ANALISA SALURAN PENGERING BERBENTUK SILINDER PADA MESIN PENGERING PAKAN TERNAK SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK SKRIPSI

Transkripsi

1 ANALISA SALURAN PENGERING BERBENTUK SILINDER PADA MESIN PENGERING PAKAN TERNAK SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik DUNAN GINTING NIM : PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2

3

4

5

6

7

8

9 ABSTRAK Analisa ini bertujuan untuk mengatasi masalah yang dihadapai para produsen pakan ternak untuk mengeringkan pakan ternak yang sudah dicacah dalam keadaan lembab menjadi kering agar tahan lebih lama. Oleh sebab itu hasil rancang bangun suatu unit mesin pengering pakan ternak dengan menggunakan AC rumah disempurnakan dengan ditambahkannya blower dan saluran pengering berbentuk silinder.dengan adanya blower maka panas di kondensor dapat disalurkan ke saluran pengering dan saluran pengering menjaga agar panas ini tidak terbuang. Manfaat penelitian ini adalah untuk memenuhi kebutuhan pengeringan pada sektor peternakan, pertanian, maupun home industry khususnya bagi wilayah- wilayah yang memiliki tingkat curah hujan yang tinggi di Indonesia. Kesimpulan analisa ini diperoleh bahwa nilai rata rata rasio humiditas pada masuk saluran sebesar 22,04 g/kg dan pada keluar saluran sebesar 21,84 g/kg. Nilai laju perpindahan panas pada saluran pengering adalah 155,76 W dan nilai koefisien geseknya sebesar 23,1887. Nilai laju pengeringan pakan ternak pada saluran pengering adalah kg/jam.nilai laju ekstraksi air spesifik adalah kg/kwh. Konsumsi energi spesifik untuk adalah 10,407 kwh/kg.biaya yang dibutuhkan untuk proses pengeringan adalah Rp ,71,- per kilogram. Kata kunci: Saluran pengering berbentuk silinder,blower,laju ekstraksi air spesifik, konsumsi energi spesifik.

10 ABSTRACT This analysis aims to address the problems faced by the producers of fodder to dry fodder has been chopped in a moist state becomes dry to last longer. Therefore, the results of design and construction of a unit of the dryer feed using home air conditioner enhanced with the addition of a blower and dryer duct cylindrical.with the presence of heat in the condenser blower can be channeled to the dryer duct and dryer duct to keep the heat is not wasted. The benefits of this research is to meet the needs of drying in the livestock sector, agriculture, and home industry, especially for areas that have high levels of rainfall in Indonesia. Conclusion This analysis shows that the average value -rata humidity ratio at the channel entrance at g / kg and the exit channel of g / kg. The value of the rate of heat transfer dryer duct is W and geseknya coefficient of Value fodder drying rate on dryer duct is kg / jam.nilai specific water extraction rate is kg / kwh. Specific energy consumption for is kwh / kg.biaya required for the drying process is USD , - per kilogram. Keywords: Channel cylindrical dryers, blowers, water extraction rate specific, specific energy consumption.

11 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapakan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-nya yang begitu besar sehinggga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dari tahap awal sampai akhir berjalan dengan baik. Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk mendapat gelar Sarjana di Program Pendidikan Sarjana Ekstensi di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah ANALISA SALURAN PENGERING BERBENTUK SILINDER PADA MESIN PENGERING PAKAN TERNAK SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK. Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan baik berupa dukungan, perhatian, bimbingan, nasihat, dan juga doa. Penulis juga menyadari bahwa skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT, sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan nasehat kepada penulis sepanjang pengerjaan tugas sarjana ini hingga selesai. 3. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis selama kuliah. 4. Bapak/Ibu staff pegawai yang banyak membantu penulis selama kuliah di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Teristimewa kepada Ayah dan Ibunda penulis, Jilai Ginting dan Sarinah Br Tarigan yang telah memberikan kasih sayang yang tak terhingga dalam

12 membesarkan, memelihara, mendukung secara moral dan material, memberikan dorongan serta senantiasa mendoakan penulis dalam setiap aktivitas, terutama selama menjalani perkuliahan di Fakultas Teknik USU. Penulis tidak dapat membalas kebaikan mereka dengan apapun. Penulis mengucapkan terima kasih banyak untuk orang tua yang sangat saya hormati dan cintai. Saya sangat bangga memiliki orang tua yang sabar, kuat, dan selalu menyayangi anak-anaknya. 6. Rekan satu team yaitu Jupiter Sirait dimana kami saling membantu dan bersolidaritas satu sama lain demi penyelesaian skripsi ini. Akhir kata, penulis menyadari skiripsi ini masih kurang sempurna, Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya membangun untuk meyempurnakan isi skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat menambah wawasan dan pengetahuan pembaca mengenai mesin pengering sistem pompa kalor. Medan, Maret 2015 Dunan Ginting NIM:

13 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Tujuan Umum Tujuan Khusus Manfaat penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Proses Pengeringan Pengeringan Buatan Jenis Jenis Pengeringan Buatan Proses Pengeringan Faktor Yang Mempengaruhi Pengeringan Psikometrik Rasio Humiditas Humiditas Relatif Temperatur Bola Kering dan Basah Panas Jenis Udara Volume Spesifik Udara... 10

