Kompor surya menggunakan penyimpan panas dengan variasi fluida kerja

(1)

i

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Program Studi Sains dan Teknologi

Oleh:

Indratno Wahyujati NIM : 075214039

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(2)

ii

SOLAR COOKER USING THERMAL STORAGE WITH WORKING FLUID VARIATION

FINAL ASSIGNMENT

Presented as a meaning

To Obtain theSarjana TeknikDegree In Mechanical Engineering study program

by

Indratno Wahyujati Student Number : 075214039

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA

(3)

iii SKRIPSI

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARIASI FLUIDA KERJA

Oleh:

Telah disetujui oleh:

Pembimbing I

Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T.

iii SKRIPSI

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARIASI FLUIDA KERJA

Oleh:

Pembimbing I

Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T.

iii SKRIPSI

Oleh:

Pembimbing I

(4)

iv SKRIPSI

Disiapkan dan ditulis oleh

Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji Pada tanggal 11 Januari 2010

Dan dinyatakan memenuhi syarat Susunan Panitia Penguji

Nama Lengkap Tanda tangan

Ketua D. Doddy Purwadianto, S.T., M.T.

Sekretaris Ir. Rines, M.T.

Pembimbing Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T.

iv SKRIPSI

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARIASI FLUIDA KERJA

Pembimbing Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T.

iv SKRIPSI

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARIASI FLUIDA KERJA

(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.

Yogyakarta, 11 Januari 2011

Penulis

(6)

vi

ABSTRAK

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 sehingga cukup memadai untuk membuat kompor dengan energi surya. Tujuan penelitian adalah mengetahui unjuk kerja kompor yang meliputi temperatur maksimal, efisiensi kompor, 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, menggunakan variasi ketinggian kompor, selubung kaca dan reflektor berukuran 1,5 m x 1 m, kompor yang terbuat dari plat tembaga berukuran 16 cm x 16 cm x 4 cm, dan dengan variasi fluida kerja. Variabel yang divariasikan adalah fluida kerja yaitu oli mesin, minyak tumbuhan dan air dengan luas reflektor 0,8 m2. Variabel yang diukur meliputi temperatur fluida kerja masuk pipa absorber (T1), temperatur udara sekitar (Ta), radiasi surya

yang datang pada permukaan miring reflektor (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)

vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

Nama : INDRATNO WAHYUJATI

Nomor Mahasiswa : 075214039

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARIASI FLUIDA KERJA

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 memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 11 Januari 2011 Yang menyatakan

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan 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. Budi Sugiharto , S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan / Prodi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

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

(9)

ix

5. Sujatno, S.E. dan Endang Werdiningsih selaku orang tua yang selalu memberikan motivasi, tuntunan dan doa sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Erna Sari Widy Astuti, S.E. selaku kakak yang memberikan dukungan dan doa sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

7. Reny Puspitasari yang selalu memberi dukungan moral dan memberikan semangat.

8. Yusuf Candra Agung dan Yustinus Trimariyanto yang membantu penulis dalam pengambilan data dan pengolahan data.

9. Seluruh teman-teman satu angkatan dan satu jurusan yang telah membantu dalam pengambilan data.

10. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak kesalahan-kesalahan yang 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.

Yogyakarta, 11 Januari 2011

Penulis

(10)

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

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... xiv

BAB I ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 4

1.4 Manfaat Penelitian ... 4

1.5 Batasan Masalah ... 4

BAB II... 5

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ... 5

2.2 Dasar Teori... 6

2.3 Rumus Perhitungan ... 8

BAB III ... 10

3.1 Skema Alat... 131

3.2 Ukuran Alat dan Bahan... 13

(11)

xi

3.4 Variabel yang divariasikan... 133

3.5 Peralatan Pendukung... 144

3.6 Variabel yang diukur... 144

3.7 Langkah penelitian... 155

3.8 Pengolahan dan analisa data ... 166

BAB IV ... 17

4.1 Data Penelitian ... 177

4.2 Pengolahan Data ... 244

4.3 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan... 30

BAB V ... 37

5.1 Kesimpulan ... 39

5.2 Saran ... 39

DAFTAR PUSTAKA ... 41

(12)

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kolektor plat parabola jenis tabung ... 6 Gambar 2.2. Kompor surya tampak samping ... 7 Gambar 3.1. Komponen Kompor Surya Tipe Parabola Silinder dengan

Penyimpan Panas ... 11 Gambar 3.2. Peletakkan Termokopel dan Ukuran... 12 Gambar 4.1. Grafik Hubungan Temperatur Saluran Keluar Pipa Absober

(T2), Radiasi Surya (G) dan Waktu pada Kompor dengan

Variasi Oli Mesin, Kompor dengan Variasi Minyak Tumbuhan, dan Kompor dengan Variasi Air pada Pengambilan Data Pertama ... 18 Gambar 4.2. Grafik Hubungan Temperatur Air dalam Panci Pemasak (T3),

Radiasi Surya (G) dan Waktu pada Kompor dengan Variasi Oli Mesin, Kompor dengan Variasi Minyak Tumbuhan, dan Kompor dengan Variasi Air pada Pengambilan Data Pertama... 19 Gambar 4.3. Grafik Hubungan Temperatur Fluida Kerja Dalam Panci

Pemasak (T4), Radiasi Surya (G) dan Waktu pada Kompor

(13)

xiii

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Temperatur Saluran Keluar Pipa Absober (T2), Radiasi Surya (G) dan Waktu pada Kompor dengan

Variasi Oli Mesin, Kompor dengan Variasi Minyak Tumbuhan, dan Kompor dengan Variasi Air pada Pengambilan Data Kedua... 21 Gambar 4.5. Grafik Hubungan Temperatur Air dalam Panci Pemasak (T3),

Radiasi Surya (G) dan Waktu pada Kompor dengan Variasi Oli Mesin, Kompor dengan Variasi Minyak Tumbuhan, dan Kompor dengan Variasi Air pada Pengambilan Data Kedua ... 21

Gambar 4.6. Grafik Hubungan Temperatur Fluida Kerja Dalam Panci Pemasak (T4), Radiasi Surya (G) dan Waktu pada Kompor

dengan Variasi Oli Mesin, Kompor dengan Variasi Minyak Tumbuhan, dan Kompor dengan Variasi Air pada Pengambilan Data Kedua... 22

Gambar 4.7. Grafik Hubungan Temperatur Saluran Keluar Pipa Absober (T2), Radiasi Surya (G) dan Waktu pada Kompor dengan

Variasi Oli Mesin, Kompor dengan Variasi Minyak Tumbuhan, dan Kompor dengan Variasi Air pada Pengambilan Data Ketiga ... 23 Gambar 4.8. Grafik Hubungan Temperatur Air dalam Panci Pemasak (T3),

(14)

xiv

Gambar 4.9. Grafik Hubungan Temperatur Fluida Kerja Dalam Panci Pemasak (T4), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Kompor

dengan Variasi Oli Mesin, Kompor dengan Variasi Minyak Tumbuhan, dan Kompor dengan Variasi Air pada Pengambilan Data Ketiga ... 24 Gambar 4.10. Grafik Hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dan Waktu

pada Pengambilan Data Pertama ... 31 Gambar 4.11. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dan Waktu

pada Pengambilan Data Kedua ... 32 Gambar 4.12. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dan Waktu

pada Pengambilan Data Ketiga ... 33 Gambar 4.13. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dan

Waktu pada Pengambilan Data Pertama ... 34 Gambar 4.14. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dan

Waktu pada Pengambilan Data Kedua ...35 Gambar 4.15. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dan

(15)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Pengambilan Data Pertama : Temperatur pada titik-titik

pengukuran pada semua variasi fluida kerja. ... 18 Tabel 4.2. Pengambilan Data Kedua : Temperatur pada titik-titik

pengukuran pada semua variasi fluida kerja. ... 20 Tabel 4.3. Pengambilan Data Ketiga : Temperatur pada titik-titik

pengukuran pada semua variasi fluida kerja. ... 22 Tabel 4.4. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR),

Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Pengambilan Data

Pertama ... 26 Tabel 4.5. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (Fr),

Kedua ... 27 Tabel 4.6. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR),

(16)

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).

(17)

memasak pagi, siang dan malam, (3) cara memasak dengan mengukus atau menggoreng.

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.

(18)

biaya yang lebih mahal dibandingkan kompor surya jenis kotak dan parabola piringan.

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

(19)

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.

2. Mengetahui temperatur maksimal (temperatur air yang dipanaskan), efisiensi kompor, dan efisiensi sensibel yang dapat dihasilkan.

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.

(20)

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

(21)

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 (Cylindric)

2. Piringan (Disc)

(22)

Jenis trough berbentuk setengah tabung memanjang. Jenis ini dapat menghasilkan temperatur 90ºC sampai 290ºC dengan efisiensi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 reflektor, panci pemasak dan dapat ditambahkan sebuah tangki penyimpan panas sehingga proses memasak dapat dilakukan pada malam hari. Reflektor berfungsi untuk memperbanyak jumlah radiasi surya yang masuk ke dalam pipa absorber.

(23)

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 : ( Arismunandar , 1995 ).

(2.1) dengan :

FR : Faktor pelepasan panas

G : Radiasi yang datang (W/m2) Ta : Temperatur sekitar (K)

T1 : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K)

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

() : Faktor transmitan-absorpan kolektor

Faktor pelepasan panas kolektor (FR) dihitung dengan persamaan : ( Arismunandar , 1995)

(2.2) dengan :

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

AC : Luasan kolektor (m2)

T2 : Temperatur fluida kerja keluar kolektor (K)

CPF : kalor jenis fluida kerja ( Kal/Kg0C )

 

















G

T

U

F

a L R R 1















L a



(24)

Koefisien kerugian UL tergantung dari beberapa parameter diantaranya

kualitas pipa absorber dan isolasi selubung kaca. Untuk perancangan praktis harga ULsebesar 8 W/(m2.K). ( Arismunandar , 1995 )

Efisiensi sensibel didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa air dalam panci pemasak dari temperatur awal sampai temperatur tertentu (95°C) dengan jumlah energi surya yang datang selama interval waktu tertentu. Pemilihan temperatur akhir 95°C dimaksudkan agar tidak terjadi pendidihan pada kondisi akhir air.

( Arismunandar , 1995 )

(2.3) dengan :

S



_{: efisiensi sensible}

W

m

_{: massa fluida air dalam panci pemasak ( Kg )}

CP : kalor jenis fluida air dlam panic pemasak ( Kal/Kg0C )

Daya sensibel adalah laju energi sensibel yang digunakan untuk memanaskan air dan dinyatakan dengan persamaan : ( Arismunandar , 1995 )

(2.4) dengan :

QH : Daya sensible ( Watt )





 _t

C

P W

S

dt G A

T C

m

0

. . .



t

T

C

m

Q

_h W P





.

(25)

Daya pendidihan adalah laju aliran energi yang dipakai untuk mendidihkan sejumlah massa air selama waktu tertentu dan dapat dihitung dengan persamaan : ( Arismunandar , 1995 )

(2.5) Qb : Daya laten ( Watt )

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: ( Arismunandar , 1995 )

(2.6) dengan :

ηb : Efisiensi laten

hfg : koefisien udara

t

h

m

Q

_b W fg





.





t

C

fg W b

dt G A

h m

0

. .

(26)

11

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

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

2. Pipa absorber.

3. Panci pemasak berisi air.

4. Panci pemasak berisi oli mesin, minyak tumbuhan dan air. Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat pada gambar :

Gambar 3.1. Komponen Kompor Surya Tipe Parabola Silinder dengan Penyimpan Panas

11

BAB III

3.1 Skema Alat

2. Pipa absorber.

Gambar 3.1. Komponen Kompor Surya Tipe Parabola Silinder dengan Penyimpan Panas

11

BAB III

3.1 Skema Alat

2. Pipa absorber.

(27)

3.2 Ukuran Alat dan Bahan

1. Luasan kolektor lebar 0,8 m, panjang 1 m dan radius 0,5 m dengan bahan aluminium.

2. Pipa Absorber panjang 1 m, diameter 3/4 inci dengan bahan tembaga. 3. Selubung kaca pipa absorber dari kaca lampu neon.

4. Pipa sirkulasi fluida kerja panjang 1,5 m, diameter 1/2 inci dengan bahan kuningan.

5. Tabung ekspansi dari bahan kaleng bekas oli mesin.

Gambar 3.2. Peletakan Termokopel dan Ukuran. 0,8 m 1 m

1 m R 0,5

m

300 1,5 m

1 m R 0,5

m

300 1,5 m

1 m R 0,5

m

(28)

Keterangan :

1. T1berada pada ujung bawah saluran masuk (pipa penghubung) pada

reflektor.

2. T2berada pada saluran menuju panci pemasak.

3. T3berada di bagian dalam tangki penyimpan air.

4. T4berada pada tangki penyimpan fluida kerja (oli mesin, minyak

tumbuhan, air)

3.3 Cara kerja alat

Radiasi energi surya yang datang, dipantulkan oleh reflektor menuju pipa absorber yang mengkonversikannya menjadi panas. Panas yang terjadi diambil oleh fluida kerja (oli mesin, minyak tumbuhan, air) di dalam pipa absorber sehingga temperatur fluida kerja tersebut akan naik. Kenaikan temperatur fluida kerja ini menyebabkan rapat masanya turun sehingga fluida kerja dapat mengalir secara alami ke panci pemasak yang berada di sebelah atas reflektor. Hal ini terjadi secara berulang-ulang.

3.4 Variabel yang divariasikan

(29)

3.5 Peralatan Pendukung

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a. Solar Meter

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

b. Stopwatch

Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pengambilan data setiap 10 menit.

c. Thermo Logger

Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur pada reflektor, dan temperatur air pada panci pemasak setiap menit.

e. DataLogger

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

3.6 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 reflektor (G). 4. Temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T2).

5. Temperatur air dalam panci pemasak (T3).

(30)

7. Lama waktu pemanasan air dalam panci pemasak.

Untuk pengukuran temperatur menggunakan termokopel dan untuk pengukuran radiasi surya menggunakan solar meter.

3.7 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 reflektor 0,8 m2dengan variasi fluida kerja oli, minyak goring dan air.

2. Mengisi panci pemasak dengan volume air 0,5 liter.

3. Mengarahkan reflektor menghadap ke utara atau selatan sehingga mendapatkan radiasi surya sepanjang hari.

4. Memasang thermo logger pada ketiga kompor surya yang akan diambil datanya.

5. Mengukur temperatur fluida mula-mula yakni temperatur fluida kerja masuk pipa absorber (T1), temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T2), temperatur air dalam panci pemasak (T3) dan temperatur oli dalam panci pemasak (T4).

6. Pengambilan data selanjutnya dilakukan tiap 10 menit.

7. Data radiasi surya juga diambil secara manual menggunakan solar meter bersamaan dengan pencatatan data padathermo logger.

(31)

3.8 Pengolahan dan analisa data

(32)

17

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

(33)

Tabel 4.1. Pengambilan Data Pertama : Temperatur pada titik-titik pengukuran pada semua variasi fluida kerja.

No. Jam G Surya (W/m²) Kompor 1 (oli mesin) Kompor 2 (minyak tumbuhan) Kompor 3 (air)

T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

1 10:05 720 37 44 26 36 30 32 27 28 26 27 26 29

2 10:15 445 40 59 28 38 32 38 28 30 28 28 27 32

3 10:25 980 43 66 34 41 34 46 33 28 33 33 33 32

4 10:35 961 46 69 36 43 35 54 41 29 36 37 35 33

5 10:45 836 50 75 42 46 32 51 40 28 35 37 35 35

6 10:55 1015 51 78 48 48 35 62 45 37 35 41 40 35

7 11:05 1017 51 84 51 51 37 67 53 42 38 46 43 40

8 11:15 1023 53 94 58 56 38 72 59 52 40 49 46 44

9 11:25 1048 56 98 62 57 40 76 67 61 43 52 51 50

10 11:35 1079 59 92 66 59 41 78 69 64 47 53 52 51

11 11:45 1033 52 83 72 53 43 74 69 64 50 53 54 53

12 11:55 450 51 81 67 57 42 74 68 60 51 57 57 54

13 12:05 992 48 75 67 59 41 70 67 59 51 58 58 57

14 12:15 450 43 69 65 51 38 69 62 59 49 57 57 58

15 12:25 800 45 59 59 56 36 64 59 59 46 52 53 58

16 12:35 884 43 58 52 54 41 62 59 59 48 58 58 57

17 12:45 935 43 56 57 48 41 69 60 59 48 59 58 58

18 12:55 908 43 52 52 50 43 65 60 59 48 60 58 58

19 13:05 215 43 53 50 50 41 65 57 53 45 57 55 52

20 13:15 118 43 57 50 51 40 60 56 52 43 55 55 51

Gambar 4.1. Grafik hubungan Temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T2), Radiasi Surya (G) dan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada

pengambilan data pertama. 0 20 40 60 80 100 120

9:36 10:04 10:33

T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

1 10:05 720 37 44 26 36 30 32 27 28 26 27 26 29

2 10:15 445 40 59 28 38 32 38 28 30 28 28 27 32

3 10:25 980 43 66 34 41 34 46 33 28 33 33 33 32

4 10:35 961 46 69 36 43 35 54 41 29 36 37 35 33

5 10:45 836 50 75 42 46 32 51 40 28 35 37 35 35

6 10:55 1015 51 78 48 48 35 62 45 37 35 41 40 35

7 11:05 1017 51 84 51 51 37 67 53 42 38 46 43 40

8 11:15 1023 53 94 58 56 38 72 59 52 40 49 46 44

9 11:25 1048 56 98 62 57 40 76 67 61 43 52 51 50

10 11:35 1079 59 92 66 59 41 78 69 64 47 53 52 51

11 11:45 1033 52 83 72 53 43 74 69 64 50 53 54 53

12 11:55 450 51 81 67 57 42 74 68 60 51 57 57 54

13 12:05 992 48 75 67 59 41 70 67 59 51 58 58 57

14 12:15 450 43 69 65 51 38 69 62 59 49 57 57 58

15 12:25 800 45 59 59 56 36 64 59 59 46 52 53 58

16 12:35 884 43 58 52 54 41 62 59 59 48 58 58 57

17 12:45 935 43 56 57 48 41 69 60 59 48 59 58 58

18 12:55 908 43 52 52 50 43 65 60 59 48 60 58 58

19 13:05 215 43 53 50 50 41 65 57 53 45 57 55 52

20 13:15 118 43 57 50 51 40 60 56 52 43 55 55 51

pengambilan data pertama.

0 200 400 600 800 1000 1200

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

T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

1 10:05 720 37 44 26 36 30 32 27 28 26 27 26 29

2 10:15 445 40 59 28 38 32 38 28 30 28 28 27 32

3 10:25 980 43 66 34 41 34 46 33 28 33 33 33 32

4 10:35 961 46 69 36 43 35 54 41 29 36 37 35 33

5 10:45 836 50 75 42 46 32 51 40 28 35 37 35 35

6 10:55 1015 51 78 48 48 35 62 45 37 35 41 40 35

7 11:05 1017 51 84 51 51 37 67 53 42 38 46 43 40

8 11:15 1023 53 94 58 56 38 72 59 52 40 49 46 44

9 11:25 1048 56 98 62 57 40 76 67 61 43 52 51 50

10 11:35 1079 59 92 66 59 41 78 69 64 47 53 52 51

11 11:45 1033 52 83 72 53 43 74 69 64 50 53 54 53

12 11:55 450 51 81 67 57 42 74 68 60 51 57 57 54

13 12:05 992 48 75 67 59 41 70 67 59 51 58 58 57

14 12:15 450 43 69 65 51 38 69 62 59 49 57 57 58

15 12:25 800 45 59 59 56 36 64 59 59 46 52 53 58

16 12:35 884 43 58 52 54 41 62 59 59 48 58 58 57

17 12:45 935 43 56 57 48 41 69 60 59 48 59 58 58

18 12:55 908 43 52 52 50 43 65 60 59 48 60 58 58

19 13:05 215 43 53 50 50 41 65 57 53 45 57 55 52

20 13:15 118 43 57 50 51 40 60 56 52 43 55 55 51

pengambilan data pertama.

1000 1200

T2 Kompor 1 (oli mesin)

T2 kompor 2 (minyak tumbuhan) T2 kompor 3 (air)

(34)

Gambar 4.2. Grafik hubungan Temperatur air dalam panci pemasak (T3), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data pertama.

Gambar 4.3. Grafik hubungan Temperatur oli dalam panci pemasak (T4), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data pertama. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 9:36 10:48 0 10 20 30 40 50 60 70 9:36 10:48

Gambar 4.3. Grafik hubungan Temperatur oli dalam panci pemasak (T4), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data pertama. 0 200 400 600 800 1000 1200

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

0 200 400 600 800 1000 1200

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

Gambar 4.3. Grafik hubungan Temperatur oli dalam panci pemasak (T4), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data pertama.

T3 Kompor 1 (oli mesin)

T3 Kompor 2 (minyak tumbuhan)

T3 Kompor 3 (air)

G Surya (W/m²)

1000

1200 _{T4 kompor 1}

(oli mesin)

(35)

Tabel 4.2. Pengambilan Data Kedua : Temperatur pada titik-titik pengukuran pada semua variasi fluida kerja.

No. Jam G Surya (W/m²)

Kompor 1 (oli mesin) Kompor 2 (minyak tumbuhan) Kompor 3 (air)

T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

1 10:15 794 33 37 27 26 32 41 27 24 27 28 26 24

2 10:25 808 37 43 27 27 36 45 29 27 33 35 33 29

3 10:35 958 42 51 30 29 37 49 34 29 35 37 36 33

4 10:45 168 43 56 33 32 34 48 39 33 35 40 37 34

5 10:55 494 42 54 34 36 34 44 37 36 35 38 37 36

6 11:05 234 49 67 35 38 33 44 36 35 35 40 38 37

7 11:15 836 52 76 44 44 36 49 38 35 37 40 41 38

8 11:25 340 56 80 49 54 35 49 38 36 38 41 41 38

9 11:35 1057 53 77 51 64 37 51 41 36 40 42 43 39

10 11:45 741 57 82 57 67 35 56 42 36 40 43 43 39

11 11:55 742 51 69 53 70 34 51 43 42 41 44 43 43

12 12:05 593 53 73 54 67 36 58 46 42 42 45 46 43

13 12:15 450 54 74 56 67 35 58 49 44 43 46 46 44

14 12:25 716 46 61 51 67 35 53 48 46 42 45 46 46

15 12:35 950 42 51 51 64 36 57 49 45 43 45 45 46

16 12:45 1048 38 46 49 59 40 60 50 45 46 51 52 48

17 12:55 996 38 44 51 57 40 65 51 48 48 53 53 50

18 13:05 915 40 46 50 52 42 64 52 48 49 54 57 50

19 13:15 1026 38 45 44 52 42 60 52 46 49 54 56 51

20 13:25 604 36 43 43 51 38 59 51 50 46 54 53 52

21 13:35 882 37 43 43 49 40 59 50 48 43 58 51 51

22 13:45 769 35 41 41 46 38 57 49 49 43 51 51 51

23 13:55 733 35 38 37 45 38 54 48 48 43 51 51 51

24 14:05 771 35 37 38 43 41 57 49 48 43 51 51 51

(36)

pengambilan data kedua.

Gambar 4.5. Grafik hubungan Temperatur air dalam panci pemasak (T3), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data kedua. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 9:36 10:48 0 10 20 30 40 50 60 9:36 10:48

Gambar 4.5. Grafik hubungan Temperatur air dalam panci pemasak (T3), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data kedua. 0 200 400 600 800 1000 1200

12:00 13:12 14:24 15:36

0 200 400 600 800 1000 1200

12:00 13:12 14:24 15:36

Gambar 4.5. Grafik hubungan Temperatur air dalam panci pemasak (T3), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data kedua.

1000 1200

T2 kompor 1 (oli mesin)

G Surya (W/m²)

1000 1200

T3 kompor 2 (minyak tumbuhan)

(37)

Gambar 4.6. Grafik hubungan Temperatur oli dalam panci pemasak (T4), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data kedua.

Tabel 4.3. Pengambilan Data Ketiga : Temperatur pada titik-titik pengukuran pada semua variasi fluida kerja.

No. Jam G Surya Kompor 1 (oli mesin) Kompor 2 (minyak tumbuhan) Kompor 3 (air)

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

1 10:45 750 36 43 25 27 36 43 27 26 34 32 24 27

2 10:55 844 44 60 29 30 43 59 29 27 35 40 29 28

3 11:05 915 48 66 36 35 48 67 35 40 36 46 35 32

4 11:15 913 51 73 45 43 51 78 42 43 37 57 43 35

5 11:25 906 52 75 53 46 53 82 50 46 38 66 53 42

6 11:35 895 53 76 60 51 57 86 58 51 40 75 62 46

7 11:45 925 54 75 65 53 57 85 64 53 41 76 69 50

8 11:55 892 53 75 67 56 58 85 67 54 41 76 72 51

9 12:05 738 50 66 67 54 51 73 68 54 40 73 73 53

10 12:15 799 51 67 65 51 52 73 67 53 41 68 67 50

11 12:25 822 51 67 64 54 51 70 65 57 41 64 65 51

12 12:35 789 51 65 62 51 52 70 64 53 43 62 62 49

13 12:45 835 50 61 61 51 51 67 62 53 42 60 60 49

14 12:55 819 45 56 60 50 45 59 62 50 37 59 60 46

15 13:05 704 43 51 58 50 43 52 59 51 38 54 57 51

16 13:15 714 43 50 53 46 43 52 54 50 40 51 52 48

0 10 20 30 40 50 60 70 80 9:36 10:48

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

1 10:45 750 36 43 25 27 36 43 27 26 34 32 24 27

2 10:55 844 44 60 29 30 43 59 29 27 35 40 29 28

3 11:05 915 48 66 36 35 48 67 35 40 36 46 35 32

4 11:15 913 51 73 45 43 51 78 42 43 37 57 43 35

5 11:25 906 52 75 53 46 53 82 50 46 38 66 53 42

6 11:35 895 53 76 60 51 57 86 58 51 40 75 62 46

7 11:45 925 54 75 65 53 57 85 64 53 41 76 69 50

8 11:55 892 53 75 67 56 58 85 67 54 41 76 72 51

9 12:05 738 50 66 67 54 51 73 68 54 40 73 73 53

10 12:15 799 51 67 65 51 52 73 67 53 41 68 67 50

11 12:25 822 51 67 64 54 51 70 65 57 41 64 65 51

12 12:35 789 51 65 62 51 52 70 64 53 43 62 62 49

13 12:45 835 50 61 61 51 51 67 62 53 42 60 60 49

14 12:55 819 45 56 60 50 45 59 62 50 37 59 60 46

15 13:05 704 43 51 58 50 43 52 59 51 38 54 57 51

16 13:15 714 43 50 53 46 43 52 54 50 40 51 52 48

0 200 400 600 800 1000 1200

12:00 13:12 14:24 15:36

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

1 10:45 750 36 43 25 27 36 43 27 26 34 32 24 27

2 10:55 844 44 60 29 30 43 59 29 27 35 40 29 28

3 11:05 915 48 66 36 35 48 67 35 40 36 46 35 32

4 11:15 913 51 73 45 43 51 78 42 43 37 57 43 35

5 11:25 906 52 75 53 46 53 82 50 46 38 66 53 42

6 11:35 895 53 76 60 51 57 86 58 51 40 75 62 46

7 11:45 925 54 75 65 53 57 85 64 53 41 76 69 50

8 11:55 892 53 75 67 56 58 85 67 54 41 76 72 51

9 12:05 738 50 66 67 54 51 73 68 54 40 73 73 53

10 12:15 799 51 67 65 51 52 73 67 53 41 68 67 50

11 12:25 822 51 67 64 54 51 70 65 57 41 64 65 51

12 12:35 789 51 65 62 51 52 70 64 53 43 62 62 49

13 12:45 835 50 61 61 51 51 67 62 53 42 60 60 49

14 12:55 819 45 56 60 50 45 59 62 50 37 59 60 46

15 13:05 704 43 51 58 50 43 52 59 51 38 54 57 51

16 13:15 714 43 50 53 46 43 52 54 50 40 51 52 48

(38)

pengambilan data ketiga.

Gambar 4.8. Grafik hubungan Temperatur air dalam panci pemasak (T3), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data ketiga. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10:33 11:02 11:31

0 10 20 30 40 50 60 70 80

10:33 11:02 11:31

Gambar 4.8. Grafik hubungan Temperatur air dalam panci pemasak (T3), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data ketiga. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

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

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

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

Gambar 4.8. Grafik hubungan Temperatur air dalam panci pemasak (T3), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor dengan variasi oli mesin, kompor dengan variasi minyak tumbuhan, dan kompor dengan variasi air pada pengambilan data ketiga.

1000

T2 kompor 2 (minyak tumbuhan)

T2 kompor 3 (air)

G Surya (W/m²)

1000 T3 kompor 1 (oli mesin)

(39)

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 (



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

persamaan 2, sebagai contoh perhitungan diambil data Tabel Data Pertama kompor 1 (oli) pada pukul 10.55 WIB yakni radiasi matahari (G) = 1015 W/m2, suhu masuk kolektor (T1) = 51 oC, suhu keluar kolektor (T2) = 78oC,

dan suhu udara sekitar saat itu (Ta) = 32oC.

R

F = , ( )

, ( ) ( )

R

F = 0,08 0 10 20 30 40 50 60

10:33 11:02 11:31











L a



C PF F R

T

U

G

A

T

C

m

F





1 1 2 .

)

(

.



4.2 Pengolahan Data



persamaan 2, sebagai contoh perhitungan diambil data Tabel Data Pertama kompor 1 (oli) pada pukul 10.55 WIB yakni radiasi matahari (G) = 1015 W/m2, suhu masuk kolektor (T1) = 51 oC, suhu keluar kolektor (T2) = 78oC,

R

F = , ( )

, ( ) ( )

R

F = 0,08

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

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











L a



C PF F R

T

U

G

A

T

C

m

F





1 1 2 .

)

(

.



4.2 Pengolahan Data



persamaan 2, sebagai contoh perhitungan diambil data Tabel Data Pertama kompor 1 (oli) pada pukul 10.55 WIB yakni radiasi matahari (G) = 1015 W/m2, suhu masuk kolektor (T1) = 51 oC, suhu keluar kolektor (T2) = 78 oC,

R

F = , ( )

, ( ) ( )

R

F = 0,08

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

(40)

= 5.05 %

Sedangkan sebagai contoh perhitungan dalam menentukan efisiensi sensibel (ηs) dan daya sensibel (Qh) dapat diambil dari data tabel data pertama

kompor 1 (oli) pada pukul 10.05 WIB :

= 0.5*4200*(51-48)/((1.5*(1017+1015)/2))*600)

= 0,689 %

h

Q

. = , ( ) h

Q

.

= 17,5 W

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

disajikan dalam bentuk tabel sebagai berikut :

 

         G T T U F

F i a

L R R





            1015 32 51 8 8 , 0 8 , 0 08 , 0





  _t C P W S dt G A T C m 0 . . .



t

T

C

m

Q

_h W P





.

(41)

Tabel 4. 4. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR), Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Pengambilan Data Pertama.

Kompor 1 (oli mesin) Kompor 2 (minyak tumbuhan) Kompor 3 (air) Kompor 1 (oli mesin) Kompor 2 (minyak tumbuhan) Kompor 3 (air)

T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 Daya sensibel FR η ηs Daya sensibel FR η ηs Daya sensibel FR η ηs

1 10:05 720 37 44 26 36 30 32 27 28 26 27 26 29 0 0.03 1.94% 0.801% 0 0.01 0.57% 0 0.00 0.00 0.29% 0.00%

2 10:15 445 40 59 28 38 32 38 28 30 28 28 27 32 7.00 0.12 8.13% 1.965% 3.5 0.03 2.76% 0.40% 3.50 0.00 0.00% 0.40%

3 10:25 980 43 66 34 41 34 46 33 28 33 33 33 32 21.00 0.06 4.60% 0.481% 17.5 0.03 2.49% 1.64% 21.00 0.00 0.00% 1.96%

4 10:35 961 46 69 36 43 35 54 41 29 36 37 35 33 7.00 0.07 4.63% 1.558% 28 0.05 4.00% 1.92% 7.00 0.00 0.21% 0.48%

5 10:45 836 50 75 42 46 32 51 40 28 35 37 35 35 21.00 0.09 5.60% 1.513% -3.5 0.06 4.65% -0.26% 0.00 0.01 0.48% 0.00%

6 10:55 1015 51 78 48 48 35 62 45 37 35 41 40 35 21.00 0.08 5.05% 0.689% 17.5 0.07 5.38% 1.26% 17.50 0.02 1.20% 1.26%

7 11:05 1017 51 84 51 51 37 67 53 42 38 46 43 40 10.50 0.09 6.16% 1.601% 28 0.08 5.93% 1.84% 10.50 0.02 1.58% 0.69%

8 11:15 1023 53 94 58 56 38 72 59 52 40 49 46 44 24.50 0.12 7.54% 0.901% 21 0.09 6.66% 1.37% 10.50 0.02 1.75% 0.69%

9 11:25 1048 56 98 62 57 40 76 67 61 43 52 51 50 14.00 0.12 7.46% 0.878% 28 0.09 6.83% 1.80% 17.50 0.02 1.69% 1.13%

10 11:35 1079 59 92 66 59 41 78 69 64 47 53 52 51 14.00 0.09 5.63% 1.326% 7 0.09 6.80% 0.44% 3.50 0.02 1.08% 0.22%

11 11:45 1033 52 83 72 53 43 74 69 64 50 53 54 53 21.00 0.09 5.68% -1.573% 0 0.08 5.90% 0.00% 7.00 0.01 0.55% 0.44%

12 11:55 450 51 81 67 57 42 74 68 60 51 57 57 54 -17.50 0.24 10.96% 0.000% -3.5 0.21 13.27% -0.31% 10.50 0.05 2.19% 0.94%

13 12:05 992 48 75 67 59 41 70 67 59 51 58 58 57 0.00 0.08 5.23% -0.647% -3.5 0.08 5.78% -0.32% 3.50 0.02 1.34% 0.32%

14 12:15 450 43 69 65 51 38 69 62 59 49 57 57 58 -7.00 0.18 10.66% -2.240% -17.5 0.19 13.40% -1.62% -3.50 0.06 3.02% -0.32%

15 12:25 800 45 59 59 56 36 64 59 59 46 52 53 58 -21.00 0.05 3.36% -1.940% -10.5 0.09 7.03% -1.12% -14.00 0.02 1.43% -1.49%

16 12:35 884 43 58 52 54 41 62 59 59 48 58 58 57 -24.50 0.05 3.31% 1.283% 0 0.07 4.68% 0.00% 17.50 0.03 2.15% 1.39%

17 12:45 935 43 56 57 48 41 69 60 59 48 59 58 58 17.50 0.04 2.72% -1.266% 3.5 0.08 5.91% 0.26% 0.00 0.03 2.25% 0.00%

18 12:55 908 43 52 52 50 43 65 60 59 48 60 58 58 -17.50 0.03 1.94% -0.831% 0 0.07 4.74% 0.00% 0.00 0.04 2.52% 0.00%

19 13:05 215 43 53 50 50 41 65 57 53 45 57 55 52 -7.00 0.18 7.05% 0.000% -10.5 0.40 18.40% -1.25% -10.50 0.24 7.56% -1.25%

(42)

Tabel 4. 5. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR), Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Pengambilan Data Kedua.

1 10:15 794 33 37 27 26 32 41 27 24 27 28 26 24 0 0.01 1.03% 0.000% 0 0.03 2.32% 0 0.00 0.00 0.26% 0.00%

2 10:25 808 37 43 27 27 36 45 29 27 33 35 33 29 0.00 0.02 1.49% 0.793% 7 0.03 2.24% 0.58% 24.50 0.01 0.50% 2.04%

3 10:35 958 42 51 30 29 37 49 34 29 35 37 36 33 10.50 0.03 1.85% 1.243% 17.5 0.03 2.51% 1.32% 10.50 0.01 0.42% 0.79%

4 10:45 168 43 56 33 32 34 48 39 33 35 40 37 34 10.50 0.35 9.69% 0.705% 17.5 0.23 16.30% 2.07% 3.50 0.09 5.67% 0.41%

5 10:55 494 42 54 34 36 34 44 37 36 35 38 37 36 3.50 0.07 4.58% 0.641% -7 0.05 4.08% -1.41% 0.00 0.02 1.22% 0.00%

6 11:05 234 49 67 35 38 33 44 36 35 35 40 38 37 3.50 0.38 8.34% 3.925% -3.5 0.12 9.47% -0.64% 3.50 0.06 4.16% 0.64%

7 11:15 836 52 76 44 44 36 49 38 35 37 40 41 38 31.50 0.09 5.31% 1.984% 7 0.04 3.13% 0.87% 10.50 0.01 0.72% 1.31%

8 11:25 340 56 80 49 54 35 49 38 36 38 41 41 38 17.50 0.34 8.02% 0.668% 0 0.11 8.16% 0.00% 0.00 0.03 1.68% 0.00%

9 11:35 1057 53 77 51 64 37 51 41 36 40 42 43 39 7.00 0.07 4.29% 1.557% 10.5 0.03 2.66% 1.00% 7.00 0.01 0.38% 0.67%

10 11:45 741 57 82 57 67 35 56 42 36 40 43 43 39 21.00 0.11 5.90% -1.259% 3.5 0.07 5.71% 0.26% 0.00 0.01 0.80% 0.00%

11 11:55 742 51 69 53 70 34 51 43 42 41 44 43 43 -14.00 0.07 4.45% 0.350% 3.5 0.06 4.64% 0.31% 0.00 0.01 0.79% 0.00%

12 12:05 593 53 73 54 67 36 58 46 42 42 45 46 43 3.50 0.11 5.83% 0.895% 10.5 0.10 7.41% 1.05% 10.50 0.01 0.97% 1.05%

13 12:15 450 54 74 56 67 35 58 49 44 43 46 46 44 7.00 0.17 6.89% -2.001% 10.5 0.14 10.21% 1.34% 0.00 0.02 1.23% 0.00%

14 12:25 716 46 61 51 67 35 53 48 46 42 45 46 46 -17.50 0.06 3.96% 0.000% -3.5 0.07 5.07% -0.40% 0.00 0.01 0.81% 0.00%

(43)

16 12:45 1048 38 46 49 59 40 60 50 45 46 51 52 48 -7.00 0.02 1.53% 0.457% 3.5 0.05 3.80% 0.23% 24.50 0.01 0.93% 1.63%

17 12:55 996 38 44 51 57 40 65 51 48 48 53 53 50 7.00 0.02 1.21% -0.244% 3.5 0.07 4.99% 0.23% 3.50 0.01 0.96% 0.23%

18 13:05 915 40 46 50 52 42 64 52 48 49 54 57 50 -3.50 0.02 1.30% -1.443% 3.5 0.07 4.72% 0.24% 14.00 0.02 1.04% 0.98%

19 13:15 1026 38 45 44 52 42 60 52 46 49 54 56 51 -21.00 0.02 1.37% -0.286% 0 0.05 3.46% 0.00% -3.50 0.01 0.93% -0.24%

20 13:25 604 36 43 43 51 38 59 51 50 46 54 53 52 -3.50 0.03 2.31% 0.000% -3.5 0.10 6.86% -0.29% -10.50 0.04 2.46% -0.86%

21 13:35 882 37 43 43 49 40 59 50 48 43 58 51 51 0.00 0.02 1.36% -0.565% -3.5 0.06 4.26% -0.31% -7.00 0.05 3.32% -0.63%

22 13:45 769 35 41 41 46 38 57 49 49 43 51 51 51 -7.00 0.02 1.57% -1.243% -3.5 0.07 4.91% -0.28% 0.00 0.03 2.01% 0.00%

23 13:55 733 35 38 37 45 38 54 48 48 43 51 51 51 -14.00 0.01 0.83% 0.310% -3.5 0.06 4.33% -0.31% 0.00 0.03 2.11% 0.00%

24 14:05 771 35 37 38 43 41 57 49 48 43 51 51 51 3.50 0.01 0.52% -0.323% 3.5 0.06 4.06% 0.31% 0.00 0.03 2.01% 0.00%

(44)

Tabel 4. 6. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR), Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Pengambilan Data Ketiga.

No. Jam G Surya_(W/m²)

1 10:45 750 36 43 25 27 36 43 27 26 34 32 24 27 0 0.02 1.87% 1.171% 0 0.02 1.87% 0 0.00 -0.01 -0.54% 0.00%

2 10:55 844 44 60 29 30 43 59 29 27 35 40 29 28 14.00 0.05 3.67% 1.857% 7 0.05 3.69% 0.59% 17.50 0.02 1.20% 1.46%

3 11:05 915 48 66 36 35 48 67 35 40 36 46 35 32 24.50 0.06 3.76% 2.298% 21 0.06 3.97% 1.59% 21.00 0.03 2.20% 1.59%

4 11:15 913 51 73 45 43 51 78 42 43 37 57 43 35 31.50 0.07 4.53% 2.052% 24.5 0.09 5.56% 1.79% 28.00 0.06 4.39% 2.04%

5 11:25 906 52 75 53 46 53 82 50 46 38 66 53 42 28.00 0.08 4.74% 1.814% 28 0.10 5.95% 2.05% 35.00 0.08 6.17% 2.57%

6 11:35 895 53 76 60 51 57 86 58 51 40 75 62 46 24.50 0.08 4.77% 1.282% 28 0.10 5.87% 2.07% 31.50 0.11 7.74% 2.33%

7 11:45 925 54 75 65 53 57 85 64 53 41 76 69 50 17.50 0.07 4.20% 0.514% 21 0.09 5.51% 1.54% 24.50 0.10 7.47% 1.79%

8 11:55 892 53 75 67 56 58 85 67 54 41 76 72 51 7.00 0.07 4.57% 0.000% 10.5 0.10 5.44% 0.77% 10.50 0.11 7.73% 0.77%

9 12:05 738 50 66 67 54 51 73 68 54 40 73 73 53 0.00 0.07 4.00% -0.607% 3.5 0.09 5.46% 0.29% 3.50 0.12 8.79% 0.29%

10 12:15 799 51 67 65 51 52 73 67 53 41 68 67 50 -7.00 0.06 3.71% -0.288% -3.5 0.08 4.84% -0.30% -21.00 0.09 6.63% -1.82%

11 12:25 822 51 67 64 54 51 70 65 57 41 64 65 51 -3.50 0.06 3.62% -0.579% -7 0.07 4.30% -0.58% -7.00 0.08 5.50% -0.58%

12 12:35 789 51 65 62 51 52 70 64 53 43 62 62 49 -7.00 0.05 3.28% -0.287% -3.5 0.07 4.19% -0.29% -10.50 0.07 4.67% -0.87%

13 12:45 835 50 61 61 51 51 67 62 53 42 60 60 49 -3.50 0.04 2.47% -0.282% -7 0.06 3.57% -0.57% -7.00 0.06 4.22% -0.57%

14 12:55 819 45 56 60 50 45 59 62 50 37 59 60 46 -3.50 0.04 2.58% -0.613% 0 0.05 3.29% 0.00% 0.00 0.07 5.38% 0.00%

15 13:05 704 43 51 58 50 43 52 59 51 38 54 57 51 -7.00 0.03 2.19% -1.646% -10.5 0.04 2.46% -0.92% -10.50 0.06 4.51% -0.92%

(45)

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 FRharus

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, di mana data yang dikeluarkan oleh termokopel pada Temperatur fluida kerja masuk pipa absorber (T1) lebih besar dari Temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T2) sehingga nilai dari FRdan η menjadi minus. ( pada tabel perhitungan

diberi tanda diblok dengan warna )

(46)

Gambar 4.10. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dan Waktu pada Pengambilan Data Pertama

Dari gambar 4.10, diketahui :

Efisiensi tertinggi pada Kompor 1 (oli mesin) = 0,1096 x 100% = 10,96 %

Efisiensi tertinggi pada Kompor 2 (minyak tumbuhan) = 0,2036 x 100% = 20,36 %

Efisiensi tertinggi pada Kompor 3 (air) = 0,0756 x 100% = 7,56 %

Radiasi surya rata-rata = 795,45 W/m2

Dari grafik hubungan di atas dapat terlihat perbedaan ketinggian efisiensi pada tiap-tiap kompor. Efisiensi kompor tertinggi terlihat pada kompor dengan variasi minyak tumbuhan yaitu mencapai 20,36 %. Semakin tinggi temperatur fluida kerja, maka semakin kecil massa jenisnya sehingga fluida akan merambat naik

0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00%

9:36 10:04 10:33

0 200 400 600 800 1000 1200

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

η kompor 1 (oli mesin)

η kompor 2 (minyak tumbuhan)

η kompor 3 (air)

(47)

menuju panci pemasak dengan ketinggian 10 cm dengan kisaran radiasi surya rata-rata 795,45 W/m2.

Gambar 4.11. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dan Waktu pada Pengambilan Data Kedua

Dari grafik hubungan di atas dapat terlihat perbedaan ketinggian efisiensi pada tiap-tiap kompor. Efisiensi kompor tertinggi terlihat pada kompor dengan variasi fluida kerja minyak tumbuhan yaitu mencapai 16,30 %. Semakin tinggi

-2,00% 0,00% 2,00% 4,00% 6,00% 8,00% 10,00% 12,00% 14,00% 16,00% 18,00% 9:36 10:48

0 200 400 600 800 1000 1200

10:48 12:00 13:12 14:24 15:36

1000

1200 _{η kompor 1 (oli} mesin)

η kompor 2 (minyak tumbuhan) η kompor 3 (air)

(48)

temperatur fluida kerja, maka semakin kecil massa jenisnya sehingga fluida akan merambat naik menuju panci dengan ketinggian 10 cm dengan kisaran radiasi surya rata-rata 731,96 W/m2.

Gambar 4.12. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Pengambilan Data Ketiga

Dari grafik hubungan di atas dapat terlihat perbedaan ketinggian efisiensi pada tiap-tiap kompor. Efisiensi kompor tertinggi terlihat pada kompor dengan fluida

0,00% 1,00% 2,00% 3,00% 4,00% 5,00% 6,00% 7,00% 8,00% 9,00% 10,00% 10:33 11:02

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

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

η kompor 1 (oli mesin)

η kompor 2 (minyak tumbuhan) η kompor 3 (air)

(49)

kerja air yaitu mencapai 8,79 %. Semakin tinggi temperatur fluida kerja, maka semakin kecil massa jenisnya sehingga fluida akan merambat naik menuju panci dengan ketinggian 10 cm dengan kisaran radiasi surya rata-rata 828,75 W/m2.

Gambar 4.12. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Pengambilan Data Pertama

Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 1 (oli mesin) = 0,0196 x 100% = 1.96 %

Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 2 (minyak tumbuhan) = 0,0192 x 100% = 1,92 %

Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 3 (air) = 0,0196 x 100% = 1,96 %

-0,500% 0,000% 0,500% 1,000% 1,500% 2,000% 2,500%

9:36 10:04 10:33

0 200 400 600 800 1000 1200

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

ηs kompor 1 (oli mesin)

ηs kompor 2 (minyak tumbuhan)

ηs kompor 3 (air)

(50)

Dari grafik hubungan di atas dapat terlihat perbedaan ketinggian efisiensi sensibel pada tiap-tiap kompor. Efisiensi sensibel kompor tertinggi terlihat pada kompor 1 dan 3 (oli dan air) yaitu mencapai 1,96 %. Temperatur pada pipa masukan menuju panci pemasak paling besar dibandingkan kompor yang lain. Pada pengambilan data ini, kisaran radiasi surya rata-rata yang dihasilkan adalah 795,45 W/m2.

Gambar 4.14. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dan Waktu pada Pengambilan Data Kedua

Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 1 (oli mesin) = 0,0392 x 100% = 3,92%

-1,000% -0,500% 0,000% 0,500% 1,000% 1,500% 2,000% 2,500% 3,000% 3,500% 4,000% 4,500% 9:36 10:48

0 200 400 600 800 1000 1200

10:48 12:00 13:12 14:24 15:36

ηs kompor 1 (oli mesin)

ηs kompor 2 (minyak tumbuhan) ηs kompor 3 (air)

(51)

Dari grafik hubungan di atas dapat terlihat perbedaan ketinggian efisiensi sensibel pada tiap-tiap kompor. Efisiensi sensibel kompor tertinggi terlihat pada kompor 1 (oli) yaitu mencapai 3,92 %. Temperatur pada pipa masukan menuju panci pemasak paling besar dibandingkan kompor yang lain. Pada pengambilan data ini, kisar