SIMULASI KOMPUTASI ALIRAN PANAS PADA MODELPENGERING KABINET DENGAN METODE BEDA HINGGA

(Skripsi)

Oleh

VIVI NUR UTAMI

JURUSAN MATEMATIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNGBANDAR LAMPUNG

2017

ABSTRACK

THE COMPUTATION SIMULATION OF THE HEAT FLOW ONTHE TRAY DRYER WITH FINITE DIFFERENT METHOD

By

Vivi Nur Utami

The heat transfer is progress of the energy transfer that happen because the difference of

temperature between things or materials. It explains how the heat transferred from thing to

another thing. This energy could not be measured or seen in person but this energy could

be seen the heat flow’s direction.

This research aims to develop mathematics method that is the finite difference method to

get the numeric simulation of the heat flow on the tray dryer using the finite difference

method. So we can see the heat transfer’s simulation in the oven. From this research, we

can conclude that the direction of heat transfer was rotated from the source at the bottom of

the oven to the left and then to the right, because the central part did not have heat

conductor that directly went to the heat source.

Keywords : finite difference method, numeric solution, and the heat flow.

ABSTRAK

SIMULASI KOMPUTASI ALIRAN PANAS PADA MODELPENGERING KABINET DENGAN METODE BEDA HINGGA

Oleh

Vivi Nur Utami

Perpindahan panas (heat transfer) merupakan proses perpindahan energi yang terjadi

karena adanya perbedaan suhu diantara benda atau material. Hal ini menjelaskan

bagaimana perpindahan energi panas dari suatu benda ke benda lainnya energi ini tidak

dapat diukur ataupun diamati secara langsung tetapi dapat diamati arah perpindahan dan

pengaruhnya.

Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan ilmu matematika yaitu metode beda hingga

untuk mendapatkan simulasi numerik perpindahan panas pada pengering kabinet

menggunakan metode beda hingga agar terlihat simulasi perpindahan panas yang ada

didalam oven. Dari penelitian ini di peroleh kesimpulan bahwa persebaran aliran panas ini

memutar dari sumber yang berada paling bawah ke arah kiri lalu memutar ke bagian kanan

oven dikarenakan ditengah merupakan ruang hampa tidak ada penghantar panas yang

langsung dari sumber ke tengah oven.

Kata Kunci: Beda Hingga, solusi numerik, dan perpindahan aliran panas.

SIMULASI KOMPUTASI ALIRAN PANAS PADA MODELPENGERING KABINET DENGAN METODE BEDA HINGGA

Oleh

VIVI NUR UTAMI

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelarSarjana Sains

pada

Jurusan Matematika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG2017

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 10 Oktober 1996 di Kota Metro. Terlahir dari

keluarga yang sederhana dari pasangan Bapak Nur Sahid dan Ibu Muliyawati,

merupakan anak kedua dari tiga bersaudara. Adik dari Tito Yassin dan kakak dari

Rizky Mangkuluhur.

Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SD Negeri 8 Metro Barat,

Kota Metro pada tahun 2008. Pendidikan sekolah menengah pertama di SMP

Negeri 2 Metro pada tahun 2011. Pendidikan sekolah menengah atas di SMA

Negeri 1 Metro pada tahun 2014. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan di

perguruan tinggi dan terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Matematika Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung melalui jalur

SNMPTN undangan pada tahun 2014.

Pada periode 2014/2015 penulis terdaftar sebagai anggota bidang Kaderisasi dan

Kepemimpinan HIMATIKA dan anggota Departemen Pengembangan Sumber

Daya Mahasiswa (PSDM) BEM FMIPA. Selain itu penulis pernah menjadi

sekretaris Departemen PSDM periode tahun 2016 dan sebagai Sekretaris

Departemen Hubungan Luar dan Pengabdian Masyarakat (HLPM) periode tahun

2017.

Sebagai bentuk aplikasi bidang ilmu di dunia kerja, penulis telah melaksanakan

Kerja Praktik (KP) selama empat puluh hari di Kantor PT Jasa Raharja ( persero )

cabang Lampung. Dan sebagai bentuk aplikasi bidang ilmu kepada masyarakat,

penulis telah melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) selama 40 hari di Desa

Puji Rahayu, Kecamatan Merbau Mataram, Lampung Selatan.

