Perhitungan panas radiasi total yang diterima kolektor

BAB IV HASIL ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.4 Analisa Performansi Solar Collector Pada Tanggal 21 Mei

4.4.2 Perhitungan panas radiasi total yang diterima kolektor

Untuk mengetahui besarnya panas radiasi total yang diterima kolektor dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 2.13 :

𝑄_{𝑟𝑎𝑑,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = 𝐼_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}𝐴

Karna kolektor yang digunakan 0,9 m² maka nilai A adalah 0,9 m², dengan menggunakan data nilai Intensitas radiasi total Itotal yang telah didapat maka dapat diketahui energi panas radiasi total yang diterima kolektor :

𝑄_{𝑟𝑎𝑑,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = 125771,9 𝑥 0,9 = 113194,7 𝐽 4.4.3 Energi Panas Radiasi yang Diserap Kolektor

Untuk menghitung energi panas radiasi total yang dapat diserap oleh kolektor dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 2.14:

𝑄_𝑖𝑛= 𝑄_{𝑟𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} 𝜏𝛼_𝑎𝑣𝑒

Untuk menentukan nilai transmisivitas dan absorptivitas rata-rata kaca dan plat kolektor digunakan persamaan 2.15 :

𝜏𝛼_𝑎𝑣𝑒 = 0,96𝑥(𝜏𝛼)_𝑏 Untuk mencari nilai (𝜏𝛼)𝑏 digunakan persamaan 2.16:

(𝜏𝛼)_𝑏= 1,01 𝑥 𝜏 𝑥 𝛼 𝑥 𝛼 𝛼_𝑛 Untuk mencari nilai 𝜏 digunakan persamaan 2.17 :

𝜏 = 𝜏_𝑟 𝑥 𝜏_𝑎

𝜏_𝑟 =Koefisien transmisivitas refleksi diperoleh dengan persamaan 2.18 :

𝜏_𝑟 =1

2(1 − 𝑟_∥

1 + 𝑟_∥ + 1 − 𝑟_⊥ 1 + 𝑟_⊥) Untuk mencari nilai 𝑟∥ digunakan persamaan 2.19 :

𝑟_∥ =sin²(𝜃₂− 𝜃₁) sin²(𝜃₂+ 𝜃₁)

𝜃₂= sudut bias kaca , didapatkan dengan persamaan 2.20 : 𝜃₂ = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛(^{𝑠𝑖𝑛𝜃}¹ Untuk mencari 𝑟_⊥ digunakan persaman 2.21 :

𝑟_⊥ =tan²(𝜃₂− 𝜃₁)

Koefisien absorsivitas refleksi (𝜏𝑎) diperoleh dengan persamaan 2.22:

𝜏_𝑎 = exp (− 𝐾𝐿 𝑐𝑜𝑠𝜃₂) Maka ;

𝜏_𝑎 = exp (−8 𝑥 0,005

𝑐𝑜𝑠(0) ) = 0,9607

Dengan ini dapat dhitung nilai 𝜏 :

𝜏 = 1 𝑥 0,9607 = 0,9607 Untuk mencari nilai _𝛼^𝛼

𝑛 digunakan persamaan 2.23 : 𝛼

𝛼_𝑛 = 1 − 1,5879 𝑥 10⁻³𝜃₁+ 2,7314 𝑥 10⁻⁴𝜃₁²− 2,3026 𝑥 10⁻⁵𝜃₁³ + 9,0244 𝑥 10⁻⁷𝜃₁⁴− 1,8 𝑥 10⁻⁸𝜃₁⁵+ 1,7734 𝑥 10⁻¹⁰𝜃₁⁶ + 6,9937 𝑥 10⁻¹³𝜃₁⁷

Dengan memasukkan nilai 𝜃1 = 0^o, didapatkan nilai _𝛼^𝛼

𝑛 = 1 Selanjutnya kita bisa mencari nilai (𝜏𝛼)𝑏:

(𝜏𝛼)_𝑏 = 1,01 𝑥 0,9607 𝑥 0,98 𝑥 1 = 0,9509 Menghitung nilai transmisivitas :

𝜏𝛼_𝑎𝑣𝑒 = 0,96 𝑥 0,9509 = 0,9129

Dengan ini kita bias menghitung energi panas radiasi total yang dapat diserap oleh kolektor :

𝑄_𝑖𝑛= 113194,7 𝑥 0,9129 = 103341,1 𝐽

4.4.4 Perhitungan Kerugian Panas Pada Kolektor

Untuk menghitung kerugian panas total dari kolektor digunakan persamaan 2.25 :

𝑄_{ℎ𝑙,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = 𝑄_{ℎ𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑎𝑛}+ 𝑄ℎ𝑙 𝑏𝑒𝑙𝑎𝑘𝑎𝑛𝑔

Perhitungan kerugian panas pada sisi depan kolektor (𝑄_{ℎ𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑎𝑛})

Untuk menghitung kerugian panas pada sisi atas kolektor digunakan persaman 2.26 :

