Penentuan Sifat Termal dan Simulasi Pendinginan Pada Buah Naga Merah (Hylocereus polyrhizus) Menggunakan Metode Finite Difference

Maghfiroh, Lailatul and Prof. Dr. Ir. Sumardi Hadi Sumarlan,, MS. and Dr. Ir. Sandra Malin Sutan,, MP. (2023) Penentuan Sifat Termal dan Simulasi Pendinginan Pada Buah Naga Merah (Hylocereus polyrhizus) Menggunakan Metode Finite Difference. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Pada umumnya buah naga memiliki sifat fisik dan kimia yang mudah rusak apabila terkena perlakuan termal yang berlebih. Agar dapat mengurangi kerusakan fisik dan kimia tersebut perlu adanya informasi mengenai sifat panas buah naga. Sifat panas pada buah meliputi, panas jenis, difusivitas dan konduktivitas termal. Adanya informasi sifat panas tersebut dapat dilakukan prediksi perubahan suhu yang terjadi pada bahan sehingga dapat diketahui berapa lama waktu yang dibutuhkan agar suatu bahan dapat mencapai suhu yang diinginkan. Penelitian tentang sifat termal bahan berperan dalam rancang bangun berbagai mesin atau peralatan yang berhubungan dengan proses termal sehingga tercapai proses yang efisien. Pada penelitian ini bahan yang akan diuji adalah buah naga merah. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan nilai sifat termal serta membuat simulasi pendinginan pada buah naga merah. Nilai panas jenis ditentukan menggunakan fraksi komposisi kimia (karbohidrat, lemak, protein, abu, dan air). Nilai difusivitas termal ditentukan dengan aliran termal dingin 1D menggunakan persamaan difusi yang diturunkan secara eksplisit FTCS (Forward Time and Central Space) menggunakan metode finite difference serta konduktivitas termal ditentukan dengan metode kalkulasi. Data eksperimen perubahan suhu untuk simulasi pendinginan dilakukan menggunakan buah naga utuh. Kemudian data perubahan suhu simulasi ditentukan menggunakan turunan persamaan konduksi bola menggunakan skema eksplisit (FTCS) finite difference dan dianggap aliran panas terjadi pada 1 dimensi (radial) Nilai panas jenis, difusivitas termal, dan konduktivitas termal dari buah naga merah sebesar 3,827 kJ/kg oC; 9,18 x 10-4 cm2/s; dan 0,34 W/m oC. Berdasarkan uji validasi hasil simulasi didapatkan nilai koefisien determinasi (R2) pada jarak dari pusat 0 cm sebesar 0,9488; jarak 1 cm sebesar 0,9468; jarak 2 cm sebesar 0,9622; jarak 3 cm sebesar 0,9844; dan jarak 4 cm sebesar 0,9851. Berdasarkan hasil validasi nilai koefisien determinasi (R2) dengan rata-rata 0,9654 secara keseluruhan.

English Abstract

In general, dragon fruit has physical and chemical properties that are easily damaged if exposed to excessive thermal treatment. In order to reduce the physical and chemical damage, it is necessary to have information about the heat properties of dragon fruit. The heat properties of fruit include specific heat, diffusivity and thermal conductivity. With information on the nature of heat, prediction of temperature changes that occur in the material can be made so that it can be known how long it takes for a material to reach the desired temperature. Research on the thermal properties of materials plays a role in the design and construction of various machines or equipment related to thermal processes so as to achieve an efficient process. In this study, the material to be tested was red dragon fruit. The purpose of this research was to determine the value of thermal properties and make a cooling simulation on red dragon fruit. The specific heat value was determined using the chemical composition fraction (carbohydrate, fat, protein, ash, and water). The value of thermal diffusivity was determined by 1D cold thermal flow then calculated using the diffusion equation derived explicitly from the FTCS (Forward Time and Central Space) using the finite difference method and the thermal conductivity was determined by the calculation method. Experimental data on temperature changes for cooling simulations were carried out using whole dragon fruit. Then the simulated temperature change data was determined using the derivative of the spherical conduction equation using the finite difference explicit (FTCS) scheme and it was assumed that heat flow occurs in 1 dimension (radial) The specific heat, thermal diffusivity and thermal conductivity values of red dragon fruit were 3.827 kJ/kg oC; 9.18 x 10-4 cm2/s; and 0.34 W/m oC. Based on the validation test of the simulation results, the coefficient of determination (R2) at a distance of 0 cm is 0.9488; 1 cm distance of 0.9468; 2 cm distance of 0.9622; 3 cm distance of 0.9844; and 4 cm distance of 0.9851. Based on the results of the validation of the coefficient of determination (R2) with an overall average of 0.9654 Keywords : Cooling Simulation, Finite Difference Method, Red Dragon Fruit, Thermal Properties

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	0423100005
Uncontrolled Keywords:	Buah Naga Merah, Finite Difference Method, Sifat Termal, Simulasi Pendinginan
Subjects:	300 Social sciences > 338 Production > 338.1 Agriculture > 338.16 Production efficiency
Divisions:	S2/S3 > Magister Keteknikan Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian
Depositing User:	soegeng sugeng
Date Deposited:	28 Jul 2023 06:42
Last Modified:	28 Jul 2023 06:42
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/202202

Text (DALAM MASA EMBARGO) Lailatul Maghfiroh.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2025. Download (3MB)

Actions (login required)

View Item