tesis_heat exchanger sebgai alat pengering ikan dengan panas gas buang mesin diesel

ANALISIS HEAT EXCHANGER

SEBAGAI ALAT PENGERING IKAN DENGAN MEMANFAATKAN PANAS GAS BUANG

MESIN DIESEL

THE STUDY OF HEAT EXCHANGER AS A FISH DRYER EQUIPMENT

UTILISING THE HEAT OF EXHAUSTIVE GAS OF A DIESEL ENGINE

MUARDI

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR 2013

ii

ANALISIS HEAT EXCHANGER SEBAGAI ALAT PENGERING IKAN

DENGAN MEMANFAATKAN PANAS GAS BUANG MESIN DIESEL

TESIS

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar Magister

Program Studi

Teknik Mesin

Disusun dan diajukan oleh

MUARDI

Kepada

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR 2013

iv

PERNYATAAN KEASLIAN TESIS

Yang bertanda tangan di bawah ini

Nama : Muardi

Nomor Mahasiswa : P2201209007

Program Studi : Teknik Mesin

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang saya tulis ini

benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri, bukan merupakan

pengambilalihan tulisan atau pemikiran orang lain. Apabila di kemudian

hari terbukti atau dapat dibuktikan bahwa sebagian atau keseluruhan tesis

ini hasil karya orang lain, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan

tersebut.

Makassar, 07 Nopember 2013

Yang menyatakan

Muardi

v

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan ke khadirat Allah SWT, Tuhan yang

Maha Kuasa, atas Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga tesis ini dapat

penulis selesaikan meskipun banyak kendala yang penulis hadapi sejak

penyusunan proposal hingga penyelesaian tesis ini.

Tesis dengan judul “Analisis Heat Exchanger sebagai Alat

Pengering Ikan dengan Memanfaatkan Panas Gas Buang Mesin Diesel”

merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Magister

(S2) pada Program Pascasarjana Teknik Mesin Universitas Hasanuddin

Makassar.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih dan

penghargaan yang tinggi kepada Prof. Dr. Ir. Duma Hasan, D.E.A. sebagai

Ketua Komisi Penasehat dan Dr.-Ing. Ir. Wahyu H. Piarah, MSME.

sebagai Anggota Komisi Penasehat, atas arahan-arahan yang telah

diberikan selama penyusunan tesis ini, begitu pula kepada Tim Penguji

atas saran yang diberikan kepada penulis. Terima kasih pula penulis

sampaikan kepada Dr. Ir. Ganding Sitepu, Dipl. Eng. sebagai Kepala

Central Workshop Universitas Hasanuddin Makassar, Yasni Masandal,

S.T. sebagai Kepala Unit Fine Mekanik dan Muhammad Nasir, S.T.

sebagai Kepala Unit Perencanaan serta rekan-rekan di Central Workshop

Universitas Hasanuddin yang telah banyak membantu sejak pembuatan

hingga pengujian Heat Exchanger.

vi

Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada Dr.-Ing. Ir. Wahyu

H. Piarah, MSME. sebagai Dekan Fakultas Teknik dan Rafiuddin Syam,

S.T., M.Eng., Ph.D. sebagai Ketua Program Studi, Direktur, Bapak/Ibu

Dosen, Staf Program Studi Teknik Mesin Program Pascasarjana

Universitas Hasanuddin, dan seluruh teman-teman Pascasarjana Teknik

Mesin Angkatan 2009.

Terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada Ayahanda dan

Ibunda, ayah dan ibu mertua, terlebih kepada istri tercinta, putra-putri

tersayang kakak dan adik-adikku yang telah memberikan dukungan,

motivasi dan doanya yang luar biasa sehingga penulis dapat

merampungkan tesis ini.

Akhir kata, semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Penulis mengharapkan kritik dan saran dalam pengembangan penelitian

selanjutnya.

Makassar, 07 Nopember 2013

Muardi

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..……………………………………………………… i

HALAMAN PENGAJUAN ……………………………………………….. ii

HALAMAN PENGESAHAN ……………………………………………… iii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TESIS…………………………… iv

PRAKATA ……………………………………………………………….. v

ABSTRAK ………………………………………………………………… vii

ABSTRACT ……………………………………………………………….. vii

DAFTAR ISI ……………………………………………………………… ix

DAFTAR GAMBAR .…………………………………………………….. xi

DAFTAR LAMPIRAN TABEL …………………………………………… xii

DAFTAR LAMPIRAN GRAFIK ………………………………………… xiii

DAFTAR LAMPIRAN GAMBAR ………………………………………… xiv

I. PENDAHULUAN ………………………………………………………. 1

A. Latar Belakang ……………………………………………………… 1

B. Rumusan Masalah …………………………………………………. 3

C. Tujuan Penelitian …………………………………………………… 3

D. Manfaat Penelitian ………………………………………………… 4

E. Batasan Masalah …………………………………………………. 4

II. TINJAUAN PUSTAKA ………………………………………………… 6

A. Penukar Kalor (Heat Exchanger) ………………………………… 6

B. Klasifikasi Heat Exchanger ……………………………………… 6

C. Komposisi Gas Buang …………………………………………… 9

x

D. Prose Pembakaran Bahan Bakar ……………………………….. 9

E. Proses Pengeringan ……………………………………………… 10

F. Perhitungan Perpindahan Panas Pada Heat Exchanger ……. 15

III. METODOLOGI PENELITIAN ………………………………………… 23

A. Tempat Penelitian ………………………………………………… 23

B. Metode Pengumpulan Data …………………………………….. 23

C. Bahan dan Alat Penelitian ………………………………………. 23

D. Instalasi Pengujian ………………………………………………. 26

E. Prosedur Pengambilan Data …………………………………… 27

F. Diagram Alir Penelitian …………………………………………… 28

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………………………….. 29

A. Analisa Perhitungan ……………………………………………….. 29

1. Perhitungan Pada Penukar Kalor …………………………….. 29

2. Perhitungan Proses Pengering ………………………………... 36

B. Pembahasan ……………………………………………………….. 38

1. Pemakaian Bahan Bakar dan Kalor Bahan Bakar ………….. 38

2. Laju Aliran Massa dan Efektifitas Heat Exchanger ..………. 39

3. Kalor Penguapan dan Efisiensi Pengeringan ………………. 39

4. Kadar Air Kering ……………………………………………….. 40

V. KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………………... 41

A. Kesimpulan …………………………………………………………. 41

B. Saran ………………………………………………………………… 42

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………….. 43

LAMPIRAN-LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 3.1. Mesin Diesel ………………………………...……. 25

Gambar 3.2. Instalasi Pengujian ……………………………… 26

Gambar 3.3. Diagram Alir Penelitian ….……………………… 28

Gambar 4.1. Proses Perpindahan Panas pada Pipa dan

TahananTermalnya ……………..…………… 30

xii

DAFTAR LAMPIRAN TABEL

Halaman

Tabel 1 Pengambilan data pada putaran mesin1600 rpm 45

Tabel 2 Pengambilan data pada putaran mesin1800 rpm 46

Tabel 3 Pengambilan data pada putaran mesin 2000 rpm 47



Tabel 6 Hasil perhitungan pada putaran mesin 1600 rpm 50





Tabel 11 Hasil perhitungan heat exchanger 55

Tabel 12 Sifat-sifat gas CO2 71

Tabel 13 Sifat-sifat Udara 71

Tabel 14 Sifat-sifat Thermodinamika dari Uap Air 72

xiii

DAFTAR LAMPIRAN GRAFIK

Halaman

Grafik 1 Konsumsi bahan bakar terhadap putaran 56

Grafik 2 Kalor bahan bakar terhadap putaran 56

Grafik 3 Laju aliran massa gas buang terhadap putaran 57

Grafik 4 Efektifitas heat exchanger terhadap putaran 57

Grafik 6 Kalor penguapan terhadap putaran 58

Grafik 5 Efisiensi pengeringan terhadap putaran 58

Grafik 7 Kadar air kering terhadap putaran 59

xiv

DAFTAR LAMPIRAN GAMBAR

Halaman

Gambar 1 Pengambilan data berat sampel sebelum dipanaskan

pada putaran mesin1600 rpm 60

Gambar 2 Pengambilan data berat sampel sesudah dipanaskan

pada putaran mesin1600 rpm dan sebelum

dipanaskan pada putaran mesin1800 rpm 61


pada putaran mesin1800 rpm dan sebelum

dipanaskan pada putaran mesin 2000 rpm 62


pada putaran mesin 2000 rpm dan sebelum



pada putaran mesin 2200 rpm dan sebelum



pada putaran mesin 2400 rpm 65

Gambar 7 Pengambilan data putaran mesin 1600 rpm dan

putaran turbin/kompresor 66



xv







Gambar 12 Pengambilan data kecepatan gas buang keluar

heat exchanger dan kecepatan udara keluar alat

pengering pada putaran mesin 1600 rpm 68













Gambar 14 Diagram psikrometrik 73

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Berdasarkan Hukum Thermodinamika bahwa Energi tidak dapat

diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi energy dapat diubah

kedalam bentuk energi yang lain misalnya energi kimia yang ada di dalam

bahan bakar diubah menjadi energi panas dan energi panas itu diubah

menjadi energi mekanis pada mesin kalor.

