Rancang Bangun Pengering Gabah Dengan Bahan Bakar Biomassa
RANCANG BANGUN PENGERING GABAH
DENGAN BAHAN BAKAR BIOMASSA
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
THARIQ TARZI
NIM. 110421025
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
1
Universitas Sumatera Utara
2
Universitas Sumatera Utara
3
Universitas Sumatera Utara
4
Universitas Sumatera Utara
5
Universitas Sumatera Utara
6
Universitas Sumatera Utara
7
Universitas Sumatera Utara
8
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan
karuniaNya serta nikmat kesehatan yang diberikanNya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Sarjana ini dengan sebaik-baiknya dan dalam waktu yang
sesingkat-singkatnya.
Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dilaksanakan
mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikan agar memperoleh gelar sarjana di
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun
Tugas Sarjana yang dipilih dengan judul “RANCANG BANGUN PENGERING
GABAH DENGAN BAHAN BAKAR BIOMASSA”
Dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini penulis banyak mendapat
dukungan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini dengan ketulusan hati
penulis ingin menghaturkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua dan keluarga tercinta (Ayah) Drs.Asrizal, SE. MM, dan (Ibu)
Yenni yang senantiasa memberikan kasih sayang, dukungan, motivasi dan
nasihat yang tak ternilai harganya. Serta kepada kakak dan adik-adik saya
yaitu Citra utami, ST. MT, Tri wita sari dan Wina asrini yang telah banyak
memberi saya semangat.
2. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST. MT, selaku Dosen Pembimbing yang
telah banyak meluangkan waktunya membimbing, memotivasi, dan membantu
penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
3. Bapak Suprianto, ST. MT, yang juga banyak membantu dalam memberikan
fasilitas alat penelitian dalam perancangan ini.
4. Bapak Prof.Dr.Ir. Bustami Syam, MSME (Dekan Fakultas Teknik USU),
beserta segenap staf dan jajarannya.
5. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik USU.
6. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin, Universitas Sumatera Utara.
i
Universitas Sumatera Utara
7. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik USU.
8. Rekan satu tim Rindu Sidabutar dan Jupri Surbakti atas kerja sama yang baik
untuk menyelesaikan penelitian ini.
9. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Departemen Teknik Mesin, khususnya kepada
kawan-kawan seperjuangan Angkatan 2011 yang tidak dapat disebutkan satu
per satu yang telah banyak membantu dan memberi masukan yang berguna
demi kelengkapan Tugas Sarjana ini, "Solidarity Forever".
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan baik dalam penulisan
maupun penyajian Tugas Sarjana ini. Untuk itu penulis sangat mengharapkan
saran-saran yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan Tugas
Sarjana ini dikemudian hari.
Akhir kata, dengan segala kerendahan hati penulis memanjatkan doa
kepada Tuhan Yang Maha Esa semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat untuk kita
semua.
Medan,
Oktober 2014
Penulis
THARIQ TARZI
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pada waktu musim panen raya gabah yang jatuh pada waktu musin hujan dimana
sinar matahari tidak setiap hari ada untuk menjemur gabah, petani sering
mengalami kerugian. Gabah yang basah pada saat dipanen akan bertahan kurang
lebih 2 hari, setelah itu akan rusak. Untuk mengatasi hal tersebut, dirancang mesin
pengering gabah sederhana untuk mengatasi kekhawatiran petani akan cuaca yang
tidak stabil yang menggunakan bahan yang sederhana dan ada disekitar kita.
Mesin ini sangat berguna pada waktu panen raya gabah yang bertepatan dengan
musim hujan karna bertujuan untuk mengeringkan gabah pada kondisi cuaca
apapun dan di berbagai tempat. Mesin ini menggunakan reaktor gasifikasi sebagai
tempat pembakaran bahan bakar untuk penghasil udara panas untuk mengeringkan
gabah. Bentuk ruang/tempat gabah adalah drum yang telah dimodifikasi memiliki
corong pengeluaran gabah pada bagian bawah dan memiliki lubang saluran
masukan udara panas dari reaktor pembakaran. Kapasitas drum pengering adalah
sekitar ±200 kg, namun pada saat pengujian jumlah gabah yang digunakan hanya
sebanyak ±10 kg yang dikarenakan pada saat pengujian tidak tersedianya gabah
basah dan harga gabah basah yang cukup mahal. Cara kerja mesin yaitu gabah
10kg disimpan dalam ruang/tempat penyimpan gabah dengan ketinggian 40 cm
dari tanah. Reaktor dimasukkan bahan bakar berupa arang kayu atau batok kelapa
lalu dibakar hingga menjadi bara api, lalu udara panas dihisap dan dialirkan
keruang pengering dengan menggunakan blower hisap. Lama waktu pengeringan
dengan menggunakan mesin pengering ini bisa mencapai 1 jam.