14 2.3.6 Temberatur Dew Point Entalpi Udara Panas Sensibel dan Panas Laten Grafik Psikometrik Proses Perlakuan Udara Pada Psikometrik Siklus Kompresi Uap Komponen Utama Siklus Kompresi Uap Kompresor Kondensor Katup Ekspansi Evaporator Refrigrant Pengelompokan Refrigrant Persyaratan Refrigrant Tinjauan Perpindahan Panas Perpindahan Panas Konduksi Perpindahan Panas Konveksi Pengering Pompa Kalor Kinerja Alat Pengering Efisiensi pengeringan Kadar Air Pengertian Laju Pengeringan Nilai Laju Ekstraksi Air Spesifik Konsumsi Energi Spesifik Biaya Pokok Produksi BAB III METODE PENENLITIAN 3.1. Tempat Dan Waktu Studi dan Pembuatan Alat dan Bahan Perancangan Alat Bahan... 38

15 3.3. Alat dan Bahan Pengujian Alat Bahan Prosedur Pengujian Data Penelitian Metode Pelaksanaan Penelitian BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Pengujian Grafik Hasil Pengujian Perhitungan Hasil Pengujian Perhitungan Hasil Pengujian Pada Masuk Saluran Perhitungan Hasil Pengujian Pada Keluar Saluran Menghitung Laju Perpindahan Panas Pada Saluran Pengering Menghitung Tahanan Gesek Pada Saluran Pengering Laju Pengeringan Nilai Laju Ekstraksi Air Spesifik Ketidakpastian Pengukuran Konsumsi Energi Spesifik Biaya Pokok Produksi BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

16 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Ilustrasi Temperatur Bola Kering Dan Bola Basah... 9 Gambar 2.2 Garis Garis dan Informasi Pada Grafik Psikometrik Gambar 2.3 Proses Pendinginan Udara Gambar 2.4 Proses Pencampuran Udara Secara Adiabatik Gambar 2.5 Proses Penambahan Uap Air Pada Udara Gambar 2.6 Siklus Kompresi Uap Gambar 2.7 Siklus Refrigasi Kompresi Uap Gambar 2.8 Pembagian Kompresor Gambar 2.9 Kondensor Pipa Ganda Gambar 2.10 Kondensor Selubung dan Tabung Gambar 3.1 Saluran Pengering Pakan Ternak Berbentuk Silinder Gambar 3.2 Penampang Saluran Pengering Berbentuk Silinder Gambar 3.3 Rh (Relative Humidity) Meter Gambar 3.4 Hot Wire Anemometer Gambar 3.5 Blower Gambar 3.6 Laptop Toshiba Gambar 3.7 Hygrometer Gambar 3.8 Timbangan Digital Gambar 3.9 Alat Pengering Sistem Pompa Kalor Gambar 3.10 Set up Alat Pengering Pakan Ternak... 44

17 Gambar 3.11 Pakan Ternak yang Sudah Dicacah Gambar 4.1 Grafik Temperatur Masuk Saluran Pengering Gambar 4.2 Grafik Temperatur Keluar Saluran Pengering Gambar 4.3 Grafik Humiditas Relatif Masuk Saluran Penngering Gambar 4.4 Grafik Humiditas Relatif Keluar Saluran Pengering Gambar 4.5 Grafik Temperatur Dew Point Masuk Saluran Pengering Gambar 4.6 Grafik Temperatur Dew Point Keluar Saluran Pengering Gambar 4.7 Grafik Penurunan Massa Pakan Ternak Gambar 4.8 Saluran Pengering Gambar 4.9 Tahanan Termal Saluran Pengering... 57

18 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Konstanta C1 sampai C Tabel 2.2 Perbandingan kondensor berpendingin udara dan air Tabel 2.3 Pembagian Refrigran berdasarkan keamanan Tabel 2.4 Nilai ODP beberapa Refrigerant Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian Tabel 3.2 Specificatians dari Hot Wire Anemometer Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Pada Saluran Pengering Tabel 4.2 Perhitungan µ untuk Re dari Tabel Lampiran Tabel 4.3 Perhitungan Pr untuk Nu dari Tabel Lampiran Tabel 4.4 Perhitungan K untuk h dari Tabel Lampiran Tabel 4.5 Perhitungan K untuk α dari Tabel Lampiran Tabel 4.6 Perhitungan Cp untuk α dari Tabel Lampiran Tabel 4.7 Perhitungan V untuk Gr dari Tabel Lampiran Tabel 4.8 Perhitungan Pr untuk Ra Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Pada Masuk Saluran Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Pada Keluar Saluran Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Biaya Pengeringan

19 DAFTAR NOTASI W rasio humiditas (humidity ratio) g/kg P ws tekanan uap saat terjadi satu rasi Pa h enthalpy kj/kg V volume spesifik udara m 3 /kg T Temperatur udara K RH Ratio hummiditas % Td Temperatur Dwepoit 0 C h 1 entalpi refrigeran saat masuk kompresor kj/s h 2 entalpi refrigeran saat keluar kompresor kj/s laju aliran refrigeran pada sistem Kg/s P daya listrik kompresor Watt V tegangan listrik Volt I Kuat arus listrik Amper P tekanan absolute MPa Q Laju perpindahan panas w K Konduktivitas termal W/(m.k) A Luas penampang m 2 H koefisien konfeksi w/m 2 k

20 W e Berat pakan sebelum pengeringan kg W f Berat pakan setelah pengeringan kg T Waktu pengeringan jam S entropi kj/(kg. K) T temperatur absolute K T kond temperatur kondensor o C X air yang diserap liter W komp V daya kompresor, kecepatan udara kw D h η kom Luas penampang efisiensi isentropis (efisiensi kompresor), m/s ρ ρ suc ρ u densitas refrigeran, densitas refrigeran pada sisi hisap (suction) densitas udara, m % kg/m 3 kg/m 3 kg/m 3