PENGERING ENERGI SURYA DENGAN VARIASI TINGGI CEROBONG

  

PENGERING ENERGI SURYA

DENGAN VARIASI TINGGI CEROBONG

Tugas Akhir

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

  Diajukan oleh :

  

WAHYU ADI SUSENA

NIM : 045214046

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

SOLAR ENERGY DRIER

WITH VARIOUS HEIGHTS OF CHIMNEY

Final Project

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

  

WAHYU ADI SUSENA

Student Number : 045214046

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

HALAMAN PERSEMBAHAN

  UNTUK SEMUA YANG AKU CINTAI & AKU BANGGAKAN :

  

Tuhan YESUS X-tus

Bapak & Ibu

Kakak-kakakku (Mas Anung, Mas Pramono, Mbak Retno) dan keponakan-keponakanku

  Pricergirl-ku “Terima kasih atas semua yang kalian lakukan untuk aku …”

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Wahyu Adi Suseno Nomor Mahasiswa : 045214046 Demi Perkembangan ilmu pengetahuan, saya meberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

  

“PENGERING ENERGI SURYA DENGAN VARIASI TINGGI CEROBONG”

  Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

  Demikina pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

  Dibuat di Yogyakarta. Pada Tanggal : 21 Juli 2008 Yang menyatakan.

  (Wahyu adi Suseno)

  

INTISARI

  Pengeringan merupakan salah satu proses yang penting pada pengolahan hasil pertanian karena cara pengeringan yang kurang baik mengakibatkan hasil pertanian menjadi rusak seperti menjadi busuk, berjamur, berubah warna atau berkecambah. Pembuatan pengering energi surya dengan variasi tinggi cerobong, bertujuan mengertahui perubahan pengurangan kadar air pada bahan yang dikeringkan dengan pengunaan tinggi cerobong yang berbeda. Serta mengetahui nilai temperatur maksimal, efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan, dan efisiensi sistem yang dapat dihasilkan.

  Pembuatan pengering energi surya dengan tinggi cerobong 65 cm, 100 cm dan 150 cm, dan mengunakan 2 jenis absorber yaitu; absorber alumunium dicat hitam dan absorber arang. Pengukuran dilakukan tiap 10 menit, dengan pegambilan data suhu kering dan suhu basah udara masuk, udara di dalam dan udara keluar pengering. Dan pencatatan udara sekitar dan energi surya yang datang.

  Setelah dilakukan penelitian terhadap pengering energi surya dengan variasi

  C

  tinggi cerobong, maka dapat diketahui Nilai suhu udara maksimal 53,5 , pada Absorber arang dengan tinggi cerobong 65 cm. Nilai rata-rata tertinggi Efisiensi Kolektor 0,075 %, pada tinggi cerobong 100 cm absorber cat. Nilai rata-rata tertinggi Efisiensi Pengambilan 90,5 %, pada tinggi cerobong 65 cm absorber arang. Nilai rata-rata tertinggi Efisiensi Sistim 31,25 %, pada tinggi cerobong 150 cm absorber cat.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

  Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam judul “ Pengering Energi

  

Surya Dengan Variasi Tinggi Cerobong “ ini karena adanya bantuan dan kerjasama

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

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

  2. Ir. Greg. Heliarko, S.J, S.S, B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

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

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

  5. 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.

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

  7. Yosef Rizal Adriaswara dan Bambang Setiawan, sebagai teman kelompok dalam pembuatan Tugas Akhir ini.

  8. Rekan-rekan mahasiswa khususnya angkatan 2004 yang telah memberikan masukan-masukan dan dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

  9. 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, 21 Juli 2008 Penulis

  

DAFTAR ISI

Halaman judul................................................................................................... i

Title page............................................................................................................ ii

Pengesahan ........................................................................................................ iii

Pernyataan ......................................................................................................... v

Intisari ................................................................................................................ vi

Kata pengantar.................................................................................................. vii

Lembar Persembahan....................................................................................... ix

Lembar Pernyataan Publikasi ......................................................................... x

Daftar isi............................................................................................................. xi

Daftar gambar ................................................................................................... xiv

Daftar tabel ........................................................................................................ xv

  

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

  1.1 Latar belakang ............................................................................ 1

  1.2 Perumusan masalah .................................................................... 2

  1.3 Tujuan dan manfaat.................................................................... 3

  1.4 Batasan masalah ......................................................................... 4

  