Kata kunci : Pengering gabah, reaktor pembakaran, blower.
iii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
At the time of harvest of grain that fell during the rainy season where sunlight is
not every day there for drying grain, farmers often suffered losses. Wet grain
when harvested will last approximately 2 days, after which it will be damaged. To
overcome this, a simple grain dryer machine designed to address the concerns of
farmers will be unstable weather that use simple ingredients and is around us.
This machine is very useful at the time of grain harvest which coincides with the
rainy season. These machines use gasification reactor as a combustion fuel for
producing hot air for drying grain. The shape of space / place of grain is a drum
that has been modified to have a funnel spending grain on the bottom and has a
hole input channel hot air from the combustion reactor. Dryer drum capacity is
approximately ± 200 kg, but at the time of testing the amount of grain that is used
just as much as ± 10 kg at the time of testing due to the unavailability of wet rice
and wet rice prices are quite expensive. The workings of the machine 10kg of
grain stored in the space / grain storage place with a height of 40 cm from the
ground. Reactor fuel entered a wood or coconut shell charcoal and burned up
into the embers, and hot air is inhaled and discharged dryer chamber using
suction blower. Long drying time by using a dryer can reach 1 hour.
Keywords: grain dryer, reactor combustion blower.
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
HALAMAN
KATA PENGANTAR .......................................................................................................
i
ABSTRAK ........................................................................................................................
iii
ABSTRACT ......................................................................................................................
iv
DAFTAR ISI .....................................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................................
xi
DAFTAR SIMBOL ...........................................................................................................
xii
BAB I PEMDAHULUAN ..................................................................................................
1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................
2
1.3 Tujuan Perancangan ..........................................................................................
3
1.4 Batasan Masalah ...............................................................................................
3
1.5 Sistematika Penulisan .......................................................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................
5
2.1 Kajian Pustaka .................................................................................................
5
2.2 Air ....................................................................................................................
10
2.3 Kadar Air ..........................................................................................................
11
2.3.1 Diagram Psikometrik dan Sifat udara Basah ..........................................
12
2.4 Prinsip Prinsip Pengawetan Pangan ................................................................
14
2.5 Macam Macam pengeringan ............................................................................
18
2.6 Peranan Udara Dalam Proses Pengeringan ......................................................
19
2.7 Proses Pengeringan Gabah ..............................................................................
20
2.8 Pengaruh Pengeringan Terhadap aw Bahan Pangan .........................................
21
v
Universitas Sumatera Utara
2.9 Alat Pengering Buatan .....................................................................................
22
2.9.1.1 Tipe Batch Dryer .................................................................................
22
2.9.1.2 System Deep Bed .................................................................................
22
2.9.1.3 System Thin Layer ..............................................................................
23
2.10 Biomassa...........................................................................................................
24
2.11 Katalis ..............................................................................................................
24
2.12 Gas Metana .......................................................................................................
25
2.13 Gasifikasi .........................................................................................................
25
2.14 Distributor Udara .............................................................................................
26
2.15 Tinjauan Perpindahan Panas ...........................................................................
27
2.15.1 Perpindahan Panas Konduksi ...............................................................
27
2.15.2Perpindahan Panas Konveksi ................................................................
29
2.15.3 Perpindahan Panas Radiasi ..................................................................
31
2.16 Konduktifitas Thermal (daya Hantar Panas) ...................................................
32
BAB III METODOLOGI PENLITIAN ..............................................................................
