Karakteristik Absorber Porus pada pengering energi surya dengan ketebalan absorber 15 cm - USD Repository

  KARAKTERISTIK ABSORBER PORUS PADA PENGERING ENERGI SURYA DENGAN KETEBALAN ABSORBER 15 CM Tugas Akhir

  Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

  Diajukan oleh :

  RIGAR WIDI SULISTYAWAN NIM : 055214025 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009

  

THE CHARACTERISTIC OF PORUS ABSORBER ON DRYING TOOL

SOLAR ENERGY WITH THICK ABSORBER 15 CM

Final Project

  Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering by

  

RIGAR WIDI SULISTYAWAN

Student Number : 055214025

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2009

  

INTISARI

  Proses pengeringan pada prinsipnya adalah proses mengurangi kadar air dari suatu bahan (penguapan). Sistem pengeringan yang umum digunakan dalam sektor pertanian adalah dengan tenaga surya. Penjemuran merupakan salah satu hal yang penting karena pengeringan yang kurang baik mengakibatkan hasil pertanian menjadi rusak, untuk memperbaiki hasil pertanian dapat menggunakan pengering energi surya dengan absorber porus. Penelitian ini bertujuan mengetahui unjuk kerja alat pengering serta mengetahui persentase perbedaan pengeringan yang dihasilkan alat dengan penjemuran langsung.

  Pada penelitian ini dibuat sebuah model pengering tenaga surya dengan absorber porus dengan panjang 150 cm, lebar 100 cm, tebal 20 cm yang terdiri dari kotak kolektor (100 cm x 100 cm) dengan kedalaman absorber 15 cm, kotak pengering (100 cm x 50 cm), lubang udara masuk dan keluar dari kotak pengering dengan ukuran 100 cm x 15 cm. Variabel yang divariasikan adalah (1) sudut tutup udara masuk 30°, 60° dan 90°, (2) Bahan yang dikeringkan : Padi 900 gr, Handuk 525 gr, dan kangkung 500gr.

  Hasil yang didapat dalam penelitian pengering energi surya dengan ketebalan absober 15 cm adalah efisiensi kolektor terbesar terdapat pada sudut udara masuk 30˚, beban padi 0,9 kg yaitu 0,000407 % dan hasil untuk kelembaban relatif paling rendah sebesar 15 % keluar kolektor pada sudut udara masuk 3

  0˚, beban kangkung 0,5kg, sedangkan untuk Persentase penurunan berat terbesar terjadi pada sudut udara masuk 60˚, beban handuk 0,525 kg yaitu sebesar 71,43 %

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

  Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam judul

  “

KARAKTERISTIK ABSORBER PORUS PADA PENGERING ENERGI SURYA

DENGAN KETEBALAN ABSORBER 15 CM “ ini karena adanya bantuan dan

  kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada:

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

  2. Budi Sugiharto S.T.,M.T, selaku ketua Program Studi Teknik Mesin.

  3. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T, selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.

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

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

  6. Orang tuaku tercinta Bapak Rb. Basuki Atmodjo dan Ibu Agnes Bakti Widarti yang telah berjuang keras memenuhi segala kebutuhanku selama kuliah dan terima kasih atas dorongan semangat serta doa yang tiada hentinya untuk aku.

  7. Kakakku L.Tyas Adi Kristanto dan Adikku Th Putri Kurnia Jati terima kasih atas Doa,Dukungan materi,Semangat dan Kerjasamanya.

  8. Prima Aji, Jati Pradana, Heldi, Okta, Santo, Agung, Dion, dan Adi terima kasih telah memberikan motivasi dan bantuannya.

  9. Rekan-rekan mahasiswa khususnya angkatan 2005 yang telah memberikan masukan-masukan dan dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

  10. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan Tuagas Akhir ini.

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

  Terima kasih.

  Yogyakarta,15 Oktober 2009 Penulis

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

  i

TITLE PAGE

  ii

  LEMBAR PENGESAHAN

  iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI

   iv LEMBAR PERNYATAAN

  v

  INTISARI

  vi

KATA PENGANTAR

  vii

  

