KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN …1].pdf · 2018-07-05 · 3.2 Cara Kerja Alat ... meningkatkan efisiensi tungku kayu tradisional dan mencari sumber energi alternatif

i

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN

VARIASI KETINGGIAN KOMPOR

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Program Studi Sains dan Teknologi

Oleh:

Titus Yoga Yanuartanto

NIM : 065214030

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2009

ii

SOLAR COOKER USING THERMAL STORAGE WITH COOKER

HEIGHT VARIATION

FINAL ASSIGNMENT

Presented as a meaning

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering study program

by


Student Number : 065214030

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2009

iii

SKRIPSI



Oleh:


NIM : 065214030

Telah disetujui oleh:

Pembimbing I

iv

SKRIPSI



Disiapkan dan ditulis oleh


NIM : 065214030

Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji

Pada tanggal 21 Desember 2009

Dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji

Nama Lengkap Tanda tangan

Ketua Wibowo Kusbandono, S.T.

Sekretaris Ir. Rines, M.T

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

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, 25 Januari 2010

Penulis


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 inchi 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 oli sebagai fluida kerja. Variabel yang divariasikan yaitu beda ketinggian reflektor dengan tangki penyimpan : 10 cm, 20 cm, dan 30 cm 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.

Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 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. Dari data yang diperoleh, temperatur air maksimal (T3) terdapat pada kompor 3 (10 cm) dengan suhu 74°C pada pengambilan data pertama sedangkan pada kompor 2 (20 cm) dan kompor 1 (30 cm) hanya mencapai 72°C dan 70°C. Efisiensi kompor tertinggi terdapat pada kompor 3 (10 cm) yang mencapai 41,48% pada pengambilan data kedua, efisiensi sensibel tertinggi terdapat pada kompor 3 (10 cm) yang mencapai 3,97% pada pengambilan data kedua.

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

Nama : Titus Yoga Yanuartanto

Nomor Mahasiswa : 065214030

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARI-ASI KETINGGIAN KOMPORbeserta 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

( Titus Yoga Yanuartanto )

vii

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. 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.

4. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak

kesalahan-kesalahan yang disengaja atau tidak disengaja sehingga masih jauh dari

viii

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, 25 Januari 2010

Penulis


ix

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 ........................................................................................ 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 .................................................................................................. 6

2.3 Rumus Perhitungan ..................................................................................... 8

BAB III ............................................................................................................... 10

3.1 Skema Alat ................................................................................................ 10

3.2 Cara Kerja Alat ......................................................................................... 12

3.3 Variabel yang divariasikan........................................................................ 12

x

3.4 Peralatan Pendukung ................................................................................. 13

3.5 Variabel yang diukur ................................................................................. 14

3.6 Langkah penelitian .................................................................................... 14

3.7 Pengolahan dan analisa data ..................................................................... 15

BAB IV ............................................................................................................... 16

4.1 Data Penelitian .......................................................................................... 16

4.2 Pengolahan Data ....................................................................................... 26

4.3 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan ............................................... 30

BAB V ................................................................................................................ 39

5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 39

5.2 Saran ......................................................................................................... 39

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 41

LAMPIRAN ........................................................................................................ 42

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kolektor plat parabola jenis tabung ........................................................ 6

Gambar 2.2. Kompor surya tampak samping ............................................................. 7

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 (30 cm), kompor 2 (20 cm), dan kompor

3 (10 cm), Tanggal 12 Juni 2009 ................................................... 18


Waktu pada kompor 1 (30 cm), kompor 2 (20 cm), dan kompor 3

(10 cm), Tanggal 12 Juni 2009 ........................................................ 18



(10 cm), Tanggal 12 Juni 2009 ........................................................ 19



(10 cm), Tanggal 13 Juni 2009 ........................................................ 21



(10 cm), Tanggal 13 Juni 2009 ........................................................ 21

xii



(10 cm), Tanggal 13 Juni 2009 .................................................... ...... 22



(10 cm), Tanggal 19 Juni 2009 .................................................... ...... 24



(10 cm), Tanggal 19 Juni 2009 ........................................................... 24



(10 cm), Tanggal 19 Juni 2009 ........................................................... 25

Gambar 4. 10. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada Data I Tanggal 12 Juni 2009 ...................................... 31


