KAJIAN POLA SEBARAN ALIRAN UDARA PANAS PADA MODEL PENGERING EFEK RUMAH KACA HIBRID TIPE RAK BERPUTAR MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS

Transkripsi

1 KAJIAN POLA SEBARAN ALIRAN UDARA PANAS PADA MODEL PENGERING EFEK RUMAH KACA HIBRID TIPE RAK BERPUTAR MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS PUJI WIDODO SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 009

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Kajian Pola Sebaran Aliran Udara Panas pada Model Pengering Efek Rumah Kaca Hibrid Tipe Rak Berputar Menggunakan Computational Fluid Dynamics adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal dan dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, 0 Agustus 009 Puji Widodo NRP F

3 ABSTRACT PUJI WIDODO. Study of heatflow distribution pattern on Hybrid Green-house Effect (GHE) Solar Dryer with Rotating Racks Type Using Computational Fluid Dynamics (CFD). Under supervision of DYAH WULANDANI and Y. ARIS PURWANTO Uniformity of moisture content of product is one of the problem at GHE Solar Dryer with static racks type dan horizontal rotating racks type. The distribution of heatflow inside the chamber during drying period has an effect on the uniformity of moisture content in the product. The hypothesis in this study was the geometry of drying chamber as well as the position of inlet-outlet has an effect on the heatflow distribution in GHE. The objective of this study were : 1) to study the heatflow distribution in GHE solar dryer with rotating racks by simulation model using computational fluid dynamic (CFD), ) to validate the model, and 3) to design GHE solar dryer prototype, and 4) to simulate of heatflow distribution inside GHE prototype. There were 6 scenarios of GHE solar dryer model that simulated based on outlet form and inlet position. The parameter for simulation process were solar radiation, airflow velocity, ambient relative humidity, and drying chamber boundary condition. The solar dryer model was selected based on the CFD analysis which resulted the higest average temperature. It was found that Scenario 5 resulted the average temperature of 43.5 o C with standard deviation. o C and average airflow velocity of 0.13m/s with standard deviation 0.15m/s. Validation of temperature at scenario 5 for three experiments resulted the absolute percentage determination (APD) of 0.36%, 1.97%. dan.4%. For airflow velocity resulted APD of 0.38%, 0.33% and 0.76%. Relative humidity resulted APD of 0.38%, 0.36% dan 0.76%. Based on these results, the GHE solar dryer was then designed and constructed. The prototype of GHE solar dryer with rotating racks has dimention of 50x150x190 cm, has 3 silinders, 48 racks, 3 fans and 3 radiators with the capasity of 100 kg of products. The simulation using CFD for the prototype of GHE solar dryer showed that the average temperature distribution was 53.6 o C with standard deviation of 1.8 o C and the average velocity distribution of 0.30m/s with standartd deviation of 0.m/s. Key words : GHE solar dryer, computational fluid dynamic, drying process,, simulation model of GHE.

4 RINGKASAN PUJI WIDODO. Kajian Pola Sebaran Aliran Udara Panas Pada Model Pengering Efek Rumah Kaca Hibrid Tipe Rak Berputar Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD). Dibimbing oleh DYAH WULANDANI dan Y ARIS PURWANTO. Keseragaman kadar air akhir produk yang dikeringkan masih menjadi masalah yang banyak dijumpai pada pengering ERK tipe rak statis dan rak yang berputar secara horisontal. Keseragaman kadar air produk ini akan berpengaruh terhadap kualitas produk. Salah satu penyebabnya adalah distribusi aliran udara panas yang tidak merata di dalam ruang pengering selama proses pengeringan. Distribusi aliran udara panas diduga dipengaruhi oleh bentuk geometri ruang pengering dan posisi penempatan inlet-outlet. Analisis CFD dapat digunakan untuk menentukan model distribusi suhu yang terbaik melalui simulasi dan validasi model pengering. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengkaji pola aliran udara optimal model pengering efek rumah kaca tipe rak berputar dengan melakukan simulasi menggunakan software Gambit dan Fluent; Menguji dan menvalidasi model pengering efek rumah kaca; Merancang prototipe pengering ERK dan melakukan simulasi pola aliran udara pada prototipe pengering ERK. Dalam penelitian ini dilakukan pembuatan model Gambit dan simulasi Fluent dalam 6 skenario alat pengering berdasarkan bentuk geometri ruang pengering dan posisi inlet-outlet agar diperoleh model pengering ERK hibrid yang optimum. Variabel input dalam proses simulasi meliputi : iradiasi matahari, suhu, kecepatan aliran udara, sifat-sifat udara dan material pengering. Berdasarkan analisis CFD kemudian ditentukan pemilihan model secara kuantitatif didasarkan pada rata-rata simulasi CFD suhu tertinggi dan digunakan sebagai acuan dalam pembuatan model ERK hibrid tipe rak berputar skala labolatorium. Hasil simulasi suhu CFD pada beberapa skenario menunjukkan bahwa Skenario 5 telah menghasilkan suhu ruang pengering tertinggi yaitu : 43.5 o C dengan deviasi standar. o C dan kecepatan aliran udara rata-rata yaitu : 0.1 m/dt dengan deviasi standar 0.15 m/dt.

5 Validasi simulasi dilakukan dengan membandingkan nilai suhu dan kecepatan udara antara hasil pengukuran dengan hasil simulasi dari model pengering yang optimum. Validasi suhu Skenario 5 yang dilakukan dengan 3 kali percobaan diperoleh hasil bahwa nilai simpangan mutlak 0.36%, 1.97% dan.4%, sedangkan validasi kecepatan aliran udara diperoleh simpangan mutlak 0.38%, 0.33% dan 0.76% serta validasi kelembaban udara diperoleh bahwa simpangan mutlak 0.38%, 0.36% dan 0.76%. Hasil validasi distribusi suhu, kecepatan dan kelembaban udara digunakan sebagai pertimbangan untuk membuat rancangan pengering ERK hibrid tipe rak berputar skala lapang. Rancangan pengering ERK hibrid tipe rak berputar skala lapang memiliki kapasitas pengeringan 100 kg produk dan memiliki dimensi panjang, lebar dan tinggi berturut-turut 50, 150 dan 180 cm, di dalam ruang pengering terdapat 3 silinder sebagai tempat bergantung 48 rak pengering, terdapat pula 3 kipas dan 3 radiator. Simulasi suhu CFD pada pengering ERK hibrid tipe rak berputar skala lapang menunjukkan bahwa distribusi suhu rata-rata ruang pengering 53.6 o C dengan deviasi standar 1. o C dan distribusi kecepatan aliran udara rata-rata 0.30m/dt dengan deviasi standar 0. m/dt sehingga pengering ERK skala lapang ini sesuai untuk digunakan sebagai alat pengering cengkeh yang optimal.

6 @Hak Cipta milik IPB, tahun 008 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan nara sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyususnan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk apapun tanpa ijin IPB

7 KAJIAN POLA SEBARAN ALIRAN UDARA PANAS PADA MODEL PENGERING EFEK RUMAH KACA HIBRID TIPE RAK BERPUTAR MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS PUJI WIDODO F Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Mayor Teknik Mesin Pertanian dan Pangan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 009

8 Judul Tesis Nama NRP : Kajian Pola Sebaran Aliran Udara Panas Pada Model Pengering Efek Rumah Kaca Hibrid Tipe Rak Berputar Menggunakan Computational Fluid Dynamics : Puji Widodo : F Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Dyah Wulandani, M.Si Ketua Dr. Ir. Y. Aris Purwanto,M.Sc Anggota Diketahui : Ketua Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan Dekan Sekolah Pascasarjana Dr.Ir. Radite P. A. Setiawan, M.Agr Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodipuro, MS Tanggal Ujian : 0 Agustus 009 Tanggal lulus :

9 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Ir. Teguh Wikan Widodo, M.Sc

10 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Alloh SWT dengan segala Maha KesempurnaanNya, dan shalawat kepada Nabi Muhammad SAW sebagai tauladan umat. Alhamdulillah, penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan judul Kajian Pola Sebaran Udara Panas Pada Model Pengering Efek Rumah Kaca Hibrid Tipe Rak Berputar Menggunakan Computational Fluid Dynamics. Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian Hibah Bersaing pada proyek Pengembangan Alat Pengering Efek Rumah Kaca (ERK) Hybrid Tipe Rak Berputar Untuk Penyeragaman Aliran Udara Panas yang dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional, 5 Maret 008. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih yang mendalam kepada : 1. Dr. Ir. Dyah Wulandani, M.Si selaku ketua komisi pembimbing, atas segala arahan dan bimbingannya selama pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis.. Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, M.Sc sebagai anggota komisi pembimbing, atas segala arahan dan bimbingannya selama pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis. 3. Dr.Ir. Teguh Wikan Widodo, M.Sc sebagai penguji luar komisi pada ujian tesis. 4. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Proyek Hibah Bersaing, Surat Perjanjian Pelaksanaan Desentralisasi Penelitian No. 318/SPH/PPM/008, yang telah memberikan dana dalam penelitian ini. 5. Teman-teman TMP satu angkatan 007: Pak Sigit, Mas Arief, Mas Wilson, Pak Edy, Mas Wahyu, Pak Tahir, Bu Anik, Bu Novi, Bu Ida dan Bu Yuli serta Pak Lilik dan Mas Diswandi, atas kebersamaannya selama pendidikan dan kepada Pak Harto, Mas Firman dan Mas Darma, atas bantuan teknis selama penelitian. 6. Ketulusan hati dan pengorbanan serta doa dari keluarga, isteriku Sri Dalwati dan anak-anak tersayang : Iffah Nida Fadhilla, Muhammad Adnan Azizi dan

11 Muhammad Zaky Ramadhan merupakan penyemangat bagi penulis dalam menyelesaikan sekolah pasca sarjana. Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam penulisan penelitian ini. Oleh karena itu kritik, saran dan koreksi sangat kami harapkan demi penyempurnaan penelitian dan semoga bermanfaat. Bogor, 0 Agustus 009 Puji Widodo.

12 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Yogyakarta pada tanggal 3 Oktober 1965 dari ayah Basuki dan Ibu Bunijah. Penulis merupakan putra kedua dari tiga bersaudara. Tahun 1985 penulis lulus dari SMA Negeri 3 Yogyakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi penerimaan mahasiswa baru pada Fakultas Teknologi Pertanian, Jurusan Mekanisasi Pertanian, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Pada bulan Agustus Tahun 1994, penulis lulus program S-1, dan pada bulan Januari 1995 penulis bekerja di Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Pertanian RI sebagai Perekayasa pada mesin prosesing sampai saat sekarang. Selama bekerja di Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, penulis telah mengahasilkan rekayasa alat : pelet pakan ternak, pengering pelet tipe rak, mesin pemanen kedelai, perontok polong kacang tanah, pengering kacang tanah, pengupas kacang tanah, sortir kacang tanah, pengering kista artemia, delinter kapas tipe kering, dan pengering semprot (spary dryer) kapasitas 1 dan 5 liter/jam. Tahun 1999, penulis berkesempatan mendapat tugas training dari Departemen Pertanian pada program Farm Mechanization II di Tsukuba, Jepang yang diselenggarakan oleh JICA pada bulan Februari sampai November. Tahun 007, penulis mendapat ijin tugas belajar untuk melanjutkan ke sekolah pasca sarjana, Institut Pertanian Bogor pada Program Studi Mayor Teknik Mesin Pertanian dan Pangan, Fakultas Teknik Pertanian, Departemen Teknik Pertanian. Tahun 008, penulis turut serta dalam penelitian Hibah Bersaing yang dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi pada tanggal 5 Maret. Selama penelitian telah dihasilkan makalah seminar dengan judul Analisis Computable Fluid Dynamics (CFD) pada Model Pengering Efek Rumah Kaca Hybrid Tipe Rak Berputar untuk Pengeringan Cengkeh yang disampaikan pada Seminar Nasional Mekanisasi Pertanian, Cimanggu-Bogor, 3 Oktober 008 dan makalah Simulasi Model Pengering ERK Hibrid Tipe Rak Berputar Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) yang disampaikan pada seminar Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor, Bogor, Juni 009.