33
3.1. Keterangan Mesin ............................................................................................
33
3.1.1. Keseluruhan Mesin Gasifikasi ............................................................
33
3.1.2. Reaktor bagian Luar ............................................................................
35
3.1.3. Reaktor bagaian Dalam .......................................................................
36
3.1.4. Drum Pengering Gabah .......................................................................
37
3.2. Alat dan Bahan yang digunakan .....................................................................
38
a) Blower .............................................................................................................
38
b) Saringan Udara (Air Filter) .............................................................................
38
c) Rock Woll ........................................................................................................
39
d) Plat Alumunium ..............................................................................................
40
e) Baut Dan Mur ..................................................................................................
40
f) Kunci Pas & ring .............................................................................................
41
g) Kawat ............................................................................................................
41
h) Selotip Alumunium Foil ...............................................................................
42
i) Gergaji Besi ...................................................................................................
42
j) Palu Dan martil .............................................................................................
43
k) Tang ...............................................................................................................
44
vi
Universitas Sumatera Utara
l) Gunting Plat ..................................................................................................
44
m) Termokople ...................................................................................................
45
3.3. Proses Pembuatan (manufacturing Proses) ..............................................................
46
3.3.1. Proses Pemotongan .....................................................................................
46
1) Pemotongan bahan untuk ruang .................................................................
46
2) Pemotongan bahan untuk dudukan alat ......................................................
46
3) Pemotongan bahan untuk kaki mesin .........................................................
46
4) Pemotongan pipa untuk lubang masukan udara kedalan ruang bakar. .......
47
5) Pemotongan plat untuk bagian bawah mesin ..............................................
47
6) Pemotongan pipa pemanas udara ...............................................................
47
7) Pemotongan pipa aliran udara panas ..........................................................
47
8) Pemotongan bahan untuk rumah filter .......................................................
47
9) Pemotongan pipa untuk kaki drum .............................................................
47
10) Pemotongan bagian bawah drum dan atas ................................................
48
11) Pemotongan plat untuk bagian bawah drum ..............................................
48
3.3.2. Penyambungan dan pemasangan ................................................................
48
1) Penyambungan ruang .................................................................................
48
2) Pemasangan kaki mesin ...............................................................................
48
3) Penyambungan pipa saluran udara panas ...................................................
49
4) Penyambungan drum ..................................................................................
49
5) Pemasangan kaki drum ...............................................................................
49
6) Pembungkusan mesin ..................................................................................
49
3.4. Diagram Alir Penelitian ...............................................................................
50
BAB IV ANALISA DATA .......................................................................................
51
4.1. Data hasil perancangan .................................................................................
51
4.2. Menghitung laju pindahan panas ..................................................................
52
1) Pada malat pengering gabah .........................................................................
52
2) Menghitung laju pindahan panas pada pipa .................................................
54
4.3. Panas yang digunakan untuk menaikan suhu produk ...................................
63
4.4. Panas yang digunakan untuk menguapkan suhu produk ..............................
64
4.5. Besarnya energi listrik yang digunakan ........................................................
64
4.6. Besarnya energi untuk menguapkan suhu produk dan energi penguapan
vii
Universitas Sumatera Utara
........................................................................................................................
64
4.7. Biaya pembuatan alat ....................................................................................
66
4.8. Harga jual mesin pengering gabah ...............................................................
67
4.9. Analisa titik impas ........................................................................................
68
a) Biaya tetap (B.T) ...........................................................................................
68
b) Harga jual (H.J) .............................................................................................
68
c) Biaya variable (B.V) .....................................................................................
68
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
72
5.1. Kesimpulan ...................................................................................................
72
5.2. Saran ..............................................................................................................
73
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................
74
LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Analogi dari proses penguapan .........................................
6
Gambar 2.2 Diagram psikometrik .......................................................
12
Gambar 2.3 Alat pengering tipe bak jenis Deep Bed ...........................
23
Gambar 2.4 Alat pengering jenis Thin Layer .........................................
24
Gambar 2.5 Perpindahan panas konduksi pada sebuah batang tembaga
dingin ..................................................................................
28
Gambar 2.6 Perpindahan panas konduksi pada bahan dengan suhu
berbeda ................................................................................
29
Gambar 2.7 contoh peristiwa perpindahan panas secara konveksi ........
