JURNAL SKRIPSI INSTITUT TEKNOLOGI ADHITAMA SURABAYA| 1 ANALISA PENGARUH BUKAAN KERAN TEHADAP KINERJA KOLEKTOR SURYA PEMANAS AIR (SOLAR WATER HEATER) DENGAN KAPASITAS 19 LITER Gamma Kus Sam Rohkmatulloh (02.2009.1.08060) Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Dan Industri, Institut Teknologi Adhitama Surabaya Abstrak Indonesia akan kaya sumber daya alam yang bisa dimanfaatkan salah satu energi yang terbarukan adalah energi surya atau panas matahari yang cukup melimpah dengan rata rata 4,5 kwh/m 2 /hari. Radiasi yang dihasilkan akan dikonversikan menjadi energi termal misal untuk pemanas air dengan alat yang biasa disebut solar water heater Penelitian ini bertujuan untuk menunjukkan pengaruh bukaan keran dengan variasi laju aliran massa fluida terhadap efisiensi kolektor surya pemanas air (solar water heater) konfigurasi pipa pemanas miring. Penelitian ini menggunakan bukaan keran dengan laju aliran massa fluida yaitu 0,07432 L/s (open fully valve) ; 0,06944 (2/3 open fully valve) ; 0,05676 L/s (1/3 fully open valve). Dari hasil tes menunjukkan bahwa efisiensi laju aliran massa fluida dicapai optimum pada bukaan keran 1/3 open fully valve dengan suhu temperatur fluida keluar kolektor 49 C. hasil ini cocok untuk keperluan rumah tangga. Kata kunci : laju aliran massa fluida,konfigurasi sirip sirip pipa serpentist, jenis aliran fluida dalam pipa Abstract Indonesia is rich in natural resources that can be utilized, one of the renewable energy is solar energy or sunlight which is abundant with an average of 4,5 Kwh/m 2 /day. The radiation produced would be converted into thermal energy, such as, for water heater with a tool called a solar water heater. This research aims to show the influence of the opening tap with fluid mass flow rate variation against the efficiency of a solar water heater collector in inclined heater pipe configuration. This research applies the opening tap with a fluid mass flow rate i.e 0,07432 L/s (Fully open valve) ; 0,06944 ( 2 3 open fully valve) ; 0,05676 ( 1 3 open fully valve). From the test result it shows that the optimum efficiency of fluid mass flow rate is at 1 3 open valve opening tap with the fluid temperature of 49 C when it goes out from the collector. This is suitable for household needs. Keyword : fluid mass flow rate, configuration of serpentist pipe fins, type of fluid flow in pipe
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
JURNAL SKRIPSI
INSTITUT TEKNOLOGI ADHITAMA SURABAYA| 1
ANALISA PENGARUH BUKAAN KERAN TEHADAP KINERJA
KOLEKTOR SURYA PEMANAS AIR (SOLAR WATER HEATER)
DENGAN KAPASITAS 19 LITER
Gamma Kus Sam Rohkmatulloh (02.2009.1.08060)
Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknologi Dan Industri,
Institut Teknologi Adhitama Surabaya
Abstrak
Indonesia akan kaya sumber daya alam yang bisa dimanfaatkan salah satu energi yang
terbarukan adalah energi surya atau panas matahari yang cukup melimpah dengan rata rata
4,5 kwh/m2/hari. Radiasi yang dihasilkan akan dikonversikan menjadi energi termal misal
untuk pemanas air dengan alat yang biasa disebut solar water heater Penelitian ini bertujuan
untuk menunjukkan pengaruh bukaan keran dengan variasi laju aliran massa fluida terhadap
efisiensi kolektor surya pemanas air (solar water heater) konfigurasi pipa pemanas miring.
Penelitian ini menggunakan bukaan keran dengan laju aliran massa fluida yaitu 0,07432 L/s
(open fully valve) ; 0,06944 (2/3 open fully valve) ; 0,05676 L/s (1/3 fully open valve).
Dari hasil tes menunjukkan bahwa efisiensi laju aliran massa fluida dicapai optimum pada
bukaan keran 1/3 open fully valve dengan suhu temperatur fluida keluar kolektor 49 C. hasil
ini cocok untuk keperluan rumah tangga.
Kata kunci : laju aliran massa fluida,konfigurasi sirip sirip pipa serpentist, jenis aliran fluida
dalam pipa
Abstract
Indonesia is rich in natural resources that can be utilized, one of the renewable energy is solar
energy or sunlight which is abundant with an average of 4,5 Kwh/m2/day. The radiation
produced would be converted into thermal energy, such as, for water heater with a tool called
a solar water heater. This research aims to show the influence of the opening tap with fluid
mass flow rate variation against the efficiency of a solar water heater collector in inclined
heater pipe configuration. This research applies the opening tap with a fluid mass flow rate
i.e 0,07432 L/s (Fully open valve) ; 0,06944 (2
3 open fully valve) ; 0,05676 (
1
3 open fully
valve). From the test result it shows that the optimum efficiency of fluid mass flow rate is at 1
3 open valve opening tap with the fluid temperature of 49 C when it goes out from the
collector. This is suitable for household needs.
