RANCANG BANGUN ALAT PENGERING IKAN MENGGUNAKAN KOLEKTOR SURYA PLAT GELOMBANG DENGAN PENAMBAHAN CYCLONE UNTUK MENINGKATKAN KAPASITAS ALIRAN UDARA PENGERINGAN Lingga Ruhmanto Asmoro NRP. 2109030047 Dosen Pembimbing: Dedy Zulhidayat Noor, ST. MT. Ph.D NIP. 19751206 200501 1 002 PROGRAM STUDI D3 Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya 2013 Page 1
Gambar 1. Alat Pengering Ikan menggunakan kolektor surya plat gelombang dengan penambahan cyclone Page 2
Latar Belakang Di Indonesia banyak sekali industri yang bergerak di bidang pertanian dan perikanan, dan hasilnya mayoritas perlu dikeringkan untuk proses pengawetan. Salah satu contohnya adalah industri ikan asin. Salah satu cara tradisional proses pengeringan ini dilakukan dengan cara penjemuran secara konvensinal yang banyak dilakukan pada rumah tangga. Tentu saja cara seperti ini memerlukan waktu yang lama sehingga kurang efisien dan higienis. Oleh karena itu perlu sekali untuk mencarikan alternatif, salah satu diantaranya adalah dengan memanfaatkan energi surya secara maksimal yang bahannya mudah didapat, murah, ramah lingkungan serta effisien. Page 3
Perumusan Masalah Dari observasi yang dilakukan penyusun di daerah Kenjeran, Surabaya, industri rumahan pengeringan ikan (asin) pada umumnya proses pengeringan ikan dilakukan di tempat terbuka atau langsung terkena sinar matahari. Hal tersebut memiliki beberapa kekurangan, antara lain: 1. Proses pengeringan ikan memerlukan waktu 1-2 hari pada musim kemarau dan 2-3 hari untuk musim penghujan. 2. Ikan yang dikeringkan terkena polusi udara 3. Ikan yang dikeringkan dikerumuni lalat Melihat hal tersebut maka dalam tugas akhir ini penyusun merancang alat pengering ikan yang sekiranya dapat membantu proses pengeringan ikan agar lebih cepat, effisien dan higienis. Page 4
Tujuan Penelitian Tujuan Penelitian ini adalah : 1. Menghasilkan desain alat pengering kolektor surya yang sederhana dengan penambahan cyclone. 2. Mengetahui performa dari alat pengering ikan energi surya dengan absorber plat gelombang dengan dan tanpa penambahanah cyclone. 3. Mengetahui besarnya efisiensi dan efektifitas kolektor surya tipe plat gelombang dengan dan tanpa penambahan cyclone. 4. Memperoleh hasil pengeringan yang merata pada ikan. 5. Mengetahui perbandingan massa akhir ikan dan waktu proses pengeringan dengan dan tanpa penambahan cyclone. Page 5
Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Dapat mengeringkan ikan dengan baik dan merata. 2. Dapat mengeringkan ikan dengan lebih cepat. 3. Menumbuhkembangkan pemanfaatan energi surya sebagai alat pengering untuk industri kecil sampai industri menengah. 4. Meningkatkan kapasitas produksi ikan. 5. Menghasilkan produksi ikan yang lebih higienis 6. Dapat menemukan cara memaksimalkan alat pengering dari tenaga surya. Page 6
Gambar 2. Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir Page 7
Prosedur Percobaan/Pengujian Pengujian dilakukan dengan meletakkan alat pengering di bawah sinar matahari, sehingga kolektor akan mendapatkan sinar matahari langsung. Setelah temperatur di dalam ruang kolektor panas dianggap steady (pukul 09.00), maka ikan dimasukkan ke dalam rak-rak di dalam ruang pengering. Setelah itu, proses pengeringan akan berlangsung secara alami (tanpa cyclone) dan dengan penambahan cyclone. Page 8
