RANCANG BANGUN OVEN UNTUK MENGERINGKAN TOKEK DENGAN SUMBER PANAS UDARA YANG DIPANASKAN KOMPOR LPG

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN OVEN UNTUK MENGERINGKAN TOKEK DENGAN SUMBER PANAS UDARA YANG DIPANASKAN KOMPOR LPG Oleh: ANANTA KURNIA PUTRA Dosen Pembimbing: Ir. JOKO SASETYANTO, MT D III TEKNIK MESIN FTI-ITS

2 Content Pendahuluan Diagram Alir Data Awal Perhitungan Oven Kesimpulan

3 Latar Belakang Para ahli pengobatan China mengembangkan obat tumor dari organ tubuh tokek INDUSTR I TOKEK Zat aktif tokek : meningkatkan respons sistem kekebalan tubuh dari suatu organisme menginduksi sel-sel tumor apoptosis (yang membunuh dirinya sendiri) menekan ekspresi protein VEGF dan FGF, faktor pendukung berkembangnya kanker DIII TENIK MESIN FTI-ITS

4 Latar Belakang KENDALA : Teknologi PENGERINGAN yang masih mempunyai kekurangan : 1.Waktu pengeringan yang lama.produk yang beraroma minyak tanah 3.Pengeringan yang tidak merata pada produk DIII TENIK MESIN FTI-ITS

5 Latar Belakang DIII TENIK MESIN FTI-ITS Foto Oven Untuk Mengeringkan Tokek Yang Masih Sangat Sederhana

6 Rumusan Masalah Oven yang dilengkapi dengan lubang ventilasi udara dan cerobong asap dengan luas lubang yang sama yang berfungsi sebagai sirkulasi untuk membuang uap jenuh atau perpindahan massa di dalam pengering, agar waktu pengeringan menjadi lebih cepat dan produk yang dihasilkan menjadi lebih berkualitas. DIII TEKNIK MESIN FTI- ITS

7 Batasan Masalah 1. Dalam perhitungan diasumsikan : Kondisi steady state. Permukaan plat penyerap rata. Efek radiasi diabaikan. Temperatur dan kelembaban udara diluar pengering dianggap konstan.. Penulis tidak membahas karakteristik aliran udara pengering yang melalui tokek. 3. Penulis hanya membahas proses perpindahan panas dan perpindahan massa secara umum. 4. Penulis tidak membahas rancangan konstruksi alat dan kontrol. 5. Tidak membahas difusifitas air pada tubuh tokek. 6. Deretan tokek pada oven disusun menyerupai plat datar, sehingga dapat dianggap sebagai plat datar dalam proses perpindahan panas. 7. Tidak Membahas pengaruh ketinggian cerobong. DIII TEKNIK MESIN FTI- ITS

8 Tujuan Merancang Oven dengan menggunakan sumber panas udara yang dipanaskan oleh kompor LPG, dengan parameter : Menghitung Qloss total Menghitung kecepatan aliran udara Menghitung Qevaporasi Menghitung Kesetimbangan Energi Dimensi alat pengering dengan kapasitas 700 ekor tokek DIII TEKNIK MESIN FTI- ITS

9 Diagram Alir Tugas Akhir Studi Literatur Perencanaan Alat Spesifikasi Teknik Pembuatan Alat Pengujian Tidak Hasil Pengujian [T( C), V(m/s), berat bahan(gr), waktu pengeringan(menit), h(mm), volume bahan bakar(liter) Ya Perhitungan dan Pembahasan Kesimpulan Laporan

10 Spesifikasi Teknik

11 Spesifikasi Teknik

12 Spesifikasi Teknik Foto Oven dengan lubang ventilasi udara dan cerobong asap

13 Data Awal Perhitungan Dimensi model oven Panjang = 63cm = 0,63m Lebar = 100cm = 1m Tinggi = 160cm = 1.6m Ukuran cerobong Panjang = 9cm = 0,09m Lebar = 9cm = 0,09m Tinggi = 100cm = 1m Data dinding» Bahan Dinding Galvalume Tebal (L 1 ) = 0,1cm = 0,001m Konduktivitas termal (k 1 ) = 166 W/m K Glass Wool (cellular glass) Tebal (L ) = cm = 0,0m Konduktivitas termal (k ) = 0,058 W/m K Galvalme Tebal (L 3 ) = 0,1cm = 0,001m Konduktivitas termal (k 3 ) = 166 W/m K Perancangan OVEN

