5
BAB II
DASAR TEORI
2.1
Gambaran Umum Ata
Ata merupakan sejenis tanaman merambat yang dulunya sering dipakai sebagai
bahan untuk tali oleh masyarakat di Bali. Dengan munculnya berbagai tali sintetis saat
ini membuat tali ata semakin dilupakan, sehingga ata saat ini dimanfaatkansebagai
bahan baku untuk pembuatan kerajinan anyaman. masyarat di Bali dapat mengolahata
menjadi berbagai jenis kerajinan yang bernilai seni tinggi dengan kualitas ekspor.
Gambar 2.1 merupakan contoh produk yang dihasilkan dari anyaman ata.
Gambar 2.1 produk-produk yang dihasilkan dari anyaman ata
2.1.1
Proses Produksi Pembuatan Kerajinan ata
Proses produksi adalah suatu kegiatan untukmerubah bahan baku(input produksi)
menjadi suatu produk (output produksi). Dalam usaha kerajinan anyaman ata proses
produksi yang dilakukan hanya memerlukan peralatan yang cukup sederhana, karena
lebih banyak memanfaatkan keterampilan tangan untuk menciptakan karya yang bernilai
seni tinggi. Tahapan yang dilalui dalam proses produksi kerajinan ata, seperti terlihat
pada gambar diagram alir 2.2 dibawah ini:
6
Pemesanan / Order
Persiapan bahan
baku
Bagian Produksi
Pemasaran/toko
Penganyaman
Pengeringan/pengasapan
Pembersihan
Pengepakan
Pengiriman Barang
Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Produksi Kerajinan Ata
Secara umum, terdapat 3 tahap penting dalam proses pembuatan kerajinan ata,
yaitu persiapan, penganyaman, pengeringan.
a)
Persiapan
Tahap persiapan adalah tahap awal untuk membuat anyamanata
seperti, penyiapan bahan baku. Apabila bahan baku telah tersedia
maka proses pembuatan anyamanata dapat dilakukan.
b)
Penganyaman
Proses selanjutnya adalah menganyam bahan baku untuk dibentuk
menjadi produk yang diinginkan. Jenis produk yang dapat
dihasilkan bisa bermacam – macam sesuai dengan pesanan
konsumen. Namun ada juga bentuk – bentuk baru yang dihasilkan
pengrajin hasil dari kreativitas dari pengerajin.
7
c)
Pengeringan
Setelah
penganyaman
selesai,
dilanjutkan
dengan
tahap
pengeringan untuk mengurangi kadar air yang terdapat pada
anyaman, sehingga produk yang dihasilkan tidak mudah berjamur.
Proses pengeringan anyaman ata dilakukan dengan cara pengasapan
agar warna dan tekstur yang dihasilkan juga lebih bagus.
2.2
Biomassa
Biomassa merupakan sumber energi terbarukan yang berasal dari bahan organik
yang terbentuk dari energi matahari yang telah di transformasi menjadi energi kimia
melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun limbah. Melalui proses
fotosintesis, karbondioksida di udara ditransformasi menjadi molekul karbon lain
(misalnya gula dan selulosa) dalam tumbuhan. Energi kimia yang tersimpan dalam
tanaman dan hewan (akibat memakan tumbuhan atau hewan lain) atau dalam kotorannya
dikenal dengan nama bio-energi. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman,
pepohonan, rumput, limbah pertanian, limbah hutan, limbah perkebunan, tinja dan
kotoran ternak. Umumnya biomassa yang digunakan untuk diambil energinya adalah
biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk
primernya.
Kandungan utama biomassa adalah karbon, oksigen, dan hidrogen. Hal ini
ditunjukkan pada tabel 2.1. tentangultimate analysis of biomass. Pada tabel tersebut
memperlihatkan komposisi dari 13 biomassa.Rumus kimia dari biomassa umumnya
diwakili oleh CxHyOz. Nilai koefisien dari x,y dan z ditentukan oleh masing-masing
biomassa.
