its undergraduate 10963 presentation

RANCANG BANGUN PEMANAS AIR TENAGA

SURYA ABSORBER GELOMBANG TIPE SINUSOIDAL

DENGAN PENAMBAHAN HONEYCOMB

OLEH :

YANUAR RIZAL EKA SB

2105 100 127

DOSEN PEMBIMBING :

Prof. Dr. Ir. DJATMIKO ICHSANI, M.Eng

TUGAS AKHIR

Outline

Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Penelitian Terdahulu Dasar Teori Metodelogi Penelitian Flowchart Analisa Hasil Penelitian Kesimpulan & Saran

ENERGI FOSIL YG TERBATAS

ENERGI ALTERNATIF ENERGI SURYA

SOLAR WATER HEATER SEDERHANA

SOLAR WATER HEATER ABSORBER GELOMBANG

SOLAR WATER HEATER ABSORBER GELOMBANG DENGAN

HONEYCOMB

Latar Belakang

1. Bagaimana merancang kolektor surya agar

mempunyai efisiensi sebaik mungkin sebagai

pemanas air.

2. Bagaimana menghitung radiasi berguna yang

mengenai bidang bergelombang dan mempunyai

moving source.

3. Bagaimana menghitung koefisien kehilangan panas

total yang terjadi antara pelat absorber dengan kaca

penutup.

4. Berapa besarnya efisiensi dan efektivitas kolektor

surya pelat bergelombang dengan penambahan

honeycomb.

5. Bagaimana pengaruh perubahan laju alir massa air

terhadap efisiensi pelat absorber gelombang

Perumusan Masalah

1. Mendapatkan rancang bangun kolektor surya

pemanas air yang sederhana dengan efisiensi yang

baik

2. Mengetahui besarnya radiasi berguna yang

mengenai bidang bergelombang dan mempunyai

moving source

3. Mengetahui besarnya koefisien kehilangan panas

total yang terjadi antara pelat absorber dengan kaca

penutup

4. Mengetahui besarnya efisiensi dan efektivitas

kolektor surya pelat bergelombang dengan

penambahan honeycomb

5. Mengetahui pengaruh perubahan laju alir massa air

terhadap efisiensi.

Tujuan Penelitian

Batasan Masalah

1. Intensitas matahari pada kondisi clear sky.

2. Analisa performansi kolektor surya dilakukan pada

kondisi steady state.

3. Aliran air yang mengalir di dalam kolektor surya dianggap

satu arah dan memenuhi luasan kolektor secara

menyeluruh.

4. Kaca penutup diasumsikan tidak menyerap energy.

5. Penggunaan bahan untuk plat honeycomb adalah plastik

mika.

6. Dimensi plat honeycomb tetap.

7. Fluida kerja selama proses tidak mengalami perubahan

fase.

8. Debu dan kotoran-kotoran diatas kolektor diabaikan.

9. Q konduksi pada sambungan pelat absorber diabaikan.

10. Pengambilan data dilaksanakan pada 07.00 16.00.

Data-data lain yang diperlukan dalam perencanaan dan

analisa diambil sesuai dengan literatur yang relevan.

1. Hollands (1965)

2. Robert L. San Martin dan Gary J. Fjeld (1975)

3. Meyer et al and Randall et al (1978)

4. Wang Shing An ( 1979 )

5. Jong Ho Lee dan kawan kawan (1986)

6. Sutrisno ( 2002 )

Penelitian Terdahulu

Hollands (1965)

Melakukan penelitian pada

kolektor energi surya dengan

menggunakan plat absorber gelombang.

Dari penelitian tersebut diperoleh hasil

bahwa dengan menggunakan pelat

absorber gelombang akan meningkatkan

absorbtivitas pelat terhadap radiasi

matahari. Dengan adanya bentuk

gelombang sinar matahari yang

mengenai pelat absorber sebagian

depantulkan ke kaca dan sebagian lagi ke

pelat gelombang di sebelahnya


Robert L. San Martin dan Gary J. Fjeld (1975)


Ketiga kolektor di samping masing masing

kolektor diisolasi dengan polyrethane foam

insulation. Ketiga kolektor di atas

menggunakan pelat absorber dari aluminium.

