Kompor surya menggunakan penyimpan panas dengan variasi jumlah sirip absorber - USD Repository

(1)

i

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN

VARIASI JUMLAH SIRIP ABSORBER

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Program Studi Sains dan Teknologi

Oleh:

Valentinus Harvrianto

NIM : 065214020

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

Presented as a meaning To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering study program

by

Valentinus Harvrianto

Student Number : 065214020

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(3)

iii

SKRIPSI

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARIASI JUMLAH SIRIP ABSORBER

Oleh:

Valentinus Harvrianto NIM : 065214020

Telah disetujui oleh:

Pembimbing I

(4)

iv

VARIASI JUMLAH SIRIP ABSORBER

Disiapkan dan ditulis oleh

Valentinus Harvrianto NIM : 065214020

Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji Pada tanggal 21 Desember 2009 Dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji

Ketua Sekretaris

Pembimbing

(5)

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini, tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

(6)

vi

meningkatkan efisiensi tungku kayu tradisional dan mencari sumber energi alternatif untuk memasak. Sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup dengan radiasi harian rata-rata 4,8 kWh/m2 sehingga cukup memadai untuk membuat kompor dengan energi surya. Tujuan penelitian adalah mengetahui unjuk kerja kompor, apakah layak digunakan atau tidak di Indonesia yang meliputi temperatur maksimal, efisiensi kolektor, efisiensi sensibel dan efisiensi laten yang dapat dihasilkan.

Kompor surya kolektor parabola silinder terdiri dari 1 pipa absorber tembaga berdiameter 1 inci dengan panjang 1 m dan ditambahkan dengan variasi luas pada pipa absorber, selubung kaca dan reflektor berukuran 1,5 m x 1 m, kompor berukuran 16 cm x 16 cm x 4 cm, dan oli sebagai fluida kerja. Variabel yang divariasikan meliputi variasi luas pada pipa absorber (tanpa sirip, dua sirip, dan empat sirip) sebanyak 3 variasi. Variabel yang diukur meliputi temperatur fluida kerja masuk pipa absorber (T1), temperatur udara

sekitar (Ta), radiasi surya yang datang pada permukaan miring kolektor (G), temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T2), temperatur air dalam panci

pemasak (T3), temperatur tangki penyimpan (T4), dan lama waktu pemanasan

air dalam panci pemasak.

(7)

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama

: Valentinus Harvrianto

Nomor Mahasiswa

: 065214020

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN

VARI-ASI JUMLAH SIRIP ABSORBER

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

me-ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,

mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media

lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun

mem-berikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 2 Februari 2010

Yang menyatakan

(8)

vii

karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan lancar dan tepat pada waktunya. Tugas akhir ini adalah salah satu syarat untuk mencapai derajat sarjana S – 1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Sekarang telah memasuki era globalisasi sehingga banyak tenaga kerja yang terampil dan berkualitas dibutuhkan oleh perusahaan-perusahaan. Oleh sebab itu, program studi teknik mesin fakultas sains dan teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta telah mempersiapkan mahasiswa dengan melatih keterampilan melalui Tugas Akhir ini sebagai bekal masuk dalam dunia kerja. Penulis mengharapkan hasil yang maksimal dari Tugas Akhir yang dilaksanakan selama kurang lebih 1 semester di kampus III Universitas Sanata Dharma Paingan, Maguwoharjo Yogyakarta.

Penulis telah membuat laporan hasil dari Tugas Akhir yang telah diadakan dan dilaksanakan di kampus III Universitas Sanata Dharma Paingan, Maguwoharjo Yogyakarta. Dalam laporan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

3. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas bimbingan dan fasilitas yang diberikan.

(9)

viii

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak kesalahan-kesalahan yang disengaja atau tidak disengaja sehingga masih jauh dari harapan dan kesempurnaan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para dosen dan pembaca agar laporan ini berguna bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Terima kasih.

(10)

ix

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

ABSTRAK ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xv

BAB I ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 4

1.5 Batasan Masalah ... 4

BAB II ... 5

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ... 5

2.2 Dasar Teori ... 5

2.3 Rumus Perhitungan ... 8

BAB III ... 10

(11)

x

3.2 Cara Kerja Alat ... 12

3.3 Variabel yang divariasikan... 12

3.4 Peralatan Pendukung ... 13

3.5 Variabel yang diukur ... 14

3.6 Langkah penelitian ... 15

3.7 Pengolahan dan analisa data ... 15

BAB IV ... 16

4.1 Data Penelitian ... 16

4.2 Pengolahan Data ... 28

4.3 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan ... 35

BAB V ... 48

5.1 Kesimpulan ... 48

5.2 Saran ... 48

DAFTAR PUSTAKA ... 49

(12)

xi

Gambar 3. 1. Skema Alat ... 10 Gambar 3.2. Komponen Kompor Surya Tipe Parabola Silinder dengan

Penyimpan Panas ... 11 Gambar 3. 3. Peletakkan Termokopel ... 11 Gambar 3. 4. Variasi-Variasi Penelitian ... 13 Gambar 4. 1. Grafik Hubungan Temperatur (T2), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 16 April 2009 ... 18 Gambar 4. 2. Grafik Hubungan Temperatur (T3), Radiasi Surya (G) dengan

(13)

xii

Gambar 4. 5. Grafik Hubungan Temperatur (T3), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 18 April 2009 ... 24 Gambar 4. 10. Grafik Hubungan Temperatur (T2), Radiasi Surya (G)

dengan Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 21 April 2009 ... 25 Gambar 4. 11. Grafik Hubungan Temperatur (T3), Radiasi Surya (G)

(14)

xiii

Gambar 4. 13. Grafik Hubungan Temperatur (T2), Radiasi Surya (G)

dengan Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 22 April 2009 ... 28 Gambar 4. 16. Grafik Hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada Tanggal 16 April 2009 ... 36 Gambar 4. 17. Grafik Hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan

(15)

xiv

Gambar 4. 21. Grafik Hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G)

dengan Waktu pada Tanggal 16 April 2009 ... 41 Gambar 4. 22. Grafik Hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G)

(16)

xv

Tabel 4. 3. Pengambilan Data III Tanggal 18 April 2009 ... 22 Tabel 4. 4. Pengambilan Data IV Tanggal 21 April 2009 ... 24 Tabel 4. 5. Pengambilan Data V Tanggal 22 April 2009 ... 26 Tabel 4. 6. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepas Panas (FR), Efisiensi

(η),dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data Tanggal 16 April 2009 ... 30

Tabel 4. 7. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepas Panas (FR), Efisiensi

Tabel 4.10.Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepas Panas (FR), Efisiensi

(17)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian kayu bakar dan minyak

bumi untuk memasak telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan efisiensi

tungku kayu tradisional dan mencari sumber energi alternatif untuk memasak. Sebagai

negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup dengan radiasi

harian rata-rata 4,8 kWh/m2. Cara pemanfaatan energi surya untuk memasak adalah

dengan menggunakan kompor energi surya yang mengkonversikan radiasi surya yang

datang menjadi panas. Panas yang dihasilkan dapat digunakan untuk memasak baik

secara langsung (dengan kompor surya jenis kotak atau parabola piringan) maupun tidak

langsung (dengan kompor surya jenis parabola silinder atau jenis pelat datar).

Penggunaan kompor ini juga sejalan dengan target pengurangan emisi karbondioksida di

atmosfer (berdasarkan Protokol Kyoto).

(18)

Cara memasak dengan kompor surya jenis parabola piringan dilakukan di luar ruangan sehingga kurang nyaman karena orang yang memasak harus berjemur di bawah radiasi surya. Kompor surya jenis kotak hanya dapat memanggang dan mengukus tetapi tidak dapat digunakan untuk menggoreng. Kelemahan lain dari kedua jenis kompor surya tersebut adalah hanya dapat dipakai pada saat radiasi surya cukup banyak (pada siang hari dan cuaca tidak mendung). Selain itu umur pemakaian kedua jenis kompor surya umumnya ini tidak lama.

(19)

3

Pemanfaatan bahan dasar yang tersedia di pasar lokal merupakan cara untuk

menekan biaya pembuatan kompor surya jenis kolektor datar. Penyederhanaan teknik

pembuatan sampai tingkat teknologi yang dapat dikerjakan oleh industri lokal merupakan

cara mengatasi kendala teknologi pembuatan kompor surya jenis parabola silinder.

Pemanfaatan bahan dan teknologi yang terdapat di pasar dan industri lokal akan

mempengaruhi unjuk kerja kompor surya jenis parabola silinder atau pelat datar ini.

1.2 Perumusan Masalah

Pada penelitian ini akan dibuat model kompor surya jenis parabola silinder dengan penyimpan panas menggunakan bahan dan teknologi yang tersedia di pasar dan industri lokal untuk mengetahui kemungkinan penerapannya di Indonesia. Kemungkinan penerapan kompor surya jenis parabola silinder di Indonesia ditentukan oleh unjuk kerja yang dihasilkan. Unjuk kerja kompor surya ditunjukkan oleh temperatur maksimal, efisiensi kompor, efisiensi sensibel dan efisiensi laten yang dapat dihasilkan.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu:

1. Membuat model kompor surya jenis parabola silinder dengan penyimpan panas menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang dapat didukung kemampuan industri lokal.

(20)

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini :

1. Menambah kepustakaan teknologi kompor tenaga surya.

2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi kompor surya yang dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

3. Mengurangi ketergantungan penggunaan kayu bakar dan minyak bumi sehingga kelestarian hutan dan alam dapat terjaga.

1.5 Batasan Masalah

1. Unjuk kerja kompor surya ditunjukkan oleh temperatur maksimal, efisiensi kompor dan efisiensi sensibel yang dapat dihasilkan.

2. Fluida kerja yang digunakan oli sebagai penyimpan panas.

(21)

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

(22)

2.2 Dasar Teori

Kompor surya adalah alat yang dibuat untuk menggantikan kayu bakar yang berfungsi untuk mendidihkan air dan memasak. Kelemahan kompor surya jenis kotak dan parabola adalah pada saat radiasi surya yang ada berlebih, kompor surya jenis ini tidak dapat menyimpan energi surya yang berlebih. Penggunaan kompor surya hanya dapat dilakukan pada saat siang hari pada waktu terik matahari.

Kolektor plat parabola menggunakan cermin berbentuk parabolis untuk merefleksikan radiasi surya dan mengkonsentrasikan energinya pada area tertentu.

Agar tetap dapat memfokuskan radiasi surya yang datang kolektor ini harus dapat bergerak mengikuti gerak matahari dari terbit sampai tenggelam.

Ada 2 jenis kolektor plat parabola : 1. Tabung (Through)

2. Piringan (Dish)

(23)

7

Jenis trough berbentuk setengah tabung memanjang. Jenis ini dapat menghasilkan temperatur 90ºC sampai 290ºC dengan efisiensi η maks 60% (pada tengah hari) maksudnya 60% energi surya yang datang dapat dikonversi langsung menjadi panas termal dan diserap fluida kerja.

Pada aplikasi di industri, fluida panas dari kolektor umumnya dialirkan ke penukar panas untuk proses uap atau panas. Temperatur yang dihasilkan ini juga cukup untuk pembangkit listrik. Panas dari kolektor dapat menghasilkan energi input ke mesin siklus uap Rankine konvensional. Mesin Rankine ini dapat menghasilkan daya listrik sampai 32 kW dan sisa panas sebanyak 790 MJ. Daya listrik dan panas ini dipakai untuk kebutuhan listrik, pemanasan dan pendinginan masyarakat sekitarnya.

Kompor surya jenis parabola silinder umumnya terdiri dari pipa absorber yang diselubungi kaca dan kolektor, panci pemasak dan dapat ditambahkan sebuah tangki penyimpan panas sehingga proses memasak dapat dilakukan pada malam hari. kolektor berfungsi untuk memperbanyak jumlah radiasi surya yang masuk ke dalam pipa absorber.

(24)

2.3. Rumus Perhitungan

Efisiensi kolektor sangat menentukan unjuk kerja kompor secara keseluruhan. Efisiensi kolektor merupakan fungsi temperatur fluida kerja masuk kolektor, semakin rendah temperatur fluida kerja masuk kolektor efisiensi kolektor akan semakin tinggi, efisiensi sebuah kolektor dapat dinyatakan dengan persamaan :

T1 : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K)

UL : Koefisien kerugian (W/(m2.K)

(τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor

Faktor pelepasan panas kolektor (FR) dihitung dengan persamaan :

(2.2)

Koefisien kerugian UL tergantung dari beberapa parameter diantaranya

kualitas pipa absorber dan isolasi selubung kaca. Untuk perancangan praktis harga UL sebesar 8 W/(m2.K).

Efisiensi sensibel didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa air dalam panci pemasak dari temperatur awal sampai 95OC dengan jumlah energi surya yang

(25)

9

datang selama interval waktu tertentu. Pemilihan temperatur akhir 95OC dimaksudkan agar tidak terjadi pendidihan pada kondisi akhir air.

(2.3) Daya sensibel adalah laju energi sensibel yang digunakan untuk memanaskan air dan dinyatakan dengan persamaan :

(2.4)

Daya pendidihan adalah laju aliran energi yang dipakai untuk mendidihkan sejumlah massa air selama waktu tertentu dan dapat dihitung dengan persamaan :

(2.5)

Efisiensi laten didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses pendidihan dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi laten dapat dihitung dengan persamaan:

(2.6)

Dengan :

AC : Luasan kolektor (m2)

G : Radiasi yang datang (W/m2)

mF : Massa fluida kerja dalam pipa di kolektor (Kg)

Ta : Temperatur sekitar (K)

T1 : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K)

T2 : Temperatur fluida kerja keluar kolektor (K)

UL : Koefisien kerugian (W/(m2.K))

(26)

10

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

Kompor energi surya pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama: 1. Kolektor

2. Pipa absorber.

3. Panci pemasak berisi air. 4. Panci pemasak berisi oli.

Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat sebagai berikut :

(27)

11

Gambar 3.2. Komponen Kompor Surya Tipe Parabola Silinder dengan Penyimpan Panas

(28)

Keterangan :

1. T1 berada pada ujung bawah saluran masuk (pipa penghubung) pada

kolektor.

2. T2 berada pada saluran menuju panci pemasak.

3. T3 berada di bagian dalam tangki penyimpan air.

4. T4 berada di bagian dalam tangki penyimpan oli.

3.2 Cara kerja alat

Radiasi surya yang masuk kedalam kolektor diterima oleh pipa absorber yang mengkonversikannya menjadi panas. Panas yang terjadi diambil oleh fluida kerja di dalam pipa absorber sehingga temperatur fluida kerja tersebut naik. Kenaikkan temperatur fluida kerja ini menyebabkan rapat masanya turun sehingga fluida kerja dapat mengalir secara alami ke panci pemasak yang berada di sebelah atas kolektor.

3.3 Variabel yang divariasikan

(29)

13

Gambar 3. 1. Variasi-variasi Penelitian

3.4 Peralatan Pendukung

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a. Piranometer Logger

Alat ini berfungsi untuk menerima radiasi surya yang datang per detik. b. Solar Meter

Alat ini digunakan untuk mengukur radiasi surya yang datang secara manual.

c. Stopwatch

(30)

d. Thermo Logger

Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur pada kolektor, dan temperatur air pada tangki penampung setiap menit.

e. Data Logger

Alat ini digunakan untuk mencatat data hasil radiasi surya yang datang dan tercatat pada laptop secara otomatis.

3.5 Variabel yang diukur

Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah : 1. Temperatur fluida kerja masuk pipa absorber (T1).

2. Temperatur udara sekitar (Ta).

3. Radiasi surya yang datang pada permukaan miring kolektor (G). 4. Temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T2).

5. Temperatur air dalam panci pemasak (T3).

6. Temperatur oli dalam panci pemasak (T4).

7. Lama waktu pemanasan air dalam panci pemasak.

(31)

15

3.6 Langkah penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini adalah :

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti gambar 3.1 sebanyak 3 alat yaitu kompor surya dengan luas kolektor 0,8 m2 dengan variasi luas absorber.

2. Mempersiapkan piranometer yang telah dirangkai dengan logger. 3. Mengisi panci pemasak dengan volume air 0,5 liter.

4. Mengarahkan kolektor menghadap ke utara atau selatan sehingga mendapatkan radiasi surya sepanjang hari.

5. Memasang thermo logger pada setiap alat yang akan diambil datanya. 6. Mengukur temperatur fluida mula-mula (T1, T2, T3, T4).

7. Pengambilan data selanjutnya dilakukan tiap 10 menit.

8. Data radiasi surya juga diambil secara manual menggunakan solar meter bersamaan dengan pencatatan data pada thermo logger.

9. Waktu pengambilan data dimulai dari pukul 10.00 hingga 14.00 WIB.

3.7 Pengolahan dan analisa data

(32)

16

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Dalam penelitian kompor surya jenis parabola silinder dengan penyimpan panas yang dilakukan dapat diketahui dengan pengambilan data (mengukur variabel) kemudian mengolahnya menggunakan persamaan 2.1 dan 2.2 untuk mengetahui efisiensi kolektor dan faktor pelepasan panas kolektor. Pada saat pengambilan data, T1, T2, T3 dan T4 dicatat setiap 10

(33)

17

Tabel 4. 1.Pengambilan Data I Tanggal 16 April 2009

No. Jam G Surya Kompor 1 Kompor 2 Kompor 3

(W/m²) T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

1 10:20 804 52 64 34 41 37 72 40 38 38 44 35 41

2 10:30 802 57 70 36 43 41 80 45 43 41 48 39 43

3 10:40 150 53 70 42 40 37 77 52 46 36 48 43 38

4 10:50 682 54 68 43 43 38 75 54 50 37 51 43 44

5 11:00 805 59 81 43 48 38 85 57 51 37 59 48 49

6 11:10 672 65 98 52 53 41 99 65 59 38 74 59 57

7 11:20 794 67 104 66 59 49 99 72 60 40 85 74 67

8 11:30 762 67 101 74 66 64 93 78 70 43 92 83 74

9 11:40 840 66 98 77 67 61 94 83 72 43 92 88 75

10 11:50 106 59 83 77 62 43 91 85 68 42 84 84 68 11 12:00 190 51 67 73 59 40 72 83 66 38 75 80 66 12 12:10 616 51 70 67 59 40 78 78 64 40 68 73 64 13 12:20 142 49 64 65 58 40 68 75 62 41 67 68 64

14 12:30 71 46 58 60 51 36 61 72 57 36 61 66 54

15 12:40 176 43 50 59 48 40 50 67 53 35 57 60 51 16 12:50 661 41 46 54 46 35 58 64 57 38 56 57 54

17 13:00 51 40 43 52 43 35 54 61 51 36 52 53 48

18 13:10 91 37 41 50 43 35 48 59 49 35 51 52 46

19 13:20 600 35 38 48 41 34 43 54 45 34 48 50 43 20 13:30 100 35 37 44 40 35 41 51 44 34 44 48 42 21 13:40 126 35 37 43 38 34 40 50 43 34 43 45 42

(34)

‐100

10:04 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55 14:24

waktu

10:04 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55 14:24

T3 kompor 1 (2 sirip) T3 kompor 2 (4 sirip) T3 kompor 3 (tanpa sirip) G Surya G, W/m2 Suhu, o_C

Waktu

Gambar 4. 1. Grafik hubungan Temperatur (T2), Radiasi Surya (G) dengan Waktu

pada kompor 1 (2 sirip), kompor 2 (4 sirip), dan kompor 3 (tanpa sirip), Tanggal 16 April 2009

(35)

19

10:04 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55 14:24

T4 kompor 1 (2 sirip) T4 kompor 2 (4 sirip) T4 kompor 3 (tanpa sirip) G Surya

G, W/m2

Suhu, o_C

Waktu

Tabel 4. 2.Pengambilan Data II Tanggal 17 April 2009

(36)

0

10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55

G, W/m2

Lanjutan Tabel 4. 2.Pengambilan Data II Tanggal 17 April 2009

No. Jam G Surya

(37)

21

10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55

(38)

Tabel 4. 3. Pengambilan Data III Tanggal 18 April 2009

No. Jam G Surya Kompor 1 Kompor 2 Kompor 3 (W/m²) T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

(39)

23

(40)

Tabel 4. 4. Pengambilan Data IV Tanggal 21 April 2009

(41)

25

Gambar 4.10.Grafik hubungan Temperatur (T2), Radiasi Surya (G) dengan Waktu

(42)

Gambar 4. 12. Grafik hubungan Temperatur (T4), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada kompor 1 (2 sirip), kompor 2 (4 sirip), dan kompor 3 (tanpa sirip), Tanggal 21 April 2009

Tabel 4. 5. Pengambilan Data V Tanggal 22 April 2009

(43)

27

(44)

4.2 Pengolahan Data

Dalam menentukan efisiensi kompor (η) dan faktor pelepasan panas kolektor (FR) digunakan koefisien kerugian total (UL) perancangan praktis

dengan harga UL dapat diambil sebesar 8 W/(m2oC), nilai

transmisi-absorptansi (τα) sebesar 0,8. Untuk mengetahui efisiensi terlebih dahulu melakukan pencarian terhadap faktor pelepasan panas kolektor (FR)

(45)

29

Efisiensi Sensibel pada kompor dapat dihitung menggunakan persamaan (2). Berikut prosedur perhitungan efisiensi kolektor pada tabel 4.1 data 1 dengan laju aliran massa air = 0.5 kg , panas jenis air = 4200 J/kg.K , kenaikan temperatur air = 6 °C , luasan kolektor = 1.5 m2 , radiasi surya yang datang(G) = 918 W/m2.

= 4,457 %

Untuk mempermudah perhitungan lainnya maka hasil FR , η dan ηs kompor

disajikan dalam bentuk tabel sebagai berikut :

(46)

(47)

31

Tabel 4. 7. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR), Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data Tanggal 17 April 2009

(48)

(49)

33

(50)

No. Jam

G Surya Kompor 1 Kompor 2 Kompor 3 Kompor 1 ( 2 Sirip ) Kompor 2 ( 4 Sirip ) Kompor 3 ( Tanpa Sirip )

(W/m²) T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 Daya

Sensibel Fr η ηs

Daya

1 11:25 846 56 86 51 51 48 89 66 58 38 68 59 50 0 0.00 0.00% 0.00% 0 0.00 0.00% 0.00% 0 0.00 0.00% 0.00%

2 11:35 837 56 91 56 57 57 99 67 62 38 72 66 51 17.5 0.11 6.40% 1.386% 3.5 0.14 9.19% 0.28% 24.5 0.10 7.07% 1.94%

3 11:45 906 57 88 59 59 40 99 75 65 42 73 67 51 10.5 0.13 7.54% 0.803% 28 0.16 8.98% 2.14% 3.5 0.11 8.10% 0.27%

4 11:55 718 64 81 65 58 40 91 77 65 41 68 67 51 21 0.11 6.21% 1.724% 7 0.18 12.90% 0.57% 0 0.09 6.72% 0.00%

5 12:05 636 51 76 65 58 78 84 75 66 37 62 64 51 0 0.09 3.82% 0.000% -7 0.20 13.94% -0.69% -10.5 0.10 7.34% -1.03%

6 12:15 474 49 72 64 56 37 76 73 62 35 59 60 50 -3.5 0.13 7.04% -0.420% -7 0.05 1.03% -0.84% -14 0.11 7.81% -1.68%

7 12:25 226 43 59 64 50 35 64 69 56 34 54 59 46 0 0.16 8.36% 0.000% -14 0.23 16.19% -2.67% -3.5 0.14 10.12% -0.67%

8 12:35 274 38 51 59 46 33 53 64 52 33 50 54 44 -17.5 0.27 11.00% -4.667% -17.5 0.36 24.96% -4.67% -17.5 0.24 17.53% -4.67%

9 12:45 339 38 50 54 46 35 49 59 51 32 46 51 43 -17.5 0.14 8.87% -3.806% -17.5 0.19 14.74% -3.81% -10.5 0.16 12.53% -2.28%

10 12:55 261 37 48 52 45 35 46 57 49 30 43 49 42 -7 0.10 6.75% -1.556% -7 0.11 8.18% -1.56% -7 0.11 8.44% -1.56%

11 13:05 245 37 46 51 43 34 45 52 46 29 43 46 40 -3.5 0.12 7.99% -0.922% -17.5 0.12 8.26% -4.61% -10.5 0.12 10.43% -2.77%

(51)

35

4.3 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan

Dalam perhitungan terdapat hasil-hasil yang tidak valid, baik pada faktor pelepas panas dan efisiensinya di mana untuk hasil dari nilai FR harus

berkisar mulai dari 0 hingga 1. Bagian tabel perhitungan efisiensi dan faktor pelepasan panas yang diberi warna tidak dimasukkan ke dalam grafik hubungan efisiensi dengan suhu. Ketidakvalidan data ini disebabkan oleh beberapa faktor yaitu

1. Alat pengukur yaitu termokopel kurang akurat, dimana data yang dikeluarkan oleh termokopel pada T1 lebih besar dari T2 sehingga nilai

dari FR dan η menjadi minus.

(52)

‐100

9:36 10:48 12:00 13:12 14:24

η kompor 1 (2 sirip)

Gambar 4. 16. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data Tanggal 16 April 2009

Dari gambar 4.16, diketahui :

Efisiensi tertinggi pada Kompor 1 (2 Sirip) = 0,0760 x 100% = 7,60% Efisiensi tertinggi pada Kompor 2 (4 Sirip) = 0,516 x 100% = 51,60% Efisiensi tertinggi pada Kompor 3 (Tanpa Sirip) = 0,5034 x 100% = 50,34% Radiasi surya rata-rata = 424,09 W/m2

(53)

37

9:36 10:48 12:00 13:12 14:24

Efisiensi tertinggi pada Kompor 1 (2 Sirip) = 0,0712 x 100% = 7,12% Efisiensi tertinggi pada Kompor 2 (4 Sirip) = 0,3459 x 100% = 34,59% Efisiensi tertinggi pada Kompor 3 (Tanpa Sirip) = 0,2473 x 100% = 24,73%

Radiasi surya rata-rata = 557,10 W/m2

(54)

0

9:36 10:48 12:00 13:12 14:24

(55)

39

10:04 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57

Gambar 4.19. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data Tanggal 21 April 2009

Efisiensi tertinggi pada Kompor 1 (2 Sirip) = 0,0967 x 100% = 9,67% Efisiensi tertinggi pada Kompor 2 (4 Sirip) = 0,0738 x 100% = 7,38% Efisiensi tertinggi pada Kompor 3 (Tanpa Sirip) = 0,2983 x 100% = 29,83% Radiasi surya rata-rata = 544,13 W/m2

(56)

0

11:02 11:31 12:00 12:28 12:57

(57)

41

9:36 10:48 12:00 13:12 14:24

ηs, %

Gambar 4. 21. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data Tanggal 16 April 2009

(58)

0

9:36 10:48 12:00 13:12 14:24

ηs kompor 1 (2 sirip)

(59)

43

9:36 10:48 12:00 13:12 14:24

(60)

0

10:04 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57

(61)

45

11:02 11:31 12:00 12:28 12:57

(62)

Banyak hal yang mempengaruhi nilai efisiensi sebuah kolektor. Beberapa di antaranya adalah kualitas penyerapan panas kolektor yang di tunjukan dengan nilai FR (faktor pelepasan panas) dan nilai G (radiasi surya). Nilai efisiensi dapat

menggambarkan bagaimana kualitas sebuah kolektor dalam menyerap energi surya.

Dari gambar grafik 4.16 hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu menunjukkan adanya perbedaan Efisiensi (η) yaitu pada perbedaan luas pipa absorber yang digunakan. Hal ini dapat dijelaskan karena nilai G (radiasi surya) yang selalu berubah-ubah dan tak menentu yang menyebabkan drastisnya penurunan efisiensi dari waktu ke waktu pada tiap-tiap variasi luas absorber. Dalam Hal ini nilai G (radiasi surya) mempunyai pengaruh yang besar dari nilai efisiensi sebuah kolektor.

Faktor pelepasan panas adalah perbandingan antara energi berguna yang dikumpulkan terhadap energi yang mungkin dikumpulkan. Hal yang mempengaruhi nilai faktor pelepasan panas adalah G (radiasi surya) dan selisih dari temperatur masuk dan keluar kolektor. Jika selisih dari temperatur masuk dan keluar kolektor memiliki nilai yang besar dan nilai G (radiasi surya) juga besar maka nilai FR (faktor pelepasan panas) akan tinggi pula.

(63)

47

(64)

48

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Telah berhasil dibuat kompor surya jenis parabola silinder dengan penyimpan panas menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang dapat didukung kemampuan industri lokal.

2. Temperatur air yang dapat dipanaskan oleh kompor surya mencapai 88oC pada kompor 3 (tanpa sirip), efisiensi maksimal kompor 51.60% pada kompor 2 (4 sirip) dan efisiensi sensibel maksimal mencapai 7,66% yaitu pada kompor 3 (tanpa sirip).

5.2 Saran

1. Diharapkan untuk membuat konstruksi alat benar-benar terisolasi dengan baik agar tidak ada kebocoran.

(65)

49

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, Wiranto, (1995). Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta, Pradnya Paramita.

Doraswami, A., (1994). A significant advance in solar cooking, Energy for Sustainable Development, Vol. I, No. 2.

Jagadeesh, A.,(2000). Solar cooking in India, Solar Cooker Review, Vol.6, No.1.

Silva, M.E.V.; Santana, L.L.P.; Alves, R.D.B.; Schwarzer, K., (2005). Comperative Study of two Solar Cookers: Parabolic Reflector and Flate Plate Collector Indirect Heating. Proceedings of Rio 05 World Climate and Energy Event, 15-17 February 2005, Rio de Janeiro, Brazil.

Silva, M.E.V.; Schwarzer, K.; Medeiros, M.R.Q., (2002). Experimental Results of a Solar Cooker with Heat Storage, Proceedings of Rio 02 World Climate and Energy Event, Rio de Janeiro, Brazil, pp. 89–93.

(66)

50

LAMPIRAN

Gambar Kompor Surya Tampak Depan

(67)

51

Gambar Panci Pemasak Dan Tabung Ekspansi Pada Kompor Surya

(68)

Gambar Thermo Logger (kiri) dan Solar Meter (kanan)

(69)

53