PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Transkripsi

1 UNJUK KERJA ALAT PENGERING PADI TENAGA SURYA DENGAN ALIRAN PAKSA Skripsi Diajukan untuk memenuhi persyaratan Memperoleh gelar sarjana sains program studi teknik mesin Oleh : PETRUS BANGUN CAHAYANTO NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2013 i

2 PERFORMANCE OF FORCE FLOW SOLAR ENERGY RICE DRYER Final Project Presented as partial fulfillment of requirements to obtain the Sarjana Degree in Mechanical Engineering Presented by : PETRUS BANGUN CAHAYANTO NIM : MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME FACULITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2013 ii

3 iii

4 iv

5 PERNYATAAN KEASLIAN KARYA Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah. Yogyakarta, 30 Agustus 2013 Penulis v

6 LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Petrus Bangun Cahayanto NIM : Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : UNJUK KERJA ALAT PENGERING PADI TENAGA SURYA DENGAN ALIRAN PAKSA Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikannya secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain tanpa meminta ijin dari saya demi kepentingan akademis tanpa perlu meminta persetujuan dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal, 30 Agustus 2013 Yang menyatakan (Petrus Bangun Cahayanto) vi

7 INTISARI Hasil pengeringan di bawah sinar matahari memiliki banyak kelemahan seperti bila hari hujan, gangguan binatang dan kualitasnya turun. Diperlukan alat pengering yang dapat mencegah terjadinya kerusakan hasil panen, menjaga kualitas hasil panen dan tidak membutuhkan biaya yang mahal. Pada penelitian ini dibuat sebuah alat pengering energi surya dengan aliran paksa, dan diselidiki unjuk kerja yaitu efisiensi kolektor, efisiensi pengering, efisiensi pengambilan dan massa air yang berkurang. Model alat pengering ini terdiri dari 3 bagian yaitu : kolektor, ruang pengering dan cerobong. Panjang kolektor 2 m dan lebar 1 m, luas rak 0,6 m, tinggi cerobong 50 cm. Bahan yang dikeringkan sekam padi dengan berat awal 4 kg. Variasi aliran paksa dari putaran 1800 rpm, 950 rpm dan 200 rpm. Dari hasil penelitian ini diketahui efisiensi kolektor tertinggi pada variasi putaran 200 rpm sebesar 26,62 % dengan radiasi surya rata-rata 400,71 W/m². Efisiensi pengering maksimum pada variasi putran 200 rpm sebesar 25,79 % dengan radiasi surya rata-rata 400,71 W/m². Efisiensi pengambilan maksimum pada variasi putaran 200 rpm sebesar 64,21 % dengan radiasi surya rata-rata 523,75 W/m². Jumlah massa air yang berkurang pada variasi putaran 1800 rpm adalah 1,37 kg (34,25 %), pada variasi putaran 950 rpm adalah 1,21 kg (30,25 %) dan pada variasi putaran 200 rpm adalah 1,13 kg (28,25 %). Kata kunci : Alat pengering, efisiensi, aliran paksa, radiasi surya vii

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas rahmat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul UNJUK KERJA ALAT PENGERING PADI TENAGA SURYA DENGAN ALIRAN PAKSA sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penulis menyadari bahwa tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, secara khusus penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Bapak Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 3. Bapak I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 4. Bapak Ir. F. A. Rusdi Sambada, M.T., yang telah berkenan meluangkan waktu untuk membantu dalam pembuatan alat untuk pengukuran dan memberikan masukan yang sangat berharga bagi penulis. 5. Seluruh dosen program studi teknik mesin, yang telah membagikan ilmunya dan pengetahuannya. viii

9 6. Bapak saya F. Sugiarta dan Ibu saya Chr. Rukanti selaku orang tua saya yang telah memberi segala dukungan dan doa sehingga penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan. 7. Kakak saya Elisabet Purwanti, Lusia Tatik Kartikawati dan adik saya Yohanes Ria Kurniawan yang telah memberi semangat dan doa. 8. Crecentia Yunita Aryani pacar saya yang menemani dan membantu dalam penulisan tugas akhir ini. 9. Yohanes Andi Kurniawan dan Ardi Wicaksana sebagai kelompok dalam tugas akhir ini yang membantu dalam pembuatan alat juga pengambilan data. 10. Semua pihak yang tidak dapat dikatakan satu persatu atas doa dan dukungannya selama ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak. Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan memberikan sedikit sumbangan bagi ilmu pengetahuan. Yogyakarta, 30 Agustus 2013 Penulis ix