Gambar dan Jenis Alat-alat yang Dibutuhkan Saat Pengujian 1. Kolektor Surya Dimensi: Panjang : 110 cm, Lebar : 81 cm Tinggi : 5 cm Gambar Free Powerpoint 3. Kolektor Templates Surya Page 9
2. Ruang Pengering Dimensi : Panjang : 80 cm Lebar : 80 cm Tinggi : 40 cm Gambar 4. Ruang Pengering Page 10
3. Ventilator Turbine (Cyclone) Dimensi : (P x L) Cerobong : 20 x 20 cm Tinggi cerobong : 60 cm Diameter Cyclone : 45 cm Gambar 5. Free Ventilator Powerpoint turbine Templates (Cyclone) Page 11
4. Timbangan Alat ini berfungsi untuk mengetahui massa bahan basah maupun bahan kering Gambar 6. Timbangan Digital Page 12
5. Hygrometer Alat ini berfungsi untuk mengukur kelembaban udara ruangan (relative humidity). Gambar 7. Higrometer Page 13
6.Thermometer Alat ini berfungsi untuk mengukur temperatur ( 0 C) Gambar 8.Thermometer Page 14
7. Thermocouple Thermometer Alat ini digunakan untuk mengukur perbedaan temperature (T 1 - T 2 ), temperature cover glass, temperature plat absorbser. Gambar Free 9. Thermocouple Powerpoint Templates Thermometer Page 15
8. Anemometer Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan angin dan temperature di cerobong. Gambar Free Powerpoint 10. Anemometer Templates Page 16
9. Pyranometer Alat ini digunakan untuk mengukur intensitas radiasi matahari. Gambar 11. Pyranometer Page 17
Tata Cara Pengujian Untuk melakukan pengujian, dilakukan beberapa tahap pengujian diantaranya: 1. Tahap Persiapan a. Mempersiapkan alat. b. Menunggu beberpa saat sampai temperatur di dalam ruang kolektor dianggap steady c. Mempersiapkan ikan yang akan dikeringkan. d. Menimbang ikan seberat 2 kg e. Memasukkan ikan ke dalam ruang pengering yang terdiri dari 2 rak. f. Meletakkan alat ukur pada bagian yang akan di ambil datanya. g. Memasang cyclone untuk variasi mendapatkan tambahan kapasitas aliran udara di ruang pengering. Page 18
2. Tahap Pengambilan Data Data - data yang perlu dicatat, antara lain: a. Massa ikan sebelum dikeringkan. b. Temperature ambient (lingkungan) c. Temperatur fluida masuk kolektor. d. Temperatur fluida keluar kolektor menuju ruang pengering. e. Temperatur di dalam ruang pengering. f. Temperatur plat absorber. g. Temperatur cover glass (kaca). h. Temperature cerobong. i. Intensitas cahaya matahari j. Kelembaban udara di dalam ruang pengering (%Rh) k. Kecepatan fluida di cerobong. l. Pengambilan data dilakukan tiap 1 jam. m.massa ikan pada akhir pengujian. Page 19
3. Tahap Pengamatan Proses Pengeringan Bahan Pada saat alat pengering berada langsung di bawah terik matahari selama selang waktu proses pemanasan dengan kolektor, bahan uji di dalam ruang pengering mengalami suatu proses pengeringan uap air dari bahan uji akibat kontak dengan fluida kerja berupa udara panas hasil dari pengumpulan panas radiasi dari kolektor energi surya. Bila terdapat perbedaan suhu antara permukaan basah dari bahan uji dengan fluida yang mengalir maka kalor akan dipindahkan. Bila terdapat perbedaan temperatur antara tekanan parsial uap air di udara dan tekanan parsial uap air pada permukaan basah, maka akan terjadi perpindahan massa uap air. Jadi, seiring bertambahnya waktu proses pengeringan, ikan mengalami penyusutan massa. Page 20
Tabel 4.1 Data Penelitian pada Kolektor Surya Plat Gelombang tanpa Penambahan Cyclone tanggal 14 Mei 2013 Sumber : Hasil Pengambilan Data Page 21