MOTTO

“ Bermimpi itu tidak harus dengan tidur terlebih dahulu ”

( Vivi Nur Utami )

“ Menjadi luar biasa itu perlu waktu, perlu disakiti, perlu air mata, perlu dihina dan perlujam terbang yang teruji “

“doubts kills more dreams than failure ever will”

“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagi kamu. Dan boleh jadi kamumencintai sesuatu, padahal ia amat buruk bagi kamu. Allah Maha Mengetahui sedangkan

kamu tidak mengetahui”

(Al-Baqarah:216)

1

PERSEMBAHAN

Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasihlagi Maha Penyayang. Dengan segala kerendahan hati penulis

persembahkan skripsi ini kepada:

Kedua orangtuaku yang selalu tulus berkorban, membimbing, selalumemberikan semangat, rela menjadi pendengar yang baik dan

mendoakan setiap waktu untuk keberhasilan penulis.

Untuk kakak dan adikku tersayang yang selalu memberikan semangatdan dukungan serta do’a yang tak pernah henti untukku. Terimakasih

sudah menjadi motivator di setiap hariku.

Untuk sahabat-sahabat terbaikku, terimakasih untuk semuakebahagian dan keceriaan yang telah kalian berikan untukku, kalian

adalah sahabat-sahabat terbaik yang selalu ada, terimakasih atassemua cerita indah yang selalu mengisi hari-hariku.

SANWACANA

Alhamdulillahi robbil ‘alamin, puji dan syukur penulis kepada Allah SWT atas

izin serta ridho-Nya dalam menyelesaikan skripsi yang berjudul “Simulasi

Komputasi Aliran Panas Pada Model Pengering Kabinet Dengan Metode

Beda Hingga”. Shalawat serta salam kepada Nabi Muhammad SAW yang telah

menjadi suri tauladan yang baik bagi kita. Penulis menyadari bahwa dalam

penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bimbingan, bantuan, dan kerjasama dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terimakasih kepada :

1. Bapak Drs. Tiryono Ruby, M.Sc.,Ph.D selaku dosen pembimbing utama

yang senantiasa membimbing dan memberikan arahan kepada penulis

dalam menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Subian Saidi, S.Si., M.Si., selaku dosen pembimbing kedua yang

telah memberikan bimbingan serta saran yang membantu penulis dalam

menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Amanto, S.Si., M.Si selaku pembahas sekaligus Sekretaris Jurusan

Matematika FMIPA UNILA.

4. Ibu Dra. Wamiliana, M.A., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Matematika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung

5. Bapak Prof. Warsito, S.Si., D.E.A., Ph.D. selaku dekan FMIPA Universitas

Lampung.

6. Seluuruh dosen, staff dan karyawan Jurusan Matematika FMIPA

Universitas Lampung.

7. Untuk kedua orangtuaku Bapak Nur Sahid dan Ibu Muliyawati yang telah

banyak memberikan kasih sayang, kakakku Tito dan adikku Rizky yang

telah memberikan do’a dan perhatian kepada penulis.

8. Sahabat-sahabat satu perjuangan ( Anakan Gajah ) di kampus Abdul

Kodir, Aldi Kurniatama, Amanda Yona Ningtyas, Annisa Rizki Utami,

Clara Septyan, Fauzia Annisatul Farida, Lesda Raflia Dhea, Rahma Aulia

Marzuki, Suci Milantika, dan Vanesha Putri Mardiana yang telah banyak

memberikan semangat dan dukungan.

9. Sahabat kecilku Intan dan Julia serta Anggun, Ghina, Wida, Reika, dan

Hana yang juga selalu ada disamping penulis.

10. Teman-teman Matematika 2014 atas kebersamaan serta keceriaaan yang

telah diberikan kepada penulis selama menempuh pendidikan di

Universitas Lampung.

11. Seluruh pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini yang

tidak dapat disebutkan satu persatu.

Bandar Lampung, 19 November 2017Penulis

Vivi Nur Utami

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ..........................................................................................................i

DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................iii

DAFTAR TABEL ...............................................................................................iv

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ...........................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah.......................................................................................2

1.3 Batasan Masalah.........................................................................................2

1.4 Tujuan Penelitian........................................................................................2

1.5 Manfaat Penelitian......................................................................................3

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Persamaan Diferensial....................................................................4

2.2 Persamaan Diferensial Parsial ..................................................................5

2.3 Metode Beda Hingga ................................................................................6

2.4 Skema Beda Hingga .................................................................................7

2.5 Matriks .....................................................................................................9

2.6 Pengeringan ............................................................................................10

2.7 Pengeringan Kabinet (Tray Dryer) .........................................................11

2.8 Pengertian Matlab ...................................................................................12

ii

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................13

3.2 Alat dan Bahan .......................................................................................13

3.3 Metode Penelitian ...................................................................................13

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian .......................................................................................15

4.2 Pembahasan Penelitian ...........................................................................17

4.3 Analisis Aliran Panas..............................................................................26

V. KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Ilustrasi untuk 1 Titik Tengah .............................................................7

Gambar 2.2 Ilustrasi untuk 4 Titik Tengah .............................................................7

Gambar 4.1 Ilustrasi Oven ....................................................................................15

Gambar 4.2 Ilustrasi Penampang Dalam ..............................................................16

Gambar 4.3 Desain dalam Menerapkan Metode Beda Hingga ............................16

Gambar 4.4 Ilustrasi Penampang Saat Waktu di 0 Detik .....................................17

Gambar 4.5 Ilustrasi Penampang Saat Waktu di 5 Menit ....................................17

Gambar 4.6 Aliran Panas pada Penampang saat t=300s ......................................19

Gambar 4.7 Ilustrasi Penampang Saat Waktu di 10 Menit ..................................19

Gambar 4.8 Aliran Panas Pada Penampang Saat t=600s .....................................21

Gambar 4.9 Ilustrasi Penampang Saat Waktu di 15 Menit ..................................21

Gambar 4.10 Aliran Panas Pada Penampang Saat t=900s ...................................23

Gambar 4.11 Ilustrasi Penampang Saat Waktu di 20 Menit ................................23

Gambar 4.12 Aliran Panas Pada Penampang Saat t=1200s .................................25

Gambar 4.13 Ilustrasi Penampang Saat Waktu Sudah Stabil ..............................25

Gambar 4.14 Aliran Panas Pada Penampang Saat Suhu Sudah Stabil ................26

Gambar 4.15 Aliran panas pada penampang dari waktu 5 menit sampai waktu

stabil ...............................................................................................26

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Metode Interpolasi Beda Hingga............................................................9

Tabel 4.1 Waktu dan Suhu yang didapat ..............................................................15

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Temperatur Plat Ilustrasi Penampang dengan Metode

Beda Hingga saat t=300s.......................................................................18

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Temperatur Plat Ilustrasi Penampang dengan Metode

Beda Hingga saat t=900s.......................................................................20

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Temperatur Plat Ilustrasi Penampang dengan Metode

Beda Hingga saat t=1200s.....................................................................22

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Temperatur Plat Ilustrasi Penampang dengan Metode

Beda Hingga saat t=1500s.....................................................................24

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perpindahan panas (heat transfer) merupakan proses perpindahan energi yang

terjadi karena adanya perbedaan suhu diantara benda atau material. Hal ini

mengindikasikan bahwa perpindahan panas tidak hanya menjelaskan bagaimana

perpindahan energi panas dari suatu benda ke benda lainnya, tetapi juga dapat

meramalkan laju perpindahan panas yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu.

Karena energi ini tidak dapat diukur ataupun diamati secara langsung tetapi dapat

diamati arah perpindahan dan pengaruhnya.

Jika kita melihat ke studi kasus, permasalahan yang berkaitan dengan persamaan

model aliran panas yaitu perihal pengeringan pada suatu produk makanan ataupun

bahan industri. Dikarenakan pengeringan sendiri erat kaitannya dengan

perpindahan panas.

Penyelesaian permasalahan perpindahan panas memerlukan asumsi-asumsi agar

masalah yang ada menjadi lebih sederhana sehingga dapat ditentukan model

persamaannya. Dalam dunia matematika, permasalahan tersebut dapat

disederhanakan menggunakan persamaan diferensial parsial. Persamaan

2

diferensial parsial sendiri memiliki beberapa metode dalam menyelesaikan

persamaannya tergantung pada tujuan dan kompleksitas masalah yang ada.

Untuk itu akan dikaji perihal perpindahan panas yaitu simulasi komputasi aliran

panas pada model pengering dengan metode beda hingga sehingga didapatkan

simulasi penyebaran panasnya menggunakan aplikasi matematika, matlab.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana sebaran aliran panas dengan metode beda hingga?

2. Bagaimana menentukan suhu pada setiap titik di penampang dalam pada

studi kasus yaitu pengering kabinet (oven)?

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada simulasi aliran panas pada pengering kabinet

dengan metode dari persamaan diferensial parsial yaitu menggunakan metode

beda hingga dan aplikasi software matlab.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengembangkan simulasi numerik perpindahan panas pada pengering

kabinet menggunakan metode beda hingga.

3

2. Menampilkan distibusi nilai dari solusi persamaan aliran panas pada model

penampang dalam pengering kabinet dengan menggunakan aplikasi software

matlab.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Mengaplikasikan ilmu yang didapat di bangku perkuliahan ke terapannya

dalam kehidupan sehari-hari khususnya untuk industri yang menggunakan

pengering kabinet.

2. Menambah pengetahuan mengenai persamaan diferensial parsial

khususnya metode beda hingga.

3. Mempelajari fenomena perpindahan panas yang terjadi didalam oven

dengan gambar yang ditampilkan dari data penelitian yang diolah dengan

matlab.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Persamaan Diferensial

Persamaan diferensial adalah suatu persamaan yang tidak diketahui dituliskan

sebagai fungsi ( )u u t dan menghubungkan fungsi yang diketahui dengan

beberapa turunannya. Beberapa notasi digunakan untuk turunan, diantaranya

, , ,du

u udt

Notasi titik atas umumnya digunakan pada fisika dan teknik; kebanyakan

digunakan notasi umum. Persamaan diferensial dapat digunakan sampai derivatif

ke n , dinotasikan dengan ( )u n .

Beberapa contoh.p

1. sin 0n g

l

2.1

sinnLq Rq q tC

3. 1p

p rpK

(Logan, 2006).

5

2.2 Persamaan Diferensial Parsial

Persamaan diferensial parsial (PDP) adalah persamaan diferensial yang

menyangkut turunan parsial dari satu atau lebih variabel tak bebas terhadap satu

atau lebih variabel bebas (Ross, 1984).

Persamaan diferensial parsial merupakan persamaan dengan dua variabel bebas /

penentu atau lebih. Rumus-Rumus Forward difference dan backward difference

serta central difference:

- Beda Maju:= lim→ ( + ℎ) − ( )ℎ- Beda Mundur= lim→ ( ) − ( − ℎ)ℎ- Beda Tengah :

= lim→ ( + ℎ) − ( − ℎ)2ℎ= lim→ ( + ℎ) + ( − ℎ) − 2 ( )ℎ

Berdasarkan definisi tersebut, maka dapat diketahui definisi dari turunan parsial

sebagai berikut:

Beda Maju : = lim → ( , ) ( , )dan = lim → ( , ) ( , )

Beda Mundur : = lim → ( , ) ( , )dan = lim → ( , ) ( , )

Beda Tengah : = lim → ( , ) ( , )dan = lim → ( , ) ( , )

Dan definisi turunan Parsial Tingkat Dua.

6

= lim → ( , ) ( , ) ( , )Dan= lim → ( , ) ( , ) ( , )

(Chapra, S.C & Canale R.P, 1990).

2.3 Metode Beda Hingga

Metode beda hingga atau yang lebih dikenal dengan finite difference method.