10 DAFTAR ISI Halaman... i Title Page... ii Halaman Persetujuan Pembimbing... iii Halaman Pengesahan... iv Halaman Pernyataan Keaslian... v Lembar Pernyataan Persetujuan Publikasi... vi Intisari... vii Kata Pengantar... viii Daftar Isi... x Daftar Gambar... xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Batas Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Perinsip Kerja Rumusan Perhitungan... 5 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Skema Alat x

11 3.2 Variabel yang Divariasikan Variabel yang Diukur Langkah Penelitian Pengolahan dan Analisa Data BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Contoh Perhitungan Analisa dan Pembahasan BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema pengering padi surya... 5 Gambar 3.1 Skema alat pengering Gambar 4.1.Grafik hubungan temperatur dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 1800 rpm Gambar 4.2.Grafik hubungan temperatur dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 950 rpm Gambar 4.3.Grafik hubungan temperatur dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 200 rpm Gambar 4.4.Grafik hubungan kelembaban dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 1800 rpm Gambar 4.5.Grafik hubungan kelembaban dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 950 rpm Gambar 4.6.Grafik hubungan kelembaban dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 200 rpm Gambar 4.7.Grafik hubungan efisiensi kolektor dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 1800 rpm Gambar 4.8.Grafik hubungan efisiensi kolektor dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 950 rpm Gambar 4.9.Grafik hubungan efisiensi kolektor dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 200 rpm xii

13 Gambar Grafik hubungan efisiensi pengering dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 1800 rpm Gambar Grafik hubungan efisiensi pengering dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 950 rpm Gambar Grafik hubungan efisiensi pengering dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 200 rpm Gambar Grafik hubungan efisiensi pengambilan dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 1800 rpm Gambar Grafik hubungan efisiensi pengambilan dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 950 rpm Gambar Grafik hubungan efisiensi pengambilan dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 200 rpm Gambar Grafik perbandingan efisiensi pengering Gambar Grafik efisiensi pengambilan Gambar Grafik perbandingan massa air yang berkurang selama 215 menit Gambar Grafik perbandingan penjemuran padi menggunakan alat dan penjemuran secara langsung dengan berat awal 6 kg xiii

14 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tanaman padi merupakan komoditi strategis nasional. Produksi beras di Indonesia pada akhir tahun 2000 mencapai 51,899 juta ton GKG. Kehilangan hasil pasca panen masih tinggi yaitu mencapai 20,5%. Mutu beras yang dihasilkan umumnya sangat rendah yang dicirikan oleh beras patah yang lebih dari 15% dengan rasa, warna yang kurang baik dan besarnya kehilangan hasil, mutu yang rendah serta harga yang fluktuatif yang cenderung tidak memberikan insentif kepada petani. Kondisi tersebut akan menjadi ancaman ketahanan pangan untuk itu perlu antisipasi dengan pola penanganan pasca panen yang tepat dan benar salah satunya adalah memperhatikan sistem pengeringan. Karena negara kita negara tropis, biasanya para petani mengeringkan hasil panen langsung dibawah sinar matahari. Hasil pengeringan di bawah sinar matahari memiliki banyak kelemahan, seperti bila hari hujan hasil panen akan rusak. Umumnya pengeringan dilakukan secara tradisional yaitu dengan penjemuran. Pengeringan dengan cara ini masih memiliki beberapa kendala dan kekurangan salah satunya adalah masalah tenaga kerja karena seperti yang kita tahu bahwa jumlah tenaga kerja yang menekuni pertanian di seluruh Indonesia semakin turun dari tahun ke tahun. 1

15 2 Sehingga perlu dicari alternatif sumber energi lain yang lebih murah. Alat pengering tenaga surya (solar dryer) adalah salah satu alternative yang dapat digunakan. Tenaga surya atau sinar matahari sangat melimpah dan tidak dipungut biaya yang belum dimanfaatkan secara maksimal. Informasi tentang kerja pengering padi dengan menggunakan tenaga surya di Indonesia belum banyak, sehingga perlukan pengembangan dan penelitian untuk memaksimalkan penggunannya. 1.2 Batas Masalah Pada penelitian ini akan dikembangkan model pengering padi tenaga surya dengan konveksi paksa menggunakan exhaust fan yang diletakan di atas cerobong dengan memvariasikan putaran exhaust fan dengan tinggi cerobong 50 cm, luas rak pengering 0,6 m². Dengan kolektor plat datar luas 2 m² panjang absorber 8 m dicat hitam. Pada penelitian ini bahan yang dikeringkan menggunakan sekam padi. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini yaitu : 1. Untuk memberikan alternatif dalam proses pengeringan hasil pertanian menggunakan tenaga surya menggunakan pengering padi dengan aliran paksa. 2. Mengetahui rata-rata efisiensi sistem pengering. 3. Mengetahui rata-rata efisiensi pengambilan.

