Sebaran Suhu pada Pengering Surya Efek Rumah Kaca (ERK) Tipe Kabinetdalam Proses Pengeringan Komoditi Pertanian

Transkripsi

1 Sebaran Suhu ada Pengering Surya Efek Rumah Kaca (ERK) Tie Kabinetdalam Proses Pengeringan Komoditi Pertanian Yayat Ruhiat Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan (FKIP) Universitas Sultan Ageng Tirtayasa ABSTRACK Secara umum engeringan komoditi ertanian dilakukan dengan cara enjemuran atau dengan menggunakan alat engering buatan. Salah satu mesin engering untuk roses engeringan komoditi ertanian digunakan mesin engering Surya Efek Rumah Kaca (ERK) tie kabinet. Untuk mengetahui efektivitas mesin engering Surya ERK tie kabinet, dilakukan kajian tentang sebaran suhu ada alat selama roses engeringan. Dalam mengkaji sebaran suhu, dilakukan analisis suhu ada lat enyera dan suhu udara lingkungan. Manfaat dari kajian ini yakni efektivitas sistem engeringan yang daat meningkatkan mutu komoditi ertanian. Untuk menganalisis sebaran suhu ada alat engering berlaku hukum endinginan Neton tentang erindahan anas konveksi. Hasil analisis sebaran menunjukkan suhu ruangan ada bagian atas alat engering Surya ERK tie kabinet lebih tinggi dari ada suhu ruangan bagian baah. Kata kunci: engeringan, mesin engering, sebaran suhu, lat enyera, suhu lingkungan. 1

2 1. Pendahuluan Pengeringan bertujuan untuk mengeluarkan kandungan air yang ada dalam komoditi, samai mencaai ersentase tertentu sehingga baik untuk digunakan. Menurut Suriyono (2003) dan Wirakartakusumah, et.al. (1992), engeringan ada dasarnya meruakan suatu cara untuk mengeluarkan atau menghilangkan sebagian air dari sesuatu bahan dengan cara menguakan sebagian besar air yang dikandungnya dengan menggunakan energi anas. Proses engeringan seringkali digunakan untuk mengolah komoditas ertanian karena sifatnya yang mudah rusak.secara umum engeringan komoditi ertanian dilakukan dengan cara enjemuran atau dengan menggunakan alat engering buatan. Penjemuran dengan sinar matahari meruakan cara yang aling murah dan mudah dilakukan, akan tetai engeringan dengan cara enjemuran ini memunyai beberaa kelemahan antara lain tergantung dari cuaca, sukar dikontrol, memerlukan temat enjemuran yang luas, mudah terkontaminasi, dan memerlukan aktu yang lama. Menurut Yuana, et.al. (2011a), seringkali ada saat roses engeringan berlangsung terjadi masalah, terutama ada engeringan dengan sistem konvensional atau enjemuran di baah sinar matahari langsung. Oleh sebab itu, agar dalam roses enjemuran tidak tergantung cuaca dan sebaran suhu mudah dikontrol, maka roses engeringan komoditi ertanian dilakukan dengan menggunakan mesin engering. Salah satu mesin engering untuk roses engeringan komoditi ertanian digunakan mesin engering Surya Efek Rumah Kaca (ERK) tie kabinet. Surya ERK tie kabinet yakni suatu alat yang bekerja dengan memanfaatkan sirkulasi udara di dalam ruang tertutu. Pada alat ini, sebagian energi yang masuk kedalam ruang engering akan langsung digunakan oleh komoditi yang akan dikeringkan, dan sebagiannya lagi akan disera oleh lat datar. Energi anas yang disera akan digunakan kembali untuk mengeringkan komoditi ertanian melalui udara yang ada di atas lat datar dengan cara konveksi aksa mauun konveksi bebas. Udara anas yang terjadi akibat erindahan anas dari ermukaan kolektor surya dihisa dan dihembuskan kembali melalui lenum. Untuk mengubah energi radiasi matahari, energi lain yang lebih bermanfaat dierlukan suatu alat engumul anas. Plat aluminium datar yang ermukaannya dicat hitam meruakan salah satu alat yang daat berfungsi merubah energi radiasi Matahari menjadi energi anas. Untuk mengetahui efektivitas mesin engering Surya ERK tie kabinet, dilakukan kajian tentang sebaran suhu ada alat selama roses engeringan.dalam mengkaji sebaran suhu, dilakukan analisis suhu ada lat enyera dan suhu udara lingkungan. Manfaat dari kajian ini yakni efektivitas sistem engeringan yang daat meningkatkan mutu komoditi ertanian. 2. Metode Laisaan batas kalor ( thermal boundary layer) didefinisikan sebagai daerah dimana terdaat gradient suhu aliran yang terjadi akibat roses enukaran kalor antara fluida dan dinding. Jika suhu ada dinding T dan suhu ada fluida di luar 2

