Karakteristik pengering energi surya menggunakan Absorber Porus dengan ketebalan 12 cm - USD Repository

  KARAKTERISTIK PENGERING ENERGI SURYA MENGGUNAKAN ABSORBER PORUS DENGAN KETEBALAN 12 CM Tugas Akhir Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

  Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh :

  AGUSTINUS JATI PRADANA NIM : 055214022 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009

  

THE CHARACTERISTIC OF PORUS ABSORBER ON SOLAR ENERGY

DRYER WITH THICK ABSORBER 12 CM

Final Project

  

Presented as partitial fulfilment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

by

  

AGUSTINUS JATI PRADANA

Student Number : 055214022

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2009

  

INTISARI

Pengeringan dengan energi surya yang paling umum di masyarakat di

Indonesia dan negara berkembang lain adalah pengeringan biasa, atau penjemuran

dibawah sinar matahari secara langsung. Tetapi di beberapa negara atau daerah,

telah menemukan berbagai macam cara pengeringan. Salah satu cara adalah

dengan menggunakan pengering energi surya kolektor plat datar. Penelitian ini

bertujuan membuat model pengering surya dengan absorber porus untuk

mengeringkan bahan dengan lebih cepat dibandingkan pengeringan biasa dan

mengetahui unjuk kerja pengering tersebut.

  Pengering surya dengan absorber porus ini terdiri dari kotak kolektor (100

cm x 100 cm), absorber porus dari kasa aluminium yang dicat hitam, kotak

pengering (100 cm x 50 cm), dan lubang udara dari kotak pengering (100 cm x 9

cm). Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah radiasi surya yang datang

(G ), temperatur udara masuk kolektor (temperatur kering T dan basah T ),

t

  1

  2

temperatur udara keluar kolektor (temperatur kering T dan basah T ), dan

  1

  2 temperatur udara keluar pengering (temperatur kering T dan basah T ).

  1

  2 Variabel yang divariasi adalah : (1)Pengering dengan sudut tutup udara

masuk 45˚, 60º, dan 90˚, (2)Bahan yang dikeringkan : handuk 300gr, 550gr,dan

daun singkong 300gr, (3)Penjemuran langsung juga dilakukan untuk mendapatkan

perbedaan Hasil yang didapat adalah bahan handuk dan daun singkong menjadi kering

serta selisih berat dengan penjemuran langsung cukup signifikan, efisiensi

kolektor terbesar terdapat pada pengering energi surya dengan absorber porus

aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 90˚, beban handuk

0,55kg. Dengan efisiensi sebesar 0,00063 % dan hasil untuk kelembaban relatif

terbesar untuk keluar kolektor terdapat pada pengering energi surya dengan

absorber porus aluminium ketebalan absorber 12 cm, sudut udara masuk 45°

beban handuk 0,3 kg sebesar 80% .

  Kata Kunci: pengering surya ,absorber porus, efisiensi kolektor, kelembaban relative, daya berguna

KATA PENGANTAR

  Terimakasih kepada kebesaran Tuhan yang telah selalu setia memberikan

berkat, rahmat, dan karunia-Nya kepada penulis sehingga atas ijin-Nya, Tugas

Akhir dalam mencapai gelar sarjana pun akhirnya dapat diselesaikan. Terimakasih

pula penulis sampaikan kepada pihak-pihak yang telah memberikan bimbingan,

dorongan, fasilitas dan bantuan yang sangat berarti bagi penulis dalam

menyelesaikan tugas akhir ini. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang

sebesar-besarnya kepada: 1.

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

2. Budi Sugiharto, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik dan Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogjakarta.

  3. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  4. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan , serta fasilitas yang diberikan selama masa kuliah.

  5. Bapak B. Basuki, S.E. dan Mama MG. Susetyowening yang telah memberikan doa,dorongan, motivasi, pengertian, fasilitas, komputer dan curahan kasih sayang yang tak pernah berhenti diberikan kepada penulis.

  6. Almarhum Eyang Putri Agnes Oetarmi Soecipta Rahardja yang dengan bijak memberikan nasihat yang sangat berharga kepada penulis.

  7. Sahabat-sahabatku yang selalu memberikan semangat, dukungan, fasilitas, pengertian dan kasih sayang dari awal kuliah hingga saat ini.

  8. Seluruh teman-teman Teknik Mesin ’05 yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu, serta

  9. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  Dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan, kekeliruan, dan

jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik

yang bersifat membangun demi kemajuaan yang akan datang.