14 Data Awal Perhitungan Kaca jendela Tebal (L glass )= 0,5m = 0,005m Konduktivitas termal =0,7 W/m K» Luas permukaan dinding bagian depan (A 1 ) = 1,73941m bagian kanan (A ) = 1,0187m bagian kiri (A 3 ) = 0, Bagian belakang A 4 = A 1 =1,73941m 5. Bagian atas A 5 = 0,705m 6. Bagian kaca depan = 0,1449m Data rak dan bak penampung lemak cair Panjang = 89,5cm = 0,895m Lebar = 50cm = 0,5m Data Bahan (tokek) Jari jari (r) = 0,075 m Luas permukaan bahan (A s ) = (π x (0,075m) ) LHV = 1,7665 m = MJ/kg

15 Data Awal Perhitungan T 1 Rh h M p Mbb To Tfi Tfo βi βo vi vo αi αo ki ko pri pro 65,14 5% 0,00 0,04 0, , ,0 03 1,9 16,7 31,4 3,6 30,6 6,9 0,69 0,71

16 Perancangan OVEN Perhitungan Q loss koefisien konveksi untuk bagian dalam pengering (h 1 ) Ra L = gβ ( Ts T ) αν L 3 0, karena 0 < Ra L < 10 1, maka: Nu L = 0, ,387 Ra 1 L 6 ( 0,49 / Pr ) ,89

17 Perancangan OVEN sehingga: 3 NuLk 6,89 30,68 10 W h1 = = = 4, 35 L 1,6m m Κ W m Κ sehingga: : koefisien konveksi untuk bagian dalam pengering (h 1 ) No Besar Bukaan ventilasi h1 (depan,kanan, dan W belakang) ( ) m K h1 (kaca) W ( ) m K h1 (kiri) W ( ) m K h(top) W ( ) m K

18 Perancangan OVEN Perhitungan Q loss koefisien konveksi untuk bagian luar pengering (h ) Ra L = gβ ( Ts T ) αν L 3 0, karena 0 < Ra L < 10 1, maka: Nu L = 0, ,387 Ra 1 L 6 ( 0,49 / Pr ) ,4

19 Perancangan OVEN sehingga: 3 Nu Lk 140,4 6,91 10 W h = = =, 36 L 1,6 m m Κ W m Κ sehingga: koefisien konveksi untuk bagian dalam pengering (h : ) No. Besar Bukaan ventilasi (%) h (depan,kanan, dan belakang) W ( ) m K h (kaca) ( W ) m K h (kiri) ( W ) h(top) W ( ) m K m K

20 Perancangan OVEN Perhitungan Q loss Dinding depan " 1 L1 L L3 1 R tot = h k k k 1 3 h 1 0, 68 m W K T 1 =65,14 C T =33 C L1 L L3 T T 1

21 Perancangan OVEN Perhitungan Q loss Bagian kaca jendela(q loss glass) 0,93 m K W T 1 T 1 L T T 1

22 Perancangan OVEN Maka untuk Q loss bagian depan menjadi: Q loss = Q loss1 + Q loss(glass) = ,73 = 86 W Dengan cara yang sama, maka didapatkan hasil perhitungan sebagai berikut No Q1 (depan) Q (kanan) Q3 (kiri) Q4 (belakang) Q5 (atas) 1 86 W 33, W,98 W 56,7 W 34,9 W Q loss dinding total =Q loss1 + Q loss + Q loss3 + Q loss4 + Q loss5 = 3,66 W

23 Perancangan OVEN Perhitungan Kecepatan Aliran Udara Dalam Cerobong ρ = kg udara 1,075 m kg ρ air = 1000 m 3 Asumsi:gesekan fluida dalam cerobong diabaikan 3 T =5,78 C 0,00m V = ( ρ ) ρ air gh udara V = 6, 041 m s

24 Perancangan OVEN Perhitungan Q loss keluarcerobong Koefisien perpindahan massa konveksi V 6, 041 m s kg m = ρ = udara 1,078 3 A v = 0,0081m m& Laju massa uap air yang dipindahkan ke udara sekeliling = V ρ udara Α cerobong 0,005 kg s Q loss keluar cerobong= ṁ Cp (T 1- T ) 1036,7 W

25 Perancangan OVEN Perhitungan Laju Perpindahan Massa (Q evap ) Tf=335,57 K, didapatkan: (tabel A.4) didapat ν = 19, m /s (tabel 11.4) didapat D AB = 3, m S c ν 19, = = 5 DAB 3,63 10 = 0.54 Sifat sifat udara pada T = 65,14 C (tabel A.6) didapat: Perhitungan Reynold Number (Re L ) kg ρ u. sat = 0, 6 3 m kj h fg = 360 kg m 6,160 0,05 m V L Re = = s L = 6,98 10 ν 6 m 19,46 10 s 3