Tabel 4.2 Data Penelitian pada Kolektor Surya Plat Gelombang dengan Penambahan Cyclone tanggal 21 Mei 2013 Sumber : Hasil Pengambilan Data Page 22
Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan Koefisien Kehilangan Panas, Energi yang Berguna, dan Effisiensi pada Kolektor Surya plat gelombang pada tanggal 14 Mei 2013 Keteranagan : (1) Perhitungan Nusselt Number Menggunakan analogi Inclined Horizontal Plate (2) Perhitungan Nusselt Number Menggunakan analogi Inclined Channel Page 23
Tabel 4.4 Data Hasil Perhitungan Koefisien Kehilangan Panas, Energi yang Berguna, dan Effisiensi pada Kolektor Surya plat gelombang pada tanggal 21 Mei 2013 Keteranagan : (1) Perhitungan Nusselt Number Menggunakan analogi Inclined Horizontal Plate (2) Perhitungan Nusselt Number Menggunakan analogi Inclined Channel Page 24
Analisa Grafik T all = f(intensitas,waktu) pada tanggal 14 Mei 2013 Gambar 12. Grafik T f, all Tanpa penambahan Cyclone Page 25
Analisa Grafik T all = f(intensitas,waktu) pada tanggal 21 Mei 2013 Gambar 13. Grafik T f, all dengan penambahan Cyclone Page 26
Analisa Grafik U L = f(intensitas, waktu) pada tanggal 14 dan 21 Mei 2013 Gambar 14. Free Grafik Powerpoint U L = f(intensitas,waktu) Templates Page 27
Analisa Grafik (Qu) = f(intensitas,waktu) pada tanggal 14 dan 21 Mei 2013 Gambar 15. Grafik (Qu)design = f(intensitas,waktu) Page 28
Analisa Grafik Effisiensi (η) = f(intensitas,waktu) pada tanggal 14 dan 21 Mei 2013 Gambar 16. Grafik Effisiensi (η) = f(intensitas,waktu) Page 29
Analisa Grafik Rh (%) Terhadap Waktu Pada Tanggal 14 dan 21 Mei 2013 Gambar 17. Grafik kelembaban Udara (Rh) terhadap waktu Page 30
Analisa Grafik Massa Bahan (gram) pada tanggal 14 dan 21 Mei 2013 Gambar 18. Grafik massa (gram) terhadap waktu. Page 31
Kesimpulan Rancangan alat pengering kolektor surya plat gelombang dapat meningkatkan penyerapan perpindahan panas sehingga dapat menghasilkan proses pengeringan yang lebih baik. Rancangan alat kolektor surya dengan penambahan cyclone lebih effisien dibandingkan dengan kolektor surya tanpa penambahan cyclone karena pada kolektor surya dengan penambahan cyclone mampu mengalirkan fluida sehingga dapat menambah kapasitas aliran udara pengeringan. Dalam analisis perhitungan energi yang berguna (Qu) design dengan menggunakan analogi Inclined Horizontal Plate tidak jauh berbeda dengan energi yang berguna (Qu) design dengan menggunakan analogi Inclined channel. Page 32
Dalam analisis perhitungan Effisiensi (η) design yang diperoleh dengan menggunakan analogi Inclined Horizontal Plate tidak jauh berbeda dengan Effisiensi (η) design dengan menggunakan analogi Inclined channel. Temperatur yang dihasilkan kolektor surya tanpa penambahan cyclone lebih besar dibandingkan kolektor surya dengan penambahan cyclone tetapi massa ikan yang disusutkan kolektor surya dengan penambahan cyclone lebih besar dibandingkan kolektor surya tanpa penambahan cyclone. Massa ikan pada percobaan alat pengering kolektor surya plat gelombang dengan penambahan cyclone mengalami penyusutan total lebih besar dari massa awal 2000 gram menjadi 1360 gram dibandingkan massa ikan pada percobaan alat pengering tanpa penambahan cyclone yaitu dari massa awal 2000 gram menjadi 1448 gram. Page 33
Sekian dan Terima Kasih Page 34