PENGUJIAN PERFORMANSI MESIN PENGERING TENAGA SURYA DENGAN MENGGUNAKAN KOLEKTOR BERSIRIP DAN PRODUK YANG DIKERINGKAN CABAI MERAH

PENGUJIAN PERFORMANSI MESIN PENGERING TENAGA SURYA DENGAN MENGGUNAKAN KOLEKTOR BERSIRIP DAN PRODUK YANG DIKERINGKAN CABAI MERAH SKRIPSI

  Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

MUHARDITYAH NIM.110421063 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

  Adapun judul dari skripsi ini yaitu ”

  PENGUJIAN PERFORMANSI MESIN PENGERING TENAGA SURYA DENGAN MENGGUNAKAN KOLEKTOR BERSIRIP DAN PRODUK YANG DIKERINGKAN CABAI MERAH ”.

  Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada jenjang pendidikan sarjana (S1) menurut kurikulum Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak kesulitan dan kendala akan tetapi penulis juga mendapat dukungan dari berbagi pihak berupa semangat doa nasehat maupun spirit yang terus menopang penulis dalam menyelesaikan laporan ini. Maka pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.

  Bapak Ir . Mulfi Hazwi, M. Sc dan Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST.

  MT. selaku dosen pembimbing, yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis.

  2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara .

  3. Bapak Ir. M. Syahril Gultom MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara .

  4. Orang Tua penulis, adik dan seluruh keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis tanpa pamrih.

  5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Lingkungan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  6. Ibu S. Farah Dina yang telah banyak membantu penulis selama proses penyusunan skripsi ini mulai dari awal sampai akhir.

  7. Rekan-rekan 1 tim skripsi, Andri M. Sijabat dan Aprizal Nasution yang telah meluangkan waktunya bersama untuk berdiskusi bertukar pikiran juga memberikan kritik dan saran terhadap penulis.

8. Ucapan terima-kasih juga kepada seluruh mahasiswa Teknik Mesin

  Ekstensi 2011 dan rekan-rekan yang tidak bisa disebutkan satu-persatu, para abang senior Magister Teknik Mesin, semua yang telah mendukung dan memberi semangat kepada penulis. Dalam menyelesaikan tugas ini penulis telah mencoba semaksimal mungkin guna menyusun skripsi ini. Penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik. Akhir kata, Penulis mengharapkan semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

  Medan, Juni 2014 Penulis,

  Muhardityah NIM : 110421063

  

ABSTRAK

  Kolektor surya plat datar merupakan suatu peralatan yang dapat digunakan untuk mengeringkan produk hasil pertanian, perkebunan, dan lain- lain. Salah satu produk hasil pertanian yang dikeringkan mesin pengering ini adalah Cabai Merah. Tujuan pengujian ini adalah mengetahui kadar air dan kandungan vit.C yang terdapat dalam cabai merah sebelum dan sesudah pengeringan. Pada kolektor surya, radiasi matahari yang jatuh di permukaan kolektor akan diserap oleh plat

  absorber yang diteruskan oleh kaca sehingga panas yang dihasilkan oleh absorber

  akan mengalir ke dalam box pengering secara konveksi natural. Di dalam ruang

  box pengering panas mengalir melewati produk yang diletakkan di atas tray dan

  membawa kadar air produk dengan mengalami proses penguapan dan membawa uap air keluar melewati chimney. Pengujian dilakukan pada pukul 09:00

• – 17:00 WIB pada saat kondisi cuaca cerah. Efisiensi rata-rata kolekor surya alat pengering selama proses pengujian sampe l pertama dan kedua adalah 69,70%. Alat yang dirancang adalah kolektor surya tipe plat bersirip dengan ukuran 2m x 2m x 0,17m. Kolektor surya terdiri dari lapisan kayu, steyrofoam dan rock woll sebagai isolator. Selain kolektor, dirancang juga ruang pengering sebagai tempat pengeringa hasil pertanian dengan ukuran 2m x 1m x 1m. Sampel yang digunakan dalam pengujian alat ini adalah cabai merah.

  Kata kunci : kolektor surya, penge ringan, Cabai merah, plat absorber, konveksi natural

  DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................... i ABSTRAK ...................................................................................................... iii DAFTAR ISI .................................................................................................. iv DAFTAR TABEL .......................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... viii DAFRAR GRAFIK ....................................................................................... x

  2.2 Defenisi Vitamin C ........................................................................ 11

  2.7.1 Komponen-komponen Kolektor Surya ................................. 25

  2.7 Kolektor Surya ............................................................................... 25

  2.6.3 Rumusan Radiasi Matahari ................................................... 18

  2.6.2 Teori Dasar Radiasi Matahari ............................................... 17

  2.6.1 Karakteristik Matahari ........................................................... 15

  2.6 Matahari (Surya) ............................................................................ 15

  2.5 Jenis-jenis Pengeringan ................................................................. 13

  2.4 Metode Analisa Warna Sampel ..................................................... 12

  2.3 Metode Penetapan Kadar Vitamin C ............................................. 11

  2.1.3 Kadar Air ............................................................................... 10

  BAB I PENDAHULUAN

  2.1.2 Konsep Dasar Pengeringan ................................................... 8

  2.1.1 Pasca Panen Cabai ................................................................. 6

  2.1 Pengeringan Hasil Pertanian dan Perkebunan ................................ 6

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  1.5 Sistematika Penulisan ................................................................... 4

