“rancang bangun oven berkapasitas 0,5 kg bahan basah ... · bahan basah dengan penambahan buffle...

“RANCANG BANGUN OVEN BERKAPASITAS 0,5 KGBAHAN BASAH DENGAN PENAMBAHAN BUFFLE UNTUK

MENGARAHKAN SIRKULASI UDARA PANAS DI DALAMOVEN ”

Oleh :FARIZ HIDAYAT

2107 030 011

Pembimbing : Ir. Joko Sarsetyanto, MT.

PROGRAM STUDI DIPLOMA IIIJURUSAN TEKNIK MESINFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya 2010

Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT.

• Usaha penganekaragaman pangan• Menjamin mutu kentang dan mempercepat waktu

pengeringan dengan pengeringan secara mekanik• Penanganan pasca panen

LATAR BELAKANG

Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT.

Dalam menunjang proses pengeringandiperlukan suatu alat pengering yang tidaktergantung oleh sinar matahari. Untuk itu akandilakukan rancang bangun alat pengering kentangyang memanfaatkan energi panas yang berasaldari kompor berbahan bakar gas LPG.

RUMUSAN MASALAH

Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS


Untuk menghasilkan rancangan oven dengan buffleUntuk mengetahui tingkat keberhasilan alatpengering kentangUntuk mengetahui distribusi temperaturUntuk mengetahui kestabilan temperatur dankelembaban dalam alat pengering kentangUntuk mengetahui laju perpindahan panas padaalat pengering kentang

TUJUAN



1. Dalam perhitungan diasumsikan :• Kondisi steady state.• Permukaan plat penyerap rata.• Efek radiasi diabaikan.• Kompor berbahan bakar gas LPG dianggap sebagai sumberpanas.• 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.

BATASAN MASALAH



DIAGRAM ALIRTUGAS AKHIR


SelesaiSelesai

KesimpulanKesimpulan

Analisa Perhitungan dan PembahasanAnalisa Perhitungan dan Pembahasan

MulaiMulai

PengujianPengujian

Perencanaan AlatPerencanaan Alat

Tidak

Ya

Perakitan AlatPerakitan Alat

Studi LiteraturStudi Literatur

Hasil Pengujian [T(°C), V(m/s), beratbahan(gr), waktu pengeringan(menit),

h(mm), berat bahan bakar(kg)


Analisa Perhitungan


Beberapa Data Yang Diperlukan

Dimensi model Alat PengeringPanjang = 55 cm = 0,55 mLebar = 55 cm = 0,55 mTinggi = 75 cm = 0.75 m

Data dinding» Bahan Dinding

Triplek (softwood)Tebal (L) = 1,2 cm = 0,012 mKonduktivitas termal (k) = 0,12 W/m°K

» Luas permukaan dindingbagian 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

Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto, MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS

» Data rak dan bak penampung lemak cairPanjang = 52cm = 0,52mLebar = 45cm = 0,45m

» Ukuran lubang udaraPanjang = 55cm = 0,55mLebar = 3cm = 0,03m(Av) = (0,55 x 0,03)m2 = 0,0165m2

» Data bahan ( kentang )Jari – jari (r) = 0,045 mLuas permukaan bahan (As) = ( x (0,045m)2) = 0,0064 m2

Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto,MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS

Keterangan Gambar :

1. Cerobong pengering2. Lubang Udara3. Sumber panas kompor berbahan bakargas LPG4. Rak penampung bahan basah5. Buffle6. Ruang Pengering

1

2

3

54

6


Data Hasil Pengujian Alat Pengering Kentang

No.

Tinggi

Cerobong

Massa

Bahan

Basah

Massa

Bahan

Kering

TempDindingdalam

Pengering

TempDinding

LuarPengeri

ng

TempUdaradalam

Pengering

Tempdindi

ngdalam

cerobong

TempUdaraLuar

Pengering

Tempudarakeluarcerobo

ng

TempProdu

kKering

hAir

padaTabu

ngPitot

Massa

Bahan

BakarAwal

Massa

Bahan

BakarAkhir

RhWaktuPengeringan

(m) (Kg) (Kg) C ) C ) C ) (0C) C ) (0C) C ) (mm) (Kg) (Kg) (%) (t)

1. 0.1 0.5 0.086 107,5 49.5 81 86 37,92 56,33 62 2,3 8 7,55 63,5 140

2. 0.3 0.5 0.081 110 51 83 85 38,48 55,11 62 1,9 7,55 7,124 61,6 126

3. 0.5 0.5 0.084 109 52 83 85 38,6 53,46 63 1,4 7,124 6,72 58,8 118

4. 0.7 0.5 0.083 109,5 52 84 83 39,22 52,16 63 1 6,72 6,335 62,4 113

5. 0.9 0.5 0.085 113 52,4 85 82 39,24 49,87 63 0,7 6,335 5,966 59,4 106

Pembimbing :I r. Joko Sarsetyanto,MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS

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 udarapengering(Qinfiltrasi)

Perhitungan panas yang masuk ke pengering (Qin)

Perhitungan panas yang tersimpan ke pengering (Qst)

T 1= 81 CTs1 = 107,5 0C

= 22,81. 10-6 m2/sPr = 0,695

= 0,0027 K-1

= 32,798 . 10-6 m2/sk = 31,311 . 10-3

Menghitung koefisien konveksiPerhitungan untuk Qloss

Pembimbing :Ir. Joko Sarsetyanto,MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS

94

169

41

Pr492,01

670,068,0 LL

RaNu

3LTTsgRaL

LkNuh L

1

Data Hasil Perhitungan Koefisien Konveksi


KetinggianCerobong

(m)

h1 h2 htop

0,1 3,31 2,83 3,490,3 3.33 2.87 3.54

0,5 3.3 2.92 3.590,7 3.28 2.86 3.550,9 3.36 2.91 3.58

KmW2 Km

W2 Km

W2

Menghitung Qloss

h1,h2k1,k2T 1T 2

Qloss tot = Qloss

Pembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT. Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS

12

2

1

1

2

" 11hk

LkL

hR tot "

21"

tot

lossR

TTQ

AQQ loss

loss"

Tabel Hasil Perhitungan Qloss

Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSPembimbing :I r. Joko Sarsetyanto, MT.

Posisi Ketinggian Cerobong(m)

Qloss(W)

0,1 98,060,3 99,580,5 99,380,7 100,110.9 103,6

Perhitungan Kecepatan Aliran Udara (V) Melalui Cerobong

hT 1


udara

air udara

o PPV 2

ghPP airoudara

airghV 2

Tabel Hasil Perhitungan Kecepatan Udara (V)


Posisi KetinggianCerobong(m)

V(m/s)

0,1 6,765

0,3 6,164

0,5 5,291

0,7 4,478

0,9 3,751

Perhitungan Laju Perpindahan Massa (Qevap)V,LT , Tsv,DAB

u.sat,hfg


ABc D

SLV

L.Re

31

21

Re664,0 ScD

LhShAB

mL

LDShh ABL

mTsatuTsatusm sAhm ,,

fgevap hmQ

Tabel Hasil Laju Perpindahan Massa (Qevap)


KetinggianCerobong

(m)

Qevap(W)

0,1 5,04.10-5 143,850,3 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

skgmu

Perhitungan Panas yang Masuk (Qin)


bbmLHV LHVmQ bbin

Tabel Hasil Panas yang Masuk (Qin)


Posisi KetinggianCerobong

(m)

Qin(W)

0,1 2496,80,3 2626,30,5 2659,50,7 2646,560,9 2704,08

Perhitungan panas yang keluar cerobong (Qout)V,LT 3, Ts3v,DAB

u.sat


ABc D

SLV

L.Re

31

21

Re664,0 ScD

LhShAB

mL

LDShh ABL

mTsatuTsatusmout sAhm ,,

)( TTCpmQ soutout

Tabel Hasil Panas yang Keluar Cerobong (Qout)



Qoutcerobong

(W)0,1 17,840,3 18,330,5 18,110,7 13,780,9 13,18

Perhitungan Panas yang masuk ke pengering(Qinfiltrasi)

1, 2Cp


evapilout mmm inf

)( 21infinf TTCpmQ ililtrasi

Tabel Hasil Panas yang Masuk Pengering (Qinfiltrasi)



Qinfiltrasi(W)

0,1 22,830,3 23,100,5 21,740,7 17,330,9 16,23

Perhitungan Panas yang Tersimpan dalam Pengering (Qst)

QinQlossQevapQout

Qinfiltrasi

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


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

Tabel Hasil Panas yang Tersimpan (Qst)



Qst(W)

0,1 2214,220,3 2328,850,5 2379,520,7 2377,180,9 2441,64

Neraca Kesetimbangan Energi


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

Qst= Qin – Qout


Kesimpulan• Kerugian panas (Qloss ) 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 ( ) dan kalor penguapan

(Qevap) terbesar yaitu sebesar 6,65.10-5 Kg/s dan 156,44 W, terjadi pada saat ketinggiancerobong 0,3m.

• Panas yang masuk ke dalam pengering (Qin) yang terbesar yaitu sebesar 2704,08 W,terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,9m yang dipengaruhi oleh kompor yang berbahanbakar gas LPG.

• Panas yang tersimpan dalam pengering (Qst) yang terbesar yaitu sebesar 2441,64 W,terjadi pada saat ketinggian cerobong 0,9m.

• Panas yang keluar melalui cerobong (Qout) yang terbesar yaitu sebesar 18,33 W, terjadipada saat ketinggian cerobong 0,3m.

• Panas yang masuk ke pengering (Qinfiltrasi) yang terbesar yaitu sebesar 23,10 W, terjadipada saat ketinggian cerobong 0,3m.

• Waktu pengeringan yang tercepat terjadi saat ketinggian cerobong 0,9m dalam waktu 106menit, 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 ketinggiancerobong 0,3m.

m


SaranUntuk memperkecil kerugian panas ( Qloss ) pada oven

yang menembus dinding pengering, seluruh dindingpengering dapat dilapisi dengan isolator panas contohnyaglasswool agar oven dapat bekerja secara maksimal danefisien.


Bentuk Alat Pengering


Gambar Cerobong Pengering

PROGRAM STUDI DIPLOMA IIIJURUSAN TEKNIK MESINFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya 2010

“rancang bangun oven berkapasitas 0,5 kg bahan basah ... · bahan basah dengan penambahan buffle...

Documents