16 3 4. Mengetahui massa air yang berkurang dari setiap variasi yang dilakukan. 1.4 Manfaat Penelitian 1. Membantu masyarakat khususnya petani untuk mengeringkan hasil pertanian agar produk terjaga khualitasnya. 2. Masyarakat dapat menghemat dalam penggunan minyak bumi dan listrik untuk mengeringkan hasil pertanian atau produk lainnya. 3. Diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat produk teknologi pengering hasil pertanian dengan menggunakan tenaga surya lebih efisien yang dapat dipakai oleh masyarakat luas.

17 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Hasil panen seperti kopi, padi dan kacang-kacangan harus dikeringkan setelah dipanen untuk mencegah kerusakan dalam penyimpanan. Pengeringan merupakan cara terbaik untuk mengawetkan hasil panen atau bahan makanan, pengeringan dengan energi surya adalah teknologi yang ramah lingkungan. Pengeringan adalah mengeluarkan kandungan air secepat mungkin pada temperatur yang tidak merusak bahan makanan tersebut. Pengeringan juga dapat meningkatkan harga jual saat harga turun bahan makanan dikeringkan setelah kering dapat disimpan menunggu harga dipasaran sesuai dengan yang diinginkan. 2.2 Perinsip Kerja Prinsip kerja dari pengering ini yaitu energi surya yang datang diterima oleh aborber di dalam kolektor selanjutnya absorber memanaskan udara yang mengalir melalui lubang udara. Udara yang dipanasi kelembabannya akan turun dan volumenya akan bertambah besar sedangkan massa udara tetap mengakibatkan massa jenis udara turun, kemudian udara akan naik melewati lapisan sekam padi. Pada saat udara kering melewati sekam padi yang lebih lembab terjadi perpindahan massa uap air dari sekam padi keudara kering. Proses ini terjadi secara terusmenerus sampai suatu ketika kelembaban udara yang melewati sekam padi 4

18 5 sama dengan kelembaban sekam padi. Pada penelitian ini cerobong yang ditambahkan kipas hisap (exhaus fan) untuk mempercepat udara di dalam rak keluar cerobong. 2.3 Rumusan Perhitungan Udara yang masuk ke kolektor dipanasi oleh radiasi matahari yang datang dan disirkulasikan melalui lapisan padi dengan konveksi alamiah atau paksa, cerobong memberikan tarikan tambahan yang diciptakan oleh perbedaan tekanan antara udara di dalam dan di luar alat pengering. Gambar 2.1 Skema pengering padi surya.

19 6 Konveksi alami adalah adanya fluida yang bergerak dikarenakan beda massa jenisnya. Jadi pergerakan aliran fluida tidak disebabkan karena alat bantu seperti : kipas angin, pompa, blower, exhaus fan, dll. Konveksi paksa ditandai dengan adanya fluida yang bergerak dikarenakan adanya alat bantu seperti : kipas angin, pompa, blower, exhaus fan, dll Penurunan tekanan dikedua sisi lapisan padi dapat dinyatakan dengan persamaan : P (1) dengan : P = Penurunan tekanan Pa = Jarak antara lapisan di bawah padi dengan ujung kolektor m = Jarak antara lapisan di atas padi dengan ujung cerobong m = Massa jenis udara di luar pengering kg/m = Massa jenis udara setelah melewati kolektor kg/m = Massa jenis udara setelah melewati lapisan sekam padi kg/m = 9,81 m/detik

20 7 Energi berguna adalah energi yang digunakan untuk memanaskan udara di dalam kolektor atau jumlah energi yang dipindahkan. Energi berguna dapat dinyatakan dengan persamaan (Arismunandar, 1995). (2) dengan : = Laju aliran massa udara (kg/s) = Panas spesifik fluida udara (J/kg. ) = Temperatur udara keluar kolektor ( ) = Temperatur udara masuk kolektor ( ) Menghitung laju aliran massa udara menggunakan persamaan. (3) (4) (5) dengan : = Luas penampang saluran udara masuk (m²) = Kecepatan udara masuk kolektor (m/s)

