Simulasi Kolektor Surya Tipe Plat Datar Dengan Sudut 600 Dan Boks Pengering Pada Mesin Pengering Hasil Pertanian
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
LatarBelakang
Indonesia terletak pada 60 LU – 110 LU dan 950 BT – 1410 BT, dan berada
di daerah khatulistiwa sehingga Indonesia beriklim tropis. Hal ini membuat
Indonesia mempunyai potensi wilayah pertanian dan perkebunan yang baik serta
banyak mendapat curah hujan untuk lahan pertanian dan perkebunan sehingga
berbagai jenis tanaman atau tumbuhan dapat tumbuh subur di Indonesia. Biasanya
hasil produk pertanian tersebut diolah dengan cara pengeringan untuk
mendapatkan hasil produk yang lebih baik.
Melihat pengeringan merupakan cara yang potensial untuk dilakukan di
Indonesia mengingat curah matahari yang merata di setiap wilayah, akan tetapi
metode pengeringan yang dilakukan masih konvensional yaitu dengan menjemur
langsung terkena sinar matahari.
Metode pengeringan dengan cara tradisional membuat kualitas hasil
produknya rendah dikarenakan mempunyai kelemahan, diantaranya disebabkan
oleh debu, serangan serangga dan infeksi dari bak terimikro-organisme ditambah
lagi cara ini sangat tergantung pada kondisi cahaya dan perlu lahan yang cukup
luas bila produk yang dikeringkan dengan kapasitas yang cukup besar.
Berdasarkan kekurangan di atas, maka dirancang teknologi yang dapat
mengatasi kekurangan di atas dengan memanfaatkan matahari sebagai energi
alternatif. Dalam pengembangan teknologi tersebut, seringkali tidak sedikit
mengeluarkan biaya dalam merancang atau mendesain alat pengering tersebut.
Untuk menghemat biaya maka dirancang dengan bantuan software dan
selanjutnya dianalisa mendekati permasalahan yang ada dilapangan.
Salah satu software yang menunjang untuk penelitian tentang pengeringan
adalah CFD (Computational Fluid Dynamics), dimana penyelesaiannya dilakukan
dengan pendekatan secara numerik. Keuntungan menggunakan CFD adalah :
a) Meminimumkan waktu dan biaya dalam mendesain suatu produk, bila
proses desain tersebut dilakukan dengan uji eksperimen dengan akurasi
tinggi.
Universitas Sumatera Utara
b) Memiliki kemampuan sistem studi yang dapat mengendalikan percobaan
yang sulit atau tidak mungkin dilakukan melalui eksperimen.
c) Memiliki kemampuan untuk studi dibawah kondisi berbahaya pada saat
atau sesudah melewati titik kritis (termasuk studi keselamatan dan
skenario kecelakaan).
d) Keakuratannya akan selalu dikontrol dalam proses desain.
Dengan bantuan software ini dapat dianalisa bagaimana hal-hal yang
mendukung proses pengeringan di antaranya proses distribusi temperatur dan
aliran fluida dari kolektor hingga ke boks pengering
1.2.
Batasan Masalah
Batasan masalah dari penelitian ini adalah :
1. Memodelkan objek geometri pada perangkat lunak CFD
2. Memberi kondisi batas untuk masing-masing objek yang akan dianalisa.
3. Pengukuran range suhu plat absorber yaitu antara 500C – 960C
4. Pengukuran range suhu ruangan boks pengering, yaitu antara 480C -590C.
5. Pengukuran dilakukan mulai pukul 08.00 – 17.00 WIB.
6. Data waktu yang diambil untuk simulasi CFD dimulai pukul 11.54 WIB
7. Mensimulasikan dengan menggunakan program Komputer Computational
Fluid. Dynamic (CFD).
1.3.
TujuanPenelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mensimulasikan dan mengetahui proses perpindahan panas pada alat
pengering dengan menggunakan perangkat lunak CFD.