Dari hasil eksperimen tersebut diketahui

bahwa Tricle collector mempunyai efisiensi

35.2% , Thermal trap collector 57 % dan

standard collector 62,4 %

Meyer et al and Randall et al (1978)Meyer dan Randall melakukan penelitian

dengan cara membandingkan besarnya rugi-

rugi panas antara kolektor surya yang diberi

penambahan parallel slat array dan kolektor

surya tanpa penambahan parallel slat

array, hasil penelitian menyebutkan pada

sudut solar colector (=450) dan aspect ratio

(A=2), penambahan parallel slat array (TIM)

dapat mengurangi setengah (0,5) kehilangan

panas secara konveksi yang melewati cover bila

dibandingkan dengan solar collector tanpa

penambahan parallel slat array (TIM).


Menganalisa perpindahan panas dan

melakukan pengujian dengan

menggunakan kolektor pelat absorber

gelombang dari baja dengan ketebalan

0.8 mm untuk mengurangi kehilangan

panas ke atas menggunakan cover ganda.

Dari eksperimen ini diperoleh persamaan

efisiensi kolektor :

Wang Shing An ( 1979 )


Jong Ho Lee dan kawan kawan (1986)

Pengujian yang dilakukan adalah

pengujian unjuk kerja kolektor surya

pemanas air pelat absorber

gelombang. Pada eksperimen ini

besarnya radiasi matahari sebagai

moving source yang diterima oleh

pelat bergantung pada incident angle

yang terjadi pada permukaan

gelombang plat. Diperoleh efisiensi

dengan persamaan


Sutrisno ( 2002 )

Pengujian yang dilakukan sutrisno adalah pengujian kolektor surya

pemanas air dengan menggunakan pelat absorber gelombang dengan dan

tanpa honeycomb. Pelat absorber yang digunakan adalah pelat seng yang

mempunyai sudut = 129 o. Pengujian dilakukan dengan variasi laju alir

massa air 300 cc/menit, 400 cc/menit dan 500 cc/menit dan temperatur

inlet 35 o, 40 o dan 45 o dengan mengabaikan bayangan yang terbentuk

oleh pelat gelombang itu sendiri.


Besarnya Radiasi yang Diserap bervariasiterhadap x

Dasar Teori

Perpindahan Panas antara cover dan udara luar

Konveksi

Radiasi

Pelat

absorber

Pelat seng

Glass wool

Styrofoam

Triplex

SCover Glass

hc c-a hr c-a

Dasar Teori

Aliran Turbulent pada flat plate

Aliran Laminer pada flat plate ( )

Perpindahan Panas antara air dan bagian bawah kolektor

Konduksi

Pelat

absorber

Pelat seng

Glass wool

Styrofoam

Triplex

SCover Glass

Ub

Kerugian Panas Total

Dasar Teori

Pelat

absorber

Pelat seng

Glass wool

Styrofoam

TriplexUb

Ut

S

Cover Glass

SKEMA TAHANAN TERMAL PADA KOLEKTOR SURYA ABSORBER GELOMBANG

Dasar Teori

Faktor Efisiensi Kolektor ( F ) faktor aliran kolektor ( F )

Energi yang Berguna teo ( Qu)

Panas yang Berguna akt( Qu)

Efisiensi Kolektor ( )

Dasar Teori

Diagram Alir Penelitian

Start

Studi Literatur

Perencanaan Kolektor Surya dengan

penambahan Pelat Honeycomb

meliputi Dimensi.