Waktu pada Data II Tanggal 13 Juni 2009 .................................... 32


Waktu pada Data III Tanggal 19 Juni 2009 ................................... 33

Gambar 4. 13. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G)

dengan Waktu pada Data I Tanggal 12 Juni 2009 .... ..................... 34

Gambar 4. 14. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada Data II Tanggal 13 Juni 2009 ....................................... 35

xiii

Gambar 4. 15. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada Data III Tanggal 19 Juni 2009 ..................................... 36

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4. 1. Pengambilan Data I : Jumat / 12 Juni 2009 .......................................... 17

Tabel 4. 2. Pengambilan Data II : Sabtu / 13 Juni 2009 ......................................... 20

Tabel 4. 3. Pengambilan Data III : Jumat / 19 Juni 2009 ........................................ 23

Tabel 4. 4. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR),

Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data I Tanggal 12

Juni 2009 ............................................................................................... 28

Tabel 4. 6. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR),

Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data III Tanggal

19 Juni 2009 .......................................................................................... 29

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).

Kompor surya yang paling umum dimasyarakatkan di Indonesia dan

negara berkembang lain adalah jenis kotak dan jenis parabola piringan, hal ini

disebabkan pembuatan kedua jenis kompor surya ini relatif mudah dan murah.

Tetapi di beberapa negara/ daerah kedua jenis kompor surya ini sulit diterima

masyarakat, hal ini disebabkan karena cara memasak dengan kedua jenis kompor

surya ini berbeda dengan kebiasaan memasak masyarakat. Kebiasaan memasak

masyarakat diantaranya : (1) memasak dilakukan di dalam ruangan, (2) waktu

2

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.

Beberapa negara seperti India, Mali, Chili, Argentina dan Jerman

dikembangkan kompor surya menggunakan media penyimpan panas jenis

parabola silinder atau jenis pelat datar yang cara pemakaiannya lebih sesuai

dengan kebiasaan memasak di masyarakat. Dengan kompor surya jenis kolektor

parabola silinder atau jenis pelat datar ini proses memasak dapat dilakukan di

dalam ruangan. Jika dilengkapi dengan penyimpan panas dengan kapasitas yang

memadai maka proses memasak dapat dilakukan pada pagi, siang dan malam hari.

Cara memasak mengukus, memanggang dan menggoreng dapat dilakukan dengan

kedua jenis kompor surya ini. Keuntungan lain dari kompor surya jenis parabola

silinder atau pelat datar ini adalah keandalan, kenyamanan pemakaian, perawatan

yang mudah dan umur pakai yang lama. Kelemahan dari kompor surya jenis

parabola silinder atau jenis pelat datar adalah pembuatannya yang memerlukan

3

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

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:

4

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.

3. Beda ketinggian antara fluida keluar kolektor dengan fluida masuk

kompor: 10 cm, 20 cm, dan 30 cm.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

Nusa Tenggara Timur merupakan propinsi termiskin di Indonesia disusul

Lampung, Jawa Timur, Nusa Tenggara Barat dan Sulawesi Tenggara. Masyarakat

di daerah-daerah ini umumnya memanfaatakan kayu bakar untuk memasak.

Penggunaan kompor surya merupakan salah satu cara untuk mencegah kerusakan

hutan (Suharta et al, 2005). Penggunaan kompor surya jenis kotak dan parabola di

India masih dibawah biogas. Hal ini disebabkan cara memasak dengan kompor

surya jenis kotak dan parabola berbeda dengan kebiasaan memasak masyarakat

India (Jagadeesh, 2000). 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 (Doraswami, 1994). Kompor surya

jenis kolektor datar (1,97 m2) menggunakan dua panci pemasak (8 liter)

menghasilkan efisiensi sensibel antara 0,3 sampai 0,36 dan efisiensi laten sekitar

0,49 (Silva et al, 2005). Penelitian kompor surya jenis kolektor datar (4 m2) di

Brazil menggunakan satu tangki penyimpan panas (50 liter), 5 katup kontrol, 3

panci pemasak dan satu oven menghasilkan efisiensi sensibel antara 0,34 sampai

0,38 dan efisiensi laten sekitar 0,30. (Silva et al, 2002).

6

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)

Gambar 2.1. Kolektor plat parabola jenis tabung

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 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.

Gambar 2.2. Kompor surya tampak samping

8

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 :

(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)

(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 temperatur tertentu (95°C) dengan jumlah

( ) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−=G

TTUFF aLRR

1ταη

( )( )[ ]aLC

PFFR TTUGA

TTCmF−−

−=

1

12

.

)(.τα

9

energi surya yang datang selama interval waktu tertentu. Pemilihan temperatur

akhir 95°C 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))

(τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor

∫

∆= t

C

PWS

dtGA

TCm

0

.

..η

tTCmQ PW

h ∆∆

=...

thm

Q fgWb ∆=

..

∫= t

C

fgWb

dtGA

hm

0

.

.η

10

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.

Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 3.1. Skema Alat

11

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

Gambar 3. 3. Peletakan Termokopel

12

Keterangan :

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

reflektor.

2. T2 berada pada saluran menuju panci pemasak.

3. T3 berada di bagian dalam tangki penyimpan air.

4. T4 berada pada tangki penyimpan oli.

3.2 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) 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.

3.3 Variabel yang divariasikan

Variabel yang divariasikan meliputi beda ketinggian reflektor dengan

tangki penyimpan : 10 cm, 20 cm, dan 30 cm dengan luas reflektor 0,8 m2.

13

Gambar 3. 4. 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

Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pengambilan data setiap 10

menit.

14

d. Thermo Logger

Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur pada reflektor, dan

temperatur air pada panci pemasak 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 reflektor (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.

Untuk pengukuran temperatur menggunakan termokopel dan untuk

pengukuran radiasi surya menggunakan solar meter dan piranometer.

3.6 Langkah penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini adalah :

15

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti gambar 3.1 sebanyak 3

alat yaitu kompor surya dengan luas reflektor 0,8 m2 dengan variasi

ketinggian kompor 10 cm, 20 cm, dan 30 cm.

2. Mempersiapkan piranometer yang telah dirangkai dengan logger.

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

4. Mengarahkan reflektor 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

Pengolahan data dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan

pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (2.1)

dan persamaan (2.2).

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

menit. Pengambilan data kompor surya jenis parabola silinder dengan

penyimpan panas yaitu menggunakan variasi beda ketinggian reflektor dengan

tangki penyimpan : 10 cm, 20 cm, dan 30 cm dengan luas reflektor 0,8 m2.

Radiasi energi surya yang datang juga diambil menggunakan alat pengukur

solar meter yang akan digunakan dalam perhitungan untuk mengetahui

efisiensi kolektor dan faktor pelepasan panas kolektor. Pengambilan data tiap

variasi dilakukan beberapa kali (selama 3 hari) untuk mendapatkan data yang

akurat dari setiap variasi yang dilakukan. Tempat pengambilan data dilakukan

di lingkungan Universitas Sanata Dharma.

17

Tabel 4. 1.Pengambilan Data I : Jumat / 12 Juni 2009

No. Jam G Surya (W/m²) Kompor 1 (30 cm) Kompor 2 (20 cm) Kompor 3 (10 cm)

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

1 10:05 360 28 29 25 26 27 21 27 27 29 21 22 26

2 10:15 666 35 40 26 27 31 43 27 28 35 27 25 27

3 10:25 533 41 48 28 28 32 46 27 29 35 32 27 29

4 10:35 720 43 52 30 32 35 52 30 33 36 35 29 33

5 10:45 582 45 58 34 34 35 53 32 35 37 40 32 33

6 10:55 585 49 67 36 36 41 62 35 36 37 44 35 37

7 11:05 650 53 75 44 43 46 76 40 41 38 53 42 40

8 11:15 822 56 82 52 48 51 88 45 45 40 60 49 45

9 11:25 682 57 83 62 54 54 93 56 52 38 67 59 51

10 11:35 859 58 83 67 58 54 97 64 57 41 75 66 56

11 11:45 911 57 80 70 59 54 94 68 60 41 75 72 59

12 11:55 796 58 80 70 59 51 92 72 59 43 78 74 62

13 12:05 200 49 65 72 57 44 70 74 57 38 70 74 57

14 12:15 845 49 62 67 57 43 68 67 58 41 66 67 58

15 12:25 820 49 60 65 52 43 67 66 56 41 64 65 56

16 12:35 155 44 57 64 51 41 59 65 51 36 59 65 51

17 12:45 821 43 51 60 54 35 53 61 54 38 59 61 52

18 12:55 866 44 52 57 50 36 56 57 51 41 54 57 53

19 13:05 725 45 53 57 51 37 57 57 52 40 53 56 53

20 13:15 315 42 51 56 46 37 51 57 46 37 52 54 45

21 13:25 466 42 49 52 48 36 51 53 49 38 51 52 51

22 13:35 204 38 45 51 43 35 46 51 43 35 49 51 54

23 13:45 822 38 44 50 43 32 45 50 54 37 46 50 48

24 13:55 146 36 43 46 40 35 43 49 41 35 43 48 42

18

Gambar 4. 1. Grafik hubungan Temperatur (T2), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor 1 (30 cm), kompor 2 (20 cm), dan kompor 3 (10 cm), Tanggal 12 Juni 2009


19


20

Tabel 4. 2.Pengambilan Data II : Sabtu / 13 Juni 2009

No. Jam G Surya (W/m²) Kompor 1 (30 cm) Kompor 2 (20 cm) Kompor 3 (10 cm)

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

1 10:15 656 33 37 27 26 27 37 27 27 32 26 26 27

2 10:25 539 37 43 27 27 36 43 28 29 34 30 27 28

3 10:35 715 42 51 30 29 41 51 27 33 36 35 28 32

4 10:45 715 43 56 33 32 43 58 32 35 36 40 32 33

5 10:55 197 42 54 34 36 43 58 33 35 34 43 37 35

6 11:05 715 49 67 35 38 49 72 38 38 37 51 40 37

7 11:15 703 52 76 44 44 53 83 44 45 37 60 49 44

8 11:25 901 56 80 49 54 58 89 54 51 40 70 59 52

9 11:35 158 53 77 51 64 57 83 55 50 37 74 68 53

10 11:45 981 57 82 57 67 59 89 67 58 42 75 70 58

11 11:55 403 51 69 53 70 53 74 70 51 38 70 73 54

12 12:05 866 53 73 54 67 53 75 67 57 42 67 67 56

13 12:15 990 54 74 56 67 52 75 66 54 42 65 64 58

14 12:25 115 46 61 51 67 46 61 66 49 36 60 65 50

15 12:35 569 42 51 51 64 42 52 62 49 36 57 61 49

16 12:45 135 38 46 49 59 38 48 59 45 34 52 57 46

17 12:55 753 38 44 51 57 38 46 57 51 36 51 53 49

18 13:05 469 40 46 50 52 41 49 52 50 35 48 50 51

19 13:15 169 38 45 44 52 40 45 52 43 35 48 51 43

20 13:25 210 36 43 43 51 37 43 51 42 35 45 49 43

21 13:35 366 37 43 43 49 37 43 49 41 35 43 45 44

22 13:45 180 35 41 41 46 35 42 48 40 33 42 44 41

23 13:55 231 35 38 37 45 35 40 45 36 33 40 43 38

24 14:05 225 35 37 38 43 34 38 43 38 32 38 42 38

25 14:15 142 34 37 37 43 34 37 43 37 32 38 41 35

21



22


23

Tabel 4. 3.Pengambilan Data III : Jumat / 19 Juni 2009

No. Jam G Surya Kompor 1 (30 cm) Kompor 2 (20 cm) Kompor 3 (10 cm)

(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

24



25


26

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)

persamaan 2, sebagai contoh perhitungan diambil data Tabel Data Pertama

kompor 1 (30 cm) pada pukul 12.35 WIB yakni radiasi matahari (G) = 155

W/m2, suhu masuk kolektor (T1) = 44 oC, suhu keluar kolektor (T2) = 57 oC,

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

= 8,00 %

Sedangkan sebagai contoh perhitungan dalam menentukan efisiensi

sensibel (ηs) dapat diambil dari data tabel data pertama kompor 1 (30 cm)

pada pukul 11.15 WIB :

= 0.5*4200*(62-52)/((1.5*(822+682)/2))*600)

= 3,103 %

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

disajikan dalam bentuk tabel sebagai berikut :

( ) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−=G

TTUFF aiLRR ταη

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

××−×=155

3244844,08,044,0η

∫

∆= t

C

PWS

dtGA

TCm

0

.

..η

27

Tabel 4. 4. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR), Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data I Tanggal 12 Juni 2009

No. Jam G Surya (W/m²)

Kompor 1 (30 cm) Kompor 2 (20 cm) Kompor 3 (10 cm) kompor 1 kompor2 kompor3

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 10:05 360 28 29 25 26 27 21 27 27 29 21 22 26 0 0.01 0.59% 0.455% 0 -0.04 -3.55% 0 0.00 -0.05 -4.66% 0.00% 2 10:15 666 35 40 26 27 31 43 27 28 35 27 25 27 3.50 0.02 1.51% 0.778% 0 0.05 3.70% 0.00% 10.50 -0.03 -2.42% 1.36% 3 10:25 533 41 48 28 28 32 46 27 29 35 32 27 29 7.00 0.04 2.51% 0.745% 0 0.07 5.37% 0.00% 7.00 -0.01 -1.13% 0.78% 4 10:35 720 43 52 30 32 35 52 30 33 36 35 29 33 7.00 0.04 2.41% 1.434% 10.5 0.06 4.76% 1.12% 7.00 0.00 -0.28% 0.74% 5 10:45 582 45 58 34 34 35 53 32 35 37 40 32 33 14.00 0.07 4.17% 0.800% 7 0.08 6.21% 0.72% 10.50 0.01 1.02% 1.08% 6 10:55 585 49 67 36 36 41 62 35 36 37 44 35 37 7.00 0.10 5.53% 3.023% 10.5 0.10 6.92% 1.20% 10.50 0.03 2.37% 1.20% 7 11:05 650 53 75 44 43 46 76 40 41 38 53 42 40 28.00 0.11 5.97% 2.536% 17.5 0.14 8.64% 1.89% 24.50 0.06 4.56% 2.65% 8 11:15 822 56 82 52 48 51 88 45 45 40 60 49 45 28.00 0.10 5.69% 3.103% 17.5 0.14 8.36% 1.59% 24.50 0.07 4.80% 2.22% 9 11:25 682 57 83 62 54 54 93 56 52 38 67 59 51 35.00 0.13 6.53% 1.514% 38.5 0.19 10.09% 3.41% 35.00 0.12 8.42% 3.10% 10 11:35 859 58 83 67 58 54 97 64 57 41 75 66 56 17.50 0.09 5.20% 0.791% 28 0.15 9.18% 2.42% 24.50 0.11 7.79% 2.12% 11 11:45 911 57 80 70 59 54 94 68 60 41 75 72 59 10.50 0.08 4.58% 0.000% 14 0.13 8.12% 1.05% 21.00 0.10 7.36% 1.58% 12 11:55 796 58 80 70 59 51 92 72 59 43 78 74 62 0.00 0.09 4.86% 0.937% 14 0.16 9.53% 1.09% 7.00 0.12 8.53% 0.55% 13 12:05 200 49 65 72 57 44 70 74 57 38 70 74 57 7.00 0.47 5.66% -2.233% 7 0.55 17.72% 0.94% 0.00 0.51 28.62% 0.00% 14 12:15 845 49 62 67 57 43 68 67 58 41 66 67 58 -17.50 0.05 2.90% -0.561% -24.5 0.08 5.76% -3.13% -24.50 0.08 5.82% -3.13% 15 12:25 820 49 60 65 52 43 67 66 56 41 64 65 56 -7.00 0.04 2.52% -0.479% -3.5 0.08 5.69% -0.28% -7.00 0.08 5.51% -0.56% 16 12:35 155 44 57 64 51 41 59 65 51 36 59 65 51 -3.50 0.44 8.00% -1.913% -3.5 0.48 16.24% -0.48% 0.00 0.46 27.19% 0.00% 17 12:45 821 43 51 60 54 35 53 61 54 38 59 61 52 -14.00 0.03 1.89% -0.830% -14 0.06 4.43% -1.91% -14.00 0.07 5.10% -1.91% 18 12:55 866 44 52 57 50 36 56 57 51 41 54 57 53 -10.50 0.03 1.79% 0.000% -14 0.06 4.65% -1.11% -14.00 0.04 2.95% -1.11% 19 13:05 725 45 53 57 51 37 57 57 52 40 53 56 53 0.00 0.03 2.10% -0.449% 0 0.07 5.50% 0.00% -3.50 0.05 3.52% -0.29% 20 13:15 315 42 51 56 46 37 51 57 46 37 52 54 45 -3.50 0.09 5.06% -2.390% 0 0.13 8.55% 0.00% -7.00 0.14 9.16% -0.90% 21 13:25 466 42 49 52 48 36 51 53 49 38 51 52 51 -14.00 0.04 2.81% -0.697% -14 0.09 6.38% -2.39% -7.00 0.08 5.44% -1.20% 22 13:35 204 38 45 51 43 35 46 51 43 35 49 51 54 -3.50 0.11 6.16% -0.455% -7 0.15 10.42% -1.39% -3.50 0.19 13.27% -0.70% 23 13:45 822 38 44 50 43 32 45 50 54 37 46 50 48 -3.50 0.02 1.45% -1.928% -3.5 0.04 3.23% -0.45% -3.50 0.03 2.19% -0.45% 24 13:55 146 36 43 46 40 35 43 49 41 35 43 48 42 -14.00 0.15 8.71% -28.535% -3.5 0.16 10.31% -0.48% -7.00 0.16 10.31% -0.96%

28

Tabel 4. 5. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR), Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data II Tanggal 13 Juni 2009

No. Jam G Surya (W/m²)

Kompor 1 (30 cm) Kompor 2 (20 cm) Kompor 3 (10 cm) kompor 1 kompor2 kompor3

T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 daya sensibel fr η ηs daya


1 10:15 656 33 37 27 26 27 37 27 27 32 26 26 27 0 0.02 1.24% 0.000% 0 0.04 3.19% 0 0.00 -0.02 -1.87% 0.00%

2 10:25 539 37 43 27 27 36 43 28 29 34 30 27 28 0.00 0.03 2.20% 1.116% 3.5 0.03 2.59% 0.39% 3.50 -0.02 -1.50% 0.39% 3 10:35 715 42 51 30 29 41 51 27 33 36 35 28 32 10.50 0.04 2.44% 0.979% -3.5 0.04 2.73% -0.37% 3.50 0.00 -0.28% 0.37% 4 10:45 715 43 56 33 32 43 58 32 35 36 40 32 33 10.50 0.05 3.50% 0.512% 17.5 0.06 4.04% 1.63% 14.00 0.01 1.12% 1.31%

5 10:55 197 42 54 34 36 43 58 33 35 34 43 37 35 3.50 0.24 9.27% 0.512% 3.5 0.31 10.95% 0.51% 17.50 0.13 9.00% 2.56%

6 11:05 715 49 67 35 38 49 72 38 38 37 51 40 37 3.50 0.08 4.66% 2.962% 17.5 0.10 5.96% 2.56% 10.50 0.05 3.91% 1.54% 7 11:15 703 52 76 44 44 53 83 44 45 37 60 49 44 31.50 0.11 6.16% 1.455% 21 0.14 7.64% 1.97% 31.50 0.09 6.52% 2.96% 8 11:25 901 56 80 49 54 58 89 54 51 40 70 59 52 17.50 0.08 4.86% 0.881% 35 0.11 6.20% 2.91% 35.00 0.09 6.59% 2.91%

9 11:35 158 53 77 51 64 57 83 55 50 37 74 68 53 7.00 3.41 -89.71% 2.458% 3.5 -7.67 357.13% 0.44% 31.50 0.76 41.48% 3.97%

10 11:45 981 57 82 57 67 59 89 67 58 42 75 70 58 21.00 0.08 4.68% -1.349% 42 0.10 5.55% 4.92% 7.00 0.09 6.63% 0.82%

11 11:55 403 51 69 53 70 53 74 70 51 38 70 73 54 -14.00 0.17 7.04% 0.368% 10.5 0.20 7.82% 1.01% 10.50 0.23 15.34% 1.01%

12 12:05 866 53 73 54 67 53 75 67 57 42 67 67 56 3.50 0.07 4.27% 0.503% -10.5 0.08 4.69% -1.10% -21.00 0.08 5.66% -2.21%

13 12:15 990 54 74 56 67 52 75 66 54 42 65 64 58 7.00 0.06 3.77% -2.112% -3.5 0.07 4.38% -0.25% -10.50 0.06 4.58% -0.75%

