4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada perancangan ini akan dibahas tentang rancang bangun alat pengering

gabah dengan bahan bakar sekam sistem wadah rotari berkapasitas 100kg/proses.

Dikarenakan gabah padi jika tidak langsung di proses maka gabah akan berjamur

dan tidak akan bertahan lama yang membuat hasil panen para petani jatuh saat

musim penghujan. Pada tinjauan pustaka ini saya akan menjelaskan tentang

perancangan yang akan saya lakukan seperti : Bahan bakar, blower dan exhaust,

sistem pengeringan, serta prinsip kerja alat pengering

2.1 Energi

Menurut hukum Thermodinamika II menyatakab bahwa perpindahan

panas berlangsung karena adanya perbedaan temperatur. Panas akan menyebar

dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. Panas yang dapat diukur adalah

panas yang berupa sensible yang sebagaimana merupakan teori pengeringan dasar

(Holman,1995).

Perpindahan panas terjadi dikarenakan melalui berbagai cara : konduksi,

konveksi dan radiasi. Perpindahan konduksi adalah panas molekul-molekul dari

benda yang bersinggungan. Jadi gesekan antara bulir padi yang di panaskan oleh

uap sekam sehingga akan terjadi pemerataan panas di gabah. Perpindahan

konveksi adalah melalui media gas atau cairan. Perpindahan panas radiasi adalah

penyerapan benda yang berwarna gelap (Jordan and Priester, 1985).

Menurut teori diatas, perpindahan panas yang digunakan dengan 2 prinsip

yaitu secara konveksi dan konduksi. Gesekan antar setiap bulir bulir gabah yang

belum mendapat panas. Dikarenakan proses inilah yang paling cocok untuk

pengeringan gabah (Holman,1995).

Sedangakan perpindahan secara konveksi dengan udara panas yang

dihembuskan oleh blower ke dalam rotary dryer sehingga uap panas masuk ke

celah celah pengaduk guna untuk membuang kadar air gabah. Keadaan ini disebut

5

juga konveksi paksa. Metode ini sudah sering digunakan dalam teori dasar

pengeringan (Jordan and Priester,1985).

2.2 Bahan bakar

Dilihat dari segi ekonomis, bahan bakar yang dibakar dapat meneruskan

proses tersebut. Pengerluaran kalor yang disebabkan oleh pembakaran bahan

bakar akan menjadi sumber kalor yang diteruskan sebagai media fluida selama

proses terjadi (https://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar)

Syarat umum bahan bakar :

1. Emisi rendah.

2. Punya nilai kalor yang tinggi.

3. Relatif murah.

4. Tersedia dalam jumlah yang banyak.

Beberapa macam bahan bakar yang dikenal yaitu :

1. Bahan bakar lain: sisa tumbuh-tumbuhan, minyak nabati, minyak hewani.

2. Bahan bakar konvensional yang dilihat dari wujudnya yang berupa padat,

cair dan gas. Bahan bakar padat seperti kayu, sisa tumbuhan, dan batu

bara. Bahan bakar cair seperti minyak tanah

3. Bahan bakar fosil : minyak bumi, gas bumi, dan batubara

2.3 Limbah pertanian

Persepsi limbah menurut masyarakat, adalah sesuatu yang bersifat kotor,

yang tak lain adalah bahan limbah yang berwarna kehitaman dan mengeluarkan

bau yang tidak sedap, sehingga dapat mencemarkan lingkungan. Biasanya limbah

Bungan berasal dari proses produksi rumah tangga (sampah domestik). Adanya

limbah merupakan kegiatan yang sangat tidak di kehendaki karena tidak memiliki

nilai ekonomis yang dapat merusak lingkungan (Sumber Organisasi Pangan dan

Pertanian, 2013)

2.3.1 Sekam padi

Ketersediaan Sekam padi di dunia diperkirakan sekitar 100 juta ton

yang mempunyai rata-rata kalor 15 mJ/kg. Di Indonesia sendiri produksi

6

sekam mencapai 15 juta ton per tahun dikarekanan para petani di Indonesia

mempunyai sekitar 60.000 penggiling, mampu memproduksi sekam

sebanyak 10-20 ton per hari (I Nyoman, 2008)

Karakteristik sekam padi mempunyai nilai kalor 3000 kalori/kg,

konduktivitas panas 0,271 dan berat jenis 753 kg/m3. Mempunyai Panjang

sekitar 8-10 mm dengan lebar 2-3 mm dan tebal 0,2 mm (Houston, 1972).