21 8 = Massa jenis udara masuk kolektor (kg/m³) = Debit aliran udara (m²/s) = Penurunan tekanan dikedua ujung kolektor ( ) Dimana K adalah nilai hambatan dari absorber yang diasumsikan 0,06 m²/(pa.menit). (Arismunandar, 1995). Efisiensi kolektor ( adalah sebagai perbandingan antara energi berguna dengan jumlah energi surya yang ditangkap oleh kolektor, dapat dinyatakan dengan persamaan (Arismunandar, 1995). (6) dengan : Q = Energi berguna (W) A = Luas kolektor (m²) G = Intensitas energi surya yang datang (W/m²) Untuk menghitung energi yang digunakan untuk menguapkan air persatuan waktu dapat dinyatakan dengan persamaan. (7)

22 9 dengan : = Laju massa air yang menguap kg/detik = Entalpi uap air jenuh J/kg Efisiensi sistem pengering adalah perbandingan antara energi yang digunakan untuk menuapkan air yang terkandung media yang dikeringkan dengan energi surya yang ditangkap kolektor. Efisiensi sistem pengering dapat dinyatakan dengan persamaan. (8) dengan : A G = Laju massa air yang menguap (kg/detik) = Entalpi uap air jenuh (J/kg) = Luas kolektor (m²) = Intensitas energi surya yang datang (W/m²) Efisiensi pengambilan adalah perbandingan uap air yang dipindahkan atau diambil oleh udara yang melewati rak dengan kapasitas teoritis udara menyerap uap air, dan dinyatakan dengan persamaan. _ _ _ _ (9)

23 10 dengan : _ = Kelembaban udara keluar cerobong _ _ = Kelembaban udara keluar kolektor = Kelembaban udara masuk kolektor

24 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Skema Alat Dalam tugas akhir ini mengembangkan alat yang sudah dibuat oleh peneliti sebelumnya. Penelitian ini menggunakan exhaust fan yang dipasang di atas cerobong seperti Gambar 3.1. d e c b a f Samping Depan Gambar 3.1 Skema alat pengering Bagian-bagian utama dari alat pada Gambar 3.1 : a. Kotak kolektor b. Ruang pengering 11

25 12 c. Cerobong d. Exhaust fan e. Kotak sensor berat f. Saluran udara masuk kolektor 3.2 Variabel yang Divariasikan Kecepatan putaran pada exhaust fan dengan level putaran 1800 rpm, 950 rpm dan 200 rpm. 3.3 Variabel yang Diukur 1. Massa sekam padi 2. Radiasi surya yang datang 3. Udara masuk kolektor : Temperatur udara masuk kolektor : Kelembaban udara masuk kolektor 4. Udara keluar kolektor : Temperatur udara keluar kolektor : Kelembaban udara keluar kolektor 5. Udara keluar cerobong : Temperatur udara keluar cerobong : Kelembaban udara keluar cerobong

26 Langkah Penelitian 1. Pengambilan data diawali dengan mempersiapkan alat-alat yang diperlukan. 2. Pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan level putaran pada exhaus dengan massa sekam padi dengan berat awal 4 kg. 3. Pengambilan data dilakukan setiap 2 detik dengan menggunakan sensor kelembaban, sensor suhu dan sensor berat. Kemudian data dibuat rata-rata selama 5 menit untuk mempermudah dalam perhitungan. 4. Data yang dicatat adalah temperatur dan kelembaban udara saat masuk kolektor, keluar kolektor, keluar cerobong, massa sekam padi dan radiasi surya yang datang. 5. Kemudian data yang didapat dihitung dengan menggunakan persamaan (1) sampai (9), kemudian membuat grafik hubungan untuk mempermudah dalam analisa data. 3.5 Pengolahan dan Analisa Data Setelah selesai pengambilan data diakukan perhitungan data pada parameter-parameter yang diperlukan. Setelah perhitungan selesai dibuat grafik untuk mempermudah dalam analisa. 1. Hubungan uap air yang berkurang dengan waktu. 2. Hubungan temperatur, radiasi surya terhadap waktu. 3. Hubungan kelembaban, radiasi surya terhadap waktu.

27 14 4. Efisiensi kolektor, efisiensi sistem pengering dengan radiasi surya terhadap waktu.

