Aliran Udara Pada Pengeringan

Tahanan Bijian Terhadap Aliran Udara

Jika udara di alirkan melalui suatu lapisan bijian, tahanan terhadap aliran, yang disebut sebagai penurunan tekanan akan terbentuk sebagai hasil kehilangan energi melalui gesekan dan turbulensi.

Data dapat disajikan dalam bentuk persamaan dibawah ini, dengan Qa sebagai ∆P’ pada kisaran seperti peesamaan diatas.

Catatan :

*        Pada persamaan diatas konstanta – konstanta seperti : a, b, A, B, dan C. didapat dari nilai standar bijian yang telah ditetapkan (bisa satuan SI dan satuan English)

Penggambaran Kurva EMC

Kurva EMC disebut juga sebagai kesetimbangan lengas isotermal adalah untuk bijian gandum, jagung kuning pipih, dan kedelai pada suhu 50^oC.

Penentuan Kadar Air Kesetimbangan

Teknik penentuan EMC pada atmosfer ada dua, yaitu yang bersifat statis dan dinamis. Pada metode statis, bijian dibiarkan mencapai kesetimbangan pada udara lembab yang diam. Metode dinamis lebih dipilih karena lebih cepat. Pada penentuan EMC isothermal secara ekspremental, pertahankan kondisi thermodinamis udara dalam kondisi tetap, suhu diatur secara thermostatis.

Model Kadar Air Kesetimbangan

Untuk perhitungan kesetimbangan kadar air bijian, model EMC teoritis didasarkan pada proses pencairan secara kapiler (model Kelvin), penyerapan kinetik (Langmuir, BET, GAB) atau potensial kekuatan medan (Harkins-Jura). Tetapi hanya model GAB yang mampu secara teliti menduga kadar air kesetimbangan isotermal bijian pada kisaran seluruh suhu dan RH yang terdapat pada kondisi pengeringan biji-bijian.

Persamaan Kelvin

     Kelvin (1871) membuat model penyerapan kadar air pada bahan padat dengan menganggap pencairan secara kapiler didalam pori-pori. Kegunaan dari persamaan Kelvin untuk bijian serelia hanya terbatas pada kisaran RH yang tinggi (>95%) yang terjadi pencairan secara kapiler. Persamaan Kelvin yaitu :

Persamaan Langmuir

Persamaan Langmuir menjelaskan penyerapan lapisan tunggal dari uap pada permukaan bagian dalam kulit bijian dalam terminologi gaya-gaya kimia yang tidak seimbang. Persamaan ini penting pada pengeringan bijian karena berfungsi sebagai titik awal untuk penjabaran beberapa persamaan EMC semi-teoritis untuk bijian serelia yang sering digunakan. Persamaan isotermal Langmuir yaitu :

Persamaan Harkins-Jura

Persamaan ini mampu memperkirakan degan baik kesetimbangan kadar air isotermal pada RH diatas 30 %. Persamaan Harkins-Jura mengajukan persamaan EMC yang didasarkan teori potensial:

 Persamaan GAB

Persamaan penyerapan isotermal GAB dikembangkan dari teori-teori penyerapan fisik Langmuir dan BET. Penggunaan persamaan GAB untuk rancangan sistem pengeringan bijian memerlukan adanya penentuan besarnya f dan g ( konstanta penyerapan produk yang tergantung suhu) dari berbagai biji bijian.

Tahanan Logam Berlubang Terhadap Aliran Udara

Bila udara dialirkan ke  massa bijian melalui lantai logam berlubang, terbentuk penurunan tekanan melintang logam tersebut. Jika luasan lubang 10 % atau lebih luas permukaan total, penurunan tekanan melalui lubang adalah kecil dibanfdingkan penurunan tekanan melalui massa bijian serta dapat diabaikan.

Henderson menemukan bahwa penurunan tekanan melalui logam berlubang yang ditutupi oleh massa bijian adalah :

(Satuan Inggris)

*Keterangan :

€ = ruang pori pada bijian % desimal

Q_f = bukaan lubang pada lantai logam, % desimal

            Tekanan statis merupakan gaya yang tegak lurus pada dinding pipa alir. Tekanan ini tidak tergantung pada kecepatan udara. Tekanan karena kecepatan adalah tekanan yang tergatung seluruhnya pada gerakan dan kerapatan udara. (satuan ft atau meter yang mengalir sebagai v² / 2g).

Pada satuan British (v dalam ft/min, g dalam ft/s² (32.17 ft/sec²) p udara dalam satuan lb/ft³ (0,075) dan p air dalam lb/ft³ (62,43) kita peroleh :

Tekanan kecepatan (ft udara) = (v/60)²/2g

Konversi nilai dalam inci air menghasilkan :

 Pada satuan Intenasional dihasilkan tekanan kecepatan (m udara) = v²/2g

Konversi ke Pascal menghasilkan :

 Tekanan statis dan kecepatan dapat saling dipertukarkan dan salah satu bsia berkurang atau bertambah pada titik titik pada pipa alir dimana luas penampang melintang menjadi lebih kecil atau lebih besar. Udara bergerak melalui pengering dari kipas angin menuju plenum. Kecepatan udara pada plenum biasanya cukup kecil sehingga tekanan karena kecepatan dianggap nol. Tekanan total dab tekanan statis pada plenum jadi sama.

Kehilangan total tekanan pada sistem pipa alir yang menghubungkan kipas angin dengan plenum adalah kehilangan gesekan atau kehilangan dinamis. Sistem pengering bijian dirancang berdasarkan tekanan statis.

Bengkokan-bengkokan

Jika udara pada saluran dipaksa berubah alirannya, kehilangan total tekanan adalah kombinasi kehilangan gesekan dan dinamis. Kehilangan karena gesekan pada panjang ekivalen saluran membentuk kehilangan tekanan pada bengkokan. Kehilangan tekanan suatu bengkokan dapat dihitung dengan persamaan : 

Kipas Angin Aliran Aksial

Baling-baling kipas angin aliran aksial langsung disambungkan pada poros motor ; motor disambung didalam suatu tabung yang berfungsi sebagai rumah kipas dan rumah motor. Kipas angin baling-baling aksial memiliki sekelompok baling-baling  pengatur didalam tabung yang terletak diatas dan dibawah  baling-baling kipas. 

Baling-baling merubah sebagian energi dari putaran angin pada ujung baling dan energi putar  udara dari kipas angin menjadi tekanan statis. Kipas angin ini digunakan untuk mengeringkan bijian yang memiliki perbandingan bagian pusat dan bagian ujung yang tinggi dengan diameter bagian pusat 50% lebih besar dari diameter bagian ujung.

Kinerja kipas angin aliran aksial dengan pemilihan ukuran kipas angin yang tepat pada sebarang operasi kerja, kipas angin aliran aksial akan beroperasi pada daerah efiseian dan motor tidak akan mendapatkan beban berlebih, bagaimanapun perubahan yang terjadi pada karakteristik sistem. Kipas angin aliran aksial digolongkan sebagai tidak memiliki beban berlebih.                                                                                                                                   Kebanyakkan sistem pengeringan pada bidang pertanian akan bekerja pada tekanan besar sebesar 4 inci air )1000 pa atau kurang, oleh sebab itu kipas angin baking aksial adalah kipas angin yang paling terkenal pada pengerigan bidang pertanian. Sedangkan sistem pengering akan bekerja pada tekanan 6 inci 1200 pa atau lebih, maka harus menggunakan kipas angin sentrifugal.

Kipas Angin Sentrifugal

            Jari-jari kipas angin sentrifugal berbentuk lengkung terbalik terdiri dari bagian pusat, plat belakang baling-baling dan cincin penahan. Kipas angin sentrifugal juga disusun dalam lebar ganda,pemasukkan ganda, dimana dua roda ganda diputar oleh satu poros dan udara masuk kedalam pada kedua sisi rumah kipas. Roda kipas  dari kipas angin sentrifugal yang digunakan untuk pengeringan biji-bijian disambung pada poros motor.