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI ix

DAFTAR ISI

  x

  DAFTAR TABEL

  xiii

  DAFTAR GAMBAR

  xix

  BAB I : PENDAHULUAN

  1

  1.1. Latar Belakang

  1

  1.2. Tujuan dan Manfaat

  3 BAB II : DASAR TEORI

  4

  2.1. Landasan Teori

  4

  2.2. Prinsip Kerja

  5

  2.3. Tinjauan Pustaka 6

  2.4. Rumus Perhitungan 7

  BAB III : METODE PENELITIAN

  13

  3.1. Skema Alat

  13

  3.2. Variabel yang Divariasikan

  15

  3.3. Variabel yang Diukur

  15

  3.4. Langkah Penelitian

  15

  3.5. Pengolahan dan Analisa Data

  16 BAB IV : ANALISIS DATA, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

  17

  4.1. Data Penelitian

  17

  4.1.1 Data dengan Bahan Padi Basah sudut udara masuk 30°

  17

  4.1.2 Data dengan Bahan Padi Basah sudut udara masuk 60º

  18

  4.1.3 Data dengan Bahan Handuk Basah sudut udara masuk 30º

  19

  4.1.4 Data dengan Bahan Handuk Basah sudut udara masuk 60º

  20

  4.1.5 Data dengan Bahan Handuk Basah sudut udara masuk 90º

  22

  4.1.6 Data dengan Bahan Kangkung Basah sudut udara masuk 30º 23

  4.1.7 Data dengan Bahan Kangkung Basah sudut udara masuk 60º

  24

  4.1.8 Data dengan Bahan Kangkung Basah sudut udara masuk 90º

  25

  4.2. Perhitungan Data Padi

  27

  4.2.1 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium

  27 Ketebalan Absorber 15 cm, Sudut Udara Masuk 30˚

  4.2.2 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorb er 15 cm, Sudut Udara Masuk 60˚ 40

  4.3. Perhitungan Data dengan Bahan Handuk 53

  4.3.1 Perhitungan pada kedalaman absorber 15 cm dengan variasi sudut udara masuk 30 º

  53

  4.3.2 Perhitungan pada kedalaman absorber 15 cm dengan variasi sudut udara masuk 60 º

  66

  4.3.3 Perhitungan pada kedalaman absorber 15 cm dengan variasi sudut udara masuk 90 º

  79

  4.4. Perhitungan Data Bahan Daun Singkong

  92

  4.4.1 Perhitungan pada kedalaman absorber 15 cm dengan variasi sudut udara masuk 30º

  92

  4.4.2 Perhitungan pada kedalaman absorber 15 cm dengan variasi sudut udara masuk 60º 105

  4.4.3 Perhitungan pada kedalaman absorber 15 cm dengan variasi sudut udara masuk 90º 118

  4.5 Hasil perhitungan dengan gambar grafik 131

BAB V : PENUTUP

  151

  5.1. Kesimpulan 151

  5.2. Saran 152

  

DAFTAR PUSTAKA 153

LAMPIRAN

  

DATA TABEL

Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm sudut udara masuk 30

  ˚, massa beban padi 0,9 kg

  17 Tabel 4.2 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm sudut udara masuk 60 ˚, massa beban padi 0,9 kg

  19 Tabel 4.3 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm sudut udara masuk 30 ˚, massa beban handuk 0,525 kg

  20 Tabel 4.4 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm sudut udara masuk 60 ˚, massa beban handuk 0,525 kg

  21 Tabel 4.5 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm sudut udara masuk 90 ˚, massa beban handuk 0,525 kg

  22 Tabel 4.6 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm sudut udara masuk 30 ˚, massa beban kangkung 0,5 kg

  23 Tabel 4.7 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm sudut udara masuk 60 ˚, massa beban handuk 0,5 kg

  24 Tabel 4.8 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm sudut udara masuk 90 ˚, massa beban handuk 0,5 kg

  26 Tabel 4.9 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm, sudut udara masuk 30 ˚, beban padi 0,9 kg.

  29 Tabel 4.10 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur

  30 Tabel 4.11 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 30˚, beban padi 0.9 kg.

  31 Tabel 4.12 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 30

  ˚, beban padi 0.9 kg 33

Tabel 4.13 Data perhitungan P- saturated (Data tabel 4.1)Tabel 4.22 Data perhitungan P- saturated (Data tabel 4.2)

  54 Tabel 4.28 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur

  sudut udara masuk 30 ˚, beban handuk 0,525 kg.

Tabel 4.27 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm

  49 Tabel 4.26 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm, sudut uda ra masuk 60˚, beban padi 0,9 kg 51

  48 Tabel 4.25 Data perhitungan T-hfg (dari Tabel 4.2)

  48 Tabel 4.24 Data perhitungan T-hf (Data Tabel 4.2)

  47 Tabel 4.23 Data perhitungan T-hg (Data Tabel 4.2)

  ˚, beban padi 0,9 kg 46

  34 Tabel 4.14 Data perhitungan T-hg (Data Tabel 4.1)

  44 Tabel 4.21 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 60

  43 Tabel 4.20 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 6 0˚, beban padi 0,9 kg.

  42 Tabel 4.19 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur

  absorber 15 cm, sudut udara masuk 60 ˚, beban padi 0,9 kg.