2.4 Tabung Pengering

Tabung adalah bangun ruang yang diatasi oleh dua sisi yang kongruen dan

sejajar yang berbentuk lingkaran serta sebuah sisi lengkung.

Gambar 2.1 Tabung

Keterangan :

t = tinggi tabung

r = jari-jari tutup/alas tabung

Rumus-rumus pada tabung

V Tabung =

Luas Alas Tabung =

Luas permukaan tabung =

2.5 Agitator (Pengaduk)

Agitator adalah sebuah bagian dari tangki yang berfungsi sebagai

pengaduk. Prinsip kerja dari agitator ini sarna seperti mixer pada umumnya yaitu

mengaduk benda produk dalam tangki dengan blade agitator sebagai pendorong

produk yang akan diaduk.

7

2.5.1 Jenis-jenis Pengaduk

Secara umum, jenis pengaduk mempunyai 3 jenis yang sering digunakan,

yaitu pengaduk turbin (turbine), Pengaduk baling-baling (Propeller), dan

pengaduk dayung (paddle).

a. Pengaduk Turbin

Pengaduk turbin biasanya digunakan untuk mengaduk benda padat

yang mempunyai 3 sampai 5 blade dengan kecepatan rendah sampai

tinggi tanpa merusak media yang di aduk. Diameter pengaduk ini

biasanya 30% dari tabung pengaduk.

Turbine disc flat blade

Gambar 2.2 Flat blade turbine disc

Hub Turbine curved blade mounted

Gambar 2.3 Hub Turbine curved blade mounted

Turbine disc mounted curved blade

Gambar 2.4 Disc Turbine curved blade mounted

8

Turbine blade pitch

Gambar 2.5 Turbine blade pitch

Turbine roller bar

Gambar 2.6 Turbine roller bar

2.6 Teori Dasar Tegangan

Hukum Hooke merupakan dasar dari perhitungan tegangan suatu benda

atau material. Rumus dari hukum Hooke adalah sebagai berikut :

Tegangan = Modulus Elastisitas x Regangan

σ = ε x E…...

dimana :

σ = tegangan (Pa)

ε = modulus elastisitas / modulus young (Pa)

E = regangan

Gambar 2.7 tegangan dalam pipa

Referensi: http://sepenggal.wordpress.com/2010/11/03/

elastisitas-bagian-1/

dimana:

lf = panjang akhir material (m)

lo = panjang awal material sebelum diberi beban (m)

9

2.6.1 Tegangan dalam pipa

Tegangan dalam pipa arahnya yang bergerak mengikuti arah sumbu

dengan prinsip sebagai berikut :

Tegangan longitudinal

Tegangan longitudinal (SL) atau tegangan aksial adalah tegangan yang arahnya

sejajar dengan sumbu longitudinal. Hasil tegangan ini dinyatakan positif apabila

tegangan yang terjadi adalah tegangan tarik negatif. Gaya yang disebabkan oleh

tegangan longitudinal adalah gaya aksial, dan bending.

o Akibat gaya aksial :

…………..(Ap- Greid & Gas Design Course,

hal.15)

Dimana :

Fax = Gaya aksial (N)

Am = Luas penampang material dimana π.dm.t

(m2)

dm = Diameter rata rata pipa dimana

(m)

d0 = Diameter luar pipa (m)

d1 = Diameter dalam pipa (m)

Akibat gaya tekanan pipa

…………..(Ap- Greid & Gas Design Course, hal.15)

Dimana :

P = Tekanan dalam aksial

Ai = Luas penampang pipa

Akibat momen lendutan (momen bending)

…………..(Ap- Greid & Gas Design Course, hal.16)

10

Dimana :

Ɩ = Momen inersia dari penampang pipa (m)

C = Jarak seumbu netral ke titik yang diamati

(m)