3 batas kalar T maka erindahan anas konveksi yang berlaku hukum endinginan Neton (Holman, 1992). Dalam bentuk ersamaan ditulis: q hat T... (1) denganh koefisien konveksi (W/mK), A luas ermukaan (m 2 ), Ttemeratur dinding (K), dant temeratur fluida (K).Panas mengalir secara konduksi dari daerah temeratur tinggi ke daerah yang temeratur rendah. Laju erindahan anas dinyatakan dengan hukum Yoseh Fourier, yakni: q ka / dx... (2) dengan k adalah konduktivitas thermal (W/m K), A adalah Luas enamang Gambar1. Skema surya ERK tegak lurus ada aliran anas (m 2 ), dan dt/dx adalah gradien temeratur dalam arah aliran anas (K/m). q / A q'' k T / y Fluks kalor er satuan luas q adalah dinding berdasarkan hukum endinginan Neton: q' ' ht T kedua ersamaan tersebut, akan didaatkan: h kt y/ T T dengan menggabungkan / sehingga hanya erlu menemukan gradient suhu ada dinding untuk menilai koefisien erindahan kalor. Hal ini berarti harus mendaatkan suatu ersamaan tentang distribusi suhu.kondisi batas distribusi suhu berlaku y 0 T T, ada y t T 0, dan ada y t T T. Proses sebaran suhu ada surya ERK tie kabinet seerti ditamilkan ada gambar 1. Panas yang diterima surya ERK dari matahari yang berlangsung secara radiasi disiman ada lat enyera. Laju anas anas ada lat enyera berlangsung secara konveksi dan konduksi. Menurut Holman (1992) aliran anas berlangsung secara kontinu, aliran sebaran suhu ada lat enyera berlaku ersamaan: dt t mc IA 600sin 300 hi A T Tr ho A Tr Ta 8... (3) Persamaan (3) selanjutnya dilakukan analisis, hasil analisis matematika didaat: dt t P600sin 300 QT Tr RTr Ta... (4) 8 IA hi A ho A dengan: P ; Q dan R. m C m C m C 3

4 dt Hasil reduksi dari ersamaan (4) didaat: QT Tr S dengan t S P RT dt 600sin 300 r T atau disederhanakan menjadi: QT A 8 QtC Qt dengan A QT S untuk A 0 makat e Be. Solusi ersamaan r diferensial: dt Qt Qt Qt QT A adalah: T e QTr S e Ce. Saat QTr S QTr S t 0, T T r makatr C dengan C Tr. Suhu lat enyera Q Q dihitung dengan menggunakanersamaan: dt IA t hi A ho A 600sin 300 T Tr Tr Ta mc 8 mc mc... (5) At B At Suhu ruang dihitung dengan ersamaan: Tr Troe 1 e A... (6) dengan A P Q R dan B Ta P R QT dimana. / m n r ; Q hi A / mrc a dan R UA / m C. Selanjutnya suhu udara lingkungan dianalisis dengan r a t 8 menggunakan ersamaan: T t 4sin 20 a... (7) 3. Hasil dan Pembahasan Data-data yang dierlukan sebelum melakukan ercobaan, yakni: (1) radiasi matahari, kelembaan udara, temeratur lingkungan, temeratur dinding oven, temeratur fluida sebelum APK, dan (2) temeratur udara dan keceatan aliran udara dalam ruang engering ada setia eriode, sesuai dengan jenis komoditi yang dikeringkan.pada kajian ini, alat engering Surya ERK tie kabinet dibuat dengan ukuran seerti ditamilkan ada Tabel 1. Plat mengisi seluruh ruangan, dengan anjang dan lebar lat sama dengan alat engering. Plat berukuran anjang P=150 cm lebar L=110 cm dengan tebal t=0,3 mm. Luas lat A=16500 cm 2 dan volume lat V=495 cm 3 dengan demikian massa lat m=1,34 kg. Panjang inlet P=15 cm dan lebar L=15 cm, maka luas inlet A=225 cm 2. Tabel 1. Ukuran alat engering Surya ERK tie kabinet Bagian Panjang (cm) Lebar (cm) Tinggi (cm) Baah Atas

