PENGERING PADI ENERGI SURYA DENGAN VARIASI LUAS PENGERING

  

PENGERING PADI ENERGI SURYA

DENGAN VARIASI LUAS PENGERING

  TUGAS AKHIR Untuk memenuhi sebagian persyaratan

  Mencapai derajat S-1 Program Studi Teknik Mesin

  Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh :

  

Bambang Setiawan

NIM : 045214069

  Kepada :

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

PENGERING PADI ENERGI SURYA

DENGAN VARIASI LUAS PENGERING

Tugas Akhir

  

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

  

Diajukan oleh :

BAMBANG SETIAWAN

NIM : 045214069

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

  

SOLAR ENERGY RICE DRIER

WITH VARIOUS AREA OF DRIER

Final Project

  

Presented as partitial fulfilment of the requirement

as to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

by

BAMBANG SETIAWAN

Student Number : 045214069

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

  

PERNYATAAN

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan unuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakara, …………………… Bambang Setiawan

  

INTISARI

Pengeringan merupakan proses yang penting pada pengolahan hasil pertanian.

  Tetapi proses pengeringan hasil pertanian umumnya dilakukan dengan cara yang kurang baik yaitu dengan penjemuran langsung. Pemanfaatan energi surya untuk pengering energi surya menggunakan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dan dilapisi arang merupakan salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk mengeringkan hasil pertanian. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui temperatur maksimum dan efisiensi pengeringan yang dihasilkan.

  Pembuatan Pengering Energi Surya Dengan Variasi Luasan pengering padi _{2 2 2} 660 cm , 880 cm , 1100 cm ini 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 luasan pengering padi, maka dapat diketahui nilai efisiensi kolektor tertinggi yang dihasilkan pada penelitian adalah 0,926 % pada pengering absorber alumunium cat ₂ hitam dengan variasi luasan 880 cm . Nilai efisiensi pengambilan tertinggi yang dihasilkan adalah 98,049 % pada pengering absorber alumunium cat hitam dengan ₂ variasi luasan 660 cm . Nilai efisiensi sistem tertinggi yang dihasilkan adalah ₂ 69,863 % pada pengering absorber arang dengan variasi luasan 660 cm .

  Kata kunci : Pengering energi surya, absorber

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugrah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat tersusun dan dapat terselesaikan dengan lancar. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan yang berupa dorongan, motivasi, doa, sarana, materi sehingga dapat terselesaikannya Tugas akhir ini. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya, antara lain

  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.S.C. selaku Dekan Fakultas Teknik 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 Utama Tugas Akhir.

  5. Segenap staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta 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.

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

  Terima kasih.

  Yogyakarta, Mei 2008 Penulis

  

DAFTAR ISI

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

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

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

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

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

Kata Pengantar ................................................................................................... vii

Daftar isi............................................................................................................... ix

Daftar gambar ..................................................................................................... xii

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

  2.3.1 Efisiensi Kolektor............................................................ 7

  

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................ 13

  2.7 Tinjaun Pustaka........................................................................... 11

  2.6 Kalor Yang Diperlukan Untuk Menguapkan Air......................... 10

  2.5 Intensitas Enerfi Surya Yang Datang........................................... 9

  2.4 Perbedaan Tekanan...................................................................... 9

  2.3.3 Efisiensi Sistem............................................................... 8

  2.3.2 Efisiensi Pengambilan ..................................................... 8

  2.3 Efisiensi....................................................................................... 7

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

  2.2 Energi Berguna........................................................................... 6

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

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

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

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

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

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

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

  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

₂ yang di Cat Hitam dan Luasan padi 1100 cm .................. 16

  

4.1.2 Pengering Dengan Absorber dari Plat Alumunium

₂ yang di Cat Hitam dan Luasan padi 880 cm .................... 17

  

4.1.3 Pengering Dengan Absorber dari Plat Alumunium

₂ yang di Cat Hitam dan Luasan padi 660 cm .................... 18

  4.1.4 Pengering Dengan Absorber Arang dan ₂ Luasan padi 1100 cm ....................................................... 19

  4.1.5 Pengering Dengan Absorber Arang dan

₂

Luasan padi 880 cm ..........................................................20

  4.1.6 Pengering Dengan Absorber Arang dan ₂ Luasan padi 660 cm ........................................................ 21

  4.2 Pengolahan dan perhitungan ....................................................... 21

  