13 i DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI i DAFTAR TABEL. ii DAFTAR GAMBAR iii DAFTAR LAMPIRAN iv DAFTAR SIMBOL... v BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Hipotesa Tujuan Penelitian.. 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pengeringan Pengering Berenergi Surya Hasil-hasil Pengering ERK Pada Berbagai Produk Pertanian.. 8 BAB III. PENDEKATAN TEORI Teknik Simulasi CFD Proses Simulasi CFD Metode Diskritisasi CFD RH Udara Pengering. 14 BAB IV METODOLOGI Waktu dan Tempat Penelitian Peralatan dan Bahan Peralatan Bahan Tahapan Penelitian Penentuan Rancangan Model Pengering ERK Pengujian dan Validasi Perancangan prototipe pengering ERK 4 BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN Simulasi Model Pengering dengan Gambit Bentuk Domain 3D Model Pengering Sebaran Suhu Udara Pengering Sebaran Kecepatan Aliran Udara Hasil Disain Alat Pengering ERK Hibrid Tipe Rak Berputar Model Pengering ERK Hibrid Tipe Rak Berputar Mekanisme Kerja Alat Pengering ERK Hibrid Tipe Rak Berputar Sistim operasional pengering ERK hibrid tipe rak berputar Validasi Suhu Ruang Pengering Validasi Kecepatan Kelembaban Udara Ruang Pengering Perancangan Pengering ERK Skala Lapang Disain Pengering ERK Skala Lapang Tipe Rak Berputar Simulasi pengering ERK hibrid skala lapng BAB VI. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... 54

14 ii DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Laju pengering rata-rata pada masing-masing rak 8 Tabel. Kondisi batas pada simulasi suhu dan kecepatan udara skenario Tabel 3. Kondisi batas pada validasi suhu, kecepatan dan RH ruang pengering Tabel 4. Perancangan pengering ERK skala Lab

15 iii DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Model pengering ERK Hibrid skala Labolatorium Gambar. Disain model pengering ERK hibrid.. 17 Gambar 3. Diagram alur penelitian. 18 Gambar 4. Model pengering ERK hibrid. 19 Gambar 5. Skenario bentuk geometri model pengering.. 0 Gambar 6. Letak titik pengukuran suhu, kecepatan udara dan RH 3 Gambar 7. Skenario 1-6 model pengering.. 7 Gambar 8. Sebaran suhu pada skenario 1 9 Gambar 9. Sebaran suhu pada skenario... 9 Gambar 10. Sebaran suhu pada skenario Gambar 11. Sebaran suhu pada skenario Gambar 1. Sebaran suhu pada skenario Gambar 13. Sebaran suhu pada skenario Gambar 14. Perbandingan suhu rata-rata skenario Gambar 15. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario Gambar 16. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario Gambar 17. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario Gambar 18. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario Gambar 19. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario Gambar 0. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario Gambar 1. Kecepatan aliran udara Skenario Gambar. Model pengering ERK hibrid tipe rak berputar Gambar 3. Bidang simulasi CFD percobaan Gambar 4. Bidang simulasi CFD percobaan Gambar 5. Bidang simulasi CFD percobaan Gambar 6. Validasi suhu ruang pengering Gambar 7. Hasil simulasi kecepatan pada percobaan Gambar 8. Hasil simulasi kecepatan pada percobaan Gambar 9. Hasil simulasi kecepatan pada percobaan Gambar 30. Validasi kecepatan aliran udara pada model pengering Gambar 31. Validaasi kelembaban udara ruang pengering Gambar 3. Prototipe pengering ERK hibrid tipe rak berputar Gambar 33. Bentuk dasar prototipe ERK hibrid Gambar 34. Sebaran suhu pada irisan melintang alat pengering ERK hibrid Gambar 35. Sebaran kecepatan aliran udara pada alat pengering ERK hibrid.. 51

16 iv DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Data percobaan 1, dan Lampiran. Perhitungan kondisi batas ruang pengering. 65 Lampiran 3. Perhitungan simulasi suhu pada skenario Lampiran 4. Perhitungan simulasi kecepatan udara ruang pengering Lampiran 5. Perhitungan kondisi batas ruang pengering untuk validasi suhu, kecepatan dan RH udara Lampiran 6. Validasi suhu udara ruang pengering Lampiran 7. Validasi kecepatan udara ruang pengering Lampiran 8. Validasi RH udara ruang pengering Lampiran 9. Perhitungan kondisi batas ruang pengering Lampiran 10. Lampiran 10. Perhitungan rancangan pengering ERK hibrid skala lapang... Lampiran 11. Distribusi suhu memotong x = 150mm pada pengering skala lapang

17 v DAFTAR SIMBOL Simbol : Keterangan : Satuan A : luas penampang m H : kelembaban mutlak kg/kg H : kelembaban mutlak lingkungan kg/kg udara kering a H w : kelembaban mutlak bahan kg/kg udara kering N : jumlah data - P : tekanan Pa Pv : tekanan uap Pa P : tekanan jenuh air Pa s Q : Nilai hasil simulasi c Q o : Nilai hasil pengukuran R : konstanta gas ideal J/mol o C RH : kelembaban udara lingkungan % a RH r : kelembaban udara pengering % S : sumber gerakan energi dalam m 3 dtk -1 i S : sumber gerakan momentum arah x m 3 dtk -1 Mx S : sumber gerakan momentum arah y m 3 dtk -1 My S : sumber gerakan momentum arah z m 3 dtk -1 Mz T : suhu o C T : suhu lingkungan o C a T w : suhu bahan W : kadar air % h : koefisien konveksi W/m o C k : koefisien konduksi W/m o C t : waktu Detik u : kecepatan arah x m/dtk v : kecepatan arah y m/dtk w : kecepatan arah z m/dtk x : koordinat arah x m/dtk y : koordinat arah y Detik z : koordinat arah z m/dtk ρ : berat jenis kg/m 3 ρ u : densitas arah x kg/m 3 ρ : densitas arah y kg/m 3 v o C

18 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pengeringan pada produk pertanian tertentu (cengkeh) menghendaki kandungan minyak dalam bahan tetap utuh sehingga diperlukan pencegahan terhadap penguapan minyak dan tidak dilakukan pengadukan agar diperoleh bahan yang akan dikeringkan tidak mengalami penurunan kualitas. Oleh karena itu diperlukan pengering cengkeh tipe rak. Pada umumnya, pengeringan produk pertanian masih dilakukan secara tradisional yaitu pengeringan dengan cara penjemuran di bawah sinar matahari secara langsung. Usaha untuk melakukan proses pengeringan dapat pula dilakukan dengan menggunakan pengering efek rumah kaca (ERK), yaitu bangunan berbentuk segi empat, silinder atau kerucut terpancung dan berdinding transparan. Dinding plastik transparan ini berfungsi sebagai perangkap gelombang panjang yang dipancarkan oleh sinar matahari, sehingga terjadi akumulasi panas yang dimanfaatkan untuk pengeringan produk pertanian. Salah satu keuntungan dengan menggunakan pengering ERK adalah produk lebih bersih dan tidak terkontaminasi dengan bahan yang tidak dikehendaki. Masalah yang terjadi pada proses pengeringan cengkeh menggunakan rakrak statis adalah ketidakseragaman pada penurunan kadar air, suhu dan lama waktu pengeringan antara rak atas, tengah dan bawah. Perbedaan hasil ini diperoleh karena perbedaan posisi rak dalam ruang pengering. Udara pada rak-rak yang dekat dengan sumber panas pada umumnya akan memiliki suhu yang tinggi dan sebaliknya yang jauh dari sumber panas akan memiliki suhu yang rendah. Hal tersebut di atas menyebabkan kualitas hasil pengeringan cengkeh yang tidak seragam. Wulandani (1997) melaporkan bahwa perbedaan suhu terjadi pada ruang pengering pada proses pengeringan kopi berkisar 6 o C antara bagian atas dan bawah plat hitam yang dipasang horisontal di atas ruang pengering pada ruang pengering transparan tipe bak. Mursalim (1995) mendapatkan perbedaan suhu sekitar 10 o C antara rak bagian tengah dan bawah pada pengeringan panili. Menurut Mujumdar (001), distribusi aliran panas dalam ruang pengering belum

19 merata khususnya pengeringan yang menggunakan tipe rak pada pengeringan cengkeh. Nampan-nampan pada tipe rak ini dapat menyebabkan distribusi udara yang kurang baik dan menurunkan kinerja pengeringan karena waktu pengeringan terlama dari produk yang terletak di nampan tertentu menjadi penyebab lama pengeringan secara keseluruhan, dan masalah ini menentukan total kapasitas pengeringan. Ratnawati (003), melaporkan bahwa perbedaan suhu terjadi pada ruang pengering sekitar 8.4 o C antara rak bagian atas dan bagian bawah pengering pada propses pengeringan cengkeh. Nugraha (005), menyatakan pula bahwa dalam proses pengeringan mahkota dewa, masalah distribusi aliran udara panas yang belum merata menyebabkan menurunnya kinerja alat pengering, Masalah ketidakseragaman kadar air produk hasil pertanian juga merupakan akibat ketidakrataan aliran udara panas di dalam ruang pengering. Untuk mengatasi permasalahan tersebut di atas, maka dalam penelitian ini akan dirancang alat pengering Efek Rumah Kaca (ERK) tipe rak berputar dengan sistim pemanasan hibrid (surya dan biomassa) agar diperoleh keseragaman suhu dalam ruang pengering atau produk yang dikeringkan akan menerima panas yang sama di setiap posisi rak-rak berputar. Untuk menentukan disain optimum, dalam perancangan ERK tipe rak berputar vertikal skala labolatorium digunakan analisis Computational Fluid Dyanamics (CFD). Disain optimum didasarkan pada keseragaman nilai suhu dan kecepatan aliran udara. CFD adalah sistem analisis yang meliputi aliran fluida, perpindahan panas, dan fenomena seperti reaksi kimia yang berdasarkan simulasi komputer. CFD pada penelitian ini menggunakan software Gambit dan software Fluent yang mampu melakukan simulasi sebaran udara panas dan kecepatan aliran udara ke dalam virtual model atau prototipe dari sebuah sistem dengan menerapkan kondisi nyata di lapang dan hasil analisis CFD dapat berupa prediksi secara kuantitatif dan kualitatif. Simulasi distribusi dan pola aliran udara panas ini diharapkan dapat menentukan disain ruang pengering beserta penempatan inlet dan outlet secara lebih tepat sehingga tujuan keseragaman aliran udara panas terpenuhi.

20 3 1.. Hipotesa Hipotesa penelitian ini adalah bahwa distribusi dan pola aliran udara panas diduga dipengaruhi oleh geometri ruang pengering, lokasi penempatan inlet dan outlet Tujuan penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengkaji pola aliran udara optimal dari 6 model pengering efek rumah kaca tipe rak berputar dengan melakukan simulasi menggunakan software Gambit dan Fluent.. Menguji dan menvalidasi model pengering efek rumah kaca. 3. Merancang prototipe pengering ERK lapang dan melakukan simulasi pola aliran udara pada prototipe pengering ERK. Kajian pola sebaran aliran udara panas dan validasi dilakukan untuk untuk memprediksi, seleksi dan merancang kinerja pengering ERK hibrid tipe rak berputar skala labolatoirum dan untuk menilai ketepatan model pengering ERK lapang terhadap model yang dibentuk oleh CFD. Output dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan pengering efek rumah kaca hibrid tipe rak berputar skala labolatorium dengan pola sebaran aliran udara panas yang merata pada ruang pengering melalui penempatan inlet, outlet, kipas, sumber pemanas tertentu, sehingga diperoleh pola sebaran aliran udara panas optimal.

