BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Indonesia merupakan negara yang secara geografis terletak di garis katulistiwa sehingga memiliki iklim tropis. Sebagian besar wilayah Indonesia juga terdapat gunung berapi yang masih aktif. Hal ini menjadi salah satu faktor penting bagi keadaan tanah di Indonesia. Tanah yang subur merupakan salah satu modal penting yang dimiliki oleh negara ini untuk maju dalam sektor pertanian. Pertanian merupakan sektor yang tidak dapat dipisahkan dari keberlangsungan hidup manusia untuk memenuhi kebutuhan pangan. Berkembangnya dunia industri yang semakin pesat belum menyelesaikan masalah untuk mengurangi angka pengangguran dan menjadi solusi yang tepat untuk kemajuan ekonomi di Indonesia. Berdasarkan hal tersebut kemajuan teknologi untuk menunjang dunia pertanian mampu menjadi upaya untuk memenuhi kebutuhan pangan dan memajukan sektor ekonomi di Indonesia. Salah satu hasil dari pertanian yang ada di Indonesia adalah singkong. Singkong belakangan ini mulai dilirik sebagai makanan pengganti nasi maupun diolah mejadi makanan-makanan ringan. Dari sini usaha kecil dan menengah mulai mengolah singkong menjadi makanan yang dapat bertahan lama agar dapat didistribusikan ke kota-kota yang strategis untuk 1
menunjang angka penjualan. Dalam proses pengolahannya agar menjadi awet singkong harus dikeringkan terlebih dahulu. Pengeringan merupakan suatu cara untuk mengeluarkan atau menghilangkan air dari suatu bahan dengan menguapkan sebagian besar air yang dikandung melalui penggunaan energi panas. (Prof. Dr. H. M. Supli Efendi, Ir., M.S., 2012). Proses pengeringan pada umumnya dilakukan dengan menggunakan sinar matahari. Proses pengeringan dengan metode ini sangat tergantung dengan cuaca. Karena di Indonesia memiliki iklim tropis sehingga memliliki dua musim yaitu musim kemarau dan amusim penghujan. Hal ini menjadi salah satu kendala yang terjadi disaat musim penghujan yang menyebabkan pengeringan singkong menjadi tidak maksimal dan memerlukan waktu yang cukup lama jika mengandalkan sinar matahari. Sehingga untuk menunjang jumlah produksi yang tetap stabil dimusim penghujan diperlukan sebuah mesin pengering. Diharapkan dengan adanya mesin pengering mampu mengoptimalkan proses pengeringan menjadi lebih cepat dan menjadi solusi dari kendala cuaca. Dalam perkembangannya mesin pengering memiliki tipe yang bermacam-macam. Salah satunya mesin pengering yang menggunakan rotary dryer. Rotary dryer merupakan mesin yang mengandalkan putaran sebagai metode pengeringannya. Tetapi mesin rotary dryer masih terkendala dengan proses pengeringan yang lama, jika hanya 2
mengandalkan putaran saja. Sehingga untuk mengoptimalkan pengeringan pada mesin rotary dryer, makandipasang sebuah heat exchanger. Heat exchanger merupakan alat penukar kalor (enthalpy) antara dua fluida atau lebih. Secara umum heat exchanger adalah alat yang berfungsi untuk mengubah temperatur dan fasa fluid dengan tujuan sebagai alat pemanas atau pendingi. Proses tersebut dilakukan dengan memanfaatkan perpindahan kalor dari fluida bersuhu tinggi dengan fluida bersuhu rendah. Dalam penelitian-penelitian sebelumnya heat exchanger mengalami perubahan bentuk dengan tujuan untuk meningkatkan efisiensi sesuai dengan fungsi kerjanya. Salah satu tipe yang sering digunakan ialah tipe shell and tube. Tipe ini dinilai memliki banyak keuntungan baik dari segi fabrikasi, biaya, serta unjuk kerjanya. Diharapkan dengan penambahan heat exchanger pada rotary dryer dapat mempercepat proses pengeringan menjadi lebih maksimal. Arif Suryanto (2017) telah melakukan penelitian mengenai heat exchanger dengan jumlah laluan 4 (pass) dengan variasi mass flow rate 0,023 kg/s, 0,027 kg/s, 0,030 kg/s, 0,033 kg/s. Dari hasil penelitian tersebut diperoleh hasil perubahan tempertur fluida dingin tertinggi sebesar 92,56 C. Pada penelitian ini penulis ingin menganalisa heat exchanger tipe shell and tube, cross-flow multipass mixed, finned tube dengan menggunakan tiga variasi jumlah laluan (pass) yaitu 4, 6, 8 passes dan empat volume flow rate atau debit (V c ) yaitu 0,023 m³/s; 0,028 m³/s; 3