2. Mensimulasikan dan membandingkan pola aliran fluida pada saat boks
pengering dalam keadaan kosong dan pada saat di dalam boks pengering
diberikan beban.
3. Mensimulasikan distribusi temperatur dan distribusi kecepatan fluida
mulai dari kolektor hingga ke boks pengering.
4. Menganalisa dan memvalidasi hasil pengukuran di lapangan dengan hasil
pada solver CFD sebagai perbandingan.
Universitas Sumatera Utara
1.4.
Manfaat Penelitian
1. Dapat memodelkan atau mendesain kerja dari sistem alat pengering untuk
mendapatkan hasil yang baik.
2. Mengurangi biaya perancangan baik dalam hal biaya dan waktu.
3. Dapat mengetahui dan mempelajari baik distribusi temperatur dan
distribusi aliran udara mulai dari kolektor hingga ke boks pengering.
1.5.
Sistematika Penulisan
Agar penulisan skripsi ini tersusun secara sistematis dan mudah untuk
dipahami, maka skripsi ini disusun ke dalam beberapa bagian, yaitu:
BAB I : PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang dari judul skripsi,
tujuan, manfaat, batasan masalah dan sistematika penulisan skripsi.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini dibahas mengenai teori-teori yang berhubungan dengan
penulisan skripsi. Dasar teori diperoleh dari berbagai sumber dan literatur,
diantaranya: buku-buku literatur, jurnal, e-book, dan website.
BAB III : METODOLOGI
Pada bab ini akan dibahas mengenai metode yang akan digunakan untuk
menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas mengenai
langkah-langkah penelitian, pengolahan data dan analisa data yang akan
digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dari topik yang diangkat.
BAB IV : ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai data-data yang telah
diperoleh dari hasil penelitian yang telah dilakukan.
Universitas Sumatera Utara
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Di dalam bab ini berisi kesimpulan dari penulisan tugas akhir dan saransaran yang dapat digunakan sebagai tindak lanjut dari penelitian yang telah
dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1.
LatarBelakang
Indonesia terletak pada 60 LU – 110 LU dan 950 BT – 1410 BT, dan berada
di daerah khatulistiwa sehingga Indonesia beriklim tropis. Hal ini membuat
Indonesia mempunyai potensi wilayah pertanian dan perkebunan yang baik serta
banyak mendapat curah hujan untuk lahan pertanian dan perkebunan sehingga
berbagai jenis tanaman atau tumbuhan dapat tumbuh subur di Indonesia. Biasanya
hasil produk pertanian tersebut diolah dengan cara pengeringan untuk
mendapatkan hasil produk yang lebih baik.
Melihat pengeringan merupakan cara yang potensial untuk dilakukan di
Indonesia mengingat curah matahari yang merata di setiap wilayah, akan tetapi
metode pengeringan yang dilakukan masih konvensional yaitu dengan menjemur
langsung terkena sinar matahari.
Metode pengeringan dengan cara tradisional membuat kualitas hasil
produknya rendah dikarenakan mempunyai kelemahan, diantaranya disebabkan
oleh debu, serangan serangga dan infeksi dari bak terimikro-organisme ditambah
lagi cara ini sangat tergantung pada kondisi cahaya dan perlu lahan yang cukup
luas bila produk yang dikeringkan dengan kapasitas yang cukup besar.
Berdasarkan kekurangan di atas, maka dirancang teknologi yang dapat
mengatasi kekurangan di atas dengan memanfaatkan matahari sebagai energi
alternatif. Dalam pengembangan teknologi tersebut, seringkali tidak sedikit
mengeluarkan biaya dalam merancang atau mendesain alat pengering tersebut.
Untuk menghemat biaya maka dirancang dengan bantuan software dan
selanjutnya dianalisa mendekati permasalahan yang ada dilapangan.