21 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.1. Pengeringan Pengeringan merupakan proses pengurangan kadar air bahan sampai mencapai kadar air tertentu sehingga menghambat laju kerusakan bahan akibat aktivitas biologis dan kimia (Brooker,198). Menurut Fellow (000), pengeringan didefinisikan sebagai penerapan panas dalam kondisi terkontrol untuk menghilangkan sejumlah air yang terkandung dalam bahan, sedangkan Henderson dan Perry (1976) menyatakan bahwa pengeringan adalah proses pengeluaran air dari suatu bahan pertanian menuju kadar air keseimbangan dengan udara sekeliling atau pada tingkat kadar air dimana mutu bahan pertanian dapat dijaga dari serangan jamur, aktivitas serangga dan enzim. Dasar proses pengeringan adalah terjadinya penguapan air bahan ke udara karena perbedaan kandungan air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. Agar suatu bahan menjadi kering, maka udara harus memiliki kandungan uap air atau kelembaban nisbi yang relatif rendah dari bahan yang dikeringkan. Pada saat suatu bahan dikeringkan, maka akan terjadi dua proses secara bersamaan yaitu : (1) perpindahan energi panas dari lingkungan untuk menguapkan air pada permukaan bahan, dan () perpindahan massa (air) di dalam bahan akibat penguapan pada proses pertama. Air yang diuapkan terdiri dari air bebas dan air terikat. Air bebas berada di permukaan dan yang pertama kali mengalami penguapan (Mujumdar dan Devahastin, 001). Henderson dan Perry (1976) dan Brooker (198), menyatakan bahwa proses pengeringan dapat dibagi dua periode, yaitu : periode laju pengeringan tetap dan laju pengeringan menurun. Selama laju pengeringan tetap, bahan mengandung air cukup banyak dimana pada permukaan bahan berlangsung penguapan yang lajunya dapat disamakan dengan laju penguapan pada permukaan air bebas. Keadaan lingkungan sangat berpengaruh terhadap laju penguapan. Laju pengeringan tetap berakhir pada saat laju difusi air dari bahan telah turun sehingga lebih lambat dari laju penguapan. Periode ini berlangsung sangat singkat pada proses pengeringan produk pertanian.

22 5 Mekanisme pengeringan pada laju pengeringan menurun meliputi dua proses yaitu pergerakan air dari dalam bahan ke permukaan bahan dan pengeluaran air dari permukaan bahan ke udara sekitarnya. Laju pengeringan menurun terjadi setelah laju pengeringan konstan dimana kadar air bahan lebih kecil dari pada kadar air kritis (Henderson dan Perry, 1976). Sedangkan menurut Helmand dan Singh (1980), menyatakan bahwa selama periode laju pengeringan konstan, laju kadar air berpindah dari bahan dibatasi oleh laju evaporasi dari permukaan air pada bahan. Laju pengeringan ini kontinyu sepanjang migrasi kadar air ke permukaan dimana evaporasinya lebih cepat dari pada evaporasi di permukaan dan laju evaporasinya dinyatakan dalam persamaan berikut : dw ha( Ta Tw ) = = km A( H w H a)... (1) dt L Pengeringan periode laju menurun terjadi setelah kadar air mencapai titik kritis, proses pengeringan berlangsung pada laju yang menurun secara linear. Menurut Brooker, (1974), beberapa parameter yang mempengaruhi waktu yang dibutuhkan dalam proses pengeringan, antara lain : 1. Suhu udara pengering Laju penguapan air bahan dalam pengering sangat ditentukan oleh kenaikan suhu. Bila suhu pengering dinaikkan maka panas yang dibutuhkan untuk penguapan air bahan menjadi berkurang. Suhu udara pengering berpengaruh terhadap lama pengeringan dan kualitas bahan hasil pengeringan. Makin tinggi suhu udara pengering, maka proses pengeringan makin singkat.. Kelembaban relatif udara pengering Kelembaban udara relatif berpengaruh terhadap pemindahan cairan dari dalam ke permukaan bahan. Kelembaban relatif juga menentukan besarnya tingkat kemampuan udara pengering dalam menampung uap air di permukaan bahan. Semakin rendah udara pengering, makin cepat pula proses pengeringan, karena mampu menyerap dan menampung air lebih banyak dari pada udara dengan kelembaban relatif yang lebih tinggi. Laju penguapan air dapat ditentukan berdasarkan perbedaan tekanan uap air pada udara yang mengalir dengan tekanan uap air pada permukaan bahan yang dikeringkan. Tekanan uap jenuh ini ditentukan oleh besarnya suhu dan

23 6 kelembaban relatif udara. Semakin tinggi suhu, maka kelembaban relatif udara makin turun sehingga tekanan uap jenuhnya akan naik. 3. Kecepatan udara pengering Pada proses pengeringan, udara berfungsi sebagai pembawa panas untuk menguapkan kandungan air pada bahan serta mengeluarkan uap air tersebut. Air yang dikeluarkan dari bahan dalam bentuk uap dan harus secepatnya keluar dari bahan. Bila tidak segera dipindahkan, maka akan membuat kondisi jenuh pada permukaan bahan, sehingga akan memperlambat pengeluaran air selanjutnya. Aliran udara yang ceat akan membawa uap air dari permukaan bahan dan mencegah uap air tersebut menjadi jenuh di permukaan bahan. Semakin besar volume udara yang mengalir, maka semakin besar pula kemampuan udara untuk membawa uap air yang ada di permukaan bahan... Pengering berenergi surya Tujuan utama suatu sistem berenergi surya adalah mengumpulkan energi radiasi surya menjadi panas. Dalam aplikasi pengeringan komoditi pertanian terdapat tiga cara pengumpulan dan pengubahan energi surya yaitu : (1) Penjemuran. Komoditi pertanian dihamparkan di atas tanah sehingga terkena sinar matahari langsung. Hal ini menyebabkan jumlah panas yang hilang ke tanah sangat banyak dan bahan yang dikeringkan akan menyerap uap air dari tanah selama pengeringan; () Glanzing material yaitu menempatkan bahan pertanian di bawah bahan kaca. Bahan kaca tertembus gelombang pendek sinar matahari tetapi tidak tembus gelombang panjang inframerah (radiasi surya) sehingga menimbulkan efek ruamah kaca. Bahan kaca penangkap energi surya berfungsi sebagai : bahan penutup yang tak tembus radiasi panas yang dipantulkan oleh bahan yang dikeringkan, sehingga panas terperangkap oleh penutup dan berfungsi sebagai pembungkus untuk mengurangi kehilangan panas secara konveksi; (3) meletakkan bahan pertanian dalam wadah (container) yang berfungsi penyerap panas (absorber). Cara ketiga ini merupakan cara yang paling efektif dalam pengumpulan energi surya dengan kehilangan panas yang rendah dan investasi awal yang relatif lebih murah.

24 7 Panas yang terjadi di dalam pengering ERK sebagai akibat dari energi gelombang pendek yang dipancarkan oleh matahari, diserap benda yang ada di dalamnya, sebagian energi ini diserap dan dipantulkan dalam bentuk gelombang panjang yang tak tembus penutup transparan. Lapisan penutup transparan memungkinkan radiasi gelombang pendek dari matahari masuk dan menyekat radiasi gelombang panjang (Abdullah et al., 1990). Pengering efek rumah kaca (Abdullah et al., 1996) adalah sistem pengering bertenaga surya dan struktur bangunan tembus cahaya yang memanfaatkan efek rumah kaca. Sistem ini dapat digunakan pada pengeringan berbagai komoditas pertanian, murah dibanding dengan sistem yang sudah ada, dan menghasilkan kualitas yang memadai. Jika matahari mengenai bahan tembus cahaya, maka sebagian sinar itu diteruskan selain diserap dan dipantulkan kembali. Oleh karena itu penutup transparan memerlukan bahan yang memiliki daya tembus (trasmissivity) yang tinggi dengan daya serap (absortivity) dan daya pantul (reflektivity) yang rendah agar memerangkap gelombang pendek sebanyak mungkin. Suhu udara di dalam ruang pengering ERK berfluktuatif karena sangat dipengaruhi oleh keberadaan surya. Iradiasi surya sifatnya selalu berubah dan besar iradiasinya sangat dipengaruhi oleh waktu, lokasi dan musim. Oleh karena itu pada sistem pengering ini masih diperlukan energi tambahan lainnya seperti energi hasil pembakaran biomassa. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengeringan (Hall, 1957) yaitu : faktor yang berhubungan dengan udara pengeringan dan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan yang dikeringkan. Faktor yang berhubungan dengan udara pengeringan adalah suhu udara, debit aliran dan kelembaban udara pengering, sedangkan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan adalah bentuk, ukuran, ketebalan bahan yang dikeringkan serta tekanan parsialnya. Menurut Suharto (1991), faktor yang berpengaruh terhadap pengeringan diantaranya adalah suhu dan kelembaban lingkungan, kecepatan aliran udara pengering, kadar air bahan, energi pengeringan, efisiensi alat pengering serta kapasitas pengeringan.

25 .3. Hasil-hasil pengering ERK pada berbagai produk pertanian Pengeringan cengkeh dengan menggunakan rak pada pengering efek rumah kaca telah menghasilkan penurunan kadar air, suhu dan lama waltu pengeringan yang tidak seragam antara rak atas, tengah dan bawah. Hasil penelitian pengering efek rumah kaca untuk pengeringan cengkeh ditunjukkan pada Tabel 1. sebagai berikut : Tabel 1. Laju pengeringan rata-rata pada masing-masing rak Parameter Satuan Rak 1 Rak Rak3 Suhu rak o C Kadar air awal % bb Kadar air akhir %bb Laju pengeringan %bk/jam Lama oengeringan Jam (Sumber : Ratnawati.T, 003) Perbedaan hasil ini diperoleh karena perbedaan posisi rak dalam ruang pengering sehingga distribusi suhu dalam ruang pengering pada masing-masing rak tidak seragam, pada rak 1 mendapat panas yang tinggi sedangkan pada rak 3 panas yang diterima paling kecil, begitu pula dengan laju dan lama waktu pengeringan. Wulandani, (005) melaporkan bahwa terjadi perbedaan yang cukup besar antara suhu rak atas, tengah dan bawah dengan keragaman rata-rata 3.5 o C dan nilai ragam maksimum 4.5 o C terjadi pada siang hari dengan tingkat radiasi surya rata-rata 538 W/m yang sangat berpengaruh pada rak bagian atas. Perubahan suhu pada rak atas mempunyai pola dan nilai yang hampir sama dengan penjemuran. Suhu udara di rak tengah dan bawah lebih rendah dibandingkan dengan suhu udara di rak atas, karena posisinya terhalang oleh sinar matahari oleh rak-rak diatasnya. Namun demikian suhu udara di rak tengah memiliki kecenderungan dan nilai yang sama dengan suhu udara di rak bawah. Sebaran suhu udara pengering pada suhu lingkungan 3-34 o C sebagai suhu inlet dan suhu radiator o C dan iradiasi surya rata-rata W/m diperoleh sebaran suhu di dalam ruang pengering antara o C dan pada kecepatan aliran udara inlet 1 dengan kecepatan 0.66 m/dt dan pada inlet mengalir kecepatan udara 1.35 m/dt sehingga sebaran kecepatan udara di dalam ruang pengering m/dt (Nugraha, 005). 8

26 9 BAB III PENDEKATAN TEORI 3.1. Teknik Simulasi CFD Computational Fluid Dynamics (CFD) adalah ilmu yang mempelajari cara memprediksi aliran fluida, perpindahan panas, rekasi kimia, dan fenomena lainnya dengan menyelesaikan persamaan-persamaan matematika atau model matematika (Tuakia, 008). Menurut Versteeg dan Malalasekera (1995) CFD adalah sistem analisis yang meliputi aliran fluida, perpindahan panas dan fenomena seperti reaksi kimia yang berdasarkan simulasi komputer. Pada saat sekarang aplikasi CFD sudah banyak diterapkan pada disain mesin, ruang pembakaran, gas turbin dan tungku pembakaran. Ditinjau dari istilah CFD bisa berarti suatu teknologi komputasi yang memungkinkan untuk mempelajari dinamika dari benda-benda atau zat-zat yang mengalir. Pada dasarnya, persamaan-persamaan pada fluida dibangun dan dianalisis berdasarkan persamaan-persamaan diferensial parsial (PDE=Partial Differential Equation) yang menyatakan hukum-hukum konversi massa, momentum dan energi. Perangkat lunak (software) CFD mampu untuk melakukan simulasikan aliran fluida, perpindahan panas, perpindahan massa, benda-benda bergerak, aliran multifasa, reaksi kimia, interaksi fluida dengan struktur dan sistem akustik hanya dengan pemodelan di komputer. Software CFD ini dapat membuat virtual prototipe dari sebuah sistem atau alat yang ingin dianalisis dengan menerapkan kondisi nyata di lapang. Software CFD akan memberikan data-data, gambargambar, atau kurva-kurva yang menunjukkan prediksi dari performansi keandalan sistem disain. Hasil analisis CFD dapat berupa prediksi kualitatif maupun prediksi kuantitatif tergantung dari persoalan dan data input. Keuntungan penggunaan CFD adalah : 1. Pemahaman Mendalam (Insight) Analisis CFD mampu mendesain sistem atau alat yang sulit dibuat prototipenya atau sulit untuk dilakukan pengujian. Analisis ini mampu masuk secara virtual ke dalam alat atau sistem yang dirancang.