4.2.3 Perhitungan data pada Pengering DenganAbsorber

dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam............................ 21 ₂ 4.2.3.a Luasan padi 660 cm dengan Massa Padi 1 kg............. 22 ₂ 4.2.3.b Luasan padi 880 cm dengan Massa Padi 1 kg............... 25 ₂ 4.2.3.c Luasan padi 1100 cm dengan Massa Padi 1 kg............ 26

  

4.2.4 Perhitungan data pada Pengering Dengan Absorber

Dari Arang.......................................................................... 26

₂

4.2.4.a Luasan padi 660 cm dengan Massa Padi 1 kg ................ 26 ₂ 4.2.4.b Luasan padi 880 cm dengan Massa Padi 1 kg.............. 29 ₂ 4.2.4.c Luasan padi 1100 cm dengan Massa Padi 1 kg............ 30

  4.2.5 Jumlah Energi Yang Terpakai Untuk Memanasi Udara Di Absorber................................................................................30

  

4.2.5.1 Perhitungan data pada Pengering Dengan Absorber

Dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam........................... 30 ₂ 4.2.5.a Luasan padi 660 cm Massa Padi 1 kg ........................... 30 ₂ 4.2.5.b Luasan padi 880 cm dengan Massa Padi 1 kg............... 32 ₂ 4.2.5.c Luasan padi 1100 cm dengan Massa Padi 1 kg............ 32

  

4.2.5.2 Perhitungan data pada Pengering Dengan Absorber

Dari Arang.......................................................................... 33 ₂ 4.2.5.a Luasan padi 660 cm dengan Massa Padi 1 kg.............. 33 ₂ 4.2.5.b Luasan padi 880 cm dengan Massa Padi 1 kg.............. 33 ₂ 4.2.5.c Luasan padi 1100 cm dengan Massa Padi 1 kg............ 34

  4.2.6. Perhitungan Efisiensi ............................................................... 34

  4.2.6.1 Perhitungan Efisiensi Kolektor .......................................... 34

  4.2.6.3 Perhitungan Efisiensi Pengambilan.................................... 39

  4.2.6.4. Perhitungan Efisiensi Sistem Pengeringan ....................... 44

  4.2.7 Analisa Data ............................................................................... 49

  4.2.7.1 Grafik Pada sistim pengering absorber cat....................................................................................................48

  4.2.7.2 Grafik Pada sistim pengering absorber arang .................... 54

  

BAB V PENUTUP .................................................................................... 59

  5.1 Kesimpulan ............................................................................... 59

  5.2 Saran .......................................................................................... 60

Daftar pustaka................................................................................................... 61

Lampiran

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Alat pengering energi surya.............................................................. . 7Gambar 2.2 Pengering Padi Energi Surya, Berdasarkan Rancangan................... 11Gambar 3.1. Skema alat penelitian......................................................................... 14Gambar 4.1 Pencarian W a , W i dan W o dengan Grafik Psikrometrik................... 39Gambar 4.2 Grafik hubungan efisiensi kolektor dengan GT pada absorber cat................................................................................ 49

  T

Gambar 4.3 Grafik hubungan efisiensi kolektor dengan G pada absorber cat.......................................................................... ... 50

  T

Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi kolektor dengan G pada absorber cat.............................................................................. 51

  T

Gambar 4.5 Grafik hubungan efisiensi pengambilan dengan G pada absorber cat.......................................................................... . ...52

  T

Gambar 4.6 Grafik hubungan efisiensi sistemdengan G pada absorber cat.................................................................................53Gambar 4.7 Grafik hubungan tingkat kekeringan dengan waktu pada absorber pada absorber cat............................................................................... 54

  T

Gambar 4.8 Grafik efisiensi pengambilandengan G pada absorber arang ..........................................................................55

  T

Gambar 4.9 Grafik hubungan efisiensi sistem dengan G pada absorberGambar 4.10 Grafik hubungan tingkat kekeringan dengan waktu pada absorber arang.................................................................................................57Gambar 4.11 Grafik hubungan suhu dengan intensitas energi surya yang datang

  (Gt) pada absorber cat.....................................................................58

Gambar 4.12 Grafik hubungan suhu dengan intensitas energi surya yang datang

  (Gt) pada absorber arang................................................................59

  