BAB II LANDASAN TEORI................................................................... 5

  2.1 Prinsip Kerja............................................................................... 6

  2.2 Perbedaan Tekanan .................................................................... 6

  2.3 Intensitas Enerfi Surya Yang Datang ......................................... 7

  2.4 Kalor Yang Diperlukan Untuk Menguapkan Air....................... 7

  2.5 Energi Berguna........................................................................... 8

  2.6 Efisiensi...................................................................................... 9

  2.6.1 Efisiensi Kolektor............................................................ 9

  2.6.2 Efisiensi Pengambilan ..................................................... 10

  2.6.3 Efisiensi Sistem ............................................................... 10

  

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

  3.1 Skema Alat ................................................................................. 13

  3.2 Variabel Yang Divariasikan ....................................................... 14

  3.3 Variabel Yang Diukur ................................................................ 14

  3.4 Langkah Penelitian..................................................................... 14

  3.5 Pengolahan Dan Analisa Data.................................................... 15

  

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN.................................. 16

  4.1 Data penelitian ............................................................................ 16

  4.1.1 Pengering Dengan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dan Tinggi Cerobong 65 cm ................ 16

  4.1.2 Pengering Dengan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dan Tinggi Cerobong 100 cm .............. 17

  4.1.3 Pengering Dengan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dan Tinggi Cerobong 150 cm .............. 17

  4.1.4 Pengering Dengan Absorber Arang dan Tinggi Cerobong 65 cm ................................................................. 18

  4.1.5 Pengering Dengan Absorber Arang dan Tinggi Cerobong 100 cm ............................................................... 19

  4.1.6 Pengering Dengan Absorber Arang dan Tinggi Cerobong 150 cm ............................................................... 19

  4.2 Pengolahan dan perhitungan ....................................................... 20

  4.2.1 Perhitungan data pada Pengering DenganAbsorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam............................ 20 4.2.1.a Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg.......... 20 4.2.1.b Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg ....... 22 4.2.1.c Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg ....... 23

  4.2.2 Perhitungan data pada Pengering Dengan Absorber Dari Arang.......................................................................... 23

  4.2.2.a Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg.......... 23

  4.3 Jumlah Energi Yang Terpakai Untuk Memanasi Udara Di Absorber...................................................................................... 25

  4.5.1 Grafik Efisiensi Kolektor ................................................... 43

  5.2 Saran .......................................................................................... 50

  5.1 Kesimpulan ............................................................................... 50

  

BAB V PENUTUP .................................................................................... 50

  4.5.4 Grafik Hubungan Kekeringan Massa Dengan Waktu........ 49

  4.5.3 Grafik Efisiensi Sistem Pengeringan ................................. 47

  4.5.2 Grafik Efisiensi Pengambilan ............................................ 45

  4.5 Analisa Data ............................................................................... 43

  4.3.1 Perhitungan data pada Pengering Dengan Absorber Dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam........................... 25

  4.4.3 Perhitungan Efisiensi Sistem Pengeringan......................... 38

  4.4.2 Perhitungan Efisiensi Pengambilan.................................... 33

  4.4.1 Perhitungan Efisiensi Kolektor .......................................... 29

  4.4 Perhitungan Efisiensi ................................................................. 29

  4.3.2.a Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg.......... 28 4.3.2.b Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg ....... 28 4.3.2.c Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg ....... 29

  4.3.2 Perhitungan data pada Pengering Dengan Absorber Dari Arang.......................................................................... 28

  4.3.1.a Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg.......... 26 4.3.1.b Tinggi Cerobong 100 cm dengan Massa Padi 1 kg ....... 27 4.3.1.c Tinggi Cerobong 150 cm dengan Massa Padi 1 kg ....... 27

  

Daftar pustaka................................................................................................... 51

Lampiran

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Alat pengering energi surya .................................................................. 6Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan........................ 8Gambar 3.1 Skema alat penelitian ............................................................................ 13

  a i o

Gambar 4.1 Pencarian W , W dan W dengan Grafik Psikrometrik ....................... 34

  T

Gambar 4.2 Grafik hubungan efisiensi kolektor dengan G pada absorber cat........ 43

  T

Gambar 4.3 Grafik hubungan efisiensi kolektor dengan G pada absorber arang .... 44

  T

Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi pengambilan dengan G pada absorber cat. 45