𝑄_{ℎ𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑎𝑛} = 𝑈_𝑡 𝑥 𝐴 (𝑇_𝑝𝑚− 𝑇_∞)

Untuk menghitung koefisien kerugian panas pada sisi depan kolektor 𝑈𝑇

digunakan persaman 2.27 :

𝑈_𝑇 = - Perhitungan nilai UT

- 𝑈

𝑇

= (

0.82+(0,00591 𝑥 1 𝑥 10)+2(1)+(0,70915)−1+0,133(0.82)

0.95 −1

)

= 4,757 𝑊/𝑚²𝐾

- Perhitungan nilai 𝑄ℎ𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑎𝑛

𝑄_{ℎ𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑎𝑛} = 4,757 𝑥 0,9 𝑥 (318,49 − 306,05) = 17,62 𝑊

Perhitungan kerugian panas pada sisi belakang

Untuk menghitung kerugian panas pada sisi bawah kolektor digunakan persamaan 2.28 :

Sehingga nilai panas yang hilang dari sisi bawah kolektor adalah :

𝑄𝐵 = 12,44

0,1 + 0,9259 + 0,0208

= 11,88 𝑊

Perhitungan kerugian panas total pada kolektor

Berikut perhitungan total kerugian panas pada kolektor pada saat pemanasan awal :

𝑄_{ℎ𝑙,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = 17,62 + 11,88 = 29,51 𝑥 600 = 17706,57 𝐽

4.4.5 Perhitungan Besar Energi Kalor yang digunakan Kolektor

Untuk menghitug besar energi kalor yang digunakan kolektor dapat menggunakan persamaan 2.24 :

𝑄_𝑏= 𝐹^′(𝑄_𝑖𝑛− 𝑄_{ℎ𝑙,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}) Penyelesaian :

𝑄_𝑏= 0,9(103344,1 J − 17706,57 J) = 77071,03 𝐽

4.4.6 Perhitungan Efisiensi Termal Kolektor Surya

Efisiensi termal kolektor surya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.29 :

𝜂 = 𝑄_𝑏

𝑄𝑟𝑎𝑑𝑥100%

𝜂 =77071,03 J

113194,7 J𝑥100% = 68,08%

Berikut ini grafik efisiensi pada tanggal 21 Mei :

Gambar 4.7 Grafik Efisiensi Kolektor pada tanggal 21 Mei 2019 Nilai efisensi kolektor surya maksimum terdapat pada pukul 13:50 WIB sebesar 74,44 %, sementara nilai minimumnya terdapat pada 14:50 WIB sebesar 8,51%.

4.5 Analisa Perbandingan Efisiensi pada Tanggal 15 Mei, 17 Mei, dan 21 Mei Adanya perubahan perbandingan yang tidak beraturan disebabkan oleh perubahan cuaca yang tidak beraturan. Dari grafik di atas, dapat dilihat bahwa efisiensi tertinggi pada tanggal 17 Mei adalah 72,43 % dan pada tanggal 21 Mei adalah 74,5 %.

Berikut ini grafik keseluruhan pada penelitian ini :

0 20 40 60 80

12:00 12:10 12:20 12:30 12:40 12:50 13:00 13:10 13:20 13:30 13:40 13:50 14:00 14:10 14:20 14:30 14:40 14:50 15:00 15:10 15:20 15:30 15:40 15:50 16:00

Efisiensi

Waktu

Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Efisiensi

Gambar 4.9 Grafik Korelasi Kolektor Surya dengan perbandingan Intensitas Radiasi Matahari

Dari Gambar 4.9 dengan menggunakan analisa koefisien regresi diatas dapat ditentukan koefisien determinasi pada tanggal 15 Mei 2019, R²= 0.815 maka koefisien relasinya adalah R=0,902, maka hubungan korelasi antara Qb dengan Qin memiliki hubungan yang erat.

4.6 Perbandingan Temperatur

Berikut perbandingan temperatur kolektor surya pada tanggal 15 Mei, 17 Mei, dan 21 Mei.

12:00 12:10 12:20 12:30 12:40 12:50 13:00 13:10 13:20 13:30 13:40 13:50 14:00 14:10 14:20 14:30 14:40 14:50 15:00 15:10 15:20 15:30 15:40 15:50 16:00

15 Mei 17 Mei 21 Mei

Gambar 4.9 Perbandingan temperatur pada tanggal 15 Mei

Gambar 4.10 Perbandingan temperatur pada tanggal 17 Mei

Gambar 4.11 Perbandingan temperatur pada tanggal 21 Mei

Berdasarkan grafik di atas, temperatur maksimal yang terdapat pada kolektor terjadi pada tanggal 15 Mei dengan celah udara 30 cm, sebesar 64,27 ^oC.