Tabel 4.18 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan

  36 Tabel 4.17 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm, sudut uda ra masuk 30˚, beban padi 0.9 kg 39

  35 Tabel 4.16 Data perhitungan T-hfg (dari Tabel 4.1)

  35 Tabel 4.15 Data perhitungan T-hf (Data Tabel 4.1)

  55 Tabel 4.29 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber

Tabel 4.30 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm

  70 Tabel 4.39 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk

  77 Tabel 4.45 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 90 ˚, beban handuk 0,525 kg.

  75 Tabel 4.44 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm, sudut uda ra masuk 60˚, beban handuk 0,525 kg

  74 Tabel 4.43 Data perhitungan T-hfg (dari Tabel 4.4)

  73 Tabel 4.42 Data perhitungan T-hf (Data Tabel 4.4)

  73 Tabel 4.41 Data perhitungan T-hg (Data Tabel 4.4)

Tabel 4.40 Data perhitungan P- saturated (Data tabel 4.4)

  60˚, beban handuk 0,525 kg 71

  68 Tabel 4.38 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 6 0˚, beban handuk 0,525 kg.

  sudut udara masuk 30˚, beban handuk 0,525 kg 58

  67 Tabel 4.37 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur

  64 Tabel 4.36 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 60 ˚, beban handuk 0,525 kg.

  62 Tabel 4.35 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm, sudut uda ra masuk 30˚, beban handuk 0,525 kg

  61 Tabel 4.34 Data perhitungan T-hfg (dari Tabel 4.3)

  60 Tabel 4.33 Data perhitungan T-hf (Data Tabel 4.3)

  60 Tabel 4.32 Data perhitungan T-hg (Data Tabel 4.3)

Tabel 4.31 Data perhitungan P- saturated (Data tabel 4.3)

  80

Tabel 4.47 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber

  15 cm sudut udara masuk 9

  83 0˚, beban handuk 0,525 kg.

Tabel 4.48 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm

  sudut udara masuk 90˚, beban handuk 0,525 kg 84

Tabel 4.49 Data perhitungan P- saturated (Data tabel 4.5)

  85 Tabel 4.50 Data perhitungan T-hg (Data Tabel 4.5)

  86 Tabel 4.51 Data perhitungan T-hf (Data Tabel 4.5)

  87 Tabel 4.52 Data perhitungan T-hfg (dari Tabel 4.5)

  87 Tabel 4.53 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm, sudut uda

  90 ra masuk 90˚, beban handuk 0,525 kg

Tabel 4.54 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm

  sudut udara masuk 30

  93 ˚, beban kangkung 0,5 kg

Tabel 4.55 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur

  94 Tabel 4.56 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 3

  95 0˚, beban kangkung 0,5 kg

Tabel 4.57 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm

  sudut udara masuk 30˚, beban kangkung 0,5 kg 97

Tabel 4.58 Data perhitungan P- saturated (Data tabel 4.6)

  98 Tabel 4.59 Data perhitungan T-hg (Data Tabel 4.6)

  99 Tabel 4.60 Data perhitungan T-hf (Data Tabel 4.6)

  99 Tabel 4.61 Data perhitungan T-hfg (dari Tabel 4.6) 100

Tabel 4.62 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber

  15 cm, sudut uda 103 ra masuk 30˚, beban kangkung 0,5 kg

Tabel 4.63 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm

  sudut udara masuk 60 ˚, beban kangkung 0,5 kg 106

Tabel 4.64 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur 107Tabel 4.65 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber

  15 cm sudut udara masuk 6 108 0˚, beban kangkung 0,5 kg

Tabel 4.66 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm

  sudut udara masuk 60˚, beban kangkung 0,5 kg 110

Tabel 4.67 Data perhitungan P- saturated (Data tabel 4.7) 111Tabel 4.68 Data perhitungan T-hg (Data Tabel 4.7) 112Tabel 4.69 Data perhitungan T-hf (Data Tabel 4.7) 112Tabel 4.70 Data perhitungan T-hfg (dari Tabel 4.7) 113Tabel 4.71 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber

  15 cm, sudut uda 115 ra masuk 60˚, beban kangkung 0,5 kg

Tabel 4.72 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm

  sudut udara masuk 90 ˚, beban kangkung 0,5 kg 119

Tabel 4.73 Data hasil pengukuran Gt dengan alat ukur 120Tabel 4.74 Hasil perhitungan energi berguna pada pengering energi surya dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber

  15 cm sudut udara masuk 9 122 0˚, beban kangkung 0,5 kg

Tabel 4.75 Hasil perhitungan Efisiensi kolektor pada pengering dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber 15 cm

  sudut udara masuk 90˚, beban kangkung 0,5 kg 123

Tabel 4.76 Data perhitungan P- saturated (Data tabel 4.8) 124Tabel 4.77 Data perhitungan T-hg (Data Tabel 4.8) 125Tabel 4.78 Data perhitungan T-hf (Data Tabel 4.8) 125Tabel 4.80 Hasil perhitungan kelembaban spesifik dan kelembaban relatif dengan absorber porus aluminium ketebalan absorber

  15 cm, sudut uda ra masuk 90˚, beban kangkung 0,5 kg 129

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Alat pengering energi surya

  5 Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan.

