LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSAdigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35668-2310100106_2310100152-presentation.pdfGAMBAR SKEMA TRAY DRYER Keterangan gambar : 1. Inlet udara masuk

`

Studi Karakteristik Pengeringan PupukNPK (15:15:15) Menggunakan Tray Dryer

LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSAJurusan Teknik Kimia

FTI - ITS

Disusun oleh :

Argatha Febriansyah - (2310100106)

Rucita Ramadhana - (2310100152)Dosen Pembimbing :

1. Prof. Dr. Ir. Ali Altway, MS.2. Dr. Ir. Susianto, DEA.

Seminar Skripsi

PENDAHULUAN

2

PUPUK NPK MEMEGANG PERANAN PENTING PADA SEKTOR PERTANIAN DI INDONESIA

2

Keterangan : Proses : Recycle

Bahan Baku Granulasi Pengeringan

Scrubber Pengayakan Pendinginan

Pelapisan Pengantongan

Dedusting

3

Proses pengeringan pada industri Pupuk NPK memegang peranan penting dimana kandungan air dalam spesifikasi Pupuk NPK

(15:15:15) dibatasi maksimum 1,5-2%(www.fao.org) (Pupuk Phonska SNI 02-2803-2000)

4

Mengapa Kadar Air Dalam Pupuk NPK Perlu Dibatasi ?

Kadar Air Yang Berlebihan

Merusak Struktur Granular Pupuk

Mempengaruhi Kualitas Dan Kandungan Gizi Pupuk

5

Mengapa Perlu Dilakukan Studi Karakteristik Pengeringan?

Proses pengeringan pada skala industri memerlukan desain alat pengering yang tepat dan efesien.

Desain alat pengering ini memerlukan data karakteristik

pengeringan pupuk tersebut.

Dipilih Tray dryer karena cocok digunakan untuk skala laboratorium, memiliki efisiensi thermal yang tinggi, cocok untuk segala bahan, moisture content akhir lebih rendah, dan memiliki resiko yang lebih rendah terhadap ledakan (Mujumdar,1995) (EPA,2006)

6

Telah melakukan studi karakteristikpengeringan Pupuk NPK (15 : 15 :15) melaluieksperimen dengan fixed-bed dan simulasi.Secara garis besar penelitian inimenginvestigasi tentang persamaan pengeringansemi-empiris.

PENELITIAN SEBELUMNYALaboratorium Perpindahan Panas Massa dan PemisahanJurusan Teknik KimiaInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

10

Penelitian tentang studi karakteristik

pengeringan apel menggunakan tunnel dryer

dengan variabel bebas suhu udara, aliran udara

dan moisture relatif.

Hasil pengukuran digunakan untuk menentukan

kurva laju pengeringan.

6

DIKBASAN

(2007)

Telah melakukan studi karakteristikpengeringan Pupuk NPK (15 : 15 :15) melaluieksperimen dengan fixed-bed dan simulasi.Secara garis besar penelitian inimenginvestigasi tentang persamaan pengeringansemi-empiris.

PENELITIAN SEBELUMNYALaboratorium Perpindahan Panas Massa dan PemisahanJurusan Teknik KimiaInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

10

SRINIVASA

(2008)

Penggunaan tray dryer untuk menentukan

karakteristik pengeringan pernah digunakan

pada sawdust dari kayu pohon palm.

Penelitian ini menyatakan bahwa tingkat

pengeringan meningkat dengan peningkatan

suhu medium pengering.

7

PENELITIAN SEBELUMNYALaboratorium Perpindahan Panas Massa dan PemisahanJurusan Teknik KimiaInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

10

AKPINAR

(2004)

Penelitian eksperimen secara komprehensif

dilakukan untuk mengukur distribusi kadar air

dalam potongan kentang dengan range variabel

suhu (60-800C) dan kecepatan udara 1 - 1.5 m/s.

Kemudian hasil diuji dengan 4 model untuk

menentukan parameter proses pengeringan.

8

PENELITIAN SEBELUMNYALaboratorium Perpindahan Panas Massa dan PemisahanJurusan Teknik KimiaInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

10

Harianto D &

Khoir M

(2009)

Melakukan studi eksperimental karakteristik

pengeringan limbah padat tapioka. Hasil

penelitian di evaluasi menggunakan tiga belas

model semi-teoritis. Dan diperoleh bahwa

model Midilli paling tepat untuk menjelaskan

kurva karakteristkik pengeringan limbah padat

9

PENELITIAN SEBELUMNYALaboratorium Perpindahan Panas Massa dan PemisahanJurusan Teknik KimiaInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

10

Proses pengeringan pupuk NPK menggunakan

fixed bed dryer secara eksperimen.

Hasil penelitian ini menunjukkan laju

pengeringan secara jelas meningkat dengan

peningkatan suhu udara dan pengaruh laju aliran

udara tidak begitu terlihat jelas pada laju

pengeringan.

10

Han

2002

PERUMUSAN MASALAH

Untuk mendapatkan hasil yang terbaik dalam

menentukan kondisi operasi atau mendesain

alat pengering yang tepat, maka diperlukan

studi karakteristik pengeringan Pupuk NPK

(15:15:15).

11

TUJUAN PENELITIAN

1. Mengkaji pengaruh suhu udara pengering, kecepatan udara pengering, dan ukuran partikel sampel terhadap karakteristik pengeringan pupuk NPK(15:15:15).

2. Menemukan model yang tepat untuk menjelaskan karakteristik pengeringan pupuk NPK (15:15:15) memakai model pengeringan semi teoritis

12

METODOLOGI PENELITIAN

TAHAPAN PENELITIAN

Melakukan Percobaan Proses Pengeringan

Membuat Kurva Karakteristik

Menentukan Parameter Model Pengeringan

Memilih Model semi-teoritis untuk

mengevaluasi hasil percobaan

Menganalisa hasil penelitian

Studi Literatur

Preparasi Sampel

15

GAMBAR SKEMA TRAY DRYER

Keterangan gambar :

1. Inlet udara

masuk

2. Kipas angin

3. Pemanas

4. Display suhu Td

dan Tw dan

switch

termokopel

5. Pengatur

kecepatan udara

6. Termokopel

7. Termometer bola

kering

8. Termometer

bola basah

9. Pintu kaca

10. Timbangan

digital

11. Tray

12. Wadah sampel

13. Ruangan

Pengering

14. Voltage

Regulator sebagai

pengatur suhu

16

Variabel PenelitianVariabel yang telah dikaji adalah : • Suhu udara pengering yaitu : 60, 70, dan 80 oC

• Kecepatan udara pengering yaitu : 0,6 dan 1,4 m/s • Ukuran partikel yaitu : 6, 8, dan 10 mesh

Variabel respon antara lain adalah :• Kurva karakteristik pengeringan Pupuk NPK• Karakteristik model pengeringan semi-teoritis

17

18

1. Menentukan moisture ratio hasil eksperimen

2. Menganalisa hasil eksperimen dengan model two term eksponen dan midili. Denganpersamaan :

MReksperimen =

eMC0MCeMCMCt

ew0wewwt

= =

0MC

MCt

MRmodel two term eksponential = a. exp (-kt) + (1-a).exp (-kat)

MRmodel midilli = a. exp (-ktn) + bt

19

Analisa Statistik Model

1. Koefesien Determinan (R2)

Sum of Square Error (SSE) = ∑ (MRex – MRm)2

Sum of Square Total (SST) = ∑ (MRex – MR rata-rata ex)2

2.Standard Error of Estimate (SEE)

3. Root Mean Square Error (RMSE)

4. Mean Sum of Squares of Errors (MSE)

R2 = SSTSSR = 1 -

SSTSSE

SEE =

nN

N

1i2

modelMRexpMR

RMSE = 2/1N

1i2

expi,MRprei,MRN1

MSE =

nN

2ipre,MRiexp,MR

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kurva hubungan antara moisture content terhadap waktu padapupuk NPK (15:15:15) berdasarkan perbedaan suhu udara pengering (̊C) dengan ukuran partikel 10 mesh dan kecepatanudara pengering 0.6 m/s