  T

Gambar 4.5 Grafik hubungan efisiensi pengambilan dengan G pada absorber arang.............................................................................................................. 46

  T

Gambar 4.6 Grafik hubungan efisiensi sistem dengan G pada absorber cat ........... 47

  T

Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi sistem dengan G pada absorber arang....... 48Gambar 4.8 Grafik hubungan pengurangan kadar air dengan waktu ....................... 49

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data absorber alumunium dicat hitam,tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg ...................................................................... 16Tabel 4.2 Data absorber alumunium dicat hitam, tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg ...................................................................... 17Tabel 4.3 Data absorber alumunium dicat hitam, tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg ...................................................................... 18Tabel 4.4 Data absorber arang, tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg ...................................................................... 18Tabel 4.5 Data absorber arang, tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg ...................................................................... 19Tabel 4.6 Data absorber arang, tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg ...................................................................... 20Tabel 4.7 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 65 cm, massa 1 kg........ 22Tabel 4.8 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 100 cm, massa 1 kg..... 22Tabel 4.9 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 150 cm, massa 1 kg...... 23Tabel 4.10 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber arang tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg......... 24Tabel 4.11 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber arang tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg....... 24Tabel 4.12 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber arang tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg....... 25Tabel 4.13 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 65 cm, massa 1 kg........ 26Tabel 4.14 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 100 cm, massa 1 kg...... 27Tabel 4.15 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 150 cm, massa 1 kg...... 27Tabel 4.16 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber arang tinggi cerobong 65 cm, massa 1 kg .................... 28Tabel 4.17 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber arang tinggi cerobong 100 cm, massa 1 kg .................. 28Tabel 4.18 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber arang tinggi cerobong 150 cm, massa 1 kg .................. 29Tabel 4.19 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 65 cm ,massa 1 kg........ 30Tabel 4.20 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 100 cm ,massa 1 kg...... 30Tabel 4.21 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 150 cm, massa 1 kg...... 31Tabel 4.22 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber arang tinggi cerobong 65 cm, massa 1 kg ................................... 32Tabel 4.23 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber arang tinggi cerobong 100 cm, massa 1kg .................................. 32Tabel 4.24 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber arang tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg ............................... 33Tabel 4.25 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 65 cm, massa 1 kg........ 35Tabel 4.26 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 100 cm, massa 1 kg...... 35Tabel 4.27 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 150 cm, massa 1 kg...... 36Tabel 4.28 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber arang tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg ....................... 36Tabel 4.29 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber arang tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg ..................... 37Tabel 4.30 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber arang tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg ..................... 37Tabel 4.31 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg ................. 39Tabel 4.32 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg ............... 39Tabel 4.33 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber almunium di cat hitam tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg ............... 40Tabel 4.34 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber arang tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg............................................ 41Tabel 4.35 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber arang tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg.......................................... 41Tabel 4.36 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber arang tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg ......................................... 42

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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

  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-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 dari arang. Tetapi informasi teknis tentang efisiensi alat pengering dengan absorber dari arang ini belum banyak.

1.2 Perumusan Masalah

  Perbedaan tinggi cerobong pada pengering memberikan tarikan tambahan yang diperoleh dari pebedaan massa jenis antara udara di dalam dan udara di luar pengering. Arang mempunyai beberapa sifat yang ideal untuk dijadikan absorber, yaitu mempunyai harga kapasitas panas yang kecil dan absorbtivitas radiasi surya yang besar. Selain itu arang mudah didapat dan murah. Beberapa variabel yang mungkin mempengaruhi efisiensi pengeringan pada alat pengering energi surya dengan bahan absorber dari arang adalah jenis arang (kayu ), perbedaan tinggi cerobong pada pengering. Untuk mengetahui pengaruh dari tiap variabel tersebut terhadap efisiensi pengeringan maka pada penelitian ini variabel-variabel tersebut akan divariasikan pada sebuah model alat pengering. Pada penelitian ini dipilih

  Efisiensi pengeringan pada dasarnya merupakan perbandingan antara energi yang terpakai untuk pengeringan 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 akan mengeringkan hasil pertanian maka semakin besar energi yang terpakai untuk pengeringan dari energi surya yang datang sehingga efisiensi pengeringan semakin besar. Sehingga temperatur dan tekanan udara setelah melewati bahan absorber harus diusahakan setinggi mungkin.

