LAPORAN PRAKTIKUMPerpindahan Panas

Perpindahan Panas Radiasi pada Solar Water Heater

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ENERGI

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG2014

Disusun oleh

Setiawan Akbar

131724027

BAB I

1.1. TUJUAN

a. Mengetahui proses perpindahan panas radiasi pada solar water heater

b. Mengetahui laju perpindahan panas radiasi pada solar water heater panel

hitam dan panel putih

c. Mengetahui efektivitas solar water heater panel hitam dan panel putih

d. Mengetahui karakteristik dari solar water heater panel hitam dan panel

putih

1.2. DASAR TEORI

Perpindahan panas radiasi adalah proses dimana panas mengalir dari

benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah bila benda-

benda itu terpisah di dalam ruang, bahkan jika terdapat ruang hampa di

antara benda - benda tersebut.dalam bentuk gelombang elektromagnetik

Benda-benda yang terkena radiasi, meradiasikan energy yang energinya

terdiri dari proton-proton yang bergerak dengan arah, fasa dan frekuensi yang

serampangan. Proton-proton tersebut dapat diserap, direfleksikan atau

diteruskan melalui permukaan . Ada tiga sifat permukaan yang mengukur

kuantitas-kuantitas yang dimaksud, diantaranya:

Absortivitas (keterserapan), α adalah bagian dari radiasi yang diserap

oleh bahan.

Refleksivitas (keterpantulan), ρ adalah bagian radiasi yang direfleksikan

oleh bahan.

Transmisivitas, τ adalah bagian radiasi yang ditransmisikan oleh bahan.

A. Radiasi Pada Permukaan Benda

Jumlah energi yang meninggalkan suatu permukaan sebagai panas

radiasi tergantung pada suhu mutlak dan sifat permukaan tersebut.

Radiator sempurna atau benda hitam (black body) memancarkan energi

radiasi dari permukaannya dengan laju qr yang diberikan oleh

qr = σ . A1 . T14 Btu / hr

Btu/h, jika A1 luas permukaan dalam ft persegi, T1 suhu permukaan dalam

derajat rankine (R) dan σ konstanta dimensional dengan nilai 0,1714 x 10-

8Btu/h ft2R4. Dalam satuan SI laju aliran panas qr mempunyai satuan watt,

jika luas permukaan A1dalam m2, suhu mutlak dalam derajat Kelvin, dan

σ 5,67 x 10 -8 watt / m2 k4. besaran σ dinamakan konstanta Stefan –

Boltzmann.

Jika benda hitam tersebut beradiasi ke sebuah penutup yang

sepenuhnya mengurungnya dan yang permukaanya juga hitam, yaitu

menyerap semua energi radiasi yang datang padanya , maka laju bersih

perpindahan panas radiasi diberikan oleh.

qr = σ . A1 . (T14 - T2

4)

Dimana T2 adalah suhu permukaan penutup dalam derajat Fahrenheit

mutlak.

Jika pada suhu yang sama dengan benda hitam benda nyata

memancarkan sebagian yang konstan dari pancaran benda hitam pada

setiap panjang gelombang, maka benda itu disebut benda kelabu (gray

body). Laju bersih perpindahan panas dari benda kelabu dengan suhu T1 ke

benda hitam dengan suhu T2 yang mengelilinginya adalah

qr = σ . A1 . ε1 . (T14 - T2

4)

Dimana έ1 adalah emitansi (emittance) permukaan kelabu dan sama

dengan perbandingan daya radiasi total benda (W) terhadap daya radiasi

total benda hitam(Wb) didefiisikan sebagai daya emisivitas benda tersebut,

yang besarnya:

ε = WWb

Jika kedua benda tersebut bukan radiator sempurna dan jika kedua

benda itu mempunyai hubungan geometrik tertentu satu sama lain, maka

perpindahan panas bersih diantara kedua benda tersebut diberikan oleh

qr = σ . A1 . ε1-2 . (T14 - T2

4)