  David Kennedy Leaf for Life, USA

  8 Gambar 3.1 Skema alat penelitian

  14 Gambar 3.2 Skema ukuran alat penelitian

  14 Gambar 4.1 Grafik efisiensi kolektor dengan ketebalan absorber 15 cm 130 sudut udara masuk 30˚, beban padi 0,9 kg

Gambar 4.2 Grafik radiasi surya yang datang

  131 sudut udara masuk 30˚, beban padi 0,9 kg

Gambar 4.3 Grafik kelembaban relatif absorber 15 cm

  132 sudut udara masuk 30˚, beban padi 0,9 kg

Gambar 4.4 Grafik efisiensi kolektor dengan ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 6

  0˚, beban padi 0,9 kg 133

Gambar 4.5 Grafik radiasi surya yang datang sudut udara masuk 6 133

  0˚, beban padi 0,9 kg

Gambar 4.6 Grafik kelembaban relatif absorber 15 cm sudut udara masuk 6

  0˚, beban padi 0,9 kg 134

Gambar 4.7 Grafik efisiensi kolektor dengan ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 3 135

  0˚, handuk 0,525 kg

Gambar 4.8 Grafik radiasi surya yang datang sudut udara masuk 3 135

  0˚, beban handuk 0,525 kg

Gambar 4.9 Grafik kelembaban relatif absorber 15 cm sudut udara masuk 3

  0˚, beban handuk 0,525 kg 136

Gambar 4.10 Grafik efisiensi kolektor dengan ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 6 137

  0˚, handuk 0,525 kg

Gambar 4.11 Grafik radiasi surya yang datang sudut udara masuk 6 138

  0˚, beban handuk 0,525 kg

Gambar 4.12 Grafik kelembaban relatif absorber 15 cm sudut udara masuk 6

  0˚, beban handuk 0,525 kg 139

Gambar 4.13 Grafik efisiensi kolektor dengan ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 9 140

  0˚, handuk 0,525 kg

Gambar 4.14 Grafik radiasi surya yang datang sudut udara masuk 9 141

  0˚, beban handuk 0,525 kg

Gambar 4.15 Grafik kelembaban relatif absorber 15 cm sudut udara masuk 9

  0˚, beban handuk 0,525 kg 141

Gambar 4.16 Grafik efisiensi kolektor dengan ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 3 142

  0˚, kangkung 0,5 kg

Gambar 4.17 Grafik radiasi surya yang datang sudut udara masuk 3 143

  0˚, beban kangkung 0,5 kg

Gambar 4.18 Grafik kelembaban relatif absorber 15 cm sudut udara masuk 3

  0˚, beban kangkung 0,5 kg 143

Gambar 4.19 Grafik efisiensi kolektor dengan ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 6 144

  0˚, kangkung 0,5 kg

Gambar 4.20 Grafik radiasi surya yang datang sudut udara masuk 6 145

  0˚, beban kangkung 0,5 kg

Gambar 4.21 Grafik kelembaban relatif absorber 15 cm sudut udara masuk 6

  0˚, beban kangkung 0,5 kg 146

Gambar 4.22 Grafik efisiensi kolektor dengan ketebalan absorber 15 cm sudut udara masuk 9 147

  0˚, kangkung 0,5 kg

Gambar 4.23 Grafik radiasi surya yang datang sudut udara masuk 9 147

  0˚, beban kangkung 0,5 kg

Gambar 4.24 Grafik kelembaban relatif absorber 15 cm sudut udara masuk 9

  0˚, beban kangkung 0,5 kg 148

Gambar 4.25 Grafik perbandingan berat bahan padi 0,9 kg

  Antara penjemuran langsung dengan alat 149

Gambar 4.26 Grafik perbandingan berat bahan handuk 0,525 kg

  Antara penjemuran langsung dengan alat 149

Gambar 4.27 Grafik perbandingan berat bahan kangkung 0.5 kg

  Antara penjemuran langsung dengan alat 150

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Dalam sektor pertanian sistem pengeringan yang umum digunakan adalah tenaga surya. Penjemuran secara langsung memerlukan waktu yang lama dan dapat merusak kualitas hasil pertanian karena radiasi ultraviolet, air hujan dan gangguan binatang.Cara pengeringan yang lain menggunakan alat pengering yang umumnya menggunakan bahan bakar minyak atau energi listrik, tetapi belum semua daerah terdapat jaringan listrik dan bahan bakar minyak juga tidak mudah didapat, sehingga biaya proses pengeringan menjadi mahal dan harga jual pertaniaannya menjadi tinggi.