1.3 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan yang ingin dicapai yaitu :

  1. Untuk mengetahui pengaruh tinggi cerobong terhadap, pengurangan kadar air pada bahan yang dikeringkan oleh pengering surya.

  2. Mengetahui nilai maksimal, efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan dan efisiensi sistem yang dapat dihasilkan.

  Manfaat yang di dapat yaitu : 1. Menambah kepustakaan teknologi pengeringan hasil pertanian energi surya.

  2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pengeringan hasil pertanian dengan energi surya yang dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

  3. Mengurangi ketergantungan penggunaan dari minyak bumi dan listrik

1.4 Batasan Masalah

  1. Pada penelitian ini dibuat sebuah model pengering dengan tenaga surya dengan tinggi cerobong 65 cm, 100 cm dan 150 cm.

  2. Kolektor memiliki ukuran panjang 50 cm dan lebar 50 cm, jarak antara kaca dengan plat 2 cm, ketebalan arang 0,5 cm, lubang udara 1 cm dan kemiringan kolektor .

  45

  3. Udara mengalir ke dalam alat pengering secara alami tidak menggunakan bantuan blower.

  4. Bahan yang dikeringkan adalah gabah, dengan berat 1 kg.

BAB II LANDASAN TEORI Pengering hasil pertanian pada umunya terdiri dari 3 bagian utama yaitu :

  kotak kolektor, yang terdiri dari plat, absorber dan kaca, serta lubang udara. Plat yang digunakan adalah jenis plat datar dengan bahan alumunium, sedangkan sebagai absorbernya mengunakan cat dan arang. Absorber akan menerima energi surya yang datang dan mengkonversikannya menjadi panas. Absorber ini berfungsi untuk memanasi udara luar yang mengalir lewat lubang udara ke dalam alat pengering secara alami (atau dapat juga dengan bantuan blower). Udara yang panas mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari pada udara dingin di bagian rak pengering, sehingga udara dapat mengalir dan mengeringkan hasil pertanian. 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. Bagian yang kedua dari pengering hasil pertanian adalah kotak pengering dimana didalamnya terdapat rak pengering. Rak pengering digunakan untuk meletakkan bahan yang akan dikeringkan. Bagian terakhir dari pengering hasil pertanian adalah cerobong, dimana fungsinya adalah untuk memberikan tarikan tambahan yang diciptakan oleh perbedaan massa jenis antara udara di dalam dan di luar pengering. Konstruksi pengering hasil pertanian yang umum dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.1. Alat pengering energi surya

  II. 1 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 Udara yang panas mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari pada udara dingin. Karena adanya perbedaan massa jenis ini udara dapat mengalir dan mengeringkan hasil pertanian. Proses ini berlangsung terus-menerus sampai proses pengeringan selesai.

  II. 2 Perbedaan Tekanan

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

  [ ρ + h − ρ h ( ρ − ρ ) ] g (1)

  ∆p = ^{1 ( 1 ) 2 2} dengan : h ₁ : jarak antara lapisan bawah padi dengan permukaan dasar (m) h : jarak antara lapisan atas padi dengan cerobong (m) ₂ ρ

  : massa jenis udara lingkunga sekitar (kg/m ) ³ ₁ ρ

  : massa jenis udara setelah melewati kolektor (kg/m ) ³ ₂ ρ : massa jenis udara setelah melewati lapisan padi (kg/m ³ ) g : 9,81 m/detik ² II. 3 Intensitas Energi Surya yang Datang

  Intensitas energi surya yang datang dapat dinyatakan dengan persamaan: 100 4 ,

  x

  I G _T

  = (2) dengan : _T

  G : intensitas energi surya yang datang ( ) ²

  / m W I : arus dari energi surya yang datang (A)

II. 4 Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air

  Kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air dinyatakan dengan persamaan: Q = massa air yang keluar x (3) _fg

  h

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

  h

  : entalpi uap jenuh (kj/kg)

  Cerobong

  h

  1 G T Lapisan

  ∆h

  Padi Tutup transparan

  h

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

  Asian Institute of Technology, Thailand II. 5 Energi Berguna ( Q ). _u 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:

  m . C .( T − T ) _{P i} Q = _u

  (4) ∆ 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) Laju massa aliran udara (m) dapat dihitung dengan:

  m = ρ ⋅ V (5)

  dengan:

  3

  ρ : massa jenis udara (kg/m )

3 V : volume aliran udara kolektor (m )

  II. 6 Efisiensi

  Efisiensi dari suatu alat adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan dengan masukan yang diberikan. Efisiensi pengeringan sebuah alat penngering energi surya dapat dinyatakan dalam tiga konteks yaitu : (1) efisiensi kolektor ( η C ).