30
Gambar 3.1 Keseluruhan alat pengering gabah ......................................
33
Gambar 3.2 Penampang reaktor .............................................................
34
Gambar 3.3 Reaktor bagian luar .............................................................
35
Gambar 3.4 Reaktor bagian dalam ..........................................................
36
Gambar 3.5 Drum pengering gabah .......................................................
37
Gambar 3.6 Blower ................................................................................
38
Gambar 3.7 Saringan Udara (Air Filter) ................................................
38
Gambar 3.8 Rockwoll ............................................................................
39
Gambar 3.9 Plat Alumunium .................................................................
40
Gambar 3.10 Baut dan Mur ....................................................................
40
Gambar 3.11 Kunci Pas & ring ..............................................................
41
Gambar 3.12 Kawat ...............................................................................
41
Gambar 3.13 Selotip Alumunium Foil ...................................................
42
Gambar 3.14 Gergaji Besi ......................................................................
42
Gambar 3.15 Palu atau Martil ................................................................
43
Gambar 3.16 Tang ..................................................................................
44
Gambar 3.17 Gunting Plat ......................................................................
44
Gambar 3.18 Termokople ......................................................................
45
Gambar 3.19 Gambar Diagram alir penelitian .......................................
50
Gambar 4.1 Lapisan Pipa dari mesin gasifikasi kerumah filter .............
54
Gambar 4.2 Lapisan Rumah Filter .........................................................
56
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3 Lapisan Pipa dari rumah filter ke blower ...........................
58
Gambar 4.4 Lapisan Pipa dari blower ke drum.......................................
60
Gambar 4.5 Grafik BEP .........................................................................
71
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Perhitungan h1 untuk qr1 dari tabel lampiran 2 ......................
52
Tabel 4.2 Perhitungan h2 untuk qr1 dari tabel lampiran 2 ......................
53
Tabel 4.3 Perhitungan h5 untuk qr1 dari tabel lampiran 2 ......................
53
Tabel 4.4 Perhitungan h1 untuk qr2 dari tabel lampiran 2 ......................
55
Tabel 4.5 Perhitungan h4 untuk qr2 dari tabel lampiran 2 ......................
55
Tabel 4.6 Perhitungan h1 untuk qr3 dari tabel lampiran 2 ......................
57
Tabel 4.7 Perhitungan h4 untuk qr3 dari tabel lampiran 2 ......................
57
Tabel 4.8 Perhitungan h1 untuk qr4 dari tabel lampiran 2 ......................
59
Tabel 4.9 Perhitungan h4 untuk qr4 dari tabel lampiran 2 ......................
59
Tabel 4.10 Perhitungan h1 untuk qr5 dari tabel lampiran 2 ....................
61
Tabel 4.11 Perhitungan h4 untuk qr5 dari tabel lampiran 2 ....................
61
Tabel 4.12 Nilai cp untuk berbagai jenis bijian .....................................
63
Tabel 4.13 Daftar Perincian harga bahan ...............................................
66
Tabel 4.14 Total Biaya Pembuatan ........................................................
67
Tabel 4.15 Tarif dasar listrik bulan juni 2014 ........................................
69
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Arti
Satuan
Cp
Kalor spesifik tekanan tetap
J/kg.K
QL
Kalor laten
J
Le
Kapasitas kalor spesifik laten
J/kg
m
Massa zat
kg
Qs
Kalor sensibel
J
∆T
Beda temperatur
K
∆x
Panjang/tebal pelat
m
h
koefisien konveksi
W(m2K)
A
Luas penampang
m2
k
Koefisien konduksi
W/m.K
t
Interval waktu
s
Tgl
Temperatur gelas ukur
K
Ts
Temperatur permukaan adsorber
K
Tb
Temperatur bawah adsorber
K
Tf
Temperatur film
K
TG
Temperatur gelas ukur
K
Qc
Laju perpindahan panas konduksi
W
Qh
laju perpindahan panas konveksi
W
Qr
laju perpindahan panas radiasi
W
P
Tekanan Vakum
cmHg
ε
emisitas dari pelat penyerap
ρ
Massa jenis
Nu
Bilangan Nusselt
kg/cm3
xii
Universitas Sumatera Utara
DENGAN BAHAN BAKAR BIOMASSA
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
THARIQ TARZI
NIM. 110421025
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
1
Universitas Sumatera Utara
2
Universitas Sumatera Utara
3
Universitas Sumatera Utara
4
Universitas Sumatera Utara
5
Universitas Sumatera Utara
6
Universitas Sumatera Utara
7
Universitas Sumatera Utara
8
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan
karuniaNya serta nikmat kesehatan yang diberikanNya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Sarjana ini dengan sebaik-baiknya dan dalam waktu yang
sesingkat-singkatnya.
Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dilaksanakan
mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikan agar memperoleh gelar sarjana di
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun
Tugas Sarjana yang dipilih dengan judul “RANCANG BANGUN PENGERING
GABAH DENGAN BAHAN BAKAR BIOMASSA”
Dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini penulis banyak mendapat
dukungan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini dengan ketulusan hati
penulis ingin menghaturkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua dan keluarga tercinta (Ayah) Drs.Asrizal, SE. MM, dan (Ibu)
Yenni yang senantiasa memberikan kasih sayang, dukungan, motivasi dan
nasihat yang tak ternilai harganya. Serta kepada kakak dan adik-adik saya
yaitu Citra utami, ST. MT, Tri wita sari dan Wina asrini yang telah banyak
memberi saya semangat.
2. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST. MT, selaku Dosen Pembimbing yang
telah banyak meluangkan waktunya membimbing, memotivasi, dan membantu
penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
3. Bapak Suprianto, ST. MT, yang juga banyak membantu dalam memberikan
fasilitas alat penelitian dalam perancangan ini.
4. Bapak Prof.Dr.Ir. Bustami Syam, MSME (Dekan Fakultas Teknik USU),
beserta segenap staf dan jajarannya.
5. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik USU.
6. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin, Universitas Sumatera Utara.
i
Universitas Sumatera Utara
7. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik USU.
8. Rekan satu tim Rindu Sidabutar dan Jupri Surbakti atas kerja sama yang baik
untuk menyelesaikan penelitian ini.
9. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Departemen Teknik Mesin, khususnya kepada
kawan-kawan seperjuangan Angkatan 2011 yang tidak dapat disebutkan satu
per satu yang telah banyak membantu dan memberi masukan yang berguna
demi kelengkapan Tugas Sarjana ini, "Solidarity Forever".
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan baik dalam penulisan
maupun penyajian Tugas Sarjana ini. Untuk itu penulis sangat mengharapkan
saran-saran yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan Tugas
Sarjana ini dikemudian hari.
Akhir kata, dengan segala kerendahan hati penulis memanjatkan doa
kepada Tuhan Yang Maha Esa semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat untuk kita
semua.
Medan,
Oktober 2014
Penulis
THARIQ TARZI
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pada waktu musim panen raya gabah yang jatuh pada waktu musin hujan dimana
sinar matahari tidak setiap hari ada untuk menjemur gabah, petani sering
mengalami kerugian. Gabah yang basah pada saat dipanen akan bertahan kurang
lebih 2 hari, setelah itu akan rusak. Untuk mengatasi hal tersebut, dirancang mesin
pengering gabah sederhana untuk mengatasi kekhawatiran petani akan cuaca yang
tidak stabil yang menggunakan bahan yang sederhana dan ada disekitar kita.
Mesin ini sangat berguna pada waktu panen raya gabah yang bertepatan dengan
musim hujan karna bertujuan untuk mengeringkan gabah pada kondisi cuaca
apapun dan di berbagai tempat. Mesin ini menggunakan reaktor gasifikasi sebagai
tempat pembakaran bahan bakar untuk penghasil udara panas untuk mengeringkan
gabah. Bentuk ruang/tempat gabah adalah drum yang telah dimodifikasi memiliki
corong pengeluaran gabah pada bagian bawah dan memiliki lubang saluran
masukan udara panas dari reaktor pembakaran. Kapasitas drum pengering adalah
sekitar ±200 kg, namun pada saat pengujian jumlah gabah yang digunakan hanya
sebanyak ±10 kg yang dikarenakan pada saat pengujian tidak tersedianya gabah
basah dan harga gabah basah yang cukup mahal. Cara kerja mesin yaitu gabah
10kg disimpan dalam ruang/tempat penyimpan gabah dengan ketinggian 40 cm
dari tanah. Reaktor dimasukkan bahan bakar berupa arang kayu atau batok kelapa
lalu dibakar hingga menjadi bara api, lalu udara panas dihisap dan dialirkan
keruang pengering dengan menggunakan blower hisap. Lama waktu pengeringan
dengan menggunakan mesin pengering ini bisa mencapai 1 jam.
Kata kunci : Pengering gabah, reaktor pembakaran, blower.
iii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
At the time of harvest of grain that fell during the rainy season where sunlight is
not every day there for drying grain, farmers often suffered losses. Wet grain
when harvested will last approximately 2 days, after which it will be damaged. To
overcome this, a simple grain dryer machine designed to address the concerns of
farmers will be unstable weather that use simple ingredients and is around us.
This machine is very useful at the time of grain harvest which coincides with the
rainy season. These machines use gasification reactor as a combustion fuel for
producing hot air for drying grain. The shape of space / place of grain is a drum
that has been modified to have a funnel spending grain on the bottom and has a
hole input channel hot air from the combustion reactor. Dryer drum capacity is
approximately ± 200 kg, but at the time of testing the amount of grain that is used
just as much as ± 10 kg at the time of testing due to the unavailability of wet rice
and wet rice prices are quite expensive. The workings of the machine 10kg of
grain stored in the space / grain storage place with a height of 40 cm from the
ground. Reactor fuel entered a wood or coconut shell charcoal and burned up
into the embers, and hot air is inhaled and discharged dryer chamber using
suction blower. Long drying time by using a dryer can reach 1 hour.
Keywords: grain dryer, reactor combustion blower.
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
HALAMAN
KATA PENGANTAR .......................................................................................................
i
ABSTRAK ........................................................................................................................
iii
ABSTRACT ......................................................................................................................
iv
DAFTAR ISI .....................................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................................
xi
DAFTAR SIMBOL ...........................................................................................................
xii
BAB I PEMDAHULUAN ..................................................................................................
1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................
2
1.3 Tujuan Perancangan ..........................................................................................
3
1.4 Batasan Masalah ...............................................................................................
3
1.5 Sistematika Penulisan .......................................................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................
5
2.1 Kajian Pustaka .................................................................................................
5
2.2 Air ....................................................................................................................
10
2.3 Kadar Air ..........................................................................................................
11
2.3.1 Diagram Psikometrik dan Sifat udara Basah ..........................................
12
2.4 Prinsip Prinsip Pengawetan Pangan ................................................................
14
2.5 Macam Macam pengeringan ............................................................................
18
2.6 Peranan Udara Dalam Proses Pengeringan ......................................................
19
2.7 Proses Pengeringan Gabah ..............................................................................
20
2.8 Pengaruh Pengeringan Terhadap aw Bahan Pangan .........................................
21
v
Universitas Sumatera Utara
2.9 Alat Pengering Buatan .....................................................................................
22
2.9.1.1 Tipe Batch Dryer .................................................................................
22
2.9.1.2 System Deep Bed .................................................................................
22
2.9.1.3 System Thin Layer ..............................................................................
23
2.10 Biomassa...........................................................................................................
24
2.11 Katalis ..............................................................................................................
24
2.12 Gas Metana .......................................................................................................
25
2.13 Gasifikasi .........................................................................................................
25
2.14 Distributor Udara .............................................................................................
26
2.15 Tinjauan Perpindahan Panas ...........................................................................
27
2.15.1 Perpindahan Panas Konduksi ...............................................................
27
2.15.2Perpindahan Panas Konveksi ................................................................
29
2.15.3 Perpindahan Panas Radiasi ..................................................................
31
2.16 Konduktifitas Thermal (daya Hantar Panas) ...................................................
32
BAB III METODOLOGI PENLITIAN ..............................................................................