8
Table 2.1
Ultimate analysis of
Biomass (Raveendran et. al. )(Sumber :Raveendran dkk.
1995,Tercantum dalam Badeau Pierre, 2009).
2.2.1
Kayu Albesia
Kayu albesia dalam bahasa latin disebut Albazia Falcataria, termasuk famili
Mimosaceae atau keluarga petai–petaian.Kayu albesia merupakan tanaman perkebunan
yang banyak di budidayakan oleh masyarakat pada saat ini.Bagian terpenting yang
mempunyai nilai ekonomi pada tanaman albesia adalah kayunya. Pohonnya dapat
mencapai tinggi sekitar 30–45 meter dengan diameter batang sekitar 70 – 80 cm. Bentuk
batang albesia bulat dan tidak berbanir. Kulit luarnya berwarna putih atau kelabu, tidak
beralur dan tidak mengelupas. Kayu albesia dapat diolah menjadi bahan bangunan dan
bahan kerajinan. Seiring meningkatnya permintaan penggunaan kayu albesia, industriindustri pengolahan kayu mengolah kayu albesia terseburt menjadi barang jadi atau
barang yang sesuai dengan permintaan konsumen. Limbah serbuk kayu hasil dari
pengolahan kayu tersebut akan ikut mengalami peningkatan sesuai dengan permintaan
konsumen yang semakin meningkat. Umumnya limbah yang berupa serbuk kayu ini
9
hanya digunakan digunakan sebagai bahan bakar tungku, dibakar atau bahkan tidak
dipakai sama sekali, sehingga dapat menimbulkan pencemaran lingkungan. Untuk
menangulangi hal tersebut maka limbah serbuk kayu albesia dapat digunakan sebagai
bahan bakar biomssa berupa briket. Menurut Ervando, dkk (2012) kandungan yang
terdapat pada kayu albesia dapat dilihat pada tabel 2.2 bawah ini:
Tabel 2.2 hasil pengujian kayu albesia
Sampel
Kadar air
(%)
Kadar
Volatil
(%)
Kadar Abu
(%)
Kadar Kar- Nilai kalor
bon Terikat (kal/gram)
(%)
1
2
3
Rata-rata
8.525
8.031
7.916
8.158
89.111
90.284
90.624
90.006
1.861
1.502
1.415
1.593
0.503
0.183
0.045
0.243
4202,57
4270,90
4278,43
4250,63
2.2.2Serbuk Kayu AlbesiaSebagai Sumber Energi Alternatif
Meningkatnya permintaan kayu albesia untuk dijadikan bahan bangunan maupun
untuk bahan kerajinan,maka banyak industri-industri pengolahan kayu mengolah kayu
ini menjadi bahan jadi untuk memenuhi kebutuhan konsumen. Seiring dengan hal
tersebut limbah dari hasil pengolahan kayu albesia berupa serbuk kayu juga ikut
meningkat. Sebagai limbah dari hasil pengolahan kayu, serbuk kayu seringkali
menimbulkan persoalan tersendiri. Di samping penyimpanannya merampas ruang-ruang
terbuka dan proses penghancurannya juga lambat, sehingga jika tidak dimanfaatkan, bisa
menimbulkan pencemaran lingkungan. Padahal serbuk kayu sangat berpotensi bila
dijadikan sebagai sumber energi alternatif yang murah dan ramah lingkungan bagi
masyarakat. Gambar 2.3 merupakan limbah serbuk kayu albesia.
10
Gambar 2.3 Limbah serbuk kayu Albesia
Dilihat dari segi momentum pada saat ini adalah saat yang paling tepat untuk
mempromosikan serbuk kayu albesia sebagai salah satu sumber energi alternatif. Ini
dikarenakan masyarakat pada saat ini membutuhkan sumber energi yang murah meriah
menyangkut semakin naiknya harga bahan bakar minyak maupun gas.Meningkatnya
harga bahan bakar minyak maupun gas, jelas menuntut tambahan biaya rumah tangga.
