RANCANG BANGUN OVEN BERKAPASITAS 0,5 KG BAHAN BASAH DENGAN PENAMBAHAN BUFFLE UNTUK MENGARAHKAN SIRKULASI UDARA PANAS DI DALAM OVEN

“RANCANG BANGUN OVEN BERKAPASITAS 0,5 KG BAHAN BASAH DENGAN PENAMBAHAN BUFFLE UNTUK MENGARAHKAN SIRKULASI UDARA PANAS DI DALAM OVEN ”

Oleh : FARIZ HIDAYAT 2107 030 011

Pembimbing : Ir. Joko Sarsetyanto, MT.

PROGRAM STUDI DIPLOMA III JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010

LATAR BELAKANG

• • •

Usaha penganekaragaman pangan Menjamin mutu kentang dan mempercepat waktu pengeringan dengan pengeringan secara mekanik Penanganan pasca panen

P e mbimbing : Ir. Joko Sarsetyanto, MT.

P rogram Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS

RUMUSAN MASALAH

Dalam menunjang proses pengeringan diperlukan suatu alat pengering yang tidak tergantung oleh sinar matahari. Untuk itu akan dilakukan rancang bangun alat pengering kentang yang memanfaatkan energi panas yang berasal dari kompor berbahan bakar gas LPG.

P e mbimbing : Ir. J oko Sarsetyanto, MT.


TUJUAN

Untuk menghasilkan rancangan oven dengan buffle Untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat pengering kentang Untuk mengetahui distribusi temperatur Untuk mengetahui kestabilan temperatur dan kelembaban dalam alat pengering kentang Untuk mengetahui laju perpindahan panas pada alat pengering kentang



BATASAN MASALAH 1. Dalam perhitungan diasumsikan : • Kondisi steady state. • Permukaan plat penyerap rata. • Efek radiasi diabaikan. • Kompor berbahan bakar gas LPG dianggap sebagai sumber panas. • Temperatur dan kelembaban udara diluar alat pengering dianggap konstan. 2. Penulis tidak membahas karakteristik aliran udara yang melalui kentang. 3. Penulis hanya membahas proses perpindahan panas secara umum. 4. Tidak membahas rancangan konstruksi alat dan kontrol. P e mbimbing : Ir. J oko Sarsetyanto, MT.


Mulai

DIAGRAM ALIR TUGAS AKHIR

Studi Literatur Perencanaan Alat Perakitan Alat

Pengujian

Hasil Pengujian [T(°C), V(m/s), berat bahan(gr), waktu pengeringan(menit), h(mm), berat bahan bakar(kg)

Tidak

Ya

Analisa Perhitungan dan Pembahasan Kesimpulan

Selesai P e mbimbing : Ir. J oko Sarsetyanto, MT.


Analisa Perhitungan Beberapa Data Yang Diperlukan Dimensi model Alat Pengering Panjang = 55 cm = 0,55 m Lebar = 55 cm = 0,55 m Tinggi = 75 cm = 0.75 m Data dinding » Bahan Dinding Triplek (softwood) Tebal (L) = 1,2 cm = 0,012 m Konduktivitas termal (k) = 0,12 W/m°K » Luas permukaan dinding bagian depan (A1) = (0,55 x 0,55)m2 = 0,3025m2 bagian kanan(A2) = (0,55 x 0,55)m2 + (1/2x0,55x0,01)m2 = 0,33m2 bagian kiri (A3)=(A2 ) = 0,33m2 bagian belakang (A4) = (0,55 x 0,75) = 0.4125 m2 bagian atas (A5) = (0,55 x 0,5)m2 = 0,275m2 bagian cerobong (A6) = (0,55 x 0,07)m2=0,0385m2 P e mbimbing : Ir. J oko Sarsetyanto, MT.


» Data rak dan bak penampung lemak cair Panjang = 52cm = 0,52m Lebar = 45cm = 0,45m » Ukuran lubang udara Panjang = 55cm = 0,55m Lebar = 3cm = 0,03m (Av) = (0,55 x 0,03)m2 = 0,0165m2 » Data bahan ( kentang )

Jari – jari (r) = 0,045 m Luas permukaan bahan (As) = ( x (0,045m)2) = 0,0064 m2



1

2

Keterangan Gambar : 1. Cerobong pengering 2. Lubang Udara 3. Sumber panas kompor berbahan bakar gas LPG 4. Rak penampung bahan basah 5. Buffle 6. Ruang Pengering

3

4 5 6

P e mbimbing : Ir. J oko Sarsetyanto,MT.