Berbagai tipe fluks radiasi menyangkut analisis dari perpindahan

panas radiasi. Emissive power, E(W/m2), adalah rata2 dimana radiasi

dipancarkan dari permukaan per unit luas permukaan, pada setiap panjang

gelombang dan segala arah. Emissive power berhubungan dengan sifat

dari blackbody, dimana adalah besaran permukaan yang diketahui sebagai

emisivitas. .Radiasi dari sekitar, dimana bisa memiliki beberapa

permukaan pada temperature yang berbeda2, adalah insiden pada

permukaan. Permukaan juga dapat terkena iradiasi dari matahari atau laser.

Dari berbagai kasus, kita mendefinisikan irradiasi, G (W/m2), sebagai

rata2 dimana radiasi terjadi pada permukaan per satuan luas permukaan,

pada setiap panjang gelombang dan segala arah.

Gambar 1.1 Radiasi pada permukaan (a) Refleksi, absorpsi, dan transmisi dari irradiasi untuk medium semitransparan. (b) Radiositas untuk medium buram

Ketika radiasi terjadi pada media semitransparan, sebagian irradiasi

mungkin direfleksi, diserap, and diteruskan. Transmissi mengacu pada

radiasi menembus medium, seperti terjadi ketika lapisan air atau pelat kaca

yang di-irradiasi oleh matahari atau pencahayaan.

Absorpsi terjadi ketika radiasi berinteraksi dengan medium,

menyebabkan peningkatan energy panas dalam medium. Refleksi adalah

proses dari radiasi yang sedang diarahkan kembali menjauhi

permukaan,tanpa ada efek dari medium. Kita mendefinisikan sebagai

fraksi dari irradiasi yang direfleksikan, absorptivitas sebagai fraksi dari

irradiasi yang diserap, dan transmissivitas sebagai fraksi dari irradiasi

yang ditransmisikan. Karena semua irradiasi harus direfleksikan, diabsorsi,

atau ditransmisikan,

α +ρ+τ=1

benda yang tidak mentrasnmisikan iradiasi adalah buram

α +ρ=1

Dengan pemahaman dari pembagian irradiasi menjadi direfleksikan,

diabsorsi,and ditransmisikan komponen, dua tambahan dan fluks radiasi

dapat ditentukan. Theradiosity, J (W/m2), dari permukaan benda semua

energy radian yang meninggalkan permukaan. Untuk permukaan buram ini

menyertakan emisi dan sebagian dari irradiasi yang direfleksikan,hal ini

dijelaskan dengan persamaan

J=E+Gref

J=E+ρG

Radiosity juga dapat ditentukan pada permukaan dari medium

semitransparan. Dalam kasus ini, the radiosity meninggalkan bagian atas

permukaan dapat menambahan radiasi yang ditrasnmisikan melalui

medium dibawahnya. akhirnya, the netradiative flux dari permukaan,

(W/m2), adalah perbedaan antara radiasi masuk dan radiasi keluar

q rad=J-

Dari persamaan yang ada maka net flux untuk permukaan buram

q rad=E+ρG-

q rad=ε σ {T} rsub {s} rsup {4} - α

Tabel Error! No text of specified style in document..1.1 Perpindahan panas radiasi (seluruh panjang gelombang dan segala arah)

B. Solar Water Heater

Solar water heater merupakan salah satu alat perpindahan panas yang

berfungsi sebagai pemanas air yang memanfaatkan radiasi matahari

sebagai sumber panasnya. Di Indonesia memiliki iklim tropis, dimana

suplai matahari terpenuhi dengan baik. Konstruksi solar water heater pada

umumnya hanya menggunakan panel hitamu ntuk menyerap sumber

panasnya, namun solar water heater yang ada di labotarium surya Teknik

Konversi Energi terdapat plat putih sebagai penyerapnya. Hal ini bertujuan

untuk membandingkan panel dengan warna apa yang efisiensinya lebih

baik. Radiasi matahari

Berikut ini rangkaian pengganti tahanan termal dari solar water heater

Radiasi matahari

Selang Dalam

Selang LuarGas

Kaca Dalam

KacaLuar Air

Udara

Gambar 1.2. Tahanan termal solar water heater

BAB II

1.3. ALAT DAN BAHAN

1. Solar water heater

2. Thermometer

3. Air 1000 ml

4. Piranometer

5. Battery / Acumulator

1.4. PROSEDUR PERCOBAAN

A. Pengukuran irradiasi pada suatu titik tertentu pada Lab. Surya

1. Persiapkan Piranometer untuk mengukur irradiasi.

2. Tentukan titik-titik yang akan diujikan.

3. Atur piranometer agar sensor tepat menghadap arah matahari.

4. Catat hasil pengukuran irradiasinya.

5. Ulangi langkah 3 dan 4 untuk setiap titik.

B. Pengukuran temperatur permukaan benda uji

1. Persiapkan thermometer untuk mengukur suhu permukaan benda uji.

2. Tentukan titik-titik pada permukaan benda uji yang akan diukur

3. Ukurlah temperatur tiap titik benda uji

4. Catat hasil pengukuran temperatur

5. Ulangi langkah 3 dan 4 untukbenda uji yang lain

C. Pengujian perpindahan panas radiasi pada Solar Water Heater (SWH)

1. Mempersiapkan peralatan praktikum yang dibutuhkan seperti Solar

Water Heater, piranometer, dan thermometer.

2. Letakkan SWH dengan titik yang memiliki irradiasi tinggi pada

percobaan 1, atur posisi plat menghadap arah matahari

3. Memanaskan SWH selama 5 – 20 menit.

4. Atur piranometer dengan posisi matahari di atasnya sebagai pusat dan

catat hasil pengukurannya.

5. Operasikan SWH dengan posisi fan ON

6. Ukur suhu awal pada kedua kaca, plat, air yang masuk dan keluar

SWH dengan thermometer dan debit air yang mengalir

7. Catat setiap hasil pengukurannya, dan tunggu selama 5 menit.

8. Ulangi langkah 4 sampai 7 dengan kondisi posisi fan OFF

1.5. HASIL PERCOBAAN

A. Pengukuran irradiasi pada suatu titik tertentu pada Lab. Surya.

Gambar 2.1 Gambar denah titik-titk pengujian pada rooftop Lab.Surya

NOWAKT

U

Irradiasi ( W/m2)Titik

A B C D E1 10:15 745

-2 10:30 7403 10:36 7474 10:22

-743

-5 10:33 7446 10:38 7567 10:20

-742

-8 10:32 7479 10:37 74110 10:25

-735

-11 10:30 72612 10:42 73013 10:23

-750

14 10:34 74415 10:39 746

Rata Rata 744 747.6 743.3 730.3 746.7Tabel 3.1 Tabel hasil pengukuran irradiasi beberapa titik di Lab Surya

B. Pengukuran temperatur permukaan benda uji.

Tabel 4.2 Tabel hasil pengukuran temperature permukaan seng putih

Tabel 5.3 Tabel hasil pengukuran temperature permukaan kayu hitam

Tabel 6.4 Tabel hasil pengukuran temperature permukaan karet hitam

Tabel 7.5 Tabel hasil pengukuran temperature permukaan seng hitam

C. Pengujian perpindahan panas radiasi pada Solar Water Heater (SWH)

1.6. ANALISIS

A. Pengukuran irradiasi pada suatu titik tertentu pada Lab. Surya.

Pengukuran ini dilakukan pada titik-titik yang telah ditentukan di

rooftop Lab.Surya seperti pada gambar 2.1. Dari pengukuran ini dapat

diketahui bahwa titik yang memiliki irradiasi yang tertinggi yaitu pada titik

B yaitu sebesar 747.6 W/m2. Hal tersebut dikarenakan posisi matahari pada

sekitar pukul 10.30 WIB berada dari timur dan berdasarkan pengaturan

piranometer matahari sedikit berada timur laut sehingga posisi titik B lebih

dekat dengan matahari. Selain itu pada sebagian titik-titik uji tidak

terhalang oleh gedung sehingga pancaran sinar matahari bisa langsung

mengenai titik-titik uji tersebut.