Sementara pada saat yang sama, sumber penghasilan masyarakat pada saat ini cenderung
tidak ada perubahan. Ini jelas sangat memberatkan, terutama bagi masyarakat pedesaan
yang sangat menghandalkan minyak tanah sebagai sumber bahan bakar utama mereka.
Untuk menangani masalah tersebut, sangat tepat jika kemudianmenjadikan serbuk
kayu albesia yang masih dianggap limbah dan tersedia melimpah sebagai bahan bakar
alternatif, khususnya bagi masyarakat pedesaan. Caranya, dengan memodifikasi serbuk
kayu albesiadalam bentuk briket dan sebagai bahan bakar
kompor biomassa yang
praktis dan murah, sehingga mudah terjangkau oleh masyarakat luas. Fungsi kompor
biomassa, bisa sebagai alat substitusi menggantikan 100% minyak tanah.Namun, bisa
juga sebagai komplementasi, yang bisa mengurangi biaya pembelian minyak
tanah.(Mustika, 2006).
11
2.3
Pengenalan Sistem Pengeringan
2.3.1
Prinsip Dasar Pengeringan
Pengeringan adalah suatu proses pemindahan uap air dari material yang
dikeringkan ke media pengering yang biasanya berupa udara panas. Biasanya proses
pengeringan merupakan suatu proses akhir dari suatu rangkaian pembuatan produk yang
bertujuan untuk pengawetan produk dan setelah pengeringan bahan siap untuk disimpan
atau dijual.
Berdasarkan atas proses kontak antara media pengering dengan bahan yang akan
dikeringkan, maka pengeringan dapat dibedakan menjadi:
1. Pengeringan langsung (Direct drying), disini bahan yangdikeringkan langsung
berhubungan dengan bahan yang dipanaskan.
2. Pengeringan tidak langsung (Indirect drying), udara panas berhubungan
dengan bahan melalui perantara, umumnya berupa dinding – dinding atau
tempat meletakkan bahan. Bahan akan kontak langsung dengan panas secara
konduksi.
Berdasarkan sumbernya, faktor yang mempengaruhi pengeringan dibedakan
menjadi 2 yaitu:
1. Faktor internal, yaitu faktor yang mempengaruhi pengeringan yang berasal
dari material itu sendiri, faktor-faktor tersebut ialah ukuran material dan kadar
awal air material.
2. Faktor eksternal, yaitu faktor yang mempengaruhi pengeringan yang berasal
dari luar material. Faktor-faktor tersebut ialah perbedaan suhu, kelembaban
antara material dan udara pengering dan kecepatan aliran udara pengering.
12
Berdasarkan cara pemindahan bahan yang dikeringkan,maka proses pengeringan
dibedakan menjadi 2 yaitu:
1. Pengeringan Kontinyu (Continuous Drying)
Bahan
yang
dikeringkan
dilewatkan
pada
alat
pengering
secara
berkesinambungan dengan kapasitas dan kecepatan tetap. Jenis-jenis alat
pengering dengan metode kontinyu antar lain pengering terowongan (tunnel
dryer), pengeringan drum (drum dryer), pengeringan putar (rotary dryer),
pengering semprot (spray dryer).
2. Pengeringan Tumpukan (Batch Drying)
Pada proses ini bahan yang dikeringkan ditampung dalam suatu wadah,
kemudian baru dikeringkan dan bahan dikeluarkan setelah mencapai keadaan
kering, kemudian dilanjutkan dengan memasukkan bahan berikutnya.
Pada prinsipnya pengeringan merupakan suatu proses pemindahan panas dan
perpindahan massa uap air secara simultan. Panas sensibel diperlukan untuk menaikkan
temperature material yang dikeringkan, sedangkan panas laten diperlukan untuk
menguapkan kandungan air yang terdapat pada material. Uap air dipindahkan dari
permukaan bahan yang dikeringkan oleh media pengering yang biasanya berupa panas.
T
Pemanasan
Pembuangan uap
Perubahan fase
V
Gambar 2.4 T-V diagram (sumber : Yunus, A. Cengel. 1997)
13
Secara singkat proses yang terjadi dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Proses Pemanasan, pada tahap ini terjadi kenaikan temperature substansi
yang dipanaskan sebagai akibat adanya penambahan energy kalor dari luar.
Sekalipun sebenarnya terjadi proses penambahan volume, namun perubahan
volume yang terjadi sangat kecil maka dianggap bahwa kondisi volume
konstan. Adapun energy yang ditambahkan pada proses ini adalah berupa
sensibel heat.
2. Proses perubahan fase, sekalipun pada tahapan ini memerlukan banyak
energy (latent heat), namun seluruh energy yang diterima oleh substansi
tidak menimbulkan perubahan temperature karena dimanfaatkan untuk
terjadinya proses penguapan cairan yang terkandung dalam substansi yang
dipanaskan (perubahan fase dari cair menjadi uap air).
3. Proses pembuangan uap bersamaan dengan udara buang, pada tahap ini
uap air dibuang keluar ruangan pengering bersamaan dengan aliran udara
buang.
Pada dasarnya rangkaian proses yang terjadi selama pengeringan meliputi dua
proses sebagai berikut:
• Proses perpindahan massa.
• Proses perpindahan panas.
2.3.2 Perpindahan Massa
Proses pengeringan utamanya ditentukan dari besarnya perpindahan massa dari
material yang dikeringkan ke fluida pengering, adapun proses perpindahan massa ini
tergantung dari beberapa faktor antara lain:
a) Koefisien perpindahan massa (hm)
14
Perpindahan massa yang berhubungan dengan proses pengeringan
adalah secara konveksi.
b) Perbedaan konsentrasi air (ΔCA) antara fluida pengering dan material
yang dikeringkan.
Perpindahan massa pada material dapat terjadi secara difusi, yaitu proses
perpindahan massa dari bagian dalam material ke bagian permukaan material dan
dilanjutkan dengan perpindahan massa secara konveksi, yaitu proses perpindahan massa
dari material ke fluida pengering (udara) yang mengalir. Sehingga perpindahan massa
secara konveksi dirumuskan sebagai berikut:
Na = hm.A. (CAS - CA∞) (kmol/s)...............................................................(2.1)
Dimana:
hm
=koefisien perpindahan massa konveksi (m/s)
A
= luas penampang material (luas permukaan perpindahan massa) (m2).
CAS =Konsentrasi molar air (uap air) di permukaan material (kmol/m3).
CA∞
=Konsentrasi molar uap air di udara pengering (kmol/m3)
Laju pengeringan tergantung pada besarnya laju perpindahan massa konveksi dari
permukaan material menuju udara pengering. Laju perpindahan massa konveksi
tergantung pada koefisien perpindahan massa konveksi (hm), dimana besar kecilnya hm
tergantung pada temperature rata – rata udara pengering dan kecepatan aliran fluida
(udara) pengering. Makin besar kecepatan dan semakin tinggi temperatur udara
pengering maka semakin besar hm, semakin besar pula laju perpindahan massa konveksi.
15
2.4
Perpindahan Panas
Perpindahan panas adalah proses perpindahan energi yang terjadi karena adanya
perbedaan temperatur di antara material, dimana energi yang berpindah tersebut
dinamakan kalor atau panas (heat). Panas akan berpindah dari medium yang
bertemperatur lebih tinggi ke medium yang temperaturnya lebih rendah. Perpindahan
panas ini berlangsung terus sampai ada kesetimbangan temperatur diantara kedua
medium tersebut. Perpindahan panas dapat terjadi melalui beberapa mekanisme, yaitu
perpindahan panas secara konveksi, konduksi, dan radiasi.
