Kajian Performansi Pengering Surya Metode Tidak Langsung (Indirect Solar Dryer) Kolektor Plat Datar Bersirip

(1)

LAMPIRAN 1

DATA PENELITIAN

L1.1 DATA INTENSITAS RADIASI MATAHARI DAN TEMPERATUR LINGKUNGAN

Tabel L1.1 Data Intensitas Radiasi Matahari dan Temperatur Lingkungan Untuk Variasi Terbuka 100%

Waktu I

(W/m²)

Temperatur Lingkungan

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(2)

Waktu I (W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(o_C) 11:30 850,6 35,5 15:35 190,6 27,7 11:35 803,1 35,0 15:40 191,9 27,9 11:40 218,1 28,1 15:45 193,1 27,9 11:45 248,1 28,4 15:50 195,6 27,8 11:50 198,1 27,9 15:55 195,6 27,6 11:55 158,1 27,5 16:00 190,6 27,7 12:00 156,9 27,6 16:05 198,1 27,9 12:05 190,6 27,9 16:10 140,6 27,4 12:10 370,6 29,7 16:15 148,1 27,5 12:15 650,6 32,5 16:20 158,1 27,6 12:20 363,1 29,6 16:25 170,6 27,7 12:25 350,6 29,5 16:30 185,6 27,8 12:30 129,4 27,2 16:35 193,1 27,9 12:35 146,9 27,4 16:40 198,1 27,8 12:40 189,9 27,9 16:45 196,9 27,9 12:45 210,6 28,1 16:50 106,9 28,0 12:50 230,6 28,3 16:55 105,6 28,1 12:55 126,9 27,2 17:00 190,6 27,9 13:00 169,4 27,0 17:05 195,6 27,7 13:05 154,4 28,0

Tabel L1.2 Data Intensitas Radiasi Matahari dan Temperatur Lingkungan Untuk Variasi Terbuka 15%

Waktu I

(W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(3)

Waktu I (W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(4)

Tabel L1.3 Data Intensitas Radiasi Matahari dan Temperatur Lingkungan Variasi Terbuka 75%

Waktu I

(W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(5)

Waktu I (W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(o_C) 12:15 246,9 28,5 16:20 275,6 30,5 12:20 194,4 28,0 16:25 98,1 29,1 12:25 196,9 28,3 16:30 256,9 30,2 12:30 130,6 28,2 16:35 235,6 30,1 12:35 199,4 28,9 16:40 90,6 29,2 12:40 155,6 28,5 16:45 195,6 29,5 12:45 131,9 28,3 16:50 185,6 29,8 12:50 190,6 28,9 16:55 65,6 29,6 12:55 171,9 28,7 17:00 69,4 29,7 13:00 115,6 28,2 17:05 106,9 29,8 13:05 116,9 28,2

Tabel L1.4 Data Intensitas Radiasi Matahari Variasi dan Temperatur Lingkungan Untuk Variasi Tertutup 100%

Waktu I

(W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(6)

Waktu I (W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(o_C) 11:00 164,4 28,8 15:05 278,1 30,7 11:05 138,1 29,1 15:10 335,6 32,5 11:10 131,9 30,7 15:15 438,1 32,4 11:15 103,1 29,6 15:20 565,6 30,6 11:20 141,9 29,1 15:25 521,6 31,0 11:25 138,1 28,7 15:30 534,4 31,1 11:30 248,1 28,9 15:35 305,6 31,2 11:35 225,6 30,1 15:40 504,4 31,0 11:40 298,1 30,4 15:45 270,6 30,8 11:45 166,9 31,1 15:50 183,1 31,7 11:50 139,4 30,6 15:55 150,6 32,5 11:55 144,4 30,7 16:00 141,9 31,6 12:00 84,4 31,4 16:05 131,9 31,4 12:05 88,1 32,7 16:10 113,1 31,6 12:10 99,4 31,2 16:15 104,4 31,9 12:15 199,4 39,9 16:20 105,6 32,1 12:20 195,6 31,1 16:25 96,9 32,3 12:25 106,9 30,3 16:30 104,4 32,6 12:30 103,1 29,7 16:35 125,6 32,4 12:35 110,6 29,1 16:40 110,6 32,2 12:40 106,9 30,1 16:45 100,6 31,7 12:45 103,1 30,2 16:50 105,6 31,6 12:50 105,6 30,4 16:55 91,9 31,1 12:55 101,9 30,1 17:00 83,1 31,1 13:00 104,4 29,3 17:05 78,1 31,0 13:05 109,4 29,2

Tabel L1.5 Data Intensitas Radiasi Matahari Variasi dan Temperatur Lingkungan Untuk Variasi Terbuka 100% (duplo)

Waktu I

(W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(7)

Waktu I (W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(8)

Waktu I (W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(o_C) 13:00 319,4 30,1 17:05 150,6 28,5 13:05 305,6 30,0

Waktu I

(W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(9)

Waktu I (W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(o_C) 11:45 216,9 34,3 15:50 101,9 31,9 11:50 243,1 34,7 15:55 114,4 31,9 11:55 236,9 34,2 16:00 110,6 31,1 12:00 266,9 33,1 16:05 114,4 31,2 12:05 275,6 33,3 16:10 140,6 31,2 12:10 200,6 33,4 16:15 155,6 31,2 12:15 208,1 33,7 16:20 163,1 31,2 12:20 725,6 34,5 16:25 165,6 31,6 12:25 778,1 34,9 16:30 301,9 31,6 12:30 125,6 32,9 16:35 151,9 30,9 12:35 110,6 32,3 16:40 125,6 30,0 12:40 240,6 33,0 16:45 126,9 29,8 12:45 253,1 33,2 16:50 134,4 29,9 12:50 221,9 32,9 16:55 123,1 29,8 12:55 195,6 33,6 17:00 111,9 29,8 13:00 439,4 33,9 17:05 156,9 29,9 13:05 631,9 34,5

Waktu I

(W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(10)

Waktu I (W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(11)

Tabel L1.8 Data Intensitas Radiasi Matahari Variasi dan Temperatur Lingkungan Untuk Variasi Tertutup 100% (duplo)