Keyword : fluid mass flow rate, configuration of serpentist pipe fins, type of fluid flow in
pipe
JURNAL SKRIPSI
INSTITUT TEKNOLOGI ADHITAMA SURABAYA| 2
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia akan kaya sumber daya alam yang bisa dimanfaatkan Salah satu energy yang
terbarukan adalah energy surya atau panas matahari yang cukup melimpah dengan rata rata
4,5 kwh/m2/hari.Radiasi yang dihasilkan akan dikonversikan menjadi energy thermal .misal
untuk pemanas air,pompa air. Metoda untuk pengkonversian dibahas secara rinci pada
teknologi thermal surya
Pemanfaatan energy surya banyak di gemari oleh industry pembuat system pemanas air
tenaga surya atau yang biasa disebut dengan solar water heater. Di Indonesia belum banyak
digunakan jika dibandingkan RRC yang mencapai 10 juta m2 yang telah terpasang dan
penjualan tahunan mencapai 3 juta m2 atau tiga kali dari yang terjual di eropa (Lex
Bosselaar,2001)
Gambar 1.1 Komponen penyusun Kolektor Surya
Gambar 1.2 Skema penangkapan radiasi surya ke kolektor
Simulasi Perhitungan Kebutuhan air panas yang dibutuhkan setiap hari banyaknya air hangat
( campuran air dingin dan panas ) akan dijelaskan sebagai berikut:
misal jumlah penghuni yang menggunakan air panas adalah 4 orang maka jika menggunakan
shower dan mandi pagi dan sore maka :
4 orang x 5 liter ( pemakaian shower ) = 20 liter
Jadi dalam satu hari dengan asumsi dua kali mandi dengan shower kita membutuhkan air
hangat sebanyak 40 liter
JURNAL SKRIPSI
INSTITUT TEKNOLOGI ADHITAMA SURABAYA| 3
Penyerapan radiasi matahari sangat diperlukan dalam proses pengkonversian dari radiasi
surya menjadi energy thermal yang terkandung didalam fluida kerja. Pada kenyataanya
intensitas radiasi surya yang dihasilkan relative rendah sehingga untuk memperbesar radiasi
surya dengan cara memperbesar luas penampang kolektor menjadi komponen utama water
heater,diperlukan optimasi pada jumlah,model,desain spesifikasi pipa – pemanas, dan
pengaruh bukaan keran terhadap kinerja kolektor surya pemanas air
2.TINJAUAN PUSTAKA
Temperatur fluida yang masuk pipa tidak sama dengan temperatur air keluaran pipa
dikarenakan mengalami proses pemanasan selama air itu mengalir didalam pipa dan
Temperatur air masuk (Tfi) < Temperatur air keluar (Tfo). Fungsi temperatur air keluar
bergantung dari model efisiensi sirip dan rugi kehilangan kalor total dengan asumsi fungsi
linear dari Tf - Ta
Gambar 2.1 keseimbangan energi pada fluida masuk
Maka persamaanya bisa ditulis sebagai berikut :
........... (2.1)
Jika nilai y disubtitusikan dengan panjang (L) dan temperatur fluida disubtitusikan dengan
temperatur output (Tfo) maka persamaanya menjadi
Tfo− Ta−S
UL
Tfi− Ta−S
UL
= exp (−UL Ac F′
ṁCp) ......................... (2.2)
n W L merupakan Luasan kolektor = Ac sehingga persamaan 2.2 menjadi
Tfo− Ta−S
UL
Tfi− Ta−S
UL
= exp (−UL n W F′L
ṁCp) ........................ (2.3)
JURNAL SKRIPSI
INSTITUT TEKNOLOGI ADHITAMA SURABAYA| 4
Dimana :
Tfo = temperatur keluaran air keluar (K)
Tfi = temperatur masukan air masuk (K)
ṁ = Laju aliran massa air (L/s)
W = jarak antar pipa dengan yang lainya (Meter)
L = panjang pipa (Meter)
Cp = kalor jenis fluida (kJ/kg K)
F’ = model efisiensi sirip total
S = total penerimaan panas radiasi oleh kolektor (W/m2) ;
UL = koefisien kehilangan kalor total (W/m2K)
Untuk mencari kehilangan kalor total (UL) perlu menghitung besarya koefisien kehilangan
kalor bagian atas (Ut) dari plat absorber kolektor surya dan koefisien kehilangan kalor bagian
bawah plat absorber kolektor (Ub). Ada kalaya para enginner menginginkan persamaan
empiris langsung dalam mempermudah perhitungan untuk kerugian kalor yang hilang bagian
atas.persamaan empiris untuk rugi kalor yang hilang bagian atas plat absorber (Ut)
dikembangkan oleh klein (1979) dan mengikuti prosedur dasar Hottel dan woertz yang