27 10. Prediksi Menyeluruh (Foresight) CFD adalah alat untuk memprediksi yang akan terjadi pada alat atau sistem yang didisain dengan satu atau lebih kondisi batas dan dapat segera menentukan disain optimal. 3. Efisiensi waktu dan biaya (Efficiency). Foresight yang diperoleh CFD mampu membantu untuk mendisain lebih cepat dan hemat uang. Analisis CFD akan lebih efisien waktu riset dan disain sehingga akan mencapai ke sasarannya. 3.. Proses Simulasi CFD Seorang enjiner dalam merancang mesin memiliki berbagai alasan untuk mendapatkan pengembangan persamaan-persamaan, namun masalah utamanya dalam mendisain sistem termal adalah : (1) menyediakan proses simulasi termal dan () mengembangkan pernyataan secara matematis untuk optimasi. Simulasi secara nyata dan problem-problem optimasi harus dilaksanakan dengan menggunakan komputer dan mengoperasikannya dengan persamaan-persamaan dari pada tabel data (Stoecker, 1989). Dalam membangun simulasi CFD dalam perancangan diperlukan tiga tahapan yang meliputi: 1. Preprocessing Preprocessing adalah membuat model dalam paket CAD (Computer Aided Design), membuat mesh yang sesuai, dan menerapkan kondisi batas dan sifatsifat fluidanya.. Solving Solvers merupakan program inti pencari solusi dalam CFD untuk menghitung kondisi-kondisi yang diterapkan pada saat preprocessing. 3. Postprocessing Postprocessing adalah adalah mengorganisasi dan menginterpretasi data hasil simulasi CFD yang berupa gambar, kurva dan animasinya. Post Processor yang meliputi : tampilan geometri domain dan grid, plot vektor, pergerakan partikel, manipulasi pandangan, dan output berwarna.

28 11 Semua program pendekatan CFD dilakukan melalui prosedur sebagai berikut : 1. Software Gambit melakukan : a. Pembuatan geometri model b. Bidang atau volume yang diisi oleh fluida dibagi menjadi sel-sel kecil (meshing). Software Fluent melakukan : a. Pendefinisian model fisik, misalnya : persamaan-persamaan gerak, entalpi, konversi spesies untuk zat-zat yang didefinisikan. b. Pendefinisian kondisi-kondisi batas, termasuk di dalamnya sifat-sifat dan perilaku dari batas-batas model. Untuk kasus transient, kondisi awal juga didefinisikan. c. Persamaan-persamaan matematika yang membangun CFD diselesaikan secara iterasi, bisa dalam kondisi tunak (steady state) atau transien. d. Analisis dan visualisasi dari solusi CFD 3.3. Metode Diskritisasi CFD CFD sebenarnya mengganti persamaan-persamaan differential parsial dari kontinuitas, momentum, dan energi dengan persamaan-persamaan aljabar. CFD merupakan pendekatan dari persoalan yang asalnya kontinum atau memiliki jumlah sel tak terhingga menjadi model yang diskrit atau jumlah sel terhingga (Tuakia, 008). Persamaan pengatur aliran fluida adalah persamaan diferensial parsial. Komputer digital tidak dapat digunakan untuk menyelesaikan persamaan tersebut secara langsung. Oleh karena itu persamaan diferensial ini harus ditransformasikan ke dalam persamaan aljabar yang sederhana dan disebut dengan metode diskritisasi (Versteeg dan Malalasekera, 1995). Ada beberapa teknik diskritisasi yang digunakan dan masing-masing berdasarkan prinsip yang berbeda. Beberapa teknik tersebut adalah : a. Metode beda hingga (Finite Difference methode) b. Metode elemen hingga (Finite element methode) c. Metode volume hingga (Finite volume methode)

29 1 Dalam simulasi pola aliran udara, udara digambarkan secara kuantitatif dalam besaran suhu dan kecepatan dalam persamaan diferensial, dalam koordinat Cartesian dan dipecahkan dengan menggunakan teknik CFD tiga dimensi yang didasarkan pada analisis numerik dengan metode volume hingga. Pemecahan simulasi dengan menggunakan software CFD : FUENT 6.1 dan pembentukan geometri alat menggunakan software Gambit. Kondisi batas dinyatakan sebagai berikut : a. Kecepatan udara pada semua dinding dan atap pengering pada arah x,y dan z adalah 0. b. Kecepatan udara pada dinding rak pengering pada arah x, y dan z adalah 0. c. Kecepatan udara pada kipas besarnya ditentukan berdasarkan kebutuhan udara untuk menguapkan air dari sejumlah massa bahan. Pemecahan masalah aliran (kecepatan, tekanan, suhu dan lain-lain) didefinisikan pada titik (nodal) di dalam tiga sel. Ketepatan CFD dibentuk oleh sejumlah sel di dalam grid. Secara umum semakin besar jumlah sel, ketelitian hasil pemecahan semakin baik. Mesh optimal tidak selalu seragam, semakin halus pada bagian yang memiliki variasi cukup besar dan semakin kasar untuk bagian yang relatif tidak banyak perubahan. Persamaan aliran fluida menyatakan hukum kekekalan fisika dalam bentuk matematis, yaitu terdiri dari persamaan-persamaan : 1 Massa fluida kekal Laju perubahan momentum sama dengan resultansi gaya pada partikel fluida (Hukum II Newton) 3 Laju perubahan energi sama dengan resultansi laju panas yang ditambahkan dan laju kerja yang diberikan pada partikel fluida ( Hukum I Termodinamika). Kekekalan Massa 3 Dimensi Steady-State Laju kenaikan massa dalam elemen fluida = Laju net masssa ke dalam elemen terbatas Atau dituliskan alam bentuk matematis : ( ρu) ( ρv) ( ρw) + + = 0 x y z...( )

30 13 Persamaan () disebut sebagai persamaan kontinuitas untuk fluida. Ruas kiri menggambarkan laju net massa keluar dari elemen melewati batas dan dinyatakan sebagai faktor konveksi. Persamaan Momentum dalam 3 Dimensi Staedy State Persamaan momentummerupakan persamaan Navier-Stokes dalam bentuk yang sesuai dengan volume hingga, sebagai berikut : Momentum x : S Mx z u y u x u u x z u w y u v x u u = + + ρ ρ...(3) Momentum y : S My z v y v x v u y z v w y v v x v u = + + ρ ρ...(4) Momentum z : S Mz z w y w x w u z z w w y w v x w u = + + ρ ρ...(5) Persamaan energi dalam 3 Dimensi Steady State Persamaan energi diturunkan dari hukum pertama termodinamika yang menyatakan bahwa : laju perubahan energi partikel fluida = laju npenambahan panas ke dalam partikel fluida ditambahkan dengan laju kerja yang diberikan pada partikel. Atau dalam persamaan matematis : S i z T y T x T k z w y v x u p z T w y T v x T u = + + ρ...(6) Persamaan State Kecepatan fluida selalu mencari keseimbangan secara termodinamika, kecuali adanya gangguan. Jika digunakan variabel ρ dan p, maka persamaan state untuk p dan i : P = p ( ρ,t)...(7) I = i ( ρ,t)...(8)

31 14 Untuk gas ideal : P = ρ R T...(9) I = C v T...(10) 3.4. RH Udara Pengering Pemanasan udara dalam proses pengeringan dapat digambarkan dalam kurva psychrometric. Perubahan suhu selama pemanasan, berlangsung berbentuk garis horisontal pada kurva psychrometric, pada kondisi tekanan uap tetap dan kondisi kelembaban mutlak tetap. Selama pemanasan dianggap tidak terjadi penambahan uap air, artinya jumlah udara kering yang masuk sama dengan jumlah udara kering keluar. Pada kondisi tekanan atmosfir, bila suhu meningkat maka akan terjadi penurunan kelembaban udara. RH merupakan perbandingan antara tekanan uap terhadap tekanan jenuh air pada suhu ruangan. P RH = v...(11) Ps Kelembaban mutlak (H) konstan selama pemanasan, karena : H = 0.619P P atm v P v, dimana T o K dan Pv < Patm...(1) Maka tekanan uap (Pv) juga konstan selama proses pemanasan. Jika kelembaban udara lingkungan (RHa) dan kelembaban udara pengering (RHr), maka : RH r = sa...(13) RH a P s P P sr 3 4 A + BT + CT + DT + ET ln =...(14) R FT GT T o K (Keenan dan Keyes, 1936) dalam ASAE Standard dimana : R = D = x 10-3 A = E = x 10-7 B = F = C = G = x 10 -

32 15 BAB IV METODOLOGI 4.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Maret 008 sampai Maret 009. Lokasi penelitian di Labolatorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Bogor. 4.. Peralatan dan Bahan Peralatan Peralatan yang digunakan untuk penelitian ini adalah : 1. Pengering tipe Efek Rumah Kaca (ERK) Tipe Rak Berputar. Thermocouple tipe CC, dengan ketelitian 0.05 o C 3. Chino Recorder Yokogawa tipe 3058, dengan ketelitian 0.05 mv 4. Multimeter digital model YEW tipe 506A,dengan ketelitian 0.05 Ohm 5. Hotwire Anemometer model Lutron tipe AM-404HA, dengan ketelitian 0.05 m/dt 6. Pyranometer model EKO tipe MS Software Gambit..30 serta software Fluent Bahan Model pengering ERK hybrid (Gambar 1) yang digunakan dalam penelitian adalah bangunan segiempat transparan yang terdapat lubang input pada sisi samping dan pada sisi yang berlawan terdapat lubang output dengan bentuk limas terpancung dan pada bagian dalamnya terdapat delapan rak yang dapat berputar, radiator yang ditempat di tengah sisi bawah bangunan pengering yang dilandasi plat hitam. Pada lubang pengeluaran (outlet) terdapat kipas serta bentuk keseluruhannya sebagai berikut :

33 16 Gambar 1. Model pengering ERK hibrid skala lab. Disain pengering ERK hybrid tipe rak berputar terdiri dari : (1) Rangka pengering dengan dimensi 100x860x1350 mm terbuat dari besi stall 30x30 mm; () Rak pengering berjumlah 8 rak berukuran 00x600x30 mm; (3) Atap dan dinding berupa plastik mika polyethyline transparan tebal m; (4) Lantai terbuat dari plat besi tebal 1 mm yang dilapisi cat warna hitam sebagai absorber panas; (5) Radiator berperan sebagai alat penukar panas dari air panas ke udara dalam pengering; (6) Kipas radiator untuk meratakan suhu udara dalam pengering dan kipas outlet untuk mengeluarkan udara panas; (7) Sistem transmisi terdiri dari sprocket and chain dan (8) Lubang inlet.

34 17 Disain model pengering ERK hybrid tipe rak berputar terdapat pada Gambar Gambar. Disain model pengering ERK hibrid Keterangan : 1. Atap 5. Lubang inlet dan outlet. Rangka pengering 6. Kipas 3. Rak 7. Lantai 4. Radiator Tahapan Penelitian Tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi 3 tahapan yaitu : 1. Melakukan kajian pola sebaran aliran udara optimal dari 6 model pengering efek rumah kaca yang terdiri dari : Menggambar geometri model alat pengering dengan menggunakan software Gambit, Melakukan simulasi aliran udara (suhu dan kecepatan) dengan menggunakan software Fluent, Membentuk pola aliran udara suhu, kecepatan dan RH dan melakukan pemilihan model alat pengering yang optimum.. Pengujian dan validasi model pengering ERK hibrid : Tahap ini diawali dengan pembuatan model alat pengering skala labolatorium yang optimum yang didasarkan pada hasil tahap 1. Kemudian dilakukan pengujian. Hasil pengujian digunakan untuk melakukan validasi simulasi CFD. 3. Perancangan pengering ERK hibrid skala lapang. Tahap ini melakukan perancangan prototipe pengering ERK hibrid skala lapang, membentuk geometri alat pengering hibrid skala lapang dan melakukan simulasi dengan menggunakan software Fluent. (Lihat Gambar 3).

