UJI EKSPERIMENTAL PENGARUH BUKAAN CEROBONG PADA OVEN TERHADAP KECEPATAN PENGERINGAN KERUPUK RENGGINANG DIAN HIDAYATI NRP 2110 030 037 Dosen Pembimbing Ir. Joko Sarsetyanto, MT PROGRAM STUDI DIPLOMA III JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013
Proses Pengeringan Yang dilakukan Secara Manual
Kurang Steril
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 produk. 3. Penulis tidak membahas ketinggian cerobong. 4. Penulis hanya membahas proses perpindahan panas dan perpindahan massa secara umum. 5. Penulis tidak membahas rancangan konstruksi alat dan kontrol. 6. Badan Oven dianggap Luas sehingga Koefisien Konveksi di dalam Oven didekati dengan persamaan Natural Convection dengan Aliran Eksternal
DIMENSI ALAT • Dimensi Model Oven Panjang = 63 cm Lebar = 100 cm Tinggi = 160 cm
= 0.63 m =1m = 1,6 m
• Ukuran Cerobong Panjang = 9 cm = 0,09 m Lebar = 9 cm = 0,09 m Tinggi = 100 cm =1m Av = (0,09 x 0,09) 𝑚𝑚2 = 0,0081 𝑚𝑚2
• Data dinding Bahan Dinding 1. Galvalume Tebal (𝐿𝐿1 ) = 0,12 cm = 0,0012 m Konduktivitas termal (𝑘𝑘1 ) = 166 𝑊𝑊⁄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 2. Glass Wool (cellular glass) Tebal (𝐿𝐿2 ) = 2 cm = 0,02 m Konduktivitas termal (𝑘𝑘2 )= 0,058 𝑊𝑊⁄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
3. Galvalume = 0,12 cm = 0,0012 m Tebal (𝐿𝐿3 ) Konduktivitas termal (𝑘𝑘3 ) = 166 𝑊𝑊⁄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 4. Kaca Jendela Tebal (𝐿𝐿𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔 ) = 0,5 m Konduktivitas termal
= 0,005 m = 0,7 𝑊𝑊⁄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
• Luas Permukaan dinding 1. Bagian Depan (𝐴𝐴1 ) 2. Bagian Kanan (𝐴𝐴2 ) 3. Bagian Kiri (𝐴𝐴3 ) 4. Bagian Belakang (𝐴𝐴4 ) = 5. Bagian atas (𝐴𝐴5 ) 6. Bagian Kaca Depan
= 1, 73941 𝑚𝑚2 = 1,0187 𝑚𝑚2 = 0,7106 𝑚𝑚2 (𝐴𝐴1 ) = 1,73941 𝑚𝑚2 = 0,705 𝑚𝑚2 = 0,1449 𝑚𝑚2
• Data Rak dan Bak Penampung Panjang = 89,5 cm = 0,895 m Lebar = 50 cm = 0,5 m • Data Bahan (Rengginang) Jari-jari (r) = 5,5 cm L (𝐴𝐴𝑠𝑠 ) = 𝜋𝜋𝑟𝑟 2 = 𝜋𝜋 × 0,055 𝑚𝑚 = 0,0095 𝑚𝑚2
2
Alat yang Digunakan Termometer
Timbangan Elektrik Higrometer
Tahap Pengambilan Data • Massa bahan basah dan bahan kering • Massa LPG awal dan akhir. • Kecepatan aliran fluida pada anemometer. • Kelembaban udara ruangan (%Rh) • Temperatur di tiap rak, untuk mengetahui temperature dalam. • Temperatur permukaan bahan yang telah kering • Waktu yang diperlukan sampai rengginang menjadi kering.
Tahap Perhitungan Data • Menghitung persentase bobot basah diawal sebelum dikeringkan, menjadi bobot kering sesudah dikeringkan. • Menghitung kerugian panas (Qloss) yang keluar menembus dinding komposit pengering selama proses pengeringan bahan untuk setiap pengaturan bukaan cerobong. • Menghitung laju perpindahan massa uap air bahan (Qevap) ke udara selama proses pengeringan untuk setiap pengaturan bukaan cerobong. • Menganalisis kesetimbangan energi untuk setiap pengaturan bukaan cerobong pada kondisi steady state.