DAFTAR TABEL

₂ Tabel 4.1 Data absorber alumunium dicat hitam,luasan padi 660 cm dengan massa 1 kg. .......................................................................17 ₂ Tabel 4.2 Data absorber alumunium dicat hitam, luasan padi 880 cm dengan massa 1 kg. .......................................................................18 ₂ Tabel 4.3 Data absorber alumunium dicat hitam, luasan padi 1100 cm

dengan massa 1 kg.........................................................................19

₂ Tabel 4.4 Data absorber arang, luasan padi 660 cm dengan massa 1 kg.........................................................................19 ₂ Tabel 4.5 Data absorber arang, luasan padi 880 cm dengan massa 1 kg. .......................................................................20 ₂ Tabel 4.6 Data absorber arang, luasan padi 1100 cm dengan massa 1 kg..................................................................... .. 21

Tabel 4.7 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 660 cm , massa 1 kg........... 25

Tabel 4.8 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 880 cm , massa 1 kg........... 25

Tabel 4.9 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 1100 cm , massa 1 kg.......... 26

Tabel 4.10 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering

  ₂ absorber arang luasan padi 660 cm dengan massa 1 kg............. 29

Tabel 4.11 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering

  ₂ absorber arang luasan padi 880 cm dengan massa 1 kg........... ..29

Tabel 4.12 Hasil perhitungan kalor yang diperlukan pada pengering

  ₂ absorber arang luasan padi 1100 cm , dengan massa 1 kg...........30

Tabel 4.13 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 660 cm , massa 1 kg........... 31

Tabel 4.14 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 880 cm , massa 1 kg........... 32

Tabel 4.15 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 1100 cm , massa 1 kg.......... 32

Tabel 4.16 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering

  ₂ absorber arang luasan padi 660 cm , massa 1 kg......................... 33

Tabel 4.17 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering

  ₂ absorber arang luasan padi 880 cm , massa 1 kg........................ .33

Tabel 4.18 Hasil perhitungan energi yang digunakan pada pengering

  ₂ absorber arang luasan padi 1100 cm , massa 1 kg...................... 34

Tabel 4.19 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 660 cm ,massa 1 kg........... 35

Tabel 4.20 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 880 cm ,massa 1 kg............ 35

Tabel 4.21 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 1100 cm , massa 1 kg......... 36

  

2

arang luasan padi 660 cm , massa 1 kg....................................... 37

Tabel 4.23 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber

  

₂

arang luasan padi 880 cm , massa 1kg........................................ 37

Tabel 4.24 Hasil perhitungan efisiesi kolektor pada pengering absorber arang

  ₂ luasan padi 1100 cm dengan massa 1 kg................................... 38

Tabel 4.25 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 660 cm , massa 1 kg............ 40

Tabel 4.26 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 880 cm , massa 1 kg.... ........41

Tabel 4.27 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

  ₂ almunium di cat hitam luasan padi 1100 cm , massa 1 kg.......... 41

Tabel 4.28 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

  

₂

arang luasan padi 660 cm dengan massa 1 kg.............................42

Tabel 4.29 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

  

₂

arang luasan padi 880 cm dengan massa 1 kg........................... 43

Tabel 4.30 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan pada pengering absorber

  

₂

arang luasan padi 1100 cm dengan massa 1 kg.......................... 43

Tabel 4.31 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber almunium di

  ₂ cat hitam luasan padi 660 cm dengan massa 1 kg...................... 45

Tabel 4.32 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber almunium di

  ₂ cat hitam luasan padi 880 cm dengan massa 1 kg...................... 45

Tabel 4.33 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber almunium diTabel 4.34 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber arang luasan

  ₂ padi 660 cm dengan massa 1 kg................................................. 47

Tabel 4.35 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber arang luasan

  ₂ padi 880 cm dengan massa 1 kg..................................................47

Tabel 4.36 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengering absorber arang luasan

  ₂ padi 1100 cm dengan massa 1 kg................................................48

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 pertanian menjadi tinggi.

  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

  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 atau tempurung kelapa), ukuran butiran arang dan ketebalan lapisan arang. 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 gabah sebagai hasil pertanian yang

  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 (sesuai dengan sifat bahan yang dikeringkan), hal ini tergantung pada jenis arang, ukuran butiran arang dan ketebalan lapisan arang.

1.3 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan yang ingin dicapai yaitu :

  1. Mengetahui perngaruh luasan padi absorber cat hitam dan absorber arang terhadap efisiensi pengeringan.

  2. Membandingkan pengering energi surya dengan absorber plat alumunium yang dicat hitam dengan plat alumunium yang dilapisi arang.