Pemanfaatan energi bahan bakar pada mesin selalu diupayakan

agar berdaya guna tinggi, sebab energi yang dapat digunakan oleh mesin

Diesel sebagai penggerak hanya sepertiga dari hasil pembakaran bahan

bakar didalam silinder. Selebihnya energi bahan bakar tersebut terbuang

melalui dinding silinder, gas buang, minyak pelumas dan air pendingin.

Gas buang yang keluar melalui saluran gas buang mempunyai

temperatur yang cukup tinggi, energi tersebut cukup potensial digunakan

sebagai sumber energi panas untuk memanaskan udara dengan

menggunakan Heat Exchanger, sehingga udara panas yang keluar dari

Heat Exchanger dapat diaplikaskan sebagai pengering antara lain : ikan,

daging, buah-buahan serta dapat diaplikasikan sebagai pemanas

ruangan.

Berbagai penelitian yang berhubungan dengan alat pengering telah

dilakukan diantaranya:

2

Ihsan Nurhabibi : melakukan penelitian pemanfaatan energi arang batok

kelapa untuk pengeringan kakao pada alat pengering type rak dari hasil

penelitian bahwa untuk mengeringkan kakao yang telah difermentasi

dengan kadar air 54% mencapai kadar air 7% dibutuhkan waktu

pengeringan selama 7 jam, energy yang dihasilkan arang batok kelapa

rata-rata 26,73 kJ/jam

Achmad Hasan: melakukan penelitian pemanfaatan langsung sumber

energi panas bumi untuk pengering kakao dari hasil penelitian untuk

mengeringkan 100 kg kakao dibutuhkan waktu selama 24 jam.

Ismail Thamrin: melakukan penelitian rancang bangun alat pengering ubi

kayu type rak dengan memanfaatkan energy surya, dari hasil penelitian

bahwa efisiensi alat 61,47% untuk menurunkan kadar air ubi kayu dari

38% menjadi ± 14 %

Ekadewi A. Handoyo, dkk : melakukan penelitian desai dan pengujian

system pengering ikan bertenaga surya dari hasil penelitian untuk

menurunkan kadar air ikan dari 60 % menjadi 38 % dibutuhkan waktu 6

jam.

Alat pengering banyak digunakan para nelayan tradisional untuk

mengeringkan hasil tangkapannya. Alternatif ini dilakukan karena

biasanya mereka melaut selama beberapa minggu bahkan berbulan-

bulan.

3

Pada prinsipnya alat pengering surya dapat dimanfaatkan pada kapal-kapal

nelayan untuk mengawetkan hasil tangkapannya. Solusi lain yang akan diupayakan

adalah pengering ikan dengan memanfaatkan energi panas gas buang mesin yang

digunakan sebagai penggerak kapal nelayan.

Berdasarkan latar belakang diatas, maka perlu dilakukan suatu penelitian dengan

judul “Analisis Heat Exchanger Sebagai Alat Pengering Ikan dengan Memanfaatkan

Panas Gas Buang Mesin Diesel” .

B. Rumusan masalah

Berdasarkan uraian pada latar belakang diatas, maka dapat

dirumuskan permasalahan yaitu :

Bagaimana pegaruh prestasi mesin Diesel terhadap efektivitas heat

exchanger aliran silang (Cross Flow) dengan memanfaatkan panas gas

buang mesin Diesel.dan efisiensi pengeringan.

C. Tujuan Penelitian

Sesuai dengan permasalahan yang di rumuskan maka tujuan yang

ingin dicapai pada penelitian ini adalah: Mengetahui pegaruh prestasi

mesin Diesel terhadap efektivitas heat exchanger aliran silang (Cross

Flow) dengan memanfaatkan panas gas buang mesin Diesel dan efisiensi

pengeringan

4

D. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:

1. Memberikan hasil ataupun informasi bagi kalangan Peneliti mengenai heat

exchanger tipe aliran silang (Cross Flow)., sebagai acuan untuk

mengembangkan penelitian pada bidang alat penukar kalor dan Motor

Bakar.

2. Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan oleh masyarakat dan

pemerintah dalam meningkatkan pendayagunaan energi panas yang

terbuang dari hasil proses pembakaran bahan bakar.

E. Batasan Masalah

Mengingat banyaknya permasalahan yang dapat diteliti pada

pengaruh prestasi mesin terhadap heat exchanger dengan memanfaatkan

panas gas buang mesin Diesel, maka penelitian dibatasi pada hal-hal

sebagai berikut :

1. Mesin yang digunakan adalah mesin Diesel empat langkah dengan

jumlah silinder satu

2. Menghitung seberapa besar perpindahan panas yang terjadi didalam

kotak heat exchanger.

3. Penelitian dilakukan dengan variasi putaran mesin yaitu pada

putaran 1600, 1800, 2000, 2200 dan 2400 rpm guna mengetahui

efektivitas dari heat exchanger.

5

4. Obyek yang dijadikan sampel dalam penelitian ini adalah

menurunkan kadar air dari ikan bandeng.

5. Sampel yang digunakan pada setiap putaran adalah sama.

6. Pengambilan data dilakukan secara eksperimental di laboratorium

7. Perhitungan dilakukan pada heat exchanger dan pengering

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Penukar Kalor (Heat Exchanger)

Penukar kalor adalah suatu alat yang menghasilkan perpindahan

panas dari suatu fluida ke fluida lain. Jenis penukar kalor sederhana ialah

sebuah wadah dimana fluida panas dan fluida dingin dicampur secara

langsung.

Jenis lain yang banyak digunakan adalah penukar kalor dimana

fluida panas dan fluida dingin dipisahkan oleh suatu dinding atau sekat,

jenis penukar kalor ini disebut rekuperator. Alat ini terdapat dalam

beberapa bentuk diantaranya rangkaian pipa atau plat tipis.

Fluida panas yang mengalir di luar dinding pipa akan memindahkan

energi panasnya pada fluida dingin didalam pipa Heat Exchanger (HE)

melalui tiga metode yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.

Perpindahan panas terjadi akibat adanya perbedaan temperatur

pada satu atau dua media. Perpindahan panas di analisa dengan

menggunakan Hukum kekekalan energi, maka analisa perpindahan panas

dapat dilakukan dengan menggunakan kontrol volume yang dilewati oleh

energi.

B. Klasifikasi Heat Exchanger

Heat Exchanger dirancang serta dibuat dalam berbagai keperluan,

ukuran, tipe, bentuk dan pengaturan aliran. Adapun klasifikasi dari Heat

Exchanger tersebut antara lain :

7

1. Klasifikasi berdasarkan proses perpindahan kalor

Berdasarkan proses perpindahan kalor yang berlangsung maka Heat

Exchanger dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Heat Exchanger secara langsung, yaitu Heat Exchanger yang

dirancang dimana fluida panas maupun fluida dingin berhubungan

secara langsung tanpa adanya sekat yang didesain secara khusus

untuk keperluan-keperluan aplikasi tertentu.

b. Heat Exchanger yang tidak langsung, yaitu Heat Exchanger yang

dirancang dimana fluida panas tidak berhubungan langsung

(Undirect Contact) dengan fluida dingin. Kedua fluida dipisahkan

oleh suatu wadah berupa dinding rata sederhana atau juga

merupakan konfigurasi rumit yang melibatkan lintasan-lintasan

rangkap, sirip/fin, Heat Exchanger jenis ini biasanya disebut

dengan Recuperator.

2. Klasfikasi berdasarkan konstruksi

Berdasarkan konstruksinya Heat Exchanger dapat dibagi :

a. Saluran Pengubah Panas (Tubular Heat Exchanger)

Bagian utama Heat Exchanger ini adalah rangkaian pipa,

selongsong, bagian depan dan bagian belakang serta. sekat-sekat

yang digunakan untuk mendukung pipa sehingga fluida mengalir

dengan normal ke pipa-pipa.

8

b. Heat Exchanger Tipe Plat (Plate Heat Exchanger)

Heat Exchanger tipe plat, biasanya terbuat dari logam tipis dengan

permukaan rata yang tersusun atas beberapa plat dengan jarak

tertentu sebagai lintasan aliran fluida.

c. Heat Exchanger Tipe Plat Sirip.

Tipe Plat sirip umum digunakan pada Heat Exchanger gas ke gas,

dengan tekanan tidak lebih dari 10 atmosfir (1000 kPa).

Temperatur operasi maksimumnya berkisar 800°C.

d. Heat Exchanger Tipe Pipa Sirip (Tube Fin Heat Exchanger).

Untuk Pengoperasian tekanan tinggi digunakan tipe pipa sirip.

Pipa sirip pada alat Heat Exchanger digunakan pada Turbin gas,

Nuklir, bahan bakar, automobil, pesawat udara, kulkas dan lain-

lain.

