Laporan Tugas Akhir

 Laporan Tugas Akhir
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Gabah
Menurut D.Joy dan E.J.Wibberley, gabah adalah biji padi atau disebut juga dengan
bulir padi. Sebelum proses penggilingan gabah untuk dijadikan beras, maka gabah harus
dilakukan proses pengeringan terlebih dahulu.
2.1.1 Kriteria Gabah
Untuk kriteria keringnya gabah maka pemerintah membaginya dalam tiga bagian yakni
seperti dikutip
dari www.wikipedia.com yang diakses tanggal 5 April 2012 adalah sebagai
berikut.

Gabah Kering Panen (GKP), gabah yang mengandung kadar air lebih besar dari 18%
tetapi lebih kecil atau sama dengan 25% (18%<KA<25%), hampa/kotoran lebih besar
dari 6% tetapi lebih kecil atau sama dengan 10% (6%<HK<10%), butir hijau/mengapur
lebih besar dari 7% tetapi lebih kecil atau sama dengan 10% (7%<HKp<10%), butir
kuning/rusak maksimal 3% dan butir merah maksimal 3%.

Gabah Kering Simpan (GKS), adalah gabah yang mengandung kadar air lebih besar
dari 14% tetapi lebih kecil atau sama dengan 18% (14%<KA<18%), kotoran/hampa
lebih besar dari 3% tetapi lebih kecil atau sama dengan 6% (3%<HK<6%), butir
hijau/mengapur lebih besar dari 5% tetapi lebih kecil atau sama dengan 7%
(5%<HKp<7%), butir kuning/rusak maksimal 3% dan butir merah maksimal 3%.

Gabah Kering Giling (GKG), adalah gabah yang mengandung kadar air maksimal
14%, kotoran/hampa maksimal 3%, butir hijau/mengapur maksimal 5%, butir
kuning/rusak maksimal 3% dan butir merah maksimal 3%.
2.2 Pengeringan
Menurut Dr.Ing Anton Irawan, pengeringan adalah proses pengeluaran air
atau
pemisahan air dalam jumlah yang realtif kecil dari bahan dengan menggunakan energi
panas. Hasil dari poeses pengeringan adalah bahan kering yang mempunyai kadar air setara
dengan kadar air kesetimbangan udara normal.
Sedangkan pada proses pengeringan pada gabah mempunyai prinsip yang sama dengan
pengeringan dengan bahan yang lain. Akan tetapi, yang membedakan proses
pengeringannya adalah temperatur pengeringan yang dibatasi pada rentang tertentu.
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
4
Laporan Tugas Akhir
Menurut departemen pertanian suhu pengeringan gabah untuk gabah yang akan dijadikan
biji adalah
400C. Sedangkan untuk suhu pengeringan gabah untuk penggilingan adalah
450C.
2.2.1 Penentuan
Kandungan Air pada Gabah
Kandungan air suatu bahan dapat dinyatakan dalam wet basis atau dry basis.
Kandungan kelembaban dalam wet basis menyatakan perbandingan massa air dalam bahan
dengan massa total bahan. Pada dry basis, kandungan air dihitung dengan membagi massa
air dalam bahan dengan massa yang keringnya saja. Keduanya baik wet basis dan dry basis
dalam persentase
kelembaban :
Keterangan
……………………………...(pers 2.1)
Mw =
: Mw = Wet Basis
mw = massa air
2.2.2
md
= massa kering bahan
Md
=
Md
= Dry basis
Massa Uap Air yang Diuapkan Dalam Pengeringan
Proses pengeringan adalah proses menurunkan kadar air suatu bahan sampai pada batas
kandungan air yang ditentukan. Dalam wet basis, jumlah massa air yang diuapkan dihitung
berdasarkan selisih massa air mula-mula (mw1) dan massa air akhir (mw2).
∆mw
Keterangan
= mw1 - mw2
……………………………...(pers 2.2)
: ∆m w = Massa air yang diuapkan pada proses pengeringan
Dimana
Kadar
Sehingga
mw1
= K0 . M
Ko
= Kadar air mula-mula dalam wet basis (%)
M
= Massa total bahan sebelum dikeringkan
air
K
dicari
dengan
K
=
K
= Kadar air setelah pengeringan dalam wet basis (%)
cara:
:
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
5
Laporan Tugas Akhir
mw2
=
.
∆mw
=
(
Maka didapat
:
)
……………………...................(pers 2.3)
2.2.3 Kelembaban Udara
Kelembaban
udara mempengaruhi kemampuan udara untuk memindahkan uap air.
Secara umum, kelembaban udara adalah ukuran kandungan air dalam udara. Kelembaban
udara dapat dinyatakan dalam dua pengertian yang berbeda yaitu kelembaban relatif dan
kelembaban mutlak.
Kelembaban mutlak adalah massa uap air dalam tiap satuan massa udara kering yang
dinyatakan
dengan satuan massa uap air per satuan massa udara kering. Kelembaban udara
relatif adalah perbandingan kelembaban udara tertentu dengan kelembaban udara jenuh
pada kondisi tekanan yang sama. Perbandingan ini dinyatakan dengan persentase
kejenuhan udara 100% untuk udara jenuh dan 0 % untuk udara yang benar-benar kering.
2.3 Sifat-Sifat Cahaya
Apabila sebuah cermin yang menerima cahaya, diarahkan ke sebuah dinding maka
akan nampak cahaya tersebut ke dinding. Hal ini disebabkan dapat memantulkan cahaya ke
permukan dinding.
2.3.1
Hukum Pemantulan Cahaya Snellius
Ada dua hukum pemantulan yang dikemukakan oleh snellius, yaitu:
1. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang dan berpotongan
di satu titik pada bidang itu.
2. Sudut antara sinar pantul dan garis normal (sudut pantul /r) sama dengan sudut antara
sinar datang dan garis normal (sudut datang /i) (i=r). Garis normal adalah garis yang
tegak lurus bidang datar.
2.3.2 Hukum Pembiasan Cahaya Snellius
Seperti pada peristiwa pemantulan cahaya pada pembiasan cahaya juga dijumpai
hukum snellius. Sebagai contoh cahaya merambat dari medium 1 dengan kecepatan V1 dan
sudut datang I menuju ke medium 2.Saat di medium 2 kecepatan cahaya berubah menjadi
V2 dan cahaya dibiaskan dengan susdut bias r.
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
6
Laporan Tugas Akhir
Berdasarkan
teori muka gelombang rambatan cahaya dapat digambarkan sebagai
muka gelombang
yang tegak lurus arah rambatan dan muka gelombang itu membelok saat
menembus bidang batas medium 1 dan medium 2.
2.3.3 Jenis
Pemantulan Cahaya
Cahaya yang datang pada suatu permukaan akan dipantulkan. Pemantulan cahaya
ini tergantung pada plat permukaannya, dikenal dengan pemantulan teratur dan pemantulan
baur.
Sifat-sifat pemantulan teratur antara lain:


Berkas sinar-sinar sejajar dipantulkan sejajar juga.
Banyak sinar pantul yang mengenai mata pengamat sehingga tampak
bersinar terang.

Terjadi pada benda-benda yang permukaannya halus (rata) seperti baja,
kaca, dan alumunium.
Sedangkan sifat-sifat pemantulan baur antara lain:

Berkas sinar-sinar sejajar dipantulkan ke segala arah.

Hanya sedikit sinar pantul yang mengenai mata pengamat sehingga benda
tampak suram.

Terjadi pada benda yang mempunyai permukaan kasar.
2.4 Radiasi Surya
2.4.1 Geometri Radiasi Surya
Lokasi dan kemiringan permukaan menentukan besarnya sudut datang radiasi surya
pada permukaan tersebut. Hubungan antara suatu permukaan dengan radiasi surya yang
datang dapat digambarkan dengan beberapa istilah yang diwakili oleh simbol sudut berikut
ini :

ɸ
= sudut lintang yang merupakan sudut lokasi permukaan terhadap ekuator, dimana
untuk arah utara diberi tanda positif : -900 ≤ ɸ ≤ 900

δ
= sudut deklinasi matahari terhadap garis zenith di ekuator pada saat jam 12.00
waktu matahari atau letak sudut kemiringan bumi matahari akibat rotasi bumi pada arah
sumbu axis bumi matahari. Untuk arah utara diberi tanda positif -900 ≤ δ ≤ 23.45 0 .

β
= sudut kemiringan yaitu sudut antara permukaan bidang yang dimaksud dengan
bidang horizontal 00 ≤ β ≤ 1800.
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
7
Laporan Tugas Akhir

γ = sudut
azimut permukaan , yaitu sudut antara proyeksi dari arah normal permukaan
pada bidang horizontal dengan garis meridian, titik nol di selatan, ke arah timur
bertanda negatif, ke arah barat bertanda positif 180 0 ≤ γ ≤ 1800.

θ = sudut insiden/dating/timpa, yaitu sudut antara radiasi langsung pada permukaan
dengan arah normal dari permukaan tersebut.

θz = sudut zenith matahari, yaitu sudut antara radiasi langsung dari matahari dengan
garis normal bidang horizontal.

α
= sudut ketinggian matahari, yaitu sudut antara radiasi langsung dari matahari
dengan bidang horizontal.

ω
= sudut jam, yaitu perpindahan sudut dari matahari kearah timur atau barat dari
garis bujur lokal akibat adanya rotasi bumi pada axisnya sebesar 150 tiap jam (harga nol
tepat pada jam 12.00 waktu matahari, kea rah pagi bertanda positif, kearah petang
bertanda negatif).
2.4.2 Radiasi Surya Pada Permukaan Bumi
Radiasi surya yang sampai pada permukaan bumi telah mengalami perubahan
intensitas akibat penghamburan antara lain oleh molekul-molekul udara, nitrogen, oksigen,
aerosol, uap air, debu, dan partikel-partikel lain. Penghamburan radiasi ini menyebabkan
langit tampak langit berwarna biru pada hari cerah.
Beberapa radiasi yang sudah mengalami penghamburan ini mencapai permukaan
bumi dikenal dengan radiasi radiasi difusi. Radiasi difusi biasanya disebut juga radiasi
langit. Apabila radiasi surya tidak mengalami penghamburan oleh atmosfir, maka radiasi
sampai ke permukaan sebagai radiasi langsung(beam radiation).
Pelemahan radiasi juga disebabkan oleh penyerapan atmosfir oleh molekul-malekul
ozon, air dan karbondioksida. Penyerapan radiasi oleh molekul ozon di luar atmosfir terjadi
pada daerah panjang gelombang ultra violet dan panjang gelombang radiasi di bawah 0.29
μm. Uap air memegang peranan penting dalam penyerapan spektrum radiasi inframerah.
Banyaknya pelemahan radiasi ditentukan oleh panjang lintasan atmosfir yang dilalui sinar
dan komposisi atmosfir. Panjang lintasan atmosfir yang dinyatakan dalam massa udara (air
mass) yaitu perbandingan ratio massa atmosfir dalam lintasan dimana matahari tapat di atas
permukaan laut. Rasio udara dirumuskan :
m=
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
..........................................................(pers 2.4)
8
Laporan Tugas Akhir
jadi
pada permukaan laut apabila matahari berada tepat pada zenith maka nilai m
=1.
Secara umum radiasi termal dapat dibedakan menurut daerah panjang gelombangnya
yaitu radiasi surya atau radiasi gelombang pendek dan gelombang panjang. Radiasi
pendek berasal atau dipancarkan dari matahari dan berada pada daerah panjang
gelombang
0.3 – 3.0 μm. Radiasi gelombang panjang berasal dari sumber pada temperatur
gelombang
mendekati temperatur ambien dengan daerah panjang gelombang lebih dari 3 μm. Radiasi
gelombang panjang bisa dipancarkan oleh atmosfir, kolektor atau benda lain pada
temperatur normal.
Gambar 2.1 Sifat radiasi yang penting dalam proses termal surya
Sumber. J.A. Duffie & W.A.Beckman, solar engineering of thermal process
John Willey & Sons, inc., New York,1991, hal 47.
2.4.3 Indeks kecerahan langit
Radiasi yang datang pada permukaan bumi sudah mengalami penyusutan energi akibat
pengaruh atmosfir bumi. Radiasi yang diterima oleh suatu permukaan horizontal dapat
dibandingkan dengan radiasi extraterristrial dalam suatu fraksi yang dinamakan indeks
kecerahan langit.
Semua indeks kecerahan langit, KT adalah perbandingan energy radiasi yang
diterima oleh suatu permukaan horizontal tiap jam dengan energy radiasi extraterrestrial
tiap jam
KT
=
………....................................(pers 2.5)
Indeks kecerahan langit dapat juga dinyatakan berdasarkan radiasi harian, KT yaitu
rasio energi radiasi pada hari tertentu terhadap energi radiasi extraterrestrial pada hari
tersebut.
KT
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
=
………………..………………(pers 2.6)
9
Laporan Tugas Akhir
Untuk perhitungan energi radiasi rata-rata bulanan, indeks kecerahan langit dinyatakan
oleh KT yaitu fraksi radiasi rata-rata bulanan terhadap radiasi eztraterrestrial rata-rata
bulanan.
2.4.4
Konsep Radiasi
Radiasi termal adalah suatu bentuk energi elektromagnetik yang dipancarkan oleh
permukaan suatu benda pada spectrum tertentu, tidak seperti halnya pada perpindahan
panas konduksi dan konveksi yang memerlukan medium untuk perpindahan energinya,
pada radiasi termal energi dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat yang lain tanpa
kehadiran suatu bentuk materi apapun sebagai medium pemindahannya. Pada
kenyataannya, perpindahan energi radiasi paling efisien terjadi dalam vakum.
Radiasi termal dipancarkan oleh segala benda yang ada disekitar kita. Mekanisme
pancaran atau emisi ini yaitu energi yang dilepaskan oleh gerakan bolak balik atau
transisisejumlah atom-atom, molekul-molekul, spectrum-elektron pembentuk materi.
Gerakan-gerakan ini didukung oleh energi dalam yang dibangkitkan pada suatu keadaan
yang tereksitansi secara termal.
Dilihat dari sifat pemindahannya, radiasi dapat dipandang sebagai perambatan
gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu, radiasi
yang dipancarkan dapat
didistribusikan berdasarkan daerah panjang gelombang.
Gambar 2.2 Spektrum radiasi elektromagnetik
Sumber. J.A. Duffle & W.A. Beckman, solar engineering of thermal process
John Willey & Sons, Inc., New York, 1991, hal 148
Dalam energi surya, daerah panjang gelombang yang penting yaitu 10 spectrum
ultraungu hingga inframerah dekat dari 0.3 – 25 μm. Radiasi surya diluar atmosfir memuat
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
10
Laporan Tugas Akhir
energi paling
banyak pada daerah 0.3 – 3 μm. Radiasi merambat dalam keadaan vakum
dengan kecepatan
cahaya diformulasikan oleh :
C =
=
……………………………(pers. 2.7)
Dimana Co adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa dan n adalah indeks bias
medium,
adalah panjang gelombang dan v frekuensi.
2.4.5 Absorptivitas, Reflektivitas dan Transmitivitas
Bila seberkas radiasi menimpa suatu permukaan, sebagian radiasi akan dipantulkan dan
sebagian radiasi akan dipantulkan dan sebagian lagi akan tembus medium tersebut. Selama
medium, radiasi akan akan terus mengalami pengurangan. Apabila tidak ada
menembus
radiasi yang
diteruskan maka berarti radiasi yang menembus medium diserap seluruhnya
oleh medium tersebut. Maka medium ini dikatakan buram atau medium yang tidak tembus
cahaya. Sebaliknya jika tidak ada pengurangan radiasi dalam medium, maka seluruh
radiasi akan diteruskan oleh medium, dikatakan sebagai medium transparan. Suatu sifat di
antara kedua medium tadi adalah medium semitransparan dimana radiasi yang akan jatuh
pada medium itu akan dipantulkan, diserap dan diteruskan. Fraksi radiasi yang dpantulkan
disebut reflektansi, ρ, fraksi radiasi yang diserap adalah absorptansi, α. Dan fraksi yang
diteruskan adalah transmitansi, τ. Hukum kekekalan energi untuk benda semitransparan
dinyatakan
ρ + α + τ =1
Gambar 2.3 Sifat Penerimaan radiasi oleh medium semitransparan
Sumber. J.A. Duffle & W.A. Beckman, solar engineering of thermal process
John Willey & Sons, Inc., New York, 1991, hal 148.
Semua permukaan buram yang tidak memantulkan radiasi sama sekali disebut sebagai
blackbody atau benda hitam. Suatu benda hitam dikatakan penyerapan sempurna, oleh
karena itu benda hitam adalah suatu konsep ideal suatu permukaan.
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
11
Laporan Tugas Akhir
2.5 Kolektor
Kolektor
surya
menurut
Ismanto
Alpha's
dalam
blognya
http://ismantoalpha.blogspot.com didefinisikan sebagai sistem perpindahan panas yang
menghasilkan energi panas dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari sebagai sumber
energi utama.
Ketika cahaya matahari menimpa absorber pada kolektor surya, sebagian
cahaya akan
dipantulkan
kembali ke lingkungan, sedangkan sebagian besarnya akan
diserap dan dikonversi menjadi energi panas, lalu panas tersebut dipindahkan kepada fluida
yang bersirkulasi di dalam kolektor surya untuk kemudian dimanfaatkan guna berbagai
aplikasi.
Kolektor surya yang pada umumnya memiliki komponen-komponen utama, yaitu
[Duffie John A., dan William A. Beckman, 1991].

Cover, berfungsi untuk mengurangi rugi panas secara konveksi menuju lingkungan.

Absorber, berfungsi untuk menyerap panas dari radiasi cahaya matahari.

Kanal, berfungsi sebagai saluran transmisi fluida kerja.

Isolator, berfungsi meminimalisasi kehilangan panas secara konduksi dari absorber
menuju lingkungan.

Frame, berfungsi sebagai struktur pembentuk dan penahan beban kolektor.
2.5.1 Flat-Plate Collectors
Kolektor surya merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memanaskan fluida
kerja yang mengalir kedalamnya dengan mengkonversikan energy radiasi matahari
menjadi panas. Fluida yang dipanaskan berupa cairan minyak , oli, dan udara kolektor
surya plat datar mempunyai temperatur keluaran dibawah 95°C. dalam aplikasinya
kolektor plat datar digunakan untuk memanaskan udara dan air. (Goswami, 1999).
Keuntungan utama dari sebuah kolektor surya plat datar adalah bahwa
memanfaatkan kedua komponen radiasi matahari yaitu melalui sorotan langsung dan
sebaran, tidak memerlukan tracking matahari dan juga karena desainnya yang sederhana,
hanya sedikit memerlukan perawatan dan biaya pembuatan yang murah. Pada umumnya
kolektor jenis ini digunakan untuk memanaskan ruangan dalam rumah, pengkondisian
udara, dan proses-proses pemanasan dalam industri. (Duffie, 1991).
Tipe ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperatur
di bawah 100°C. Spesifikasi tipe ini dapat dilihat dari absorber-nya yang berupa plat datar
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
12
Laporan Tugas Akhir
yang terbuat
dari material dengan konduktivitas termal tinggi, dan dilapisi dengan cat
berwarna hitam. Kolektor pelat datar memanfaatkan radiasi matahari langsung dan
terpencar ( beam dan diffuse ), tidak membutuhkan pelacak matahari, dan hanya
membutuhkan sedikit perawatan. Aplikasi umum kolektor tipe ini antara lain digunakan
untuk pemanas
air, pemanas gedung, pengkondisian udara, dan proses panas industri.
penunjang yang terdapat pada kolektor pelat datar antara lain; transparent
Komponen
cover, absorber, insulasi, dan kerangka.
Gambar 2.4 Flat-Plate Collectors
Sumber. J.A. Duffle & W.A. Beckman, solar engineering of thermal process
John Willey & Sons, Inc., New York, 1991, hal 148
2.5.2 Concentrating Collectors
Jenis ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperatur
antara 100 – 400°C. Kolektor surya jenis ini mampu memfokuskan energi radiasi cahaya
matahari pada suatu receiver, sehingga dapat meningkatkan kuantitas energi panas yang
diserap oleh absorber. Spesifikasi jenis ini dapat dikenali dari adanya komponen
konsentrator yang terbuat dari material dengan transmisivitas tinggi. Berdasarkan
komponen absorber-nya jenis ini dikelompokan menjadi dua jenis yaitu Line Focus dan
Point Focus.
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
13
Laporan Tugas Akhir
Gambar 2.5 Concentrating Collectors
Sumber. J.A. Duffle & W.A. Beckman, solar engineering of thermal process
John Willey & Sons, Inc., New York, 1991, hal 148
Agar cahaya matahari selalu dapat difokuskan terhadap tabung absorber,
concentrator
harus dirotasi. Pergerakan ini disebut dengan tracking. Temperatur fluida
0
melebihi 4000
C dapat dicapai pada sistem kolektor ini seperti terlihat pada gambar diatas.
2.5.2.1
Perhitungan titik fokus solar collector
Gambar 2.6 Titik fokus pada solar collector
Berdasarkan gambar di atas diperoleh suatu persamaan seperti berikut ini.
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
14
Laporan Tugas Akhir
(X − 0) − (y − f) =
(X − X) − (y − (−f))
x2 + y2 + f2 - 2y*f
= y2 + f2 + 2y*f
y
= x2 / 4f
d
= (D/2)2 / 4f
f
= D2 / 16d
……………………………………...(pers 2.8)
2.5.3 Evacuated Tube Collectors
Jenis ini dirancang untuk menghasilkan energi panas yang lebih tinggi