0,030 m³/s; 0,032 m³/s untuk mengetahui pengaruh jumlah laluan dengan variasi volume flow rate yang terbaik terhadap unjuk kerja heat exchanger. 1.2 PERUMUSAN MASALAH Berdasarkan latar belakang diatas, masalah-masalah yang ada dirumuskan sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh variasi volume flow rate fluida dingin (V c ) terhadap perubahan perubahan temperatur fluida dingin ( Tc) pada heat exchanger dengan jumlah laluan 4, 6, dan 8 pass? 2. Bagaimana pengaruh variasi volume flow rate (V c ) terhadap kalor yang diterima fluida dingin (qc ) pada heat exchanger dengan jumlah laluan 4, 6, dan 8 pass? 3. Bagaimana pengaruh variasi volume flow rate (V c ) fluida dingin terhadap koefisien perpindahan kalor total (U) pada heat exchanger dengan jumlah laluan 4, 6, dan 8 pass? 4. Bagaimana pengaruh variasi volume flow rate (V c ) fluida dingin terhadap efisiensi heat exchanger (ƞ) pada heat exchanger dengan jumlah laluan 4, 6, dan 8 pass? 5. Bagaimana pengaruh variasi volume flow rate (V c ) fluida dingin terhadap perubahan masa singkong pada heat exchanger dengan jumlah laluan 4, 6, dan 8 pass? 4
1.3 BATASAN MASALAH Penelitian ini dilaksanakan dengan metode eksperimen, sehingga terdapat beberapa batasan masalah sebagai berikut : 1. Heat exchanger menggunakan spesifikasi sebagai berikut : Type : Heat exchanger shell and tube, cross-flow and multipass mixed, finned tube Luas Penampang Input (Ai) : 0,002 m² Diameter Luar Tube (D0) Diameter Dalam Tube (Di) Diameter dalam fin (di fin) Diameter luar fin (do fin) Tebal fin (tfin) : 0,02 m : 0,017 m : 0,021 m : 0,032 m : 0,002 m Jumlah Tube (N) : 8 Pada variasi 4 pass : Panjang pipa (L1) : 4 x 0,3 m = 1,2 m Jumlah fin (nfin1) : 96 Pada variasi 6 pass : Panjang pipa (L2) : 6 x 0,3 m = 1,8 m Jumlah fin (nfin2) : 150 5
Pada variasi 8 pass : Panjang pipa (L3) : 8 x 0,3 m = 2,4 m Jumlah fin (nfin3) : 246 2. Beban pengeringan menggunakan singkong 1 kg, dengan parameter yang diambil berdasarkan perubahan massa singkong saja dalam waktu pengeringan selama 30 menit untuk setiap variasinya. 3. Pengujian dilakukan dengan mengunakan blower dengan diameter 2 inchi. 4. Heat exchanger dihubungkan dengan mesin rotary dryer yang memiliki kecepatan putaran 26,1 rpm. 5. Volume flow rate atau debit (V c ) yang digunakan dalam pengujian ini adalah 0,023 m³/s; 0,028 m³/s; 0,030 m³/s; 0,032 m³/s 6. Sumber panas yang digunakan untuk memanaskan heat exchanger menggunakan kompor gas dengan bahan bakar gas LPG kapasitas 3kg. 7. Kedua fluida yang digunakan adalah udara. 1.4 TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan sebagai berikut : 1. Mengetahui pengaruh variasi volume flow rate (V c ) fluida dingin terhadap perubahan perubahan temperatur fluida dingin ( Tc) pada heat exchanger dengan jumlah laluan 4, 6, dan 8 pass. 6
2. Mengetahui pengaruh variasi volume flow rate (V c ) terhadap kalor yang diterima fluida dingin (qc ) pada heat exchanger dengan jumlah laluan 4, 6, dan 8 pass. 3. Mengetahui pengaruh variasi volume flow rate (V c ) fluida dingin terhadap koefisien perpindahan kalor total (U) pada heat exchanger dengan jumlah laluan 4, 6, dan 8 pass. 4. Mengetahui pengaruh variasi volume flow rate (V c ) fluida dingin terhadap efisiensi heat exchanger (ƞ) pada heat exchanger dengan jumlah laluan 4, 6, dan 8 pass. 5. Mengetahui pengaruh variasi volume flow rate (V c ) fluida dingin terhadap perubahan masa singkong pada heat exchanger dengan jumlah laluan 4, 6, dan 8 pass. 1.5 MANFAAT PENELITIAN Dengan dilakukannya penelitian ini, diharapkan mampu menjadi salah satu tolak ukur dalam pembuatan mesin pengering baik dibidang akademik maupun dibidang industri. Bagi penulis, penelitian ini merupakan salah satu tahapan dari metode pembelajaran mengenai aplikasi teori-teori yang didapatkan selama pendidikan melalui penerapan dilapangan. Penelitian ini diharapkan juga mampu membantu petani khususnya petani singkong untuk mengatasi kedala dalam pengeringan singkong. 7
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN Dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Didalam bab I berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI Diadalam bab ini berisikan tentang tinjauan pustaka dan dasar teori. Tinjaun pustaka berisikan mengenai uraian sistematis tentang hasil-hasil riset dari peneliti-peneliti terdahulu yang berhubungan dengan penelitian ini. Dasar teori berisikan mengenai teori-teori yang digunakan untuk memecahkan masalah dalam penelitian yang berbentuk uraian kualitatif atau model matematis. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini menerangkan tentang bahan penelitian, alat-alat penelitian, rancangan penelitian, studi literatur, tempat penelitian, dan prosedur penelitian. 8
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Pada bab ini menjelaskan mengenai hasil dan pembahasan dari pengujian heat exchanger, diagram hasil penelitian dan pembahasannya. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran mengenai penelitian yang dilaksanakan. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 9