uap air yang dipindahkan (diambil) oleh udara dalam alat pengering dengan kapasitas teoritis udara menyerap uap air, ditunjukkan pada gambar 4.45. Untuk pengering padi dengan tinggi cerobong 0,1 m, efisiensi pengambilan adalah sebesar 25,3 %, lebih rendah dari pengering dengan tinggi cerobong 2 m yang besarnya 66,4 %. Hal ini dikarenakan kelembaban absolut keluar pengering untuk pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m lebih tinggi dari kelembaban absolut keluar pengering padi dengan tinggi cerobong 0,1 m. Dalam perhitungan efisiensi pengambilan, terdapat hasil yang tidak valid, hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu sebagai berikut : 1. Pada temperatur basah untuk tiap titik pengukuran terpengaruh oleh temperatur air yang digunakan sebagai media basahnya. Semakin tinggi temperatur udara sekitarnya maka temperature airnya juga akan ikut naik

66.4

25.3

0 20 40 60 80 100

2 0,1

Ef

isi

ensi

P

enga

mbi

lan

( %

)

temperaturnya, yang mengakibatkan hasil pengukuran temperatur basah pada tiap titik pengukuran tidak valid.

2. Penambahan pelat alumunium yang ditutup kaca pada dinding kotak pengering sehingga, bertambahnya energi surya yang diserap didalam kotak pengering akan menaikkan temperatur didalam kotak pengering.

Gambar 4.46 Efisiensi sistem pengeringan

Efisiensi sistem pengeringan didefinisikan sebagai perbandingan antara energi yang digunakan untuk menguapkan air dari hasil pertanian yang dikeringkan dengan energi yang datang pada alat pengering, ditunjukkan pada gambar 4.46. Dari perhitungan diketahui bahwa efisiensi sistem pengering untuk pengering padi dengan tinggi cerobong 0,1 m adalah sebesar 24,6%, lebih besar dari pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m yang besarnnya 5,3 %. Dari hasil perhitungan efisiensi sistem

5.3

24.6

0 5 10 15 20 25 30

2 0,1

Ef

isi

ensi

S

ist

em

P

enge

ringa

n

(%

)

diatas terdapat hasil yang kurang valid, hal ini disebabkan oleh penambahan plat alumunium yang ditutup kaca pada dinding kotak pengering sehingga, bertambahnya energi surya yang diserap didalam kotak pengering akan menaikkan temperatur didalam kotak pengering yang akan menyebabkan perbedaan temperatur antara atas dan bawah lapisan padi yang dikeringkan pada kotak pengering menjadi semakin kecil.

Gambar 4.47 Rata-rata tarikan pada cerobong untuk tiap percobaan

Tarikan tambahan pada cerobong atau dengan perkataan lain, penurunan tekanan antara kedua sisi lapisan padi, ditunjukkan pada gambar 4.47. Untuk pengering padi dengan tinggi cerobong 0,1 m, tarikan tambahan pada cerobong adalah sebesar 2,9 Pa, sedangkan untuk pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m, tarikan tambahan yang dihasilkan cerobong adalah 2,8 Pa.

2.8

2.9

2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85 2.90 2.95 3.00

2 0,1

T

arika

n P

ada

c

erobon

g

(Pa)

Gambar 4.48 Penurunan massa padi untuk tiap proses pengeringan

Penurunan massa padi untuk tiap proses pengeringan ditunjukkan pada gambar 4.48. Untuk Proses pengeringan padi dengan alat pengering rata-rata penurunan massanya lebih besar dari proses pengeringan secara konvensional yaitu dengan selisih penurunan massa padi sebesar 50 gram hingga 150 gram, tergantung dari lamanya proses pengeringan tersebut. Dalam proses pengeringan padi dengan alat pengering dengan tinggi cerobong 0,1 m, penurunan massa padi yang terjadi tidak berbeda jauh dengan proses pengeringan dengan alat pengering dengan tinggi cerobong 2 m yaitu sebesar 100 gram.

3000 3000 3000 3000 3000 3000

2800

2900

2850

2800

2750

2700 2900

2950 2950

2900 2900

2800

2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100

2 2 2 2 2 0,1

Ma

ss

a

P

ad

i

(k

g

)

Tinggi Cerobong (m)

Massa Awal Padi

Pengeringan dengan alat pengering Pengeringan Konvensional

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari semua penelitian, uji coba, perhitungan dan analisa data dapat disimpulkan sebagai berkut :

1. Energi berguna (Qu), pada pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m, rata-rata lebih rendah 55,5 % dari pengering dengan tinggi cerobong 0.1 m 2. Efisiensi pengambilan kadar air (ηp), pada pengering padi dengan tinggi

cerobong 2 m, rata-rata lebih tinggi 38,1 % dari pengering dengan tinggi cerobong 0.1 m.