3. Klasifikasi berdasarkan aliran fluida

Berdasarkan aliran fluida panas dan fluida dingin Heat Exchanger

dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Aliran Searah (Pararel Flow)

b. Aliran Berlawanan (Counter Flow)

c. Aliran Silang (Cross Flow).

d. Penggabungan beberapa aliran ( Multi Flow )

4. Klasifikasi berdasarkan mekanisme perpindahan kalor

Mekanisme perpindahan panas dapat menyangkut kombinasi dari

keadaan berikut di bawah ini:

9

1. Konveksi paksa atau bebas satu fase (Single-phase forced or

free convection).

2. Perubahan fase ( pendidihan atau kondensasi).

3. Radiasi atau penggabungan Konveksi dan radiasi.

C. Komposisi Gas Buang

Gas buang mesin diesel secara umum mengandung beberapa unsur

antara lain karbon dioksida, uap air (H20) dan nitrogen, serta memiliki

perbandingan sebagai berikut :

Carbon Dioksida ( CO2 ) 12,61 %

Uap Air (H2O) 13,87 %

Nitrogen (N2) 73,52 %

Berdasarkan data di atas, maka dapat ditentukan massa jenis gas

buang ρgas. (kg/m3) dan panas, jenis gas buang Cp (kJ/kg.0C)

D. Proses Pembakaran Bahan Bakar

Proses pembakaran yang baik adalah melepaskan seluruh panas

yang terdapat dalam bahan bakar, hal ini dapat terjadi bila didukung

dengan pengontrolan variabel penunjang pembakaran yaitu :

1. Turbulensi atau pencampuran oksigen dan bahan bakar yang baik.

2. Temperatur yang cukup tinggi untuk proses penyalaan dan menjaga

agar pembakaran tetap konstan dan berlanjut.

3. Waktu yang cukup untuk proses pembakaran.

10

E. Proses Pengeringan

Ikan merupakan bahan makanan yang banyak dikonsumsi

masyarakat selain sebagai komoditi ekspor. Ikan cepat mengalami proses

pembusukan dibandingkan dengan bahan makanan lain. Bakteri dan

perubahan kimiawi pada ikan mati menyebabkan pembusukan. Mutu

olahan ikan sangat tergantung pada mutu bahan mentahnya.

Tanda ikan yang sudah busuk:

a. Mata suram dan tenggelam

b. Sisik suram dan mudah lepas

c. Warna kulit suram dengan lendir tebal

d. Insang berwarna kelabu dengan lendir tebal

e. Dinding perut lembek

f. Warna keseluruhan suram dan berbau busuk

Tanda ikan yang masih segar:

a. Daging kenyal

b. Mata jernih menonjol

c. Sisik kuat dan mengkilat

d. Sirip kuat

e. Warna keseluruhan termasuk kulit cemerlang

f. Insang berwarna merah

g. Dinding perut kuat

h. Bau ikan segar

11

Ikan merupakan salah satu sumber protein hewani yang banyak

dikonsumsi masyarakat, mudah didapat, dan harganya murah. Namun

ikan cepat mengalami proses pembusukan. Oleh sebab itu pengawetan

ikan perlu diketahui semua lapisan masyarakat. Pengawetan ikan secara

tradisional bertujuan untuk mengurangi kadar air dalam tubuh ikan,

sehingga tidak memberikan kesempatan bagi bakteri untuk berkembang

biak. Untuk mendapatkan hasil awetan yang bermutu tinggi diperlukan

perlakukan yang baik selama proses pengawetan seperti: menjaga

kebersihan bahan dan alat yang digunakan, menggunakan ikan yang

masih segar, serta garam yang bersih. Ada bermacam-macam

pengawetan ikan, antara lain dengan cara: penggaraman, pengeringan,

pemindangan, perasapan, peragian, dan pendinginan ikan.

Tabel Komposisi Ikan Segar per 100 gram Bahan

KOMPONEN KADAR (%)

Kandungan Air 76,00 Protein 17,00 Lemak 4,50 Mineral dan vitamin 2,52-4,50

Dari tabel di atas, dapat dilihat bahwa ikan mempunyai nilai protein

tinggi, dan kandungan lemaknya rendah sehingga banyak memberikan

manfaat kesehatan bagi tubuh manusia.

Menurut Hadiwiyoto (1993) ikan segar mempunyai kadar air sekitar

50 % - 80 % yang merupakan komponen penyusun terbesar, kemudian

disusul protein dan lemak

12

.

Pengeringan ikan bertujuan untuk mengurangi kadar air yang ada

didalam daging ikan sampai kegiatan mikroorganisme pembusuk serta

enzim yang meyebabkan pembusukan terhenti. Akibatnya ikan dapat

disimpan cukup lama sebagai bahan makanan. Pengeringan ikan ini

umumnya disertai dengan penggaraman sehingga ikan kering itu terasa

asin. Maksud penggaraman sebelum ikan dikeringkan yaitu untuk

menyerap kadar air dari permukaan ikan dan mengawetkannya sebelum

tercapai tingkat kekeringan serta dapat menghambat aktivitas

mikroorganisme selama proses pengeringan berlangsung.

Batas kadar air yang diperlukan dalam tubuh ikan kira kira 20 –

35 % agar perkembangan mikroorganisme pembusuk bisa terhenti.

Secara umum tujuan pengeringan ikan ialah:

1. Untuk mengawetkan ikan dengan cara menurunkan kadar air

didalamnya.

2. Untuk mengurangi volume dan berat ikan yang ditangani sehingga

biaya penganggkutan dan penyimpanan menurun.

3. Untuk meningkatkan kenyamanan dalam penggunaan (pada

beberapa jenis produk tertentu pengeringan dikombinasi dengan

instanisasi).

Untuk memperoleh kualitas pengeringan yang bagus, ada beberapa

parameter yang harus dikontrol selama proses pengeringan, yaitu

kecepatan aliran udara, temperatur udara pengering dan kelembaban

relatif udara.

13

1. Kecepatan Aliran Udara

Kecepatan aliran udara yang tinggi dapat mempersingkat waktu

pengeringan. Kecepatan aliran udara yang disarankan untuk

melakukan proses pengeringan antara 1,5–2,0 m/s.

Disamping kecepatan, arah aliran udara juga memegang peranan

penting dalam proses pengeringan. Arah aliran udara pengering yang

sejajar dengan produk lebih efektif dibandingkan dengan aliran udara

yang datang dalam arah tegak lurus produk.

2. Temperatur Udara

Secara umum, temperatur udara yang tinggi akan menghasilkan

proses pengeringan yang lebih cepat. Namun temperatur pengeringan

yang lebih tinggi dari 50oC harus dihindari karena dapat menyebabkan

bagian luar produk sudah kering, tapi bagian dalam masih basah.

Khusus untuk ikan, temperatur pengeringan yang dianjurkan antara

40–50 oC.

3. Kelembaban Relatif, RH

Pengeringan umumnya dilakukan pada kelembaban relatif yang

rendah. Tujuannya adalah untuk meningkatkan kecepatan difusi air.

Kelembaban relatif yang rendah di dalam ruang pengering dapat

terjadi jika udara pengering bersirkulasi dengan baik dari dalam ke

luar ruang pengering, sehingga semua uap air yang diperoleh setelah

kontak dengan produk langsung dibuang ke udara lingkungan.

14

Lama waktu pengeringan tergantung pada banyak faktor, antara lain

ukuran dan ketebalan ikan, temperatur pengering, kelembaban relatif

udara, kecepatan udara pengering dan total beban pengeringan.

Pada proses pengeringan terjadi dua proses, yaitu:

1. Proses perpindahan panas, yaitu suatu proses yang terjadi karena

perbedaan temperatur, panas yang dialirkan akan meningkatkan suhu

bahan sehingga tekanan uap air didalam bahan lebih tinggi dari

tekanan uap air di udara.

2. Proses perpindahan massa, yaitu suatu proses yang terjadi karena

kelembapan relatif udara pengering lebih rendah dari kelembaban

relatif bahan.

Kadar air ikan dapat ditentukan berdasarkan bobot basah dan bobot

kering. Kedua cara ini memungkinkan untuk menghitung kadar air dalam

proses pengeringan.

Adapun prosentase kadar air basis basah dirumuskan sebagai

berikut:

(2.1)

Adapun prosentase kadar air basis kering dirumuskan sebagai

berikut :

( )

(2.2)

dimana :

= Massa air dalam bahan (kg)

= Massa padatan (kg)

15

Jumlah air yang menguap

dimana :

= berat bahan awal/basah (kg)

berat bahan akhir/kering (kg)

(2.3)

Dan energi yang digunakan untuk menguapkan air dihitung dengan

persamaan sebagai berikut:

(2.4)

dimana:

= Massa air yang menguap ( kg )

= Entalpi penguapan pada temperatur rata-rata (kJ/kg)

Energi yang diabsorb udara dihitung dengan menggunakan persamaan:

( ) (2.5)

Efisiensi pengeringan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

(2.6)

F. Perhitungan Perpindahan Panas pada Heat Exchanger

1. Perpindahan panas konduksi

Jika pada suatu benda terdapat gradien suhu (temperature gradient),

maka akan terjadi perpindahan energi dari bagian bersuhu tinggi ke

bagian bersuhu rendah di dalam suatu medium (padat, cair, dan gas)

atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan

secara langsung.