dibandingkan dengan dua jenis kolektor surya sebelumnya. Keistimewaannya terletak pada
efisiensi transfer panasnya yang tinggi tetapi faktor kehilangan panasnya yang relatif
rendah. Hal ini dikarenakan fluida yang terjebak diantara absorber dan cover-nya
dikondisikan dalam keadaan vakum, sehingga mampu meminimalisasi kehilangan panas
yang terjadi secara konveksi dari permukaan luar absorber menuju lingkungan.
Gambar 2.7 Evacuated Receive
Sumber. J.A. Duffle & W.A. Beckman, solar engineering of thermal process
John Willey & Sons, Inc., New York, 1991, hal 148
2.6 Konstanta pegas
Konstanta pegas dipengaruhi oleh hubungan antara pertambahan jarak pegas
dengan gaya yang bekerja pada pegas tersebut. Hubungan konstanta pegas dengan jarak
pegas dengan gaya pegas dapat dilihat pada rumus sebagai berikut ini.
F
= k x ∆x
k
= F/ ∆x
k
= (m x g)/ ∆x ……………………………………………………………(pers 2.9)
keterangan
F
= Gaya yang berkerja pada pegas (N)
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
15
Laporan Tugas Akhir
∆x
= Pertambahan pegas (m)
K
= Konstanta pegas (N/m)
m
= Massa (kg)
g
= Gaya gravitasi (m/s2)
2.6.1 Susunan Pegas Secara Seri
Dua
buah pegas masing-masing dengan tetapan k1 dan k 2 disusun seri
seperti pada gambar, kemudian ditarik dengan ga ya F. Gaya bekerja pada
pegas 1 sama dengan gaya yang bekerja pada pegas 2, sama pula dengan
gaya yang bekerja pada susunan pegas yaitu F. Pertambahan panjang pegas satu
adalah ∆x1 dan pertambahan panjang pegas dua adalah ∆x 2. Maka pertambahan panjang
pegas total adalah
∆xtotal = ∆x 1 + ∆x2
……………………………………………………………(pers. 2.10)
∆x1
∆x2
massa
Gambar 2.8 Pegas disusun secara seri
Sedangkan konstanta pegasnya menjadi
=
+
……………………………………………………(pers. 2.11)
2.6.2 Susunan Pegas Secara Paralel
Pada pegas yang disusun secara paralel petambahan panjang pegas pada pegas satu dengan
lainnya ini dapat dilihat pada persamaan berikut ini.
∆x1 = ∆x2
…………………………………………………………………....(pers. 2.12)
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
16
Laporan Tugas Akhir
K1
K2
Massa
Gambar 2.9 Pegas disusun secara paralel
Sedangkan
konstanta pegasnya adalah
ktotal
= k1 + k2
……………………………………………………………(pers. 2.13)
2.7 Rumus yang Digunakan Dalam Menghitung Efisiensi Pengeringan
a. Jumlah Energi yang Digunakan Untuk Proses Pengeringan
Jumlah energi yang digunakan dalam proses pengeringan dapat diketahui dengan
penjumlahan antara panas sensibel untuk menaikkan suhu bahan dan
panas laten
penguapan air. Secara sistematis dapat dituli sebagai berikut.
 Panas sensibel untuk menaikkan suhu bahan
Qbahan
= mbahan x Cpbahan x ∆T
……………………………………(pers. 2.14)
 Panas laten penguapan air
Qpenguapan = mair x hfg
……………………………………………………(pers. 2.15)
 Energi yang digunakan untuk proses pengeringan
Qp
= Qbahan + Qpenguapan …………………………………………....(pers. 2.16)
Keterangan :
mbahan
= Massa bahan (kg)
mair
= Massa air yang diuapkan (kg)
Cpbahan
= Kapasitas panas (kj/kg 0C)
hfg
= Panas laten (kj/kg)
∆T
= Perbedaan temperatur (0C)
b. Energi yang Diterima Solar Collector
Energi panas yang diterima solar collector dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan,
= Ak x Ig
Qin
………………………………………………….....(pers 2.17)
Dimana,
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
17
Laporan Tugas Akhir
Qin
Ak
= Panas yang diterima collector (j/s) / (watt)
= Luas penampang collector (m2)
= Pancaran radiasi matahari (Watt/m2)
Ig
c. Efisiensi Kolektor
Efisiensi
pengeringan merupakan perbandingan jumlah panas yang digunakan
secara teoritis
untuk penguapan air pada air pada bahan (Qp) dengan jumlah energi yang
diterima pengering dari kolektor (Qkolektor). Secara matematis perhitungan efisiensi sebagai
berikut.
ῃkolektor
=
x100%
……………………………………………(pers. 2.18)
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung
18