2.4.1 Perpindahan Panas konveksi
Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi akibat adanya
perbedaan temperatur dari suatu permukaan media padat menuju fluida yang mengalir
(bergerak) atau sebaliknya. Suatu fluida memiliki temperatur, T, yang bergerak dengan
kecepatan, u, di atas permukaan media padat (Gambar 2.5). Temperatur media padat
lebih tinggi dari temperatur fluida, maka akan terjadi perpindahan panas konveksi dari
media padat ke fluida yang mengalir.
Gambar 2.5 Perpindahan panas konveksi dari permukaan media padat ke fluida yang mengalir
Sumber: (Incropera dan DeWitt, 3rd ed.)
Laju perpindahan panas konveksi adalah merupakan Hukum Newton tentang
pendinginan (Newton’s Law of Cooling) yaitu:
qkonv = h.As.(Ts - T) ..........................................................................
(2.2)
16
dimana:
qkonv = Laju perpindahan panas konveksi (W)
h
= Koefisien perpindahan panas konveksi ( W/m2.K)
As
= Luas permukaan perpindahan panas (m2)
Ts
= Temperatur permukaan (K)
T
= Temperatur fluida (K)
Menurut aliran fluidanya, perpindahan panas konveksi dapat diklasifikasikan
menjadi:
a.
Konveksi paksa (forced convection), terjadi bila aliran fluidanya disebabkan
oleh gaya luar, seperti : blower, pompa, atau kipas angin.
b.
Konveksi alamiah (natural convection), terjadi bila aliran fluidanya
disebabkan oleh efek gaya apungnya (buoyancy forced effect). Pada fluida,
temperatur berbanding terbalik/berlawanan dengan massa jenis (density).
Dimana, makin tinggi temperatur fluida maka makin rendah massa jenis fluida
tersebut, sebaliknya makin rendah temperatur maka makin tinggi massa
jenisnya. Fluida dengan temperatur lebih tinggi akan menjadi lebih ringan
karena massa jenisnya mengecil maka akan naik mengapung di atas fluida
yang lebih berat.
2.4.2 Perpindahan Panas Konduksi
Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi akibat adanya
perbedaan temperatur antara permukaan yang satu dengan permukaan yang lain pada
suatu media padat atau pada media fluida yang diam.
Konsep yang ada pada konduksi adalah merupakan aktivitas atomik dan
molekuler. Sehingga peristiwa yang terjadi pada konduksi adalah perpindahan energi
dari partikel yang lebih energetik (molekul lebih berenergi/bertemperatur tinggi) menuju
partikel yang kurang energetik (molekul kurang berenergi/ bertemperatur lebih rendah),
akibat adanya interaksi antara partikel-partikel tersebut.
17
Untuk kondisi perpindahan panas keadaan steady melalui dinding datar satu
dimensi seperti ditunjukan pada gambar 2.4.
Gambar 2.6 Perpindahan panas konduksi pada dinding datar
Sumber : (Incropera, Frank P and DeWitt, David P., 1996)
Persamaan laju konduksi dikenal dengan Hukum Fourier tentang Konduksi
(Fourier Low of Heat Conduction), yang persamaan matematikanya sebagai berikut:
qkond =  kA
dT
................................................................................
dx
(2.3)
dimana:
qkond = Laju perpindahan panas konduksi (W)
k
= Konduktivitas thermal bahan (W/m.K)
A
= Luas penampang tegak lurus terhadap arah aliran panas (m)
dT
= Gradien temperatur pada penampang tersebut (K/m)
dx
Tanda negatif (-) diselipkan agar memenuhi Hukum Kedua Termodinamika, yaitu
bahwa panas mengalir dari media yang bertemperatur lebih tinggi menuju media yang
temperaturnya lebih rendah.
18
2.4.3
Perpindahan Panas Radiasi
Proses perpindahan panas secara radiasi adalah suatu proses perpindahan
energy panas yang terjadi dari benda yang bertemperatur tinggi menuju benda dengan
temperatur lebih rendah dengan tanpa melalui suatu medium perantara. (Kreith 1986).