16

Dalam aliran panas konduksi, perpindahan energi terjadi karena

hubungan molekul secara langsung tanpa adanya perpindahan

molekul yang cukup besar. Menurut teori kinetik, suhu elemen suatu

zat sebanding dengan energi kinetik rata-rata molekul-molekul yang

membentuk elemen itu. Konduksi adalah satu-satunya mekanisme

dimana panas dapat mengalir dalam zat padat yang tidak tembus

cahaya.

Berdasarkan hukum kedua termodinamika panas akan mengalir

secara otomatis dari titik yang bersuhu lebih tinggi ke titik yang

bersuhu lebih rendah, maka aliran panas akan menjadi positif bila

gradien suhu negatif.

Persamaan dasar konduksi satu dimensi dalam keadaan steady

adalah

(2.7)

dimana :

= laju aliran panas konduksi ( Watt)

= konduktifitas termal bahan (W/m K)

= luas penampang yang tegak lurus terhadap arah aliran panas (m2)

= gradien suhu pada penampang (K)

= jarak dalam arah aliran panas (m)

17

2. Perpindahan Panas Konveksi

Konveksi adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari

konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur,

konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi

antara permukaan benda padat , cairan dan gas (Frank Kreiht 1991).

Perpindahan energi dengan cara konveksi dari suatu permukaan yang

suhunya diatas suhu fluida sekitarnya berlangsung dalam beberapa

tahap, pertama panas akan mengalir dengan cara konduksi dari

permukaan ke partikel-partikel fluida yang berbatasan. Energi yang

berpindah dengan cara demikian akan menaikan suhu dan energi

dalam partikel-partikel fluida ini.

Perpindahan panas konveksi diklasifikasikan dalam konveksi bebas

(free convection) dan konveksi paksa (forced convection). Jika

gerakan fluida berlangsung semata-mata sebagai akibat

dariperbedaan kerapatan yang disebabkan oleh gradien suhu maka

prosesnya disebut konveksi bebas. Dan jika gerakan fluida itu

disebabkan oleh suatu alat dari luar seprti pompa atau kipas maka

prosesnya disebut konveksi paksa (Frank Kreiht 1991).

q = h (Tw – Tf) (2.8)

Dan perpindahan panas konveksi dari fluida panas ke dinding dingin

dapat ditulis sebagai berikut :

q = h. A.(Tf – Tw) (2.9)

18

dimana :

q = laju aliran panas konveksi (Watt)

A = luas penampang yang tegak lurus terhadap arah aliran panas (m2)

h = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2 K)

Tw = temperatur permukaan (K)

Tf = temperatur fluida dingin (K)

3. Perpindahan panas radiasi

Radiasi adalah proses dimana panas mengalir dari banda yang

bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah bila benda-benda itu

terpisahkan di dalam ruang, bahkan bila terdapat ruang hampa

diantara benda-benda tersebut.

Semua benda memancarkan panas radiasi secara terus- menerus.

Intensitas pancaran tergantung pada suhu dan sifat permukaan.

Energi radiasi bergerak dengan kecepatan cahaya ( 3 x 108 m/s) dan

gejala-gejalanya menyerupai radiasi cahaya. Menurut teori

elektromagnetik, radiasi cahaya dan radiasi termal hanya berbeda

dalam panjang gelombang masing-masing.

Hukum Stefan-Boltzmann yang fundamental menyatakan

q = σ A T4 (2.10)

dimana :

A = Luas permukaan (m2)

σ = konstanta Stefan-Boltzmann ( 5,67 x 10-8

W/m2K

4)

T = Suhu absolut (K)

19

4. Koefisien perpindahan panas menyeluruh

Koefisien perpindahan panas menyeluruh yang terjadi pada, sebuah

pipa kuningan Heat Exchanger dapat dihitung dengan metode

membagi beda suhu menyeluruh atau total dengan jumlah besanya

tahanan thermal pada pipa kuningan yang terjadi, dimana aliran panas

menyeluruh sebagai basil gabungan proses konduksi dan konveksi

bisa dinyatakan dengan koefisien perpindahan panas menyeluruh.

Koefisien perpindahan panas menyeluruh dapat dirumuskan dalam

suatu hubungan persamaan:

Atau

( ) ( )

(

) (

)

Jika jari-iari (r) dinyatakan dalam diameter pipa (d), dimana r = d/2,

maka persamaan diatas menjadi : (J.P. Holman Hal. 482 )

( ) (

)

(

) (

)

(2.11)

5. Logaritmic Mean Temperture Difference ( LMTD ).

Akibat dari perbedaan temperatur fluida yang mengalir dalam suatu

Heat Exchanger pada setiap panjang lintasannya menyebabkan

analisa perpindahan panas menjadi sangat kompleks. Untuk itu

20

dibutuhkan sebuah metode dalam menyelesaikan masalah ini, yang

biasa kita sebut sebagai Metode Logaritmic Mean Temperature

Difference (LMTD). Evaluasi Perbedaan temperatur rata-rata pada

sebuah Heat Exchanger, dengan bentuk aliran silang.

( ) ( )

( ) ( )

(2.12)

6. Perpindahan panas

Perpindahan panas terjadi pada saat fluida dingin maupun fluida

panas mengalir didalam Heat Exchanger . Pada Heat Exchanger

temperatur fluida dingin dan fluida panas pada saat masuk maupun

keluar tidak sama.

Dengan asumsi bahwa nilai kapasitas panas spesifik (Cp) fluida dingin

dan panas adalah konstan, tidak ada kehilangan kalor ke lingkungan

serta keadaan steady , maka kalor yang dipindahkan : (J.P. Holman Hal. 490 )

Qgas = UTotal . A. LMTD (2.13)

7. Metode Analisa Efektivitas – NTU

Pendekatan LMTD dalam analisa Heat Exchanger berguna bila

temperatur masuk dan temperatur keluar diketahui, sehingga LMTD

dapat dengan mudah dihitung, dan aliran kalor, luas permukaan, dan

koefisien perpmdahan panas menyeluruh dapat ditentukan. Jika

dalam perencanaan suhu masuk dan suhu keluar tidak diketahui maka

analisa kita akan melibatkan prosedur interasi karena LMTD itu

hanyalah merupakan suatu fungsi logaritma.

21

Dalam hal demikian, analisa akan lebih mudah dilaksanakan dengan

menggunakan metode yang berdasarkan analisa efektivitas Heat

Exchanger dalam memindahkan sejumlah kalor tertentu. Metode

efektivitas ini juga memiliki beberapa keuntungan untuk menganalisa

soal-soal dimana kita harus membandingkan berbagai jenis Heat

Exchanger guna memilih jenis yang terbaik dalam proses

perpindahan panas.

Efektivitas Heat Exchanger didefinisikan sebagai berikut : (J.P. Holman Hal.

498 )

(2.14)

Untuk menghitung efektivitas Heat Exchanger aliran cross flow

dinyatakan dengan persamaan : (J.P. Holman Hal. 507)

[ ( ( ) )

( ) ]

(2.15)

(2.16)

(2.17)

(2.18)

22

8. Energi panas yang dilepaskan oleh gas buang

Gas buang yang dihasilkan pada proses pembakaran motor Diesel

masih memiliki energi panas yang bisa dimanfaatkan. Besarnya

energi yang dilepaskan oleh gas buang dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan:

(2.19)

laju aliran massa gas buang yang masuk pada Heat Exchanger

dapat diperoleh dengan persamaan :

(2.20)

Dimana : = luas penampang pipa yang dialiri gas buang

= kecepatan gas buang

ρ gb = massa jenis gas buang

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Central Workshop Universitas

Hasanuddin Makassar.

B. Metode Pengumpulan data

Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini

adalah dengan cara sebagai berikut :

1. Pembuatan heat exchanger

2. Pengambilan data pada pengujian heat exchanger

3. Studi kepustakaan.

C. Bahan dan Alat Penelitian

1. Bahan

Adapun bahan yang akan digunakan adalah sebagai berikut :

a. Plat Aluminium, plat besi, plat kuningan dan plat stainless.

b. Baut dan mur dari beberapa ukuran, paku keeling.

c. Batang poros untuk menghubungkan turbin dan kompresor.

d. Besi siku, pipa tembaga, pipa kuningan dan pipa besi.

e. Isolator (kain asbes), glasswool, selang karet.

f. Stop kran, elbow, double naple, water moor, dan over shock

dari berbagai ukuran.

g. Alkohol 95%.

24

2. Alat

Adapun alat-alat yang akan digunakan pada penelitian ini

sebagai berikut :

a. Palu, gergaji, gunting seng, Pistol paku keling, kuas cat,

paku keling, meteran, bor, gerinda, alat pembengkok pipa

(swiging), kunci-kunci (pas, ring), obeng plus dan minus.

b. Las listrik, tang jepit, ragum dan meja kerja

c. Termokopel.