Data Hasil Pengujian Alat Pengering Kentang

No.

Tingg i Cerob ong

Mass Mass Temp Temp Temp a a Dinding Dinding Udara Baha Baha dalam Luar dalam n n Pengeri Pengeri Pengeri Basa Kerin ng ng ng h g

Temp dindi Temp Udara ng dala Luar Penger m cerob ing ong

C)

(0C)

49.5

81

110

51

0.084

109

0.5

0.083

0.5

0.085

Mass Mass a a Baha Baha n n Bakar Bakar Awal Akhir

Rh

Waktu Penge ringan

(0C)

C)

(mm)

(Kg)

(Kg)

(%)

(t)

86

37,92

56,33

62

2,3

8

7,55

63,5

140

83

85

38,48

55,11

62

1,9

7,55

7,124

61,6

126

52

83

85

38,6

53,46

63

1,4

7,124

6,72

58,8

118

109,5

52

84

83

39,22

52,16

63

1

6,72

6,335

62,4

113

113

52,4

85

82

39,24

49,87

63

0,7

6,335

5,966

59,4

106

(Kg)

(Kg)

C)

C)

1.

0.1

0.5

0.086

107,5

2.

0.3

0.5

0.081

3.

0.5

0.5

4.

0.7

5.

0.9

Ir. J oko Sarsetyanto, MT.

h Air pada Tabu ng Pitot

C)

(m)

P e mbimbing :

Temp Temp udara Produ keluar k cerobo Kering ng


PERHITUNGAN Perhitungan Qloss Perhitungan kecepatan (V) udara melalui cerobong Perhitungan laju perpindahan massa (Qevap) Perhitungan panas yang keluar cerobong (Qout) Perhitungan Panas yang masuk melalui lubang udara pengering(Qinfiltrasi) Perhitungan panas yang masuk ke pengering (Qin) Perhitungan panas yang tersimpan ke pengering (Qst)

P embimbing :

I r. J oko S arsetyanto,MT.

Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS

Perhitungan untuk Qloss Menghitung koefisien konveksi T 1= 81 C Ts1 = 107,5 0C = 22,81. 10-6 m2/s Pr = 0,695 = 0,0027 K-1 = 32,798 . 10-6 m2/s k = 31,311 . 10-3

h1

Pe mbimbing : Ir. J oko S arsetyanto,MT.

Nu L k L

g

Ra L

NuL

L3

Ts T

0,670RaL

0,68 1

1 4 4 9 9 16

0,492 Pr

Progr am Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS

Data Hasil Perhitungan Koefisien Konveksi

Ketinggian Cerobong (m)

Pembimbing :

Ir. Joko Sarsetyanto, MT.

h1

h2

htop

W m2 K

W m2 K

W m2 K

0,1

3,31

2,83

3,49

0,3

3.33

2.87

3.54

0,5

3.3

2.92

3.59

0,7

3.28

2.86

3.55

0,9

3.36

2.91

3.58

Program Studi D3 Teknik M esin F TI-ITS

Menghitung Qloss h1,h2 k1, k2 T 1 T 2

R tot "

1 h2

L1 k1

Q loss tot =

P embimbing : I r. Joko Sarsetyanto, MT.

L2 k2

Q loss

1 h1

Q"loss

Q

"

loss

T

1

T

Rtot

2

"

Q loss A

P rogram Studi D3 T eknik Mesin FTI-ITS

Tabel Hasil Perhitungan Qloss

P embimbing : I r. J oko S arsetyanto, MT.

Posisi Ketinggian Cerobong (m)

Qloss (W)

0,1

98,06

0,3

99,58

0,5

99,38

0,7 0.9

100,11 103,6

Program S tudi D3 Teknik Mesin FTI-ITS

Perhitungan Kecepatan Aliran Udara (V) Melalui Cerobong

T

h 1

udara

2 Po

V

udara

air

V

2

air

gh

udara

P embimbing :

I r. J oko S arsetyanto, MT.