  (2) efisiensi pengambilan ( ).

  η P (3) efisiensi sistem ( η S ).

  II.6.1 Efisiensi Kolektor ( η C )

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

  Q _U

  η = (6) _c

  I A _c

  dengan: Q U : energi berguna ( W)

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

  II.6.2 Efisiensi Pengambilan ( η P )

  Efisiensi pengambilan ( η P ) didefinisikan sebagai perbandingan uap air yang dipindahkan (diambil) oleh udara dalam alat pengering dengan kapasitas teoritis udara menyerap uap air, dan dapat dinyatakan dengan persamaan: _{i a i o p}

  W W W W − −

  =

  η (7) dengan: W O : kelembaban absolut udara keluar alat pengering W

  i

  : kelembaban absolut udara masuk alat pengering W a : kelembaban jenuh adiabatis udara masuk alat pengering

  II.6.3 Efisiensi Sistem Pengeringan ( η S )

  Efisiensi sistem pengeringan ( η S

  ) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi yang digunakan untuk menguapkan air dari hasil pertanian yang dikeringkan dengan energi yang datang pada alat pengering, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  c ^s A

  I L W = η (8)

  dengan : W : laju massa air yang menguap (kg/detik) L : kalor laten dari air yang menguap saat temperatur pengering (J/kg)

II. 7 Tinjauan Pustaka

  Pengeringan merupakan cara terbaik dalam pengawetan bahan makanan dan pengering energi surya merupakan teknologi yang sesuai bagi kelestarian alam (Scanlin, 1997). Pengeringan dengan penjemuran langsung (tradisional) sering menghasilkan kualitas pengeringan yang buruk. Hal ini disebabkan bahan yang dijemur langsung tidak terlindungi dari debu, hujan, angin, serangga, burung atau binatang lain. Kontaminasi dengan mikroorganisme yang terdapat di tanah dapat membahayakan kesehatan (Häuser et. al). Kunci dari pengeringan bahan makanan adalah mengeluarkan kandungan air secepat mungkin pada temperatur yang tidak merusak bahan makanan tersebut. Jika temperatur terlalu rendah maka mikroorganisme akan berkembang sebelum bahan makanan kering tetapi jika temperatur terlalu tinggi maka bahan makanan dapat mengalami pengeringan yang berlebih pada bagian permukaan (Kendall, 1998). Kelemahan utama dari pengering energi surya adalah kecilnya koefisien perpindahan panas antara pelat absorber dan udara yang dipanasi, sehingga menyebabkan efisiensi kolektor yang rendah.

  Beberapa modifikasi telah banyak diusulkan meliputi penggunaan sirip (Garg et al., 1991), penggunaan absorber dengan permukaan kasar (Choudhury et al., 1988), dan penggunaan absorber porus (Sharma et. al., 1991). Penelitian pengering energi surya

  2

  dengan luas kolektor 1,64m yang dilengkapi 8 sampai 32 sirip segi empat dengan

  2

  luas total sirip 0,384 m 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 porus di India menghasilkan nilai yang sesuai dengan penelitian secara eksperimen (Sodha et. al., 1982). Eksperimen dengan absorber porus menggunakan kasa alumunium dengan permukaan reflektif dibagian bawahnya menghasilkan efisiensi yang hampir sama dengan enam lembar bilah baja yang dicat hitam tetapi memiliki keunggulan dalam kemudahan pembuatannya (Scanlin, D et. al. ,1999).

BAB III METODE PENELITIAN III.1 Skema Alat Pengering hasil pertanian pada umunya terdiri dari 3 bagian utama yaitu :

  a. Kotak kolektor, dengan ukuran 50 cm x 50 cm yang terdiri dari plat, absorber dan kaca, serta lubang udara.

  b. Kotak pengering dengan ukuran rak untuk mengeringkan 50 cm x 22 cm.

  c. Cerobong dengan tinggi 65 cm, 100 cm dan 150 cm dari rak pengering. Skema alat pengering hasil pertanian dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini :

  III.2 Variabel yang Divariasikan 1. Pengering dengan tinggi cerobong 65 cm, 100 cm dan 150 cm.