  1.4 Manfaat Pengujian......................................................................... 4

  1.3 Tujuan Pengujian........................................................................... 3

  1.2 Batasan Masalah ........................................................................... 3

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

  2.7.2 Macam-macam Kolektor Surya ............................................ 27

  2.8 Perpindahan Panas ......................................................................... 30

  2.8.1 Perpindahan Panas Konduksi ................................................ 30

  2.8.2 Perpindahan Panas Konveksi ................................................ 31

  2.8.3 Perpindahan Panas Radiasi .................................................... 33

  2.8.4 Perpindahan Massa ................................................................ 33

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  3.1 Pendahuluan ................................................................................... 36

  3.2 Alat dan Bahan .............................................................................. 36

  3.2.1 Peralatan Pengujian ............................................................... 36

  3.3 Bahan Pengujian ............................................................................ 46

  3.4 Persiapan Pengujian ....................................................................... 50

  3.5 Prosedur Pengujian ........................................................................ 51

  BAB IV DATA DAN ANALISA DATA

  4.1 Analisa Radiasi Surya .................................................................... 53

  4.1.1 Analisa Radiasi Surya Untuk Sampel 1 ................................ 53

  4.1.2 Analisa Radiasi Surya Untuk Sampel 2 ................................. 60

  4.2 Analisa Model Persamaan Pengeringan Sampel ........................... 62

  4.2.1 Analisa Model Pengeringan Sampel Pertama ........................ 63

  4.2.2 Analisa Model Pengeringan Sampel Kedua .......................... 65

  4.3 Pengukuran RH dan Temperatur Ruang Pengering ........................ 67

  4.3.1 Data Pengukuran RH dan Temperatur Ruang Pengering Sampel Pertama Tanggal 25April2014 ................................. 67

  4.3.2 Data Pengukuran RH dan Temperatur Ruang Pengering Sampel Pertama Tanggal 26April2014 ................................. 68

  4.3.3 Data Pengukuran RH dan Temperatur Ruang Pengering Sampel Kedua Tanggal 05Mei2014 ...................................... 69

  4.3.4 Data Pengukuran RH dan Temperatur Ruang Pengering Sampel Kedua Tanggal 06Mei2014 ...................................... 70

  4.4 Perhitungan Efisiensi Kolektor ....................................................... 71

  4.4.1 Menghitung Panas Yang Masuk Kolektor (Q in )..................... 71

  4.4.2 Menghitung Panas Yang Digunakan Kolektor (Q u )............... 71

  4.4.3 Efisiensi Alat Pengering ........................................................ 72

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 76

  5.2 Saran ................................................................................................... 76

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Standart Kualitas Cabai Merah Segar (SNI 01-4480-1989) ...........

  59 Tabel 4.5 Data Perbandingan Radiasi Teoritis Dengan Pengukuran 05Mei2014 ......................................................................................

  72 Tabel 4.14 Data Perhitungan Panas dan Efisiensi Kolektor 10 April 2014 ....

  70 Tabel 4.13 Data Perhitungan Panas dan Efisiensi Kolektor 25 Maret 2014 ...

  69 Tabel 4.12 RH dan Temperatur Ruangan Pengering Sampel 2 Hari 2 ............

  68 Tabel 4.11 RH dan Temperatur Ruangan Pengering Sampel 2 Hari 1 ...........

  67 Tabel 4.10 RH dan Temperatur Ruangan Pengering Sampel 1 Hari 2 ...........

  65 Tabel 4.9 RH dan Temperatur Ruangan Pengering Sampel 1 Hari 1 .............

  63 Tabel 4.8 Data Moisture Ratio Sampel Kedua ................................................

  61 Tabel 4.7 Data Moisture Ratio Sampel Pertama .............................................

  60 Tabel 4.6 Data Perbandingan Radiasi Teoritis Dengan Pengukuran 06Mei2014 ......................................................................................

  58 Tabel 4.4 Data Perbandingan Radiasi Teoritis Dengan Pengukuran 26April2014 .....................................................................................

  7 Tabel 2.2 Standart Mutu Cabai Kering (SNI 01-3389-1994)...........................

  54 Tabel 4.3 Data Perbandingan Radiasi Teoritis Dengan Pengukuran 25April2014 .....................................................................................