P

Po

P

air

gh

P rogram Studi D3 Teknik Mesin F TI-ITS

Tabel Hasil Perhitungan Kecepatan Udara (V)


Posisi Ketinggian Cerobong (m) 0,1

V (m/s ) 6,765

0,3

6,164

0,5

5,291

0,7

4,478

0,9

3,751


Perhitungan Laju Perpindahan Massa (Qevap) V,L T , Ts v,DAB u.sat,hfg

m hm As

Sc

u,sat Ts

u,sat T

D AB

hm

Re

ShL DAB L

V .L L

1

ShL

Qevap m hfg

P embimbing :


1

hm L 0,664Re2 Sc3 DAB

Program S tudi D3 Teknik Mesin F TI-ITS

Tabel Hasil Laju Perpindahan Massa (Qevap) Ketinggian Cerobong (m)


mu

kg s

Qevap (W)

0,1

5,04.10-5

143,85

0,3

6,65.10-5

156,44

0,5

5,99.10-5

140,75

0,7

5,88.10-5

138,16

0,9

5,5.10-5

129,43


Perhitungan Panas yang Masuk (Qin)

mbb LHV

P embimbing :


Qin mbb LHV


Tabel Hasil Panas yang Masuk (Qin)

Posisi Ketinggian Cerobong (m) 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9


Qin (W) 2496,8 2626,3 2659,5 2646,56 2704,08


Perhitungan panas yang keluar cerobong (Qout) V,L T 3, Ts3 v,DAB

Sc

D AB

Re

V .L L

u.sat

mout hm As

u,sat Ts

u,sat T

hm

ShL DAB L

ShL

hm L DAB

0,664Re

Qout mout Cp (Ts T )

P embimbing :


1 2

Program S tudi D3 Teknik Mesin F TI-ITS

1 3

Sc

Tabel Hasil Panas yang Keluar Cerobong (Q out)



0,1

Qout cerobong (W) 17,84

0,3 0,5

18,33 18,11

0,7 0,9

13,78 13,18


Perhitungan Panas yang masuk ke pengering(Qinfiltrasi)

1,

Cp

2

m out

m inf il m evap

Qinf iltrasi minf il Cp (T 1 T 2 )

P embimbing :



Tabel Hasil Panas yang Masuk Pengering (Q infiltrasi)


Qinfiltrasi (W)

0,1

22,83 23,10

0,3 0,5 0,7 0,9


21,74 17,33 16,23


Perhitungan Panas yang Tersimpan dalam Pengering (Qst)

Qin Qloss Qevap Qout Qinfiltrasi

Qst= Qin –(Qloss + Qevap + Qout + Qinfiltrasi)

P embimbing :


Qin + Qg=Qout + Qst, asumsi Qg = 0

Qst= Qin – Qout


Tabel Hasil Panas yang Tersimpan (Qst)


Qst (W)

0,1

2214,22 2328,85

0,3 0,5 0,7 0,9


2379,52 2377,18 2441,64


Neraca Kesetimbangan Energi

Qst= Qin – Qout

Qst= Qin –(Qloss + Qevap + Qout + Qinfiltrasi)



Kesimpulan • • • • • • • • •

Kerugian panas (Q loss ) yang terbesar yaitu sebesar 103,6 W, terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,9 m. Kecepatan udara tertinggi saat melewati cerobong yaitu sebesar 6,765 m/s, terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,1m. Laju perpindahan massa dari bahan basah menjadi bahan kering ( m) dan kalor penguapan (Qevap ) terbesar yaitu sebesar 6,65.10-5 Kg/s dan 156,44 W, terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,3m. Panas yang masuk ke dalam pengering (Q in ) yang terbesar yaitu sebesar 2704,08 W, terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,9m yang dipengaruhi oleh kompor yang berbahan bakar gas LPG. Panas yang tersimpan dalam pengering (Q st ) yang terbesar yaitu sebesar 2441,64 W, terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,9m. Panas yang keluar melalui cerobong (Q out ) yang terbesar yaitu sebesar 18,33 W, terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,3m. Panas yang masuk ke pengering (Q infiltrasi) yang terbesar yaitu sebesar 23,10 W, terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,3m. Waktu pengeringan yang tercepat terjadi saat ketinggian cerobong 0,9m dalam waktu 106 menit, dengan kecepatan volume udara (V) yang melewati cerobong sebesar 3,751 m/s. Kadar air teruapkan dari kentang terbesar yaitu 83,8%, terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,3m.



Saran Untuk memperkecil kerugian panas ( Q loss ) pada oven yang menembus dinding pengering, seluruh dinding pengering dapat dilapisi dengan isolator panas contohnya glasswool agar oven dapat bekerja secara maksimal dan efisien.



Bentuk Alat Pengering



Gambar Cerobong Pengering



PROGRAM STUDI DIPLOMA III JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010

RANCANG BANGUN OVEN BERKAPASITAS 0,5 KG BAHAN BASAH DENGAN PENAMBAHAN BUFFLE UNTUK MENGARAHKAN SIRKULASI UDARA PANAS DI DALAM OVEN

Recommend Documents