Pada proses perpindahan energy panas secara radiasi ini semua permukaan pada
temperature tertentu mengemisikan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik,
proses perpindahan panas secara radiasi dapat pula terjadi pada dua media yang dibatasi
oleh media yang bersuhu lebih dingin daripada keduanya (Cengel 1997).Sehingga dapat
disimpulkan bahwa perpindahan panas secara radiasi adalah mekanisme perpindahan
panas yang terjadi melalui gelombang elektromagnetic yang terjadi pada suatu
permukaan dengan emisivitas antara nol dan satu.
Laju perpindahan panas radiasi atau panas yang diemisika oleh permukaan suatu
benda riil (nyata) adalah :
q RADIASI
=
ε σ Ts4 A..............................................................................(2.4)
Dimana:
q RADIASI = laju perpindahan panas secara radiasi (Watt)
ε
σ
= emisivitas permukaan benda.
= konstanta Stevan – Boltzmann (5,67 . 10-8) (W/
)
Ts
=Temperatur permukaan benda, selalu dalamabsolut (K)
A
= Luas permukaan perpindahan panas radiasi (m2)
Tsur
= Temperatur surrounding (K)
Laju perpindahan panas radiasi netto antara permukaan benda yang bertemperatur
lebih tinggi menuju permukaan media yang bertemperatur lebih rendah atau sebaliknya
dinyatakan dengan :
19
q RAD. NETTO = ε A σ (Ts4- Tsur4) jika Tsur <Ts........................................(2.5)
q RAD. NETTO = ε A σ (Tsur4- Ts4) jika Tsur >Ts........................................(2.6)
2.5
Udara Pengering
Fluida merupakan suatu zat yang dapat mengalami perubahan bentuk secara terus
menerus bila terkena gaya geserwalaupun gaya geser yang diterimanya tersebut sangat
kecil. Fluida yang dimaksud bisa berupa udara, gas dan zat cair.
2.5.1
Aliran Udara Pengeringan
Pada proses pengering ini menggunakan proses aliran alami (Natural Flow) yaitu
menggunakan cerobong sebagai pengalir udara, sehingga laju aliran massa (mass flow
rate) udara dipengaruhi oleh efek gaya apung. (Bouyancy Force Effect). Dengan laju
aliran massa udara yang alami memungkinkan udara pengering mencapai temperatur
yang lebih tinggi, sehingga udara pengering dapat mengeringkan dengan lebih efisien.
Fungsi aliran udara pengering adalah:
-
Sebagai perantara gelombang panas melintasi permukaan luarmaterial,
sehingga yang terkandung pada material terevaporasi.
-
Membawa uap air yang terevaporasi dari permukaan materialmenuju
cerobong pembuangan udara bercampur uap.
2.5.2
Stack Effect
Stack efek adalah pergerakan udara ke dan dari cerobong asap, tumpukan gas
buang, dan didorong oleh kemampuan mengapung. Apung terjadi karena perbedaan
tekanan antara dalam ruangan dorongan kerapatan udara bebas yang disebabkan oleh
perbedaan suhu dan kelembapan. Hasilnya adalah positif atau negatif (gaya apung).
Semakin besar perbedaan termal dan ketinggian struktur, semakin besar kekuatan daya
20
apung, dan dengan demikian efek tumpukan yang disebut sebagai “efek cerobong asap”
akan membantu mendorong ventilasi alami dan infiltrasi.
2.5.3
Kelembaban Udara (Air Humidity)
Material memiliki kemampuan untuk menyerap dan melepaskan kandungan air.
Oleh karena itu penting untuk dapat mengetahui tingkat kelembaban udara sekitarnya.