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Moi

stur

e C

onte

nt (g

r H2O

/ gr s

ampe

l ke

ring)

Waktu (menit)

suhu 60 C

suhu 70 C

suhu 80 C

21

Kurva hubungan antara moisture content terhadap waktu padapupuk NPK (15:15:15) berdasarkan perbedaan kecepatan udara (m/s) dengan ukuran partikel 6 mesh dan suhu 80 0C

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Moi

stur

e C

onte

nt (g

r H2O

/ gr s

ampe

lke

ring)

Waktu (menit)

kecepatan 0.6 m/s

kecepatan 1.4 m/s

22

Kurva hubungan antara moisture content terhadap waktu padapupuk NPK (15:15:15) berdasarkan perbedaan ukuran partikel(mesh) dengan kecepatan udara pengering 0.6 m/s dan suhu 80 oC.

23

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Moi

stur

e C

onte

nt (g

r H2O

/ gr s

ampe

l ke

ring)

Waktu (menit)

10 mesh

8 mesh

6 mesh

Kurva hubungan antara drying rate terhadap free moisture pada pupukNPK (15:15:15) berdasarkan perbedaan suhu udara pengering (̊C)dengan ukuran partikel 10 mesh dan kecepatan udara pengering 0.6 m/s

24

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Rat

e D

ryin

g (g

r H2O

/cm

3 .men

it)

Free Moisture (gr H2O/ gr sampel kering)

suhu 60 C

suhu 70 C

suhu 80 C

Evaluasi model pengeringan

Model Two term eksponensial

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

MR

Mod

el T

wo

Term

Eks

pone

nsia

l

MR Eksperimen26

+38 %

-13.5 %

a = 1.5224 T-0.1058 V0.00034 Dp0.0116

k = 0.000017 T1.581 V0.4059 Dp0.1909

27

Hasil Analisa Statistik Model Two Term Eksponensial

Model midilli

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

MR

Mod

el M

idill

i

MR Eksperimen 28

-5.3 %

+7.6 %

a = 1.0940 T-0.01789 v-0.00629 Dp-0.00693

b = -0.00167 T0.00578 v0.3547 Dp-0.066

k = 0.0079 T-0.000022 v-0.000002 Dp-0.0000014

n = 0.06711 T0.65074 v0.0226 Dp-0.0697

29

Hasil Analisa Statistik Model Midilli

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 50 100 150 200 250 300

Moi

stur

e R

atio

(MR

)

Waktu (menit)

Model Midilli

30

KESIMPULAN

32

1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu udara pengering

dan kecepatan udara pengering memberi pengaruh yang

signifikan terhadap laju pengeringan, sedangkan untuk ukuran

partikel pupuk NPK (15:15:15) kurang memberikan pengaruh

yang signifikan terhadap laju pengeringan.

33

2. Pada penelitian ini Model Midilli direkomendasikan sebagai

model pengeringan untuk granular pupuk NPK (15:15:15) dengan

nilai parameter dan koefisien model emipiris sebagai berikut :

MR = a. exp (-ktn) + bt

a = 1.0940 T-0.01789 v-0.00629 Dp-0.00693

b = -0.00167 T0.00578 v0.3547 Dp-0.066

k = 0.0079 T-0.000022 v-0.000002 Dp-0.0000014

n = 0.06711 T0.65074 v0.0226 Dp-0.0697

0

0.01

0.02

0.03

0 1 2 3 4 5

Rat

e D

ryin

g (g

r H2 O

/cm

3 .men

it)

Free Moisture (gr H2O/ gr sampel kering)

10 mesh

8 mesh

6 mesh

Kurva pengaruh ukuran partikel sampel terhadaplaju pengeringan pupuk NPKvariabel suhu 60 C dan kecepatan udara 0.6 m/s

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0 1 2 3 4 5

Rat

e D

ryin

g ( g

r H2 O

/ cm

3 .men

it )

Free Moisture ( gr H2O/ gr sampel kering )

kecepatan 0.6 m/s

kecepatan 1.4 m/s

Kurva pengaruh kecepatan udara pengeringterhadap laju pengeringan pupuk NPKvariabel suhu 60 C dan ukuran partikel 10 mesh