  Yogyakarta, 7 Juli 2009 Penulis

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL i TITLE PAGE ii

  LEMBAR PENGESAHAN iii DAFTAR DEWAN PENGUJI iv

  LEMBAR PERNYATAAN v vi

  INTISARI vii

KATA PENGANTAR

  ix

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI

  x

DAFTAR ISI

  xiii DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL xiv

  BAB I : PENDAHULUAN

  1 1.1.

  1 Latar Belakang 1.2.

  2 Tujuan dan Manfaat

  BAB II : DASAR TEORI

  4 2.1.

  4 Landasan Teori 2.2.

  5 Prinsip Kerja 2.3. Tinjauan Pustaka 6 2.4.

  Rumus Perhitungan 7

  BAB III : METODE PENELITIAN

  12 3.1.

  12 Skema Alat 3.2.

  13 Variabel yang Divariasikan 3.3.

  13 Variabel yang Diukur

  14 3.5. Pengolahan dan Analisa Data

3.4. Langkah Penelitian

  4.1.6 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi daun singkong dan sudut udara masuk 45º dan 60º

  62

  4.3.1 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi sudut udara masuk 45º dan 60º

  62

  4.2.3 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 90˚ 51

  4.2.2 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 60˚ 39

  4.2.1 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 45˚ 27

  27

  4.1.7 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi daun singkong dan sudut udara masuk 60º dan 90º 25 4.2. Perhitungan Data dengan Bahan Handuk

  23

  21

  15 BAB IV : ANALISIS DATA, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

  4.1.5 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi handuk dan sudut udara masuk 60º dan 90º

  19

  4.1.4 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi handuk dan sudut udara masuk 45º dan 60º

  18

  4.1.3 Data dengan Bahan Handuk Basah sudut udara masuk 90º

  17

  4.1.2 Data dengan Bahan Handuk Basah sudut udara masuk 60º

  16

  4.1.1 Data dengan Bahan Handuk Basah sudut udara masuk 45°

  16

  16 4.1. Data Penelitian

4.3. Perhitungan Data dengan Bahan Handuk

  4.3.2 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi sudut udara masuk 60º dan 90º 79 4.4.

  95 Perhitungan Data Bahan Daun Singkong

  4.4.1 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi sudut udara masuk 45º dan 60º

  95

  4.4.2 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi sudut udara masuk 60º dan 90º 111

  4.5 Hasil perhitungan dengan gambar grafik 127 143

BAB V : PENUTUP 5.1. Kesimpulan 143 5.2. Saran 143

  144

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

   

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45˚, kemiringan alat 30 ˚, massa beban handuk

  0,55 kg.

  17 Tabel 4.2 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk 0,55 kg.

  19 Tabel 4.3 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 90˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk 0,55 kg.

  20 Tabel 4.7 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 45˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk basah 0,55 kg.

  21 Tabel 4.8 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk basah 0,55 kg.

  22 Tabel 4.9 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 9 cm, sudut udara masuk 90˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk basah 0,55 kg.

  23 Tabel 4.10 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk basah 0,55 kg.

  24 Tabel 4.11 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban handuk basah 0,55 kg.

  25 Tabel 4.12 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 90˚, kemiringan alat 30˚, massa beban Handuk basah 0,55 kg.

  26

  xv

   

Tabel 4.13 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45˚, kemiringan alat 30˚, massa beban Handuk

  basah 0,3 kg.

  27

  

xv

Tabel 4.14 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban Handuk

  basah 0,55 kg.

  28 Tabel 4.15 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban Handuk basah 0,55 kg.

  29 Tabel 4.16 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 90˚, kemiringan alat 30˚, massa beban Handuk basah 0,55 kg.

  30 Tabel 4.17 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45˚, kemiringan alat 30˚, massa beban daun singkong 0,3 kg.

  31 Tabel 4.18 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban daun singkong 0,3 kg.

  33 Tabel 4.19 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60˚, kemiringan alat 30˚, massa beban daun singkong 0,3 kg.

  34 Tabel 4.20 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 90˚, kemiringan alat 30˚, massa beban daun singkong 0,3 kg.

  35

   

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Alat pengering energi surya

  5 Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan

  8 Gambar

  3.1. Skema alat penelitian

  13 Gambar 3.2. Skema ukuran alat penelitian

  13 Gambar 4.1 Grafik efisiensi kolektor 127

Gambar 4.2 Grafik kelembaban relatif 127Gambar 4.3 Grafik efisiensi kolektor 128Gambar 4.4 Grafik kelembaban relatif 128Gambar 4.5 Grafik efisiensi kolektor 129Gambar 4.6 Grafik kelembaban relatif 129Gambar 4.7 Grafik efisiensi kolektor 130Gambar 4.8 Grafik kelembaban relatif 130Gambar 4.9 Grafik efisiensi kolektor 131Gambar 4.10 Grafik kelembaban relatif 131Gambar 4.11 Grafik efisiensi kolektor 132

   

Gambar 4.21 Grafik efisiensi kolektor 137Gambar 4.27. Grafik perbandingan berat bahan 139Gambar 4.26. Grafik perbandingan berat bahan 139Gambar 4.25. Grafik perbandingan berat bahan 139Gambar 4.24. Grafik perbandingan berat bahan 138Gambar 4.23. Grafik perbandingan berat bahan 138Gambar 4.22 Grafik kelembaban relatif 137Gambar 4.20 Grafik kelembaban relatif 136Gambar 4.12 Grafik kelembaban relatif 132Gambar 4.19 Grafik efisiensi kolektor 136Gambar 4.18 Grafik kelembaban relatif 135Gambar 4.17 Grafik efisiensi kolektor 135Gambar 4.16 Grafik kelembaban relatif 134Gambar 4.15 Grafik efisiensi kolektor 134Gambar 4.14 Grafik kelembaban relatif 133Gambar 4.13 Grafik Efisiensi Kolektor 133

  xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Di negara Indonesia terkenal dengan hasil pertaniannya. Berbagai macam sayuran,buah-buahan, dan rempah-rempah melimpah di berbagai daerah. Kemudian muncul sebuah gagasan bagaimana hasil pertanian menjadi tahan lama dan dapat digunakan sewaktu-waktu, tanpa harus menunggu musim panen datang. Akhirnya, salah satu cara yang digunakan adalah dengan dikeringkan. Banyak daerah di Indonesia secara umum mengeringkan hasil pertaniannya dengan penjemuran langsung. Tetapi cara tersebut memiliki beberapa kelemahan, di antaranya: dapat merusak kualitas hasil pertanian karena radiasi ultraviolet, air hujan dan gangguan binatang. Penjemuran secara langsung memerlukan waktu yang lama, dapat memakan waktu berhari-hari, padahal kebutuhan akan hasil panen selalu besar dan harus segera terpenuhi. Oleh karena itu, manusia mencari solusi untuk dapat membantu proses pengeringan hasil pertanian secara cepat dan tetap menjaga kualitas hasil panen. Cara pengeringan yang dimaksud adalah dengan menggunakan alat pengering yang umumnya menggunakan bahan bakar minyak atau energi listrik. Akan tetapi cara pengeringan ini mengalami kendala, tidak semua daerah di Indonesia mempunyai jaringan listrik dan belum memiliki sarana transportasi yang baik sehingga bahan bakar minyak sulit didapat. Apalagi sekarang harga bahan bakar minyak naik-turun, sehingga menyebabkan biaya proses pengeringan menjadi labil dan harga jual hasil pertanian cenderung tinggi.

  Pengering adalah sebuah alat yang digunakan untuk menurunkan kelembaban udara dengan cara memanfaatkan energi surya, yang berfungsi memanaskan kolektor sehingga udara yang melewati kolektor menjadi panas. Aliran udara panas yang mengalir digunakan untuk menurunkan kelembaban bahan yang akan dikeringkan, dengan cara menguapkan kandungan air dari bahan tersebut.

  Energi surya merupakan energi yang tersedia melimpah di Indonesia karena Indonesia merupakan salah satu negara beriklim tropis. Oleh sebab itu, energi surya dapat bermanfaat untuk mengurangi dan bahkan menggantikan penggunaan bahan bakar atau energi listrik dalam proses pengeringan hasil pertanian. Alat pengering dengan pemanfaatan energi surya umumnya menggunakan absorber jenis pelat dari bahan tembaga atau alumunium. Kendala yang muncul ketika menggunakan absorber jenis pelat ini adalah dari segi biaya, yang lebih mahal dan teknologi pembuatan alat pengering yang sulit dan rumit, jika dibandingkan dengan alat pengering yang menggunakan absorber jenis porus.

  Penelitian yang dilakukan menggunakan bahan handuk dan daun singkong. Khusus untuk daun singkong mempunyai beberapa tujuan, yaitu; dijadikan serbuk, mencegah tempat tumbuhnya mikroorganisme karena air merupakan sarana tempat untuk bertumbuh. Daun singkong dibuat serbuk dengan tujuan memudahkan pengambilan kandungan-kandungan kimia yang terkandung, untuk diambil bahan yang berpotensi menjadi obat (ekstrak). Obat yang biasa dibuat dengan daun singkong adalah obat penambah nafsu makan.

1.2 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan yang ingin dicapai yaitu : a.

  Membuat model pengering dengan absorber porus kasa aluminium.

  b.

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

  Manfaat yang di dapat yaitu : 1.

  Menambah kepustakaan teknologi khususnya pengeringan menggunakan energi surya.

  2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat mengembangkan pembuatan prototipe alat pengering dengan energi surya yang dapat membantu masyarakat dalam krisis energi dewasa ini. Antara lain, memberikan solusi pengeringan hasil pertanian bagi masyarakat yang belum terjangkau oleh listrik, mengurangi biaya produksi, dan memberikan solusi bahwa energi surya adalah energi yang terbarukan untuk mengurangi penggunaan minyak bumi yang terbatas jumlahnya.

  

BAB II

DASAR TEORI 2. 1 Landasan Teori

  Pengering energi surya menggunakan absorber porus pada umunya terdiri dari 3 bagian utama, yaitu : kotak kolektor, absorber yang berbentuk porus, misalnya kasa aluminium dan plastik sebagai penutup. Bagian pertama alat pengering adalah lubang udara masuk yang berfungsi untuk masuknya udara sekitar ke dalam kolektor secara alami. Bagian kedua adalah absorber yang berfungsi untuk memanaskan udara yang masuk ke kolektor. Absorber yang digunakan adalah jenis absorber porus dengan bahan alumunium, absorber dicat warna hitam dengan tujuan memaksimalkan penyerapan energi surya. Absorber berfungsi untuk menyerap energi surya yang berupa energi panas, yang kemudian digunakan untuk memanaskan udara yang mengalir dari luar ke dalam alat pengering secara alami.

  Perpindahan panas dari absorber ke udara tersebut terjadi secara konveksi. Udara yang sudah dipanaskan oleh absorber akan mengalir melewati rak pengering yang digunakan untuk meletakan bahan yang akan dikeringkan, kemudian udara yang bersifat panas dan kering menembus bahan yang akan dikeringkan. Pada saat udara panas ini menembus bahan yang dikeringkan terjadilah perpindahan panas yang menguapkan air dari bahan yang dikeringkan ke udara, proses ini disebut proses pengeringan. Bagian terakhir dari pengering hasil pertanian ini adalah lubang pembuangan uap atau lubang udara basah, dimana berfungsi untuk membuang udara yang membawa uap air ke lingkungan sekitar di luar alat pengering. Konstruksi pengering hasil pertanian yang umum dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.1. Alat pengering energi surya

  2. 2 Prinsip Kerja

  Prinsip kerja dari pengering yaitu energi surya yang datang akan diterima dan dikonversikan menjadi panas oleh absorber didalam kolektor. Selanjutnya absorber ini berfungsi memanasi udara luar yang mengalir lewat lubang udara masuk. Udara yang panas mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari pada udara dingin. Karena adanya perbedaan massa jenis ini udara dapat mengalir keatas secara alami dan mengeringkan bahan yang dikeringkan. Proses ini berlangsung terus-menerus sampai proses pengeringan selesai

2.3 Tinjauan Pustaka

  Pengeringan merupakan cara terbaik dalam pengawetan bahan makanan dan pengering energi surya merupakan teknologi yang sesuai bagi kelestarian alam.

  Pengeringan dengan penjemuran langsung (tradisional) sering menghasilkan kualitas pengeringan yang buruk. Hal ini disebabkan bahan yang dijemur langsung tidak terlindungi dari debu, hujan, angin, serangga, burung atau binatang lain.

  Kontaminasi dengan mikroorganisme yang terdapat di tanah dapat membahayakan kesehatan. Kunci dari pengeringan bahan makanan adalah mengeluarkan kandungan air secepat mungkin pada temperatur yang tidak merusak bahan makanan tersebut. Jika temperatur terlalu rendah maka mikroorganisme akan berkembang sebelum bahan makanan kering tetapi jika temperatur terlalu tinggi maka bahan makanan dapat mengalami pengeringan yang berlebih pada bagian permukaan. Kelemahan utama dari pengering energi surya adalah kecilnya koefisien perpindahan panas antara pelat absorber dan udara yang dipanasi, sehingga menyebabkan efisiensi kolektor yang rendah. Beberapa modifikasi telah banyak diusulkan meliputi penggunaan sirip, penggunaan absorber dengan permukaan kasar, dan penggunaan absorber porus.

  Penelitian dengan metode simulasi untuk mengetahui efisiensi tahunan pengering energi surya dengan absorber jenis porus di India menghasilkan nilai yang sesuai dengan penelitian secara eksperimen. 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 absorber porus memiliki keunggulan dalam kemudahan pembuatannya.

  2. 4 Rumus Perhitungan 1. Perbedaan Tekanan

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

  ( )

[ ]

  ) g h h ( _{2 2 1 1}

  ρ ρ ρ ρ − + − (1) dengan : ∆p

  : penurunan tekanan (Pa) h ₁ : jarak antara lapisan bawah handuk dengan lubang udara masuk (m) h ₂ : jarak antara lapisan atas handuk dengan lubang udara keluar (m) 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 2.

   Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air

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

  h (3)

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

  h : entalpi uap jenuh (kj/kg) h

  2 G T Bahan yang dikeringkan

  Aliran udara keluar Plastik transparan

  h

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

  David Kennedy Leaf for Life , USA Q ).

3. Daya Berguna ( 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 : panas spesifik udara (J/(kg.

  C)

  P O

  T O : temperatur udara keluar kolektor (

  C)

  O

  T : temperatur udara masuk kolektor (

  C)

  i ∆ t : waktu pengambilan data (detik)

  m = ρ ⋅ V (5)

  dengan:

  3

  ρ : massa jenis udara (kg/m )

3 V : volume aliran udara kolektor (m ) 4.

   Efisiensi

  Efisiensi adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan dengan masukan yang diberikan. Sedangkan untuk efisiensi kolektor ( η C ) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi berguna dengan total energi surya yang datang ke kolektor, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  Q _U

  (6) η = _c

  I A _c

  dengan: Q U : energi berguna ( W)

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

2 A C : luas kolektor surya (m )

  5. ω ) Kelembaban Spesifik ( ² Perbandingan antara massa uap air dengan massa udara lembab dalam satuan

  volume udara tertentu disebut sebagai kelembaban spesifik, dan dapat dinyatakan dalam persamaan:

  . 622 P _{g 2}

  ω = ₂ (7)

  P P _{2 g} − ₂

  P = 101,325 kpa (1atm)

  2 Kelembaban Spesifik ( ω 1 ) dengan menggunakan rumus:

  ω _{p 2 1} + C ( T − T ) h _{2 fg 2}

  ω 1 =

  (8)

  h − h _{g 1 f 2} o

  Dengan: C p = 1.005 (Kj/kg

  C)

  o

  T keluar kolektor = Suhu basah(

  C) T masuk kolektor = Suhu kering(

  ˚C) H = Hfg basah

  fg2

  H g1 = Hfg kering H f2 = Hf basa

  6. φ ) Kelembaban relatif ( ¹ Kelembaban relatif dapat dikatakan sebagai kemampuan udara untuk

  menerima kandungan uap air, jadi semakin besar RH semakin kecil kemampuan udara tersebut untuk menyerap uap air, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  P

  ω _{1 2} φ =

  (9) ¹ + ( . 622 )

  ω P _{1 g 1} Dengan: φ = Kelembaban relatif ₁ P

  2 = 101,325 kpa (1atm)

  ω = Kelembaban Spesifik (Kg H ₁

  2 O/Kg dry air)

7. Penurunan berat (penyusutan berat) ( ∆W) dengan rumus :

  awal – W akhir (10)

  ∆W = W Dengan:

  ∆W = penyusutan berat (gram) W = berat awal ditimbang (gram)

  awal

  W akhir = berat akhir setelah ditimbang (gram) 8.

   Persentase berat yang dihasilkan (%W) :

  ( W - W ) _{awal akhir} % W =

  X 100 % (11)

  W _awal Keterangan :

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

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

  Alat pengering dengan menggunakan absorber porus pada umunya terdiri dari 3 bagian utama yaitu : a.

  Pada penelitian ini dibuat sebuah model pengering dengan tenaga surya dengan panjang 150 cm, lebar 100 cm, tebal 20 cm.

  b.

  Kotak kolektor, dengan ukuran 100 cm x 100 cm yang terdiri dari absorber porus dan plastik transparan, serta lubang udara masuk dengan ukuran 100 cm x 9 cm.

  c.

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

  d.

  Lubang udara keluar dari kotak pengering dengan ukuran 100 cm x 9 cm.

  e.

  Jenis absorber : jenis kasa aluminium dicat hitam.

  f.

  Kedalaman absorber : 12 cm g.

  Variabel yang dapat mempengaruhi efisiensi pengeringan pada alat pengering energi surya dengan bahan absorber jenis porus adalah jenis material, ukuran keporusan, ketebalan porus dan posisi bahan absorber. Skema alat pengering hasil pertanian dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.1. Skema alat penelitianGambar 3.2. Skema ukuran alat penelitian

  Plastik

  12

3.2 Variabel yang Divariasikan 1.

  T

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

  2. Pengambilan data dilakukan dengan mevariasikan sudut tutup udara masuk (45º,60º, dan 90º).

  Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada gambar 3.1.

  3.5 Langkah Penelitian 1.

  2 = temperatur basah

  T

  1 = temperatur kering

  T

  = temperatur basah 4. Temperatur udara keluar pengering

  2

  Pengering dengan sudut tutup udara masuk 45˚, 60º, dan 90˚.

  2. Bahan yang dikeringkan : handuk 300gr, 550gr,dan daun singkong 300gr.

  Temperatur udara keluar kolektor T

  2 = temperatur basah 3.

  T

  1 = temperatur kering

  T

  ) 2. Temperatur udara masuk kolektor

  2

  Radiasi dari energi surya yang datang (W/m

  3.3 Variabel yang Diukur 1.

  3. Penjemuran langsung juga dilakukan untuk mendapatkan perbedaan

  1 = temperatur kering

  4. Data yang dicatat adalah temperatur udara masuk kolektor (temperatur basah dan kering), temperatur udara setelah kolektor (temperatur basah dan kering), temperatur udara setelah kotak beban (temperatur basah dan kering).

  5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat pengering harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal.

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

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

3.6 Pengolahan dan Analisa Data

  Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1) sampai dengan persamaan (11). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan efisiensi kolektor dengan waktu. Efisiensi pengeringan pada dasarnya adalah perbandingan antara energi yang terpakai untuk pengeringan dengan energi surya yang datang. Besar energi yang terpakai ditentukan oleh temperatur dan tekanan udara yang berfungsi mengeringkan bahan, setelah melewati absorber. Semakin tinggi temperatur dan tekanan udara yang dihasilkan oleh alat pengering untuk mengeringkan bahan yang akan dikeringkan, maka semakin besar pula energi yang terpakai dari energi surya yang datang. Akibatnya, efisiensi pengeringan menjadi besar, untuk itu temperatur dan tekanan udara setelah melewati bahan absorber harus dimaksimalkan setinggi mungkin yang sesuai dengan sifat bahan yang dikeringkan.

BAB IV HASIL PENELITIAN

4.1 Data Penelitian Kita akan mengetahui data yang telah diambil dengan variasi yang berbeda.

  Pengambilan data tiap variasi hanya dilakukan sekali saja. Bahan yang di keringkan adalah handuk basah dan daun singkong. Tempat pengambilan data di lakukan di lingkungan Universitas Sanata Dharma.

  4.1.1 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 45 ˚, Beban Handuk 0,55 kg. Tanggal : 06 Desember 2008 Jam : 10.30 - 11.50 WIB Massa handuk awal (W ) : 0.55 kg ₁ Ketebalan handuk : 0,01 m

  Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45

  ˚, massa beban handuk 0,55 kg Suhu masuk Suhu keluar Suhu setelah

  C C C T

  Waktu kolektor, kolektor, beban, G ˚ ˚ ˚ ₂ No

  (menit) Kering Basah Kering Basah Kering Basah (W/m )

  1 10

  26.7

  24.6

  40.2

  22.8 35.1 25.9 196

  2 20

  27.0

  23.3

  46.5

  22.1 41.0 28.3 601

  3 30

  26.3

  22.4

  55.6

  18.9 42.6 24.9 822

  4 40

  26.6

  23.2

  43.7

  24.3 35.9 24.1 641

  5 50

  26.7

  24.0

  50.6

  21.9 38.8 23.4 157

Tabel 4.1 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45

  25.0 44.9 28.8 438

  9 90

  28.2

  23.7

  54.2

  21.9 42.4 25.2 795

  10 100

  29.3

  24.6

  49.4

  11 110

  43.8

  30.1

  25.2

  50.0

  25.2 45.1 29.5 524

  Massa handuk sesudah dikeringkan ( W ₂ ) = 0.325 kg Selisih berat handuk sebelum dan setelah dikeringkan (

  ∆W) = 0,225 kg

  4.1.2 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 60 ˚, Beban Handuk 0,55 kg. Tanggal : 19 Maret 2009

  Jam : 13.00 -

  14.50 WIB Massa handuk awal (W ₁ ) : 0,55 kg

  25.4 36.1 22.4 485

  23.6

  ˚, massa beban handuk 0,55 kg (lanjutan) No

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

  Waktu

  (menit)

  Suhu masuk kolektor, ˚

  C

  Suhu keluar kolektor, ˚

  C

  Suhu setelah beban, ˚

  C

  G

  6 60

  27.7

  28.1

  24.6

  39.9

  27.2 33.7 22.4 946

  7 70

  27.2

  24.8

  36.2

  26.9 29.6 21.4 89

  8 80

  Ketebalan handuk : 0,01 m Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel 4.2 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60

  

64.5

  

63.0

  15.0

  22.0

  9 90

  25.9   773

  54.2

  21.9

  17.9

  50.6

  23.6

  8 80

  55.4 32.3   881

  22.6

  

68.2

  22.5

  28.8

  7 70

  20.3

  24.5   729

  23.0

  33.0

  Jam : 11.00-12.00 WIB Massa handuk awal (W ₁ ) : 0,55 kg

   Tanggal : 19 Maret 2009

  ˚, Beban Handuk 0,55 kg

  4.1.3 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 90

  ∆W) = 0,250 kg

  Massa handuk sesudah dikeringkan ( W ₂ ) = 0,300 kg Selisih berat handuk sebelum dan setelah dikeringkan (

  49.2 32.9   555

  

69.8

  10 100

  32.0

  37.3

  11 110

  53.1 27.2   720

  26.0

  

65.1

  22.8

  29.2

  56.7 31.2   907

  

66.3

  ˚, massa beban handuk 0,55 kg.

  24.3

  52.1 30.8   869

  22.9

  

63.5

  23.1

  27.4

  2 20

  39.7 28.3   111

  

49.5

  27.6

  20.9

  25.2

  1 10

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

  Suhu setelah beban, ˚ C G

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

  (menit)

  No Waktu

  3 30

  21.3

  21.6

  5 50

  28.3

  6 60

  56.7 28.3   920

  25.0

  

68.8

  20.7

  28.4

  30.1   915

  

69.0

  57.6

  24.0

  

70.4

  21.3

  27.6

  4 40

  56.2 31.1   905

  20.5

  Ketebalan handuk : 0,01m Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel 4.3 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 90

  67

  9 90

  81

  32.5 34.7   27.0  

  36.9

  24.2

  29.1

  8 80

  34.6   28.6  

  20.0

  33.5

  37.3

  24.6

  28.5

  7 70

  47.8 42.5   30.0   601

  48.5

  24.3

  55.9

  25.7

  45.7

  46.0   28.6  

  26.5

  49.1

  23.0

  28.4

  12 120

  28.0 42.1   27.1   835

  23.3

  30.1 46.2   29.3   455

  28.6

  11 110

  47

  27.1 35.0   26.4  

  41.9

  21.8

  26.6

  10 100

  20.8

  6 60

  ˚, massa beban handuk 0,55 kg.

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

  25.9 42.3   28.5   503

  45.5

  19.5

  22.1

  1 10

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

  Suhu setelah beban, ˚ C G

  (menit)

  21.0

  Waktu

  Jam : 10.00-12.00 WIB No

   Tanggal : 29 April 2009

  ˚, Beban Handuk basah 0,3 kg

  4.1.4.1 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 45

  4.1.4 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi handuk basah dan sudut udara masuk 45º dan 60º

  ∆W) = 0,275 kg

  Massa handuk sesudah dikeringkan ( W ₂ ) = 0,275 kg Selisih berat handuk sebelum dan setelah dikeringkan (

  2 20

  17.8

  27.6 45.6   30.2   499

  21.6

  55.5

  19.8

  23.7

  5 50

  25.3 48.0   31.2   614

  56.2

  18.6

  4 40

  53.6

  25.8 43.9   29.3   537

  51.9

  20.0

  23.5

  3 30

  396

  45.2   29.5  

  24.1

  816 Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel 4.4 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 45