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

  

4. Mengetahui efisiensi terbaik yang dihasilkan dari variasi luasan padi 660 cm , _{2 2} variasi luasan padi 880 cm , variasi luasan padi 1100 cm . 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 sehingga dapat menghemat biaya.

1.5 Batasan Masalah

  1. Model pengering tenaga surya ini dari plat aluminium yang diberi lapisan berwarna hitam (cat hitam) dan dengan plat aluminium yang diberi bahan absorber arang.

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

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

  4. Bahan yang dikeringkan adalah padi.

  5. Dan untuk variasi luasan padi ini mempunyai 3 variasi, yaitu variasi luasan padi 660 cm ² , luasan padi 880 cm ² , dan luasan padi 1100 cm ² .

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 Energi Berguna ( Q ). _u

  

Q m C T T (1)

_{u p o i} = . ( − ) 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 i : temperatur udara masuk kolektor (

  C) Laju massa aliran udara (m) dapat dihitung dengan:

  m = ⋅ V (2)

  ρ dengan:

  3

  ) ρ : massa jenis udara (kg/m

3 V : laju aliran volume udara (m /detik)

  II.3 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 : efisiensi kolektor ( η C ), efisiensi pengambilan ( ) dan efisiensi sistem ( ).

  η P η S

  II.3.1 Efisiensi Kolektor ( )

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

  Q _U

  (3) η = _c

  G A _{T c}

  dengan: Q U : energi berguna ( W)

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

  2 A : luas kolektor surya (m ) C

  II.3.2 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:

  W − W _{o i}

  (4) η = _p

  W − W _{a i}

  dengan: W O : kelembaban absolut udara keluar alat pengering W : kelembaban absolut udara masuk alat pengering

  i

  W a : kelembaban jenuh adiabatis udara masuk alat pengering

  II.3.3 Efisiensi Sistem Pengeringan ( )

  η S Efisiensi sistem pengeringan ( η S ) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi yang digunakan untuk menguapkan air dari hasil pertanian yang

  W L

  = (5) η _s

  G A _{T c}

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

  II.4 Perbedaan Tekanan

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

• h ( − ) h ( − ) g (6)

  ∆p = [ ^{1 ρ ρ 1 2 ρ ρ 2 ]} dengan : ∆p : penurunan tekanan (Pa) h : jarak antara lapisan bawah padi dengan permukaan dasar (m) ₁ h : jarak antara lapisan atas padi dengan cerobong (m) _{2 3}

  ρ : massa jenis udara lingkunga sekitar (kg/m ) ₃ ρ : massa jenis udara setelah melewati kolektor (kg/m ) _{1 3}

  ρ : massa jenis udara setelah melewati lapisan padi (kg/m ) _{2 2} g : 9,81 m/detik

  II.5 Intensitas Energi Surya yang Datang

  I

  100 (7)

  G = x _T

  ,

  4 dengan :

  W G : intensitas energi surya yang datang _{T 2} ( ) m

  I : arus dari solar cell dari energi surya yang datang (A)

II.6 Kalor yang Diperlukan untuk Mengeluarkan Uap Air

  Kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air dinyatakan dengan persamaan: Q = massa air yang keluar x h (8) _fg dengan :

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

  h : entalpi uap jenuh (kJ/kg) _fg Cerobong

  h

  1 G T Lapisan

  Δh

  Padi Tutup transparan

  h

  2 Aliran udara

II.4 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 ( Häuseret.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, Kendal ( 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

  2

  pengering energi surya dengan luas kolektor 1,64m yang dilengkapi 8 sampai 32

  2

  sirip segi empat dengan luas total sirip 0,384 m dapat menaikkan temperatur udara keluar dan efisiensi kolektor. Sirip dipasang di dalam kolektor dengan dua energi surya dengan absorber jenis 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 sebagai

  berikut :

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

  b. Kotak pengering yang didalamnya terdapat rak pengering dengan ukuran luasan _{2 2 2} padinya 660 cm , 880 cm , 1100 cm .

  c. Cerobong Skema alat pengering hasil pertanian dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