35 18 Mulai Menggambar geometri model alat pengering dengan software Fluent Simulasi aliran udara Suhu, Kecepatan dan RH Pola aliran udara Suhu, Kecepatan dan RH Pemilihan model alat pengering yang optimum Pembuatan model alat pengering skala labolatorium Pengujian (data, suhu, kecepatan dan RH) Perancangan prototipe pengering ERK skala lapang Pembuatan Geometri prototipe dan Simulasi Selesai Gambar 3 Diagram alur penelitian

36 Penentuan rancangan model pengering ERK a. Pembuatan Model Gambit Tahap pertama dalam simulasi CFD adalah pembuatan geometri alat pengering dengan mengunakan software Gambit..30. Di dalam program ini ditentukan domain dan kondisi batas model pengering yang meliputi ruang pengering, saluran inlet dan outlet, rak kipas dan penukar panas, lalu dilakukan pembuatan proses pembuatan grid dengan interval tertentu. Dalam pembuatan model ini terdapat dua model pengering yaitu bangunan kotak transparan dengan bagian atap lengkung dengan inlet pada dinding depan dan outlet pada dinding datar di belakang, sedangkan model lainnya memiliki stukrtur sama dengan dinding belakang berbentuk prisma segiempat terpancung. Model pengering ini berdimensi panjang 1100 mm, lebar 860 mm, tinggi 1350 mm dan tinggi lengkung atap 00 mm, sebagaimana terdapat pada Gambar 4. 1,4, Model 1 Model Gambar 4. Model pengering ERK hibrid Keterangan : 1. Lubang inlet 4. Fan. Lubang outlet 5. Radiator 3. Rak Pada model 1 terdapat 3 skenario bentuk geometri model pengering, demikian halnya dengan model juga terdapat 3 skenario bentuk geometri model pengering berdasarkan posisi lubang inlet pada ketinggian 1000, 675 dan mm dari permukaan lantai, sehingga model pengering memiliki 6 skenario bentuk geometri model pengering seperti terdapat pada Gambar 5.

37 0 Skenario 1 Skenario Skenario 3 Skenario 4 Skenario 5 Skenario 6 Gambar 5. Skenario bentuk geometri model pengering b. Simulasi dengan Fluent Geometri yang sudah dibuat diekspor ke Fluent untuk analisis lebih lanjut. Program Fluent melakukan proses input data Fluent sebagai berikut : 1. Mendifinisikan a. Model, dimana didalamnya ditentukan solver tiga dimensi, pemakaian energi, viscos model (laminer/turbulen) b. Menentukan jenis fluida dan material penyusun bangunan pengering yang digunakan serta sifat termofisiknya. c. Menentukan kondisi operasi (Operation Condition) d. Memasukkan nilai-nilai kondisi batas (Boundary Condition) terhadap domain yang sudah dibuat dengan program Gambit.. Melakukan proses inisialisasi 3. Melakukan proses iterasi

38 1 4. Melihat tampilan hasil simulasi dalam bentuk Grid, Kontur (suhu, kecepatan, tekanan dan lain-lain), Vektor (suhu, kecepatan, tekanan dan lain-lain) sesuai dengan kebutuhan. 5. Mendapatkan informai data yang terkait hasil simulasi untuk keperluan validasi Plot (XY plot, Histogram, Residual). Asumsi yang digunakan dalam simulasi pola sebaran aliran udara panas sebagai berikut: 1. Udara bergerak dalam kondisi steady state. Aliran udara diangap laminer 3. Udara tidak terkompresi (incompressible), ρ konstan 4. Bilangan Prandlt udara konstan (panas jenis, konduktivitas dan viskositas udara konstan. 5. Udara lingkungan dianggap konstan selama simulasi 6. Iradiasi surya didefinisikan sebagai fluks dari atap dan dinding dinding bangunan pengering. Hasil yang diperoleh dari simulasi dengan Fluent berupa model-model distribusi suhu dan kecepatan pada skenario 1 sampai dengan skenario 6. c. Penentuan model optimum Penentuan model optimum ditentukan oleh nilai rata-rata suhu tertinggi dari distribusi suhu pada skenario 1 6. Nilai rata-rata didapatkan dari curve-fitting bidang distribusi lapisan tengah model pengering (jarak bidang distribusi suhu terhadap sumbu z 550mm) yang disusun menjadi data tabel XY dengan nilai suhu tertentu. Model optimum pengering hibrid yang terpilih sebagai acuan untuk divalidasikan dan distribusi kecepatan pada skenario 1-6 yang terpilih yaitu skenario yang mengikuti pada model optimum yang terpilih Pengujian dan Validasi Pengujian dan validasi didasarkan pada model optimum pengering ERK yang diperoleh dari skenario 1-6.

39 a. Pengujian Pengujian model pengering ERK hibrid dilakukan tanpa beban, dan parameter yang diukur meliputi : iradiasi matahari, suhu, kecepatan dan kelembaban. Pengukuran suhu dilakukan pada suhu : lingkungan, inlet, uotlet, dinding model pengering, atap dan lantai serta suhu dalam ruang pengering. Pengukuran kecepatan aliran udara dan kelembaban udara dilakukan pada : inlet, outlet dan di dalam ruang pengering. Pengukuran dilakukan pada posisi bidang XY yang memotong sumbu. kecepatan aliran udara dan kelemababn udara terhadap sumbu Z = mm. 1. Iradiasi Surya Pyranometer diletakkan disamping alat pengering yang tidak terhalang sinar matahari. Pengukuran dilakukan saat alat mulai dioperasikan sampai percobaan selesai dan data keluarannya berupa tegangan (mv) yang terlihat pada multimeter. Nilai 1 mv keluaran Pyranometer setara dengan 1000/7 Watt/m.. Suhu dan kecepatan aliran udara Pengukuran suhu udara menggunakan termokopel, dan Hotwire anemometer. Pengukuran suhu dilakukan pada titik-titik suhu : lingkungan, ruang pengering, radiator, Inlet dan outlet. Titik-titik pengukuran suhu, kecepatan aliran udara dan kelembaban udara di dalam ruang pengering menggunakan grid 10 artinya pengukuran suhu pada setiap dimensi 10 cm arah panjang X, 10 cm arah lebar Z dan 10 cm arah tinggi Y dengan menggunakan Hotwire Anemometer, sehingga terdapat 9 lapis pengukuran dan dalam satu lapis pengukuran terdapat 110 titik pengukuran, sehingga jumlah total titik pengukuran suhu, kecepatan dan kelembaban udara masing-masing terdapat 990 data. 3. Kelembaban Udara (RH Udara) Pengukuran kelembaban udara mengunakan termometer bola basah dan kering dan kelembaban udara yang diukur meliputi kelembaban udara : lingkungan, ruang pengering dan inlet outlet.

40 3 Gambar 6. Letak titik pengukuran suhu, kecepatan udara dan RH b. Validasi Simulasi Dalam validasi simulasi model pengring terdapat 3 percobaan dengan 3 ulangan yaitu: bidang yang dianalisis percobaan 1 pada posisi Z=10, 30 dan 70 cm; bidang yang dianalisis percobaan pada posisi Z=0,40 dan 70 cm; dan biodang yang dianalisis percobaan 3 pada posisi X=0,40 dan 60 cm. Bidang yang dianalisis adalah bidang distribusi suhu dan kecepatan aliran udara pada model pengering optimum. Validasi model simulasi dilakukan dengan membandingkan nilai suhu, kecepatan dan kelembaban udara hasil perhitungan dengan hasil pengukuran pada bangunan pengering, pada grid 10 cm. Kriteria hasil validasi dianalisis dengan metode Curve-fitting, yaitu cara penentuan titik-titik suhu, kecepatan, dan kelembaban udara pada bidang simulasi ke dalam bentuk data XY dan dibuat grafik korelasi data titik-titik pengukuran CFD terhadap data titik pengukuran lapang. Hasil validasi simulasi model pengering menggunakan CFD dapat berupa kontur distribusi suhu dan kecepatan udara. Parameter validasinya ditentukan oleh simpangan mutlaknya (APD) sebagai berikut : Simpangan mutlak (APD) ( y y ) ukur hitung APD = (15) n yukur

41 Perancangan prototipe pengering ERK Dalam melakukan perancangan prototipe pengering ERK dibutuhkan beberapa parameter yang berkaitan dengan kinerja prototipe yaitu antara lain : jenis produk, kapasitas produk, kadar air awal dan akhir, dan suhu pengeringan. Jenis produk yang akan digunakan dalam perancangan ini adalah cengkeh. Untuk mencegah menguapnya minyak cengkeh dalam proses pengeringan maka pengeringan cengkeh perlu dilakukan pada suhu optimum 55 o C dan suhu maksimum yang diijinkan 60 o C. Proses pengeringan bertujuan untuk menurunkan kadar air rata-rata bunga cengkeh setelah dipanen dari kadar air 70% basis basah menjadi kadar air 14% basis basah agar aman dari jamur dan bakteri (Argo, 1984). Performansi alat pengering ERK secara teknis meliputi : iradiasi surya, laju pengeringan, kadar air, energi surya dan listrik yang diterima alat pengering, panas yang digunakan untuk menaikkan suhu dan menguapkan air bahan, efisiensi pengeringan dan energi spesifik pengeringan. Penurunan kadar air produk selama proses pengeringan dihitung berdasarkan : mair Kadar air (% bb) = x100%. (17) m + m air pada tan mair Kadar air (% bk) = x100% m pada tan.. (18) Laju pengeringan Laju pengeringan produk : dm dt M o M t =... (19) Λt Energi untuk pengeringan (kj) terdiri dari : a. Energi panas dari iradiasi surya Q = 3. I A t.(0) IR 6 IR C

42 b. Energi panas radiator Q = 3.6UA ( T T t. (1) RD RD RD r ) Total energi panas yang dikandung dalam udara pengering Q = Q + Q () E IR RD c. Energi listrik untuk kipas dan pompa air Q L = 3. 6Pkt. (3) Kebutuhan energi untuk pengeringan produk (kj) terdiri dari : a. Panas yang digunakan untuk menaikkan suhu bahan C pp 0 o) 6 = ( M 3. Pkt..... (4) Q 5 (Siebel, 198) = m C ( T T ). (5) l1 o pp mak init b. Panas yang digunakan untuk menguapkan air bahan Hfg = ( T ).. (6) p 0.1 T ( o C) (Brooker, 198) Q = mu. Hfg... (7) Energi total untuk menaikkan suhu bahan dan energi penguapan bahan (Q D ), kj Q D = Q 1 + Q.. (8) Efisiensi pengeringan a. Efisiensi sistem pengering QD η = S x100%... (9) Q S b. Energi spesifik pengering Q S η T =... (30) mu

43 6 BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1. Simulasi Model Pengering dengan Gambit Bentuk domain 3D model pengering Bentuk domain 3D ruang pengering diperoleh dari proses pembentukan geometri ruang pengering menggunakan software Gambit..30. Domain adalah bentuk dasar bangunan pengering dengan kondisi batas pada dinding, atap, lantai, inlet, outlet, radiator, fan dan rak-rak pengering. Pembentukan grid ruang pengering dengan nilai 50 mm, karena ukuran terkecil yang membentuk ruang pengering yaitu 50 mm yang terletak pada inlet dengan ukuran 50 mm x 00 mm. Pembentukan grid ini menggunakan Tet/Hybrid yang berarti aliran fluida akan melalui jaringan mengikuti bentuk ruang pengeringnya dan jaringan tersebut dapat berbentuk segitiga, segiempat, segilima, ataupun segienam sesuai bentuk ruang pengeringnya. Bentuk simulasi domain utama model pengering serta grid ruang pengering untuk 6 skenario terdapat pada Gambar 7. Skenario 1 Domain Grid domain Skenario Domain Grid domain