Adalah metode numerik yang umum digunakan untuk menyelesaikan persoalan

teknis dan problem matematis dari suatu gejala fisis. Secara umum metode beda

hingga adalah metode yang mudah digunakan dalam penyelesaian problem fisis

yang mempunyai bentuk geometri yang teratur, seperti interval dalam satu

dimensi, domain kotak dalam dua dimensi, dan kubik dalam ruang tiga dimensi

( Li, 2010).

Aplikasi penting dari metode beda hingga adalah dalam analisis numeric,

khususnya pada persamaan diferensial biasa dan persamaan diferensial parsial.

Prinsipnya adalah mengganti turunan yang ada pada persamaan diferensial dengan

diskritisasi beda :

- Nilai fungsi di titik C

- Satu titik Tc (Temperatur di c)

7

Gambar 2.1 Ilustrasi untuk 1 Titik Tengah+ + + − 4 = 0- Empat titik Tc

Gambar 2.2 Ilustrasi untuk 4 Titik Tengah+ + + − 4 = 0+ + + − 4 = 0+ + + − 4 = 0+ + + − 4 = 02.4 Skema Beda Hingga

Bentuk umum polinomial order n adalah:

fn(x) = bo + b1(x – x0) + … + bn(x – x0)(x – x1) ... (x – xn1) (1.7)

8

Seperti yang dilakukan interpolasi linier dan kuadrat, titik-titik data dapat

dilakukan dengan evaluasi koefisien b0, b1, ..., bn. Untuk polinomial order n,

diperlukan (n + 1) titik data x0, x1, x2, ..., xn. Dengan menggunakan titik-titik data

tersebut, maka persamaan berikut digunakan untuk mengevaluasi

koefisien b0, b1, ...,bn.

b0 = f (x0) (1.8)

b1 = f [x1, x0] (1.9)

b2 = f [x2, x1, x0] (1.10)

bn = f [xn, xn – 1, ..., x2, x1, x0] (1.11)

Dengan definisi fungsi berkurung ([….]) adalah pembagian beda hingga.

Misalnya, pembagian beda hingga pertama adalah:

f [xi, xj] =( ) ( )

(1.12)

Pembagian beda hingga kedua adalah:

f [xi, xj, xk] =, ( , )

(1.13)

Pembagian beda hingga ke n adalah:

f [xn, xn – 1, ..., x2, x1, x0] =, ,..., , ,...,

(1.14)

Bentuk pembagian beda hingga tersebut dapat digunakan untuk mengevaluasi

koefisien-koefisien dalam persamaan (1.8) sampai persamaan (1.11) yang

kemudian disubstitusikan ke dalam persamaan (1.7) untuk mendapatkan

interpolasi polinomial order n.

fn(x) = f (x0) + f [x1, x0](x – x0) + f [x2, x1, x0](x – x0)(x – x1) + … + f [xn, xn – 1,

..., x2, x1, x0](x – x0)(x – x1) … (x – xn – 1) (1.15)

9

Persamaan (1.12) sampai persamaan (1.14) adalah berurutan, artinya pembagian

beda yang lebih tinggi terdiri dari pembagian beda hingga yang lebih rendah,

secara skematis bentuk yang berurutan tersebut ditunjukkan dalam tabel di bawah

ini.

Tabel 2.1. Metode Interpolasi Beda Hingga

2.5 Matriks

Matriks adalah suatu kumpulan angka-angka yang juga sering disebut elemen-

elemen yang disusun secara teratur menurut baris dan kolom sehingga

berbentuk persegi panjang, dimana panjang dan lebarnya ditunjukkan oleh

banyaknya kolom dan baris serta dibatasi tanda ”[ ]” atau “( )” (Anton, 1987).

Matriks A adalah susunan segiempat dari skalar-skalar yang biasanya

dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut:

A =⋯⋮ ⋱ ⋮⋯

10

Baris-baris dari matriks A semacam ini adalah m deretan horizontal yang terdiri

dari skalar-skalar:

a11 , a12 ,..., a1n , a21 , a22 ,..., a2n ,...,am1 , am2 ,..., amn

Dan kolom-kolom dari A adalah n deretan vertikal yang terdiri dari skalar-skalar:…⋮ ⋱ ⋮…Elemen aij yang disebut entri ij atau elemen ij, muncul pada baris i dan kolom j.

Matriks tersebut seringkali dituliskan hanya sebagai A=[aij] (Schaum’s, 2006).

2.6 Pengeringan

Proses pengeringan merupakan proses perpindahan panas dari sebuah

permukaan benda sehingga kandungan air pada permukaan benda berkurang.

Sedangkan Muarif (2013) pengeringan mempunyai pengertian yaitu aplikasi

pemanasan melalui kondisi yang teratur, sehingga dapat menghilangkan

sebagian besar air dalam suatu bahan dengan cara diuapkan. Penghilangan air

dalam suatu bahan dengan cara pengeringan mempunyai satuan operasi yang

berbeda dengan dehidrasi. Dehidrasi akan menurunkan aktivitas air yang

terkandung dalam bahan dengan cara mengeluarkan atau menghilangkan air

dalam jumlah lebih banyak, sehingga umur simpan bahan pangan menjadi lebih

panjang atau lebih lama. Widyotomo dan Mulato (2005) menjelaskan bahwa

pengeringan adalah operasi rumit yang meliputi perpindahan panas dan massa

secara transien serta beberapa laju proses, seperti transformasi fisik atau kimia,

yang pada gilirannya dapat menyebabkan perubahan mutu hasil maupun

mekanisme perpindahan panas dan massa.

11

2.7 Pengeringan Kabinet (Tray Dryer)

Tray dryer atau alat pengering tipe rak, mempunyai bentuk persegi dan

didalamnya berisi rak-rak, yang digunakan sebagai tempat bahan yang akan

dikeringkan. Pada umumnya rak tidak dapat dikeluarkan. Beberapa alat

pengering jenis ini rak-raknya mempunyai roda sehingga dapat dikeluarkan

dari alat pengeringnya. Bahan diletakan di atas rak (tray) yang terbuat dari

logam yang berlubang. Kegunaan lubang-lubang tersebut untuk mengalirkan

udara panas.

Ukuran yang digunakan bermacam-macam, ada yang luasnya 200 cm2 dan ada

juga yang 400 cm2. Luas rak dan besar lubang-lubang rak tergantung pada

bahan yang dikeringkan. Apabila bahan yang akan dikeringkan berupa butiran

halus, maka lubangnya berukuran kecil. Pada alat pengering ini bahan selain

ditempatkan langsung pada rak-rak dapat juga ditebarkan pada wadah lainnya

misalnya pada baki dan nampan. Kemudian pada baki dan nampan ini disusun

diatas rak yang ada di dalam pengering. Selain alat pemanas udara, biasanya

juga digunakan juga kipas (fan) untuk mengatur sirkulasi udara dalam alat

pengering. Udara yang telah melewati kipas masuk ke dalam alat pemanas,

pada alat ini udara dipanaskan lebih dulu kemudian dialurkan diantara rak-rak

yang sudah berisi bahan. Arah aliran udara panas didalam alat pengering bisa

dari atas ke bawah dan bisa juga dari bawah ke atas, sesuai dengan dengan

ukuran bahan yang dikeringkan. Untuk menentukan arah aliran udara panas ini

maka letak kipas juga harus disesuaikan (Unari Taib, dkk, 2008).

12

2.8 Pengertian Matlab

Matlab merupakan suatu program komputer yang dapat membantu

memecahkan berbagai masalah matematis yang terdapat dalam kehidupan

sehari-hari lebih tepatnya dalam bidang teknis. Kita bisa memanfaatkan

kemampuan Matlab untuk menemukan solusi dari berbagai masalah numeric

secara cepat dan tepat, mulai dari hal yang paling dasar, misalkan sistem 2

persamaan dengan 2 variabel :

x – 2y = 321;

x + 5y = 12

hingga yang kompleks, seperti mencari akar-akar polinomial, interpolasi dari

sejumlah data, perhitungan dengan matriks, pengolahan sinyal, dan metoda

numerik.