0 10 20 30 40 50 60 70

1 2 : 0 0 1 2 : 3 0 1 3 : 0 0 1 3 : 3 0 1 4 : 0 0 1 4 : 3 1 1 5 : 0 1 1 5 : 3 1 1 6 : 0 1

TEMPERATUR Temp luar

Inlet Outlet Plat

63 5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari penelitian yang telah dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Dari pengujian yang dilakukan, dapat diketahui bahwa semakin kecil ukuran celah udara pada kolektor, maka semakin tinggi aliran udaranya.

2. Dari pengujian yang dilakukan, didapatkan bahwa efisiensi maksimal didapatkan pada tanggal 21 Mei 2019 untuk kolektor surya dengan celah udara 15 cm, dengan efisiensi kolektor surya maksimal sebesar 74,44 % pada pukul 13:50 WIB,

3. Dengan menggunakan analisa koefisien regresi, maka dapat diketahui bahwa hubungan intensitas radiasi matahari dengan efesiensi kolektor surya memiliki nilai memiliki nilai koefisen relasi R=0,902, maka hubungan antara keduanya memliki hubungan yang erat.

5.2 Saran

Saran penulis untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut:

1. Kinerja kolektor surya dapat dimaksimalkan dengan cara memodifikasi dimensinya, seperti memperkecil tebal kolektor.

2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, ada baiknya untuk penelitian selanjutnya agar kolektor surya di tempatkan di tempat yang memiliki radiasi total yang maksimal.

3. Penyusunan pipa jarak kolektor surya ke ruangan, sebaiknya tidak banyak elbow, agar kinerja kolektor lebih maksimal.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ong, KS. Chow, CC. 2003. Performance of a solar chimney. Malaysia.

Monash University Malaysia

[2] Darwis Rambe. 2015. Analisa Mesin Pendingin Adsorpsi dengan

Menggunakan Tenaga Matahari . Skripsi, Fakultas Teknik Departemen Teknik Mesin USU, Medan.

[3] Duffie, J.A., 2006. Solar Engineering of Thermal Processes, 3rd Edition, Wiley, Newyork

[4] Watheq, K. S. H. 2008. Solar Energy Refrigeration by Liquid-Solid Adsorption Technique. Thesis, Egypt

[5] Cengel, Yunus A. 2002. Heat Transfer : A Practical Approach second edition.

New York: McGraw-Hill.

[6] Incropera F.P. 2011. Fundamentas Of Heat and Mass Transfer sixth edition.

New York : John Wiley & Sons.

[7] Ambarita, Himsar. 2018. Perpindahan Panas dan Massa : Penyelesaian Analitik dan Numerik. Medan : Inteligensia Media.

[8] Haryanto, Agus. 2005. Perpindahan Panas. Yogyakarta. Innosain.

[9] Yunus A. Cengel. 2002. Heat Transfer A Practical Approach, Second Edition.

Mc Graw – Hill, Book Company, Inc : Singapore.

[10] Saifi, Nadia. Settou, Nouteddine. and Dokkar, Boubekeur. 2012.

Experimental Study and Simulation of Airflow in Solar Chimenys. Algeria.

Energy Procedia 18 (2012) 1289-1298

[11] Holman, J.P. 1983. Heat Transfer sixth edition. McGraw Hill. London.

[13] Rattannongphisat, Waraporn, dkk. 2017. An Experimental on the Square Seel Solar Chimney for Building Ventilation Application. Thailand. International Confrence on Alternative Energy in Developing Countries and Emerging Economies.

[14] Rosa, Yazmendra, dkk. 2016. Model Alternatif Solar Chimney Pada Daerah Jalur Khatulistiwa. Padang. Information Confrence of Applied Sciences, Engineering, Business and Information Technology.

[15] Seralgedin Ahmed, Abdelrahman Ali, Ookawara Shinichi. 2018. Parametric study and optimization of a solar chimney passive ventilation system coupled with an earth-to-air heat exchanger. Sustainable Energy Technologies and Assessments.

[16] Upadhyay, Ishan. 2014. Design and Development of Solar Chimney. India:

International Journal of Science and Research (IJSR).

[17] Najm Omar A, S Shaaban. 2018. Numerical investigation and optimization of the solar chimney collector performance and power density, Energy Conversion and Management. Egypt.

[18] Arismunandar, Wiranto. Jansen, Ted J. 1995. Teknologi Rekayasa Surya. PT Pradnya Paramita. Jakarta.

[19] NK, Bansal. R, Mathur. and Ms, Bhandari. 1993. Solar Chimney for Enhanced Stack Ventilation. Building and Enviroment.

[20] Nugroho Setyo, Safitra Arrad Ghani. 2017. Pengaruh Dimensi Tower Terhadap Unjuk Kerja pada Solar Updraft Tower. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. Surabaya.

LAMPIRAN GAMBAR

Gambar B1 Kolektor Tampang Depan

Gambar B2 Kolektor Tampang Samping

Dalam dokumen ANALISIS KINERJA KOLEKTOR SURYA VERTIKAL MENGGUNAKAN PERBEDAAN CELAH UDARA (Halaman 75-0)