  Proses pengeringan pada prinsipnya adalah proses mengurangi kadar air dari suatu bahan. Proses utama yang terjadi pada proses pengeringan adalah penguapan. Penguapan terjadi apabila air yang dikandung oleh suatu bahan teruap, yaitu apabila panas diberikan kepada bahan tersebut. Panas ini dapat diberikan melalui berbagai sumber, seperti kayu, api, minyak dan gas, arang baru ataupun tenaga surya.Uap air yang terjadi dipindahkan dari tempat pengeringan melalui aliran udara. Proses aliran udara ini terjadi karena terdapat perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan udara ini dapat terjadi secara konveksi bebas maupun konveksi paksa. Konveksi bebas terjadi tanpa bantuan luar, yaitu pengaliran udara hanya bergantung pada perbedaan tekanan yang disebabkan

  2 digunakan kipas untuk memaksa gerakan udara. Tujuan akhir dari sistem pengeringan bukan saja untuk mempercepat proses pengeringan, akan tetapi juga untuk meningkatkan mutu bahan yang dikeringkan dan sistem dapat beroperasi dengan biaya relatif rendah. Dengan kata lain, kita ingin mengoptimumkan operasi sistem pengeringan tersebut.

  Energi surya merupakan energi yang tersedia melimpah di bumi sehingga pemanfaatan energi surya dapat mengurangi atau bahkan menggantikan penggunaan bahan bakar atau energi listrik dalam proses pengeringan hasil-hasil pertanian. Alat pengering dengan memanfaatkan energi surya yang ada umumnya menggunakan absorber jenis pelat yang terbuat dari tembaga atau alumunium. Masalah yang ada dengan penggunaan absorber jenis pelat ini adalah dari segi biaya yang lebih mahal dan teknologi pembuatan alat pengering yang lebih sukar jika dibandingkan alat pengering yang menggunakan absorber jenis porus.

  Penelitian yang dilakukan menggunakan bahan padi, handuk dan daun kangkung. Khusus untuk daun kangkung mempunyai beberapa tujuan diantaranya dijadikan obat, yaitu dengan cara dikeringkan terlebih dahulu, kemudian dibuat menjadi serbuk. Tujuan dari pembuatan serbuk untuk memudahkan pengambilan kandungan-kandungan kimia yang terkandung, untuk diambil bahan yang berpotensi menjadi obat (ekstrak). Obat yang biasa dibuat dengan daun kangkung adalah sebagai obat tidur, bagi penderita yang mempunyai gangguan susah tidur/insomnia.

  3

1.2 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan yang ingin dicapai yaitu : a. Membuat model pengering dengan absorber porus kasa aluminium.

  b. Untuk mengetahui unjuk kerja alat pengering energi surya dengan absorber porus yang dinyatakan dalam daya berguna, efisiensi kolektor, dan kelembaban relatif.

  c. Mengetahui persentase perbedaan pengeringan yang dapat dihasilkan alat dengan penjemuran langsung.

  Manfaat yang di dapat yaitu :

  1. Menambah kepustakaan teknologi khususnya pengeringan menggunakan energi surya.

  2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe alat pengering menggunakan energi surya yang dapat membantu masyarakat dalam krisis energi ini.

  3. Memberikan solusi pengeringan bagi masyarakat yang belum terjangkau oleh listrik, untuk mengurangi biaya produksi, dan memberikan solusi energi surya sebagai energi terbarukan untuk mengurangi penggunaan minyak bumi yang terbatas jumlahnya.

  

BAB II

LANDASAN TEORI 2. 1 Landasan Teori

  Pada dasarnya pengering energi surya ini perpindahan panasnya berlangsung secara konveksi bebas yaitu pengaliran udara hanya bergantung pada perbedaan tekanan yang disebabkan oleh perbedaan densitas udara. Pengering energi surya menggunakan absorber porus pada umunya terdiri dari 3 bagian utama yaitu : kotak kolektor, absorber yang berbentuk porus,dan penutup(plastik).Bagian pertama alat pengering adalah lubang udara masuk yang berfungsi untuk lubang masuknya udara sekitar ke dalam kolektor secara alami. Bagian kedua adalah absorber yang berfungsi untuk menyerap energi surya yang berupa energi panas dan untuk memanaskan udara yang masuk ke kolektor secara alami. Absorber yang digunakan adalah jenis absorber porus dengan bahan alumunium,kemudian dicat warna hitam untuk memaksimalkan penyerapan energi surya. Perpindahan panas dari absorber ke udara tersebut berlangsung secara konveksi. Udara yang sudah dipanaskan oleh absorber ini akan mengalir melewati rak pengering yang digunakan untuk meletakan bahan yang akan dikeringkan, kemudian udara panas dan kering menembus bahan yang akan dikeringkan. Pada saat udara panas ini menembus bahan yang dikeringkan terjadilah perpindahan panas yang menguapkan air dari bahan yang dikeringkan ke udara, proses ini