26 Perancangan OVEN Karena: Re L < 5 x 10 5 Sh 1 hm L L = =,664Re DAB 0 Sc ,17 Koefisien perpindahan massa konveksi 5 m 45,17 3,63 10 ShL DAB s m hm = = = 0, 073 L 0,05m s Laju massa uap air yang dipindahkan ke udara sekeliling, yaitu: & m h m A s ρ u, sat ρ, = ( T ) u sat ( ) T s 3, kg s Q = m& 938,80 W evap h fg

27 Perancangan OVEN Perhitungan Q loss INFILTRASI Koefisien perpindahan massa konveksi m& 1 = m& m& kg 4 kg kg 0,05 3,98.10 = 0, s s m Laju massa uap air yang dipindahkan ke udara sekeliling Q loss infiltrasi= ṁ Cp (T 1- T ) 1650,6W

28 Perancangan OVEN Jadi Q loss total : Q loss total = Q loss dinding + Q loss cerobong + Q loss infilltrasi = 3,66W = 919,96W ,7W ,6W :

29 Perancangan OVEN Perhitungan KESETIMBANGAN ENERGI Q in + Q g = Q out + Q st, asumsi Q g = 0 Q st = Q in Q out = Q in (Q loss + Q evap ) Q = ( m& LHV ) in bb ( 0.51kg 1menit 6 46, J ) 660,66W 60menit 60s Kg Perhitungan Qst st in ( Q Q ) = 660,66W ( 919, ,8) Q Q + loss evap = 743,9W W

30 Perancangan OVEN Hasil Perhitungan Kesetimbangan Energi Dan Prosentase Kadar Air Besar ventilasi (%) Q in (W) Q loss (W) Q evap (W) Q st (W) Kadar Air (%) Waktu Pengeringan (jam) ,66 919,6 938,8 743, :

31 Perancangan OVEN NERACA KESETIMBANGAN ENERGI Q out = 1036,7 W Q EVAP =938,8 W Q loss dinding = 3,66W : Ql os s infiltrasi= Qst=694,6 W 1650,6W Q in =660,66 W Keterangan : Qin = Kalor yanga masuk ke dalam oven (oleh Kompor LPG) Q loss dinding = Kalor yang hilang meleweti dindingdinding oven Qloss infiltrasi = Kalor yang masuk bersama udara dari luar Qout cerobong = Kalor yang keluar melewati cerobong oven Qevaporasi = Kalor yang digunakan untuk menguapkan kandungan air produk Q storage = Kalor yang dipertahankan oleh oven

32 Perancangan OVEN Perbandingan Pemakaian Harga Energi Selama Pengeringan Antara Oven baru dengan Oven lama Harga 3 Kg Bahan Bakar = Rp ,00 Harga 1 Kg Bahan Bakar = Rp 4.333,00 Pemakaian Bahan Bakar = 0,51 Kg Lama Pengeringan =17 jam Harga Energi yang hilang selama pengeringan berlangsung Rp 4.333,00 0,51 Kg 17 jam = Rp ,80 : Harga 1 liter minyak tanah= Rp 7.000,00 Kemampuan 1 liter minyak tanah= 6jam Lama Pengeringan =4 jam Kompor minyak yang digunakan=buah Harga Energi yang digunakan selama pengeringan berlangsung Rp liter = Rp ,00

33 LAMPIRAN GAMBAR Gambar Tokek Hidup : Gambar Tokek Yang Isi Perutnya Dikeluarkan Tokek Siap Dikeringkan Tampak bawah Tokek Yang Sudah Dikeringkan Oven Tokek Siap Dikeringkan Tampak Atas

34 KESIMPULAN Kerugian panas (Q loss ) yaitu sebesar 336,939 W. Laju perpindahan massa dari bahan basah menjadi kering, kalor penguapan (Q evap ) yaitu sebesar 938,8 W. Panas yang masuk ke dalam pengering (Q in ) dipengaruhi oleh bahan bakar dari kompor dan temperatur udara luar yang masuk ke dalam ruang pembakaran, yaitu sebesar 660,66 W. Panas yang tersimpan dalam pengering (Q st ) yaitu sebesar 694,6 W. Kapasitas : maksimal dari oven adalah sebanyak 700 tokek untuk sekali pengeringan dengan berat tokek per ekornya rata-rata ons. Waktu optimal untuk mengeringkan tokek adalah 17 jam, dengan suhu rata-rata sebesar 65,14 o C. Penggunaan Kompor LPG lebih hemat, dan lebih cepat daripada kompor minyak dalam proses pengeringan tokek

35 Mohon Saran dan Masukan Untuk Kesempurnaan Tugas Akhir ini