Type K. THC 05010

Type K. RS 158-525 Range -100°C to +750°C

d. Thermometer

Merek TEGAM 871 DIGITAL THERMOMETER Made in

U.S.A.

e. Tachometer digital

Optikal Tachometer TM -2011

f. Timbangan digital

Merek JEULIN Rep: 701-056 Cap: 400 g Grad: 0,1 g

g. Anemometer

Merek Lutron AM -4200 Range: 0-30,0 m/s

h. Turbin dan kompresor

i. Heat Exchanger

j. Alat pengering (oven)

k. Motor Diesel.

25

Gambar 3.1. Mesin Diesel

Adapun spesitikasi motor diesel tersebut adalah sebagai berikut:

1. Merek : Mitsubishi

2. Type : 4 Stroke

3. Daya : 15,5 Hp

4. Putaran : 2400 rpm

5. Jumlah silinder : 1 silinder

6. Volume silinder : 856 cc

7. Diameter bore x langkah : 102 x 105 mm

8. Perbandingan kompresi : 17,8

9. System penyalaan : Engkol manual

26

D. Instalasi Pengujian

5

4

7

6

3

2

1

T K

Mesi

n

Gambar 3.2. Instalasi Pengujian

Keterangan :

1. Temperatur gas buang masuk turbin

2. Temperatur gas buang keluar turbin

3. Temperatur gas buang keluar heat exchanger

4. Temperatur udara masuk kompresor

5. Temperatur udara keluar kompresor

6. Temperatur udara keluar heat exchanger

7. Teperatur udara keluar alat pengering

27

E. Prosedur Pengambilan Data.

Setelah semua komponen-komponen dari alat Heat Exchanger

terpasang pada tempatnya maka langkah selanjutnya adalah :

1. Menyambung pipa exhaust dari mesin Diesel ke turbin.

2. Menghidupkan Mesin Diesel dengan kondisi normal.

3. Memasang alat Termokopel pada ke-7 titik

4. Menaikan putaran mesin dengan menyetel pembukaan katup hingga

diperoleh putaran mesin 1600 rpm.

5. Mencatat data-data diantaranya temperatur dan kecepatan gas buang,

udara, putaran mesin serta menimbang sampel ikan sebelum dan

sesudah dikeringkan.

6. Mengulangi prosedur point 4 dan 5 untuk putaran mesin 1800 rpm,

2000 rpm, 2200 rpm dan 2400 rpm.

28

F. Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.3. Diagram Alir Penelitian

Mulai

Selesai

Desain Alat Uji

Tidak Baik

Pembuatan Komponen

Heat Exchanger

Perakitan Komponen

Heat Exchanger

Pengujian Heat Exchanger

Persiapan Bahan & Alat

Kesimpulann

Analisis

Data

Baik

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Analisa Perhitungan

1. Perhitungan pada penukar kalor

Perhitungan ini dilakukan pada temperatur rata-rata dan sebagai

contoh perhitungan diambil data pada putaran mesin 2000 rpm

dengan data sebagai berikut:

1. Temperatur gas masuk turbin (T1) = 178,6 0C

2. Temperatur gas keluar turbin (T2) = 148,8 0C

3. Temperatur gas keluar heat exchanger (T3) = 95,92 0C

4. Temperatur udara masuk kompresor (T4) = 39,53 0C

5. Temperatur udara keluar kompresor (T5) = 43,82 0C

6. Temperatur udara keluar heat exchanger (T6) = 90,22 0C

7. Temperatur udara keluar alat pengering (T7) = 46,57 0C

8. Diameter pipa luar (do ) = 2,72 cm

9. Diameter pipa dalam (di ) = 2,54 cm

10. Pipa kuningan dengan (k) = 128 W/m 0C

11. Kecepatan gas buang = 10,7 m/s

12. Kecepatan udara keluar alat pengering = 1,8 m/s

13. Kebutuhan bahan bakar = 1,4 liter

30

a. Seksi Gas Buang (fluida panas) diluar pipa

Koefisien perpindahan panas pada gas buang (hi)

merupakan perpindahan panas secara konveksi paksa yang

dapat dihitung dengan menggunakan temperatur film gas buang

(Tg). Dimana temperatur film gas buang dapat diperoleh dari

rata-rata temperatur borongan gas buang dengan temperatur

dinding pipa pada destilator.

Gambar 4.1. Proses perpindahan panas pada pipa dan tahanan

thermalnya

1. Temperatur borongan gas buang :

( )

( )

Komposisi gas buang diasumsikan adalah karbon dioksida

(CO2), maka sifat-sifat fisik dapat dievaluasi pada temperatu

Tf = 122,36 oC sebagai berikut :

ρ = 1,3604 kg/m3 µ = 19,12 x 10-6 kg/m.s

Cp = 0,9381 kJ/ kg 0C Pr = 0,7396 Prs = 0,742

k = 0,0242 W/ m 0C v = 14,09 x 10-6 m2/.s

q

Ra Ro

Ta

Ri

Tg

Tu do di

L

Tg

31

2. Laju aliran massa gas buang

3. Bilangan Reynolds

( )

Dimana :

Sp = Sn = 4,1 cm = 0,041 m

4. Bilangan Nuselt

Bilangan Nuselt untuk konveksi paksa aliran silang melintasi

rangkunan tabung / pipa menggunakan persamaan berikut :

( )

32

Dimana :

( ) ( ) (

)

5. Koefisien perpindahan panas

b. Seksi udara (fluida dingin) di dalam pipa

Koefisien perpindahan panas didalam pipa dimana terjadi

konveksi paksa sehingga untuk menentukan koefisien

perpindahan panas pada pipa, maka sifat-sifat fluida dievaluasi

berdasarkan :

( )

( )

Dari table diperoleh:

µ = 2,02932 x 10 -5 kg/m.s ρ = 1,03382 kg/m3

k = 0,029273 W/ m 0C Cp = 1,008341 kJ/kg OC

Pr = 0,6992

33

1. Bilangan Reynolds

Dimana kecepatan udara : 1,8 m/s

2. Bilangan Nuselt

Bilangan Nuselt untuk konveksi paksa aliran didalam tabung

/ pipa menggunakan persamaan berikut :

Dimana :

3. Koefisien perpindahan panas

34

c. Koefisien perpindahan panas menyeluruh ( U )

Koefisien perpindahan kalor menyeluruh ( U ) dihitunga

dengan persamaan :

W/m2 0

C

d. Selisi temperatur logaritma rata-rata ( LMTD)

Selisi temperatur logaritma rata-rata dihitung dengan

menggunakan persamaan:

(

)

( )

( )

LMTD

( ⁄ )

( ⁄ )

Sehingga diperoleh :

35

e. Luas perpindahan panas total

Luas permukaan perpindahan panas total sekali lintas dapat

diperoleh dari perkalian luas permukaan bagian luar ( π.do.L)

dikali dengan jumlah pipa (n).

f. Perpindahan panas total pada heat exchanger

Perpindahan panas total pada heat exchanger merupakan

kalor maksimum yang dapat dimanfaatkan memanaskan udara

dihitung dengan persamaan :

Qtotal = Atot x U x LMTD

= 0,84178 x x 55,278

= 516 W

= 0,516 kW

g. Efektifitas heat exchanger

[ ( ( ) )

( ) ]

Dimana :

36

Dimana laju aliran massa udara :

Jadi Cmin = Cc = kW/0C

Dari nilai c dan NTU dapat ditentukan efektifitas heat

exchanger dimana :

[ ( ( ) )

( ) ]

2. Perhitungan Proses Pengeringan

Dalam perhitungan ini digunakan data pada hasil pengujian dengan

putaran mesin 2000 rpm dimana untuk satu kali pengujian 6 sampel yaitu:

No

Berat

Sampel

(gram)

Sampel Jumlah

1 2 3 4 5 6 7

1 Awal 140,1 128,5 146,3 134,4 137,6 114,9 801,8

2 Akhir 134,9 119,8 140,5 127,1 132,7 110,1 765,1

37

Pengeringan ini untuk mengurangi kadar air ikan bandeng dari 76%

menjadi 20%, sehingga banyaknya air yang harus dikurangi dalam

0,8018kg ikan bandeng basah adalah 76% - 20% = 56%, sedangkan

banyak air yang terkandung dalam 0,8018 kg ikan bandeng basah adalah

56% x 0,8018 kg = 0,449 kg.

Penurunan kadar air produk selama proses pengeringan.

Prosentase kadar air basis basah adalah :

Prosentase kadar air basis kering adalah :

[

( )]

Jumlah air yang menguap adalah sebagai berikut :

Energi yang digunakan untuk menguapkan air dihitung dengan

menggunakan persamaan :

Sehingga untuk pengujian selama 90 menit maka:

38

Energi udara dihitung dengan menggunakan persamaan:

( )

Efisiensi pengeringan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

Untuk perhitngan pada putaran mesin 1600 rpm , 1800 rpm, 2000 rpm dan

2200 rpm dapat dilihat pada tabel hasil perhitungan (lampiran).