Mb = momen lendutan pada sebuah penampang

(kg/mm2)

Tegangan ini disebut juga tegangan lendutan

Tegangan ini paling besar jika, C = Ro, yaitu :

Dimana :

Ro = Radius luar pipa (m)

Z = modulus luar permukaan (kg/mm2)

Jadi total keseluruhan tegangan longitudinal

σSL = …..(Ap- Greid & Gas Design Course, hal.17)

Tegangan sirkumferensial

Tegangan sirkumferensial terjadi apabila arahnya sejajar dengan sumbu

sirkum, nama lain dari tegangan sirkum ini biasanya dapat disebut juga

tegangan hoop atau tegangan tangensial (SH). Tegangan ini cenderung

positif sehingga ada kemungkinan untuk membelah pipa menjadi dua.

Tegangan ini dihitung dengan menggunakan persamaan lame :

SH = …………..(Ap- Greid & Gas Design Course,

hal.18)

Dimana :

R = radius titik jarak yang diperhatikan

11

R1 = radius dalam pipa (m)

R0 = radius luar pipa (m)

Secara sederhana apabila penggunaan pipa tipis dilakukan penyederhanaan

rumus tegangan pipa tangensial yang bekerja di dalam pipa, yaitu :

Akibat tekanan sepanjang pipa (F = P.di , Z ditahan oleh pipa

Am = 2t

SH = …………..(Ap- Greid & Gas Design Course, hal.18)

Lebih konservatif lagi menjadi :

SH =

Gambar 2.8 Tegangan Hoop pada Pipa

Referensi : Ap- Greid Oil & Gas Design Course

2.7 Torsi

Torsi yang dialami oleh screw dengan gerak searah dengan jarum jam

Gambar 2.9 gaya yang terjadi pada poros pengaduk

Untuk menentukan torsi pada poros screw, maka akan dihitung dengan

rumus hukum Dinamika Rotasi

T= ƩF x R

sehingga diperoleh kecepatan sudut poros pengaduk

ω =

Fputar

Ɵ

R

S

12

2.8 Poros

Poros adalah Elemen Mesin yang berbentuk silindris memanjang dengan

penampang berfungsi sebagai tipe penerus daya dengan putaran. Jadi, poros bisa

dikatakan transmisi atau penghubung dari sebuah elemen mesin yang bergerak ke

sebuah elemen mesin yang akan digerakan. Ada berbagai macam penamaan

poros, mulai dari shaft maupun axis ada juga yang menyebut poros sebagai as

namun disini as lebih berperan sebagai poros yang statis dan tidak ikut berputar

sebagai penyalur daya atau tenaga.

Jenis – jenis Poros Pada Elemen Mesin

Ada beberapa jenis atau macam – macam poros bila ditinjau dari

spesifikasi masing – masing antara lain:

Jenis poros berdasarkan pembebanannya:

1. Poros Transmisi

Poros transmisi merupakan poros yang mengalami pembebabanan faktor

(torsi), pembebanan lentur murni, maupun kombinasi dari pembebanan

torsi lentur.

2. Spindel

Spindel adalah poros transmisi yang memiliki dimensi lebih pendek

dengan pembebanan faktor saja. Contohnya : poros pada mesin perkakas.

3. Gandar

Gandar merupakan poros roda yang biasa dijumpai pada roda kereta api

dan biasanya disebut dengan as.

Jenis Poros Berdasarkan Bentuknya

1. Poros Lurus

2. Poros Engkol

3. Poros Luwes (Untuk trasmisi daya kecil)

Setelah kita mengetahui jenis – jenis serta penggunaan poros,

sekarang kita harus mengetahui bagaimana cara merancang poros yang

baik dan benar. Tetapi sebelum itu kita harus membahas dulu hal – hal

penting yang harus diperhatikan jika kita ingin merancang poros.

5 Hal Penting Yang Harus Diperhatikan Dalam Merancang :

1. Kekuatan Poros

13

Kekuatan poros sangat penting dalam menentukan dan merancang

poros yang baik serta aman digunakan. Dengan melihat pembebanan

yang terjadi pada poros seperti beban 13 actor, beban lentur, baban 13

actor kita dapat menentukan kekuatan poros yang sesuai. Selain itu kita

harus memerhatikan faktor lainnya seperti kelelahan (fatigue), tumbukan,

dan kosentrasi tegangan.

2. Putaran Kritis Poros

Poros harus dirancang sedemikian rupa sehingga putaran kerja

yang optimal harus menjauhi putaran kritis dari poros itu sendiri. Poros

dapat dibuat bekerja di bawah putaran kritisnya ataupun di atas putaran

kritisnya untuk menghindari kegagalan.

3. Bahan Poros

Dari sisi teknis pemilihan bahan untuk pembuatan poros harus

memerhatikan ketersediaan bahan, biaya produksinya, serta

manufactureability atau kemampuan proses manufakturnya. Poros yang

berasal dari bahan yang langka di daerah kita serta membutuhkan

pekerjaan yang khusus akan menaikan harga produksi, oleh karena itu

perhatikan ketersediaan bahan poros di daerah sekitar.

4. Faktor Korosi

Penggunaan dan penempatan poros akan menentukan nilai korosi

pada poros. Oleh karena itu perhatikan penempatan poros agar 13actor

dapat dikurangi. Misal poros digunakan pada pompa mesin pompa air

laut maka poros tersebut harus lebih tahan korosi jika dibandingkan

dengan poros pada pompa air tawar. (Sularso,1991)

Tebel 2.1 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin

untuk poros.

Standar dan

macam

Lambang Perlakuan

panas

Kekuatan

Tarik

(kg/mm2)

Keterangn

Baja karbon S30C Penormalan 48

14

konstruksi

mesin (JIS G

4501)

S35C

S40C

S45C

S50C

S55C

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

52

55

58

62

66

Batang baja

yang difinis

dingin

S35C-D

S45C-D

S55C-D

-

-

-

53

60

72

Ditarik dingin,

digerinda,

dibubut, atau

gabungan antara

hal-hal tersebut

( Sularso, Dasar – dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin,

Pradya Pramita, Jakarta 1997 ).

Tabel 2.2 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan data yang akan

ditransmisikan, fc.

Data yang ditransmisikan fc

Daya rata – rata yang diperlukan 1,2 – 2,0

Daya maksimum yang diperlukan 0,8 – 1,2

Daya normal 1,0 – 1,5

( Sularso, Dasar – dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin,

Pradya Pramita, Jakarta 1997 ).

Pada perhitungan poros, yang akan dihitung adalah bahan dan diameternya.

Pertama harus diketahui Daya Motor (P) dan Putaran Motor yang

diinginkan, setelah itu tentukan bahan yang akan digunakan lihat tabel 1.1

15

2.9 Daya

Pd = P x Fc

Keterangan :

P = Daya (Kw)

Fc = Faktor koreksi

Pd = Daya rencana (Kw)

Setelah mengetahui daya rencana selanjutnya menentukan momen rencana atau

momen

T = 9,74 × 105 ×

Tegangan izin dicari dengan menggunakan persamaan

τα =

Keterangan :

σB = kekuatan tarik izin

Sf1 = kekuatan keamanan dari bahan S-C dengan pengaruh masa

Sf2 = pengaruh kekasaran permukaan poros

Faktor koreksi untuk momen faktor Kt dan Faktor lenturan Cb / Km

Tabel 2.3 Menentukan nilai Km / Cb dan Kt

Jenis Pembebanan

1.1 Poros Tetap

a. Beban perlahan

b. Beban tiba – tiba

1.2 Poros yang berputar

a. Beban perlahan ataupun

tetap

b. Beban tiba–tiba – kejutan

ringan

c. Beban tiba–tiba – kejutan

berat

Km / Cb

1.0

1.5 – 2.0

1.5

1.5 – 2.0

2.0 – 3.0

Kt

1.0

1.5 – 2.0

1.0

1.5 – 2.0

1.5 – 3.0

Sumber : R.S., Khurmi dan Gupta J.K., 1982

Mencari diameter poros

16

Ds = 1/3

Poros dengan beban faktor

Mt = 71620

Dimana : N = daya yang ditransmisikan

Mt = momen torsi

n = putaran poros

Kekakuan Poros

Ɵ = 584

Dimana : ds = diameter poros

Ɵ = sudut defleksi (deg)

L = panjang

Mt = momen

izin = modulus geser

Gambar 2.10 Poros

17

2.10 Bantalan

Bantalan adalah bagian dari hal terpenting dalam perancangan.

Penggunaanya yang ditempatkan untuk menumpu poros dengan putaran atau

gerakan bolak baliknya dapat bekerja secara halus, aman dan ketahanan

umurnya. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi kinerja

mesin akan menurun drastis sehingga jauh dari kata optimal.

Bantalan yang dipakai adalah bantakan jenis gelinding. Untuk bantalan

ini akan terjadi gesekan poros yang berputar dengan bagian gelinding dalam

bantalan, yaitu bola (peluru).

1. Faktor kecepatan (fn)

fn = (sularso dan K Suga 1991)

2. Faktor umur (fh)

fh = fn . (Sularso dan Suga (1991 ; Hal 143)

Keterangan :

fh = Faktor umur bantalan

fn = Faktor kecepatan

C = Kapasitas nominal statis

P = Gaya yang bekerja pada

3. Umur nominal bantalan (Lh)

Lh = 500 . fh3 (sularso dan K Suga, 1991)

Gambar 2.11 Bantalan

18

2.11 Pulley

Pulley adalah bagian atau bagian terpenting dalam suatu rancangan

mesin. Berfungsi sebagai media Transmisi atau meneruskan tenaga dari

poros satu ke poros lain dengan menggunakan sabuk v-belt.

Pulley bisa dibuat dari bes cor, atau baja cor. Pulley dapat dibagi dalam

beberapa jenis diantaranya:

- Sheaves/V-Pulley, pulley ini sering sekali digunakan karena kemudahan

dalam sistem operasinya digerakan oleh v-belt.

- Variable Speed Pulley, pulley ini hanya digunakan untuk mengontrol

kecepatan mesin. Dengan Variasi kecepatan dari drive yang

memungkinkan menghemat tenaga dibandingkan dengan Teknik kontrol

aliran.

- Mi–Lock Pulleys, pulley ini biasanya digunakan untuk pegas rem dengan

keamanan operasional yang sangat tinggi, dapat diandalkan ketika ada rem

kejut atau pengeram secara tiba-tiba. Secara garis besar fungsinya

menahan kegagalan kinerja mesin.

- Timing Pulley, pulley yang di aplikasikan seperti katrol dimana sangat

membutuhkan gaya Tarik untuk material yang mempunyai kebutuhan

lebih spesifik.

Diameter pulley yang digerakkan:

D2 =

Dimana:

D2 = Diameter pulley yang digerakkan (mm)

D1 = Diameter pulley penggerak (mm)

n1 = Putaran pulley penggerak (rpm)

n2 = Putaran pulley yang digerakkan (rpm)

19

2.12 Sabuk V-Belt

Sabuk Transmisi menggunakan sabuk “V”, karena penampang berbentuk

V karena perawatannya sangat mudah dan relatif murah. Kelebihan transmisi ini

adalah dapat mentransmisikan daya yang besar dengan tegangan rendah. Dalam

perhitungan ini perlu adanya tinjauan dari beberapa faktor, yaitu :

1. Kondisi sabuk yang dipakai

2. Bentuk sisi kontak sabuk dan pulley

3. Tegangan sabuk yang terjadi

4. Kecepatan linier sabuk

Bahan V – Belt:

1. Kulit

2. Anyaman benang

3. Karet

Tipe sabuk V-belt :

a. Tipe untuk beban ringan ; ditandai dengan 3L, 4L, & 5L

b. Tipe sempit; ditandai dengan simbol 3V, 5V & 8V

c. Tipe standart; ditandai dengan huruf A,B,C,D,&E

Gambar 2.12 pulley dan sabuk

Gambar 2.13 susunan bagian sabuk V-belt

20

Gambar 2.14 macam-macam ukuran penampang sabuk V-belt

Gambar 2.15 Tegangan pada pulley

a. Menentukan panjang sabuk :

Dimana :

L = panjang sabuk (mm)

x = jarak sumbu poros (mm)

r1 = jari-jari poros kecil (mm)

r2 = jari-jari poros besar (mm)

b. Kecepatan sabuk :

Dimana:

V = Kecepatan sabuk (m/s)

Dp = Diameter puli penggerak (mm)

n = Putaran Puli penggerak (rpm)

21

2.13 Blower

Transfortasi fluida melalui pipa, peralatan, ataupun udara terbuka

dilakukan dengan bantuan pompa, kipas, atau blower (penghembus). Alat-alat

tersebut fungsinya untuk meningkatkan kecepatan, tekanan atau elevasi

(ketinggian) fluida. Metode yang paling umum untuk menaikkan energi ialah

dengan aksi positive displacement atau aksi sentrifugal diberikan dengan gaya dari

luar. Pompa digunakan untuk memindahkan zat cair, sedangkan kipas, blower

atau compressor untuk menambah energi pada gas.

2.13.1 Fan Sentrifugal

Fan sentrifugal digunakan untuk meningkatkan kecepatan udara

dengan impeller. Terdapat beberapa blade yang ditransfer menjadu

tekanan. Fan ini mampu menghasilkan tekanan tinggi, sehingga cocok

untuk sistem dengan suhu tinggi.

Gambar 2.16 Fan Sentrifugal Sumber : www.energyefficiencyasia.org, 2006

Keuntungan :

1. Rancangan sangat sederhana sehingga sangat mudah di operasikan

2. Cocok untuk tekanan tinggi dan suhu tinggi

3. Tahan lama

4. Efisiensinya 50-60%

5. Bisa beroperasi dalam tekanan aliran rendah

6. Memiliki ruang kerja yang besar sehingga cocok untuk handling

Kerugian :

1. Tidak maksimal ketika operasi laju aliran dengan tekanan tinggi

2.13.2 Fan Axial

Fan aliran aksial digunakan untuk operasi laju aliran udara yang

sangat tinggi dan bertekanan rendah. Cara kerja fan ini seperti impeller

22

pesawat terbang. Fan ini sangat populer karena bentuknya yang simple dan

ringan.

Gambar 2.17 Fan Axial Sumber : www.energyefficiencyasia.org, 2006

Keuntungan :

1. Laju aliran udara rendah agar menjaga kontinuitas tekanan

2. Saluran kerja yang di butuhkan tidak perlu luas

3. Berguna untuk penggunaan ventilasi dengan pengatur kecepatan

tertentu

4. Tekanan yang dihasilkan cukup untuk mereduksi kehilangan tekanan

aliran di dalam ruang.

5. Efisiensinya mencapai 85% jika dilengkapi dengan fan aircoil

Kerugian :

1. Harga dan pemeliharaan mahal

2. Kebisingan sangat tinggi

2.14 Proses pengeringan padi

Padi termasuk dalam kategori biji-bijian. Proses pengeringan bergina

untuk menguapkan kadar air yang terkandung di dalam bulir padi. Kadar air

cukup sulit untuk dihilangkan, oleh karena itu perlu adanya perlakuan proses

pengeringan dengan faktor temperatur, seperti faktor kelembaban, faktor suhu

dengan perlakuan membolak-balikan padi selama pengeringan berlangsung.

(Bahri Daulay Saipul, 2005)

Kadar air yang diuapkan selama proses berlangsung, upa harus difusikan

ke permukaan lalu diuapkan. Sumber kalor harus cukup untuk mendifusikan air.

(Sumber: SNI, 1998)

23

2.14.1 Cara Kerja Alat Pengering.

Prinsip kerja alat pengeringan gabah yaitu bahan gabah setelah dari

panen masih basah dimasukkan ke dalam oven dengan disusun rata dan

teratur sesuai kedudukannya. Kemudian bahan bakar limbah pertanian

dibakar di dalam tungku pembakaran. Lalu udara panas hasil pembakaran

tersebut dialirkan dengan kipas ke dalam oven yang telah berisi padi . Dan

udara panas dari pembakaran limbah pertanian akan mengalir lalu

memanasi dan mengeringkan gabah tersebut.

Kemudian pada bagian tungku pembakaran oven dan padi

dipasang termokopel untuk mengetahui kenaikan temperatur yang terjadi

sambil mengecek keadaan dan perubahan yang terjadi pada gabah juga

dicatat lama waktu yang berjalan serta banyaknya bahan bakar sekam juga

dicatat. Proses demikian terus dipantau sampai pengering selesai. (Sumber

SNI, 2003).

2.15 Teori Pengeringan

Proses pengeringan untuk menurunkan kadar air gabah sampai batas yang

ditentukan. Jumlah (massa) yang diuapkan dihitung dari selisih air semula (mw1)

dan massa air akhir (mw2)

Δmw = mw1-mw2 ...................(2.1)

Keterangan :

Δmw = massa air yang diuapkan pada proses pengeringan

mw1 = massa air mula-mula

mw2 = massa air akhir dimana

mw1 = m x Ko .............................(2.2)

Keterangan :

Ko = kadar air mula-mula dalam wet basis (%)

m = massa total bahan sebelum dikeringkan

Menghitung kadar air akhir (K) :

24

........................(2.3)

Keterangan :

K = kadar air setelah proses pengeringan dalam wet basis (%)

md = massa kering bahan

Massa air yang diuapkan

Untuk menghitung massa air yang diuapkan dapat menggunakan

persamaan berikut : Δmw= ..........................(2.4)

2.15.1 Laju pengeringan

Kadar air butir gabah basah di reduksi dengan satuan waktu.

Selama 1 kali proses membutuhkan waktu 60 menit (Sumber SNI, 2003)

LP1 = (Mo – Kag 1)/t………..…..(2.5)

Keterangan :

LP1 = Laju Pengeringan per Jam (%/jam)

Mo = Kadar air rata-rata biji padi sebelum dikeringkan (%)

Kag1 = Kadar air rata-rata biji padi setelah dikeringkan (%)

t = Waktu yang diperlukan untuk menurunkan kadar air (jam).

Perpindahan panas kalor antara benda padat (gabah) dengan fluida

merupakan suatu gabungan transfort masa dan konduksi, maka jumlah

panas yang diterima oleh gabah (Djokosetyardjo, 2003), yaitu :

Q1 = h . A . (T1-T0)………….….(2.6)

Keterangan :

Q1 = Panas yang diserap (watt)

h = Koefisien perpindahan panas (watt/ mK)

A = Luas bidang yang dipanaskan (m2)

Tw = Temperatur padi setelah dipanaskan (oC)

To = Temperatur padi sebelum di panaskan (oC)

25

menurut (Wilbert F. Stuker), Kalor spesifik (cp) dari energi yang

dibutuhkan untuk menaikan suhu massa satuan bahan sebesar 1 kalor.

Spesifikasi kalor masing masing bahan

- Untuk udara kering = 1,0 kJ/kg K.

- Untuk air = 4,19 kJ/kg K.

- Untuk uap air = 1,88 kJ/kg K.

2.15.2 Aliran konveksi bebas

Karakteristik fluida yang mengalir dapat dihitung dari

bilangan Reynold.

…………(2.7)

Keterangan:

Re = Bilangan Reynold

V = Kecepatan aliran (m/det)

X = Panjang plat (m)

v = Viskositas kinematik (m²/det)

2.15.3 Konduktivitas termal

Konduktivitas Thermal (k) adalah suatu besaran intensif bahan

yang menunjukkan kemampuannya untuk menghantarkan panas.

Dikarenakan mengandung 3 fenomena yaitu : konduksi, konveksi, dan

radiasi, maka akan didapat rumus :

……………(2.8)

2.15.4 Efisiensi pengeringan

Efisiensi pengeringan perbandingan jumlah panas yang diberikan

oleh mesin pengering dan jumlah panas yang diterima oleh gabah.

Sehingga akan didapat rumus efisiensi pengeringan (L.A. de Brujin)

dengan persamaan:

26

Keterangan :

ηp = Efisiensi pengeringan (%)

Qm = Energi bahan bakar (kJ)

Qtot = Kalor yang diterima/diserap padi (kJ/kg)