ANALISIS PERPINDAHAN PANAS PARABOLIC TROUGH COLLECTOR DENGAN VARIASI PENGUBAHAN SISTEM PIPA ABSORBER
SKRIPSI
Oleh :
SETYO PRANOTO K2514061
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
iii
ANALISIS PERPINDAHAN PANAS PARABOLIC TROUGH COLLECTOR DENGAN VARIASI PENGUBAHAN SISTEM PIPA ABSORBER
Oleh :
SETYO PRANOTO K2514061
Skripsi
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
vi MOTTO
“Manjadda wa jada, siapa yang berusaha maka dia lah yang akan mendapatkannya.”
“ Berlomba-lombalah dalam hal kebaikan.”
“Sebaik-baik manusia adalah yang paling banyak memberikan manfaat untuk orang lain.”
“Semakin banyak memberi, semakin banyak mendapatkan”
“Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum, kecuali dia mau berusaha untuk merubahnya”
vii
PERSEMBAHAN
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
1. Kedua orang tua saya, Bapak Babut Tiyono dan Ibu Sumiyati yang senantiasa mendoakan saya, memberikan restu, dan memberikan semangat. 2. Mbak Yuni Ratna Wulan dan mas Joko Sumbodo yang senantiasa
menyemangati saya dalam berusaha.
3. Dosen pembimbing skripsi Dr. Eng. Nugroho Agung Pambudi, M.Eng dan Dr. Nyenyep Sri Wardani, M.T. yang selalu membimbing saya.
4. Pembimbing akademik Ibu Dr. Indah Widiasuti, S.T., M.Eng. yang senantiasa membimbing saya menjadi seorang mahasiswa.
5. Tim parabolic trough collector : Ayub Setyaji dan Adhi Susanto sebagai sahabat yang telah bekerja sama dalam skripsi ini.
6. Keluarga besar PTM angkatan 2014 yang senantiasa menyemangati dan membersamai selama penyusunan skripsi.
7. Keluarga besar PTM angkatan 2015 dan 2016 yang selalu mengingatkan saya untuk gigih dalam berusaha.
8. Keluarga besar Formaiska dan Divisi Kegiatan yang memberikan kasih sayang dan semangat dalam dakwahnya.
9. Keluarga besar Ukhuwah Remaja Islam Bejen ( URIB) yang selalu mengerti dan menyamangati dalam penyusunan skripsi.
10.Keluarga besar Risma Nurul Iman dan Info Cegatan Munggur yang selalu berbahagia.
11.Keluarga besar KKN Seloromo Ceria yang telah memberikan cerita dan pengalaman berharga.
viii ABSTRAK
Setyo Pranoto. K2514061. ANALISIS PERPINDAHAN PANAS PARABOLIC
TROUGH COLLECTOR DENGAN VARIASI PENGUBAHAN SISTEM PIPA
ABSORBER. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,
Universitas sebelas Maret, Juli 2018.
Salah satu teknologi yang digunakan untuk mengkonversikan energi matahari adalah Parabolic trough collector (PTC). Penelitian ini membahas tentang analisis perpindahan panas parabolic trough collector dengan pengubahan sistem pipa absorber. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui desain sistem pipa absorber yang efisien untuk PTC.
Metode penelitian yang digunakan adalah penelitian eksperimental dengan pengujian. Sistem pipa absorber didesain dengan dua variasi sistem. PTC1 menggunakan sistem open loop sedangkan PTC2 menggunakan sistem closed loop. Pengujian dilakukan pada kondisi cuaca cerah. Dalam pengujian dilakukan pengukuran intensitas cahaya matahari, temperatur air kolam dengan perlakuan PTC dan temperatur air kolam tanpa perlakuan PTC. Pengujian sistem memakai laju aliran massa fluida 0,67 kg/s. Rasio volume pipa di atas parabola dengan volume air kolam adalah 1:10.
Hasil pengujian diperoleh suhu tertinggi air kolam dari PTC1 sebesar
39,3oC pada intensitas 806,59W/m2. Sedangkan pada PTC
2 suhu tertinggi air kolam
sebesar 36,2oC pada intensitas 827,92 W/m2. Berdasarkan hasil penelitian, PTC dengan sistem pipa open loop memiliki efisiensi lebih baik dibandingkan PTC dengan sistem pipa closed loop.
ix ABSTRACT
Setyo Pranoto. K2514061. PARABOLIC TROUGH COLLECTOR’S HEAT TRANSFER ANALYSIS WITH CHANGES OF VARIATION ON THE PIPE ABSORBER SYSTEM. Thesis, Surakarta: Teacher Training and Education Faculty, Sebelas Maret University, July 2018.
One of the technologies used for converting solar energy is Parabolic trough collector (PTC). The PTC is used to focus the heat of solar radiation. This study discusses the analysis of the PTC heat transfer with an alteration of the pipe absorber system. The goal of the research is to know the design of efficiency absorber pipe system for PTC.
The research method used is an experimental research by testing the system in sunny weather conditions. The pipe absorber system is designed with two variations: PTC1 and PTC2. PTC1 uses an open loop system while PTC2 uses a
closed loop system. When the experiment was conducted, the intensity of the sun, the pool water without treatment PTC and the pool water with treatment PTC were measured. The fluid flow rate is 0.67 L/s. The pipe volume’s ratio above the
parabola against the pool’s water volume is 1: 10.
The results obtained showed that the highest pool water’s temperatur from PTC1 is 39.3°C at an intensity of 806.59W/m2. Meanwhile, at PTC2 the highest pool water’s temperatur is 36.2°C at an intensity of 828.71W/m2. Based on the findings, PTC1 with an open loop pipe system has a better efficiency than the PTC2 with a
closed loop pipe system.