Waktu I

(W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(12)

Waktu I (W/m²)

(o_C)

Waktu I

(W/m²)

(o_C) 12:15 258,1 29,6 16:20 246,9 29,4 12:20 256,9 29,5 16:25 249,4 29,5 12:25 291,9 29,9 16:30 114,4 28,1 12:30 313,1 30,1 16:35 234,4 29,3 12:35 356,9 30,5 16:40 214,4 29,1 12:40 308,1 30,0 16:45 201,9 29,0 12:45 338,1 30,3 16:50 165,6 28,6 12:50 731,9 34,3 16:55 186,9 28,8 12:55 703,1 34,0 17:00 145,6 28,4 13:00 490,6 31,9 17:05 109,4 28,0 13:05 741,9 34,4

L1.2 DATA TEMPERATUR PADA KOLEKTOR

Tabel L1.9 Data Temperatur Kolektor pada Variasi Terbuka 100%

Waktu Temperatur (

0_C)

Kayu Kaca Plat Absorber Ruang Kolektor

9:05 33,1 41,7 56,8 46,5

9:10 34,6 42,8 57,6 47,0

9:15 34,7 42,6 57,7 47,5

9:20 36,7 44,6 59,7 49,0

9:25 35,2 43,8 58,2 48,0

9:30 36,2 44,6 59,8 49,5

9:35 37,2 45,6 60,7 52,5

9:40 37,1 45,3 60,8 53,0

9:45 36,7 44,9 59,6 49,5

9:50 35,2 43,9 58,4 48,5

9:55 35,7 44,0 59,8 49,5

10:00 35,2 43,7 58,5 48,5

10:05 35,3 43,4 58,3 48,0

10:10 34,1 42,3 57,1 47,0

10:15 36,7 44,5 59,9 49,5

10:20 35,4 42,3 57,9 46,0

10:25 37,8 45,7 60,1 49,0

10:30 35,2 43,7 58,8 48,5

10:35 35,2 43,4 58,3 48,5

10:40 32,8 40,9 55,6 46,0

10:45 32,7 40,9 55,0 45,5

(13)

Waktu Temperatur ( 0_C)

10:55 37,8 45,4 60,2 50,0

11:00 35,2 43,7 58,6 48,0

11:05 35,4 43,8 58,1 48,5

11:10 37,2 45,8 60,0 50,0

11:15 37,5 45,6 60,5 49,5

11:20 39,3 47,6 62,1 52,0

11:25 39,5 47,7 62,8 52,5

11:30 39,4 47,9 62,3 52,0

11:35 39,1 47,8 62,4 52,5

11:40 32,2 40,2 55,7 45,5

11:45 32,4 40,6 55,4 46,0

11:50 31,3 39,8 51,5 41,5

11:55 31,2 39,3 51,0 41,0

12:00 31,5 39,2 51,4 41,5

12:05 31,6 39,4 51,6 40,9

12:10 33,1 39,8 54,5 44,0

12:15 36,8 44,4 59,3 49,5

12:20 33,5 41,4 56,6 42,0

12:25 33,6 41,0 56,5 45,5

12:30 31,4 39,4 51,1 47,5

12:35 31,6 39,8 51,9 48,0

12:40 31,1 39,8 51,1 44,0

12:45 32,6 40,2 55,3 41,5

12:50 32,0 40,9 55,0 40,0

12:55 31,4 39,9 51,7 41,5

13:00 31,9 39,6 46,4 36,5

13:05 32,2 40,6 47,3 37,5

13:10 31,3 39,1 46,2 36,0

13:15 31,8 39,8 46,4 36,0

13:20 31,4 40,6 46,8 36,0

13:25 31,6 39,9 46,6 36,0

13:30 31,1 39,7 47,5 37,5

13:35 31,6 39,1 47,2 37,0

13:40 32,6 40,1 47,7 38,5

13:45 31,1 39,0 47,1 37,0

13:50 31,2 39,8 46,5 36,5

13:55 31,8 39,9 47,6 37,5

14:00 32,0 40,4 50,2 35,0

14:05 32,9 39,7 47,5 37,5

(14)

14:15 31,7 39,9 47,6 37,5

14:20 31,1 39,4 46,0 36,0

14:25 31,4 39,6 47,7 37,5

14:30 31,5 39,7 46,5 36,5

14:35 31,5 39,3 47,6 37,5

14:40 31,3 39,1 47,2 37,5

14:45 31,2 39,6 46,3 36,5

14:50 31,3 39,6 47,4 37,5

14:55 31,0 39,2 47,7 37,0

15:00 31,1 39,0 46,9 36,0

15:05 31,7 39,4 46,8 36,5

15:10 31,3 39,7 47,1 38,0

15:15 31,3 39,9 47,7 37,0

15:20 31,2 39,6 47,4 38,0

15:25 31,1 39,6 47,1 37,0

15:30 31,6 39,7 47,8 37,5

15:35 31,7 39,8 47,4 38,0

15:40 31,4 39,4 47,8 38,0

15:45 31,1 39,2 47,7 37,0

15:50 31,0 39,7 47,4 37,5

15:55 31,4 39,6 47,3 37,5

16:00 31,3 39,2 47,9 37,5

16:05 31,0 39,6 47,0 38,0

16:10 31,2 39,8 44,8 34,0

16:15 31,3 39,4 44,2 34,5

16:20 31,6 39,6 44,6 34,0

16:25 31,4 39,3 46,2 34,0

16:30 31,2 39,3 46,1 36,5

16:35 31,3 39,6 46,8 36,0

16:40 31,2 39,5 46,0 36,0

16:45 31,3 39,1 46,5 36,5

16:50 32,5 40,9 48,6 34,5

16:55 32,1 40,8 48,1 38,0

17:00 31,0 39,6 46,3 38,0

17:05 31,0 39,6 46,1 36,0

(15)

Tabel L1.10 Data Temperatur Kolektor pada Variasi Terbuka 15%

Waktu Temperatur (

0_C)