B. Pembahasan

1. Pemakaian Bahan Bakar dan Kalor Bahan Bakar

Berdasarkan Tabel 11 hasil perhitungan, grafik 1 dan grafik 2

nampak bahwa konsumsi bahan bakar dan kalor bahan bakar naik

seiring dengan bertambahnya putaran mesin yaitu pada putaran 1600

rpm konsumsi bahan bakar 0,58 kg/jam sedangkan kalor bahan

bakar 6,7457 kJ/s, pada putaran 1800 rpm konsumsi bahan bakar

0,6960 kg/jam sedangkan kalor bahan bakar 8,0949 kJ/s, pada

putaran 2000 rpm konsumsi bahan bakar 0,8120 kg/jam sedangkan

kalor bahan bakar 9,4440 kJ/s, pada putaran 2200 rpm konsumsi

bahan bakar 0,9280 kg/jam sedangkan kalor bahan bakar 10,7932

kJ/s dan pada putaran maksimum 2400 rpm konsumsi bahan bakar

1,102 kg/jam sedangkan kalor bahan bakar 12,8169 kJ/s.

39

2. Laju aliran Massa dan Efektifitas Heat Exchanger

Berdasarkan Tabel 11 hasil perhitungan serta grafik 3 dan grafik

4 nampak bahwa Laju aliran massa gas buang dan efektifita heat

exchanger naik seiring dengan bertambahnya putaran mesin yaitu

pada putaran 1600 rpm laju aliran massa gas buang 0,6064 kg/s

sedangkan efektifitas heat exchanger 70,09 % , pada putaran 1800

rpm laju aliran massa gas buang 0,6828 kg/s sedangkan efektifitas

heat exchanger 70,12 %, pada putaran 2000 rpm laju aliran massa

gas buang 0,7341 kg/s sedangkan efektifitas heat exchanger 70,61

%, pada putaran 2200 rpm laju aliran massa gas buang 0,8370 kg/s

sedangkan efektifitas heat exchanger 70,96 %, dan pada putaran

maksimum 2400 laju aliran massa gas buang 0,9149 kg/s sedangkan

efektifitas heat exchanger 71,29 %.

3. Kalor Penguapan dan Efisiensi Pengeringan

Berdasarkan Tabel 11 hasil perhitungan dan Grafik 5 nampak

bahwa kalor penguapan mengalami penurunan dari putaran mesin

1600 rpm kalor penguapan 0,044 kJ/s, putaran mesin 1800 rpm kalor

penguapan 0,019 kJ/s, putaran mesin 2000 rpm kalor penguapan

0,016 kJ/s sedangkan pada putaran mesin 2200 kalor penguapan naik

menjadi 0,023 kJ/s dan putaran mesin 2200 kalor penguapan naik

menjadi 0,028 kJ/s.

Grafik kalor penguapan dari putaran 1600 sampai 2400 rpm

idealnya adalah semakin menurun, namun pada putaran 2200 dan

40

2400 rpm naik kembali disebabkan jumlah air yang menguap dari

putaran 2000 ke 2200 rpm meningkat. Begitu pula dari putaran 2200

ke 2400 rpm meningkat seiring naiknya temperatur masuk alat

pengering.

Berdasarkan Tabel 11 hasil perhitungan efisiensi pengeringan

dan Grafik 6 nampak pula bahwa efisiensi pengeringan cenderung

menurun seiring dengan naiknya putaran mesin dimana pada putaran

mesin 1600 rpm efisiensi pengeringan 11,471 %, pada putaran mesin

1800 rpm efisiensi pengeringan 3,87 %, pada putaran mesin 2000 rpm

efisiensi pengeringan 2,394 %, pada putaran mesin 2200 rpm efisiensi

pengeringan 2,579 % dan pada putaran mesin 2400 rpm efisiensi

pengeringan 2,427 %.

4. Kadar Kering

Berdasarkan tabel 6 sampai tabel 10 hasil perhitungan serta

grafik 7 nampak bahwa kadar air basis kering menurun seiring

dengan bertambahnya putaran mesin yaitu pada putaran 1600 rpm

kadar air basis kering 35,9 %, pada putaran 1800 rpm kadar air basis

kering 33,39%, pada putaran 2000 rpm kadar air basis kering 32,22

%, pada putaran 2200 rpm kadar air basis kering 31,20 %, dan pada

putaran maksimum 2400 kadar air basis kering 29,68 %.

Persentase kadar air yang dimaksud di atas adalah jumlah air

yang tersisa dalam tubuh ikan.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa selama 90

menit pengujian diperoleh : pada putaran 1600 rpm diperoleh efektifitas

heat exchanger 70,09% dan efisiensi pengeringan 11,471%; pada putaran

1800 rpm diperoleh efektifitas heat exchanger 70,12% dan efisiensi

pengeringan 3,87%; pada putaran 2000 rpm diperoleh efektifitas heat

exchanger 70,61% dan efisiensi pengeringan 2,394%; pada putaran 2200

rpm diperoleh efektifitas heat exchanger 70,96% dan efisiensi

pengeringan 2,579%; dan pada putaran maksimum 2400 rpm diperoleh

efektifitas heat exchanger 71,29% dan efisiensi pengeringan 2,427%.

Penurunan efisiensi pengeringan seiring dengan berkurangnya kadar air

pada sampel yang diuji.

Pengeringan yang baik yaitu pada putaran 1800, 2000, dan 2200

rpm dengan temperatur pengeringan masing-masing 42,65OC, 46,57OC,

dan 49,18OC serta persentase pengeringan yaitu 33,39%, 32,22%, dan

31,22% karena hasil yang dicapai sesuai temperatur pengeringan yang

dianjurkan 40 – 50OC dan batas kadar air yang diperlukan dalam tubuh

ikan 20 – 35%.

Sedangkan pada putaran 1600 dan 2400 rpm yaitu temperatur

pengeringan terlalu rendah dan tinggi yaitu 36,7OC dan 52,95OC dan

42

begitu pula kadar air yang dihasilkan terlalu tinggi pada putaran 1600 rpm

yaitu 35,9OC.

B. Saran

Diharapkan agar penelitian ini dapat dilanjutkan sehingga energi

yang terbuang dapat dimanfaatkan secara maksimum dan pada proses

pengujian untuk setiap putaran mesin sebaiknya sampel yang digunakan

diganti dengan sampel yang baru. Dapat pula dilakukan penelitian

lanjutan dengan sampel jenis lain.

43

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. (2011). EDUCATION. Pengeringan Ikan.

http://kuliahitukeren.blogspot.com/2011/12/pengeringan-ikan.html. Diakses

Nopember 2011.

Anonim. (2000). PENGOLAHAN PANGAN. Ikan Asin Cara Penggaraman Basah.

http://www.warintek.ristek.go.id/pangan

kesehatan/pangan/piwp/ikan_asin_kering.pdf. Diakses Maret 2000.

Ekadewi A. Handoyo, dkk. (2012). Disain dan PengujianSistem Pengering Ikan Bertenaga

Surya. http://fportfolio.petra.ac.id/user files/91-021/Pengering%20Ikan.pdf.

Diakses pada tanggal 15 Maret 2012.

Hasan, Achmad. (2010). Penelitian Pemanfaatan Langsung Sumber Energi Panas Bumi

Untuk Pengeringan Kakao (Cokelat). (www.google.com, diakses pada tanggal 15

Maret 2011)

Heywood J.B. (1988). Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill. New York

Holman.J.P. (1997).Perpindahan Kalor. Erlangga. Jakarta

Kakac, S. and Liu.H. (1998). Heat Exchangers Selection, Rating, and Thermal Design.CRC

Press. Boca Raton Boston London New York Washington,D.C.

Kays, W.M. and Crawford. M.E. (1993). Convective Heat and Mass Transfer. McGraw-

Hill,Inc., New York

Kreith, F. (1991). Prinsip-Prinsip Perpindahan Panas. Erlangga. Jakarta

Nurhabibi,Ihsan. (2010) Pemanfaatan Energi Batok Kelapa Untuk Pengeringan Kakao

(Theobroma Cacao L) pada Alat Pengering Tipe Rak (Tray Dryer).

http://repository.unand.ac.id/5740/1/Tesis.pdf., Diakses pada tanggal 15 Maret

2011.

Ozisik, M.N. (1980). Heat Conduction. John Wiley & Sons, New York

Pinem, Muhammad Daud. (2004). Rancang Bangun Alat Pengering Ikan Teri

Kapasitas 12 kg/jam

http://kuliahitukeren.blogspot.com/2011/12/pengeringan-ikan.html.%20%20%20%20%20%20%20Diakses%20Nopember%202011

http://kuliahitukeren.blogspot.com/2011/12/pengeringan-ikan.html.%20%20%20%20%20%20%20Diakses%20Nopember%202011

http://www.warintek.ristek.go.id/pangan%20kesehatan/pangan/piwp/ikan_asin_kering.pdf

http://www.warintek.ristek.go.id/pangan%20kesehatan/pangan/piwp/ikan_asin_kering.pdf

http://fportfolio.petra.ac.id/user%20files/91-021/Pengering%20Ikan.pdf

http://www.google.com/

http://repository.unand.ac.id/5740/1/Tesis.pdf

44

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/15829/1/sim-des2004-%20(10).pdf.

Diakses Desember 2004.