28 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Kita akan mengetahui data yang telah kita ambil dengan variasi yang berbeda. Penganmbilan data dilakukan hanya sekali dari setiap variasi dengan menggunakan sekam padi sebagai bahan uji yang dikeringkan. Dalam penelitian pengering surya dengan aliran paksa menggunakan exhaust fan yang dipasang di atas cerobong yang dilakukan pengambilan data dan kemudian mengolahnya. Data Pertama Dengan Variasi Putaran 1800 rpm Hari/Tanggal : Senin, 1 Juni 2013 Waktu pengambilan Bahan yang dikeringkan Massa awal Ketebalan : wib : Sekam padi : 4 kg : 1,5 cm Data pengambilan terlampir Massa sekam padi setelah dikeringkan 2,63 kg Data Kedua Dengan Variasi Putaran 950 rpm Hari/Tanggal : Selasa, 2 Juni 2013 Waktu pengambilan : wib 15

29 16 Bahan yang dikeringkan Massa awal Ketebalan : Sekam padi : 4 kg : 1,5 cm Data pengambilan terlampir Massa sekam padi setelah dikeringkan 2,79 kg Data Ketiga Dengan Variasi Putaran 200 rpm Hari/Tanggal : Rabu, 3 Juni 2013 Waktu pengambilan Bahan yang dikeringkan Massa awal Ketebalan : wib : Sekam padi : 4 kg : 1,5 cm Data pengambilan terlampir Massa sekam padi setelah dikeringkan 2,87 kg 4.2 Contoh Perhitungan Untuk menghitung hasil analisa hal pertama adalah menghitung penurunan tekanan ( P) diatara kedua ujung kolektor. Untuk menghitung penurunan tekanan dikedua ujung kolektor digunakan persamaan (1). Dari data pertama dengan variasi putaran 1800 rpm diketahui. = 1,135 m = 34,42

30 17 = 72,88 = 40,20 Tekanan 1 atmosfer (101,3 kpa) dan (g : 9,81 m/detik²) Sebelum menghitung ( P) terlebih dahulu menghitung massa jenis udara dengan persamaan gas ideal,, massa jenis udara adalah 101,3 kn/m² 0,287 kn. m/ kg. K ,1497 kg/m² 101,3 kn/m² 0,287 kn. m/ kg. K 46, ,1063 kg/m² Setelah dan diketahui, maka penurunan tekanan dikedua ujung kolektor dapat dihitung dari persamaan (1) maka akan didapatkan. 1,35 1,1497 1,1063 9,81 0,32 Pa Setelah menghtung penurunan tekanan selanjutnya menghitung energi berguna dengan menggunakan pesamaan (2). Untuk mengetahui laju aliran masa air yang keluar kolektor dan kecepatan udara masuk kolektor digunakan persamaan (3), (4) dan (5).

31 18 dimana adalah nilai hambataan absorber 0,06 m²/(pa.menit), dari persamaan (3), (4) dan (5) maka diketahui : 0,32 0,06 0,215 m/s 0,215 0,12 0,258 m³/s Dimana nilai debit adalah 0,258 m³/s, rata-rata udara pada suhu 37,23 adalah 1,1378 kg/m³ dan luas penampang saluran udara mauk kolektor 0,12 m² maka akan didapatkan : 0,215 1,1378 0,0029 kg/s Jika laju aliran massa pada fluida sudah diketahui maka kita dapat menghitung energi berguna. Dari data pertama dengan variasi putaran exhaus 1800 rpm. Diketahui : = 34,42 = 45,57 udara pada suhu 45,57 = 1007,30 J/kg. (Duffie, 1980) Dari persamaan (2) maka didapatkan : 0, ,30 46, ,73 Setelah menghitung energi berguna, selanjutnya adalah menghitung efisiensi kolektor dengan persamaan (6).

32 19 Nilai diambil dari rata-rata energi surya yang ditangkap oleh kolektor pada variasi putaran 1800 rpm sebesar 523,75 W/m² dan adalah luas kolektor yang digunakan dengan luas 2 m² dari persamaan (6), maka dapat diketahui nilai efisiensi kolektor adalah 35,73 3,41 % 523,75 2 Selanjutnya menghitung energi yang digunakan untuk menguapkan air persatuan waktu dengan pesamaan (7) Dimana adalah massa air yang menguap setiap detiknya dengan menghitung penurunan massa air yang berkurang selama proses pengeringan yaitu selama 4 jam. Dari data variasi putaran 1800 rpm didapatkan 1, kg/s dan diambil dari rata-rata entalpi uap jenuh udara saat keluar kolektor yakni sebesar 3, J/kg (Duffie, 1980). Sehingga dapat diketahui energi yang dibutuhkan untuk menguapkan air sebagai berikut. 1, , , 06 J/s Perhitungan selanjutnya adalah menghitung nilai efisiensi sistem pengering dengan persamaan (8). Dari data pertama dengan variasi putaran