Keywords: efficiency, closed loop system, open loop system, parabolic trough
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur peneliti panjatkan kehadirat Tuhan yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya berupa akal budi, ilmu pengetahuan, kesehatan dan keselamatan, sehingga karena kehendak dan perkenanannya pula peneliti dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis Penpindahan Panas Parabolic trough collector dengan Variasi Pengubahan Sistem Pipa Absorber.”
Skripsi ini disusun untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Peneliti menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak lepas dari doa, bantuan, bimbingan dan arahan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Dr. Suharno, ST., MT., Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Dr. Indah Widiastuti, S.T., M.Eng., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang
selalu memberikan motivasi dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini. 4. Dr. Eng. Nugroho Agung Pambudi, M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I, yang
selalu memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini. 5. Dr. Eng. Nyenyep Sri Wardani, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing II yang
selalu memberikan saran dan masukan dalam penyususan skripsi ini.
6. Bapak Babut Tiyono dan Ibu Sumiyati, selaku orang tua yang selalu memberikan doa, dukungan moril dan materiil, dan motivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.
7. Ayub Setyaji dan Adhi Susanto, selaku teman satu tim skripsi yang selalu saling memberikan bantuan, kerja sama, masukan dan motivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.
xi
Peneliti menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh dari sempurna dikarenakan keterbatasan peneliti. Oleh karena itu, peneliti berharap saran, kritik dan masukan yang membangun dari para pembaca sekalian demi lebih baiknya penelitian selanjutnya. Akhirnya, peneliti berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberikan tambahan wawasan dan ilmu pengetahuan bagi pembaca sekalian. Aamiin.
Surakarta, Juli 2018
xii
HALAMAN PENGESAHAN SKRIPSI ... v
HALAMAN MOTTO ... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii
HALAMAN ABSTRAK ... viii
BAB II KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR, DAN HIPOTESIS A.Kajian Pustaka ... 6
B.Kerangka Berpikir ... 19
C.Hipotesis ... 19
xiii
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ... 30
1. Deskripsi Data ... 30
2. Intensitas Cahaya Matahari ... 30
3. Temperatur Air Kolam Tanpa Perlakuan PTC ... 31
4. Temperatur Air Kolam dengan Perlakuan PTC ... 32
B. Pembahasan ... 34
1. Intensitas Cahaya Matahari ... 34
2. Hubungan Intensitas Cahaya Matahari dengan Temperatur Air Kolam Sistem Open Loop ... 34
3. Hubungan Intensitas Cahaya Matahari dengan Temperatur Air Kolam Sistem Closed Loop ... 35
4. Efisiensi Sistem Open Loop dan Sistem Closed Loop ... 37
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A. Simpulan ... 38
B. Implikasi ... 38
C. Saran ... 39
DAFTAR PUSTAKA ... 40
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Aplikasi PTC Publikasi Terbaru ... 14
Tabel 3.1. Ukuran Parabola pada desain PTC... 22
Tabel 3.2. Spesifikasi PTC Sistem Open Loop ... 23
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Kapasitas Energi Terbarukan di Dunia ... 6
Gambar 2.2. Sistem Open Loop ... 9
Gambar 2.8. Skema Penggunaan parabolic Trough pada Unit Desalinasi .... 15
Gambar 2.9. Eksperimen Prototype Parabolic Trough Linier CPVT ... 16
Gambar 2.10. Modul Concentered Photovoltic Thermal ... 16
Gambar 2.11. Aplikasi PTC pada Paesteurisasi ... 17
Gambar 2.12. Aplikasi PTC untuk Memasak ... 17
Gambar 2.13. Aplikasi PTC di Pebrik Pembuatan Es Krim ... 18
Gambar 2.14. Aplikasi PTC untuk Instalasi Pendingin ... 18
Gambar 3.1. Parabolic trough collector Sistem Open Loop ... 21
Gambar 3.2. Parabolic trough collector Sistem Closed Loop ... 22
Gambar 3.3. Penutup Kolam Air... 24
Gambar 3.4. Termometer Air Digital ... 26
Gambar 3.5. Termometer Celup Digital ... 26
Gambar 3.6. Lux Meter ... 26
Gambar 3.7. Diagram Alir Penelitian PTC ... 27
Gambar 4.1 Data Intensitas Cahaya Matahari pada Sistem Open Loop ... 30
Gambar 4.2 Data Intensitas Cahaya Matahari pada Sistem Closed Loop ... 31
Gambar 4.2 Data Temperatur Air Kolam Tanpa Perlakuan PTC ... 32
Gambar 4.3 Data Temperatur Air Kolam dengan Perlakuan PTC... 33
Gambar 4.4 Hubungan Intensitas Cahaya Matahari dengan Temperatur Air Kolam pada Sistem Open Loop ... 34
Gambar 4.5 Hubungan Intensitas Cahaya Matahari dengan Temperatur Air Kolam pada Sistem Closed Loop ... 36
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
1. Lampiran 1. Hasil Pengujian Ke-1 PTC Sistem Closed Loop ... 43
2. Lampiran 2. Hasil Pengujian Ke-2 PTC Sistem Open Loop ... 44
3. Lampiran 3. Hasil Pengujian Ke-3 PTC Sistem Open Loop ... 45
4. Lampiran 4. Hasil Pengujian Ke-4 PTC Sistem Closed Loop ... 46
5. Lampiran 5. Hasil Pengujian Ke-5 PTC Sistem Closed Loop ... 47
6. Lampiran 6. Hasil Pengujian Ke-6 PTC Sistem Open Loop ... 48