5 Data hasil engukuran temeratur ada alat engering Surya ERK tie kabinet, ditamilkan ada Tabel 2 berikut. Tabel 2. Data hasil engukuran temeratur Waktu T dindng (T) T lat (T) Tr baah (bk) Tr baah (bb) Tr atas (bk) T lingk bk (Ta) T lingk bb (Ta) I (mv) Suhu udara lingkungan dihitung dengan menggunakan ersamaan (7), engukuran dilakukan dari ukul dengan interval aktu t=900 detik. Hasil analisis menunjukkan baha suhu udara lingkungan didaat: 3,759 t 3, 579. Selanjutnya, suhu lat enyera dihitung dengan menggunakan ersamaan (6) dengan hi=8 W/m 2 K, A=1.65 m 2, A=3 m 2, U=5.56 W/m 2 2 K, m u 1.4x10 kg / s mr= kg dan ca=1.006 kj/kgk. Berdasarkan data tersebut, didaat P=5, er detik, Q=3, er detik, R=3, er detik, dengan demikian A=6, er detik dan B ,4T a 3, 083T. Berdasarkan ersamaan (6) maka suhu lat enyera , 4T 2 6,65 10 a 3, 083T 10 x t 6,65x10 t didaat: Tr Troe 1 e. 2 6,65x10 Berdasarkan sebaran suhu ruang dan suhu lat enyera ada alat engering Surya ERK tie kabinet, maka hubungan temeratur ruang dengan aktu selama ercobaan, ditamilkan ada Gambar 2 berikut. 5

6 Berdasarkan grafik tersebut, terlihat baha suhu ruangan ada bagian atas alat engering Surya ERK tie kabinet lebih tinggi dari ada suhu ruangan bagian baah. Hal ini dikarenakan suhu di dalam ruangan tidak terdistribusi dengan baik, sehingga ada erbedaan suhu anatara bagian atas dengan bagian baah. Untuk itu dierlukan suatu alat bantu yang berfungsi untuk mendistribusikan suhu di dalam ruangan. 4. Simulan Dalam menganalisis sebaran suhu ada alat engering Surya ERK tie kabinet dierlukan data-data aal, yakni: (1) radiasi matahari, kelembaan udara, temeratur lingkungan, temeratur dinding oven, temeratur fluida sebelum APK, dan (2) temeratur udara dan keceatan aliran udara dalam ruang engering ada setia eriode, sesuai dengan jenis komoditi yang dikeringkan. Untuk menganalisis sebaran suhu ada alat engering berlaku hukum endinginan Neton tentang erindahan anas konveksi. Hasil analisis sebaran menunjukkan suhu ruangan ada bagian atas alat engering Surya ERK tie kabinet lebih tinggi dari ada suhu ruangan bagian baah. Daftar Pustaka Holman J.P., 1992, Heat Transfer, 7 th edition in SI. London: McGra-Hill Book Comany. Suriyono, Mengukur Faktor-faktor dalam Proses Pengeringan. Jakarta: Deartemen Pendidikan Nasional. Wirakartakusumah, A., Subarna, M. Arah, D. Syah, S.I. Budiati Petunjuk Laboratorium: Peralatan dan Unit Proses-Industri Pangan. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Yuana, B. Sidebang dan E. Silvia. 2011a. Temerature and Realtive Humidity Gains of Teko Bersaya Model Solar Dryer (a Research Note). Palembang: Poceeding of The International Seminar: Exloring Rearch Potentials. 6