  2. Jenis absorber : jenis plat aluminium dicat hitam dan jenis arang kayu.

  III.3 Variabel yang Diukur

  1. Temperatur udara sekitar (T a )

  2. Tegangan dari energi surya yang datang (V)

  3. Temperatur udara masuk kolektor T = temperatur kering

  1 T 2 = temperatur basah

  4. Temperatur udara keluar kolektor T

  3 = temperatur kering

  T

  4 = temperatur basah

  5. Temperatur udara keluar pengering T

  5 = temperatur kering

  T

  6 = temperatur basah

  III.4 Langkah Penelitian 1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada gambar 3.1.

  2. Pengambilan data dilakukan dengan mevariasikan jenis absorber dan massa padi yang dikeringkan.

  3. Pengambilan data dilakukan setiap 10 menit sebanyak 10 kali.

  4. Data yang dicatat adalah temperatur udara sekitar (T a ), temperatur udara masuk kolektor, temperatur udara keluar kolektor, temperatur udara keluar pengering.

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

III.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 (8). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :

  1. Hubungan efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan dan efisiensi sistem dengan

  T G .

  2. Hubungan Penghilangan kadar air pada bahan yang dikeringkan dengan waktu.

BAB IV HASIL PENELITIAN IV.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.Tempat pengambilan data di lakukan di lingkungan universitas sanata Dharma

IV.1.1 Pengering Dengan Absorber dari Plat Aluminium yang di Cat Hitam dan Tinggi Cerobong 65 cm.

  1

  T

  10.25 WIB Massa padi awal (W

  1 27,5 32,3 25,3 43,2 28,2 32,2 26,6 837,5 2 10 27,3 31,8 25,9 48,1 29,0 32,7 27,0 735,0 3 20 30,0 31,1 26,3 46,7 28,3 33,2 27,4 830,0 4 30 29,6 33,6 27,6 48,2 28,6 34,0 28,5 550,0 5 40 29,8 31,5 27,2 49,3 29,1 35,0 28,6 825,0 6 50 30,9 32,6 26,2 45,2 27,9 33,8 27,5 827,5 7 60 30,7 31,5 26,2 40,4 26,1 32,3 27,0 857,5 8 70 29,8 32,3 28,7 42,5 26,8 32,8 27,7 882,5 9 80 30,9 32,8 25,8 50,6 36,6 33,6 28,0 882,5 10 90 30,5 31,1 26,5 47,5 28,1 32,8 28,7 900,0

  T (W/m ² )

  G

  6 ( C)

  T

  C)

  5 (

  T

  4 ( C)

  3 ( C)

  ) : 1 kg Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : Ketebalan padi = 1 cm

  T

  Hari/Tanggal : Rabu, 23 Aprill 2008 Jam :

  T

  1 ( C)

  T

  C)

  a (

  T

  (menit)

  No Waktu

Tabel 4.1 Data absorber aluminium dicat hitam,tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg.

  2 ( C)

IV.1.2 Pengering Dengan Absorber dari Plat Aluminium yang di Cat Hitam dan Tinggi Cerobong 100 cm.

  Hari/Tanggal : Selasa, 13 Mei 2008 Jam :

  11.20 WIB Massa padi awal (W ) : 1 kg

1 Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

  Ketebalan padi = 1 cm

Tabel 4.2 Data absorber Aluminium dicat hitam, tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg.

  a

  1

  2

  3

  4

  5

  6 T T T T T T T T

  Waktu G ₂

  (menit) (

  C) ( C) ( C) ( C) ( C) ( C) ( C) (W/m )

  No 1 27,4 28,2 21,5 50,7 32,2 31,6 24,3 747,5 2 10 29,3 30,8 23,0 42,7 35,3 35,3 25,1 625,0 3 20 27,0 27,6 22,9 49,6 33,1 33,2 24,9 745,0 4 30 28,0 28,5 23,1 51,0 33,7 33,6 25,9 700,0 5 40 29,5 30,8 23,4 52,9 35,6 36,2 26,2 707,5 6 50 24,2 24,8 22,8 49,5 31,8 32,3 24,9 712,5 7 60 26,3 26,7 22,4 50,4 32,2 33,4 25,1 695,0 8 70 27,3 28,4 23,1 51,8 35,6 34,5 25,2 672,5 9 80 29,1 30,2 23,6 49,4 33,1 36,1 26,0 670,0

  10 90 27,3 30,0 23,4 50,6 34,0 33,8 25,3 152,5 Massa padi sesudah dikeringkan ( W ) = 0,945 kg

2 IV.1.3 Pengering Dengan Absorber dari Plat Aluminium yang di Cat Hitam dan Tinggi Cerobong 150 cm.

  Hari/Tanggal : Sabtu, 21 Juni 2008 Jam :

  12.30 WIB Massa padi awal (W ) : 1 kg

1 Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel 4.3 Data absorber Aluminium dicat hitam, tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg.