Adapun macam – macam kelembaban udara, adalah sebagai berikut:
a)
Kelembaban Udara Absolut (Absolute Humidity, ω)
Kelembaban udara absolut adalah nilai jumlah kandungan uap air dalam
satu kilogram udara (gr/Kg). Namun nilai kelembaban udara absolut ini
sangat dipengaruhi oleh panas termal udara, namun demikian nilainya
tidak mengalami perubahan saat mengalami pemanasan ataupun
pendinginan. Pada temperatur tinggi, udara cenderung menghisap
kelembaban (uap air)
b)
Kelembaban Udara Relatif (Relative Humidity, Ф)Adalah jumlah
persentase kandungan uap air yang dihitung atas dasar udara
berkandungan maksimum (udara jenuh). Kelembaban relatif pada udara
jenuh harus selalu 100%. Kelembaban udara relatif akan menurun bila
udara dipanaskan dan meningkat bila udara didinginkan. Dengan catatan
bahwa jumlah kandungan air yang ada pada udara tidak mengalami
perubahan.
2.6
Sistem Pengeringan Buatan
System pengering buatan berbeda dengan system pengering secara alami (Natural
Air Drying), pada system ini proses pengeringan tidak sepenuhnya bergantung pada
kondisi cuaca. Sirkulasi gerakan dan arah angin yang mengandung energy panas udara
21
yang mengalir baik proses aliran paksa maupun alami, bila udara dalam ruangan terlalu
lembab udara tersebut dapat dibuang melalui saluran pembuangan (damper) untuk
kemudian digantikan dengan udara baru yang tidak terlalu lembab.
Sifat pengering buatan dibuat untuk mendapatkan beberapa nilai positif yang
tidak dapat dicapai oleh sistem pegeringan secara, alami, misalnya:
1.Proses pengeringan tidak sepenuhnya bergantung pada panas matahari atau
kondisi musim.
2.Dengan singkatnya proses pengeringan, kapasitas pengeringan dapat
ditingkatkan.
3.Proses pengeringan dapat terjadi secara kontinyu dan dapat dilakukan
sewaktu – waktu sesuai keinginan.
4.Bahan yang dikeringkan akan lebih aman dari gangguan luar yang dapat
merusak bahan atau produk, seperti : debu, hewan, gangguan cuaca dan lain –
lain.
5. Penggunaan filter udara pada saluran udara masuk memungkinkan bahwa
udara pengeringan benar – benar bersih dari kotaran, debu dan lainnya.
2.7
Nilai Kalor
Nilai kalor adalah suatu angka yang menyatakan jumlah panas/kalori yang
dihasilkan dari proses pembakaran sejumlah bahan bakar tertentu dengan udara/oksigen
menurut Yelina,dkk (2000).
Nilai kalor dapat dicari dengan menggunakan alat bomb calorimeteruntuk
mengetahui selisih perubahan temperature dalam proses pembakaran dan data tersebut
dapat dihitung dengan rumus:
22
........................................ (2.7)
HHV =
LHV =
Dimana :
HHV
= Nilai kalor atas bahan bakar (kal/gr)
C
= Nilai kalor standarisasi dari natrium benzoid acid (kal/˚C)
= (T2-T1) selisih antara temperatur akhir dengan temperatur awal
(˚C)
LHV
= Nilai kalor bawah bahan bakar (kal/gr)
X
= Massa H2O yang terbentuk selama proses pembakaran (gr
H2O/gr bb)
LH
= Panas latent penguapan H2O (kal/gr H2O)
2.8Kesetimbangan Energi
Kesetimbangan energi yang terjadi pada sistem pengering (alat pengering dan
kompor biomassa) seperti yang ditunjukan pada gambar 2.7 dibawah ini adalah:
23
Gambar 2.7 Sistem Alat Pengering
Keterangan:
ṁabu
= laju massa abu (kg/s)
ṁa
= laju massa udara (kg/s)
ṁfg
= laju massa gas buang (kg/s)
Ėbb
= laju energi bahan bakar (kJ/s)
ĖLa
= laju energi losses pada abu (kJ/s)
ĖLc
= laju energi losses pada cerobong (kJ/s)
= Laju panas losses pada transmisi dinding kompor (kJ/s)