  5 disebut proses pengeringan. Bagian terakhir dari pengering hasil pertanian adalah lubang pembuangan uap atau lubang udara basah, dimana fungsinya adalah untuk membuang udara yang membawa uap air ke lingkungan sekitar di luar alat pengering. Konstruksi pengering hasil pertanian yang umum dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.1. Alat pengering energi surya

  2. 2 Prinsip Kerja

  Prinsip kerja dari pengering yaitu energi surya yang datang akan diterima dan dikonversikan oleh absorber didalam kolektor. Selanjutnya absorber ini berfungsi untuk memanasi udara luar yang mengalir lewat lubang udara masuk. Udara yang panas mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari pada udara dingin. Karena adanya perbedaan massa jenis ini udara

  6 dapat mengalir secara alami dan mengeringkan bahan yang dikeringkan. Proses ini berlangsung terus-menerus sampai proses pengeringan selesai.

  2. 3 Tinjauan Pustaka

  Pengeringan merupakan cara terbaik dalam pengawetan bahan makanan dan pengering energi surya merupakan teknologi yang sesuai bagi kelestarian alam. 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. 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. Kelemahan utama dari pengering energi surya adalah kecilnya koefisien perpindahan panas antara pelat absorber dan udara yang dipanasi, sehingga menyebabkan efisiensi kolektor yang rendah.

  7

  2. 4 Rumus Perhitungan

1. Perbedaan Tekanan

  Perbedaan tekanan ditimbulkan karena adanya perbedaan massa jenis antara udara didalam dan diluar pengering, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  h h ( ) g (1)

  ∆p = ^{1 1 2 2} dengan : : penurunan tekanan (Pa)

  ∆p h : jarak antara lapisan bawah bahan yang dikeringkan dengan lubang ₁ udara masuk (m) h : jarak antara lapisan atas bahan yang dikeringkan dengan lubang ₂ udara keluar (m) ₃

  : massa jenis udara lingkungan sekitar (kg/m ) _{3 1} : massa jenis udara setelah melewati kolektor (kg/m ) ₂ : massa jenis udara setelah melewati lapisan bahan yang dikeringkan ₃ (kg/m ) ₂ g : 9,81 m/detik

  8

2. Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air

  Kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air dinyatakan dengan persamaan: Q = massa air yang keluar x h (2) _fg dengan :

  Q : kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air (Mj / kg)

  h : entalpi uap jenuh (kj/kg) _fg

  h

2 Bahan yang

  G T

  dikeringkan Aliran udara keluar

  Plastik transparan

  h

  

1

Aliran udara masuk Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan.

  David Kennedy Leaf for Life, USA

  9

  Q

3. Daya Berguna ( )

  u

  Jumlah energi yang terpakai untuk memanasi udara di absorber (jumlah energi yang dipindahkan dari absorber ke udara) disebut dengan daya berguna dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  m . C .( T T ) _{P i} Q _u

  (3)

  t

  dengan: m : laju massa aliran udara dalam kolektor (kg/detik)

  O C P : panas spesifik udara (J/(kg.

  C)

  O

  T O : temperatur udara keluar kolektor (

  C)

  O

  T i : temperatur udara masuk kolektor (

  C)

  t : waktu pengambilan data (detik)

  Laju massa aliran udara (m) dapat dihitung dengan:

  m

  V

  (4) dengan:

  3

  : massa jenis udara (kg/m )

3 V : volume aliran udara kolektor (m )

  10

4. Efisiensi

  Efisiensi dari suatu alat adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan dengan masukan yang diberikan. Efisiensi kolektor ( )

  C

  didefinisikan sebagai perbandingan antara daya berguna dengan total energi surya yang datang ke kolektor, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  Q _{U c}

  (5)

  I A _c

  dengan: Q U : daya berguna ( W)

  2 I : intensitas energi surya yang datang (W/m )

2 A C : luas kolektor surya (m )

  5. ) dengan menggunakan rumus: Kelembaban Spesifik ( ₂ . 622 P _{g 2 2}

   (6) P P _{2 g 2} Dengan: P g2 = Tp-sat basah

  P

  2 = 101,325 kpa (1atm)