44 7 Skenario 3 Domain Skenario 4 Grid domain Domain Grid domain Skenario 5. Domain Skenario 6 Grid domain Domain Grid domain Gambar 7. Skenario 1-6 model pengering Tahap-tahap deskritisasi terilustrasikan pada model yang dibentuk oleh software Gambit dalam bentuk domain atau grid domain dan kondisi batas yang dibentuk oleh software Fluent yang meliputi Boundary condition dan Initial

45 8 Conditian. Kedua hal tersebut membentuk diskritisasi ruang pengering. Aliran udara panas bergerak mengikuti pola meshing yang dibuat melalui Ted Grid yaitu jalur aliran udara panas dapat berbentuk segi tiga, empat, lima, enam sesuai dengan bentuk geometri ruang pengering Grid domain memberikan jalur lintasan yang dilalui oleh rambatan atau aliran udara panas mapun aliran udara yang bergerak dari inlet menuju outletnya melalui pencampuran udara di dalam ruang pengering. Grid domain diberi input data Fluent berupa boundary condition dan initial condition untuk membentuk distribusi suhu dan kecepatan aliran udara Sebaran suhu udara pengering Untuk memperoleh sebaran suhu udara pengering pada Skenario 1 sampai dengan Skenario 6, maka dilakukan simulasi pada ruang pengering dengan Boundary Condition yang terdapat pada perhitungan Lampiran. Hasil perhitungan kondisi batas terdapat pada Tabel. Tabel Kondisi batas ( boundary condition dan initial condition ) pada simulasi suhu dan kecepatan udara skenario 1-6 Atap h Suhu ,6 W/m o C C Dinding kanan h Suhu 3,94 48,6 W/m o C C Dinding kiri h Suhu ,6 W/m o C C Dinding depan h Suhu.01 48,6 W/m o C C Dinding belakang h Suhu ,6 W/m o C C Lantai 1.94 W/m o C Suhu 48,6 o C Radiator Fluks Suhu W/m C Inlet Kecepatan Suhu 1,31 4,7 m/dt C Ruang pengering Suhu 4,7 o C Outlet Outflow Fan dalam ruang pengering 1,5 m/dt

46 9 Simulasi CFD pada sebaran suhu dan vektor suhu udara ruang pengering secara kuantitatif terdapat pada Lampiran 3. dan hasil simulasi CFD secara kualitatif terdapat pada Gambar Skenario 1 : Gambar 8. Sebaran suhu pada skenario 1 Suhu rata-rata pada distribusi suhu ruang pengering 4.4 o C, dengan standar deviasi. o C. Masing-masing rak pengering akan menerima panas berkisar 4.7 o C. Skenario : Gambar 9. Sebaran suhu pada skenario Suhu rata-rata di dalam ruang pengering 41.0 o C, dan standar deviasi. o C, sehingga rak-rak pengering akan menerima panas berkisar o C.

47 30 Skenario 3: Gambar 10. Sebaran suhu pada skenario 3 Sebaran suhu ruang pengering pada skenario 3 berkisar dari suhu 41.9 o C sampai dengan 48.7 o C, dengan suhu rata-rata di dalam ruang pengering 4.8 o C, dan standar deviasi.4 o C.dan posisi rak-rak pengering berada pada suhu ,0 o C. Skenario 4: Gambar 11. Sebaran suhu pada skenario 4 Suhu rata-rata pada irisan melintang di dalam ruang pengering 4.8 o C, dan standar deviasi 0.0 o C, kondisi rak pengering berkisar o C. Warna biru tua pada gradasi suhu mendominasi ruang pengering dengan nilai 41.5 o C.

48 31 Skenario 5: Gambar 1. Sebaran suhu pada skenario 5 Sebaran suhu ruang pengering pada skenario 1 berkisar dari suhu 4.6 o C sampai dengan 49.9 o C, dengan suhu rata-rata di dalam ruang pengering 43.5 o C, dan standar deviasinya.1 o C. Posisi rak-rak pengering berada pada suhu o C. Skenario 6: Gambar 13. Sebaran suhu pada skenario 6 Sebaran suhu ruang pengering pada skenario 1 berkisar dari suhu 37.9 o C sampai dengan 46.7 o C, dengan suhu rata-rata di dalam ruang pengering 38.9 o C, dan standar deviasi. o C. Rak-rak pengering berada pada suhu o C. Pada umumnya warna yang ditunjukkan oleh rata-rata suhu ruang pengering pada skenario 1-6 berwarna biru dan terdapat warna hijau dimana warna hijau berada diatas warna biru. Sementara itu, dinding-dinding yang membatasi ruang pengering berwarna merah, termasuk lantai. Warna merah memberi tanda bahwa

49 3 pada bagian tersebut memiliki suhu tinggi sebagai akibat panas dari sinar matahari secara terus menerus dan panas yang diserap oleh absorber dan meneruskan panas ke ruangan secara konveksi serta panas dari radiator. Disain pengering hibrid tipe rak berputar yang terbaik diperoleh dari warna ruangan seragam yang berwarna hijau. Suhu rata-rata yang diperoleh dari anlisis distribusi suhu pada irisan melintang ruang pengering dari skenario 1 6 dapat terlihat pada Gambar 14. Perbandingan suhu skenario 1-6 Suhu oc 44,0 43,0 4,0 41,0 40,0 39,0 38,0 37,0 36,0 35, Skenario Series1 Gambar 14. Perbandingan suhu rata-rata skenario 1-6 Perbandingan suhu rata-rata dari skenario 1-6 tertinggi didapat pada Skenario 5 dengan suhu rata-rata ruang pengering 43.5 o C, sehingga Skenario 5 merupakan Skenario yang terbaik, meskipun suhu belum dapat mencapai o C. Untuk mencapai suhu pengeringan yang optimal, maka dapat dilakukan upaya yaitu : meningkatkan suhu air lebih tinggi dari 70 o C, sehingga konveksi udara panas radiator meningkat; dan meningkatkan laju aliran udara dari fan pada radiator dan fan di ujung outlet, sehingga fluks panas radiator mampu memberikan suplai panas dan menyeragamkan suhu udara di ruang pengering. Seleksi model pengering ERK hibrid skala labolatorium selain didasarkan pada nilai kuantitas, juga dapat dilakukan dengan menggunakan degradasi warna dari warna biru sampai warna merah. Warna biru pada umumnya memiliki suhu yang rendah, sedangkan warna merah merupakan suhu ruang pengering tertinggi. Warna yang semakin beragam berarti bahwa suhu ruang pengering memiliki perbedaan suhu yang besar atau deviasinya besar dan hal ini tidak diharapkan.

50 Sebaran kecepatan aliran udara Sebaran kecepatan aliran udara di dalam ruang pengering dipengaruhi oleh kecepatan udara yang masuk ke ruang pengering (inlet), kecepatan udara yang keluar dari ruang pengering (outlet) dan kecepatan udara fan yang berada di bawah radiator. Batasan yang ditetapkan pada Boundary Condition Fluent yaitu kecepatan udara inlet 1.31 m/dt, kecepatan udara outlet difungsikan sebagai outflow aliran udara dan kecepatan udara fan 1.5 m/dt. Aliran udara di dalam ruang pengering memiliki besaran yang digambarkan dari nilai kecepatan aliran udara dan juga memiliki arah aliran udara yang digambarkan degradasi warna pada ruang pengering. Sebaran kecepatan dan vektor aliran udara di dalam ruang pengering dari hasil simulasi CFD secara kuantitatif terdapat pada Lampiran 4, dan secara kualitatif terdapat pada Gambar Untuk dapat membandingkan kecepatan aliran udara skenario 1-6, maka diberi kondisi batas kecepatan aliran udara bawah 0 m/dt dan kecepatan aliran udara batas atas 1.5 m/dt. Skenario 1:. Gambar 15. Sebaran kecepatan dan vektor aliran udara pada skenario 1 Pergerakan vektor dari arah inlet berwarna kuning menuju outlet dengan pola sebaran gerakan udara menuju ke arah atas dan ke bawah inlet memutar menuju outletnya. Warna biru tua pada ruang pengering merupakan posisi kecepatan udara yang paling rendah, yang terdapat pada posisi tengah, pojok kiri

51 34 bawah dan sedikit pada posisi kanan bawah. Kecepatan rata-rata udara di dalam ruang pengering yaitu 0.1 m/dt, dan deviasi standar 0.11 m/dt. Skenario : Gambar 16. Sebaran kecepatan dan vektor aliran udara pada Skenario Pergerakan vektor dari arah inlet berwarna merah menuju outlet dengan pola sebaran gerakan udara menuju ke arah atas dan ke bawah inlet memutar menuju outletnya membentuk dua buah lingkaran. Warna biru tua pada ruang pengering merupakan posisi kecepatan udara yang paling rendah, yang terdapat pada posisi tengah dengan jumlah warna biru relatif sedikit dibandingkan pada Gambar skenario 1. Kecepatan rata-rata udara di dalam ruang pengering yaitu 0.14m/dt, dan deviasi standar 0.19 m/dt. Skenario 3: Gambar 17. Sebaran kecepatan dan vektor aliran udara pada skenario 3 Pergerakan vektor aliran udara panas dari arah inlet berwarna merah menuju outlet dengan pola sebaran gerakan udara langsung menuju ke outletnya. Warna

52 35 biru tua pada ruang pengering merupakan posisi kecepatan udara yang paling rendah, sebagian besar terdapat pada posisi tengah ke atas. Warna biru yang dihasilkan jauh lebih banyak dibandingkan dengan warna biru yang dihasilkan dari skenario 1 dan. Kecepatan rata-rata udara di dalam ruang pengering yaitu 0.13 m/dt, dan deviasi standarnya 0.14 m/dt. Skenario 4: Gambar 18. Sebaran kecepatan dan vektor aliran udara pada skenario 4 Pergerakan vektor dari arah inlet berwarna merah menuju outlet dengan pola sebaran gerakan udara sebagian ke arah atas dan bawah ke inlet, dan kembali menuju ke outletnya. Warna biru tua pada ruang pengering merupakan posisi kecepatan udara yang paling rendah, sebagian terdapat pada posisi tengah, sedikit di atas, sebagian ada di posisi bawah outlenya dan sebagian lagi di posisi sepanjang tepi ruang pengering. Warna biru tua yang dihasilkan relatif sedikit dan warna biru muda pada posisi bawah merupakan kecepatan aliran fluida yang dihasilkan dari fan. Kecepatan rata-rata udara di dalam ruang pengering yaitu 0.1 m/dt, dan deviasi standarnya 0.07 m/dt. Skenario 5: Gambar 19. Sebaran kecepatan dan vektor aliran udara pada skenario 5

53 36 Pergerakan vektor dari arah inlet berwarna merah menuju outlet dengan pola sebaran gerakan udara sebagian besar ke arah atas dan bawah ke inlet, dan kembali menuju ke outletnya. Warna biru tua pada ruang pengering merupakan posisi kecepatan udara yang paling rendah, sebagian terdapat pada posisi atas tengah sedikit, sebagian ada di posisi di awah outlet dan sedikit dibawah inletnya. Kecepatan aliran udara yang ke bawah bertemu dengan kecepatan udara fan, sehingga pada posisi bawah kecepatan aliran udaranya yang ditunjukkan oleh warna biru muda lebih banyak dari pada Skenario 4. Kecepatan rata-rata udara di dalam ruang pengering yaitu 0.13 m/dt, dan deviasi standarnya 0.15 m/dt. Skenario 6: Gambar 0 Sebaran kecepatan dan vektor aliran udara pada skenario 6 Pergerakan vektor dari arah inlet berwarna merah menuju outlet dengan pola sebaran gerakan udara sebagian besar ke arah menuju ke outletnya, sebagian ke arah atas dan bawah dan kembali menuju outletnya. Warna biru tua pada ruang pengering merupakan posisi kecepatan udara yang paling rendah, sebagian bessar terdapat pada posisi atas tengah, sebagian kecil ada di posisi di bawah tengah. Warna biru tua sebagian besar berada pada ruang pengering, sehingga pada posisi tersebut kecepatan aliran udaranya terendah 0.00 m/dt. Kecepatan rata-rata udara di dalam ruang pengering yaitu 0.1m/dt, dan deviasi standar 0.49 m/dt. Secara kualitatif, kecepatan aliran udara dalam ruang pengering bergerak dari inlet menuju outletnya yang ditunjukkan oleh warna merah, kuning dan hijau pada distribusi kecepatan aliran udara. Pada umumnya warna biru muda dan tua yang mendominasi dalam ruang pengering.

