BAB IV RANCANG BANGUN DAN HASIL DATA
4.3. Menghitung Efisiensi Sirip
4.3.3. Menghitung Panas Digunakan (Q u ) pada Kolektor Bersirip 61
Q4 = 4,2826 2.5,67 10−8 / 4((94,400C )4− (63,060C )4) 1 0,97 + 1 0,88− 1 + 1 0,88 + 1 0,88− 1 = 6,3298 Watt
Dari hasil perhitungan kehilangan panas yang telah dilakukan, maka diperoleh total kehilangan panas pada kolektor surya bersirip adalah:
Qloss = Qdinding + Qalas + Qatas + Qradiasi = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
= (8,5 + 59,442+ 590,3 + 6,3298) Watt Qloss = 664,38 Watt
4.3.2. Menghitung Panas Masuk (Qin) pada Kolektor Bersirip Qin = I.A.τ.α
= 764,91 w/m2 x 4,26 m2 x 0,85 x 0,97 = 2700,92 Watt
4.3.3. Menghitung Panas Digunakan (Qu) pada Kolektor Bersirip Qu = F`(Qin - Qloss)
= 90% (2700,92 Watt – 664,38 Watt) = 1832,886 Watt
4.4. Menghitung Efisiensi (η) pada Kolektor Bersirip η =
Qin hobo = I.A = 2694,49 Watt
maka diperoleh efisiensi kolektor, yaitu: = 1832 ,886 Watt
2694 ,49 Watt = 0,6802 = 68,02%
Selanjutnya data temperatur, data perhitungan panas dan efisiensi kolektor surya dengan dan tanpa sirip pada tanggal 25 Maret 2014 dan tanggal 10 April 2014 akan disajikan dalam bentuk tabel dan grafik di bawah ini.
Tabel 4.8 Data Temperatur Kolektor Tanggal 25 Maret 2014
Waktu Temperatur (
0 C)
Plat Absorber Ruang Kolektor Kaca Kayu Lingkungan
09.35 - 10.05 71.79 58.14 46.47 34.76 30.54 10.05 - 10.35 76.37 61.77 42.81 35.10 31.18 10.35 - 11.05 83.35 68 51.10 36 31.35 11.05 - 11.37 88.17 72.29 55.72 36.80 32.53 11.37 - 12.07 91.28 77.01 59.72 38.14 33.23 12.07 - 12.37 94.40 81.53 63.06 39.49 34.06 12.37 - 13.07 86.15 76.43 62 40.21 34.91 13.07 - 13.37 93.66 82.40 64.13 41.05 35.4 13.37 - 14.07 90.65 80.78 62.91 41.20 35.51 14.07 - 14.37 85.50 76.4 59.47 41.21 35.44 14.37 - 15.07 77.17 70.06 55.43 40.81 35.49 15.07 - 15.37 66.88 60.69 50.26 40.39 35.35 15.37 - 16.07 60.69 55.84 46.72 39.41 35.20 16.07 - 16.37 55.51 51.04 43.58 38.39 33.84 Rata-rata 80.11 69.46 54.53 38.78 33.86
Grafik 4.3 Grafik Waktu vs Temperatur Tanggal 25 Maret 2014
Dari Tabel 4.8 yang disajikan dalam Grafik 4.3 menunjukkan bahwa, dari 5 titik kondisi temperatur yang diukur dapat disimpulkan bahwa temperatur tertinggi terdapat pada permukaan plat absorber dengan suhu maksimum rata-rata sebesar 94,40 0C dan temperatur terendah yaitu pada temperatur lingkungan dengan suhu maksimum rata-rata sebesar 35,51 0C.
Tabel 4.9 Data Kolektor Bersirip dan Tanpa Sirip Tanggal 25 Maret 2014
Waktu I
(W/m2)
Tanpa Sirip Dengan Sirip
Qloss Qin Qloss Qin 09.35 - 10.05 473.31 374.61 1374.69 53.98% 375.01 1671.27 69.97% 10.05 - 10.35 533.11 469.64 1548.37 51.70% 470.29 1882.43 67.68% 10.35 - 11.05 624.39 505.03 1813.46 53.54% 505.79 2204.71 69.52% 11.05 - 11.37 709.91 554.35 2061.86 54.25% 555.28 2506.71 70.23% 11.37 - 12.07 756.34 611.00 2196.71 53.57% 612.03 2670.65 69.54% 12.07 - 12.37 764.91 663.22 2221.60 52.05% 664.35 2700.92 68.02% 12.37 - 13.07 698.49 567.78 2028.67 53.44% 568.53 2466.36 69.42% 13.07 - 13.37 629.19 652.02 1827.40 47.73% 653.12 2221.66 63.69% 13.37 - 14.07 736.33 623.30 2138.58 52.58% 624.15 2599.98 68.56% 14.07 - 14.37 629.00 557.97 1826.86 51.54% 558.73 2221.00 67.52% 14.37 - 15.07 579.91 461.56 1684.29 53.87% 462.05 2047.68 69.86%
15.07 - 15.37 348.86 328.96 1013.21 50.11% 329.22 1231.82 66.10% 15.37 - 16.07 319.03 262.39 926.58 53.19% 262.56 1126.49 69.19% 16.07 - 16.37 241.16 215.98 700.41 51.31% 216.10 851.53 67.32% Rata-rata 574.57 489.13 1668.76 52.35% 489.80 2028.80 68.33%
Garfik 4.4 Grafik Waktu vs Intensitas Radiasi Matahari dan Efisiensi Kolektor Bersirip dan Tanpa Sirip tanggal 25 Maret 2014
Dari Tabel 4.9 yang disajikan dalam Grafik 4.4 mengenai efisiensi rata-rata kolektor tanpa dan dengan sirip pada tanggal 25 Maret 2014 disimpulkan bahwa, kolektor dengan sirip memiliki efisiensi yang paling besar yaitu sebesar 68,33% dibandingkan dengan kolektor tanpa sirip yang hanya mencapai 52,35%
Tabel 4.10 Data Temperatur Kolektor Tanggal 10 April 2014
Waktu Temperatur (
0 C)
Plat Absorber Ruang Kolektor Kaca Kayu Lingkungan
08.17-08.47 48.51 33.9 40.03 31.75 28.58 08.47-09.17 55.61 39.6 45.46 34.05 30.15 09.17-09.47 61.1 41.16 48.46 34.9 31.07 09.47-10.17 68.39 53.91 50.74 35.43 31.56 10.17-10.47 84.4 71.68 56.38 36.6 32.03 10.47-11.17 94.76 81.12 62.28 38.05 32.28
11.17-11.47 90.76 78.44 60.93 38.55 33.7 11.47-12.17 87.38 76.83 59.96 39.12 33.64 12.17-12.47 82.93 74.11 57.55 38.47 33.95 12.47-13.17 83.28 72.06 57.08 38.52 33.53 13.17-13.47 72.38 65.18 51.32 37.21 33.59 13.47-14.17 79.91 72.59 54.87 37.54 32.8 14.17-14.47 78.61 72.56 54.64 37.87 33.03 14.47-15.17 70.1 65.73 50.98 37.6 33.16 15.17-15.47 62.8 59.41 46.92 36.83 32.51 15.47-16.17 60.36 57.45 46.39 37.34 32.28 16.17-16.47 53.76 52.49 43.56 37.13 32.72 16.47-17.17 43.82 42.82 38.15 35.85 32.29 Rata-rata 71.05 61.72 51.43 36.82 32.38
(Untuk data selengkapnya dapat dilihat pada lampiran)
Grafik 4.5 Grafik Waktu vs Temperatur tanggal 10 April 2014
Dari Tabel 4.10 yang disajikan dalam Grafik 4.5 menunjukkan bahwa, dari 5 titik kondisi temperatur yang diukur dapat disimpulkan bahwa temperatur tertinggi terdapat pada permukaan plat absorber dengan suhu maksimum rata-rata sebesar 94,76 0C dan temperatur terendah yaitu pada temperatur lingkungan dengan suhu maksimum rata-rata sebesar 33,95 0C.
Tabel 4.11 Data Kolektor Bersirip dan Tanpa Sirip Tanggal 10 April 2014
Waktu I
(W/m2)
Tanpa Sirip Dengan Sirip
Qloss Qin Qloss Qin
08.17-08.47 386.86 66.86 1071.30 69.57% 66.91 1302.44 85.58% 08.47-09.17 465.46 121.97 1351.87 67.51% 122.06 1643.53 83.51% 09.17-09.47 526.53 132.45 1529.24 67.78% 132.6 1859.17 83.78% 09.47-10.17 602.07 299.22 1748.65 61.51% 299.5 212.92 77.51% 10.17-10.47 654.93 548.32 1902.16 52.81% 549.07 2312.56 68.80% 10.47-11.17 755.97 671.17 2195.63 51.52% 672.36 2669.34 67.49% 11.17-11.47 793.66 621.60 2305.08 54.19% 622.59 2802.41 70.17% 11.47-12.17 582.23 595.66 1691.02 48.07% 596.49 2055.85 64.04% 12.17-12.47 525.46 547.55 1526.13 47.58% 548.23 1855.39 63.56% 12.47-13.17 618.3 527.71 1795.78 52.40% 528.4 2183.22 68.38% 13.17-13.47 505.1 420.60 1467.00 52.93% 420.99 1783.51 68.92% 13.47-14.17 551.17 541.01 1600.81 49.13% 541.6 1946.19 65.11% 14.17-14.47 582.77 534.94 1692.59 50.75% 535.5 2057.77 66.74% 14.47-15.17 539.37 431.10 1566.54 53.78% 431.44 1325.77 69.78% 15.17-15.47 332.93 349.70 966.95 47.37% 349.92 1175.57 63.36% 15.47-16.17 367.59 324.93 1067.61 51.62% 325.11 1297.95 67.62% 16.17-16.47 305.99 248.03 888.70 53.49% 248.14 1080.44 69.50% 16.47-17.17 215.44 125.23 625.73 59.35% 125.28 760.73 75.36% Rata-rata 517.32 394.89 1449.6 55.08% 395.34 1684.71 71.07%
Garfik 4.6 Grafik Waktu vs Intensitas Radiasi Matahari dan Efisiensi Kolektor Bersirip dan Tanpa Sirip tanggal 10 April 2014
Dari Tabel 4.11 yang disajikan dalam Grafik 4.6 mengenai efisiensi rata-rata kolektor tanpa dan dengan sirip pada tanggal 10 April 2014 disimpulkan bahwa, kolektor dengan sirip memiliki efisiensi yang paling besar yaitu sebesar 71,07% dibandingkan dengan kolektor tanpa sirip yang hanya mencapai 55,08%
Dari hasil perhitungan terhadap kolektor tanpa sirip dan hasil pengujian yang telah dilakukan selama 2 (dua) hari pada kondisi cuaca cerah diperoleh panas radiasi rata-rata yang dapat diserap kolektor tanpa sirip adalah 1559,18 Watt, kehilangan panas 442,01 dan efisiensi rata-ratanya sebesar 53,715%, sedangkan pengujian yang dilakukan pada kolektor surya bersirip diperoleh panas radiasi rata-rata yang dapat diserap adalah sebsar 1856,755 Watt, kehilangan panas rata-rata sebesar 442,57 watt dan efisiensi rata-rata dari kolektor surya bersirip 69,70%.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari rancang bangun ini adalah:
1. Telah dirancang bangun sebuah alat pengering dengan menggunakan kolektor surya tipe plat datar bersirip menyilang sebagai penghasil panas. Adapun ukuran kolektor surya adalah 2 m x 2 m x 0,169 m yang tersusun atas 4 lapisan yaitu kayu (triplek), sterofoam, rockwoll sebagai isolator dan plat alumunium sebagai penyerap panas, sedangkan ukuran sirip adalah 1 m x 0,02 m x 0,001 m sebanyak 19 sirip, terbuat dari plat alumunium yang disusun menyilang. Dalam rancang bangun ini dibuat juga sebuah ruang pengering sebagai ruang pengeringan dan peletakan produk yang akan dikeringkan yang disusun di atas rak/tray dengan ukuran ruang pengering adalah 2 m x 1 m x 1 m. Pada sisi luar ruang pengering dilapisi dengan fiber yaitu acrylic dengan jarak 2 cm dari dinding ruang pengering yang bertujuan untuk menahan panas yang masuk tidak terbuang ke lingkungan akibat perubahan temperatur ketika matahari mulai terbenam. Dan satu komponen lagi yang dibuat adalah rangka yang berfungsi sebagai tempat dudukan ruang pengering dan tumpuan kolektor dengan ukuran 2 m x 1 m x 1,414 m
2. Dari hasil perhitungan yang dilakukan, maka diperoleh prestasi kerja dari pada alat pengering sebagai berikut:
a. panas hilang dari kolektor (Qloss) = 442,57 watt b. panas masuk ke kolektor (Qin) = 1856,755 watt c. efisiensi experimental ( ) rata-rata kolektor = 69,70%
5.2 Saran
Adapun saran bagi yang akan melanjutkan rancang bangun ini untuk perbaikan ke depannya adalah:
1. Supaya lebih diperhitungkan lagi pada saat pembuatan alat untuk mengurangi kebocoran-kebocoran pada bagian pertemuan antara mulut
kolektor dan lubang masuk pada ruang pengering dan juga pada bagian pintu sebagai keluar masuknya produk untuk mengurangi kehilangan panas yang dapat menurunkan efiseinsi alat pengering.
2. Perlu diperhitungkan dalam hal posisi peletakan alat pengering agar dapat menerima radiasi matahari secara maksimal mengingat pergerakan matahari yang berubah setiap bulannya atau dengan cara menambahkan roda pada alat pengering sehingga posisinya dapat diubah sesuai arah matahari.
DAFTAR PUSTAKA
1. Duffie, John A. and William A. Beckman. 1980. Solar Engineering of Thermal Processes 2th Edition, Madinson: John & Sons, Inc. New York 2. Sucipta, Made, I Made Suardamana dan Ketut Astawa, 2010 (88-92). Analisis
Performa Kolektor Surya Pelat Bersirip Dengan Variasi Luasan Permukaan Sirip, Jurnal Ilmiah, Teknik Mesin.
3. Pons, M. and J.J. Guilleminot, Design Of An Experimental Solar-Powered, Solid-Adsorption Ice Maker, Transactions of the ASME, Journal of Solar Energy Engineering 108 (1986) 332-337.
4. Holman, J.P., 1994 Perpindahan Kalor, Ahli bahasa Ir.E. Jasjfi M.Sc., Penerbit Eelangga.
5. Ambarita, Himsar, DR. Eng, 2011. Perpindahan Panas Konduksi (Penyelesaian Analitik dan Numerik), Buku Kuliah, Teknik Mesin Program Sarjana, USU
6. Auliya Burhanuddin, 1993. Karakteristik Kolektor Surya Plat Datar Dengan Variasi Jarak Penutup Dan Sudut Kemiringan Kolektor, UNS 7. Yusuf Suryo Utomo, Mamat, Sugiyatno, 1994. Pengujian Kolektor Tipe
Matriks, P3FT –LIPI
8. Sugiatno, Yusuf Suryo Utomo, Mamat, 1995. Analisa Kinerja Kolektor Energi Surya untuk Pengering Coklat Tipe Plat Aliran Udara di atas Absorber, P3FT-LIPI.
9. Rian, Fadly, Arikundo, 2013. Rancang Bangun Prototype Kolektor Surya Tipe Plat Datar untuk Penghasil Panas pada Pengering Produk Pertanian dan Perkebunan, Skripsi
10. http://hudileksono.blogspot.com/2014/05/keuntungan-acrylic-dibanding-kaca.html