  III.2 Variabel yang Divariasikan

  1. Jenis absorber : plat alumunium dicat hitam dan arang kayu _{2 2 2}

  2. Ukuran luasan padi 660 cm , 880 cm , 1100 cm , dengan massa padi yang dikeringkan 1 kg.

  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

  1 = temperatur kering

  T = temperatur basah

  2

  4. Temperatur udara masuk kolektor T = temperatur kering

  3 T 4 = temperatur basah

  5. Temperatur udara keluar pengering T = temperatur kering

  5 T 6 = temperatur basah

  6. Kecepatan udara masuk kolektor (v)

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

  3. Pengambilan data dilakukan sebanyak 10 data tiap 10 menit.

  4. Pada variasi salah satu parameter, harga parameter yang lain tetap.

  5. Data yang dicatat adalah temperatur udara sekitar (T a ), temperatur udara masuk kolektor, temperatur udara keluar kolektor, temperatur udara keluar pengering dan kecepatan udara masuk kolektor (v).

  6. 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 (5). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :

  1. Hubungan efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan dan efisiensi sistem dengan G . _T 2. Hubungan tingkat kekeringan hasil pertanian 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.

IV.1.1 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium

yang di Cat Hitam dengan Variasi Luasan padi 1100 cm ² massa Padi 1Kg

  G

  T

  5 (

  C)

  T

  6 (

  C)

  T (W/m ² )

  4 (

  1 0 31.0 32.3 25.3 43.2 30.8 32.2 26.6 837.5 2 10 31.2 31.8 25.9 48.1 32.9 32.7 29.4 735 3 20

  30.4 31.1 26.3 46.7 33.1 33.2 29.6 830

  4 30 32.0 33.6 27.6 48.2 33.5 34.0 29.7 550 5 40 30.4 31.5 27.2 49.3 33.2 35.0 29.7 825 6 50

  31.7 32.6 26.2 45.2 27.9 33.8 26.6 827.5

  7 60 30.7 31.5 26.2 40.4 26.1 32.3 25.9 857.5 8 70 31.0 32.3 28.7 42.5 26.8 32.8 27.7 882.5 9 80 31.5 32.8 25.8 50.6 36.6 33.6 29.9 882.5 10 90

  30.7 31.1 26.5 47.5 28.1 32.8 30.8 900

  C)

  T

  Hari/Tanggal : Rabu, 23 April 2008 Jam :

  C)

  10.25 Wib Tempat : Lingkungan sekitar Univ. Sanata Dharma Bahan yang dikeringkan : Padi Massa padi awal (W ₁ ) : 1 kg

  Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : Ketebalan padi = 1,25 cm ² Tabel 4.1Data absorber alumunium dicat hitam,luasan padi 1100 cm ² dengan massa 1 kg

  No Waktu

  (menit)

  T

  a (

  T

  C)

  1 (

  C)

  T

  2 (

  C)

  T

  3

(

  Massa padi sesudah dipanaskan (W ₂ ) = 0,93 Kg

IV.1.2 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium

  ₂ yang di Cat Hitam dengan Variasi Luasan padi 880 cm dengan massa Padi

1 Kg

  Hari/Tanggal : Senin, 23 Juni 2008 Jam :

  11.50 Wib Tempat : Lingkungan sekitar Univ. Sanata Dharma Bahan yang dikeringkan : Padi Massa padi awal (W ) : 1 kg ₁ Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : ₂ Ketebalan padi = 1,3 cm ₂ Tabel 4.2 Data absorber alumunium dicat hitam,luasan padi 880 cm dengan massa 1 kg

  a

  1

  2

  3

  4

  5

  6 T T T T T T T T

  G No Waktu ₂

  (menit) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (W/m )

  1 0 29.4 30.6 25.3 44.5 34.6 35.3 29.6 502.5 2 10 29.7 30.8 25.2 58.0 36.3 36.6 30.1 577.5 3 20

  30.3 31.1 25.8 53.6 37.2 36.5 29.9 497.5

  4 30

  29.8 30.8 25.6 52.5 37.7 35.8 29.5 45

  5 40 29.5 30.7 25.5 49.3 38.1 35.8 30.3 62.5 6 50

  29.7 30.3 25.4 47.8 37.0 35.8 28.3 585

  7 60

  29.5 30.6 25.1 46.0 36.2 35.4 28.7 525

  8 70 29.8 30.7 24.8 41.9 34.0 33.7 27.4 65 9 80 29.0 30.1 25.5 41.2 35.8 33.5 27.9 35 10 90