33 rpm dimana rata-rata yang ditangkap kolektor sebesar 523,75 W/m² dengan luas kolektor 2 m², sehingga didapatkan efisiensi sistem pengering adalah. 254,06 24,25 % 523,75 2 Terakhir adalah menghitung nilai efisiensi sistem pengambilan dengan persamaan (8). Berikut ini perhitungan dari data pertama dengan variasi putaran 1800 rpm adalah. Diketahui : _ 35,33 % _ 25 % _ 42 % dilampirkan. 35, ,78 % Dari hasil perhitungan di atas disajikan dalam bentuk tabel yang 4.3 Analisa dan Pembahasan Dari hasil penelitian dan perhitungan disajikan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 4.1 sampai Temperatur keluar kolektor selalu lebih tinggi dibandingkan dengan udara masuk kolektor seperti Gambar 4.1 sampai 4.3, hal ini membuktikan bahwa terjadi penyerapan panas di dalam kolektor.

34 21 Pada variasi 1800 rpm temperatur bergerak seperti parabola mengikuti radiasi surya seperti Gambar 4.1, berbeda dengan 950 rpm dan 200 rpm yang cendrung tidak stabil. Kelembaban saat keluar cerobong selalu lebih tinggi dibandingkan dengan udara masuk kolektor dan kelembaan saat keluar kolektor selalu lebih rendah dibandingkan dengan udara saat masuk kolektor atau keluar cerobong seperti Gambar 4.4 sampai 4.6. Kelembaban saat keluar cerobong selalu lebih tinggi, karena terjadi perpindahan massa uap air dari sekam padi ke udara kering. Pada Gambar 4.5 dan 4.6 kelembaban udara saat keluar cerobong lebih besar dari udara saat masuk kolektor, hal ini terjadi karena uap air yang diambil hanya sedikit atau sekam padi hampir kering. Banyak hal yang mempengaruhi nilai efisiensi sistem pengering, salah satunya adalah radiasi surya. Nilai efisiensi dapat menggambarkan bagaimana kualitas sebuah alat dalam menyerap energi surya. Pada Gambar 4.7 sampai 4.15 menunjukkan (1) Hubungan efisiensi kolektor dan radiasi surya terhadap waktu, (2) Hubungan efisiensi kolektor dan radiasi surya terhadap waktu, (3) Hubungan efisiensi kolektor dan radiasi surya terhadap waktu. Pada Gambar 4.7 sampai 4.15 menunjukkan jika radiasi surya kecil maka nilai efisiensi sistem pengering semakin besar. Temperatur di dalam pengering cendrung stabil jika dibandingkan dengan radiasi surya yang selalu berubahubah dari waktu ke waktu, karena dalam perhitungan radiasi surya sebagai

35 22 pembanding seperti pada persamaan (6) dan (8). Hal ini menunjukkan bahwa radiasi surya mempunyai pengaruh yang besar terhadap nilai efisiensi Masuk kolektor Temperatur, C Radiasi surya, watt/m² Keluar kolektor Keluar cerobong Gt Menit Gambar 4.1. Grafik hubungan temperatur dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 1800 rpm Temperatur, C Radiasi surya, W/m² Masuk kolektor Keluar kolektor Keluar cerobong Gt Waktu Gambar 4.2. Grafik hubungan temperatur dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 950 rpm.

36 Temperatur, ºC Radiasi matahari, w/m² Masuk kolektor Keluar kolektor Keluar cerobong 0 0 Gt Menit Gambar 4.3. Grafik hubungan temperatur dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 200 rpm. Kelembapan, % Radiasi surya, watt/m² Masuk kolektor Keluar kolektor Keluar cerobong Gt Menit Gambar 4.4. Grafik hubungan kelembaban dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 1800 rpm.

37 Kelembaban, % Radiasi surya, W/m² Masuk kolektor Keluar kolektor Keluar cerobong Gt Waktu Gambar 4.5. Grafik hubungan kelembaban dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 950 rpm Kelembaban, % Radiasi matahari, w/m² Keluar kolektor Keluar cerobong Masuk kolektor Gt Menit Gambar 4.6. Grafik hubungan kelembaban dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 200 rpm.

38 Efisiensi kolektor, % Radiasi surya, W/m² Radiasi surya Effisiensi kolektor Menit Gambar 4.7. Grafik hubungan efisiensi kolektor dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 1800 rpm Efisiensi kolektor, % Menit Radiasi surya, W/m² Effisiensi kolektor Radiasi surya Gambar 4.8. Grafik hubungan efisiensi kolektor dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 950 rpm.