  53 Tabel 4.2 Perhitungan Urutan Hari Berdasarkan Bulan ..................................

  43 Tabel 4.1 Data Radiasi Pengukuran Tanggal 25 April 2014 ...........................

  43 Tabel 3.5 Spesifikasi T dan RH Smart Sensor ................................................

  42 Tabel 3.4 Spesifikasi Measurement Apparatus ...............................................

  41 Tabel 3.3 Spesifikasi Wind Velocity Sensor ....................................................

  40 Tabel 3.2 Spesifikasi Pyranometer .................................................................

  24 Tabel 3.1 Spesifikasi Load Cell ......................................................................

  20 Tabel 2.4 Faktor Koleksi Iklim .......................................................................

  9 Tabel 2.3 Urutan Hari Berdasarkan Bulan ......................................................

  74

  

DAFTAR GAMBAR

  31 Gambar 2.14 Perpindahan Panas Konveksi pada Plat Datar ...........................

  47 Gambar 3.9 Rock Woll ....................................................................................

  46 Gambar 3.8 Triplek .........................................................................................

  41 Gambar 3.6 Alat Ukur Hobo Microstation data Logger ................................. 44 Gambar 3.7 Mesin Pengering ..........................................................................

  40 Gambar 3.5 Hobo Microstation data logger ...................................................

  39 Gambar 3.4 Load Cell ......................................................................................

  37 Gambar 3.3 Spesifikasi Agilient 34972 A .......................................................

  37 Gambar 3.2 Agilient 34972 A ..........................................................................

  33 Gambar 3.1 Laptop ..........................................................................................

  32 Gambar 2.15 Perpindahan Panas Radiasi ........................................................

  30 Gambar 2.13 Perpindahan Panas Koveksi ......................................................

Gambar 2.1 Matahari ....................................................................................... 15

  29 Gambar 2.12 Perpindahan Panas Konduksi ....................................................

  29 Gambar 2.11 Evacuated Tube Collector .........................................................

  28 Gambar 2.10 Kolektor Surya Konsentrator .....................................................

  28 Gambar 2.9 Kolektor Surya Prismatic ............................................................

  26 Gambar 2.8 Kolektor Surya Plat Datar ...........................................................

  22 Gambar 2.7 Komponen-komponen Umum Kolektor ......................................

  19 Gambar 2.6 Sudut Sinar dan Posisi Sinar Matahari ........................................

  19 Gambar 2.5 Hubungan Matahari Dengan Bumi ..............................................

  18 Gambar 2.4 Pergerakan Bumi Terhadap Matahari ..........................................

Gambar 2.2 Radiasi Surya ............................................................................... 17 Gambar 2.3 Lapisan Atmosfer Bumi ..............................................................

  47

Gambar 3.10 Kaca ...........................................................................................

  48 Gambar 3.11 Styrofoam ...................................................................................

  48 Gambar 3.12 Plat Aluminium .........................................................................

  49 Gambar 3.13 Lem Kaca ..................................................................................

  49 Gambar 3.14 Cat Minyak ................................................................................

  49 Gambar 3.15 Rangkain Pengujian ...................................................................

  50 Gambar 3.16 Diagram Alir Penelitian .............................................................

  52

  DAFTAR GRAFIK

  Grafik 4.1 Grafik Perbandingan Radiasi Teoritis Dengan Radiasi Pengukuran pada Tanggal 25April2014 .............................................................

  59 Grafik 4.2 Grafik Perbandingan Radiasi Teoritis Dengan Radiasi Pengukuran pada Tanggal 26April2014 .............................................................

  60 Grafik 4.3 Grafik Perbandingan Radiasi Teoritis Dengan Radiasi Pengukuran pada Tanggal 05Mei2014 ...............................................................

  61 Grafik 4.4 Grafik Perbandingan Radiasi Teoritis Dengan Radiasi Pengukuran pada Tanggal 06Mei2014 ...............................................................

  62 Grafik 4.5 Moisture Ratio Pada Sampel 1 .......................................................

  65 Grafik 4.6 Moisture Ratio Pada Sampel 2 .......................................................

  66 Grafik 4.7 Grafik RH dan Temperatur Ruangan Sampel 1 Hari ke-1 .............

  67 Grafik 4.8 Grafik RH dan Temperatur Ruangan Sampel 1 Hari ke-2 .............

  68 Grafik 4.9 Grafik RH dan Temperatur Ruangan Sampel 2 Hari ke-1 .............

  69 Grafik 4.10 Grafik RH dan Temperatur Ruangan Sampel 2 Hari ke-2 ...........

  70 Grafik 4.11 Grafik Waktu vs Temperatur tanggal 25 Maret 2014 ..................

  73 Grafik 4.12 Grafik Waktu vs Intensitas Radiasi Matahari dan Efisiensi ........

  73 Grafik 4.13 Grafik Waktu vs Temparatur tanggal 10 April 2014 ...................

  75 Grafik 4.14 Grafik Waktu vs Intensitas Radiasi Matahari dan Efisiensi ........

  75