  32.8

  46.6 27.85   33.2   920

  68.8

  29.9

  31.2

  8 80

  45.5 20.34   30.1   892

  50.6

  34.0

  33.0

  7 70

  822

  17.86   29.3  

  48.4

  70.2

  30.9

  35.0

  9 90

  31.7

  42.8 21.06   31.2   893

  70.8

  62.3

  38.0

  35.0

  12 120

  965

  29.95   31.7  

  54.2

  34.0

  68.4

  36.9

  11 110

  53.9 25.99   30.9   938

  73.0

  36.4

  37.7

  10 100

  50.3 43.31   39.0   942

  6 60

  58.8

  ˚, massa beban Handuk basah 0,3 kg.

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

  35.5

  59.0

  24.0

  30.7

  1 10

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

  Suhu setelah beban, ˚ C G

  (menit)

  638

  Waktu

  Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : No

  Jam : 10.00-12.00 WIB Massa handuk awal (W ₁ ) : 0,55 kg

   Tanggal : 29 April 2009

  ˚, Beban Handuk basah 0,55 kg

  4.1.4.2 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 60

  ∆W) = 0,150 kg

  Massa handuk sesudah dikeringkan ( W ₂ ) = 0,150 kg Selisih berat handuk sebelum dan setelah dikeringkan (

  21.67   30.8  

  2 20

  30.0

  36.9 9.89   26.3   100

  34.7

  5 50

  40.6 18.52   29.5   861

  65.0

  25.8

  36.7

  4 40

  39.8

  28.8

  31.3

  31.9

  3 30

  835

  19.30   29.2  

  38.0

  58.6

  25.0

  57.6 18.41   31.8   171

Tabel 4.5 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60

  61.0

  9 90

  30.1 55.6   22.6   920

  61.7

  17.0

  16.2

  8 80

  28.4 54.8   26.4   892

  17.0

  18.3

  16.6

  7 70

  30.4 55.4   25.1   822

  58.1

  15.9

  16.5

  6 60

  17.2

  62.3

  53.6   25.1  

  20.8

  42.2

  18.2

  24.5

  12 120

  32.0 55.0   22.0   965

  62.5

  17.5

  11 110

  32.7

  28.9 54.2   21.3   938

  61.5

  22.9

  24.4

  10 100

  942

  54.5   20.7  

  893

  29.3

  ˚, massa beban Handuk basah 0,55 kg.

  (menit)

  52.3

  22.5

  25.6

  1 10

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

  Suhu setelah beban, ˚ C G

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

  Waktu

  2 20

  Jam : 09.30-11.30 WIB No

   Tanggal : 30 April 2009

  ˚, Kemiringan alat 30˚, Beban Handuk basah 0,55 kg

  4.1.5.1 Pengering Energi Surya Dengan Absorber Porus Aluminium Ketebalan Absorber 12 cm, Sudut Udara Masuk 60

  4.1.5 Perbandingan kedalaman absorber 12 cm dengan variasi handuk basah dan sudut udara masuk 45º dan 60º

  ∆W) = 0,190 kg

  Massa handuk sesudah dikeringkan ( W ₂ ) = 0,110 kg Selisih berat handuk sebelum dan setelah dikeringkan (

  24.0 48.0   23.5   638

  20.6

  57.1

  18.7

  16.5

  17.5

  5 50

  861

  51.2   24.0  

  26.2

  56.0

  19.2

  18.5

  4 40

  29.8 35.5   23.2   100

  36.7

  24.3

  26.8

  3 30

  25.3 48.6   23.0   835

  53.4

  32.2 41.6   22.3   171 Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel 4.6 Data absorber porus aluminium dicat hitam tebal 12 cm, sudut udara masuk 60

  31.7 60.6   32.4   874

  9 90

  30.0 62.9   33.0   925

  67.2

  20.6

  22.3

  8 80

  63.8

  19.9

  22.2

  24.5

  7 70

  30.8 58.9   33.1   853

  64.1

  21.9

  24.2

  21.2

  66.0

  29.5 61.1   32.7   891

  23.2

  65.7

  20.6

  21.8

  12 120

  31.8 64.9   32.9   932

  65.6

  21.7

  11 110

  31.6

  31.0 58.9   31.2   955

  67.1

  19.8