  11 Kelembaban Spesifik (

  1 ) dengan menggunakan rumus: C ( T T ) h _{p 2 1 2 fg 2}

  1 =

  (7)

  h h _{g 1 f 2} o

  Dengan: C = 1.005 (Kj/kg

  C)

  p o

  T keluar kolektor = Suhu basah(

  C) T masuk kolektor

  = Suhu kering(˚C) H fg2 = Hfg basah H g1 = Hfg kering H = Hf basah

  f2

6. Kelembaban relatif ( ) dengan menggunakan rumus:

  _{1 1} P _{2 1}

  (8) ( . 622 ) P _{1 g 1} Dengan: = Kelembaban relatif ₁ P = 101,325 kpa (1atm)

  2 ₁

  = Kelembaban Spesifik (Kg H

  2 O/Kg dry air)

  12

  7. Penurunan berat (penyusutan berat) (ΔW) dengan rumus : awal akhir (9)

  ΔW = W – W Dengan:

  ΔW = penyusutan berat (gram) W awal = berat awal ditimbang (gram) W akhir = berat akhir setelah ditimbang (gram)

  8. Persentase berat yang dihasilkan (%W) :

  W - ( W ) _{awal akhir}

  X 100 %

  % W = (10)

  W _awal Keterangan :

  W awal = berat awal ditimbang (kg) W = berat akhir setelah ditimbang (kg)

  akhir

  % W = Persentase berat (%W)

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

  Alat pengering dengan menggunakan absorber porus pada umumnya terdiri dari 3 bagian utama yaitu : a. Pada penelitian ini dibuat sebuah model pengering dengan tenaga surya dengan panjang 150 cm, lebar 100 cm, tebal 20 cm.

  b. Kotak kolektor, dengan ukuran 100 cm x 100 cm yang terdiri dari absorber porus dan plastik transparan, serta lubang udara masuk dengan ukuran 100 cm x 15 cm.

  c. Kotak pengering dengan ukuran 100 cm x 50 cm, rak pengering untuk meletakan bahan yang dikeringkan dengan ukuran 100 cm x 50 cm.

  d. Lubang udara keluar dari kotak pengering dengan ukuran 100 cm x 15 cm.

  e. Jenis absorber : jenis kasa aluminium dicat hitam.

  f. Kedalaman absorber : 15 cm

  g. Kaki penyangga alat pengering

  h. Variabel yang dapat mempengaruhi efisiensi pengeringan pada alat pengering energi surya dengan bahan absorber jenis porus adalah jenis material, ukuran keporusan, ketebalan porus dan posisi bahan absorber.

  14 Skema alat pengering hasil pertanian dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.1. Skema alat penelitian

  Plastik

Gambar 3.2. Skema ukuran alat penelitian

  15

  1 = temperatur kering

  2. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada gambar 3.1.

  1. Penelitian dilakukan saat matahari bersinar terang atau pada waktu pagi hingga sore hari.

  3.4 Langkah Penelitian

  = temperatur basah

  2

  T

  1 = temperatur kering

  4. Temperatur udara keluar pengering T

  2 = temperatur basah

  T

  3. Temperatur udara keluar kolektor T

  3.2 Variabel yang Divariasikan 1.

  2 = temperatur basah

  T

  1 = temperatur kering

  2. Temperatur udara masuk kolektor T

  )

  2

  1. Radiasi dari energi surya yang datang (W/m

  3.3 Variabel yang Diukur

  2. Bahan yang dikeringkan : padi 900 gr, handuk 525 gr, dan kangkung 500gr

  Pengering dengan sudut tutup udara masuk 30˚, 60˚, 90 °

  3. Posisi absorber porus harus terkena sinar matahari secara langsung.

  16

  4. Pengambilan data dilakukan dengan mevariasikan sudut tutup udara masuk (30º, 60º, dan 90º).

  5. Pengambilan data dilakukan setiap 10 menit selama kurang lebih 2 jam.

  6. Data yang dicatat adalah temperatur udara masuk kolektor, temperatur udara setelah kolektor, temperatur udara setelah kotak beban.

  7. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat pengering harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan pengambilan data variasi saat ini.

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 (10). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan efisiensi kolektor dengan waktu.

BAB IV HASIL PENELITIAN

4.1 Data Penelitian

  Kita akan mengetahui data yang telah diambil dengan variasi yang berbeda. Pengambilan data tiap variasi hanya dilakukan sekali saja. Bahan yang di keringkan adalah padi, handuk basah dan daun kangkung. Tempat pengambilan data di lakukan di lingkungan Universitas Sanata Dharma.