=Laju panas losses pada transmisi dinding pengering (kJ/s)
LTS
= laju panas losses pada transmisi saluran penghubung kompor dengan
alat pemgering (kJ/s)
24
Kesetimbangan energi pada sistem pengering:
=
+
.......................................................................(2.10)
Dimana:
=
Laju energi masuk sistem pengering (kJ/s)
=
Laju energi tersimpan dalam sistem (kJ/s)
=
Laju energi keluar sistem (kJ/s)
Asumsi :
= 0, karena sistem steady state
Maka persamaan diatas:
=
..............................................................................(2.11)
=
+
...............................................................(2.12)
̇
=
̇
̇
.................................(2.13)
Maka:
=
+
...............................................................(2.14)
Laju energi losses pada cerobong:
=
(
+
) Cp. Tc...................................................(2.15)
Laju energi losses pada abu:
=
x LHV...........................................................(2.16)
Dimana:
=
Laju energi losses pada cerobong (kJ/s)
=
Laju energi losses pada abu (kJ/s)
=
Laju massa abu (Kg/s)
=
Laju masssa fluegas (Kg/s)
=
Laju massa air pada ata yang terbuang/menguap (Kg/s)
=
Kalor jenis pada tekanan kontas(udara)
25
=
Temperatur cerobong (˚C)
=
Temperatur abu (˚C)
Laju panas losses transmisi dinding kompor dapat dihitung dengan rumus:
ĖLTK
=
=
Laju panas losses transmisi dinding saluran penghubung kompor dengan alat pengtering:
ĖLTS
=
=
Laju panas losses transmisi dinding pengering:
ĖLTS
=
=
Rtot
=
R1 + R2
=
+
Dimana:
LB = ketebalan material glasswool (m)
LA = ketebalan material plat besi (m)
KB = konduktivitas thermal material glasswool ( ⁄
KA = konduktivitas thermal material plat besi ( ⁄
A = luas penampang (m2)
Tsi = temperatur dinding bagian dalam sistem (K)
Tso = temperatur dinding bagian luar sistem (K)
R1 = tahanan thermal pada plat besi (k/w)
)
)
26
R2 = tahanan thermal pada glasswool (k/w)
2.9Laju Massa Bahan Bakar
Laju massa bahan bakar dapat dihitung menggunakan rumus :
̇ bb =
.........................................................................................................(2.17)
Dimana:
̇
= Laju massa bahan bakar (kg/s)
mawal = Massa awal bahan bakar (kg)
msisa = Massa sisa bahan bakar (kg)
t
2.11
= Waktu Pengeringan (s)
Performansi Pengeringan
Performansi pengeringan dengan memanfaatkan energi panas dari kompor
biomassa meliputi parameter berikut ini :
a. Energi panas berguna (Ė
) adalah jumlahenergi panas yang digunakan
untuk menguapkan masa uap air pada material yang akan dikeringkan
persatuan waktu, dinyatakan dalam bentuk persamaan sebagai berikut:
Ė
=Ė
= ̇
(W) ....................................................................(2.18)
Dimana:
Ė
Ė
= Laju energi panas berguna (kJ/s)
= Laju energi penguapan (kJ/s)
̇ = Laju massa air pada ata yang menguap (kg/s)
= (didapat dari tabel saturated water yang dimana diasumsikan suhu
material yang dipanaskan) (Kal/gr)
27
b. Sumber energi dari bahan bakar yang memasuki ruang pengering secara
matematis ditulis dalam persamaan sebagai berikut ini:
Ė
= ̇ bb . LHV (W) ..................................................................(2.19)
Dimana:
Ė
= Lajuenergi bahan bakar (kJ/s)
̇ bb= Laju massa bahan bakar yang dipergunakan (kg/s)
LHV= Nilai kalor biomassa (kJ/kg)
Download

BAB II DASAR TEORI 2.1 Gambaran Umum Ata Ata merupakan