Thamrin, Ismail. (2010). Rancang Bangun Alat pengering Ubi Kayu Tipe Rak dengan

Memanfaatkan Energi Surya.

http://eprints.unsri.ac.id/109/1/Pages_from_PROSIDING_AVOER_2011-6.pdf.

Diakses pada tanggal 15 Maret 2011.

Yani, Endri and Abdurrachim, Abdurrachim and Pratoto, Adjar (2009).. Analisis Efisiensi

Pengeringan Ikan Nila Pada Pengering Surya Aktif Tidak Langsung.

http://repository.unand.ac.id/1141/1/_26-33_endri_yani.pdf. Diakses pada bulan

April 2009.

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/15829/1/sim-des2004-%20(10).pdf

http://eprints.unsri.ac.id/109/1/Pages_from_PROSIDING_AVOER_2011-6.pdf

http://repository.unand.ac.id/1141/1/_26-33_endri_yani.pdf

TABEL 1. PENGAMBILAN DATA PADA PUTARAN MESIN 1600 rpm

Hari :Sabtu

Tanggal :05/10/2013

Putaran Mesin (rpm) : 1600 (1608)

Kebutuh. bb. ( Liter) :1,0

Kecepatan Udara Keluar Alat Pengering (m/s) :1,4

Kecepatan Gas Buang (m/s) :8,2

Putaran Turbin/Kompresor (rpm) :3918

No Jenis data

Waktu (menit) rata-rata

15 30 45 60 75 90

1 Temp. gas msk turbin (T1) 140,7 142,8 142,8 142 141,9 142 142,03

2 Temp. gas keluar turbin (T2) 107,4 114,6 116,7 116,7 116,5 116,6 114,75

3 Temp. gas keluar heat exchanger (T3) 67,1 73,9 76,9 77,9 77,9 78,1 75,30

4 Temp. udara masuk kompresor (T4) 36,3 37,2 37,3 37,2 37,8 37,8 37,27

5 Temp. udara keluar kompresor (T5) 37 38,8 39,8 40,5 40,8 41 39,65

6 Temp. udara keluar heat exchanger (T6) 54,3 63,9 69,4 71,7 72,4 72,9 67,43

7 Temp. udara keluar alat pengering (T7) 32,9 34,7 36,6 37,9 38,7 39,4 36,70

KONDISI SEKITAR

8 Temp. sekitar (OC) 33,5 34,7 34,4 34 34,3 33,9 34,13

9 Kec. Udara sekitar (m/s) 0,3 0,2 0,4 0,4 0,3 0,3 0,32

45


Hari :Sabtu

Tanggal :05/10/2013






No Jenis data


15 30 45 60 75 90

1 Temp. gas msk turbin (T1) 159,6 160 160,1 160,1 160 160,1 159,98


3 Temp. gas keluar heat exchanger (T3) 84,5 85,9 87 87 87,4 87,6 86,57

4 Temp. udara masuk kompresor (T4) 39,8 38,9 38,4 38,5 39 39 38,93

5 Temp. udara keluar kompresor (T5) 42,1 42,5 42,4 42,8 42,8 42,9 42,58

6 Temp. udara keluar heat exchanger (T6) 77,5 80 81,3 82,1 82 82,4 80,88

7 Temp. udara keluar alat pengering (T7) 40,8 41,8 42,6 43,2 43,5 44 42,65

KONDISI SEKITAR

8 Temp. sekitar (OC) 34,8 34,8 35,7 35 34,9 34,8 35,00


46


Hari :Sabtu

Tanggal :05/10/2013






No Jenis data


15 30 45 60 75 90

1 Temp. gas msk turbin (T1) 178,6 178,3 178,5 178,8 178,7 178,7 178,60

2 Temp. gas keluar turbin (T2) 147,5 148,7 149 149,2 149,2 149,2 148,80

3 Temp. gas keluar heat exchanger (T3) 94 96 96,5 96,4 96,2 96,4 95,92

4 Temp. udara masuk kompresor (T4) 40 40,1 39 38,7 39,6 39,8 39,53

5 Temp. udara keluar kompresor (T5) 43,5 43,7 43,7 44 44 44 43,82

6 Temp. udara keluar heat exchanger (T6) 87,3 89,7 91,2 91,3 91 90,8 90,22

7 Temp. udara keluar alat pengering (T7) 45,1 46 46,7 47,1 47,1 47,4 46,57

KONDISI SEKITAR

8 Temp. sekitar (OC) 34,6 35,1 34,4 34,3 34,5 35 34,65


47


Hari :Sabtu

Tanggal :05/10/2013




Kecepatan Gas Buang (m/s) :13


No Jenis data

Waktu (menit) rata-rata 15 30 45 60 75 90

1 Temp. gas msk turbin (T1) 204 204 203 201 202 201 202,50

2 Temp. gas keluar turbin (T2) 167,2 168,7 169 168,8 168,7 168,5 168,48

3 Temp. gas keluar heat exchanger (T3) 104,5 105,4 160,4 106 107,5 107,3 115,18

4 Temp. udara masuk kompresor (T4) 39,5 38,9 37,6 39 37,6 37,7 38,38

5 Temp. udara keluar kompresor (T5) 44,5 44,4 44 44 43,6 43,4 43,98

6 Temp. udara keluar heat exchanger (T6) 97,7 99,2 100,9 100,7 100,9 100,9 100,05

7 Temp. udara keluar alat pengering (T7) 48,2 48,5 49,2 49,6 49,9 49,7 49,18

KONDISI SEKITAR

8 Temp. sekitar (OC) 34 33,2 33,5 32,9 31,8 31,9 32,88


48


Hari :Sabtu

Tanggal :05/10/2013






No Jenis data Waktu (menit)

rata-rata 15 30 45 60 75 90

1 Temp. gas msk turbin (T1) 228 229 229 228 229 228 228,50


3 Temp. gas keluar heat exchanger (T3) 116,2 118,2 118 117,7 118 117,8 117,65

4 Temp. udara masuk kompresor (T4) 38,9 38 38 38,2 37 37,4 37,92

5 Temp. udara keluar kompresor (T5) 43,6 43,6 43,9 43,1 43 43 43,37

6 Temp. udara keluar heat exchanger (T6) 108 111,7 113 114,1 114,1 113,7 112,43

7 Temp. udara keluar alat pengering (T7) 50,5 51,7 53 53,6 54,1 54,8 52,95

KONDISI SEKITAR

8 Temp. sekitar (OC) 31,2 31 31 30,7 30,6 30,5 30,83


49

TABEL 6. HASIL PERHITUNGAN PADA PUTARAN MESIN 1600 RPM

No URAIAN SAMPEL

Jumlah 1 2 3 4 5 6

1 Berat sampel sebelum dimasukkan (gram) 189,30 148,50 167,50 150,90 155,20 133,30 944,7

2 Berat sampel sesudah dipanaskan (gram) 147,30 136,10 154,20 138,80 145,30 123,90 845,6

3 Persentase air yang dikurangi dalam ikan (%) 56 56 56 56 56 56 56

4 Banyaknya air pada ikan (kg) 0,106 0,083 0,094 0,085 0,087 0,075 0,529

5 Banyaknya air yang harus dikurangi (kg) 0,059 0,047 0,053 0,047 0,049 0,042 0,296

6 Persentase kadar basah (%) 56 56 56 56 56 56 56

7 Persentase kadar kering (%) 35,897 35,897 35,897 35,897 35,897 35,897 35,897

8 Jumlah air yang menguap (kg) 0,042 0,0124 0,0133 0,0121 0,0099 0,0094 0,099

9 Kalor penguapan (kJ) 99,87 29,48 31,62 28,77 23,54 22,35 235,634

10 Kalor udara (kJ/s) 0,38

11 Efisiensi (%) 11,474

50


No URAIAN SAMPEL

Jumlah 1 2 3 4 5 6






6 Persentase kadar basah (%) 43,58 51,32 51,55 51,51 52,43 52,05 50,13





11 Efisiensi (%) 3,872

51


No URAIAN SAMPEL SAMPEL

Jumlah 1 2 3 4 5 6












52



Jumlah 1 2 3 4 5 6



3 Persentase air yang dikurangi dalam ikan(%) 56 56 56 56 56 56 56









53



Jumlah 1 2 3 4 5 6












54

TABEL 11. HASIL PERHITUNGAN HEAT EXCHANGER

No

Putaran Fh Qfuel mg Re Nu ho Re Nu

hi

rpm kg/jam kJ/s kg/s W/m2 oC W/m2 oC

1 1600 0,5800 6,7457 0,6064 54079,682 215,918 174,342 1955,725 8,886 9,884

2 1800 0,6960 8,0949 0,6828 58900,949 227,207 193,428 2000,399 9,041 10,277

3 2000 0,8120 9,4440 0,7341 61510,644 233,000 207,521 2329,172 10,206 11,763

4 2200 0,9280 10,7932 0,8370 66397,557 243,053 241,253 2640,442 11,278 13,166

5 2400 1,1020 12,8169 0,9149 71775,196 255,404 253,512 2920,508 12,219 14,478

No Putaran U LMTD c NTU є Qtot Q udara Qev ηpengeringan

rpm W/m2 oC oC % (kJ/s) kJ/s kJ/s %

1 1600 9,317 41,208 0,0223 0,6341 70,09 0,32 0,3803 0,044 11,471

2 1800 9,723 47,611 0,0204 0,6345 70,12 0,39 0,4932 0,019 3,870

3 2000 11,089 55,278 0,0221 0,6138 70,61 0,52 0,6637 0,016 2,394

4 2200 12,438 69,808 0,0217 0,6004 70,96 0,73 0,8870 0,023 2,579

5 2400 13,642 76,470 0,0222 0,5875 71,29 0,88 1,1626 0,028 2,427

55

56

0.5800

0.6960

0.8120

0.9280

1.1020

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

1600 1800 2000 2200 2400

Fe

(k

g/j

am

)