54 37 Rak-rak pengering bersentuhan langsung dengan kecepatan aliran udara dalam ruang pengring, walaupun tidak seluruhnya tergantung pada posisi aliran udara inlet menuju outletnya. Rak-rak pengering yang berputar secara vertikal akan kembali ke posisi semula dan dapat menyentuh laju aliran udara yang cepat relatif cepat secara merata. Perhitungan simulasi kecepatan aliran udara pada irisan melintang di ruang pengering secara keseluruhan terdapat pada Lampiran 4, dan hasil simulasi kecepatan dapat terlihat pada Gambar 1. Kec. m/s Kecepatan rata-rata Skenario 1-6 0,16 0,14 0,1 0,1 0,08 0,06 0,04 0, Skenario Kec. m/s Gambar 1. Kecepatan aliran udara Skenario 1-6 Simulasi kecepatan rata-rata tertinggi pada Skenario, namun dari hasil kecepatan aliran udara mengikuti bentuk domain Skenario 5 yaitu kecepatan aliran udara ruang pengering 0.13 m/dt dengan deviasi standar 0.15 m/dt. Hasil simulasi CFD ini digunakan sebagai dasar dalam pembuatan model ERK hibrid tipe rak berputar dan selanjutnya pembentukan model ini akan divalidasikan untuk menentukan ketepatan aliran udara model pengering. Penelitian ini berperan penting dalam merancang suatu alat pengering dengan cara membandingkan bentuk-bentuk geometri ruang pengering dan dengan input suhu dan kecepatan udara lingkungan, maka dapat dengan cepat diperoleh hasil seleksi bentuk geometri ruang pengering yang optimum. Penelitian ini berdampak secara efektif dapat mengetahui kinerja alat pengering sebelum alat pengering tersebut dibuat modelnya atau prototipenya. Pada penelitian sebelumnya didapatkan bahwa alat dibuat lebih dahulu kemudian baru dilakukan simulasi sehingga apabila ada perubahan bentuk

55 38 geometri ruang pengering atau variabel alat pengering (try and error) akan berdampak terhadap biaya yang lebih mahal dan waktu menjadi tidak efektif lagi. 5.. Hasil disain alat pengering ERK Hibrid tipe rak berputar Model pengering ERK hibrid tipe rak putar Berdasarkan simulasi yang dipilih pada Skenario 5, maka dibangun model pengering skala labolatorium. Model pengering ERK hibrid yang digunakan dalam penelitian adalah bangunan segiempat transparan yang terdapat lubang inlet pada sisi samping dan pada sisi yang berlawan terdapat lubang outlet dengan bentuk prisma terpancung dan pada bagian dalamnya terdapat delapan rak yang dapat berputar, radiator yang ditempat di tengah pada sisi bagian bawah bangunan pengering yang dilandasi plat hitam. Bentuk model pengering ERK hibrid tipe rak berputar terlihat pada Gambar Gambar. Model pengering ERK hibrid tipe rak berputar Keterangan: 1. Atap dan dinding 5. Lubang inlet dan outlet. Rangka pengering 6. Fan 3. Rak 7. Lantai 4. Radiator 8. Sistim transmisi Model pengering ERK hibrid tipe rak berputar terdiri dari komponen : (1) Rangka pengering dengan dimensi 100x860x1350 mm yang terbuat dari besi stall 30x30 mm; () Rak pengering berjumlah 8 rak berukuran 00x600x30 mm; (3) Atap dan dinding berupa plastik mika polyethyline transparan dengan

56 39 ketebalan m; (4) Lantai terbuat dari plat besi tebal 1 mm yang dilapisi cat warna hitam sebagai absorber panas; (5) Radiator berperan sebagai alat penukar panas dari aliran air panas dalam pipa ke udara dalam ruang pengering yang dihantarkan secara konveksi; (6) Fan radiator untuk meratakan suhu udara dalam pengering dan kipas outlet untuk mengeluarkan udara panas; (7) Sistem transmisi terdiri dari sprocket and chain dan (8)Lubang inlet dan outlet Mekanisme kerja alat pengering ERK Hibrid tipe rak berputar Produk pertanian yang akan dikeringkan dimasukkan ke dalam rak-rak setinggi permukaan rak.5 cm dan ditempatkan pada posisi dudukan rak-rak di dalam ruang pengering. Sementara itu, radiator dipanaskan melalui pemanasan air menggunakan heater dan dan saat bersamaan dihidupkan pula kipas radiator dan kipas outlet. Panas yang terjadi di dalam ruang pengering ERK hibrid sebagai akibat dari energi gelombang pendek yang dipancarkan sinar matahari, diserap benda yang ada di dalam ruang pengering, sebagian energi ini diserap dan dipantulkan dalam bentuk gelombang panjang yang tak tembus penutup transparan. Lapisan penutup transparan memungkinkan radiasi gelombang pendek dari matahari masuk dan menyekat radiasi gelombang panjang (Abdullah, 1990). Panas yang terjadi di dalam ruang pengering juga ditimbulkan oleh konveksi aliran udara panas dari radiator ke ruang pengering, sehingga secara simultan panas yang dihasilkan oleh radiasi matahari dan panas yang dihasilkan dari radiator dan disebut sebagai pengering hibrid. Gerakan aliran udara melalui outlet menyebabkan aliran udara lingkungan masuk ke dalam ruang pengering. Udara lingkungan ini akan bercampur dengan udara panas dalam ruang pengering dan bergerak mengikuti bentuk ruang pengering menuju outlet. Aliran udara panas ini akan kontak dengan permukaan produk pertanian dalam rak-rak pengering, sehingga menimbulkan efek pengeringan. Kontak yang terjadi antara aliran udara panas simultan dan produk pertanian secara terus menerus menyebabkan terjadinya proses pengeringan.

57 Sistim operasional pengering ERK hibrid tipe rak berputar Sistim operasional alat pengering ERK hibrid digunakan untuk mengeringkan produk pertanian melalui tahapan sebagai berikut : a. Sebelumk memulai pengeringan, air dipanaskan lebih dahulu agar tercipta suplai panas ke dalam ruang pengering melalui konveksi udara b. Produk pertanian yang akan dikeringkan dimasukkan ke rak-rak pengering setinggi.5 3 cm. c. Kipas radiator dan kipas outlet dihidupkan dan pintu ditutup rapat. d. Terjadi proses pengeringan melalui suplai panas oleh iradiasi matahari dan konveksi udara panas dari radiator. e. Dilakukan pemutaran rak searah jarum jam setiap 1 jam sekali sejauh 45 derajat agar diperoleh aliran udara panas yang merata pada setiap raknya. f. Apabila telah mencapai kadar air pengeringan yang diharapkan, maka produk dikeluarkan dari ruang pengering. 5.3 Validasi suhu ruang pengering Validasi suhu ruang pengering dilakukan pada percobaan 1, dan 3 dengan 3 kali ulangan. Validasi suhu ruang pengering untuk mendapatkan error antara nilai suhu pengukuran dan suhu ruang pengering CFD. Untuk menggambarkan sebaran suhu ruang pengering CFD diperlukan input kondisi batas ruang pengering dan kondisi lingkungan. Perhitungan pindah panas secara konveksi dilakukan terhadap kondisi batas ruang pengering yang meliputi atap, lantai, dinding kanan, kiri, depan, belakang dan radiator (Lampiran 5), ditabelkan seperti terdapat pada Tabel 3.

58 41 Tabel 3. Kondisi batas pada validasi suhu, kecepatan dan RH ruang pengering Percobaan 1 Percobaan Percobaan 3 Satuan Lapis h Atap 4,79 4,79 4,79 4,79 4,79 4,79 4,79 4,79 4,79 W/m.oC h Lantai,9,87 1,91 1,8,35 1,87 1,8,35 1,87 W/m.oC h Dinding kanan,31,57,05 3,31 3,54 3,44 3,99 4,11 4,55 W/m.oC h Dinding kiri,75 3,41 3,1,,95 1,37 3,63 3,54 4,05 W/m.oC h Dinding depan,13 3,08,36 1,37 3,59 3,1 3,54 4,19 4,73 W/m.oC h dinding belakang,1,71 3,5 3,43 3,55,73 4,6 4,68 5,16 W/m.oC h Radiator 5,73 7,11 14,4 8,54 0,1 5,51 3,13 4,56 3,5 W/m.oC Potong sb Z jarak cm Iradiasi matahari W/m. Suhu lingkungan 37,4 41,1 39, 39,5 4,4 35,9 35,4 34,7 39,9 oc RH lingkungan 78,6 43,8 48,0 55,4 40,6 57,7 63,1 58,4 50,9 % Kec. Udara inlet 1,36 1,13 1,70 1,14 1,05 1,05 1,40 1,10 0,93 m/s Simulasi suhu ruang pengering dengan menggunakan CFD diperoleh pada Gambar 3-5. Untuk dapat membandingkan antara gambar simulasi ruang pengering satu dan gambar yang lainnya, maka digunakan batas nilai bawah ditetapkan 40 o C dan batas nilai atas 60 o C. Memotong Z=0cm Memotong Z=30cm Memotong Z=70cm Gambar 3. Bidang simulasi suhu CFD percobaan 1 Memotong Z=0cm Memotong Z=40cm Memotong Z=60cm Gambar 4. Bidang simulasi suhu CFD percobaan

59 4 Memotong Z=0cm Memotong Z=40cm Memotong Z=60cm Gambar 5. Bidang simulasi suhu CFD percobaan 3 Metoda curve fifting dilakukan untuk mendapatkan nilai-nilai suhu, kecepatan, kelembaban udara pada semua titik-titik grid pada bidang XY sehingga menjadi titik-titik data suhu, kecepatan dan kelembaban udara pada bidang X, bidang Y di dalam program Exel. Perhitungan validasi suhu pada percobaan 1, dan 3 terdapat pada Lampiran 6. Pada umumnya gradasi warna yang mengelilingi bidang irisan potongan melintang ruang pengering memiliki warna yang lebih tinggi dari pada warna yang berada di dalam ruang. Hal ini terjadi karena akumulasi suhu yang dipengaruhi oleh panas sinar matahari pada dinding ruang pengering, panas konveksi yang diperoleh dari konveksi udara radiator dan pencampuran aliran udara panas yang masuk ke dalam ruang pengering. Aliran udara panas bergerak dari inlet menuju outletnya dan sebagian ada yang bergerak dan menyebar di dalam ruang pengering untuk selanjutnya keluar menuju outlet. Suhu ruang pengering pada percobaan 1, dan 3 berkisar o C, dimana posisi titik pengukuran lapang dan posisi titik CFD berhimpitan yang berati bahwa nilai simulasi suhu pada bidang-bidang tersebut diatas mendekati sama dengan suhu yang diperoleh pada titik-titik pengukuran di lapang. Pada Gambar 6 memperlihatkan parbandingan antara nilai-nilai suhu yang diperoleh pada simulasi CFD dan data suhu pengukuran lapang pada percobaan 1, dan 3. Nilai simpangan mutlak pada percobaan 1, dan 3 berturut-turut (APD) adalah 0.36, 1.97 dan.4%.