  T

  1 29,7 30,6 22,7 45,3 32,0 33,5 25,2 645,0 2 10 31,4 32,2 23,4 46,9 34,0 33,4 25,7 647,5 3 20 31,7 32,3 24,2 49,6 36,1 34,9 26,3 607,5 4 30 29,4 30,2 22,8 50,6 36,7 35,3 25,6 592,5 5 40 30,4 31,3 24,5 49,3 37,7 34,9 26,7 542,5 6 50 31,8 33,3 24,6 49,5 38,9 35,5 26,3 515,0 7 60 31,0 31,2 24,6 49,2 39,8 36,0 27,3 475,0 8 70 32,2 33,3 24,4 49,2 40,5 35,9 27,0 422,5 9 80 32,7 33,9 24,9 47,7 40,2 37,3 27,2 370,0 10 90 33,1 34,5 26,4 49,1 41,8 39,0 28,8 387,5

  T (W/m ² )

  G

  6 ( C)

  T

  C)

  5 (

  T

  4 ( C)

  3 ( C)

  No Waktu

  T

  2 ( C)

  T

  1 ( C)

  T

  C)

  a (

  T

  (menit)

  Massa padi sesudah dikeringkan ( W ) = 0,91 kg

2 IV.1.4 Pengering Dengan Absorber dari Arang dengan Tinggi Cerobong 65 cm.

  1 ) : 1 kg.

  T

  Massa padi sesudah dikeringkan ( W ) = 0,94 kg.

  1 27,5 29,5 25,9 39,0 31,7 31,0 27,0 837,5 2 10 27,3 29,2 25,7 52,2 32,9 32,9 27,6 735,0 3 20 30,0 31,7 26,9 39,9 34,9 34,8 28,4 830,0 4 30 29,6 30,0 26,5 47,5 33,9 34,1 28,0 550,0 5 40 29,8 31,6 27,4 44,0 34,7 35,8 28,9 825,0 6 50 30,9 31,3 26,3 42,6 35,1 35,7 28,2 827,5 7 60 30,7 31,4 26,0 49,3 34,3 35,2 27,9 857,5 8 70 29,8 31,1 26,1 53,5 34,5 35,3 28,0 882,5 9 80 30,9 32,7 24,6 42,3 35,2 36,1 28,1 882,5 10 90 30,5 34,7 22,5 44,4 30,2 37,7 28,7 900,0

  T (W/m ² )

  G

  6 ( C)

  T

  C)

  5 (

  T

  4 ( C)

  3 ( C)

  Hari/Tanggal : Rabu, 23 April 2008. Jam : 10.25 WIB. Massa padi awal (W

  T

  2 ( C)

  T

  1 ( C)

  T

  C)

  a (

  T

  (menit)

  No Waktu

Tabel 4.4 Data absorber arang, tinggi cerobong 65 cm dengan massa 1 kg.

  Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : Ketebalan padi = 1 cm.

IV.1.5 Pengering Dengan Absorber dari Arang dan Tinggi Cerobong 100 cm.

  Hari/Tanggal : Selasa, 13 Mei 2008 Jam : 11.20 WIB. Massa padi awal (W ) : 1 kg.

1 Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : Ketebalan padi = 1 cm.

