KAJIAN EKSPERIMENTAL PENGGUNAAN ABSORBER PASIR DAN ABSORBER BATU GERANIT TERHADAP LAJU PERPINDAHAN KALOR YANG DITERIMA AIR PADA KOLEKTOR SURYA TIPE PELAT DATAR - Repository UNRAM

(1)

Tugas Akhir

KAJIAN EKSPERIMENTAL PENGGUNAAN ABSORBER PASIR DAN ABSORBER BATU GERANIT TERHADAP LAJU PERPINDAHAN KALOR

YANG DITERIMA AIR PADA KOLEKTOR SURYA TIPE PELAT DATAR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat sarjana S-1

Jurusan Teknik Mesin

Oleh : HARI JATMIKO

F1C 009 014

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

Oleh : HARI JATMIKO

F1C 009 014

Telah diperiksa dan disetujui oleh : 1. Pembimbing Utama

Made Wirawan, ST.,MT. Tanggal :...2013 NIP. 19710728199803 1 002

2. Pembimbing Pendamping

Ida Bagus Alit, ST., MT. Tanggal :...2013 NIP. 19711226199803 1 001

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mataram

Sinarep, ST., MT. NIP. 19721231199903 1 005

(3)

Oleh :

Hari Jatmiko F1C009014

Telah dipertahankan di depan dewan penguji pada tanggal 09 November 2013 dan dinyatakan telah memenuhi syarat.

Susunan Tim Penguji :

1. Penguji I 2. Penguji II

Arif Mulyanto, ST.,MT Rudy Sutanto., ST.,MT

NIP. 19700405199903 1 001 NIP.19721208199903 1 002

3. Penguji III

I Kade Wiratama, ST.,M.Sc.,Ph.D NIP. 19680505199702 1 002

Mataram,....November 2013 Dekan Fakultas Teknik

Universitas Mataram

Yusron Sa'adi, ST., MSc., PhD NIP. 19661020199403 1 003

(4)

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir saya yang berjudul “Kajian Eksperimental Penggunaan Absorber Pasir dan Absorber Batu Geranit Terhadap Laju Perpindahan Kalor yang Diterima Air pada Kolektor Surya Tipe Pelat Datar” tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Demikian surat pernyataan ini saya buat tanpa tekanan dari pihak manapun dan dengan kesadaran penuh terhadap tanggung jawab dan konsekuensi serta menyatakan bersedia menerima sangsi terhadap pelanggaran dari pernyataan tersebut.

Mataram, Oktober 2013

(5)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Yang Maha Pengasih dan Penyayang atas segala berkat, bimbingan dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan usulan tugas akhir ini.

Tugas Akhir ini mengambil judul “Kajian Eksperimental Penggunaan Absorber Pasir dan Absorber Batu Geranit Terhadap Laju Perpindahan Kalor yang Diterima Air pada Kolektor Surya Tipe Pelat Datar”, pada penelitian digunakan tiga (3) jenis absorber berbeda antara lain absorber pasir, absorber batu granit dan absorber pasir granit. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh pengguanaan absorber berbeda pada kalor yang diserap air. Disamping itu penulisan Tuga Akhir ini ditujukan untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk mencapai gelar sarjana S-1 Jurusan Teknik Mesin.

Mengingat segala keterbatasan yang ada, penulis membuka pintu atas segala kritik dan saran demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata semoga Tugas Akhir ini bisa memberikan manfaat bagi pembaca serta bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Mataram, Oktober 2013

(6)

UCAPAN TERIMA KASIH

Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, dukungan, masukan dan kontribusi dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Bapak Yusron Saadi, ST., MSc., PhD selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Mataram.

2. Bapak Sinarep, ST., MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mataram.

3. Bapak Made Wirawan, ST., MT, selaku Dosen Pembimbing Utama yang telah memberikan arahan yang berharga tentang konsep – konsep perpindahan panas dalam tugas akhir ini.

4. Bapak Ida Bagus Alit, ST., MT, selaku Dosen Pembimbing Pendamping yang telah memberikan pengarahan tentang kolektor surya.

5. Bapak Arif Mulyanto, ST.,MT., selaku Dosen Penguji 1, yang telah memberikan kritik dan saran demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

6. Bapak Rudy Sutanto., ST.,MT., selaku Dosen Penguji 2 , yang telah memberikan kritik dan saran demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

7. Bapak I Kade Wiratama, ST.,M.Sc.,Ph.D., selaku Dosen Penguji 3, yang telah memberikan kritik dan saran dalam Tugas Akhir ini.

8. Kedua orang tua, Ayah Paiso (Alm), dan Ibu Mesilah, serta kakak – kakak saya, Adi Kariyanto, Hari Adi, Adi Santoso dan Adi Wibowo, terima kasih dengan tulus atas doa dan dukungannya.

9. Shaomi Sanyadika atas doa, perhatian, dorongan dan motivasinya selama penulis mengerjakan skripsi ini.

10. Teman – teman Teknik Mesin M.Saiful Bahri, Ujiburrahman, Suparman Ahmadi, Enok, Irwan, Mbak Wati, M. Hilmi, serta sahabat, Imah, Emi, Ni Luh, saya terima kasih banyak atas doa dan dukungannya.

(7)

DAFTAR ISI

BAB II. DASAR TEORI 2.1. Energi Surya dan Pemanfaatannya...6

2.2. Tinjauan Perpindahan Panas...7

2.2.1. Konduksi...7

(8)

2.2.3. Radiasi...9

2.3. Kolektor Surya...10

2.4. Kolektor Surya Pelat Datar (Flat-Plate Collector)...10

2.4.1. Material Kaca...12

2.4.2. Absorber pada Kolektlr Surya Pelat Datar...12

2.5. Analisa Perpindahan Panas Kolektor...13

2.5.1. Analisa Energi yang Masuk dalam Kolektor...13

2.5.2. Analisa Kalor yang Diserap oleh Air...14

2.5.3. Analisa Energi yang Hilang...14

2.5.4. Analisis Efisiensi Panas Berguna...15

BAB III.Metode Penelitian 3.1. Tempat Penelitian...16

3.2. Variabel – Variabel Penelitian...16

3.3. Alat dan Bahan...17

4.2.1. Energi yang Masuk kedalam Kolektor (Q¿¿...23

4.2.2. Kalor yang Diserap oleh Air (Q_u¿_...24

4.2.3. Energi yang Hilang (Qloss¿...26

(9)

4.2. Pembahasan...16 4.2.1. Perbandingan antara Kenaikan Temperatur

dan Intensitas Radiasi Matahari Terhadap Waktu Penelitian...27 4.2.2. Perbandingan antara Intensitas Radiasi

Matahari dan Temperatur Absorber terhadap Waktu Penelitian...31 4.2.3. Perbandingan antara Kalor yang Diserap

Air dengan Waktu Penelitian...34 4.2.4. Perbandingan antara Efisiensi Kolektor

Surya dengan Waktu Penelitian pada Perbedaan Absorber Kolektor Surya...37 4.2.5. Efisiensi Rata - Rata Kolektor Surya

Perhari...40

BAB V. Penutup

5.1. Kesimpulan...43 5.2. Saran...43

DAFTAR PUSTAKA

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kolektor Tipe Pelat Datar. (a) Kolektor Pelat Datar, (b) Fot Potongan Header dan Riser pada Kolektor Pelat Datar

... 10 Gambar 2.2. Bagian-bagian Kolektor dan Detail Absorber...12 Gambar 3.1 Dimensi Kolektor Surya dengan Menggunakan Absorber

Batu Geranit... 18 Gambar 3.2 Dimensi Kolektor Surya dengan Menggunakan Absorber

Pasir... 18 Gambar 3.3 Dimensi Kolektor Surya dengan Menggunakan Absorber

Pasir Granit... 18 Gambar 3.4 Kontruksi Peralatan... 19 Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian... 22 Gambar 4.1 Hubungan Kenaikan Temperatur Kolektor Surya (∆T),

Intensitas Radiasi Matahari pada (a) Debit Air 200 cc/ menit, (b) Debit Air 250 cc/menit, (c) Debit Air 300 cc/

menit dengan Waktu Penelitian... 28 Gambar 4.2 Hubungan Temperatur Absorber Kolektor Surya, Intensitas

Radiasi Matahari pada (a) Debit Air 200 cc/menit, (b) Debit Air 250 cc/menit, (c) Debit Air 300 cc/menit dengan

Waktu... 32 Gambar 4.3 Hubungan Kalor yang Diserap Air(a) Debit Air 200 cc/

menit, (b) Debit Air 250 cc/menit, (c) Debit Air 300 cc/

(11)

Gambar 4.4 Hubungan Efisiensi Kolektor Surya pada (a) Debit Air 200 cc/menit, (b) Debit Air 250 cc/menit, (c) Debit Air 300 cc/

menit dengan Waktu Penelitian... 38 Gambar 4.5 Efisiensi Rata – Rata Kolektor Surya Perhari (a) Debit Air

200 cc/menit, (b) Debit Air 250 cc/menit, (c) Debit Air 300

(12)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A. TABEL... 45

LAMPIRAN A. 1... 45

LAMPIRAN A. 2...46

(13)

ABSTRAK

Kolektor surya merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menyerap energi surya menjadi energi thermal dan mentransferkan energi tersebut ke fluida. penggunaan variasi absorber bertujuan untuk memanfaatkan bahan alternatif yang tersedia dialam. Media absorber pasir dan batu granit merupakan material yang baik dalam menyimpan panas. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh penggunaan absorber yang berbeda terhadap perpindahan kalor pada air.

Kolektor diletakkan langsung dibawah sinar matahari agar terkena langsung sinar matahari. Variasi penggunaan absorber yang digunakan adalah absorber pasir, absorber batu granit dan absorber pasir granit. Metode pengambilan data pada penelitian ini adalah mengambil data langsung : intensitas radiasi global, temperatur absorber, temperatur air masuk dan temperatur air keluar kolektor.

Dengan penggunaan tiga jenis absorber yang berbeda (absorber pasir, absorber batu granit dan absorber pasir granit) menyebabkan kalor yang diserap oleh air berbeda-beda. Pada debit 300 cc/menit kolektor surya dengan absorber pasir menghasilkan kalor yang diserap air sebesar 80,09 watt, kolektor surya absorber batu granit menghasilkan kalor yang diserap air sebesar 83,76 watt dan kolektor surya absorber pasir granit menghasilkan kalor yang diserap air sebesar 80,64 watt. Waktu penelitian juga mempengaruhi kalor yang diserap oleh air. Mulai pukul 10.00 – 12.30 WITA kalor yang diserap oleh air mengalami kenaikan dan pukul 12.45 – 17.00 WITA kalor yang diserap oleh air mengalami penurunan pada ketiga kolektor surya tersebut.

(14)

ABSTRACT

Solar collector is a device to absorb the solar energy to be thermal energy and transfer the thermal energy into fluid. The use of kind absorb aims to utilize alternative materials that available in nature. Absorber sand and granite is a good material to store heat. The purpose of this research ore to study the effect of use kind absorb of materials on the heat transfer in water.

Collector are placed directly the sun to get direct sunlight. Variation of materials used are sand, granite and sand granite. The research method in this study was laboratory experiment to obtain data : global radiation intensity, the absorber temperature, the inlet and outlet fluids temperatures.

With using three types of absorber (sand absorber, granite absorber and sand granite absorber) causes the heat that absorbed by water diverse. At the rate of flow 300 cc / min, the heat that absorbed by water with sand absorber is 80,09 watts, with granite absorber is 83,76 watts, and with sand granite absorber is 80,64 watts. The time research also affecting the heat that absorbed by water. Starting at 10:00 until 12:30 pm the heat that absorbed by water increases and at 12:45 to 17:00 pm the heat that absorbed by water decreases.