Salah satu software yang menunjang untuk penelitian tentang pengeringan
adalah CFD (Computational Fluid Dynamics), dimana penyelesaiannya dilakukan
dengan pendekatan secara numerik. Keuntungan menggunakan CFD adalah :
a) Meminimumkan waktu dan biaya dalam mendesain suatu produk, bila
proses desain tersebut dilakukan dengan uji eksperimen dengan akurasi
tinggi.
Universitas Sumatera Utara
b) Memiliki kemampuan sistem studi yang dapat mengendalikan percobaan
yang sulit atau tidak mungkin dilakukan melalui eksperimen.
c) Memiliki kemampuan untuk studi dibawah kondisi berbahaya pada saat
atau sesudah melewati titik kritis (termasuk studi keselamatan dan
skenario kecelakaan).
d) Keakuratannya akan selalu dikontrol dalam proses desain.
Dengan bantuan software ini dapat dianalisa bagaimana hal-hal yang
mendukung proses pengeringan di antaranya proses distribusi temperatur dan
aliran fluida dari kolektor hingga ke boks pengering
1.2.
Batasan Masalah
Batasan masalah dari penelitian ini adalah :
1. Memodelkan objek geometri pada perangkat lunak CFD
2. Memberi kondisi batas untuk masing-masing objek yang akan dianalisa.
3. Pengukuran range suhu plat absorber yaitu antara 500C – 960C
4. Pengukuran range suhu ruangan boks pengering, yaitu antara 480C -590C.
5. Pengukuran dilakukan mulai pukul 08.00 – 17.00 WIB.
6. Data waktu yang diambil untuk simulasi CFD dimulai pukul 11.54 WIB
7. Mensimulasikan dengan menggunakan program Komputer Computational
Fluid. Dynamic (CFD).
1.3.
TujuanPenelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mensimulasikan dan mengetahui proses perpindahan panas pada alat
pengering dengan menggunakan perangkat lunak CFD.
2. Mensimulasikan dan membandingkan pola aliran fluida pada saat boks
pengering dalam keadaan kosong dan pada saat di dalam boks pengering
diberikan beban.
3. Mensimulasikan distribusi temperatur dan distribusi kecepatan fluida
mulai dari kolektor hingga ke boks pengering.
4. Menganalisa dan memvalidasi hasil pengukuran di lapangan dengan hasil
pada solver CFD sebagai perbandingan.
Universitas Sumatera Utara
1.4.
Manfaat Penelitian
1. Dapat memodelkan atau mendesain kerja dari sistem alat pengering untuk
mendapatkan hasil yang baik.
2. Mengurangi biaya perancangan baik dalam hal biaya dan waktu.
3. Dapat mengetahui dan mempelajari baik distribusi temperatur dan
distribusi aliran udara mulai dari kolektor hingga ke boks pengering.
1.5.
Sistematika Penulisan
Agar penulisan skripsi ini tersusun secara sistematis dan mudah untuk
dipahami, maka skripsi ini disusun ke dalam beberapa bagian, yaitu:
BAB I : PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang dari judul skripsi,
tujuan, manfaat, batasan masalah dan sistematika penulisan skripsi.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini dibahas mengenai teori-teori yang berhubungan dengan
penulisan skripsi. Dasar teori diperoleh dari berbagai sumber dan literatur,
diantaranya: buku-buku literatur, jurnal, e-book, dan website.
BAB III : METODOLOGI
Pada bab ini akan dibahas mengenai metode yang akan digunakan untuk
menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas mengenai
langkah-langkah penelitian, pengolahan data dan analisa data yang akan
digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dari topik yang diangkat.
BAB IV : ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai data-data yang telah
diperoleh dari hasil penelitian yang telah dilakukan.
Universitas Sumatera Utara
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Di dalam bab ini berisi kesimpulan dari penulisan tugas akhir dan saransaran yang dapat digunakan sebagai tindak lanjut dari penelitian yang telah
dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara