ANALISIS KENERJA OVEN PENGERING JAMUR TIRAM PUTIH BERBAHAN BAKAR LPG DENGAN VERIASI KEMIRINGAN SUDUT ALIRAN DALAM OVEN Disusun Oleh : REZA HIDAYATULLAH 2108 030 022 Pembimbing : Dedy Zulhidayat Noor, ST, MT, Ph.D.
LATAR BELAKANG Jamur yang melimpah Pengeringan secara konvensional Apabila terjadi hujan, pengeringan secara konvensional tidak dapat dilakukan Untuk memenuhi kebutuhan pangan Pengolahan jamur tiram putih Diperlukan desain pengeringan yang baru Oven berbahan bakar LPG untuk mengeringkan jamur tiram putih
RUMUSAN MASALAH Bagaimana proses perpindahan panas yang terjadi yang terjadi secara konduksi dan konveksi yang terjadi selama proses pengeringan jamur? Berapa besar kerugian panas yang terjadi selama proses pengeringan? Berapa besar kecepatan udara yang terjadi di cerobong? Bagaimana proses perpindahan massa untuk setiap pengaturan kemiringan sudut aliran? Berapa besar kerugian panas yang keluar melalui cerobong untuk setiap pengaturan kemiringan aliran? Berapa besar udara panas yang masuk ke pengering untuk setiap pengaturan kemiringan aliran? Berapa besar pemakaian massa bahan bakar LPG pengering untuk setiap pengaturan kemiringan aliran? Berapa besar massa yang hilang pada jamur tiram selama proses pengeringan berlangsung?
BATASAN MASALAH 1. Dalam perhitungan diasumsikan : Kondisi steady state. Permukaan plat penyerap rata. Efek radiasi diabaikan. Temperatur dan kelembaban udara diluar pengering dianggap konstan. 2. Penulis tidak membahas karakteristik aliran udara pengering yang melalui jamur tiram. 3. Penulis hanya membahas proses perpindahan panas dan perpindahan massa secara umum. 4. Penulis tidak membahas rancangan konstruksi alat dan kontrol. 5. Bahan yang diteliti sebagai bahan eksperimen pada perancangan ini adalah jamur tiram.
TUJUAN Menghasilkan rancang bangun oven dengan penambahan Glasswool untuk memperkecil kerugian panas agar tercipta sebuah oven yang mudah dioperasikan, dapat dikerjakan dengan teknologi sederhana dan perawatan mudah. Menganalisa kinerja oven dengan memvariasikan kemiringan aliran dalam oven. Membantu petani jamur agar tidak tergantung pada energi panas matahari dan mendapatkan hasil yang berkualitas lebih baik.
DIAGRAM ALIR TUGAS AKHIR Mulai Studi Literatur Perencanaan Alat Perakitan Alat Pengujian Hasil Pengujian [T( C), V(m/s), berat bahan(gr), Δh(mm), berat bahan bakar(kg) Tidak Ya Analisa Perhitungan dan Pembahasan Kesimpulan Selesai
MANFAAT PENELITIAN Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi sumbangan pemikiran bagi ilmu pengetahuan serta dapat memberikan informasi kepada masyarakat khususnya petani jamur tiram putih tentang kelayakan penggunaan oven berbahan bakar LPG untuk mengeringkan jamur tiram dibandingkan menggunakan metode pengeringan secara konvensional yang hanya memanfaatkan panas dari matahari.
Data Percobaan Alat Pengering jamur
Data Perhitungan Koefisien Konveksi DINDING DALAM DINDING DEPAN KEMIRINGAN 0 o (1) 0 o (2) 7.6 o (1) 7.6 o (2) hb W/m 2.K 3.195 3.192 3.2172 3.201 3.25 3.146 hsd1 W/m 2.K 2.277 2.503 2.277 4.381 2.503 2.277 hsd2 W/m 2.K 2.869 2.096 2.896 2.491 3.321 1.190 13 o (1) 13 o (2) DINDING BELAKANG DINDING KANAN DINDING KIRI DINDING ATAS hsb1 W/m 2.K 1.213 1.387 1.213 1.387 1.525 1.387 hsb2 W/m 2.K 1.562 1.101 1.9148 1.871 1.960 1.047 hska1 W/m 2.K 1.097 1.097 1.579 1.735 1.381 1.735 hka2 W/m 2.K 2.166 2.056 2.008 2.130 2.437 1.415 hski1 W/m 2.K 1.381 1.381 1.579 1.579 1.579 1.381 hski2 W/m 2.K 2.081 1.962 2.256 1.948 2.372 1.192 htop1 W/m 2.K 0.989 0.73 1.063 1.063 1.063 1.063 htop2 W/m 2.K 1.876 1.442 1.467 1.433 1.450 0.800
Tabel Hasil Perhitungan Q loss 0 o (1) 0 o (2) 7.6 o (1) 7.6 o (2) 13 o (1) 13 o (2) KEMIRINGAN W/m W/m W/m W/m W/m W/m DINDING DEPAN DINDING BELAKANG DINDING KANAN DINDING KIRI DINDING ATAS 8.331300065 6.987584005 8.463813713 9.19267968 8.35868096 7.459141344 8.310844356 6.848955381 8.833672871 8.705849171 8.946721738 8.204168834 7.78407734 6.924356037 9.242849564 9.10858941 8.507772998 8.706439131 8.662763753 7.63709142 9.541100596 8.529299302 8.926047748 7.785278933 5.035383163 4.561649349 6.181301215 5.723016302 5.545569578 5.073279424 TOTAL 38.12436868 32.95963619 42.26273796 41.25943386 40.28479302 37.22830767
45 Grafik hasil perhitungan Q loss untuk setiap pengaturan kemiringan aliran 40 35 30 Qloss (Watt) 25 20 15 10 5 0 Sudut Kemiringan Aliran
Tabel Hasil Perhitungan Kecepatan Udara (V) KEMIRINGAN v m/s 0 o (1) 2.306324447 0 o (2) 3.261635312 7.6 o (1) 3.261635312 7.6 o (2) 3.261635312 13 o (1) 3.994671121 13 o (2) 3.261635312
Grafik hasil perhitungan kecepatan aliran untuk setiap pengaturan kemiringan aliran 4,5 4 3,5 Kecepatan Aliran (m/s) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Sudut Kemiringan Aliran
Tabel Hasil perhitungan panas untuk menguapkan(q evap ) KEMIRINGAN Kg / s Q evap Watt 0 o (1) 4.10455 x 10-6 7.559757 0 o (2) 4.10279 x 10-6 7.556519 7.6 o (1) 4.11802 x 10-6 7.584575 7.6 o (2) 4.10806 x 10-6 7.566233 13 o (1) 4.14085 x 10-6 7.626624 13 o (2) 4.13032 x 10-6 7.607222
Tabel Hasil perhitungan panas untuk menguapkan(q evap ) KEMIRINGAN Kg / s Q evap Watt 0 o (1) 4.10455 x 10-6 7.559757 0 o (2) 4.10279 x 10-6 7.556519 7.6 o (1) 4.11802 x 10-6 7.584575 7.6 o (2) 4.10806 x 10-6 7.566233 13 o (1) 4.14085 x 10-6 7.626624 13 o (2) 4.13032 x 10-6 7.607222
7,64 Grafik hasil perhitungan Q evap untuk setiap pengaturan kemiringan aliran 7,62 7,6 Qevap (Watt) 7,58 7,56 7,54 7,52 Sudut Kemiringan Aliran
Tabel Hasil Panas yang Keluar Cerobong (Q out ) KEMIRINGAN Q out Watt 0 o (1) 5.847845201 0 o (2) 5.854582874 7.6 o (1) 5.835314393 7.6 o (2) 5.91862681 13 o (1) 5.943888009 13 o (2) 5.986990092
6 Grafik hasil perhitungan Q out untuk setiap pengaturan kemiringan aliran 5,95 5,9 Qout (Watt) 5,85 5,8 5,75 Sudut Kemiringan Aliran
Tabel Hasil Panas yang Keluar melalui udara masuk Pengering (Q infiltrasi ) KEMIRINGAN Q infiltrasi Watt 0 o (1) 3.655165226 0 o (2) 3.609275283 7.6 o (1) 4.010295175 7.6 o (2) 3.747248542 13 o (1) 4.625085137 13 o (2) 4.339439227
5 Grafik hasil perhitungan Q infiltrasi untuk setiap pengaturan kemiringan aliran 4,5 4 3,5 Qinfiltrasi (Watt) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Sudut Kemiringan Aliran
Tabel Hasil Perencanaan Pemakaian Bahan Bakar Tipe aliran Perencanaan Pemakaian Bahan Bakar (kg) 0 o (1) 0.081511387 0 o (2) 0.081546436 7.6 o (1) 0.081241759 7.6 o (2) 0.081441207 13 o (1) 0.080780727 13 o (2) 0.080994122
0,0818 0,0816 Grafik hasil perhitungan Massa Bahan Bakar untuk setiap pengaturan kemiringan aliran Massa Bahan Bakar (Kg) 0,0814 0,0812 0,081 0,0808 0,0806 0,0804 0,0802 Sudut Kemiringan Aliran
Tabel Hasil Persentase Kehilangan Massa Posisi Kemiringan Aliran Prosentase Kehilangan Massa (%) 0 o (1) 75.36585 0 o (2) 72.54902 7.6 o (1) 76.38554 7.6 o (2) 76.45631 13 o (1) 76.66667 13 o (2) 76.25899
Grafik hasil perhitungan Massa Bahan Bakar untuk setiap pengaturan kemiringan aliran 77 76 Persentase Kehilangan Massa (%) 75 74 73 72 71 70 0 degree (1) 0 degree (2) 7.6 degree(1) 7.6 degree(2) 13 degree(1) 13 degree(2) Sudut Kemiringan aliran
Tabel Hasil Panas yang Masuk (Q in ) KEMIRINGAN Qin Watt 0 o (1) 422.1112484 0 o (2) 422.292751 7.6 o (1) 420.7149599 7.6 o (2) 421.747816 13 o (1) 418.3274813 13 o (2) 419.4325607
Grafik hasil perhitungan Q in untuk setiap pengaturan kemiringan aliran 423 422 421 Qin (Watt) 420 419 418 417 416 Sudut Kemiringan Aliran
Tabel Hasil Panas yang Tersimpan (Q st ) KEMIRINGAN Qst Watt 0 o (1) 366.924112 0 o (2) 372.3127375 7.6 o (1) 361.0220369 7.6 o (2) 363.2562737 13 o (1) 359.8470908 13 o (2) 364.2706012
374 Grafik hasil perhitungan Q ST untuk setiap pengaturan kemiringan aliran 372 370 368 366 Qst (Watt) 364 362 360 358 356 354 352 Sudut Kemiringan Aliran
Neraca Kesetimbangan Energi Q out Q st = Q in Q out Q loss Q loss Q evap Q st = Q in (Q loss + Q evap + Q out + Q infiltrasi ) Q st Q infiltrasi Q loss Q in
Kesimpulan 1. Hasil perhitungan kinerja oven didapat : Kerugian panas (Q loss ) yang terbesar yaitu 42.26W, terjadi pada saat kemiringan aliran 7,6 o (1). Kecepatan udara tertinggi saat melewati cerobong yaitu sebesar 3.995 m/s, terjadi pada saat kemiringan aliran 13 o (1). Laju perpindahan massa dari bahan basah menjadi bahan kering (m) dan kalor penguapan (Q evap ) tebesar adalah 4.14085 x 10-6 kg/s dan 7.63 W terjadi pada saat kemiringan aliran 13 o (01). Panas yang masuk ke dalam pengering (Q in ) yang terbesar yaitu sebesar 422.292751 W, terjadi pada saat kemiringan aliran 0 o (02). Panas yang tersimpan dalam pengering (Qst) yang terbesar yaitu 372.313W, terjadi pada kemiringan aliran 0 o (02) Panas yang keluar melalui cerobong (Qout) terbesar yaitu 5.987 W, terjadi pada kemiringan aliran 13 o (2). Panas yang keluar melalui udara masuk dalam pengering (Qinfiltrasi) yang terbesar yaitu 4.625085137 W, terjadi pada kemiringan aliran 13 o (1). Oven paling efisien terjadi pada kemiringan aliran 13 o (01) karena hanya membutuhkan bahan bakar LPG sebesar 0,0838Kg dalam mengeringkan jamur selama 150 menit untuk menurunkan kadar air jamur sebesar 76,67% mendekati atau sesuai dengan target yaitu sisa kadar air jamur kering 10%. 2. Oven ini dapat bermanfaat bagi para petani jamur untuk menghemat biaya dan waktu pengeringan. 3. Desain oven yang sederhana mempermudah dalam proses perawatan.