3. Efisiensi kolektor (ηc), pada pengering padi dengan tinggi cerobong 2 m, lebih rendah 35,7 % dari pengering padi dengan tinggi cerobong 0.1 m. 4. Efisiensi sistem pengeringan (ηs), pada pengering padi dengan tinggi

cerobong 2 m,lebih rendah 21,6 % dari pengering padi dengan tinggi cerobong 0,1 m.

5. _{Tarikan tambahan} pada cerobong (Δp), untuk pengering padi dengan tinggi cerobong 0,1 m lebih tinggi 96,5 % dari rata-rata tarikan tambahan pada cerobong untuk pengering dengan tinggi cerobong 2 m.

6. _{Penurunan massa padi pada proses pengeringan dengan alat pengering} rata-rata lebih tinggi 200 % dari proses pengeringan padi secara konvensional.

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian maka penulis memberikan beberapa saran untuk mendapatkan hasil yang lebih optimal sebagai berikut:

1. Perlunya pembanding alat ukur, kalibarasi temperatur antara temokopel dengan termometer air raksa.

2. Pengecekan alat seperti termokopel selalu dilakukan sebelum pengambilan data untuk mencegah bila ada termokopel yang rusak tidak mengganggu saat pengambilan data.

3. Pengambilan data di setiap titik dilakukan pada saat yang sama dan di setiap titik dipasang display untuk menghindari salah pembacaan temperatur. 4. Pengambilan data sebaiknya pada saat kondisi cuaca yang baik, intensitas

cahaya matahari cukup.

5. Bahan penelitian yang digunakan mempunyai sifat-sifat yang sama untuk tiap percobaan

5.3 Penutup

Demikian Tugas Akhir ini penulis susun. Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu penulis akan sangat terbuka menerima kritik dan saran yang membangun penulis.

Semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi pembaca dan demi perkembangan teknologi pengering energi surya.

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W., (1995), Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta : Pradnya Paramita,pp 141-152.

Cengel, Y.A.,&, M.A., (1989) Thermodynamics an Enginering Aproach 5th, Mc. Graw Hill New York,pp 717-739.

Choudhury C.; Anderson S.L.; Rekstad, J., (1988) A solar air heater for low temperature applications, Solar Energy40, pp 335-344.

Duffie, J.A.; Beckman, W.A., (1991). Solar Engineering of Thermal Processes, New York : John Wiley.

Garg, H.P.; Choudhury, C.; , Datta, G., (1991), Theoretical analysis on a new finned type solar air heater, Solar Energy, 16, pp1231-1238.

Häuser; Markus; Ankila; Omar, (2009) Morroco Solar Dryer Manual; Centre de Développement des Energies Renouvelables (CER), http://lwww.gtz.de/gate/isat Kendall, P.; Allen, L.,(1998), Drying Vegetables; Food and Nutrition Series – Preparation, Colorado State University Cooperative Extension Service Publication 10 / 1998.

Kurtbas, I.; Turgut, E. (2006), Experimental Investigation of Solar Air Heater with Free and Fixed Fins: Efficiency and Exergy Loss, International Journal of Science & Technology, Volume 1, No 1, 75-82.

Lansing, F. L.; Clarke, V.; Reynolds, R., (1979), A High Performance Porous Flat-Plate Solar Collector, Energy (UK), vol. 4, Aug. 1979, p. 685-694.

Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral, (2003), Kebijakan Pengembangan Energi Terbarukan Dan Konservasi Energi (Energi Hijau), Departemen Energi Dan Sumber Daya Mineral, Jakarta

Scanlin, D., (1997), The Design, Construction And Use Of An Indirect, Through-Pass, Solar Food Dryer, Home Power , Issue No. 57, pages 62 -72, February/March 1997.

Scanlin, D; Renner, M.; Domermuth, D.; Moody, H., (1999), Improving Solar Food Dryers, Home Power, Issue No. 69, pages 24 -34, February / March 1999

Sharma, S.P.; Saini J.S.; Varma, K.K.; (1991), Thermal performance of packed-bed solar air heaters, Solar Energy, 47, pp 59 - 67.

Sodha, M. S.; Bansal, N. K.; Singh, D.; Bharadwaj, S. S., (1982), Performance of a matrix air heater, Journal of Energy, vol. 6, Sept.-Oct. 1982, p. 334-339

LAMPIRAN

Gambar pengering padi energi surya dengan tinggi cerobong 2 m tampak samping

Gambar pengering padi energi surya dengan tinggi cerobong 0,1 m

Gambar pengeringan padi secara langsung (pengeringan konvensional)

57

LAMPIRAN

Gambar pengering padi energi surya dengan tinggi cerobong 2 m tampak samping

Gambar pengering padi energi surya dengan tinggi cerobong 2 m tampak depan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

Gambar pengering padi energi surya dengan tinggi cerobong 0,1 m

Gambar kotak pengering padi energi surya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

Gambar kotak kolektor pengering padi energi surya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

Gambar pengeringan padi secara langsung (pengeringan konvensional)

Gambar timbangan untuk mengetahui penurunan massa padi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

Gambar pyranometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

Gambar display termokopel

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI