Droplet Drying (2007) - Anditya Wiratmoko 3v3u3h

DROPLET DRYING

TUGAS AKHIR

Oleh

ANDITYA WIRATMOKO 04 04 22 004 4

TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA GANJIL 2006/2007

Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul :

DROPLET DRYING

yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari tugas akhir yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Indonesia maupun di Perguruan Tinggi atau Instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Depok, 3 Januari 2007

Anditya Wiratmoko NPM 04 04 22 004 4

ii Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

PENGESAHAN Tugas Akhir dengan judul :

Droplet Drying

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia. tugas akhir ini telah diujikan pada sidang ujian tugas akhir pada tanggal 3 Januari 2007 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai tugas akhir pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Depok, 3 Januari 2007

Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Engkos A. Kosasih, M.T. NIP 131 999 248

iii Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan taufik, hidayah serta karunia-Nya sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan pada waktunya. Penulis juga menghaturkan terimakasih dan penghargaan kepada Dr. Ir. Engkos A. Kosasih, M.T. selaku pembimbing yang tiada henti-hentinya memberikan dukungan serta arahan. Tidak lupa penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Ayah, Bunda, dan keluarga yang selalu menjadi inspirasi. 2. Terimakasih kepada tim dan juga Faried atas waktu luangnya. 3. Pendamping hidup yang selalu mendengarkan keluh kesahku. 4. Teman-teman PPSE 2004

iv Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

Anditya Wiratmoko NPM 04 04 22 004 4 Departemen Teknik Mesin

Pembimbing Dr. Ir. Engkos A. Kosasih, M.T. DROPLET DRYING

ABSTRAK

Salah satu cara pengolahan bahan makanan dan minuman untuk diawetkan maupun untuk memudahkan dalam proses pengemasan adalah dengan proses pengeringan. Untuk mendapatkan hasil pengeringan yang efisien dan efektif maka diperlukan sifat penguapan air yang terkandung di dalamnya. Hal inilah yang menjadi alasan perlunya penelitian tentang laju penguapan di mana sangat dipengaruhi oleh kelembaban udara, temperatur lingkungan kerja dan kecepatan aliran dengan cara penguapan sampai dengan kering tetesan. Alat yang digunakan berupa alat penyuntik cairan yang berisi air murni (aquades). Di mana udara dialirkan melalui droplet dengan variasi kecepatan aliran fluida udara dan dengan memvariasikan temperatur udara tersebut. Di sini memperlihatkan hubungan bilangan Reynolds (Re), Prandtl (Pr), Schmidt (Sc), Nusselt (Nu), dan Sherwood (Sh). Dalam proses pengeringan droplet ini terjadi proses perpindahan panas dan perindahan massa. Perpindahan massa ini ternyata mempengaruhi (mempercepat) proses perpindahan panas. Ranz-Marshall adalah yang meniliti tetntang perpindahan panas murni. Data yang didapat dari percobaan perpindahan panas dan perpindahan massa mempunyai kecenderungan selalu berada di atas model analogi perpindahan massa Ranz-Marshall. Kata Kunci : Droplet Drying ; Bilangan : Reynolds (Re), Prandtl (Pr), Schmidt (Sc), Nusselt (Nu), dan Sherwood (Sh) ; Model analogi perpindahan massa Ranz-Marshall.

v Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

Anditya Wiratmoko Counsellor NPM 04 04 22 004 4 Dr. Ir. Engkos A. Kosasih, M.T. Mechanical Engineering Department DROPLET DRYING ABSTRACT

One of certain way to process the preserving of food and beverage or to ease the packaging process is drying process. To acieve the efficiency and effectiveness, it needs to find out the characterisitic of water content. This is the reason of research about the flow rate of the evaporation. It depends on the humidity, surrounding temperature, and the velocity of air. The instrument device uses injection contained aquades. Air flows through the droplet with the variation of velocity and temperature. It shows the relationship of Reynolds (Re), Prandtl (Pr), Schmidt (Sc), Nusselt (Nu), and Sherwood (Sh) numbers. Heat and mass transfer occur in this process. Ranz-Marshall analogy used to calculate the equation. Data of the experiments show the tendency of being above the Ranz-Marshall analogy. Keywords : Droplet Drying ; Numbers : Reynold (Re), Prandtl (Pr), Schmidt (Sc), Nusselt (Nu), and Sherwood (Sh) ; Ranz-Marshall analogy.

vi Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

DAFTAR ISI PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................................. ii PENGESAHAN .................................................................................................... iii UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................................... iv ABSTRAK ..............................................................................................................v ABSTRACT .......................................................................................................... vi DAFTAR ISI ........................................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... ix DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................x DAFTAR SIMBOL .............................................................................................. xi BAB I

PENDAHULUAN ................................................................................1 1.1 LATAR BELAKANG ...............................................................1 1.2 BATASAN MASALAH .............................................................1 1.3 TUJUAN PENULISAN .............................................................2 1.4 METODOLOGI PENULISAN.................................................2 1.5 SISTEMATIKA PENULISAN .................................................3

BAB II

DASAR TEORI ...................................................................................4 2.1 KARAKTERISTIK UDARA....................................................4 2.2 SIFAT-SIFAT TERMODINAMIKA UDARA BASAH.........5 2.2.1 Kelembaban......................................................................6 2.2.1.1 Kelembaban Relatif (Relative Humidity).............6 2.2.1.2 Rasio Kelembaban (Humidity Ratio)...................7 2.2.2 Temperatur.......................................................................8 2.2.2.1 Temperatur Bola Kering (Dry Bulb Temperature).........................................................8 2.2.2.2 Temperatur Bola Basah (Wet Bulb Temperature)........................................................9 2.2.2.3 Temperatur Pengembunan (Dew Point Temperature)......................................................10 2.2.3 Entalpi............................................................................11 2.2.4 Volume Jenis..................................................................11 2.2.5 Kadar Air Keseimbangan (Equilibrium Moisture Content)..........................................................12 2.3 PERPINDAHAN KALOR......................................................13 2.3.1 Perpindahan Kalor Konduksi.......................................13 2.3.2 Perpindahan Kalor Konveksi........................................13 2.3.3 Perpindahan Kalor Radiasi...........................................13

vii Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

2.4

PERPINDAHAN MASSA.......................................................14 2.4.1 Koefisien Perpindahan Massa.......................................14 2.4.2 Difusi dalam Gas.............................................................14 2.5 LAPISAN BATAS...................................................................15 2.5.1 Lapisan Batas Hidrodinamik........................................15 2.5.2 Lapisan Batas Termal....................................................16 2.5.3 Lapisan Batas Konsentrasi............................................17 2.6 BILANGAN TIDAK BERDIMENSI.....................................17 2.7 PERSAMAAN RANZ-MARSHALL.....................................18

BAB III

PERANCANGAN DAN PENGAMBILAN DATA ........................20 3.1 PERANCANGAN....................................................................20 3.1.1 Blower..............................................................................20 3.1.2 Orifice..............................................................................21 3.1.3 Heater...............................................................................21 3.1.4 Pyrex.................................................................................22 3.1.5 Digital Controller.............................................................22 3.1.6 Temperature Indicator.....................................................23 3.1.7 Suntikan...........................................................................23 3.1.8 Inverter.............................................................................24 3.2 PROSEDUR KALIBRASI DAN PENGAMBILAN DATA.24 3.2.1 Kalibrasi Orifice..............................................................25 3.2.2 Pengambilan Data Foto..................................................26 3.3 PENGOLAHAN FOTO...........................................................27

BAB IV

PERHITUNGAN HASIL DAN ANALISA .....................................29 4.1 LANGKAH PERHITUNGAN.................................................29 4.2 ANALISA GRAFIK..................................................................35 4.3 PENGALAMAN PENELITIAN..............................................44

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................45 5.1 KESIMPULAN.........................................................................45 5.2 SARAN.......................................................................................45

DAFTAR ACUAN................................................................................................46 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................48 LAMPIRAN ..........................................................................................................49

viii Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15

Cara pengukuran Temperatur Wet Bulb Lapisan batas Lapisan batas hidrodinamik Lapisan batas termal Lapisan batas konsentrasi Blower Orifice Heater Pyrex Digital controler Temperature indicator Suntikan Alat droplet drying Posisi jarum dan droplet Droplet Grafik Sh vs RM pada 77 – 78 oC Grafik Sh vs RM pada 87 – 88 oC Grafik Sh vs RM pada 97 – 98 oC Grafik Sh vs RM pada 107 – 108 oC Grafik Sh vs RM pada 117 – 118 oC Grafik Sh vs RM pada 127-128 oC Grafik Sh vs RM pada 78 – 128 oC Perbandingan Sh Ranz-Marshall dan Sh Data dari Walton (2004) Perbandingan Nu R-M dan Sh Data dari Walton (2004) pada 77 – 78 oC Perbandingan Nu R-M dan Sh Data dari Walton (2004) pada 87 – 88 oC Perbandingan Nu Ranz-Marshall dan Sh Data dari Walton (2004) pada 97 – 98 oC Perbandingan Nu R-M dan Sh Data dari Walton (2004) pada107 – 108 oC Perbandingan Nu R-M dan Sh Data dari Walton (2004) pada 117 – 118 oC Perbandingan Nu R-M dan Sh Data dari Walton (2004) pada127-128 oC Perbandingan Nu R-M dan Sh Data dari Walton (2004) pada 78 – 128 oC

ix Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

Halaman 9 15 15 16 17 20 21 22 22 23 23 24 25 26 26 27 35 36 36 37 37 38 38 39 39 40 41 41 42 43 43

DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 LAMPIRAN 2 LAMPIRAN 3 LAMPIRAN 4 LAMPIRAN 5 LAMPIRAN 6

PSYCHROMETRIC CHART TABEL SIFAT AIR JENUH TABEL SIFAT UDARA PADA TEKANAN ATMOSFER DATA PENGUJIAN HASIL PERHITUNGAN GAMBAR ALAT UJI

x Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

50 52 54 56 60 64

DAFTAR SIMBOL Simbol

Keterangan

Dimensi

A

Luas permukaan yang dibasahi air (πdL) Absorptivitas Difusifitas termal Luas penampang Difusivitas Diameter dalam lapisan air Koefisien konveksi Entalpi udara basah Entalpi udara kering Entalpi uap air Koefisien konveksi massa Konduktivitas termal Berat molekul Laju massa aliran Fluks massa difusi komponen A massa udara basah Massa udara kering Massa uap air Mole udara basah Mole udara kering Mole uap air Laju difusi molal Bilangan Nusselt Kelembaban Relatif suhu dan tekanan udara Tekanan atmosfer udara basah tekanan atmosfer = pa + ps Tekanan parsial udara kering Tekanan parsial uap air dalam Berat jenis uap pada permukaan Berat jenis invinite Laju perpindahan kalor Tetapan gas universal Tetapan gas untuk udara kering Tetapan gas untuk uap air Konstanta gas

m2

α α A D d h h hda hw hm k M m m m mda mw n nda nw N Nu ф P p pda p ρva ρinv q R Rda Rw Ra

m2 m2/s m W/m2.°C kJ/kg kJ/kg kJ/kg m/s W/m.°C kg/s kg/s kg kg kg kmole kmole kmole

Pa Pa Pa kg/m3 kg/m3 kj/s J/(kg.mol.K) 287 J/kg.K 461,5 J/kg.K kJ/kg.K

xi Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

Simbol

Keterangan

Sc Sh T T Tdb Twb T Ts T∞ Tu Td τ τ u µ ν V V

Bilangan Schmidt Bilangan Sherwood Temperatur udara basah Temperatur campuran udara-uap air Temperatur bola kering Temperatur bola basah Temperatur Temperatur permukaan Temperatur ambien Temperatur sumber radiasi Temperatur droplet Transmisivitas Tegangan geser Kecepatan fluida Viskositas dinamik Viskositas kinematik Volume udara basah Volume campuran udara-uap air keadaan jenuh Rasio kelembaban Fraksi mole udara kering Fraksi mole uap air Jarak (panjang) perpindahan kalor Jarak Fraksi mol uap air jenuh pada

ω xda xw X x xws

Dimensi

K K K K °C °C °C K K

m3 m3 Pa kg uap air/kg udara kering

xii Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dalam berbagai hal dan meningkatnya kebutuhan manusia akan makanan dan minuman dalam hal ini produk-produk pertanian hampir mendominasi akan kebutuhan tersebut. Seperti kita ketahui setiap makanan dari produk pertanian memiliki kandungan air yang cukup besar. Untuk memenuhi kebutuhan dalam waktu yang lebih lama dan dapat didistribusikan ke berbagai tempat yang lebih jauh. Maka pertimbangan diatas perlu proses pengawetan terhadap makanan dan minuman tersebut agar terhindar dari pembusukan. Salah satu cara untuk pengawetan ini adalah proses pengeringan , dimana dulu pengeringan dilakukan dengan proses alami. Tetapi dengan meningkatnya kebutuhan dalam jumlah yang besar dan cepat, sehingga diperlukan metode pengeringan yang dapat memenuhi tuntutan diatas. Droplet Drying adalah salah satu cara yang dapat dipergunakan untuk kebutuhan tersebut. Agar dapat membuat mesin pengering yang efektif dan efisien maka diperlukan penelitian untuk mengetahui karakteristik laju penguapan uap air pada zat makanan dan minuman. Dengan variasi temperatur dan kecepatan aliran, untuk keperluan penelitian maka diperlukan alat uji droplet drying.

1.2 BATASAN MASALAH Penulis membatasi masalah yang akan dibahas sebagai berikut : 1. Fluida cair yang dipakai adalah aquades, bukan fluida cair ditambah dengan zat terlarut. 2. Asumsi droplet adalah berbentuk bola. 3. Diameter droplet < 3.5 mm. 4. Kecepatan udara mengalir maksimal 1.3 m/s.

1 Droplet drying..., Anditya Wiratmoko, FT UI, 2007.

1.3 TUJUAN PENULISAN Adapun tujuan dalam penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Untuk membandingkan hasil pengujian dengan analogi Ranz Marshall ( Nusselt & sherwood Number) dengan pengujian droplet.

1.4 METODOLOGI PENULISAN Dalam melakukan perancangan, pembuatan droplet drying dan pembuatan alat visualisasi aliran, metodologi yang digunakan, antara lain: 1. Studi Pustaka dan Literatur Sumber Pustaka dan Literatur yang digunakan sebagai acuan dalam pembuatan tugas akhir ini adalah buku, jurnal, artikel, skripsi, catatan dan melalui data dari internet. Sumber Pustaka dan Literatur menjadi bahan acuan untuk digunakan dalam proses rancang bangun droplet drying. 2. Perancangan, manufaktur dan instalasi droplet drying dan pembuatan alat kontrol serta pencitraan data. Langkah pertama adalah melakukan perancangan droplet drying bersama Dosen Pembimbing . Setelah proses perancangan selesai dilakukan proses manufaktur dan pemasangan bagian-bagian droplet drying sehingga menjadi satu kesatuan alat droplet drying. Display untuk menampilkan data temperatur dibuat bersama dengan manufaktur droplet drying selesai dilakukan. 3. Pencitraan droplet Pencitraan

dilakukan untuk mengetahui data tentang kecepatan

pengeringan droplet pada daerah pengamatan di pyrex dari droplet drying. Menggunakan alat bantu kamera digital dan handycam. 4. Penyusunan laporan Penyusunan laporan dilakukan seiring dengan tahapan-tahapan yang telah disebutkan sebelumnya. Hal ini dilakukan agar isi laporan tidak berbeda dengan apa yang telah dilakukan sebelumnya.


1.5 SISTEMATIKA PENULISAN Agar laporan tugas akhir ini memiliki struktur yang baik dan tujuan penulisan dapat tercapai dengan baik maka penulisan tugas akhir ini akan mengikuti sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I

PENDAHULUAN Bab ini membahas tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan penulisan, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II

LANDASAN TEORI Bab ini membahas tentang konsep-konsep yang menjadi dasar teori dalam perancangan dan dasar teori untuk perhitungan.

BAB III

PERANCANGAN DAN PENGAMBILAN DATA Bab

ini

membahas

mengenai

perancangan

dan

prosedur

pengambilan data. Meliputi kalibrasi, pengolahan data foto sampai menghasilkan data dimensi droplet. BAB IV

PERHITUNGAN HASIL DAN ANALISA Bab ini membahas mengenai pengolahan data sehingga diperoleh laju penguapan droplet pada berbagai variasi suhu dan perbedaan kecepatan udara yang mengalir.

BAB V

KESIMPULAN Bab ini membahas mengenai kesimpulan yang didapatkan dari hasil perancangan, pembuatan dan percobaan.


BAB II DASAR TEORI

2.1 KARAKTERISTIK UDARA Salah satu faktor yang sangat berperan dalam laju penguapan tetesan (droplet) adalah udara, dalam bentuk udara kering (dry air) yang berada dalam campuran biner dengan uap air (water vapor). Campuran biner antara udara kering dengan uap air cenderung konstan pada berbagai kondisi udara yang berbeda-beda, hanya komposisi udara kering sedikit bervariasi dalam jumlah komponennya secara individu terkait dengan ketinggian, letak geografis dan waktu, sehingga walaupun terdiri dari berbagai macam gas dapat dianggap sebagai gas tunggal, maka campuran antara udara kering dan uap air ini disebut campuran biner. Fase air yang pada kondisi kamar berwujut cair adalah uap air. Banyaknya uap air yang terkandung di udara pada suatu tempat tergantung pada kondisi tekanan dan temperatur tempat itu berada. Umumnya di udara terbuka kadar uap air berkisar antara 0,008% sampai dengan 2% berat udara. Tetapan gas universal (ℜ) berdasarkan skala karbon-12 adalah: ℜ = 8.314,5 [J/(kg.mol.K)]

(2.1)

Tetapan gas tertentu (Ri) dengan massa molekul relatif Mi digunakan rumus [1]:

Ri =

ℜ Mi

(2.2)

Maka tetapan gas untuk udara kering (Rda) berdasarkan skala karbon-12 adalah R da =

8314,41 = 287,7 [J/kg.K] 28,9

dan tetapan gas untuk uap air (Rv) berdasarkan skala karbon-12 adalah:


(2.3)

Rv =

8314,41 = 461,9 [J/kg.K] 18

(2.4)

Dalam perhitungan udara dianggap sebagai gas ideal, sehingga hukumhukum yang berlaku untuk gas ideal akan berlaku juga pada udara yaitu[2]: PV=mRaT

Dengan

(2.5)

P

= tekanan atmosfer udara basah [Pa]

V

= volume udara basah [m3]

m

= massa udara basah [kg]

Ra

= konstanta gas [kJ/kg.K]

T

= temperatur udara basah [K]

2.2 SIFAT-SIFAT THERMODINAMIKA UDARA BASAH

Kelembaban, tekanan, temperatur, entalpi dan volume jenis adalah sifat termodinamika dari udara basah. Udara basah adalah campuran udara kering dengan uap air, sehingga: m = mda + mv

dengan :

mda

: massa udara kering [kg]

mv

: massa uap air

(2.6)

[kg]

Persamaan mole yang setara dengan pers.(2-6) adalah: n = nda + nv

dengan :

n

: mole udara basah

[kmole]

nda

: mole udara kering

[kmole]

nv

: mole uap air

[kmole]

(2.7)

Jika pers.(2-7) dibagi dengan jumlah mole udara basah (n) maka didapat: nda n w + =1 n n

(2.8)

x da + xv = 1

(2.9)

xo =

Pv 101325

(2.10)

X =

nv n n = v × da na nda n a

(2.11)


pv = nRT =

n RT M

n p 101325 = = =C v RT 8314.5 ⋅ T∞ xo = dengan :

ω

0.622(1 + ω )

xda

: fraksi mole udara kering

xv

: fraksimole uap air

(2.12) (2.13)

(2.14)

2.2.1 Kelembaban

2.2.1.1 Kelembaban Relatif (Relative Humidity) Kelembaban relatif (RH) merupakan perbandingan fraksi mol uap air dalam udara basah terhadap fraksi mol uap air yang berada dalam keadaan jenuh pada temperatur dan tekanan yang sama. Kelembaban relatif dinyatakan dalam persamaan berikut[3]: RH (φ ) =

dengan:

xws

x x

v

(2-15)

ws

: fraksi mol uap air jenuh pada suhu dan tekanan udara.

Pada diagram psikrometrik, garis kelembaban relatif ditunjukan dengan garis lengkung parabolik yang merapat dari kiri bawah dan semakin melebar ke kanan atas dimana nilainya akan terus bertambah apabila garis kelembaban relatif mendekati garis saturasi. 2.2.1.2 Rasio Kelembaban (Humidity Ratio) Rasio kelembaban (ω) disebut juga moisture content atau mixing ratio, adalah perbandingan massa uap air terhadap massa udara kering yang terkandung dalam udara basah pada tekanan dan temperatur tertentu. Persamaan dasarnya adalah:


ω=

m m

v

(2-16)

da

Dari pers.(2-6) dan pers.(2-11) didapat: m = (1 + ω )mda dengan:

(2-17)

ω

= rasio kelembaban (humidity ratio)

mv

= massa uap air [kg]

mda

= massa udara kering [kg]

Karena uap air dan udara dianggap sebagai gas ideal, maka untuk menghitung perbandingan kelembaban memakai persamaan pv = RT, serta kalor spesifik tetap. Udara dianggap sebagai gas ideal karena suhunya cukup tinggi dibandingkan suhu jenuhnya, dan uap air dianggap ideal karena tekanannya cukup rendah dibandingkan dengan tekanan jenuhnya (Stoecker, 1994).

ω= dengan:

mv p .V / Rv .T p v / Rv = v = mda p da .V / Rda .T ( pt − p v ) / Rda

ω

= rasio kelembaban [kg uap air/kg udara kering]

V

= volume campuran udara-uap air [m3]

Pt

= tekanan atmosfer = pa + ps [Pa]

pda

= tekanan parsial udara kering [Pa]

pw

= tekanan parsial uap air dalam keadaan jenuh [Pa]

Rda

= tetapan gas untuk udara kering = 287 [J/kg.K]

Rv

= tetapan gas untuk uap air = 461,5 [J/kg.K]

T

= temperatur campuran udara-uap air [K]

(2-18)

dengan mensubtitusi nilai Ra dan Rs ke dalam persamaan (2.18) maka diperoleh ⎛ 287 ⎞⎛ p v ⎟⎜⎜ ⎝ 461,5 ⎠⎝ p − p v

ω =⎜

⎞ ⎛ pv ⎟⎟ = 0,622⎜⎜ ⎠ ⎝ p − pv

⎞ p ⎟⎟ = 0,622 v p da ⎠

ρ v = ρ ⋅ ωv

ρo =

mv

ν

=

(2.19) (2.20)

mv m ⋅ m v

ρ o = ωv ⋅ ρ


(2.21) (2.22)

C=

n = v

n=

m M

m

M = ρ v M

(2.23) (2.24)

mv Pv nv 18 = ω = = 0.622 Pda n da mda 28.9

(2.25)

pv pa − pv

(2.26)

γ = ω = 0.622

γpa - γpv = 0.622 . pv pv =

γ γ + 0.622

pa

(2.27) (2.28)

ωo : Td = tabel uap Pv

ωo =

0.622 ⋅ xo 1 + 0.378 ⋅ xo

(2.29)

Pada diagram psikrometrik, garis rasio humidity ditunjukan dengan garis horizontal yang semakin bertambah besar dari bawah ke atas.

2.2.2 Temperatur

Jenis temperatur yang berhubungan dengan sifat termodinamika dari campuran udara dan uap air terbagi menjadi tiga, yaitu: 1. Temperatur bola kering (dry bulb temperature), 2. Temperatur bola basah (wet bulb temperature), 3. Temperatur pengembunan (dew point temperature). 2.2.2.1.

Temperatur Bola Kering (Dry Bulb Temperature) Temperatur yang terukur pada termometer sebenarnya adalah temperatur

bola kering (Tdb). Disebut temperatur bola kering karena cara pengukuran temperatur ini menggunakan termometer dengan membiarkan tandon tempat penampungan alkohol/air raksa dalam keadaan kering (tidak dibasahi).


Temperatur yang terbaca pada termometer tersebut menunjukkan besarnya kalor sensibel yang dimiliki oleh udara. Adanya perubahan pada temperatur bola kering berarti menunjukkan seberapa besar perubahan kalor sensibel udara. Dalam diagram psikometrik, temperatur ini ditunjukkan oleh garis vertikal dimana nilainya akan semakin besar ke arah kanan diagram 2.2.2.2 Temperatur Bola Basah (Wet Bulb Temperature) Temperatur yang diukur pada suatu termometer disebut temperatur bola basah, apabila termometer tersebut dibalut dengan kapas basah pada ujung termometer atau penampung fluida dan dialiri udara belum jenuh pada tempat tersebut. Maka sebagian air dari kapas basah akan menguap dan temperatur air akan turun. Temperatur bola basah dapat diketahui atau dilihat setelah terjadi kesetimbangan antara kalor yang hilang pada air akibat penguapan dengan kalor yang diperoleh dari udara.

Gambar 2.1 Cara pengukuran Temperatur Wet Bulb

Pada diagram psikometrik, temperatur bola basah ditunjukkan oleh garis miring yang hampir sejajar dengan garis entalpi dimana ujungnya bertemu dengan temperatur bola kering pada titik saturasi.


2.2.2.3 Temperatur Pengembunan (Dew Point Temperature) Temperatur dimana uap air mulai terkondensasi saat udara basah didinginkan pada tekanan konstan disebut juga temperatur pengembunan (Td). disebut juga udara dalam keadaan jenuh. Terjadi ketika tekanan parsial uap air sama dengan tekanan jenuh air pada kondisi tekanan (P) dan rasio kelembaban (ω) yang sama. Pada diagram psikrometrik, titik embun pada temperatur dry bulb dan wet bulb tertentu dapat dicari dengan menggeser titik pertemuan antara temperatur bola kering dan temperatur bola basah itu secara horizontal ke kiri sepanjang garis rasio kelembaban konstan sampai bertemu dengan garis saturasi (kelembaban relatif 100%). Temperatur dew point dapat dilihat pada skala dry bulb pada titik ini. 2.2.3 Entalpi

Entalpi dari udara basah merupakan jumlah dari entalpi udara kering ditambah dengan entalpi uap air. Entalpi udara basah adalah energi yang terkandung oleh udara tersebut pada temperatur tertentu, dengan satuan kJ/kg udara kering. Oleh karena entalpi udara basah sama dengan jumlah entalpi parsial dari masing-masing komponennya, maka entalpi udara basah dapat dinyatakan sebagai[4] : h=hda+ hw dengan:

h

= entalpi udara basah [kJ/kg]

hda

= entalpi udara kering [kJ/kg]

hw

= entalpi uap air [kJ/kg]

(2.30)

Pada suhu 0oC maka nilai entalpi udara kering dapat ditulis sebagai berikut : ha = 1,006t

(2.31)

Entalpi uap air pada kondisi tertentu sama dengan entalpi uap air dalam kondisi jenuh (hg) dikalikan dengan jumlah kandungan uap airnya. hw = ω.hg dengan besar hg pada temperatur tertentu dapat dihitung berdasarkan rumus:


(2.32)

hg = 2510 + 1,805 t dengan:

(2.33)

2510 = entalpi uap jenuh pada suhu 0oC [kJ/kg] 1,805 = panas jenis uap air [kJ/kg.oC] = temperatur bola kering dari udara basah [oC]

t

Dengan mensubstitusi persamaan (2.31), (2.32), dan (2.33) di atas, maka dapat diperoleh persamaan: h = 1,006t + ω (2510 + 1,805 t)

(2.34)

h=

H + Hv H = da mda mda

(2.35)

h=

mda da Tda + mv v Tv mda

(2.36)

h = da Tda + ω (hv )

(2.37)

Garis entalpi pada diagram psikrometrik digambarkan sebagai garis miring yang hampir sejajar dengan garis temperatur bola basah, dimana besarnya akan semakin membesar dari kiri ke kanan. 2.2.4 Volume Jenis

Volume jenis didefinisikan sebagai volume udara basah per kilogram udara kering dengan satuan m3/kg. Dalam setiap perubahan kondisi, maka yang mengalami perubahan adalah jumlah volume udara basahnya, sedangkan besarnya massa udara kering dianggap konstan untuk setiap kondisi. Hal ini dilakukan untuk menyederhanakan perhitungan. Untuk menghitung volume jenis dari udara basah, digunakan persamaan gas ideal sehingga volume jenis dapat dinyatakan sebagai berikut[5] : v=

dengan :

( Rda .T ) ( Rda .T ) = Pda ( P − Pv )

ν

= volume jenis [m3/kg]

Rda

= tetapan gas untuk udara kering

T

= temperatur absolut udara basah [K]

P

= tekanan atmosfer [Pa]


(2.38)

Pda

= tekanan parsial udara kering [Pa]

Pv

= tekanan parsial uap air [Pa]

Dalam diagram psikrometrik, garis volume jenis digambarkan sebagai garis dengan kemiringan yang lebih tajam daripada garis temperatur bola basah dimana salah satu ujungnya berada pada garis saturasi dan nilainya akan semakin membesar dari kiri ke kanan.

2.2.5 Kadar air keseimbangan (equilibrium moisture content)

Kadar air keseimbangan adalah kadar air yang terdapat dalam material pada kondisi temperatur dan kelembaban relatif tertentu dimana telah terjadi keseimbangan antara laju penyerapan dan penguapan moisture. Suatu material akan menyerap atau melepaskan air untuk mencapai kadar air keseimbangan antara air dalam material dengan air di udara. Material yang mampu melepas dan menyerap air biasa disebut sebagai material higroskopis (Taib,1988). Kadar air keseimbangan dipengaruhi oleh kecepatan aliran udara, temperatur, dan kelembaban relatif udara. Kandungan air yang terkandung dalam suatu material membentuk suatu tekanan uap yang besarnya tergantung dari sifat uap air yang berada dalam material, sifat material itu sendiri dan temperatur keduanya. Sedangkan udara juga memiliki kesetimbangan uap air dengan jumlah tertentu. Kandungan uap air relatif di udara tersebut biasanya disebut sebagai Relatif Humidity (RH). Setiap proses yang terjadi pada udara, baik itu penyerapan ataupun pelepasan air, pada akhirnya akan menuju suatu kondisi setimbang dimana tidak terjadi lagi proses pelepasan atau penyerapan air.

2.3 PERPINDAHAN KALOR

2.3.1 Perpindahan kalor konduksi

Bila suatu benda terdapat perbadaan temperatur dangan panjang x, maka energi (kalor) akan berpindah dari bagian yang bersuhu tinggi kearah bagian yang


bersuhu rendah dengan cara konduksi. Laju perpindahan ini berbanding dangan gradien suhu normal. q ∂T ∼ A ∂x

(2.39)

Jika dimasukan konstanta proporsionalitas maka persamaannya menjadi : q = − kA dengan q

∂T ∂x

(2.40)

= laju perpindahan kalor [kJ/s]

k

= konduktivitas termal [W/m.°C]

A

= luas penampang [m2]

T

= temperatur [°C]

x

= jarak (panjang) perpindahan kalor

Persamaan ini disebut hukum fourier tentang konduksi kalor ( ahli matematika fisika bangsa prancis, Joseph fourier)

2.3.2 Perpindahan kalor konveksi

Konveksi adalah pergerakan internal dari molekul suatu fluida karena perbedaan densitas yang disebabkan karena perbedaan panas. Rumus konveksi[6] : q = hA(Ts − T∞ ) dengan h

(2.41)

= koefisien konveksi [W/m2.°C]

Ts

= temperatur permukaan [°C]

T∞

= temperatur ambien [°C]

2.2.3 Perpindahan kalor radiasi

Radiasi, disebut juga radiasi termal adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan suatu benda karena suhu benda tersebut. Rumus radiasi yang digunakan[7] :

(

Q = ασA Tu 4 − Td 4 A dengan Q A

)

= radiasi = luas permukaan [m2]


(2.42)

α

= absorptivitas

σ

= konstanta stefant boltzman [W/m2 K4]

Tu

= temperatur sumber radiasi [K]

Td

= temperatur droplet [K]

]

2.4 PERPINDAHAN MASSA

2.4.1 Koefisien Perpindahan Massa

Koefisien perpindahan massa (mass transfer coefficient) dapat kita definisikan seperti halnya dengan koefisien perpindahan-kalor[8], jadi:

m = kc A( ρ s − ρ ∞ ) kc = dengan

Sh.D d

(2.44) (2.45)

m

= fluks massa difusi komponen A [kg/s]

kc

= koefisien konveksi massa [m/s]

ρs

= Berat jenis uap pada permukaan [kg/m3]

ρ∞

= Berat jenis invinite [kg/m3]

Sh

= bilangan Sherwood

D

= Difusivitas [m2/s]

d

= diameter dalam lapisan air [m]

A

= Luas permukaan yang dibasahi air (πdL) [m2]

2.4.2 Difusi Dalam Gas

Gilliland mengusulkan rumus semi empiris untuk koefisien difusi dalam gas[9]: 0.0555 ⎡ ⎤ (T + Tout ) ⎞ ⎛ DVAA = 1.166e − 9 exp ⎢1,75 ln⎜ 273 + in ⎟ ⎥ 2 ⎠ ⎝ ⎣⎢ ⎦⎥

(2.46)

Laju difusi molal : •

m N= M

N=

− dm / dt 18. A


(2.47) (2.48)

Dimana

−dm − dV =ρ dt dt

(2.49)

Dan

− dv − dr = Ax dt dt

(2.50)

dengan :

N

= laju difusi molal [mol/s]

M

= berat molekul [kg]

m

= laju massa aliran (kg/s)

2.5 LAPISAN BATAS

Sumber : McMahon, 2003 Gambar 2.2 Lapisan batas

Lapisan batas (boundary layer) merupakan daerah dimana masih terdapat gradien yang disebabkan pengaruh viskositas. Lapisan batas terbagi menjadi tiga, yaitu lapisan batas hidro dinamik, termal dan konsentrasi.

2.5.1

Lapisan batas hidrodinamik

Sumber : Geankoplis, 2005. Gambar 2.3 Lapisan batas hidrodinamik


Lapisan batas pada plat rata terlihat membentuk suatu lapisan batas yang dimulai dari tepi depan, yang dipengaruhi oleh gaya viskos, yang akan semakin meningkat kearah tengah dari plat rata. Gaya viskos ini dapat diterangkan dengan tegangan geser (shear stress) τ antara lapisan lapisan fluida yang dianggap berbanding dengan gradien kecepatan normal, maka didapat persamaan[10] :

τ =µ dengan τ

2.5.2

∂u ∂y

(2.51)

= tegangan geser [N/m2]

µ

= viskositas dinamik [Ns/m2]

u

= kecepatan fluida [m/s]

Lapisan batas termal

Gambar 2.4 Lapisan batas termal

Seperti halnya lapisan batas hidro dinamik, lapisan batas termal didefinisikan sebagai daerah dimana terdapat gradien suhu dalam aliran. Gradien suhu tersebut akibat proses pertukaran kalor antara fluida dan dinding.


2.5.3

Lapisan batas konsentrasi

Gambar 2.5 Lapisan batas konsentrasi

Lapisan batas konsentrasi terbentuk akibat adanya perbedaan konsentrasi pada zat yang bertumbukan, yang akhirnya menyebabkan perpindahan massa.

2.6 Bilangan tidak berdimensi

Bilangan Reynolds Aliran pada suatu tabung pada awal masuk akan membentuk suatu lapisan batas. Pada akhirnya lapisan batas ini memenuhi seluruh tabung. Terjadi perubahan aliran laminer menjadi turbulen melalui aliran transisierlebih dahulu. Untuk menentukan apakah suatu aliran laminer atau turbulen atau transisi, kita dapat menggunakan bilangan Reynoldss. Tetapi tekstur permukaan dan sifat fluida yang mengalir juga menentukan aliran fluida. Rumusnya[11] : Re = dengan u

ux

ν

(2.52)

= kecepatan [m/s]

x

= jarak [m]

ν

= viskositas kinematik [m2/s]

Bilangan Prandtl Bilangan Prandtl menunjukan karakteristik termal fluida, juga merupakan parameter yang menghubungkan ketebalan relatif antara lapisan batas hidro


dinamik dan lapisan batas termal, dengan membandingkan viskositas kinematik (ν)dan difusifitas thermal (α)[12]. Pr = dengan

ν α

(2.53)

α = difusifitas termal [m2/s]

Bilangan Nusselt Bilangan Nusselt merupakan bilangan yang menggambarkan karakteristik proses perpindahan panas[12] hx k

Nu x =

(2.54)

Nu d = 0.023 Re 0d.8 Pr n Untuk aliran berkembang penuh h : koefisien perpindahan panas [W/(m2 C)] k : konduktivitas panas udara [W/(m C)]

Bilangan Schmidt Bilangan Schmidt merupakan bilangan yang menggammbarkan rasio dari momentum dan difusifitas massa[13]. Sc =

ν D AB

(2.55)

Bilangan Sherwood Bilangan Sherwood merupakan bilangan yang menggambarkan gradien konsentrasi yang terjadi pada permukaan[14]. Sh =

hm L D AB

(2.56)

2.7 Persamaan Ranz-Marsall

Merupakan analogi perpindahan massa dengan perpindahan panas. Analogi


⎛ Sc ⎞ ini mempunyai persyaratan yang diantaranya bilangan Lewis Le ⎜ ⎟ bernilai ⎝ Pr ⎠ satu[15]. Sh = 2 + 0,6 Re1 / 2 Sc 1 / 3

(2.57)

Nu = 2 + 0,6 Re1/ 2 Pr1/ 3

(2.58)


BAB III PERANCANGAN DAN PENGAMBILAN DATA

3.1 PERANCANGAN

3.1.1 Blower Perancangan pertama adalah menentukan kapasitas blower untuk meniup droplet. Berdasarkan kebutuhan debit udara pada test section . Dasar rumus :

Q = VxA

(3.1)

Dimana kecepatan yang dibutuhkan maksimal V = 2.5 m/s dan D = 10 cm , sehingga diperoleh :

Q = 72 m3/jam Untuk menanggulangi kerugian-kerugian dalam aliran pipa, maka kapasitas ditingkatkan menjadi 2 kali lipat dan disesuaikan lagi dengan ketersediaan di pasar maka kapasitas yang dipakai adalah : 400 m3/jam. Type blower sentrifugal. Outlet blower memiliki dimensi 10 x 10 cm. Sehingga di sisi outlet ditambahkan venturi dengan diameter outlet 2”.

Kemudian pada ujung pipa PVC 2”

dimasukkan honey comb untuk mengkondisikan aliran.

Gambar 3.1 Blower


3.1.2 Orifice Pemilihan orifice didasarkan kepada tidak tersedianya flow meter yang sesuai dengan kebutuhan dan waktu penyediaan lama serta harganya cukup mahal. Berdasarkan

buku (J.P Holman hal 296) diperoleh data-data orifice sebagai

berikut : D

:

58 mm

d

:

29.5 mm

tebal

:

2 mm

chamfer :

1 mm , 45o

Gambar 3.2 Orifice

Pada sisi inlet dan outlet dipasang selang yang dihubungkan ke tabung U. Tabung U diisi air dan dipasang milimeter blok, sehingga saat blower dihidupkan maka tekanan udara bisa diukur. Tabung U berisi fluida air.

3.1.3 Heater Untuk memanaskan udara yang dialirkan ke droplet maka dipasangkan heater. Dalam pengambilan data temperatur tertinggi yang didesain adalah 210oC dan suhu ruangan adalah 30oC, sehingga selisih suhu adalah 180oC. V udara dari blower adalah 2 m/s. Sehingga daya heater yang dibutuhkan adalah 3 KW,220 V. Pada corong outlet dipasang thermocouple sebagai ke Digital

Controller.


Gambar 3.3 Heater

3.1.4 Pyrex

Test Section harus memiliki persyaratan : tahan terhadap panas, tembus pandang , memiliki pemuaian yang kecil sehingga tahan terhadap perubahan temperatur yang tiba-tiba.. Hanya pyrex yang memenuhi persyaratan diatas. Pyrex memiliki diameter dalam 9.7 cm dan panjang 150 cm. Ditengah-tengah pyrex dibentuk lubang corong untuk memasukkan suntikan dan wire probe thermocouple.

Gambar 3.4 Pyrex

3.1.5 Digital Controller Untuk mengatur suhu keluaran dari heater maka digunakan digital controller auto tuning merk Shimaden. SR 94. 220 volt. Dimana controller ini menerima input daya dari SSR ( Solid State Relay ). Selanjutnya controller diatur temperaturnya dan diset pada posisi auto tuning.


Gambar 3.5 Digital Controller.

3.1.6 Temperature Indicator Untuk mengetahui suhu droplet maka dipasangkan wire probe thermocouple, kemudian sensor tersebut dihubungkan dengan temperature indicator . Digunakan merk Autonics T4YI 220 volt.. Indicator ini hanya menampilkan penunjukan dari wire probe thermocouple, tidak bisa mengatur suhu seperti digital controller.

Gambar.3.6 Temperature Indicator

3.1.7 Suntikan Untuk membentuk droplet maka diperlukan alat bantu berupa suntikan. Suntikan ini berfungsi untuk memasukkan fluida cair yang akan diukur dimensi dan temperaturnya. Saat suntikan yang sudah diisi fluida cair ditekan , maka pada ujung jarum akan membentuk droplet. Selanjutnya pada droplet ini ditempelkan wire probe thermocouple.


Gambar 3.7 Suntikan

Pada penelitian ini fluida cair yang dipakai adalah aquades. Tidak menggunakan fluida cair bercampur dengan zat terlarut. 3.1.8 Inverter Untuk mengatur laju aliran udara, maka pada blower dipasang inverter. Pada inverter ini bisa mengatur frekwensi tegangan masuk ke blower dari frekwensi tegangan rendah sampai batas frekwensi tegangan PLN. Sehingga putaran blower bisa diatur. Pengaturan dari nilai 0 s/d 50 Hz Volt.

Spesifikasi Inverter : •

Tipe

:

AC Drivers

•

Merk

:

LS, SV-iC5

•

Range :

0.4 – 2.2 kW (200 V)

Inverter tersebut bisa mengatur frekwensi tegangan input ke blower dengan ketelitian 0.1 Hz. Suatu ketelitian yang tidak bisa dicapai apabila menggunakan regulator model manual. 3.2 Prosedur Kalibrasi dan Pengambilan Data Data yang diambil adalah dimensi droplet yang dimasukkan ke pyrex melalui suntikan. Ada beberapa tahapan sebelum akhirnya memperoleh dimensi droplet. Penjelasannya terdapat pada sub bab berikut.


Gambar 3.8 Alat Droplet Drying

3.2.1 Kalibrasi Orifice Langkah awal sebelum melakukan pengambilan data adalah melakukan kalibrasi pada orifice. Tahapan-tahapannya sebagai berikut : 1. Mengukur diameter pyrex. Diperoleh 10 cm, kemudian ditentukan titik tengahnya. 2. Meletakkan hot wire anemometer di posisi tengah-tengah pyrex. 3. Menghidupkan blower, lalu mengatur putarannya melalui inverter dengan variasi data input dari hot wire anemometer. Range dari 0.5 m/s sampai dengan maksimal yaitu 1.3 m/s. Dicatat juga posisi beda ketinggian tekanan di manometer. 4. Pada setiap range misal 0.5 m/s, hot wire anemometer dari titik tengah

pyrex ditarik kebawah sampai penunjukan di display berubah / berkurang. Pada setiap posisi penunjukan berubah, segera dilakukan pengukuran jarak kawat sensor hot wire anemometer terhadap diameter pyrex dan dilakukan pencatatan. Hal tersebut dilakukan sampai penunjukan tidak berubah. 5. Menaikkan putaran blower untuk range 0.8, 1.1 dan 1.3 m/s. 6. Setiap range melakukan kegiatan nomer 4.


3.2.2 Pengambilan Data Foto Pengambilan data dengan melakukan mengambil foto droplet pada selang waktu tertentu. Langkah kerja sebagai berikut :

1. Meletakkan kamera digital berikut tripod di depan test section, lalu mengatur fokus dan jaraknya. Dislay kamera digital dihidupkan, sehingga terlihat gambar ujung jarum dan wire probe thermocouple.

Gambar 3.9 Posisi Jarum dan Droplet

2. Menghidupkan blower melalui dan mengatur putarannya melalui

inverter , kecepatan blower didasarkan pada ketinggian penunjukan manometer. Range sebagai berikut : 45, 50 dan 55 mm.

Gambar 3.10


3. Sesudah mencapai interval 45 mm, menghidupkan heater dan dilakukan

heater auto tuning setup melalui digital controller. Range temperatur yang diambil adalah : 80, 90, 100, 110, 120 dan 130oC. 4. Setelah temperatur digital controller menunjukkan angka yang relatif konstan. Maka suntikan ditekan sampai terbentuk droplet yang baik.

Gambar 3.11 Droplet

5. Menekan shutter kamera digital sambil menghidupkan stop watch, catat penunjukan temperatur pada wire probe thermocouple display. Mencatat juga jam pengambilan foto yang ada di kamera digital. 6. Bersamaan dengan penunjukan stop watch di angka 30 detik, melakukan pengambilan foto. Melakukan juga pencatatan temperatur droplet dan jam pengambilan foto. 7. Penunjukan stop watch pada angka 60 detik maka dilakukan pengambilan foto lagi. Langkah pencatatan sama dengan yang diatas. 8. Menaikkan/ menurunkan temperatur. Lalu mengulangi langkah nomer 1 sampai dengan 7 untuk variasi beda ketinggian manometer.

3.3 Pengolahan Foto

Setelah diperoleh data dalam bentuk foto, maka selanjutnya dilakukan pengolahan data untuk memperoleh dimensi droplet. Pengolahan data menggunakan software

image processing untuk mengukur panjang, lebar dan diameter. Langkah kerja sebagai berikut :


1. Membuka software pengolah gambar. 2. Membuka file foto yang akan diproses : 3. Setelah file terbuka , dilakukan pembesaran bidang droplet. Kemudian dilakukan pengaturan skala. 4.

Mengukur pixel dari gambar bola droplet, lalu mencatat tinggi dan lebar bola.

5. Merekapitulasi hasil pencatatan dalam tabel.


BAB IV PERHITUNGAN HASIL DAN ANALISA

4.1 LANGKAH PERHITUNGAN Setelah data pengukuran yang berupa file *.xls sudah diperoleh pada lampiran 4.. Maka selanjutnya dilakukan perhitungan data, dengan langkah-langkah sebagai berikut : Mengambil satu contoh perhitungan data : •

H manometer = 45 mm

•

Waktu pengambilan foto : 30 detik., Tudara = 78oC,Tdroplet = 38oC

•

Dari hasil pengukuran diperoleh dimensi droplet : o Width

=

2.1 mm

o Height

=

2.15 mm

Selanjutnya bisa dilakukan langkah-langkah analisa perhitungan sebagai berikut : 1. Menghitung r (jari-jari rata-rata droplet)

r=

d width + d height

4 2.1 + 2.15 r= 4 r = 1.0625mm r = 1.0625 x10 −3 m 2. Menghitung A (luasan) A = 4π r 2 A = 4 π (1 . 0625 x10 − 3 ) 2 A = 1 . 4186 E − 5 m 2 3. Menghitung -

dv dt

Menggunakan data pengambilan pada waktu 0 detik, pada suhu heater dan ketinggian manometer yang sama yaitu : (dari lampiran 4) r 1 = 1.1 E-3 m,

r2 = 1.0625E-3 m

s1 = 0 detik,

s2 = 30 detik


− dr dt − dr dt − dv dt − dv dt − dv dt

4. Menghitung -

=

1.062 E − 3 − 1.1E − 3 30 − 0

= 1.25 E − 6m / s = Ax

− dr dt

= 1.4186 E − 5 x1.25 E − 6 = 1.77329E - 11m 3 /s

dm dt

ρwater pada suhu 38oC = 998.8544 kg/m3

− dm − dv = ρ. dt dt − dm = 998 . 8544 x1 . 77329 E − 11 dt − dm = 1.77125E - 08 kg/s dt

5. Menghitung N

− dm / dt 18. A 1.77128E − 8 N= 18 x1.41863E - 05 N=

[ ]

N = 6.93649E - 05 kmole/ sm 2 6. Menghitung Q Radiasi Q / A = α .σ .(Tu 4 − Td 4 )

Q / A = 0.9 x5.669e - 8 x(3514 - 3114 ) Q / A = 3.30136E + 02x0.9 Q radiasi = 3.30136E2 . 1.4186 E − 5 x0.9 Qradiasi = 4.21507E - 03 watt


7. Menghitung Q Total Pada suhu 38oC didapat hfg dari lampiran 2 sebesar 2411.4196 kJ/kg

− dm .hfg dt = 1.77125E - 08x2411.4196x1000

Qtotal = Qtotal

Q total = 4.27124E - 02 watt 8. Menghitung Q konveksi

Qkonveksi = Qtotal − Qradiasi Qkonveksi = 4.27124E − 2 − 4.2712E − 3 Qkonveksi = 3.84973E - 02 9. Menghitung h :

Qkonveksi A.(Tu − Td ) 3.84973E - 02 h= 1.4186E − 5x(351 - 311)

h=

h = 6.7842E + 01 W/m 2 .K 10. Menghitung Reynolds Number : Untuk mendapatkan nilai u pada laju aliran, dilakukan pengukuran kecepatan dengan hot wire anemometer pada ujung tabung pyrex sepanjang jari-jari penampangnya. Pengukuran dilakukan pada beberapa variasi h pada manometer. Dengan mengetahui perbedaan kecapatan pada setiap penampang anulus dimulai dari r = 0 hingga r = R, dimana r = 0 terletak pada pusat penampang dan R adalah jari-jari penampang pyrex. Untuk perhitungan bilangan reynolds maka diambil kecepatan rata-rata dari kecepatan maksimum pada pusat pyrex dan kecepatan minimum pada dinding pyrex.


Re =

u.d

ν

1.0387x1.06250E - 03x2 0.000016 Re = 138 Re =

11. Menghitung Schmidt

Sc =

ν D AB

1.8E - 05 3.2E - 05 Sc = 5.8E - 01 Sc =

12. Menghitung Re1/2Sc1/3 : Sc = 0.584600642 = Re 1 / 2 Sc 1 / 3 = 137.91 / 2 x 0.581/3 = 9.8

13. Menghitung Pr (Prandtl) Dari lampiran 3 diperoleh Pr = 0.7 14. Menghitung Re1/2Pr1/3 :

= Re1 / 2 . Pr 1 / 3 = 1381 / 2 x0.71/3 = 10.4 15. Menghitung Nusselt Number


hd k 6.7842E + 01x1.06250E - 03x2 Nu = 0.028609826 Nu = 5 Nu =

16. Menghitung kc , sebagai salah satu syarat menghitung Sherwood Rumus untuk menghitung kc adalah :

kc =

Nx(1 − x0 ) Cx( x0 − xinf )

Langkah pertama mencari x0 : Tekanan uap (Pv) pada temperatur droplet 38oC adalah 6.6E+03 (interpolasi) Pudara = 1 atm = 101325 Sehingga :

x0 =

Pv Pudara

6.607E3 101325 x0 = 6.520E - 02 x0 =

Langkah kedua mencari x∞ Pada waktu pengambilan data, dilakukan pengukuran suhu bola kering (Tdb) dan suhu bola basah (Twb), diperoleh pada semua pengukuran Tdb dan Twb sama. Tdb = 28oC Twb=25oC Dari gambar psikometrik diperoleh ω = 0.019

x∞ =

ω

0.622 + ω 0.019 x∞ = 0.622 + 0.019 x∞ = 2.912E - 02


Langkah ketiga menghitung C Tinfinite adalah : 351oK C diperoleh dari :

n P = V ℜT 101325 C= 8314,5x351 C = 3.472E - 02 C=

Setelah semuanya diketahui maka bisa dihitung nilai kc :

kc =

Nx(1 − x0 ) Cx( x0 − x∞ )

6.936489E - 05x(1- 6.520E - 02) 3.472E - 02x(6.520E- 02 - 2.912E - 02) k c = 5.176E - 02 kc =

17. Menghitung Sherwood dengan

rd =

1.1E-03 [m]

kc =

5.176E-2 [m/s]

D

3.2E-05 [m2/s]

=

k c .d D 5.176e - 2x(1.1e - 3x2) Sh = 3.2E - 05 Sh = 3.416E + 00

Sh =

18. Menghitung Nusselt (analogi Ranz Marshall) : Nu = 2 + 0.6 Re 1 / 2 . Pr 1 / 3 Nu = 2 + 0.6 x10 .4 Nu = 8.2


15. Menghitung Sherwood (analogi Ranz Marshall) :

Sh = 2 + 0.6 Re1 / 2 .Sc1 / 3 Sh = 2 + 0.6 x9.8 Sh = 7.9 Dari langkah langkah diatas, maka dapat dibuat tabel pada lampiran 5.

4.2 ANALISA GRAFIK

Berdasarkan tabel lampiran 3 maka bisa dibuat grafik hubungan bilangan Sherwood hasil data penelitian dengan Bilangan Sherwood Analogi RanzMarshall dan grafik hubungan bilangan Nusselt hasil data penelitian dengan bilangan Nusselt Analogi Ranz-Marshall. Berikut adalah hasil grafik untuk bilangan Sherwood : 1. Untuk Temperatur 77 – 78 °C

T 77-78 Celcius

20

Sh

15 10 RM

5

Sh

0 9.5

10

10.5

11

Re^0.5.Sc^0.333

Gambar 4.1 Grafik Sh vs RM pada 77 – 78 °C

Dari grafik terlihat bahwa Sherwood data berada diatas garis analogi Rantz Marshal. Ada nilai data hasil pengujian yang berada dibawah garis , hal tersebut bisa saja terjadi sebagai akibat kesalahan pada waktu pengukuran data. Bilangan Reynolds terlihat memiliki range ( Re^0.5 . Sc ^0.333) antara 9.7 sampai dengan 10.8.


2. Untuk Temperatur 87 - 89°C T 87-88 Celcius 20

Sh

15 RM

10

Sh

5 0 8

9

10

11

12

13

Re^0.5.Sc^0.333


Pada range temperatur diatas , terlihat posisi bilangan Sherwood memiliki kecenderungan semua titik data berada diatas garis bilangan Sherwood analogi Rantz Marshall. Bilangan Reynolds juga terlihat besar ( Re^0.5 . Sc ^0.333) antara 9.3 sampai dengan 11.8. 3. Untuk Temperatur 97 - 98°C T97- 98 Celcius 20

Sh

15 RM

10

Sh

5 0 8

9

10

11

12

Re^0.5.Sc^0.333


Pada range temperatur diatas terlihat ada nilai data pengujian yang menempel pada garis bilangan Sherwood analogi Rantz Marshall. Semua data berada diatas garis analogi Rantz Marshall. Bilangan Reynolds ( Re^0.5 . Sc ^0.333) memiliki range antara 9.1 sampai dengan 11.5.


4. Untuk Temperatur 107 - 108°C T 107-108 Celcius 16 14 12

Sh

10 RM

8

Sh

6 4 2 0 8

9

10

11

12

Re^0.5.sc^0.333


Pada range temperatur ini terlihat data mulai ada titik data yang berada di bawah garis bilangan Sherwood analogi Rantz Marshall. Bilangan Reynolds ( Re^0.5 . Sc ^0.333) memiliki range antara 9.1 sampai dengan 11.7. 5. Untuk Temperatur 117 - 118°C

Sh

T 117-118 Celcius

16 14 12 10 8 6 4 2 0

R-M Data

8

9

10 11 Re^0.5.Sc^0.333

12


Terlihat pada grafik diatas ada titik-titik data yang menempel pada garis bilangan Sherwood analogi Rantz Marshall dan ada yang berada dibawahnya. Bilangan Reynolds ( Re^0.5 . Sc ^0.333) memiliki range antara 8.8 sampai dengan 10.86.


6. Untuk Temperatur 127 - 128°C T 127-128 Celcius 16 14 12 Sh

10

RM

8 6

Sh

4 2 0 8

9

10

11

12

Re^0.5.Sc.0.333

Gambar 4.6 Grafik Sh vs RM pada 127-128 °C

Pada range temperatur diatas terlihat bahwa data mulai menunjukkan adanya kecenderungan berada di bawah garis bilangan Sherwood analogi Rantz Marshall. Rentang Re^0.5 . Sc ^0.333 adalah 9.1 sampai dengan 11.2. pada temperatur 127 -128 °C. 7. Gambar gabungan dari temperatur 77 - 128°C

T 78 s/d 128 C 20

Sh

15 RM

10

Sh

5 0 8

9

10

11

12

13

Re^0.5.sc^0.333


Pada range temperatur diatas terlihat sebaran titik-titik data lebih banyak berada diatas garis bilangan Sherwood analogi Rantz Marshall. Ini disebabkan


karena perbedaan bilangan lewis antara data yang didapat dengan bilangan lewis analogi Rantz Marshall (Le=1). Korelasi tidak ditampilkan karena memiliki nilai yang rendah. Mengacu pada (Kosasih.EA, 2006)

Gambar 4.8 Perbandingan Sh Ranz-Marshall dan Sh Data dari Walton (2004)

Terlihat juga bahwa data dari Walton juga berada di bawah garis. Terlihat juga memperlihatkan korelasi yang sangat lemah. Untuk bilangan Nusselt : Berikut adalah grafik yang diperoleh : 1. Untuk Temperatur 77 - 78°C

Nu

T 77-78 Celcius 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Nu R-M Nu DATA

10

10.5

11

11.5

12

Re^0.5.Pr^0.333

Gambar 4.9 Perbandingan Nu R-M dan Sh Data dari Walton (2004) pada 77 -

78°C


Terlihat pada grafik titik-titik data berada diatas garis bilangan Nusselt analogi Rantz Marshall. Terdapat pula satu data yang berada jauh diatas garis bilangan Nusselt analogi Rantz Marshall. Bilangan Reynolds ( Re^0.5 . Sc ^0.333) memiliki range antara 10 sampai dengan 11.5 2. Untuk Temperatur 87 - 88°C T 87-88 Celcius 25 20 Nu R-A

10

Nu data

Nu

15

5 0 9

10

11

12

13

Re^0.5.Pr^0.333


88°C Terlihat pada grafik diatas titik-titik data berada diatas garis bilangan Nusselt analogi Rantz Marshall.. Bilangan Reynolds ( Re^0.5 . Sc ^0.333) memiliki range antara 9.5 sampai dengan 13.


3.Untuk Temperatur 97 - 98°C T 97 -98Celcius 20

Nu

15 Nu R-A

10

Nu data

5 0 8

9

10

11

12

13

Re^0.5.Pr^0.333

Gambar 4.11 Perbandingan Nu Ranz-Marshall dan Sh Data dari Walton (2004)

pada 97 - 98°C Terlihat pada grafik diatas semua data berada diatas garis bilangan Nusselt analogi Rantz Marshall.. Bilangan Reynolds ( Re^0.5 . Sc ^0.333) memiliki range antara 9.5 sampai dengan 13. 1. Untuk Temperatur 107 - 108°C

T 107-108 Celcius 20

Nu

15 Nu R-A

10

Nu data

5 0 8

9

10

11

12

13

Re^0.5.Pr^0.333


108°C


Terlihat pada grafik diatas data berada diatas garis bilangan Nusselt analogi Rantz Marshall. Terdapat satu data yang berada tepat pada garis bilangan Nusselt analogi Rantz Marshall. Bilangan Reynolds ( Re^0.5 . Sc ^0.333) memiliki range antara 9.5 sampai dengan 13. 2. Untuk Temperatur 117 - 118°C


Nu

15 10 Nu R-M Nu data

5 0 9

10 11 Re^0.5.Pr^0.333

12


118°C Terlihat pada grafik diatas titik-titik data berada diatas garis bilangan Nusselt analogi Rantz Marshall. Terdapat satu data yang berada tepat pada garis bilangan Nusselt analogi Rantz Marshall. Bilangan Reynolds ( Re^0.5 . Sc ^0.333) memiliki range antara 9.5 sampai dengan 13. 1. Untuk Temperatur 127 - 128°C



Nu

15 Nu R-M

10

Nu data

5 0 9

10

11 Re^0.5.Pr^0.333

12

13


128°C Terlihat pada grafik diatas titik-titik data berada diatas garis bilangan Nusselt analogi Rantz Marshall. Bilangan Reynoldss ( Re^0.5 . Sc ^0.333) memiliki jangkauan antara 9.5 sampai dengan 13. 2. Untuk Temperatur 77 - 128°C 40 35 30 Nu

25 20 15 10

Nu R-M

5

Nu data

0 9

9.5

10

10.5

11

11.5

12

12.5

13

Re^0.5^Pr^0.333


128°C Pada range temperatur diatas terlihat sebaran titik-titik data lebih banyak berada diatas garis bilangan Nusselt analogi Rantz Marshall. Korelasi tidak


ditampilkan karena memiliki nilai yang rendah. Maka dibutuhkan pendekatan baru untuk mendapatkan korelasi yang lebih baik. Seperti pendekatan kc dengan menggunakan C1 dan C2 (Kosasih.EA, 2006).

4.3 Pengalaman penelititan

•

Sulitnya mendapatkan komponen-komponen untuk pembuatan alat uji droplet drying terutama alat ukur.

•

Perlu waktu yang cukup untuk membuat alat uji ini agar mendapatkan hasil yang lebih baik.

•

Beberapa gambar masih didapat hasil yang kurang baik akibat adanya getaran pada kamera maupun fibrasi dari alat uji yang dihasilkan oleh blower.

•

Sulit menempatkan model untuk menndapatkan sampel kalibrasi sebagai acuan yang digunakan untuk mengukur droplet.

•

Pengambilan data kurang akurat karena proses pencatatan waktu dalam kamera yang bersatuan menit, dan stopwatch yang bersatuan detik terdapat perbedaan.

•

Untuk pengukuran diameter droplet, disini menggunakan program pengolah gambar, dimana perbandingan ukuran jarum sebagai acuan dibandingkan dengan penarikan garis yang dilakukan kita pada software kurang akurat.

•

Pemasangan wireprobe thermocouple pada ujung jarum sangat sulit untuk mendapatkan posisi tengah Pyrex.

•

Terdapat perbedaan ketelitian alat (thermocontroller dan temperature display) sebesar 0,1 derajat celcius. Sehingga pembacan temperatur kurang akurat.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN 1. Analogi Ranz-Marshall mempunyai persyaratan angka Lewis (Sc/Pr) harus 1, dimana perpindahan panas dan massa sama besarnya. 2. Data yang diperoleh ternyata nilainya berada diatas nilai analogi RanzMarshall. 3. Pada penelitian ini perpindahan massa mempercepat perpindahan panas. 4. Dibutuhkan parameter baru untuk mengetahui hubungan perpindahan panas dengan massa (Kosasih.EA, 2006).

5.2 SARAN 1. Pengambilan data sebaiknya menggunakan data akuisisi, sehingga data yang diperoleh lebih akurat 2. Proses pengambilan gambar dilakukan dengan menggunakan high speed digital camera agar didapat gambar yang akurat dan tidak bergetar. 3. Menggunakan metode yang tepat dalam proses pengukuran droplet, seperti menggunakan pixel.


DAFTAR ACUAN [1] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 197. [2] William C. Reynolds, Henry Perkins, “ Termodinamika Teknik”, terj.Filino Harahap (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 40. [3] William C. Reynolds, Henry Perkins, “ Termodinamika Teknik”, terj.Filino Harahap (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 356. [4] William C. Reynolds, Henry Perkins, “ Termodinamika Teknik”, terj.Filino Harahap (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 86. [5] William C. Reynolds, Henry Perkins, “ Termodinamika Teknik”, terj.Filino Harahap (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 66. [6] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 11. [7] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 13. [8] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 539. [9] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 534. [10] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 201. [11] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 194.


[12] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 213. [13] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 540. [14] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 541. [15] Engkos A Kosasih, “Perpindahan Panas dan Massa Dalam Proses Penguapan Tetesan : Suatu Pendekatan Baru pada Model Film Stagnan”, Sinopsis Disertasi, Program Pasca Sarjana Bidang Ilmu Teknik, Fakultas Teknik UI( Depok: 2006 ) hal 4. [16] Robert W. Fox, Alan T.Mc Donald, “ Introduction to Fluid Mechanics “ , ( New York : John Wiley & Sons , 1978) hal 281. [17] J.P.Holman, “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991) hal 296.


DAFTAR PUSTAKA Cengel, Yunus A., Michael A.Boles, “ Thermodynamics An Engineering Approach” , ( New York : Mc. Graw Hill, 1994) Fox,Robert W., Alan T.Mc Donald, “ Introduction to Fluid Mechanics “ , ( New York : John Wiley & Sons , 1978). Geankoplis, Christie J. (2005), 8 April. “Principles of Momentum Transfer and Applications”. Diakses tanggal 20 Desember 2006 dari Pearson Education, Prentice Hall PTR. http://www.phptr.com/articles/article.asp?p=349046&rl=1 Holman,J.P., “Experimental Methods for Engineers” , ( Singapore : Mc. Graw Hill, 2001) Holman ,J.P., “Perpindahan Kalor”, terj.E.Jasjfi (Jakarta: Erlangga, 1991).

Incropera,Frank P., David P. De Witt, “ Fundamentals of Heat and Mass Transfer” , (New York: John Wiley & Sons, 1996). Kosasih,Engkos A., “Perpindahan Panas dan Massa Dalam Proses Penguapan Tetesan : Suatu Pendekatan Baru pada Model Film Stagnan”, Sinopsis Disertasi, Program Pasca Sarjana Bidang Ilmu Teknik, Fakultas Teknik UI( Depok: 2006 ). McMahon, Niall. (2003), 8 Agustus. “The Mechanics of Drug Dissolution - An adventure in fluid mechanics”. Diakses tanggal 20 Desember 2006 dari School of Computer Applications, Dublin City University. http://student.dcu.ie/~mcmahon4/postgraduateseminar1.html Reid, Robert C., et al, The Properties of Gases & Liquids (Singapore : Mc Graw Hill, 1987). Reynolds,William C., Henry Perkins, “ Termodinamika Teknik”, terj.Filino Harahap (Jakarta: Erlangga, 1991).


LAMPIRAN


LAMPIRAN 1

PSYCHROMETRIC CHART



LAMPIRAN 2

TABEL SIFAT AIR JENUH



LAMPIRAN 3

TABEL SIFAT UDARA PADA TEKANAN ATMOSFER



LAMPIRAN 4

DATA PENGUJIAN


no.

freq (hz)

1

33.50

2

37.00

H(mm)

Tdb

Twb

25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00

28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28

25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25

t udara heater (oC) 77.0 77.0 77.0 77.0 77.0 87.0 87.0 87.0 87.0 87.0 97.0 97.0 97.0 97.0 97.0 107.0 107.0 107.0 107.0 107.0 117.0 117.0 117.0 127.0 127.0 127.0 77.0 77.0 77.0 77.0 87.0 87.0 87.0 87.0 97.0 97.0 97.0 97.0 107.0 107.0 107.0 117.0 117.0 117.0 127.0 127.0 127.0

s (detik) 0 30 60 80 100 0 30 60 80 100 0 30 60 80 100 0 30 60 80 100 0 30 60 0 30 60 0 30 60 80 0 30 60 100 0 30 60 80 0 30 60 0 30 60 0 30 60


t droplet(oC) 35.0 35.0 35.0 36.0 36.0 37.0 37.0 38.0 38.0 38.0 38.0 39.0 39.0 39.0 40.0 40.0 40.0 40.0 40.0 41.0 42.0 42.0 42.0 43.0 43.0 44.0 35.0 36.0 36.0 36.0 37.0 37.0 38.0 38.0 38.0 39.0 39.0 39.0 40.0 40.0 41.0 42.0 42.0 44.0 44.0 44.0 45.0

Width (mm)

Height (mm)

2.79 2.64 2.49 2.34 2.19 3.09 2.91 2.67 2.58 2.52 2.97 2.76 2.53 2.38 2.26 2.68 2.55 2.39 2.16 2.00 2.37 2.16 1.82 2.42 2.08 1.74 2.39 2.24 2.05 1.97 2.47 2.26 2.05 1.89 2.61 2.42 2.26 2.11 2.21 1.95 1.63 2.29 2.05 1.68 2.26 1.95 1.58

3.06 2.82 2.67 2.49 2.40 3.48 3.15 2.79 2.79 2.70 3.21 2.97 2.74 2.53 2.32 3.00 2.74 2.47 2.37 2.11 2.68 2.26 2.11 2.66 2.37 1.97 2.66 2.42 2.26 2.16 2.63 2.39 2.21 2.08 2.79 2.68 2.39 2.26 2.39 2.08 1.89 2.58 2.18 1.87 2.55 2.13 1.74

no.

freq (hz)

3

40.00

4

42.30

5

44.5

H(mm)

Tdb

Twb

35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 45 45 45 45 45 45 45 45

28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28

25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25

t udara heater (oC) 77.0 77.0 77.0 77.0 87.0 87.0 87.0 87.0 97.0 97.0 97.0 107.0 107.0 107.0 117.0 117.0 117.0 127.0 127.0 127.0 77.0 77.0 77.0 87.0 87.0 87.0 97.0 97.0 97.0 107.0 107.0 107.0 117.0 117.0 117.0 127.0 127.0 127.0 78 78 78 88 88 88 98 98

s (detik)

0 30 60 80 0 30 60 80 0 30 60 0 30 60 0 30 60 0 30 60 0 28 60 0 30 60 0 30 60 0 30 60 0 30 60 0 30 60 0 30 60 0 30 60 0 30


t droplet(oC)

35.0 35.0 35.0 36.0 37.0 37.0 38.0 38.0 38.0 39.0 40.0 40.0 40.0 41.0 41.0 42.0 43.0 43.0 44.0 46.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 39.0 38.0 39.0 40.0 42.0 42.0 43.0 42.0 42.0 43.0 43.0 44.0 45.0 38 38 40 37 38 39 38 39

Width (mm)

Height (mm)

2.47 2.39 2.21 1.95 2.39 2.24 2.11 1.87 2.11 1.84 1.61 2.18 1.89 1.50 2.11 1.71 1.32 2.29 1.97 1.53 2.03 1.87 1.71 2.37 2.08 1.89 2.25 2.03 1.72 2.40 2.28 1.78 2.34 2.08 1.68 2.45 2.11 1.68 2.15 2.10 1.40 2.50 2.23 1.95 2.65 2.40

2.82 2.58 2.39 2.18 2.58 2.39 2.11 2.03 2.26 2.08 1.79 2.37 2.00 1.82 2.24 1.95 1.63 2.61 2.18 1.92 2.26 2.08 1.68 2.55 2.45 1.97 2.46 2.25 1.97 2.73 2.25 1.95 2.63 2.24 1.95 2.58 2.24 1.97 2.25 2.15 1.55 2.70 2.35 2.10 2.90 2.50

no.

freq (hz)

6

47

7

50

H(mm)

Tdb

Twb

45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55

28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28

25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25

t udara heater (oC) 98 108 108 108 118 118 118 128 128 128 78 78 78 88 88 88 98 98 98 108 108 108 118 118 118 128 128 128 78 78 78 88 88 88 98 98 98 108 108 108 108 118 118 118 128 128 128

s (detik) 60 0 25 50 0 25 50 0 25 50 0 30 60 0 30 60 0 30 60 0 30 60 0 25 50 0 25 50 0 30 60 0 30 60 0 30 60 0 20 40 60 0 30 60 0 30 60


t droplet(oC) 39 40 41 41 42 42 42 44 46 49 37 37 37 37 37 38 38 38 38 42 42 42 42 42 44 43 44 46 43 44 45 37 37 38 38 39 39 41 41 42 44 41 41 42 43 44 45

Width (mm)

Height (mm)

2.08 2.65 2.45 2.08 2.50 2.03 1.70 2.30 1.93 1.43 2.60 2.45 2.20 2.35 2.00 1.65 2.75 2.70 2.30 2.55 2.18 1.78 2.40 1.95 1.48 2.30 1.85 1.43 2.25 2.08 1.78 2.40 2.13 1.78 2.20 2.00 1.58 2.55 2.20 1.90 1.55 2.70 2.28 1.73 2.78 2.28 1.68

2.18 2.95 2.55 2.20 2.58 2.20 1.80 2.50 2.08 1.75 2.75 2.40 2.28 2.45 2.18 1.95 3.28 2.90 2.45 2.80 2.28 1.90 2.65 2.30 1.80 2.73 2.10 1.83 2.60 2.30 2.13 2.55 2.08 1.73 2.50 2.10 1.85 2.40 2.05 1.83 1.33 2.95 2.38 1.93 2.88 2.30 1.70

LAMPIRAN 5

HASIL PERHITUNGAN


REKAPITULASI DATA PERHITUNGAN UNTUK ANALISA GRAFIK

H(mm) 25 30 35 40 45 50 55 25 25 30 30 35 40 45 50 55 25 25 25 30 30 35 35

t udara heater (oC) 77 77 77 77 78 78 78 87 87 87 87 87 87 88 88 88 97 97 97 97 97 97 97

rt (m) 0.001328 0.001214 0.001283 0.000918 0.000900 0.001166 0.001153 0.001579 0.001440 0.001220 0.001115 0.001013 0.001181 0.001078 0.000972 0.000963 0.001489 0.001375 0.001188 0.001220 0.001128 0.001036 0.000914

Re^0,5Pr^0,33

Nu=2+Re^0,5Pr^0,33

Nusselt

Re^0,5Sc^0,33

Sh = 2+0.6Re^0,5Sc^0,33

10.75450694 10.39845416 10.92967708 11.0444134 11.53501986 11.2545338 10.90814157 11.6476862 11.05549505 10.39271757 9.942105891 10.23139523 10.59220537 11.91052247 12.60239428 11.29831569 11.32472303 10.85016478 11.26832543 10.38664515 10.32244476 9.692896697 10.43897416

8.452704164 8.239072494 8.557806249 8.626648041 8.921011916 8.752720278 8.544884943 8.988611721 8.633297028 8.235630543 7.965263535 8.138837139 8.355323222 9.14631348 9.561436568 8.778989417 8.794833817 8.510098866 8.760995256 8.231987092 8.193466857 7.815738018 8.263384496

12.40114 15.24741 12.61566 15.4013 34.80649 13.82154 20.48262 20.68445 22.44789 13.86962 11.33602 12.53139 12.03546 14.43451 13.85091 16.49575 14.09112 13.84652 12.6526 11.61369 10.55419 9.776502 10.19321

10.12090983 9.78654397 10.2857599 10.40265416 10.88400377 10.61934784 10.29063822 10.97021935 10.41309188 9.788243723 9.364398583 9.642079048 9.976722642 11.24491858 11.89812605 10.66692418 10.67295036 10.22570439 10.62481063 9.788861751 9.73294759 9.135040654 9.842822194

8.072545901 7.871926382 8.171455942 8.241592496 8.53040226 8.371608704 8.174382933 8.582131607 8.24785513 7.872946234 7.61863915 7.785247429 7.986033585 8.746951151 9.138875631 8.40015451 8.403770214 8.135422636 8.374886376 7.873317051 7.839768554 7.481024393 7.905693316


Sh 11.669705 12.290267 11.840015 9.421482 16.793573 10.015246 6.332936 18.475540 17.582210 12.456661 9.031759 9.901111 9.589036 10.296970 11.111502 13.151295 12.270308 12.014866 9.782926 10.105101 9.198724 8.506561 7.850433

H(mm)

t udara heater (oC)

40 45 45 50 55 25 30 30 35 40 45 50 55 55 25 30 35 35 40 40 45 50 55 25 25

97 98 98 98 98 107 107 107 107 107 108 108 108 108 117 117 117 117 117 117 118 118 118 127 127

rt (m)

0.000997 0.001306 0.001144 0.001453 0.001100 0.001174 0.001079 0.000944 0.000901 0.001206 0.001325 0.001016 0.000997 0.000825 0.001184 0.001138 0.001000 0.000826 0.001161 0.000993 0.000966 0.000941 0.001038 0.001191 0.001020

Re^0,5Pr^0,33

Nu=2+Re^0,5Pr^0,33

Nusselt

Re^0,5Sc^0,33

Sh = 2+0.6Re^0,5Sc^0,33

11.25804494 11.19081181 11.95729717 12.14978382 10.55202803 10.05533331 9.651818867 10.60746417 10.18963322 10.57853031 11.29806203 11.52492653 10.05177015 12.3744624 9.932294142 9.895519212 9.352012842 10.81293097 10.32639905 11.13867927 11.05846213 11.4908207 9.945557847 9.956996862 10.83066435

8.754826965 8.714487085 9.174378302 9.289870294 8.331216819 8.033199987 7.79109132 8.364478501 8.11377993 8.347118189 8.778837215 8.914955915 8.03106209 9.424677441 7.959376485 7.937311527 7.611207705 8.487758581 8.195839432 8.683207561 8.635077279 8.894492417 7.967334708 7.974198117 8.498398608

12.33061 17.71617 15.36606 12.78131 13.63952 10.9968 11.11036 8.440916 9.265785 13.29783 17.25454 13.86355 14.28755 18.57795 11.62255 11.13828 10.46307 8.868405 11.84556 10.50219 12.67814 16.47137 15.27897 10.17923 10.09953

10.61590248 10.56593059 11.29483618 11.47080914 9.96281572 9.481090418 9.100619994 10.00561167 9.611218612 9.97514638 10.67251515 10.8905945 9.495567126 11.69305195 9.368749836 9.334061463 8.821392875 10.20202193 9.740493793 10.5093661 10.45259087 10.86106612 9.398154287 9.394446393 10.19258046

8.369541491 8.339558356 8.776901707 8.882485481 7.977689432 7.688654251 7.460371997 8.003367003 7.766731167 7.985087828 8.403509092 8.534356702 7.697340276 9.01583117 7.621249901 7.600436878 7.292835725 8.121213158 7.844296276 8.30561966 8.271554521 8.516639672 7.638892572 7.636667836 8.115548276


Sh

9.454504 15.447614 13.398441 12.794393 11.931281 10.218015 10.254501 7.053490 7.679632 9.908954 14.403295 10.395985 10.707386 11.228225 10.200824 9.775791 9.143161 6.999930 10.372935 8.305421 11.125093 11.748998 13.335497 9.395226 8.388811

H(mm)

t udara heater (oC)

30 30 35 40 45 45 50 55 55

127 127 127 127 128 128 128 128 128

rt (m)

0.001112 0.000924 0.001132 0.001171 0.001100 0.000897 0.000900 0.001278 0.000994

Re^0,5Pr^0,33

Nu=2+Re^0,5Pr^0,33

Nusselt

Re^0,5Sc^0,33

Sh = 2+0.6Re^0,5Sc^0,33

9.70427026 11.27130115 9.965447732 10.35237034 10.09408431 11.88779192 11.48561514 11.1288457 9.558127913

7.822562156 8.762780689 7.979268639 8.211422206 8.056450584 9.132675151 8.891369081 8.677307421 7.734876748

11.10219 9.456244 11.31705 10.92625 14.44554 12.19488 10.2062 18.23978 15.22276

9.156167607 10.60725734 9.402593628 9.767662632 9.541370992 11.2096687 10.83474346 10.51911826 9.034612619

7.493700564 8.364354402 7.641556177 7.860597579 7.724822595 8.725801217 8.500846073 8.311470956 7.420767572


Sh

9.221639 7.137839 9.400106 9.115535 9.978612 6.449341 7.094170 15.090765 11.424726

LAMPIRAN 6

GAMBAR ALAT UJI


Droplet Drying


Droplet Drying (2007) - Anditya Wiratmoko 3v3u3h

Overview 5o1f4z

More details 6z3438

Related Documents c2h70

Droplet Drying (2007) - Anditya Wiratmoko 3v3u3h

Droplet 3j2u59

Drying 5b39c

Drying 115r5x

Kewaspadaan Droplet New 2y2d3r

Solar Drying 2q4h1u

More Documents from "Amudi Siahaan" o2bo

Droplet Drying (2007) - Anditya Wiratmoko 3v3u3h

Proposal Kerja Praktek - Amudi Pertamina 4z1e6u

Formulir Rawat Jalan 6n4w3h

Kegawatdaruratan Urologi Non Trauma 1x1l3s

Diagnostic Trouble Codes 504v3s

Askeb Bandung Hiperplasia.docx 5p5c6a