39 Efisiensi kolektor, % Radiasi matahari, w/m² Effisiensi kolektor Gt Menit Gambar 4.9. Grafik hubungan efisiensi kolektor dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 200 rpm Efisiensi pengering, % Radiasi surya, W/m² Radiasi surya Effisiensi pengering Menit Gambar Grafik hubungan efisiensi pengering dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 1800 rpm.

40 Efisiensi pengering, % Radiasi surya, W/m² Effisiensi pengering Radiasi surya Menit Gambar Grafik hubungan efisiensi pengering dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 950 rpm Efisiensi pengering, % Radiasi matahari, w/m² Effisiensi pengering Gt Menit Gambar Grafik hubungan efisiensi pengering dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 200 rpm.

41 28 Efisiensi pengambian, % Menit Radiasi surya, W/m² Radiasi surya Efisiensi pengamb ilan Gambar Grafik hubungan efisiensi pengambilan dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 1800 rpm Efisiensi pengambilan, % Radiasi surya, W/m² Efisiensi pengambilan Radiasi surya Menit Gambar Grafik hubungan efisiensi pengambilan dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 950 rpm.

42 Efisiensi pengambilan, % Radiasi matahari, w/m² Efisiensi pengambilan Gt Menit Gambar Grafik hubungan efisiensi pengambilan dan radiasi surya terhadap waktu pada variasi putaran 200 rpm % % % Efisiensi pengering dengan variasi putaran 1800 rpm Efisiensi pengering dengan variasi putaran 950 rpm Efisiensi pengering dengan variasi putaran 200 rpm Gambar Grafik perbandingan efisiensi pengering Dari grafik batang pada Gambar 4.16 diketahui efisiensi sistem pengering dengan variasi putaran 200 rpm sebesar 25, 72 % lebih tinggi dibandingkan

43 30 dengan variasi 200 rpm dan 950 rpm. Hal ini dapat menunjukkan bahwa pada proses pengeringan dengan variasi level putaran exhaust tidak memberi hasil yang signifikan % % % Efisiensi pengambilan dengan variasi putaran 1800 rpm Efisiensi pengambilan dengan variasi putaran 950 rpm Efisiensi pengambilan dengan variasi putaran 200 rpm Gambar Grafik efisiensi pengambilan Dari grafik pada Gambar 4.17 dapat dilihat bahwa efisiensi pengambilan tertinggi pada variasi putaran 200 rpm yaitu 66,42 % dan terendah pada variasi putaran 1800 rpm, sedangkan pada variasi putaran 950 rpm sebasar 66,04 %. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi level putaran pada exhaust, maka efisiensi pengambilan akan semakin kecil.

44 kg 4 kg 4 kg kg 2.79 kg 2.87 kg Variasi putaran 1800 rpm Variasi putaran 950 rpm Variasi putaran 200 rpm Gambar 4.18 Grafik perbandingan massa air yang berkurang selama 215 menit. Penurunan massa sekam padi pada masing-masing variasi ditunjukkan pada Gambar 4.18 yang menunjukkan terjadi penurunan massa air selama proses pengeringan. Jumlah massa air yang berkurang pada variasi putaran 1800 rpm adalah 1,37 kg (34,25 %), pada variasi putaran 950 rpm adalah 1,21 kg (30,25 %) dan pada variasi putaran 200 rpm adalah 1,13 kg (28,25 %).

45 32 Massa padi, kg Dengan mesin pengering, Pengeringan biasa, 5.25 Menit Gambar Grafik perbandingan penjemuran padi menggunakan alat dan penjemuran secara langsungg dengan berat awal 5,7 kg Dengan melakukan percobaan dengan menggunakan padi dengan berat awal 5,7 kg, pada pengeringan dengan menggunakan alat pengering mengalami penurunan sebesar 0,61 kg ( 10,7 %) dan pengeringan secara langsung sebesar 0,45 kg (7,9 %) seperti pada Gambar 4.19.

46 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diperoleh penulis dari penelitian ini sebagai berikut : 1. Telah berhasil dibuat model alat pengering padi tenaga surya dengan aliran paksa dan dapat bekerja dengan semestinya. 2. Rata-rata efisiensi sistem pengering pada variasi putaran 1800 rpm sebesar 23,89 % dengan radiasi surya rata-rata 523,75 W/m². Pada variasi putaran 950 rpm sebesar 17,22 % dengan radiasi surya rata-rata 638,8 W/m². Pada variasi putaran 200 rpm sebesar 25,79 % dengan radiasi surya rata-rata 400,71 W/m². 3. Rata-rata efisiensi sistem pengambilan pada variasi putaran 1800 rpm sebesar 64,21 % dengan radiasi surya rata-rata 523,75 W/m². Pada variasi putaran 950 rpm sebesar 66,08 % dengan radiasi surya rata-rata 638,8 W/m². Pada variasi putaran 200 rpm sebesar 66,42 % dengan radiasi surya rata-rata 400,71 W/m². 4. Jumlah massa air yang berkurang pada variasi putaran 1800 rpm adalah 1,37 kg (34,25 %), pada variasi putaran 950 rpm adalah 1,21 kg (30,25 %) dan pada variasi putaran 200 rpm adalah 1,13 kg (28,25 %). 33