Tabel 4.5 Data absorber arang, tinggi cerobong 100 cm dengan massa 1 kg.

  a

  1

  2

  3

  4

  5

  6 T T T T T T T T

  Waktu G ₂ No (menit) (

  C) ( C) ( C) ( C) ( C) (

  C) ( C) (W/m )

  1 27,4 32,2 24,9 42,5 33,8 33,7 26,3 747,5 2 10 29,3 30,9 22,8 43,3 34,2 35,6 26,3 625,0 3 20 27,0 33,7 24,8 44,7 35,4 36,6 27,4 745,0 4 30 28,0 30,9 25,2 43,6 39,9 35,9 27,1 700,0 5 40 29,5 33,5 24,0 44,8 35,5 36,3 26,6 707,5 6 50 24,2 31,8 23,8 43,3 33,9 35,5 26,2 712,5 7 60 26,3 32,3 24,5 44,2 34,7 35,6 26,2 695,0 8 70 27,3 32,4 24,5 44,4 35,3 37,0 27,3 672,5 9 80 29,1 32,8 24,7 43,8 34,8 36,4 26,9 670,0 10 90 27,3 27,8 24,1 43,3 34,4 35,4 26,2 152,5

  Massa padi sesudah dikeringkan ( W ) = 0,92 kg.

2 IV.1.6 Pengering Dengan Absorber dari Arang dan Tinggi Cerobong 150 cm.

  Hari/Tanggal : Sabtu, 21 Juni 2008. Jam : 12.30 WIB. Massa padi awal (W ) : 1 kg.

1 Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : Ketebalan padi = 1 cm.

Tabel 4.6 Data absorber arang, tinggi cerobong 150 cm dengan massa 1 kg.

  T = 32,2

  Menghitung Penurunan Tekanan ( ∆p)

  Data Tabel 4.1 Diketahui : h

  1

  = 0,1 m ∆ h = 0,01 m h

  2

  = 0,64 m Ta= 32,3 C T = 43,2

  3 C

  5 C

  No Waktu

  Mencari ρ ,

  1

  ρ ,

  2

  ρ p = ρ R T

  Sehingga, ρ =

  T R p . m kN

  / 101 3 , ²

  Massa padi sesudah dikeringkan (W ) = 0,94 kg.

  1 29,7 31,4 24,6 39,0 32,6 35,0 26,9 645,0 2 10 31,4 31,3 25,1 41,0 32,5 36,1 27,0 647,5 3 20 31,7 32,5 25,4 46,3 33,9 38,1 27,3 607,5 4 30 29,4 34,0 25,8 45,6 33,4 37,6 27,0 592,5 5 40 30,4 31,7 25,3 48,5 33,2 37,7 27,2 542,5 6 50 31,8 34,6 25,4 44,3 33,8 38,6 27,6 515,0 7 60 31,0 35,1 25,6 44,3 34,2 39,3 28,3 475,0 8 70 32,2 34,4 25,4 44,3 32,8 38,4 27,9 422,5 9 80 32,7 33,5 25,6 44,3 33,1 38,2 28,0 370,0 10 90 33,1 34,3 26,0 46,4 34,2 38,6 28,2 387,5

  T (W/m ² )

  G

  (menit)

  T

  a (

  C)

  T

  1 ( C)

  T

  2 ( C)

  T

  3 ( C)

  T

  4 ( C)

  T

  5 (

  C)

  T

  6 ( C)

2 IV.2 Perhitungan Data

IV.2.1 Perhitungan data pada Pengering DenganAbsorber dari Plat Aluminium yang di Cat Hitam.

a. Tinggi Cerobong 65 cm dengan Massa Padi 1 kg.

  3

  ρ = 1,156114 kg/m ₂ 101 , 3 kN / m

  ρ =

  1

  , 287 kN . m /( kg . K ) x 316 , ₃

  2 K ρ = 1,116260 kg/m

  1 ₂

  101 , 3 kN / m ρ =

  2

  , 287 kN . m /( kg . K ) x 305 , ₃

  2 K ρ = 1,156493 kg/m

  2

  2

  , 1 m 1,1561 Pa − + 1 , 1162 Pa , 64 m ( 1,1561 Pa − 1 , 1564 Pa ) x 9 , 81 kg / s ∆p = [ ( ) ] ∆p = 0,00160705 Pa, Menghitung Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air

  h

  Q = massa air yang keluar x _fg h diperoleh dari interpolasi T dari tabel A-8-1 sifat air dan uap jenuh. _fg

  3 43 . 2 − 42 x 2401 , 4 − 2396 ,

  6 ⎡ ) ( ⎤

• h _{fg ) )}

  = 2396 ,

  ( (

  6 −

  44

  42 ⎢⎣ ⎥⎦ h _fg = 2398,52 kj/kg h = 2,39852 Mj/kg _fg

  Q = 0,07 kg x 2,39852 Mj/kg Q = 0,1678964 Mj