  29.3 30.4 25.0 39.8 35.3 33.7 27.8 55

  Massa padi sesudah dipanaskan (W ) = 0,930 Kg ₂ IV.1.3 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium ₂ yang di Cat Hitam dengan Variasi Luasan padi 660 cm Padi 1 Kg Hari/Tanggal : Kamis, 08 Mei 2008

  Massa padi awal (W ₁ ) : 1 kg Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : Ketebalan padi = 3 cm ² Tabel 4.3 Data absorber alumunium dicat hitam,luasan padi 660 cm ² dengan massa 1 kg

  28.7 29.0 23.7 55.0 29.8 35.4 26.1 705 2 10 28.0 29.5 25.0 47.6 30.6 37.9 26.5 137.5

3 20 27.4 28.8 24.3 44.6 27.9 33.4 24.0 645

  10.25 Wib Tempat : Lingkungan sekitar Univ. Sanata Dharma Bahan yang dikeringkan : Padi Massa padi awal (W ₁ ) : 1 kg

  Hari/Tanggal : Rabu, 23 April 2008 Jam :

  

IV.1.4 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Arang dengan

Variasi Luasan padi 1100 cm ² massa Padi 1 kg

  Massa padi sesudah dipanaskan (W ₂ ) = 0,950 Kg

  9 80 26.8 27.2 22.8 49.0 28.9 33.0 24.4 505 10 90 24.4 25.0 20.7 38.4 15.9 24.8 17.0 512.5

  

4 30 26.5 27.5 22.4 43.8 27.3 32.7 23.5 645

5 40 25.1 26.4 22.0 42.6 24.4 31.0 22.5 635 6 50 25.3 26.6 22.8 45.3 28.4 32.9 24.8 157.5 7 60 27.6 28.3 23.7 52.5 28.3 32.9 24.1 585

8 70 26.7 27.0 22.4 44.6 28.2 32.7 23.7 525

  C) GT (W/m ² ) 1 0

  No Waktu (menit) Ta (

  C) T6 (

  C) T5 (

  C) T4 (

  C) T3

(

  C) T2 (

  C) T1 (

  Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : Ketebalan padi = 1,25 cm ²

  2 Tabel 4.4 Data absorber alumunium dicat hitam,luasan padi 1100 cm

  dengan massa 1 kg

  Ta T1 T2 T3 T4 T5 T6 Waktu GT ₂ No (menit) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (W/m ) 1 0 29.5 27.8 25.9 39 31.7 31 28.5 838

2 10 29.2 27.7 25.7 52.2 32.9 32.9 30.5 735

  

3 20 31.7 30.5 26.9 39.9 34.9 34.8 31.1 830

4 30 30 29.1 26.5 47.5 33.9 34.1 31.4 550 5 40 31.6 31 27.4 44 34.7 35.8 31.5 825

6 50 31.3 30.5 26.3 42.6 35.1 35.7 31.5 828

  

7 60 31.4 30 26 49.3 34.3 35.2 31.4 858

8 70 31.1 29.8 26.1 53.5 34.5 35.3 31.8 883 9 80 32.7 31.3 24.6 42.3 35.2 36.1 31.3 883

10 90 34.7 33.2 22.5 44.4 30.2 37.7 32 900

  Massa padi sesudah dipanaskan (W2) = 0.94 Kg

IV.1.5 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Arang dengan

2 Variasi Luasan padi 880 cm massa Padi 1 kg

  Hari/Tanggal : Senin, 23 Juni 2008 Jam :

  11.50 Wib Tempat : Lingkungan sekitar Univ. Sanata Dharma Bahan yang dikeringkan : Padi Massa padi awal (W ) : 1 kg ₁ Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : ₂ Ketebalan padi = 1,3 cm ₂ Tabel 4.5 Data absorber alumunium dicat hitam,luasan padi 880 cm dengan massa 1 kg

  Ta T1 T2 T3 T4 T5 T6 Waktu GT ₂ No (menit) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (

  C) (W/m )

1 0 32.4 31,5 25.6 39.5 32 35.8 28.8 503

2 10 32.8 31,6 25 41.4 32.5 36.6 29.7 578

3 20 29.1 28,4 23.5 36 28.4 33 26 498

4 30 30 29,4 23.4 38 30.5 35.1 27.8 45

5 40 29 28,2 21.8 37.8 30 35.2 27.9 62.5

6 50 28.2 27,5 20.3 37.5 29.5 34 27.1 585 Massa padi sesudah dipanaskan (W2) = 0,930Kg

  

IV.1.6 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Arang dengan