33
3.1. Keterangan Mesin ............................................................................................
33
3.1.1. Keseluruhan Mesin Gasifikasi ............................................................
33
3.1.2. Reaktor bagian Luar ............................................................................
35
3.1.3. Reaktor bagaian Dalam .......................................................................
36
3.1.4. Drum Pengering Gabah .......................................................................
37
3.2. Alat dan Bahan yang digunakan .....................................................................
38
a) Blower .............................................................................................................
38
b) Saringan Udara (Air Filter) .............................................................................
38
c) Rock Woll ........................................................................................................
39
d) Plat Alumunium ..............................................................................................
40
e) Baut Dan Mur ..................................................................................................
40
f) Kunci Pas & ring .............................................................................................
41
g) Kawat ............................................................................................................
41
h) Selotip Alumunium Foil ...............................................................................
42
i) Gergaji Besi ...................................................................................................
42
j) Palu Dan martil .............................................................................................
43
k) Tang ...............................................................................................................
44
vi
Universitas Sumatera Utara
l) Gunting Plat ..................................................................................................
44
m) Termokople ...................................................................................................
45
3.3. Proses Pembuatan (manufacturing Proses) ..............................................................
46
3.3.1. Proses Pemotongan .....................................................................................
46
1) Pemotongan bahan untuk ruang .................................................................
46
2) Pemotongan bahan untuk dudukan alat ......................................................
46
3) Pemotongan bahan untuk kaki mesin .........................................................
46
4) Pemotongan pipa untuk lubang masukan udara kedalan ruang bakar. .......
47
5) Pemotongan plat untuk bagian bawah mesin ..............................................
47
6) Pemotongan pipa pemanas udara ...............................................................
47
7) Pemotongan pipa aliran udara panas ..........................................................
47
8) Pemotongan bahan untuk rumah filter .......................................................
47
9) Pemotongan pipa untuk kaki drum .............................................................
47
10) Pemotongan bagian bawah drum dan atas ................................................
48
11) Pemotongan plat untuk bagian bawah drum ..............................................
48
3.3.2. Penyambungan dan pemasangan ................................................................
48
1) Penyambungan ruang .................................................................................
48
2) Pemasangan kaki mesin ...............................................................................
48
3) Penyambungan pipa saluran udara panas ...................................................
49
4) Penyambungan drum ..................................................................................
49
5) Pemasangan kaki drum ...............................................................................
49
6) Pembungkusan mesin ..................................................................................
49
3.4. Diagram Alir Penelitian ...............................................................................
50
BAB IV ANALISA DATA .......................................................................................
51
4.1. Data hasil perancangan .................................................................................
51
4.2. Menghitung laju pindahan panas ..................................................................
52
1) Pada malat pengering gabah .........................................................................
52
2) Menghitung laju pindahan panas pada pipa .................................................
54
4.3. Panas yang digunakan untuk menaikan suhu produk ...................................
63
4.4. Panas yang digunakan untuk menguapkan suhu produk ..............................
64
4.5. Besarnya energi listrik yang digunakan ........................................................
64
4.6. Besarnya energi untuk menguapkan suhu produk dan energi penguapan
vii
Universitas Sumatera Utara
........................................................................................................................
64
4.7. Biaya pembuatan alat ....................................................................................
66
4.8. Harga jual mesin pengering gabah ...............................................................
67
4.9. Analisa titik impas ........................................................................................
68
a) Biaya tetap (B.T) ...........................................................................................
68
b) Harga jual (H.J) .............................................................................................
68
c) Biaya variable (B.V) .....................................................................................
68
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
72
5.1. Kesimpulan ...................................................................................................
72
5.2. Saran ..............................................................................................................
73
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................
74
LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Analogi dari proses penguapan .........................................
6
Gambar 2.2 Diagram psikometrik .......................................................
12
Gambar 2.3 Alat pengering tipe bak jenis Deep Bed ...........................
23
Gambar 2.4 Alat pengering jenis Thin Layer .........................................
24
Gambar 2.5 Perpindahan panas konduksi pada sebuah batang tembaga
dingin ..................................................................................
28
Gambar 2.6 Perpindahan panas konduksi pada bahan dengan suhu
berbeda ................................................................................
29
Gambar 2.7 contoh peristiwa perpindahan panas secara konveksi ........