Kayu Kaca Plat Absorber Ruang Kolektor

9:05 33,7 41,9 53,1 39,5

9:10 34,2 42,3 53,4 39,5

9:15 34,6 42,2 53,9 39,5

9:20 34,9 43,3 54,3 39,5

9:25 34,1 43,8 55,7 40,5

9:30 34,4 44,3 55,1 40,5

9:35 34,2 44,6 55,3 41,5

9:40 34,6 46,9 56,1 42,0

9:45 34,9 47,0 56,5 42,5

9:50 35,3 47,5 57,1 44,5

9:55 35,4 47,6 57,5 47,5

10:00 35,8 47,8 58,0 49,0

10:05 34,9 46,8 55,2 48,0

10:10 35,2 47,9 57,1 49,0

10:15 34,8 46,9 51,3 48,0

10:20 35,5 48,1 53,1 49,0

10:25 35,2 48,5 53,4 49,5

10:30 35,2 48,8 54,8 49,5

10:35 36,2 49,0 55,1 50,0

10:40 36,8 49,9 55,2 50,5

10:45 36,6 50,3 55,9 50,5

10:50 36,8 50,9 56,3 50,5

10:55 36,9 51,1 56,7 50,5

11:00 38,7 51,6 59,8 51,0

11:05 40,3 52,2 61,3 51,0

11:10 35,1 51,8 54,3 49,5

11:15 39,2 53,3 56,3 51,5

11:20 32,8 48,9 54,0 39,0

11:25 36,6 51,9 56,1 50,0

11:30 36,2 52,0 56,5 50,5

11:35 37,9 52,5 58,1 51,0

11:40 31,4 45,8 49,0 38,5

11:45 37,8 52,0 60,8 50,5

11:50 37,2 52,2 60,9 51,0

11:55 32,1 48,8 48,8 39,0

12:00 37,7 53,4 60,9 50,5

12:05 39,8 53,5 61,1 51,5

12:10 40,1 54,0 61,3 52,0

(16)

12:20 33,0 49,2 50,8 40,5

12:25 32,3 48,6 49,9 39,5

12:30 32,5 48,5 48,7 39,0

12:35 33,8 49,9 49,6 40,5

12:40 41,9 53,6 62,3 54,5

12:45 37,3 49,2 49,9 43,5

12:50 37,0 48,4 48,9 43,0

12:55 38,1 50,4 59,7 50,0

13:00 34,6 49,4 49,1 42,0

13:05 37,4 49,5 49,3 42,5

13:10 38,2 54,6 61,4 51,0

13:15 39,1 55,3 62,1 51,5

13:20 38,8 53,9 60,4 50,0

13:25 38,8 54,1 61,4 50,5

13:30 38,4 49,9 49,6 42,0

13:35 38,4 49,3 49,3 39,5

13:40 37,9 49,1 49,3 38,5

13:45 36,9 48,6 49,1 37,5

13:50 35,1 48,9 49,7 38,5

13:55 34,7 49,7 50,0 41,5

14:00 35,7 50,1 50,6 43,0

14:05 36,3 52,4 50,9 49,5

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14:15 37,7 53,1 51,2 50,5

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Rata-rata 34,5 38,2 43,0 39,9

Tabel L1.13 Data Temperatur Kolektor pada Variasi Terbuka 100% (duplo)

0_C)

Kayu Kaca Plat Absorber Ruang Kolektor

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Tabel L1.16 Data Temperatur Kolektor pada Variasi Tertutup 100% (duplo)

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(31)

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15:50 35,1 39,8 51,0 45,0

15:55 34,2 39,4 50,4 44,0

16:00 34,1 38,9 49,7 43,0

16:05 35,9 39,9 49,9 43,0

16:10 35,3 39,4 47,6 42,0

16:15 35,9 39,7 48,5 42,0

16:20 35,0 39,5 46,1 41,0

16:25 35,1 39,9 46,3 41,0

16:30 34,1 38,4 45,0 40,0

16:35 34,3 38,6 46,1 40,5

16:40 34,5 38,7 46,0 40,0

16:45 33,7 38,3 45,9 40,0

16:50 32,6 37,6 44,7 39,0

16:55 33,5 38,5 43,8 39,0

17:00 33,2 38,4 42,5 39,0

17:05 32,8 37,3 41,9 38,0

Rata-rata 37,2 46,4 55,2 47,4

L1.3 DATA EFISIENSI PADA KOLEKTOR

(33)

[image:33.595.156.469.508.670.2]

Tabel L1.18 Data Efisiensi Kolektor pada Variasi Terbuka 15% Waktu I (W/m2_{) Qin (Watt) Qloss (Watt)} _η_(%) 09:05-10:05 464,9 1533,1 333,2 64,5 10:05-11:05 606,3 1999,4 329,0 68,9 11:05-12:05 582,3 1920,4 385,7 65,9 12:05-13:05 456,9 1506,7 428,9 59,0 13:05-14:05 430,0 1418,2 415,9 58,3 14:05-15:05 455,2 1501,3 366,3 62,3 15:05-16:05 292,4 964,3 294,7 57,2 16:05-17:05 148,3 489,0 267,8 37,3 Rata-rata 429,5 1416,6 352,7 59,2

Tabel L1.19 Data Efisiensi Kolektor pada Variasi Terbuka 75% Waktu I (W/m2_{) Qin (Watt) Qloss (Watt)} _η_(%) 09:05-10:05 457,6 1509,1 209,5 71,0 10:05-11:05 562,0 1853,4 336,2 67,5 11:05-12:05 368,0 1213,7 384,5 56,3 12:05-13:05 218,0 719,0 365,0 40,6 13:05-14:05 94,2 310,6 317,8 -1,9 14:05-15:05 149,6 493,4 310,0 30,6 15:05-16:05 353,2 1165,0 272,5 63,2 16:05-17:05 154,5 509,4 171,1 54,8 Rata-rata 294,6 971,7 295,8 47,8

(34)

Tabel L1.21 Data Efisiensi Kolektor pada Variasi Terbuka 100% (duplo) Waktu I (W/m2_{) Qin (Watt) Qloss (Watt)} _η_(%) 09:05-10:05 457,8 1509,8 289,8 66,6 10:05-11:05 614,4 2026,2 319,0 69,5 11:05-12:05 559,9 1846,5 348,0 66,9 12:05-13:05 274,4 904,9 380,2 47,8 13:05-14:05 487,6 1608,1 338,1 65,1 14:05-15:05 159,9 527,3 374,7 23,9 15:05-16:05 358,3 1181,8 340,4 58,7 16:05-17:05 207,6 684,7 290,9 47,4 Rata-rata 390,0 1286,2 335,1 55,7

Tabel L1.22 Data Efisiensi Kolektor pada Variasi Terbuka 15% (duplo) Waktu I (W/m2_{) Qin (Watt) Qloss (Watt)} _η_(%) 09:05-10:05 385,4 1271,2 224,9 67,9 10:05-11:05 495,7 1635,0 347,5 64,9 11:05-12:05 441,4 1455,6 401,9 59,7 12:05-13:05 344,3 1135,4 325,7 58,8 13:05-14:05 224,4 740,0 236,1 56,1 14:05-15:05 143,5 473,1 189,0 49,5 15:05-16:05 100,4 331,2 136,4 48,5 16:05-17:05 154,8 510,5 147,3 58,7 Rata-rata 286,2 944,0 251,1 58,0

(35)

(36)

LAMPIRAN 2

CONTOH PERHITUNGAN

L2.1 MENGHITUNG KECEPATAN PROFIL (v) KOLEKTOR

Perhitungan kecepatan profil (v) di dalam kolektor pada plat absorber digunakan untuk menentukan nilai koefisien udara yang dipengaruhi kecepatan angin (hw) pada rumus perhitungan kehilangan panas pada kaca/cover (Q3).

Temperatur Lingkungan (Tr) vs Temperatur Plat (Ts)

Temperatur Lingkungan (Tr) = 33,14 0C = 306,14 K

Temperatur Plat Absorber (Tp) = 55,99 0C = 328,99 K

Temperatur Film (Tf) = 44,57 0C = 317,57 K

Tabel L2.1 Sifat Fisik Udara pada Temperatur Film 317,57 K

Tf

(K)

ρ (kg/m3₎

Cp

(J/kg.K)

µ x 10-5

(N.s/m2₎

k x 10-2

(W/m.K) Pr

317,57 1,098738 1005,803 1,388598 2,765213 0,7031121

Menghitung bilangan Grashoff (GrL)

GrL = . . . ( )

ρ = massa jenis udara = 1,098738 kg/m3 g = gravitasi = 9,81 m/s2

θ = kemiringan kolektor = 450

β = koefisien udara = = 0,00315/K L = panjang kolektor = 2 m

µ = viskositas udara = 1,388598 Ns/m2 maka:

GrL =

, ! "#_{$ , %}! $ &'% ()# * $ , )/, $ - . , ,– 0, ( ,1 $ (. )

( , ) 2.%! )# #

(37)

Menghitung tebal lapisan batas (δ) δ = 3,939y 3,45 67

7 " 3, 5

GrL-0,25

maka:

δ = 3,939 x 2 m x , ). 6 , .

( , . )# "

,.)

x (2,5 x 1010 )-0,25

δ = 0,02678 m

Menghitung kecepatan profil dalam Kolektor (v) - Kecepatan karakteristik (vc(y))

vc(y) = 7 ( 3 8! 6 7 )

. . . ( )₉

vc(y) = , .

-. .! 6 , . 1×

1,098738 kg m! "._{x 9,81 m s}! x cos 45 x 0,00315/K x (328,99 K– 306,14 K).

1,388598 Ns m! . (0,02678 m)

.

vc(y) = 4,0095 m/s

- Persamaan profil kecepatan kolektor (M_(N))

O(P) = vc(y)P 9(8 −

P 9)

misal: A = RS(T)

U = 149,7255/s dan

B =

U = 37,3425/m

sehingga persamaan profil kecepatan menjadi:

M(N) = Ax(1 − VW).

= 149,7255x .(1 – 37,3425W).

Menghitung laju aliran massa (XY) kolektor

XY = dZ [U vc(x) dx = dρZ (\W(1 − VW)U .) dx

d = lebar kolektor = 2,00 m

(38)

= dρZ -149,7255W − 2.149,7255.37,3425 WU .+ 149,7255.37,3425.W 1

= dρ(74,86W.− 3727,42W + 52196,64W()|U

maka:

XY = 2 m x 1,098738 kg/m3_x_{_(}74,86W2− 3727,42W3+ 52196,64W4_{)_}`

XY = 0,01966 kg/s

Menghitung kecepatan profil kolektor

aY = ρ.v.A = ρ.v.(d.δ) atau v = aY

.b.9

maka:

v = , 00 /%

, _ecd.. f . , .0 f

v = 0,3341 m/s

L2.2 MENGHITUNG KOEFISIEN KONVEKSI

a. Menghitung Koefisien Konveksi Permukaan Luar (h1)

Koefisien konveksi permukaan luar adalah koefisien konveksi antara udara lingkungan terhadap permukaan kayu, h1 (koefisien konveksi natural)

Temperatur Lingkungan (Tr) vs Temperatur Permukaan Kayu (Ts)

Temperatur Lingkungan (Tr) = 33,14 0C = 306,14 K

Temperatur Kayu (Tk) = 35,66 0C = 308,66 K

Tabel L2.2 Sifat Fisik Udara pada Temperatur 307,4 K Tf

(K)

ρ

(kg/m3₎

Cp (J/kg.K)

µ x 10-5 (N.s/m2₎

k x 10-2 (W/m.K)

Pr

307,4 1,133462 1005,249 1,340288 2,685839 0,7053487

GrL = ( g )

ρ = massa jenis udara = 1,133462 kg/m3

(39)

β = koefisien udara = = 0,00325/K L = panjang kolektor = 2 m

µ = viskositas udara = 1,340288 Ns/m2

maka:

GrL =

, _{(0. hi f}! "#_{N , f j}! N &'% ()# * N , .)/, N - ,00 k – 0, ( k1N(. f)

( , ( . l.j f! )# # GrL = 3,2493 x 109

Menghitung bilangan Rayleigh (RaL)

RaL = GrL x Pr

RaL = Bilangan Rayleigh

GrL = Bilangan Grashoff

Pr = Bilangan Prandt maka:

RaL = 3,2493 x 109 x 0,7053487

= 2,2919 x 109

Menghitung bilangan Nusselt (Nux)

Nux = 0,59RaL0,25 untuk 104≤ RaL≤ 109

Nux = 0,1RaL1/3 untuk 109≤ RaL≤ 1013

Nux = bilangan Nusselt

RaL = bilangan Rayleigh

karena RaL diantara 104≤ RaL≤ 109, maka besarnya bilangan Nusselt adalah

Nux = 0,59RaL0,25

= 0,59 x (2,2919 x 109)0,25 = 129,092

Menghitung koefisien konveksi (h1)

Nux = m_g8.n atau h1 = op_nP.g

(40)

k = konduktivitas termal udara = 2,685839 x 10-2 W/mK maka:

h1 = . , . $ .,0 ) $

q#_r/

, f

= 20,395 W/m2_K

b. Menghitung Koefisien Konveksi Permukaan Dalam (h2)

Koefisien konveksi permukaan dalam adalah koefisien konveksi antara udara dalam kolektor terhadap permukaan plat absorber.

Temperatur udara dalam kolektor (Tu) vs temperatur permukaan plat (Tp)

Temperatur Udara Kolektor (Tu) = 47,75 0C = 320,75 K

Temperatur Plat Absorber (Tp) = 55,99 0C = 328,99 K

Tabel L2.3 Sifat Fisik Udara pada Temperatur 324,87 K Tf

(K)

ρ

kg/m3₎

Cp (J/kg.K)

µ x 10-5 (N.s/m2₎

k x 10-2 (W/m.K)

Pr

324,87 1,075128 1006,272 1,422853 2,82177 0,7015912

GrL = ( s p)

ρ = massa jenis udara = 1,075128 kg/m3 g = gravitasi = 9,81 m/s2

β = koefisien udara =

t = 0,003078/K

L = panjang kolektor = 2 m

µ = viskositas udara = 1,422853 Ns/m2 maka:

GrL = 1,075128 hi f

! "#_{N , f j}! N &'% ()# * N 0,003078/, N -328,99 k – 320,75k1 N (. f) (_{1,422853 l.j f}! )##

(41)

Menghitung bilangan Rayleigh (RaL)

RaL = GrL x Pr

RaL = Bilangan Rayleigh

GrL = Bilangan Grashoff

Pr = Bilangan Prandtl maka:

RaL = 2,0437 x 109 x 0,7015912

= 1,4339 x 103

Menghitung bilangan Nusselt (Nux)

Nux = 0,59RaL0,25 untuk 104≤ RaL≤ 109

Nux = 0,1RaL1/3 untuk 109≤ RaL≤ 1013

RaL = bilangan Rayleigh

karena RaL diantara 104≤ RaL≤ 109 maka besarnya bilangan Nusselt adalah:

Nux = 0,59RaL0,25

= 0,59 x (1,4339 x 103)0,25 = 3,631

Menghitung koefisien konveksi (h2)

Nux = m .n_g atau h2 = op_nP.g

l = lebar penampang plat = 0,05 m

k = konduktivitas termal udara = 2,82177 x 10-2 W/mK maka:

h2 = ,0 $ ., . $

q#_{r/ ,}

, ) f

(42)

L2.3 MENGHITUNG KEHILANGAN PANAS

1. Menghitung Kehilangan Panas pada Sisi Dinding (Q1)

Q1 = Ud.A(Tu-Tr) = ₈ p

m8u8 6 ggwu8v8 6 g vuv 6 g xuv 6 _gsuyvy 6 _{m uy}8 Ud = koefisien pindahan panas menyeluruh pada dinding

h1 = koefisien konveksi permukaan luar (W/m2.K)

h2 = koefisien konveksi permukaan dalam (W/m2.K)

Tu = temperatur udara dalam kolektor (K)

Tr = temperatur lingkungan (K)

t1 = tebal kayu (m)

t2 = tebal sterofoam (m)

t3 = tebal rockwoll (m)

t4 = tebal plat absorber (m)

kky = konduktivitas termal kayu (W/m.K)

kst = konduktivitas termal sterofoam (W/m.K)

krw = konduktivitas termal rockwoll (W/m.K)

kp = konduktivitas termal plat absorber (W/m.K)

A1 = luas penampang kayu pada sisi dinding (m2)

A2 = luas penampang sterofoam pada sisi dinding (m2)

A3 = luas penampang rockwoll pada sisi dinding (m2)

A4 = luas penampang plat absorber pada sisi dinding (m2)

z_{|{ = . , ) r! #_,$ , ( f# = 0,144 K/W

}{

h_~T|{ = _{, r ,}!, f $ , ( # = 0,155 K/W

}#

h_•€|# =

, ) f

, 0 • fk! N , . f# = 4,34 K/W

} h_‚ƒ| =

, 0 f

, (. • fk! N ,.. f# = 6,493 K/W

}„

h_…|„ = _{. • fk}!, N , f) f # = 0,0000174 K/W

(43)

maka:

Q1 = . , , – 0, ( ,

, (( _ˆ‡ 6 , )) _ˆ‡ 6 (, ( _ˆ‡ 6 0,( _ˆ‡ 6 , ( _ˆ‡ 6 (, _ˆ‡

= 1,42693 Watt

karena bagian dinding kolektor terdiri atas 2 sisi, maka total kehilangan panas dinding adalah Q1 x 2 = 1,42693 Watt x 2 = 2,85386 Watt

2. Menghitung Kehilangan Panas pada Sisi Alas (Q2)

Pada perhitungan kehilangan panas pada sisi alas diasumsikan sama dengan perhitungan kehilangan panas pada dinding sehingga parameter-parameter yang digunakan dalam perhitungan pada sisi alas ini sama dengan pada perhitungan dinding. Maka kehilangan panas pada sisi alas adalah:

Q2 = Ub.A(Tu-Tr) = ₈ p

m8u‰ 6 ggwu‰v‰ 6 g vuŠvŠ 6 g xu‹v‹ 6 _gsu5v5 6 _{m u5}8

Ub = koefisien pindahan panas menyeluruh pada sisi bawah (alas)

h1 = koefisien konveksi permukaan luar (W/m2.K)

h2 = koefisien konveksi permukaan dalam (W/m2.K)

Tu = temperatur udara dalam kolektor (K)

Tr = temperatur lingkungan (K)

t8 = tebal kayu (m)

t7 = tebal sterofoam (m)

t6 = tebal rockwoll (m)

t5 = tebal plat absorber (m)

kky = konduktivitas termal kayu (W/m.K)

kst = konduktivitas termal sterofoam (W/m.K)

krw = konduktivitas termal rockwoll (W/m.K)

kp = konduktivitas termal plat absorber (W/m.K)

A8 = luas penampang kayu pada sisi alas (m2)

A7 = luas penampang sterofoam pada sisi alas (m2)

A6 = luas penampang rockwoll pada sisi alas (m2)

(44)

z_{|Œ = . , ) r! #_,$ (,(0 f# = 0,01099 K/W

}Œ

h_~T|Œ = _{, r ,}!, f $ (,(0 # = 0,0118 K/W

}•

h_•€|• =

, ) f

, 0 • fk! N (,.) f# = 0,326797 K/W

}Ž

h_‚ƒ|Ž = _{, (. • fk}!, 0 f N (, f# = 0,356 K/W

}•

h_…|• =

, ) f

. • fk! N ( f# = 4,3554 x 10-7 K/W

z#†• = . ,( r! #_, $ ( f# = 0,0122 K/W maka:

Q2 = 328,99 K – 306,14 K

0,01099 _ˆ‡ 6 0,0118 _ˆ‡ 6 0,326797 _ˆ‡ 6 0,356 _ˆ‡ 6 4,3554 $ q• ‡

ˆ 60,0122 ˆ‡

= 27,6013 Watt

3. Menghitung Kehilangan Panas pada Kaca/Cover (Q3)

Q3 = Ua.A(Tu-Tr)

∗ Ua = •_‘ l

’“”(’“ • ’‚)–•— ˜ ™ + _z

ƒš +

›( “6 ‚)( “#6 ‚#)

(œ•6 , ) lzž)q{₆#–•—q{•*,{ Ÿ… Ÿ~ l

Ua = koefisien pindahan panas menyeluruh pada kaca (cover)

N = jumlah kaca/cover = 1 lembar

β = sudut kemiringan kolektor = 450

σ = konstanta Stefan-Boltzman = 5,67 x 10-8 W/m.K4 C = 520(1 – 0,000051.β2_{) untuk 0}0_≤_β_≤₇₀0_{= 466,297}

e = 0,43 (1 – (100/Tu)) = 0,299297601

εk = emisivitas kaca = 0,88

εp = emisivitas plat = 0,97

hw = koefisien perpindahan kalor konveksi = 2,8 + 3w = 3,8024 W/m2.0C

f = (1 + 0,089hw – 0,1166hw. εp)(1 + 0,07866N)

= 0,651277941

A = luas permukaan kaca = 3,5226 m2 Tu = temperatur udara dalam kolektor (0C)

(45)

a = • „ŽŽ,# •

,{„¡¢”(••, ¡¢ q ,{„¡¢){• *,Ž•{#•Œ• ˜

*,# # Œ +

, . • f! # *_£š = 3,147

b = ),0 N qŒ()), ¡¤6 , (¡¤)(()), ¡¤)#6 ( , (¡¤)#)

( , 6 , ) ( )( , .())q{₆#({)•*,Ž•{#•Œq{•*,{ (*, •)

*,ŒŒ

= 0,0067

Ua = a + b = 3,154 W/m2.0C maka:

Q3 = 3,154 W/m2.0C x 4 m2 x (55,99 0C – 33,14 0C)

= 288,3171 Watt

4. Menghitung Kehilangan Panas Radiasi (Q4)

Q4 = u.¥( s

y gy)

¦_§s86 _§g8 8¨6 ¦_§g86 _§g8 8¨

Tp = temperatur plat (K)

Tk = temperatur kaca (K)

εk = emisivitas kaca = 0,88

εp = emisivitas plat = 0,97

σ = konstanta Stefan-Boltzman = 5,67 x 10-8_W/m.C4

A = luas permukaan dalam kolektor = 4 m2

maka: Q4 = ( f

#_{.),0 N} qŒ_•/f£„_(()), *_¤)„ _{() ,0} *_¤)„₎ {

, • 6 ,ŒŒ{ "6 ,ŒŒ{ 6 ,ŒŒ{ "

= 0,253351211 Watt

Dari hasil perhitungan kehilangan panas yang telah dilakukan, maka diperoleh total kehilangan panas pada kolektor adalah:

Qloss = Qdinding + Qalas + Qatas + Qradiasi

= Q1 + Q2 + Q3 + Q4

(46)

L2.4 MENGHITUNG PANAS MASUK (QIN) PADA KOLEKTOR Qin = I.A.τ.α

Qin = panas masuk pada kolektor (Watt)

I = Intensitas radiasi matahari/Hobo = 764,91 W/m2 A = luas permukaan kolektor (m2) = 3,5226 m2 τ = transmisivitas kaca = 0,85

α = absorbsivitas plat = 0,97 (Nilai absorbsivitas (α) plat yang dicat hitam diasumsikan 0,97)

maka panas masuk (Qin) yang diserap kolektor adalah:

Qin = 614,38 W/m2 x4 m2 x 0,85 x 0,97

= 2026,209 Watt

L2.5 MENGHITUNG PANAS YANG DIGUNAKAN (QU) PADA KOLEKTOR

Qu = F`. (Qin - Qloss)