Pembuatan Pelat

Honeycomb

Pemasangan Pelat Honeycomb

pada Kolektor Surya

Mengatur debit fluida mulai

300 cc/menit

Perhitungan dan

Analisa

End

Debit fluida

Gambar Kolektor Surya

1

2

3

Keterangan Gambar :

1. Header Inlet2. Kolektor

Absorber Honeycomb Cover glass

3. Header Outlet

Metodologi Penelitian

Header Inlet

Honeycomb

Header Outlet

Keterangan Gambar :1. Reservoir2. Header inlet3. Solar collector4. Header outlet5. Flow meter6. Gate valve7. Bak penampung8. Pompa9. Katup by pass

Skema Instlasi Percobaan


17

6

2

8

5

3

9

4

x

Skema Penempatan Thermocouple


Diagram Alir Perhitungan

Metodologi PenelitianSTART

Temperatur Udara (Tambt), Kecepatan angin (Vangin),

Intensitas Radiasi (IT), Dimensi Kaca Penutup, Dimensi

Pelat Honeycomb, Dimensi Pelat Absorber

Dimensi isolasi, Luasan Kolektor, Debit Fluida Pengering,

Properties Udara pada Tf, Temperatur Plat Absorber,

Temperatur Kaca Penutup, Temperatur Plat Honeycomb

Temp Fluida Inlet, Temp Fluida Outlet

Q = 300 cc/menit

Perpindahan Panas antara

cover dan udara luar

Koefisien perpindahan panas

konveksi

Temperatur sky

Tsky = 0.05552 Ta1.5


pelat absorber dan cover


pelat dan fluida

Koefisien konveksi pelat dan cover

L

kNuh

f

cccp

.

Bilangan Nusselt

28.0

21 .. RaCCNu

Bilangan Rayleight

3.'.. LTgRa

Koefisien perpindahan panas

radiasi

skyc

skyc

arcTT

TTh

44

Tahanan termal R1

arcacc hhR

11

Koefisen radiasi pelat dan cover

44

44

gp

gp

crpTT

TTh

Tahanan termal R2

grpgcp hhR

12

Bilangan Reynolds air

..

.4Re

.

Dh

m

Koefisien konveksi fluida

Dh

kNuh

f

f

.

Kerugian panas bagian bawahKerugian panas bagian atas

Kerugian panas total

A

C

Re < 2300

Laminer Flow4.05

4

PrRe023.0DNu

Turbulent Flow

36.4DNu

Ya Tidak

Reynolds Number

Nusselt Number

L

kNuh

.

B

Faktor Efisiensi Kolektor ( F )

Faktor pelepasan panas ( FR )

Panas yang Berguna Teoritis ( Qusefull )

Panas yang Berguna Aktual ( Qusefull )

Efisiensi kolektor ( )

Q < 700 cc/menQ = Qi + 100 cc/menit

Plot Grafik :

Tcover = f(jarak)

Tabs = f(jarak)

Thc = f(jarak)

Tfi = f(intensitas,waktu)

Tfo = (intensitas,waktu)

UL = f(intensitas,waktu)

Qu = f(intensitas,waktu)

f(intensitas,waktu)

END

C

Ya

Tidak

Analisa Hasil Penelitian

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Inte

nsi

tas

(watt

/m2

)

UL

Waktu

Pengaruh Intensitas, Debit Air dan Waktu Terhadap UL

debit 500 cc/menit Tanpa Honeycomb

debit 500 cc/menit dengan Honeycomb

Intensitas

Honeycomb hp c kecil UL kecil losses kecil


0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

3.00

3.20

3.40

3.60

3.80

4.00

4.20

4.40

4.60

4.80

5.00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Inte

nsi

tas

( W

att

/m2)

UL

Waktu

Pengaruh Intensitas, Debit Air dan Waktu Terhadap UL

300 cc/menit 500 cc/menit 700 cc/menit

400 cc/menit 600 cc/menit Intensitas

Re = Laminer, asumsi q = konstan maka Nu = 4,36


0

200

400

600

800

1000

1200

300.00

310.00

320.00

330.00

340.00

350.00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Inte

nsi

tas

(w/m

2)

Tem

peratu

r (K

)

Waktu

Pengaruh Penambahan Pelat Honeycomb Pada Temperatur

Absorber

Tabs Tanpa Honeycomb debit 300 cc/menit

Tabs dengan Honeycomb debit 300 cc/menit

Intensitas

losses kecil panas yg diserap plat abs besar


20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150

Tem

peratu

r (

C )

Jarak x (cm)

Pengaruh Intensitas dan jarak x terhadap Tabsorber pada

debit 500 cc/menit

7:00

8:00

9:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

T besar q besar temp turun


0

200

400

600

800

1000

1200

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Inte

nsi

tas

(watt

/m2)

Q u

sefu

ll (

watt

)

waktu

Pengaruh Intensitas, Honeycomb dan waktu

Terhadap Qusefull teoritis



Intensitas


0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Inte

nsi

tas

(watt

/m2

)

Q u

sefu

ll (

watt

)

waktu

Pengaruh Intensitas, Honeycomb dan Waktu Terhadap

Qusefull aktual

debit 700 cc/menit Tanpa Honeycombdebit 700 cc/menit dengan HoneycombIntensitas

0200

400

600

800

1000

1200

0

200

400

600

800

1000

1200

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Inte

nsi

tas

( W

att

/m2)

Q u

sefu

ll (

watt

)

Waktu

Pengaruh intensitas, debit air dan waktu terhadap

Qusefull aktual





0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Inte

nsi

tas

(watt

/m2)

Efi

sien

si

Waktu

Pengaruh Penambahan Honeycomb

Terhadap Efisiensi



Intensitas

0200

400

600

800

1000

1200

40

45

50

55

60

65

70

75

80

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Inte

nsi

tas

( W

att

/m2)

Efi

sien

si

Waktu

Grafik Efisiensi = f (Intensitas, waktu) Teoritis





0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Inte

nsi

tas

(watt

/m2)

Efi

sien

si

Waktu


Terhadap Efisiensi Aktual



Intensitas

0200

400

600

800

1000

1200

0

10

20

30

40

50

60

70

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Inte

nsi

tas

( W

att

/m2)

Efi

sien

si

Waktu


Terhadap Efisiensi Aktual




1. Pada kolektor surya dengan penambahan pelat square honeycomb

temperatur kaca penutup lebih rendah jika dibandingkan dengan

temperatur kaca penutup pada kolektor surya tanpa honeycomb.

2. Pada kolektor surya dengan honeycomb temperatur pelat absorber

lebih tinggi jika dibandingkan dengan kolektor surya tanpa

honeycomb. Dengan temperature absorber paling tinggi berada di sisi

outlet fluida.

3. Koefisien perpindahan panas total pada kolektor surya dengan

honeycomb lebih kecil daripada kolektor surya tanpa honeycomb.

4. Energi terbuang pada kolektor surya dengan honeycomb lebih kecil

daripada kolektor surya tanpa pelat square honeycomb.

5. Energi berguna pada kolektor surya dengan pelat square honeycomb

lebih besar dari pada kolektor tanpa honeycomb. Energi berguna

terbesar adalah 1283,82 watt pada debit 700 cc/menit pada tanggal

13 Nopember 2009 pukul 12:00. Sedangkan pada kolektor tanpa

honeycomb terbesar 1213,59 watt pada debit 700 cc/menit pukul

12:00.

6. Efisiensi kolektor surya dengan honeycomb lebih besar daripada

kolektor surya tanpa honeycomb. Efisiensi tertinggi sebesar 65.01 %

pada debit 700 cc/menit pukul 12.00. Sedangkan pada kolektor tanpa

honeycomb terbesar 59,39 % pada debit 700 cc/menit pukul

12:00.

Kesimpulan

MOHON SARAN DAN KRITIK DEMI KESEMPURNAAN TUGAS AKHIR INI

Terima Kasih

its undergraduate 10963 presentation

Documents