Grafik 1. Konsumsi Bahan Bakar vs Putaran

Putaran (rpm)

6.7457 8.0949

9.4440 10.7932

12.8169

0.3

2.3

4.3

6.3

8.3

10.3

12.3

1600 1800 2000 2200 2400

Qfu

ll

(kJ/s

)

Grafik 2. Kalor Bahan Bakar vs Putaran

Putaran (rpm)

57

0.6064

0.6828

0.7341

0.8370

0.9149

0.52

0.57

0.62

0.67

0.72

0.77

0.82

0.87

0.92

0.97

1600 1800 2000 2200 2400

mg

(kg/s

)

Grafik 3. Laju Aliran Massa Gas Buang vs Putaran

Putaran (rpm)

70.09 70.12

70.61

70.96

71.29

69

70

71

72

1600 1800 2000 2200 2400

Efe

kti

fita

s (%

)

Grafik 4. Efektifitas vs Putaran

58

0.044

0.019 0.016

0.023

0.028

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

1600 1800 2000 2200 2400

Qev

ap

(k

J/s

)

Grafik 5. Kalor Penguapan vs Putaran

Putaran (rpm)

11.471

3.870

2.394 2.579 2.427

0.3

2.3

4.3

6.3

8.3

10.3

12.3

1600 1800 2000 2200 2400

ηp

enger

ingan

(%

)

Grafik 6. Efisiensi Pengeringan vs Putaran

Putaran (rpm)

59

35.90

33.39 32.22

31.20 29.68

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

1600 1800 2000 2200 2400

Kad

ar A

ir K

erin

g (%

)

Grafik 7. Kadar Air Kering vs Putaran

Putaran (rpm)

60

LAMPIRAN GAMBAR

61

Gambar 1 Pengambilan data berat sample 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 sebelum dipanaskan pada putaran mesin 1600 rpm

62

Gambar 2 Pengambilan data berat sample 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 sesudah

dipanaskan pada putaran mesin 1600 rpm dan sebelum dipanaskan pada putaran mesin 1800 rpm

63 Gambar 3 Pengambilan data berat sample 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 sesudah



dipanaskan pada putaran mesin 2400 rpm

Gambar 7 Pengambilan data putaran mesin 1600 rpm dan putaran turbin/kompresor


67



68


Gambar 12 Pengambilan data kecepatan gas buang keluar heat exchanger dan kecepatan udarah keluar alat pengering pada putaran mesin 1600 rpm

69



70



71

Tabel 12. Sifat-Sifat Gas CO2

T,K ρ(kg/m3) Cp(kJ/kgoC) µ(kg/m.s) v(m2/s) k(W/m.oC) Pr

300 1,7973 0,871 1,4958E-05 8,321E-06 0,016572 0,77

350 1,5362 0,9 1,7205E-05 1,119E-05 0,02047 0,755

400 1,3424 0,942 0,00001932 1,439E-05 0,02461 0,738

450 1,1918 0,98 0,00002134 1,790E-05 0,02897 0,721

500 1,0732 1,013 0,00002326 2,167E-05 0,03352 0,702

550 0,9739 1,047 0,00002508 2,574E-05 0,03821 0,685

600 0,8938 1,076 0,00002683 3,002E-05 0,04311 0,668

Tabel 13. Sifat-Sifat Udara

T,K ρ(kg/m3) Cp(kJ/kgoC) µ(kg/m.s) v(m2/s) k(W/m.oC) Pr

100 3,601 1,0266 6,924E-06 1,923E-06 0,009246 0,770

150 2,3675 1,0099 1,028E-05 4,343E-06 0,013735 0,753

200 1,7684 1,0061 1,329E-05 7,490E-06 0,01809 0,739

250 1,4128 1,0053 1,599E-05 1,131E-05 0,02227 0,722

300 1,1774 1,0057 1,846E-05 1,569E-05 0,02624 0,708

350 0,998 1,009 2,075E-05 2,076E-05 0,03003 0,697

400 0,8826 1,014 2,286E-05 2,590E-05 0,03365 0,689

450 0,7833 1,0207 2,484E-05 3,171E-05 0,03707 0,683

500 0,7048 1,0295 2,671E-05 3,790E-05 0,04038 0,680

550 0,6423 1,0392 2,848E-05 4,434E-05 0,0436 0,680

600 0,5879 1,0551 3,018E-05 5,134E-05 0,04659 0,682

72

Tabel 14. Sifat-sifat Thermodinamika dari Uap Air

Temp.

°C

T

Press.

kPa

P

Specific Volume Internal Energy Enthalpy Entropy

Sat..

Liquid

vf

Sat..

Vapor

vg

Sat.

Liquid

uf

Evap.

ufg

Sat.

Vapor

ug

Sat.

Liquid

hf

Evap.

hfg

Sat.

Vapor

hg

Sat.

Liquid

sf

Evap.

sfg

Sat.

Vapor sg

0,01 0,6113 0,001000 206,14 ,00 2375,3 2375,3 ,01 2501,3 2501,4 ,0000 9,1562 9,1562

5 0,8721 0,001000 147,12 20,97 2361,3 2382,3 20,98 2489,6 2510,6 ,0761 8,9496 9,0257

10 1,2276 0,001000 106,38 42,00 2347,2 2389,2 42,01 2477,7 2519,8 ,1510 8,7498 8,9008

15 1,7051 0,001001 77,93 62,99 2333,1 2396,1 62,99 2465,9 2528,9 ,2245 8,5569 8,7814

20 2,339 0,001002 57,79 83,95 2319,0 2402,9 83,96 2454,1 2538,1 ,2966 8,3706 8,6672

25 3,169 0,001003 43,36 104,88 2304,9 2409,8 104,89 2442,3 2547,2 ,3674 8,1905 8,5580

30 4,246 0,001004 32,89 125,78 2290,8 2416,6 125,79 2430,5 2556,3 ,4369 8,0164 8,4533

35 5,628 0,001006 25,22 146,67 2276,7 2423,4 146,68 2418,6 2565,3 ,5053 7,8478 8,3531

40 7,384 0,001008 19,52 167,56 2262,6 2430,1 167,57 2406,7 2574,3 ,5725 7,6845 8,2570

45 9,593 0,001010 15,26 188,44 2248,4 2436,8 188,45 2394,8 2583,2 ,6387 7,5261 8,1648

50 12,349 0,001012 12,03 209,32 2234,2 2443,5 209,33 2382,7 2592,1 ,7038 7,3725 8,0763

55 15,758 0,001015 9,568 230,21 2219,9 2450,1 230,23 2370,7 2600,9 ,7679 7,2234 7,9913

60 19,940 0,001017 7,671 251,11 2205,5 2456,6 251,13 2358,5 2609,6 ,8312 7,0784 7,9096

65 25,03 0,001020 6,197 272,02 2191,1 2463,1 272,06 2346,2 2618,3 ,8935 6,9375 7,8310

70 31,19 0,001023 5,042 292,95 2176,6 2469,6 292,98 2333,8 2626,8 ,9549 6,8004 7,7553

75 38,58 0,001026 4,131 313,90 2162,0 2475,9 313,93 2321,4 2635,3 1,0155 6,6669 7,6824

80 47,39 0,001029 3,407 334,86 2147,4 2482,2 334,91 2308,8 2643,7 1,0753 6,5369 7,6122

85 57,83 0,001033 2,828 355,84 2132,6 2488,4 355,90 2296,0 2651,9 1,1343 6,4102 7,5445

90 70,14 0,001036 2,361 376,85 2117,7 2494,5 376,92 2283,2 2660,1 1,1925 6,2866 7,4791

95 84,55 0,001040 1,982 397,88 2102,7 2500,6 397,96 2270,2 2668,1 1,2500 6,1659 7,4159

100 0,10135 0,001044 1,6729 418,94 2087,6 2506,5 419,04 2257,0 2676,1 1,3069 6,0480 7,3549

105 0,12082 0,001048 1,4194 440,02 2072,3 2512,4 440,15 2243,7 2683,8 1,3630 5,9328 7,2958

"Diadopsi dari Joseph H. Keenan, Frederick G. Keyes, Philip G. Hill, and Joan G. Moore, Steam Tables, (New York: John Wiley & Sons, Inc.,

1969).

Gambar 14. Diagram Psikrometrik

73

tesis_heat exchanger sebgai alat pengering ikan dengan panas gas buang mesin diesel

Documents