Matlab merupakan kepanjangan dari Matrix Laboratory. Sesuai dengan

namanya, struktur data yang terdapat dalam matriks atau array berdimensi dua.

Oleh karenanyapenguasaan teori matriks mutlak diperlukan bagi pengguna

Matlab pemula agar mudah dalam mempelajari dan memahami operasi-operasi

yang ada di Matlab (Widiarsono, 2005).

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada semester ganjil tahun akademik 2017/2018,

bertempat di Jurusan Matematika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam Universitas Lampung.

3.2 Alat dan Bahan

Objek yang diteliti yaitu oven rumahan dengan menggunakan alat perhitungan

yaitu termometer oven yang digunakan untuk mengukur suhu dipinggir-pinggir

oven yang mencapai 300oC, sebuah stopwatch untuk mengukur waktu sampai

suhu stabil dan sebuah penggaris untuk mengukur panjang oven. Dengan

menggunakan oven berukuran 30cm x 20cm x 30 cm.

3.3 Metode Penelitian

Metode yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikuti:

1. Studi pustaka yaitu mempelajari buku-buku teks yang terdapat di

perpustakaan jurusan matematika ataupun perpustakaan Universitas

Lampung dan juga jurnal yang menunjang proses penelitian,

14

2. Mempelajari metode yang berhubungan dengan penelitian yaitu perihal

metode beda hingga,

3. Membuat ilustrasi dari model pengering kabinet (tray dryer) sehingga dapat

lebih mudah untuk ditentukan persamaan aliran panasnya menggunakan

metode beda hingga,

4. Menentukan batas temperatur dengan melakukan penelitian langsung

menggunakan temperatur oven dan stopwatch lalu mengasumsikan model

pengering dalam keadaan stabil untuk ditentukan persamaan aliran panasnya,

5. Mencari distribusi nilai temperatur dari persamaan yang telah dibuat

menggunakan metode beda hingga dengan aplikasi Matlab R2013b sehingga

didapatlah suhu disetiap node yang telah dibuat (9 node agar sesuai dengan

oven karena memiliki 3 tingkat untuk loyang) lalu dengan menggunakan

aplikasi yang ada di Matlab yaitu transient conduction didapatlah grafik yang

menunjukkan perpindahan panas pada plat di oven.

V. KESIMPULAN

Berdasarkan Hasil Penelitian dan Pembahasan dengan menggunakan Aplikasi

Matlab, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa dengan menggunakan teknik

komputasi dengan metode beda hingga, didapatkan simulasi aliran perpindahan

panas pada penampang tengah dari suatu oven rumahan yang menunjukkan

persebaran aliran panas ini memutar dari sumber yang berada paling bawah ke kiri

lalu ke bagian sebelah kanan tidak merata naik keatas dikarenakan ditengah

merupakan ruang hampa tidak ada penghantar panas yang langsung dari sumber

ke tengah oven.

DAFTAR PUSTAKA

Anton, H. 1987. Aljabar Linier Elementer. Erlangga, Jakarta.

Chapra, S.C & Canale R.P. 1990. Numerical Methods for Engineers 2nd Ed, pp707-749. McGraw-Hill Book Co., New York.

Li, Zhilin. 2010. Finite Difference Methods Basics. Southampton, Berlin.

Lipschutz, Seymour, dan Marc Lars Lipson. 2006. Aljabar Linear Schaum’s.Edisi Ketiga. Erlangga, Jakarta.

Logan, J. D. 2006. A First Course in Differential Equation. Springer, USA.

Muarif. 2013. Rancang Bangun Alat Pengering. Jurnal Politeknik NegeriSriwijaya, Palembang

Ross, Shepley. 1984. Differential Equation. John Wiley and Sons, New York.

Taib, Unarif . 2008. Operasi Pengeringan Pada Pengolahan Hasil Pertanian.

Widiarsono, M.T. Teguh. 2005. Tutorial Praktis Belajar Matlab. Jakarta.