B. Pengukuran temperatur permukaan benda uji.

Pengukuran ini dilakukan pada beberapa bahan seperti kayu dicat

hitam, seng dicat hitam, karet hitam, dan seng tanpadicat. Dari pengukuran

temperatur berbagai bahan dapat diketahui bahwa bahan yang memiliki

temperatur yang paling tinggi adalah karet hitam. Emisivitas karet 0.94,

emisivitas kayu 0.8-0.9, emisivitas seng 0.23. Dari pengukuran didapat

hasil yang tidak sesuai dimana seharusnya temperatur yang terukur pada

tiap bahan akan sesuai dengan emisivitas bahan tersebut namun seperti

yang diketahui bahwa temperatur kayu dengan temperature seng tidak

sesuai. Selain itu juga seharusnya bahan yang berwarna hitam memiliki

temperature yang lebih tinggi namun dapat dilihat bahwa seng putih lebih

tinggi temperaturnya dari seng hitam.

Kesalahan seperti ini kami memperkirakan bahwa terdapat beberapa

faktor yang mempengaruhi hasil pengukuran. Faktor-faktor tersebut yaitu,

1. Peletakan benda

Pada pengukuran yang dilakukan benda-benda tidak diletakkan pada

satu titik sehingga mungkin ada perbedaan irradiasi yang mencapai

benda.

2. Bentuk benda

Pengukuran ini dilakukan pada benda-benda secara acak sehingga

tidak ada kesamaan bentuk, geometri, ketebalan, sehingga adanya

perbedaan luasan yang menyerap irradiasi

3. Adanya proses perpidahan panas yang lain.

Pada saat pengukuran ada beberapa benda diletakkan dilantai, benda

tersebut seperti karet, kayu dan seng putih dan lantai pada rooftop

Lab.Surya dilapisi oleh fiber dan dicat biru. Karena beberapa benda

tersebut diletakkan dilantai kemungkinan terjadi perpindahan panas

konduksi antara permukaan lantai dengan benda tersebut.

C. Pengujian perpindahan panas pada Solar Water Heater (SWH)

Pengujian perpindahan panas pada solar water heater ini dilakukan

pada titik yang memiliki tingkat irradiasi paling tinggi di rooftop

Lab.Surya sesuai dengan hasil pengukuran pada percobaan sebelumnya.

Pada solar water heater ini terdapat dua plat berbeda yaitu plat berwarna

putih dan plat berwarna hitam dan dari kedua plat tersebut diperlakukan

dengan kondisi kipas pendingin on atau off.

Cara kerja solar water heater yaitu, dynamo berputar untuk

mengalirkan air dari penampung ke flowmeter lalu menuju plat kolektor

panas baik itu plat putih maupun plat hitam, setelah itu air melewati

radiator dan kembali ke penampung. Dari data hasil pengukuran dapat

dibuat grafik antara properties terhadap waktu perngukuran. Berikut ini

adalah grafik antara irradiasi dan waktu pengukuran.

10:19 10:33 10:48 11:02 11:16 11:31 11:45 12:00680

690

700

710

720

730

740

750

760

770 Grafik irradiasi terhadap waktu

Waktu

Irrad

iasi

(W/m

2)

Gambar 8.2 Grafik irradiasi terhadap waktu

Dari grafik ini dapat dilihat bahwa semakin hari semakin siang terjadi

fluktuasi irrradiasi. Hal ini mungkin dikarenakan adanya awan, angin, dan

kelembaban yang membuat pancaran irradiasi yang mencapai piranometer.

Berikut ini adalah grafik antara temperatur air yang masuk dengan

waktu pengukuran. Namun karena pengukuran dilakukan pada kondisi

yang berbeda yaitu ketika ada kipas pendingin dan tidak.

10:19 10:26 10:33 10:40 10:48 10:55 11:02 11:09 11:16 11:2426

27

28

29

30

31

32

33

34

35

Grafik temperatur air masuk terhadap waktuposisi kipas pendingin ON

Waktu

Tair.

in (o

C)

Gambar 9.3 Grafik temperature air masuk terhadap waktu, posisi kipas pendingin ON

11:22 11:25 11:28 11:31 11:34 11:36 11:39 11:42 11:45 11:4829

30

31

32

33

34

35

36

Grafik temperatur air masuk terhadap waktuposisi kipas pendingin OFF

Waktu

Tair.

in (o

C)

Gambar 10.4 Grafik temperature air masuk terhadap waktu, posisi kipas pendingin OFF

Dari grafik pada gambar 2.3 dapat dilihat bahwa temperatur air yang

masuk lebih tinggi pada plat hitam dibanding plat putih, selain itu

temperatur air yang masuk ke kolektor semakin merendah karena adanya

kipas pendingin. Sedangkan dari grafik 2.4 dapat dilihat bahwa

temperature air yang masuk lebih tinggi pada plat putih dibanding plat

hitam, selain itu temperature air yang masuk ke kolektor semakin

meningkat

Berikut ini adalah grafik antara temperatur air yang keluar dengan

waktu pengukuran. Namun karena pengukuran dilakukan pada kondisi

yang berbeda yaitu ketika ada kipas pendingin dan tidak.

10:19 10:26 10:33 10:40 10:48 10:55 11:02 11:09 11:16 11:240

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Grafik temperatur air keluar terhadap waktuposisi kipas pendingin ON

Waktu

Tair.

out (

oC)

Gambar 11.5 Grafik temperature air keluar terhadap waktu, posisi kipas pendingin ON

11:22 11:25 11:28 11:31 11:34 11:36 11:39 11:42 11:45 11:4830

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

Grafik temperatur air keluar terhadap waktuposisi kipas pendingin OFF

Waktu

Tair.

out (

oC)

Gambar 12.6 Grafik temperature air keluar terhadap waktu, posisi kipas pendingin OFF

Dari grafik pada gambar 2.5 dapat dilihat bahwa temperatur air yang

keluar lebih tinggi pada plat hitam dibanding plat putih, selain itu

temperatur air yang keluar dari kolektor semakin merendah karena adanya

kipas pendingin. Sedangkan dari grafik 2.6 dapat dilihat bahwa

temperature air yang keluar lebih tinggi pada plat putih dibanding plat

hitam, selain itu temperature air yang keluar dari kolektor semakin

meningkat

D. Perhitungan perpindahan panas radiasi pada kolektor

Proses perpindahan panas radiasi yang terjadi, terdapat pada kolektor yaitu pada masing-masing plat. Irradiasi yang dipancarkan akan menembus kaca ditransmisikan, lalu megenai plat, lalu dari plat sebagian ada yang diserap dan ada yang dipantulkan menuju kaca dan kaca akan memantulkan kembali. Berikut perhitungan perpindahan panas radiasi pada masing-masing plat di solar water heater

1. Dengan kipas pendingin

a. Plat putih

= 0.24 (seng putih)

= 5.67 x 10-8

W/m2.K

A = 0.49 m2

G = 758.5W

m2

Tp = 39.5oC = 312.5 K

Tk = 36.38oC= 309.38 K

qp.putih = A T 4

= A(Tp4−Tk 4)

= 0.24 × 5.67 x10−8 W

m2 K× 0.49 m2× ( (312.5 )4−(309.38 )4 ) K

= 10.42 W

qR = G . A

= 758.5W

m2× 0.49 m2

= 371.67 W

putih = q p . putih

q R× 100 %

= 10.42W

371.67 W× 100 %

= 2.80 %

Tabel 2.7 Tabel hasil perhitungan perpindahan panas radiasi pada plat putih dengan kipas pendingin

b. Plat hitam

= 1 (seng hitam)

= 5.67 x 10-8

W/m2.K

A = 0.49 m2

G = 758.5W

m2

Tp = 41.2oC = 310.6 K

Tk = 37.62oC = 314.2 K

qp.putih = A T 4

= A(Tp4−Tk 4)

= 0.24 × 5.67 x10−8 W

m2 K× 0.49 m2× ( (314.2 )4−(310.6 )4 ) K

= 12.13 W

qR = G . A

= 758.5W

m2× 0.49 m2

= 371.67 W

putih = q p . putih

q R× 100 %

= 10.42W

371.67 W× 100 %

= 3.26 %

Tabel 2.8 Tabel hasil perhitungan perpindahan panas radiasi pada plat hitam dengan kipas pendingin

2. Tanpa kipas pendingin

a. Plat putih

= 0.24 (seng putih)

= 5.67 x 10-8

W/m2.K

A = 0.49 m2

G =W

m2

Tp = 35.6oC = 308.6 K

Tk = 32oC = 305 K

qp.putih = A T 4

= A(Tp4−Tk 4)

= 0.24 × 5.67 x10−8 W

m2 K× 0.49 m2× ( (308.6 )4−(305 )4 )K

= 11.55 W

qR = G . A

= 727W

m2×0.49m2

= 356.23 W

putih = q p . putih

q R× 100 %

= 11.55W

356.23W×100 %

= 3.24 %

Tabel 2.9 Tabel hasil perhitungan perpindahan panas radiasi pada plat putih tanpa kipas pendingin

b. Plat hitam

= 1 (seng hitam)

= 5.67 x 10-8

W/m2.K

A = 0.49 m2

G =W

m2

Tp = 37.3oC = 310.3 K

Tk = 34.6oC = 307.6 K

qp.putih = A T 4

= A(Tp4−Tk 4)

= 0.24 × 5.67 x10−8 W

m2 K× 0.49 m2× ( (310.3 )4−(307.6 )4 )K

= 8.85 W

qR = G . A

= 727W

m2×0.49m2

= 356.23 W

putih = q p . putih

q R× 100 %

= 8.85W

356.23W×100 %

= 2.48 %

Tabel 2.10 Tabel hasil perhitungan perpindahan panas radiasi pada plat hitam tanpa kipas pendingin

Dari perhitungan diatas dapat dilihat nilai perpindahan panas radiasi

yang tejadi pada kedua kolektor solar water heater, dengan kondisi dengan

kipas pendingin dan tanpa kipas pendingin. Berikut ini adalah grafik antar

perpindahan panas radiasi di kolektor solar water heater dengan waktu

pengukuran.

10:19 10:26 10:33 10:40 10:48 10:55 11:02 11:09 11:16 11:240

20

40

60

80

100

120

140 Chart Title

Waktu pengukuran

qP (J

/s)

Gambar 13.7 Grafik perpindahan panas radiasi pada plat terhadap waktu, posisi kipas pendingin ON

11:22 11:25 11:28 11:31 11:34 11:36 11:39 11:42 11:45 11:480

20

40

60

80

100

120

140

160

180 Chart Title

Waktu Pengukuran

qR (J

/s)

Gambar 14.8 Grafik perpindahan panas radiasi pada plat terhadap waktu, posisi kipas pendingin

OFF

Dari grafik pada gambar 2.7 dapat dilihat bahwa terjadi fluktuasi

perpindahan panas radiasi pada solar water heater dengan kipas pendingin,

namu tetap bisa dilihat plat hitam memiliki perpindahan panas radiasi yang

tertinggi pada grafik 2.7. Sedangkan pada grafik 2.8 dapat dilihat bahwa

juga terjadi fluktuasi perpindahan panas radiasi pada solar water heater

tanpa kipas pendingin, namun pada kasus ini perpindahan panas yang

tertinggi pada plat putih dan kurva plat putih berada diatas kurva plat

hitam. Perpindahan panas radiasi ini bergantung pada nilai emisivitas

bahan, luas benda, dan irradiasi

Pada saat solar water heater menggunakan kipas pendingin, nilai

efisiensi solar water heater pada plat hitam sebesar 3.26% dan nilai

efisiensi pada plat putih sebesar 2.80%. Namun setelah dilakukan perata-

rataan didapatlah hasil efisiensi plat hitam sebesar 3.11% dan efisiensi plat

putih sebesar 0.64%. Pada saat solar water heater tidak menggunakan

kipas pendingin , nilai efisiensi solar water heater pada plat hitam sebesar

2.48% dan nilai efisiensi pada plat putih sebesar 3.24%. Namun setelah

dilakukan perata-rataan didapatlah hasil efisiensi plat hitam sebesar 3.24%

dan efisiensi plat putih sebesar 0.35%.

Dari data diatas dapat dibuktikan bahwa plat hitam memiliki efisiensi

perpindahan panas radiasi dibandingkan plat putih. Hal tersebut

dikarenakan plat hitam memiliki emisivitas yang tinggi sehingga mampu

menyerap panas yang dipancarkan oleh matahari, sedangkan pada plat

putih mungkin lebih banyak irradiasi yang dipantulkan kembali oleh plat

sehingga panas yang diserap relatif sedikit.

E. Perhitungan panas yang diserap oleh air

Dari proses perpindahan panas radiasi yang telah terjadi, maka akan

terjadi penyerapan panas dari kolektor menuju air dalam pipa alir. Panas yang terjebak pada kolektor solar water heater akan berpindah menuju air. Berikut ini adalah perhitungan panas yang diserap oleh air.

1. Dengan kipas pendingin

a. Plat putih

Ta = Ta.out – Ta.in

= 33.1oC - 31.5oC

= 1.6 °C

ύ = 9 gph

= 0.000009464 m3/s

Ta.rata = Ta. out +Ta.∈¿2¿

= 33.1oC+31.5o C2

= 32.3oC

a@32.3oC = 994.935 kg/m3

Cp@32.3oC = 4179 J/(kg°C)

q = m ×Cp× ∆ Ta

= (ύ× ρ)× Cp× ∆ Ta

= 0.000009464 m3/s x 994.935 kg/m3 x 4179 J/(kg°C) x 1.6°C

= 62.96 J/s

Tabel 2.11 Tabel hasil perhitungan panas yang diserap air pada plat putih dengan kipas pendingin

b. Plat hitam

Ta = Ta.out – Ta.in

= 38.1oC – 33.9oC

= 4.2 °C

ύ = 7 gph

= 0.000007361 m3/s

Ta.rata = Ta. out +Ta.∈¿2¿

= 38.1oC+33.9o C2

= 36oC

a@32.3oC = 993.69 kg/m3

Cp@32.3oC = 4091 J/(kg°C)

q = m ×Cp× ∆ Ta

= (ύ× ρ)× Cp× ∆ Ta

= 0.000007361 m3/s x 993.69 kg/m3 x 4091 J/(kg°C) x 4.2°C

= 125.68 J/s

Tabel 2.12 Tabel hasil perhitungan panas yang diserap air pada plat hitam dengan kipas pendingin

2. Tanpa kipas pendingin

a. Plat putih

Ta = Ta.out – Ta.in

= 33.9oC – 31.8oC

= 2.1°C

ύ = 7 gph

= 0.000007361 m3/s

Ta.rata = Ta. out +Ta.∈¿2¿

= 33.9o C+31.8oC2

= 32.85oC

a@32.3oC = 994.757 kg/m3

Cp@32.3oC = 4179 J/(kg°C)

q = m ×Cp× ∆ Ta

= (ύ× ρ)× Cp× ∆ Ta

= 0.000007361 m3/s x 994.757 kg/m3 x 4179 J/(kg°C) x 2.1°C

= 64.26 J/s

Tabel 2.13 Tabel hasil perhitungan panas yang diserap air pada plat putih tanpa kipas pendingin

b. Plat hitam

Ta = Ta.out – Ta.in

= 33.2oC – 31.5oC

= 1.7 °C

ύ = 6.5 gph

= 0.000006309 m3/s

Ta.rata = Ta. out +Ta.∈¿2¿

= 33.2oC+31.5o C2

= 32.35oC

a@32.3oC = 994.919 kg/m3

Cp@32.3oC = 4179 J/(kg°C)

q = m ×Cp× ∆ Ta

= (ύ× ρ)× Cp× ∆ Ta

= 0.000006309 m3/s x 994.919 kg/m3 x 4179 J/(kg°C) x 1.7°C

= 44.60 J/s

Tabel 2.14 Tabel hasil perhitungan panas yang diserap air pada plat hitam tanpa kipas pendingin

Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa nilai panas yang diserap

oleh air yang mengalir pada kolektor solar water heater. Pada saat solar

water heater menggunakan kipas pendingin, besarnya kalor yang diserap

oleh air pada kolektor plat putih yaitu 62.96 J/s dan kalor yang diserap

oleh air pada kolektor plat hitam sebesar 125.68 J/s. Namun setelah

dilakukan perata-rataan didapatlah hasil jumlah kalor yang diserap pada

kolektor plat putih sebesar 77.74 J/s dan jumlah kalor ynag diserap pada

kolektor plat hitam sebesar 90,27J/s.

Pada saat solar water heater tidak menggunakan kipas pendingin,

besarnya kalor yang diserap oleh air pada kolektor plat putih yaitu 64.26

J/s dan kalor yang diserap oleh air pada kolektor plat hitam sebesar 44.60

J/s. Namun setelah dilakukan perata-rataan didapatlah hasil jumlah kalor

yang diserap pada kolektor plat putih sebesar 80.28 J/s dan jumlah kalor

ynag diserap pada kolektor plat hitam sebesar 71.01 J/s.

BAB III

1.7. KESIMPULAN

Dari percobaan perpindahan panas radiasi pada solar heater yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa,

1. Titik yang memiliki pancaran irradiasi yang tinggi yaitu ketika titik tersebut dekat dengan arah matahari dan tidak terhalangi oleh apapun.

2. Emisivitas suatu benda tergantung bahan benda dan warna benda tersebut.

3. Benda yang memiliki emisivitas tinggi mampu menyerap panas lebih baik.

4. Pancaran irradiasi terpengaruh dengan angin, awan, kelembaban dan lainnya.

5. Temperatur air yang masuk ke kolektor solar water heater jika ada kipas pendingin maka cenderung menurun namun jika tanpa kipas pendingin maka temperature air cenderung naik.

6. Temperatur air yang keluar dari kolektor solar water heater jika ada kipas pendingin maka cenderung stabil namun jika tanpa kipas pendingin maka

temperature air cenderung naik.7. Plat hitam pada solar water heater memiliki efisiensi perpindahan panas

radiasi lebih baik dibanding plat putih8. Efisiensi plat hitam 3.11% dan efisiensi plat putih sebesar 0.64% ketika

kipas pendingin aktif, namun pada saat tidak menggunakan kipas pendingin efisiensi plat hitam 3.24% dan efisiensi plat putih sebesar 0.35%.

9. Panas yang diserap oleh air pada plat hitam 90,27 J/s dan yang diserap oleh air di plat putih 77.74 J/s ketika kipas pendingin aktif. Pada saat kipas pendingin tidak aktif, maka panas yang diserap air pada plat hitam 71.01 J/s. dan panas yng dieserap air pada plat putih 80.28 J/s.

1.8. DAFTAR PUSTAKA

Cengel Y.A., 2003, Heat Transfer: A Practical Approach, Second

Edition, McGraw-Hill

Frank P. Incropera, David P. Dewitt, 2011, Fundamentals of Heat and

Mass Transfer, Seventh Edition, New York