  4.1.1 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 15 cm, Sudut Udara Masuk 30 ˚, Beban Padi 0,9 kg. Tanggal : 06 April 2009 Jam : 09.30 - 11.30 WIB Massa handuk awal (W ) : 0,9 kg ₁ Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm, sudut udara masuk 30

  ˚, massa beban padi 0,9 kg Suhu masuk Suhu keluar Suhu setelah kolektor, ˚ C kolektor, ˚ C beban, ˚ C

  T

  Waktu G ₂ No (menit) Kering Basah Kering Basah Kering Basah (W/m )

  1

  10

  25.6

  19.5

  49.6

  30.8

  41.8 29.4 840

  2

  20

  22.1

  16.2

  51.3

  31

  47.6 30.5 795

  3

  30

  22.8

  16.8

  46.8

  27.4

  43.1 29.5 275

Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm, sudut udara masuk 30

  52.3

  24.8

  90

  9

  24.3

  80

  8

  30.2

  18.3

  50.5

  24.3

  80

  8

  24.5

  70

  7

  28.9

  19.1

  29.4

  18.7

  22

  28.4 12 120

  41.9

  23.4

  28.5

  27.9 12 120

  30.6 11 110

  48.1

  27.9

  9

  27.5 11 110

  27.4 10 100

  50

  21.4

  27.5

  24.8 10 100

  90

  53.7

  24.5

  ˚, massa beban padi 0,9 kg (lanjutan) Massa padi sesudah dikeringkan ( W ₂ ) = 0,6 kg

  4

  40

  4

  27.4

  50.9

  16.5

  22.6

  40

  T (W/m ² ) Kering Basah Kering Basah Kering Basah

  5

  Suhu setelah beban, ˚ C G

  Suhu masuk kolektor, ˚ C Suhu keluar kolektor, ˚ C

  (menit)

  Waktu

  Data yang diperoleh disajikan pada Tabel 4.2,sebagai berikut: No

  4.1.2 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 15 cm, Sudut Udara Masuk 60 ˚, Beban Padi 0,9 kg. Tanggal : 08 April 2009 Jam : 11.30 - 13.30 WIB Massa handuk awal (W ₁ ) : 0,9 kg

  Selisih berat padi sebelum dan setelah dikeringkan ( ΔW) = 0,3 kg

  22.6

  50

  70

  24.4

  7

  24.4

  60

  6

  30.8

  51.4

  18.5

  60

  27.8

  6

  27.8

  50

  5

  30.2

  49.4

  21.8

  28.5

Tabel 4.2 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm, sudut udara masuk 60

  49.3

  31.7

  46.5

  20.5

  26.5

  80

  8

  49 35.8 1032

  31.6

  13.3

  9

  18.2

  70

  7

  42.5 31.5 555

  28.7

  43.3

  20.2

  26.3

  48.7 35.7 445

  90

  6

  28.5

  30

  42.2

  24.3

  29.5

  44.6 32.8 289 12 120

  28.2

  44.2

  22.3

  45.3 32.1 230 11 110

  26.9

  31.5

  47.8

  25.3

  31.4

  45.1 35.3 445 10 100

  31.1

  46.1

  20.7

  60

  46.6 32.4 355

  ˚, massa beban padi 0,9 kg Massa padi sesudah dikeringkan ( W ₂ ) = 0,6 kg

  10

  19.2

  20

  2

  49.6 34.5 863

  32

  50.6

  12.1

  17.5

  1

  49.1

  ) Kering Basah Kering Basah Kering Basah

  2

  GT (W/m

  Suhu keluar kolektor, ˚ C Suhu setelah beban, ˚ C

  (menit) Suhu masuk kolektor, ˚ C

  No Waktu

  4.1.3 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 15 cm, Sudut Udara Masuk 30 ˚, Beban Handuk 0,525 kg. Tanggal : 01 Mei 2009 Jam : 10.40 - 12.40 WIB Massa handuk awal (W ₁ ) : 0,525 kg

  Selisih berat padi sebelum dan setelah dikeringkan ( ΔW) = 0,3 kg

  13.6

  30.2

  29.2

  17.8

  45.3

  18.7

  24.3

  50

  5

  46.8 33.6 462

  31.7

  46.8

  23.6

  48.6 33.9 575

  40

  4

  50.2 34.5 694

  31.9

  51.6

  14.6

  20.5

  30

  3

  41.2 32.4 356 Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel 4.3 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 15 cm, sudut udara masuk 30

  8

  23.6

  80

  9

  56.9 43.5 543

  38.5

  58.7

  18

  28.1

  70

  55.3 35.9 517

  56.2

  38.3

  57.4

  15.5

  24.6

  60

  7

  51.2 31.7 929

  38.6

  57

  14.1

  35.7

  27.5

  52.8 36.4 785 12 110

  35.5

  60.1

  13.8

  27.3

  62.4 33.7 809 13 120

  33.7

  58.5

  14.5

  22.3

  34.4

  52.3 35.9 904

  58

  12.8

  24.1

  54.3 37.2 865 11 100

  33.7

  55.6

  14.3

  21.8

  90

  10

  16.5

  50