Qu = panas yang digunakan (Watt)

F` = faktor efisiensi kolektor (diasumsikan = 90%) Qin = panas yang masuk pada kolektor

Qloss = panas yang hilang pada kolektor

maka:

Qu = (90%). (2026,209 Watt – 319,02563 Watt)

= 1707,183 Watt

L2.6 MENGHITUNG EFISIENSI KOLEKTOR

η = ©“

©ª«z¬-¬

Qin hobo = I.A = 2457,52 Watt

maka diperoleh efisiensi kolektor, yaitu:

η = , r®¯¯

.() ,). r®¯¯ = 0,6947

= 69,47%

(47)

Kolektor surya Ruang pengering

LAMPIRAN 3

DOKUMENTASI PENELITIAN

[image:47.595.205.517.184.477.2]

L3.1 FOTO PENGERING SURYA

Gambar L3.1 Pengering Surya

L3.2 FOTO VARIASI BUKAAN KOLEKTOR SURYA

[image:47.595.159.476.561.700.2]

(48)

Gambar L3.3 Bukaan Terbuka 15%

Gambar L3.4 Bukaan Terbuka 75%

(49)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Arta, I Ketut Guna. “Analisa Numerik Sistem Pengeringan Daging dengan

Menggunakan Alat Pengering Energi Surya”. Tesis Universitas Udayana. 2014.

[2] Fuller, R. J. “Solar Drying-A Technology for Sustainable Agriculture and Food Production”.University of Melbourne. 2009.

[3] Sharma, Atul., Cehn, C. R., and Nguyen Vu Lan. “Solar-energy drying systems : A review”. Renewable and Sustainable Energy Reviews :1185– 1210. 2009.

[4] Dina, Sari Farah., Napitupulu, Farel H., and Ambarita, Himsar. “Efektifitas pengeringan kontinu Biji Kakao Indonesia Menggunakan Energi Surya dan Termokimia”. Seminar Nasional Teknologi Industri Hijau. 2014.

[5] Murthy, M.V. Ramana. “A review of new technologies, models and experimental investigations of solar driers”. Renewable and Sustainable

Energy Reviews 13: 835–844. 2009.

[6] Bal, Lalit M., Satya, Santosh., and Naik, S.N.. “Solar dryer with thermal energy storage systems for drying agricultural food products: A review”.

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(52)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN

Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Energi Baru/Terbarukan Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan yang terletak di Jalan Sisingamangaraja, Medan selama 1 bulan.

3.2 PERALATAN

[image:52.595.177.454.303.579.2]

3.2.1 PERALATAN YANG DIGUNAKAN

Gambar 3.1 Pengering Surya 1. Ruang Pengering

(53)

acrylic 20 mm, sedangkan pada bagian bawah lemari pengering diberi isolator sterofoam.

2. Kolektor

Kolektor surya pada pengering surya ini adalah tipe plat datar bersirip. Panjang daripada kolektor surya ini adalah 2 m dengan lebar 2 m. Berikut ini adalah gambar detail kolektor surya beserta ukurannya [dalam mm].

[image:53.595.167.479.231.655.2]

3.

Gambar 3.2 Sirip Kolektor

Kolektor surya ini memiliki plat absorber dan dilapisi isolator berupa kayu,

styrofoam, dan rockwoll, serta pada bagian atas dilapisi kaca.

base

(54)

Gambar 3.3 Penampang Kolektor Surya

Adapun sifat konduktivitas dari bahan-bahan ini disajikan pada tabel 3.1 berikut ini.

Tabel 3.1 Konduktivitas Bahan [26]

KAluminium 287 W/m.K

Kkaca 0,761 W/m.K

Kkayu 0,140 W/m.K

Krockwoll 0,042 W/m.K

Kstyrofoam 0,036 W/m.K

Berikut ini merupakan dimensi dari kolektor surya: (Keterangan: A = Luas; p = panjang; l = lebar; t = tebal) A1 = p1 x l1 = 2,00 m x 0,17 m = 0,34 m2

A2 = p2 x l2 = 2,00 m x 0,16 m = 0,32 m2

A3 = p3 x l3 = 2,00 m x 0,11 m = 0,22 m2

A4 = p4 x l4 = 2,00 m x 0,05 m = 0,10 m2

A5 = p5 x l5 = 2,00 m x 2,00 m = 4,00 m2

A6 = p6 x l6 = 2,00 m x 2,005 m = 4,01 m2

A7 = p7 x l7 = 2,00 m x 2,125 =4,25 m2

A8 = p8 x l8 = 2,00 m x 2,230 m = 4,46 m2

t1 = t8 = 10 mm

t2 = t7 = 50 mm

t3 = t6 = 60 mm

(55)

3.2.2 PERALATAN PENGUKURAN

Kajian performansi pengering surya diperoleh dari hasil perhitungan dengan menggunakan data-data yang diperoleh dari alat ukur seperti alat ukur intensitas radiasi matahari, alat ukur temperatur dan yang lainnya.

1. Hobo Microstation Data Logger

Alat ini di hubungkan ke data logger untuk kemudian dihubungkan ke komputer untuk diolah datanya.

Spesifikasi Alat :

a. Skala pengoperasian: 20 oC-50 oC dengan baterai alkalin 40 oC-70 oC dengan baterai lithium

b. Input Processor: 3 buah sensor pintar multi channel monitoring c. Ukuran: 8,9 cm x 11,4 cm x 5,4 cm

d. Berat: 0,36 Kg

e. Memori: 512 kb Penyimpanan data nonvolatile flash

f. Interval Pengukuran: 1 detik - 18 jam (tergantung pengguna) g. Akurasi Waktu: 0 detik - 2 detik

Terdapat beberapa alat ukur pada Hobo Micro station data logger yaitu :

Gambar 3.4 Hobo Microstation data logger a

c

b

(56)

Keterangan :

a. Pyranometer, adalah alat untuk mengukur radiasi matahari pada suatu lokasi.