60 43 50 Validasi suhu percobaan 1 50 Validasi suhu percobaan Suhu pengukuran (oc) Suhu ukur (oc) suhu CFD (oc) Suhu CFD (oc) Validasi suhu percobaan suhu ukur (oc) suhu CFD (oc) Gambar 6. Validasi suhu ruang pengering Nilai rata-rata simpangan mutlak pada validasi suhu ruang pengering 1.58% dan nilai ini dibawah 10%, sehingga data yang diperoleh dari hasil perhitungan simulasi CFD dikatakan valid karena nilai APD kurang dari 10%, sebagaimana dinyatakan Lomauro dan Bakshi (1985), dalam Triwahyudi (009) bahwa model dikatakan cukup valid apabila simpangan mutlak (APD) lebih kecil dari 10% Validasi kecepatan Validasi kecepatan pada model pengering dilakukan pada percobaan 1, dan 3 dengan 3 kali ulangan. Input kondisi batas pada Tabel 3 digunakan untuk dapat menggambarkan distribusi kecepatan aliran udara di dalam ruang pengering dan gambar distribusi kecepatan udara di dalam ruang pengering terdapat pada Gambar 7-9.

61 44 Memotong Z=0cm Memotong Z=30cm Memotong Z=70cm Gambar 7. Hasil simulasi kecepatan percobaan 1 Memotong Z=0cm Memotong Z=40cm Memotong Z=60cm Gambar 8. Hasil simulasi kecepatan percobaan Memotong Z=0cm Memotong Z=40cm Gambar 9. Hasil simulasi kecepatan percobaan 3 Memotong Z=60cm Kecepatan hasil simulasi pada percobaan 1 berkisar m/dt, pada percobaan berkisar m/dt dan pada kecepatan percobaan 3 berkisar m/dt. Kecepatan aliran udara ini dipengaruhi secara simultan oleh kecepatan aliran udara masuk (inlet), aliran udara dari fan dalam ruang pengering dan kecepatan aliran udara fan yang keluar serta kondisi lingkungannya. Pada umumnya kecepatan aliran udara yang paling besar berada pada posisi bidang vertikal di tengah ruang pengering yang searah inlet menuju outletnya dan ditunjukkan warna warna merah dan kuning, sedangkan warna biru tua

62 45 menunjukkan bahwa kecepatan aliran udara pada bidang dalam ruang pengering rendah. Validasi kecepatan aliran udara hasil perhitungan CFD terhadap kecepatan aliran udara di dalam ruang pengering pada percobaan 1, dan 3 ditunjukkan pada Gambar 30. Validasi kecepatan percobaan 1 Validasi kecepatan percobaan 0,5 0,50 0,4 0,40 Kecepatan ukur (m/s) 0,3 0, Kecepatan ukur 0,30 0,0 0,1 0,10 0,00 0,0 0 0,1 0, 0,3 0,4 0,5 Kecepatan CFD (m/s) 0 0,1 0, 0,3 0,4 0,5 Kecepatan CFD (m/s) Validasi kecepatan percobaan 3 0,5 0,4 Kecepatan ukur (m/s) 0,3 0, 0,1 0,0 0 0,1 0, 0,3 0,4 0,5 Kecepatan CFD (m/s) Gambar 30. Validasi kecepatan aliran udara pada model pengering Simpangan mutlak kecepatan aliran udara pada validasi kecepatan percobaan 1, dan 3 berturut-turut yaitu 1.78%, 0.80% dan 1.0%. Perhitungan validasi kecepatan aliran udara terdapat pada Lampiran 7. Nilai-nilai simpangan mutlak secara keseluruhan dibawah nilai simpangan mutlak 10%, sehingga hasil data simulasi terhadap data pengukuran lapang adalah valid dan memiliki nilai R mendekati nilai 1 sehingga data simulasi kecepatan udara dapat menjelaskan model pengeringnya.

63 Kelembaban Udara Ruang Pengering Kelembaban udara ruang pengering dipengaruhi oleh suhu dan tekanan uap udara. Suhu yang meningkat di dalam ruang pengering menyebabkan tekanan uap udaranya juga meningkat sehingga menyebabkan tekanan uap yang tinggi bergerak menuju tekanan yang lebih rendah yaitu ke arah outletnya. Kelembaban udara ruang pengering selama proses pengeringan berlangsung secara terus menerus akan mengurangi uap air yang ada di dalam ruang pengering, dengan demikian kelembaban udaranya dari semula tinggi menjadi rendah karena pergerakan aliran udara dari tekanan tinggi menuju tekanan rendah. Kelembaban udara ruang pengering yang diperoleh dari hasil perhitungan CFD dan pengukuran lapang pada percobaan 1, dan 3 berturut-turut kelembaban uadaranya adalah 40-60%, 35-50% dan 30-50%. Faktor yang menyebabkan kelembaban udara ruang pengering berubah yaitu : iradiasi matahari yang berpengeruh terhadap perubahan suhu ruang pengering dan udara lingkungan, peningkatan suhu dalam ruang pengering oleh pengaruh penyebaran panas secara konveksi dari radiator dan kecepatan aliran udara ruang pengering. Validasi kelembaban udara ruang pengering ditentukan oleh nilai koefisien simpangan mutlaknya. Validasi kelembaban udara ruang pengering pada model pengering hibrid tipe rak berputar terdapat pada Gambar 31.

64 47 Validasi RH percobaan 1 Validasi RH percobaan RH ukur (%) RH CFD (%) RH ukur RH cfd Validasi RH percobaan RH ukur (%) RH CFD (%) Gambar 31. Validasi kelembaban udara ruang pengering Simpangan mutlak pada validasi kelembaban ruang pengering pada percobaan 1, dan 3 diperoleh berturut-turut adalah 0.38%, 0.33% dan 0.76%. Ketidaktepatan hasil perhitungan CFD dan data hasil pengukuran lapang dapat menghasilkan error. Error yang diperoleh dari hasil perhitungan disebabkan oleh : Pengukuran lapang terhadap suhu, kecepatan aliran udara dan kelembaban udara pada titik-titik pada bidang irisan potongan melintang ruang pengering membutuhkan waktu 30 menit dan selama waktu tersebut dapat terjadi perubahan kondisi lingkungan. Kondisi lingkungan yang berubah seperti iradiasi matahari, kecepatan udara masuk, suhu lingkungan dan kelelmababn udara lingkungan. Sementara itu, pengukuran CFD pada titik-titik bidang irisan melintang pada ruang pengering sudah disetting pada kondisi suhu, kecepatan udara masuk dan kecepatan fan dalam ruang pengering dalam kondisi tertentu, Kondisi tersebut tidak berubah selama pengukuran CFD terhadap suhu, kecepatan dan kelembaban

65 48 udara, sehingga terdapat selisih pengukuran antara pengukuran lapang dan pengukuran CFD Perancangan pengering ERK skala lapang Prototipe pengering ERK hybrid tipe rak berputar diperoleh dari proses disain dan hasil simulasi CFD disain sebelumnya. Hasil kinerja prototipe pengering ERK dipengaruhi oleh parameter disain dan hasil simulasi CFD alat pengeringnya yang meliputi : kapasitas produk, jenis produk, kadar air awal dan akhir, suhu pengeringan, kecepatan aliran udara dalam ruang pengering dan yang lainnya. Jenis produk yang digunakan dalam penelitian ini adalah cengkeh dan ini prototipe pengering ERK hibrid tipe rak berputar akan dirancang dengan kapasitas 100kg/proses. Kapasitas cengkeh yang dirancang 100kg per batch dan dirancang dengan waktu pengeringan 50 jam dan suhu pengeringan dipertahankan 50 o C. Beberapa asumsi yang digunakan dalam proses perancangan prototipe pengering ERK hibrid tipe rak berputar yaitu : kadar air awal cengkeh 75% (bb), kadar air akhir 13% (bb), kadar air keseimbangan cengkeh (Me) adalah 5% (bb) dan panas jenis cengkeh C p =3387 kj/kg o C (Siebel dalam Heldman and Singh, 1980). Sementara itu asumsi panas jenis udara pada suhu udara rata-rata 30 o C sebesar kj/kg o C (Holman, 1985), efisiensi kipas 30%, dan panas laten cengkeh, H fg = kj/kg (Anwar, 1987). Nilai kalor kayu rata-rata kj/kg (Nuryadin, 1990). Perhitungan perancangan pengering ERK skala lapang terdapat pada Lampiran 10. Tabel 4. Perancangan pengering ERK skala lapang. No Hal Jumlah Satuan Volume pengering cengkeh 100 kg Laju air yang diuapkan Daya untuk mengeringkan cengkeh Daya kipas Daya untuk ruang pengering Daya suplai luas lantai Daya yang harus disuplai radiator Laju aliran air dalam pipa Bahan bakar kayu m 3 g/dt KW KW KW KW KW Liter/dt Kg/proses

66 Disain pengering ERK skala lapang tipe rak berputar Prototipe pengering ERK hybrid tipe rak berputar merupakan bangunan pengering ERK hybrid yang di dalamnya terdapat rak-rak yang digantungkan pada silinder perputar sehingga dengan adanya putaran as menyebabkan rak-rak pengering ddapat bergerak mengikuti rotasi gerakan silindernya. Pada bangunan tersebut di dalamnya terdapat 3 bagian silinder dan rak-rak pengering berjumlah 48 rak dan setiap raknya mampu menampung cengkeh hasil panen seberat,1 kg basah, sehingga kapasitas alat pengeringnya 100 kg per batch. Deskripsi bangunan pengering berdimensi panjang, lebar dan tinggi berturut-turut adalah 50, 150 dan 190 cm dan bagian utamanya terdapat rangka bangunan, 3 silinder berputar, 48 rak pengering, kipas, radiator, pintu dan lubang inlet dan outlet, sebagaimana terdapat pada Gambar Gambar 3. Prototipe pengering ERK hibrid tipe rak berputar Keterangan gambar : 1. Rangka bangunan 4. Atap 7. Lubang inlet. Rak pengering 5. Radiator 8. Lubang outlet 3. Silinder berputar 6. Kipas 9. Pintu Alat pengering ini berfungsi untuk mengeringkan produk hasil pertanian seperti kapulaga, kopi, cengkeh dan sebagainya. Mekanisme pengeringnya adalah produk pertanian diletakkan pada rak-rak pengering dalam ruang pengering.

67 50 Adanya radiasi matahari, tambahan panas dari radiator melalui konveksi udara dan aliran udara dari inlet menuju outlet, maka menyebabkan suhu di ruang pengering meningkat sehingga tekanan udaranya lebih tinggi dan air yang ada di permukaan bahan akan terbawa aliran udara panas. Proses ini terjadi secara terus-menerus sehingga kandungan air dalam bahan bergerak menuju permukaan, dan kandungan air bahan mencapai batas tertentu. Akibat proses tersebut, maka produk hasil pertanian akan kering dan aman untuk disimpan Simulasi pengering ERK hibrid skala lapang Bentuk dasar bangunan prorotipe efek rumah kaca hibrid tipe rak berputar disimulasikan dengan menggunakan program Gambit dan hasil simulasinya dapat dilihat pada Gambar 33. Gambar 33. Bentuk dasar prototipe ERK hibrid Prototipe alat pengering ERK hibrid ini terdiri dari : 3 lubang inlet, 3 lubang outlet, 48 rak, 3 radiator, 3 fan diatas radiator, dan 3 fan exhaust dan rangka alat pengering menggunakan besi stall 40x40 mm. Untuk mendapatkan simulasi suhu dan kecepatan pada irisan melintang pada bagian tengah ruang pengering diperlukan input kondisi batas dengan perhitungan yang terdapat pada Lampiran 9. Simulasi suhu pada irisan melintang alat pengering ERK hibrid terdapat pada Gambar 34.

68 51 Gambar 34. Sebaran suhu pada irisan melintang alat pengering ERK hibrid Suhu rata-rata pada bidang irisan melintang alat pengering ERK hibrid dengan data pengukuran sebanyak 171 yaitu 53,6 o C dan deviasi standar 1.8 o C, ditunjukkan oleh warna orange yang hampir mendominasi seluruh bidang distribusi suhu. Apabila udara panas yang mengalir hanya diperhatikan pada posisi rak-rak pengering, maka suhu rata-rata ruang pengering yang bersentuhan dengan rak-rak pengering telah tercapai yaitu berkisar 53 o C, maka standar proses untuk mengeringkan cengkeh dapat tercapai. Hasil simulasi kecepatan aliran udara pada irisan melintang alat pengering ERK hibrid dapat dilihat pada Gambar 35. Gambar 35. Sebaran kecepatan aliran udara pada alat pengering ERK hibrid