47 Saran Setelah penulis menyelesaikan penelitian ini maka beberapa saran yang dapat dierikan agar penelitian selanjutnya dapat optimal yaitu : 1. Dilakukan kalibrasi alat ukur yang akan digunakan agar saat digunakan dapat menunjukkan nilai yang sebenarnya. 2. Bahan yang digunakan dalam penelitian mempunyai sifat-sifat yang sama untuk setiap percobaan, agar dalam pengambilan data dapat optimal. 3. Membuat kolektor yang dapat mengikuti pergerakan matahari agar kolektor dapat menangkap radiasi surya dengan maksimal. 4. Pengecekan alat seperti sensor dan peralatan yang lain dilakukan sebelum melakukan pengambilan data, ntuk mencegah adanya peralatan yang rusak sehingga tidak menggangu saat penambilan data.

48 35 DAFTAR PUSTAKA Arismunnandar, W., (1995), Teknologi Rekayasa Surya, Jakarta: Pradnya Paramita. Cengel, Y. A., &, M. A., (1989), Thermodynamics and Enginering Aproach, Graw Hill New York. Choudhury, C., Anderson S., and Rekstad, J., (1988), A Solar Air Heater for Low Temperatur Applications, Journal of Solar Energy, Volume 40, Pages Duffi, J. A., Beckman, W. A., 1980, Solar Engineering of Thermal Processes, New York: John Wiley. Markus, H., Omar, A., (2009), Morroco Solar Dryer Manual, Center de Development des Energies Renouvelables (CER). Nugrahanto, A., (2011), Pengering Padi Konveksi Paksa Dengan Absorber Porus, Tugas akhir, Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Prastyo, P., (2012), Unjuk Kerja Pengering Kopra Energi Surya Jenis Aliran Paksa, Tugas akhir, Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Sutrisno, Suhanan, (2005), Karakterisisasi Laju Penering Gabah Dengan Aliran Konveksi Paksa, Jurnal Mesin dan Industri, Volume 2, Nomer 3.

49 36 LAMPIRAN

50 Tabel Hasil Perhitungan Tabel 1. Data variasi Putaran 1800 rpm Waktu (Menit) Temperatur, ºC Kelembaban, % Massa padi (kg) GT (W/m²) T₁ T₂ T₃ RH₁ RH₂ RH₃

51 Tabel 2. Data variasi Putaran 950 rpm Waktu (Menit) Temperatur, ºC Kelembaban, % T₁ T₂ T₃ RH₁ RH₂ RH₃ Massa padi (kg) GT (W/m²)

52 Tabel 3. Data variasi Putaran 200 rpm Waktu (Menit) Temperatur, ºC Kelembaban, % Massa padi (kg) T₁ T₂ T₃ RH₁ RH₂ RH₃ GT (W/m²)

53 Tabel 4. Energi berguna variasi putaran 1800 rpm Waktu (Menit) Temperatur, ºC p kolektor (Pa) Cp udara v udara m dot T₁ T₂ (J/kg. ºC) m/s (kg/s) Qu (watt)

54

55 Tabel 5. Energi berguna variasi putaran 950 rpm Waktu (Menit) Temperatur, ºC p kolektor (Pa) Cp udara v udara m dot Qu (watt) T₁ T₂ (J/kg. ºC) m/s (kg/s)

56 Tabel 6. Energi berguna variasi putaran 200 rpm Waktu (Menit) Temperatur, ºC p kolektor Cp udara v udara m dot T₁ T₂ (Pa) (J/kg. ºC) m/s (kg/s) Qu (watt)

57 Tabel 7. Efisiensi kolektor variasi putaran 1800 rpm Waktu (Menit) Ac (m²) Qu (watt) GT (W/m²) ηс (%) ηс Ratarata(%)

58 Rata-rata kolektor Tabel 8. Efisiensi kolektor variasi putaran 950 rpm Waktu (Menit) Ac (m²) Qu (Watt) GT (W/m²) ηс (%) ηс Ratarata(%)

59