Satuan alat ukur ini adalah W/m2. Adapun spesifikasi dari alat Pyranometer dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 3.2 Spesifikasi Pyranometer

Parameter pengukuran Intensitas radiasi dengan interval 1 detik Rentang Pengukuran 0 sampai 1280 W/m2

Temperatur kerja Temperature: -40° C to 75 °C (-40° F to 167 °F)

Akurasi ± 10,0 W/m

2_{or ± 5%. Tambahan temperatur error 0,38}

W/m2/°C from 25 °C (0,21 W/m2/°F from 77 °F) Resolusi 1,5 W/m2

Penyimpangan < ± 2% per Year Panjang kabel 3 Meters (9,8 ft) Berat 120 grams (4,0 oz)

Dimensi 41 mm Height x 32 mm Diameter (1 5/8" x 1 1/4")

b. Wind Velocity Sensor, adalah alat untuk mengukur kecepatan angin. Satuan alat

ukur ini adalah m/s. Adapun spesifikasi dari alat Wind Velocity Sensor dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 3.3 Spesifikasi Wind Velocity Sensor Parameter pengukuran Kecepatan angin rata-rata

Kecepatan angin tertinggi Data Channels 2 Channel, 1 Port

Rentang pengukuran 0 to 45 m/s (0 to 100 mph)

Operasi kerja Temperatur: -40oC to 75oC (-40 oF to 167 oF) Akurasi ±1.1 m/s (2.4 mph) atau 4%

(57)

Radius pengukuran 3 Meter

Housing 3 buah Anemometer dengan bantalan Teflon Bearings dan poros Hardened Beryllium

Panjang kabel 3,0 Meters (10 ft)

Dimensi 190 cm x 51 cm (7,5" x 3,2")

Berat 300 gram (10 oz)

c. Ambient Measurement Apparatus, adalah alat untuk mengukur temperatur

lingkungan sekitar. Satuan alat ukur ini adalah °C. Adapun spesifikasi dari alat

Ambient Measurement Apparatus, dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 3.4 Spesifikasi Measurement Apparatus Rentang pengukuran -40 °C to 125 °C (-40 °F to 257 °F)

Akurasi ±0,22 °C at 25 °C (±0.4 °F at 77 °F) see Diagram Resolusi 0,02 °C @ 25 °C (0,04 °F @ 77 °F)

Penyimpangan 0,05 °C/yr + 0,1 °C/1000 hrs above 100 °C Waktu Respon Water: 3,5 minutes to 90%

Air: 10 minutes to 90% ( Moving at 1 m/sec) Akurasi Waktu ±2 Minutes per Month at 25 °C (77 °F) Sampling Rate 1 Second to 18 Hours

Kapasitas penyimpanan data 43,000 12-bit Samples/Readings Konstruksi housing 316L Stainless Steel with O-ring seal Tekanan/kedalaman kerja 2200 psi (1500 m/4900 ft) maximum Lingkungan kerja Air, Water, Steam (0 to 100% RH)

Berat 72 g (2,5 oz)

Dimensi 10,1 cm long x 1,75 cm diameter

(58)

[image:58.595.123.520.101.427.2]

Tabel 3.5 Spesifikasi T dan RH Smart Sensor Channel 1 Channel kelembapan

Rentang pengukuran -40 °C - 100 °C (-40 °F - 212 °F)

Akurasi < ±0.2 °C - 0 °C sampai 50 °C (< ±0.36 °F @ 32 °C - 122 °F)

Resolusi < ±0,03 °C dari 0 °C - 50 °C (< ±0,054°F dari 32°F - 122°F) Penyimpangan < ±0,1 °C (0,18 °F)/tahun

Waktu Respon kurang 2,5 Menit sampai RH 90% dalam 1 m/det gerakan udara

Housing Stainless Steel Sensor Tip Pilihan operasi pengukuran Tersedia

Kondisi Lingkungan Kabel dan Sensor Tahan air selama 1 tahun dengan Temperatur sampai 50 °C

Berat w/ 17 Meter Cable: 880 grams (12,0 oz) Dimensi 7 mm x 38 mm (0,28" x 1,50") - (Sensor saja)

2. Laptop

Digunakan untuk menyimpan dan mengolah data yang telah didapatkan dari

Hobo Microstation data logger.

Gambar 3.5 Laptop 3. T data logger

[image:58.595.248.395.524.638.2]

(59)

Gambar 3.6 T data logger

4. Termolaser

Alat ini memiliki laser yang ditembakkan pada titik-titik yang akan diukur temperaturnya. Pencatatan data pengukuran dilakukan secara manual.

[image:59.595.236.399.83.186.2]

Gambar 3.7 Termolaser

3.3 PROSEDUR PENELITIAN

Adapun prosedur yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Pengering surya dioperasikan pada

Kajian Performansi Pengering Surya Metode Tidak Langsung (Indirect Solar Dryer) Kolektor Plat Datar Bersirip

LAMPIRAN 1

Waktu I

Waktu I

Waktu I

Waktu I

Waktu I

Waktu I

L1.2 DATA TEMPERATUR PADA KOLEKTOR

Tabel L1.9 Data Temperatur Kolektor pada Variasi Terbuka 100%

Waktu Temperatur (

Kayu Kaca Plat Absorber Ruang Kolektor

Waktu Temperatur (

Kayu Kaca Plat Absorber Ruang Kolektor

Waktu Temperatur (

Kayu Kaca Plat Absorber Ruang Kolektor

Waktu Temperatur ( 0C)

L1.3 DATA EFISIENSI PADA KOLEKTOR

LAMPIRAN 2

L2.1 MENGHITUNG KECEPATAN PROFIL (v) KOLEKTOR

L2.2 MENGHITUNG KOEFISIEN KONVEKSI

RaL = GrL x Pr

Nux = 0,59RaL0,25

RaL = GrL x Pr

Nux = 0,59RaL0,25

L2.3 MENGHITUNG KEHILANGAN PANAS

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L2.5 MENGHITUNG PANAS YANG DIGUNAKAN (QU) PADA KOLEKTOR

LAMPIRAN 3

BAB III

3.2.2 PERALATAN PENGUKURAN

3.3 PROSEDUR PENELITIAN

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