h1 Besar Bukan
depan,kanan,bel
Cerobong (%)
akang
W m2 K
W m2 K
h1 Kiri
W m2 K
h1 glass
h1 top
W m2 K
W m2 K
100 %
24,23
12,62
24,23
12,81
75 %
11,20
11,21
11,21
12,74
50 %
16,20
10,47
10,11
3,3
25 %
11,27
11,27
11,27
12,66
0%
11,12
11,12
11,13
13,08
h2 Besar
depan,kana
Bukan
n,belakang
Cerobong
W m2 K
(%)
h2 Kiri
h2 glass
h2 top
W m2 K
W m2 K
W m2 K
100 %
11,66
11,66
11,66
23,53
75 %
11,64
11,64
11,64
23,49
50 %
10,47
10,50
10,57
10,96
25 %
11,62
11,62
11,63
23,46
0%
11,61
11,61
11,61
23,43
Tabel Hasil Perhitungan Qloss
Grafik Fungsi Besar Bukaan Cerobong (%) terhadap Qloss total (W)
Bukaan Cerobong
Qloss total
(%)
(W)
1200 1100 1000
0
475,92
25
865,32
50
906,4
75
365,45
100
1099,4
Q loss tot (W)
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0
20
40 60 80 Besar Bukaan Cerobong (%)
Qloss total (W)
Poly. (Qloss total (W))
100
Tabel Hasil Perhitungan Qevap
Bukaan Cerobong (%)
Qevap (W)
0
0
25
9,07
50
15,4
75
3,38
100
14,5
Grafik Fungsi Besar Bukaan Cerobong terhadap Qevap(W)
18 16 14 Q Evap (W)
Besar
12 10 8 6 4 2 0 0
20
40 60 80 Besar Bukaan Cerobong (%)
Qevap (W)
Poly. (Qevap (W))
100
Tabel Hasil Perhitungan Qin
Besar Bukaan Cerobong (%)
Qin
Grafik Fungsi Besar Bukaan Cerobong (%) terhadap Qin (W)
4000
0
2666,96
3500
25
2239,75
3000
50
3793,29
2500
75
2485,71
100
3702,67
Q in (W)
(W)
2000 1500 1000 500 0 0
20
40
60
Besar Bukaan Cerobong (%) Qin (W)
Poly. (Qin (W))
80
100
Tabel Hasil Perhitungan Qst Besar Bukaan Cerobong (%)
Qst (W)
0
2191,04
Grafik Fungsi Besar Bukaan Cerobong (%) terhadap Qst (W)
3500
25
1675,57 3000
50
2871,49
75
2116,88
100
2588,7
Q st (W)
2500 2000 1500 1000 500 0 0
20
40 60 80 Besar Bukaan Cerobong (%) Qst (W)
Poly. (Qst (W))
100
Hasil Perhitungan Kadar Air yang Dikelurkan (%) Besar Bukaan
Kadar air yang dikeluarkan (W)
Cerobong (%) 8,4
75
8,16
50
11,76
25
12,68
0
10
Grafik Fungsi Besar Bukaan Cerobong (%) terhadap kadar air yang dikeluarkan (%) 14 Kadar Air yang Dikeluarkan Bahan (%)
100
12 10 8 6 4 2 0 0
20
40
60
80
100
Besar Bukaan Cerobong (%) Kadar Air Yang Dikeluarkan (%)
Poly. (Kadar Air Yang Dikeluarkan (%))
Grafik Fungsi Besar Bukaan Cerobong (%) terhadap Qloss, Qevap, Qin dan Qst (W) 1200
4000 3500 3000
800
2500
600
2000 1500
400
1000 200
500
0
0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
Besar Bukaan Cerobong (%) Q loss (W)
Q evap (W)
Q in (W)
Q st (W)
90
100
Qin (W) & Qst (W)
Q loss total (W) & Q evap / 50 (W)
1000
• Kerugian panas (Qloss) yang terbesar yaitu sebesar 1099,4 W pada kondisi cerobong 100% terbuka sedangkan Qloss terkecil yaitu 365,45 W pada kondisi cerobong 75% terbuka. • Kalor Penguapan (Qevap) terbesar yaitu 15,4 W pada kondisi cerobong 50% terbuka dan Qevap terkecil yaitu 0 W pada kondisi cerobong 0% terbuka (fully close). • Kalor yang masuk pengering (Qin) yang terbesar yaitu 3793,29 W pada kondisi cerobong 50% terbuka dan Qin terkecil yaitu 2239,75 W pada kondisi cerobong 25% terbuka. • Panas yang tersimpan dalam pengering (Qst) yang terbesar yaitu sebesar 2871,49 W pada kondisi cerobong 50% terbuka sedangkan Qst terkecil yaitu 1675,57 W pada kondisi cerobong 25% terbuka. • Kadar air yang paling banyak dikeluarkan bahan yaitu 12,68 pada kondisi cerobong 25% terbuka. • Laju pengeringan tercepat yaitu pada kondisi cerobong 0% terbuka dan 50% terbuka dengan waktu 2,25 jam.