30
Gambar 3.1 Keseluruhan alat pengering gabah ......................................
33
Gambar 3.2 Penampang reaktor .............................................................
34
Gambar 3.3 Reaktor bagian luar .............................................................
35
Gambar 3.4 Reaktor bagian dalam ..........................................................
36
Gambar 3.5 Drum pengering gabah .......................................................
37
Gambar 3.6 Blower ................................................................................
38
Gambar 3.7 Saringan Udara (Air Filter) ................................................
38
Gambar 3.8 Rockwoll ............................................................................
39
Gambar 3.9 Plat Alumunium .................................................................
40
Gambar 3.10 Baut dan Mur ....................................................................
40
Gambar 3.11 Kunci Pas & ring ..............................................................
41
Gambar 3.12 Kawat ...............................................................................
41
Gambar 3.13 Selotip Alumunium Foil ...................................................
42
Gambar 3.14 Gergaji Besi ......................................................................
42
Gambar 3.15 Palu atau Martil ................................................................
43
Gambar 3.16 Tang ..................................................................................
44
Gambar 3.17 Gunting Plat ......................................................................
44
Gambar 3.18 Termokople ......................................................................
45
Gambar 3.19 Gambar Diagram alir penelitian .......................................
50
Gambar 4.1 Lapisan Pipa dari mesin gasifikasi kerumah filter .............
54
Gambar 4.2 Lapisan Rumah Filter .........................................................
56
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3 Lapisan Pipa dari rumah filter ke blower ...........................
58
Gambar 4.4 Lapisan Pipa dari blower ke drum.......................................
60
Gambar 4.5 Grafik BEP .........................................................................
71
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Perhitungan h1 untuk qr1 dari tabel lampiran 2 ......................
52
Tabel 4.2 Perhitungan h2 untuk qr1 dari tabel lampiran 2 ......................
53
Tabel 4.3 Perhitungan h5 untuk qr1 dari tabel lampiran 2 ......................
53
Tabel 4.4 Perhitungan h1 untuk qr2 dari tabel lampiran 2 ......................
55
Tabel 4.5 Perhitungan h4 untuk qr2 dari tabel lampiran 2 ......................
55
Tabel 4.6 Perhitungan h1 untuk qr3 dari tabel lampiran 2 ......................
57
Tabel 4.7 Perhitungan h4 untuk qr3 dari tabel lampiran 2 ......................
57
Tabel 4.8 Perhitungan h1 untuk qr4 dari tabel lampiran 2 ......................
59
Tabel 4.9 Perhitungan h4 untuk qr4 dari tabel lampiran 2 ......................
59
Tabel 4.10 Perhitungan h1 untuk qr5 dari tabel lampiran 2 ....................
61
Tabel 4.11 Perhitungan h4 untuk qr5 dari tabel lampiran 2 ....................
61
Tabel 4.12 Nilai cp untuk berbagai jenis bijian .....................................
63
Tabel 4.13 Daftar Perincian harga bahan ...............................................
66
Tabel 4.14 Total Biaya Pembuatan ........................................................
67
Tabel 4.15 Tarif dasar listrik bulan juni 2014 ........................................
69
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Arti
Satuan
Cp
Kalor spesifik tekanan tetap
J/kg.K
QL
Kalor laten
J
Le
Kapasitas kalor spesifik laten
J/kg
m
Massa zat
kg
Qs
Kalor sensibel
J
∆T
Beda temperatur
K
∆x
Panjang/tebal pelat
m
h
koefisien konveksi
W(m2K)
A
Luas penampang
m2
k
Koefisien konduksi
W/m.K
t
Interval waktu
s
Tgl
Temperatur gelas ukur
K
Ts
Temperatur permukaan adsorber
K
Tb
Temperatur bawah adsorber
K
Tf
Temperatur film
K
TG
Temperatur gelas ukur
K
Qc
Laju perpindahan panas konduksi
W
Qh
laju perpindahan panas konveksi
W
Qr
laju perpindahan panas radiasi
W
P
Tekanan Vakum
cmHg
ε
emisitas dari pelat penyerap
ρ
Massa jenis
Nu
Bilangan Nusselt
kg/cm3
xii
Universitas Sumatera Utara