14 12:25 115 46 61 51 67 46 61 66 49 36 60 65 50 -17.50 1.77 -30.77% 0.000% 0 1.77 -30.77% 0.00% 3.50 0.69 36.23% 0.42%

15 12:35 569 42 51 51 64 42 52 62 49 36 57 61 49 0.00 0.05 3.02% -1.326% -14 0.05 3.35% -2.73% -14.00 0.10 7.36% -2.73%

16 12:45 135 38 46 49 59 38 48 59 45 34 52 57 46 -7.00 0.22 9.56% 1.051% -10.5 0.27 11.96% -1.99% -14.00 0.38 25.77% -2.65%

17 12:55 753 38 44 51 57 38 46 57 51 36 51 53 49 7.00 0.02 1.58% -0.382% -7 0.03 2.11% -1.05% -14.00 0.05 4.00% -2.10%

18 13:05 469 40 46 50 52 41 49 52 50 35 48 50 51 -3.50 0.04 2.45% -4.389% -17.5 0.05 3.23% -1.91% -10.50 0.07 5.54% -1.15%

19 13:15 169 38 45 44 52 40 45 52 43 35 48 51 43 -21.00 0.14 7.16% -1.231% 0 0.11 4.65% 0.00% 3.50 0.22 14.67% 0.73%

20 13:25 210 36 43 43 51 37 43 51 42 35 45 49 43 -3.50 0.10 6.32% 0.000% -3.5 0.09 5.29% -1.23% -7.00 0.13 9.22% -2.46%

21 13:35 366 37 43 43 49 37 43 49 41 35 43 45 44 0.00 0.05 3.18% -1.709% -7 0.05 3.18% -1.62% -14.00 0.06 4.34% -3.24%

22 13:45 180 35 41 41 46 35 42 48 40 33 42 44 41 -7.00 0.10 6.39% -4.542% -3.5 0.11 7.45% -0.85% -3.50 0.13 10.03% -0.85%

23 13:55 231 35 38 37 45 35 40 45 36 33 40 43 38 -14.00 0.04 2.53% 1.023% -10.5 0.06 4.22% -3.41% -3.50 0.08 6.10% -1.14%

24 14:05 225 35 37 38 43 34 38 43 38 32 38 42 38 3.50 0.02 1.73% -1.272% -7 0.05 3.52% -2.05% -3.50 0.07 5.45% -1.02%

25 14:15 142 34 37 37 43 34 37 43 37 32 38 41 35 -3.50 0.06 4.10% -60.798% 0 0.06 4.10% 0.00% -3.50 0.11 8.64% -1.27%

29

Tabel 4. 6. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR), Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data III Tanggal 19 Juni 2009

No. Jam G Surya Kompor 1 (30 cm) Kompor 2 (20 cm) Kompor 3 (10 cm) kompor 1 kompor2 kompor3

(W/m²) T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 daya sensibel fr η ηs daya


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% 16 13:15 714 43 50 53 46 43 52 54 50 40 51 52 48 -17.50 0.03 1.89% -17.320% -17.5 0.04 2.43% -1.65% -17.50 0.04 3.02% -1.65%

30

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, di mana data yang

dikeluarkan oleh termokopel pada T1 lebih besar dari T2 sehingga nilai

dari FR dan η menjadi minus.

2. Temperatur fluida oli masuk kolektor maupun keluar kolektor yang naik

maupun turun secara konstan sedangkan radiasi surya (G) yang selalu

berubah-ubah setiap waktu menyebabkan perhitungan faktor pelapasan

panas dan efisiensi menjadi tidak valid.

31

Gambar 4. 10. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data I Tanggal 12 Juni 2009

Dari gambar 4.10, diketahui :

Efisiensi tertinggi pada Kompor 1 (30 cm) = 0,0871 x 100% = 8,71 %



Radiasi surya rata-rata = 606,29 W/m2

Dari grafik hubungan di atas dapat terlihat perbedaan ketinggian efisiensi pada

tiap-tiap kompor. Efisiensi kompor tertinggi terlihat pada kompor 3 (10 cm) yaitu

mencapai 28,62%. Semakin tinggi temperatur fluida kerja (oli), maka semakin

kecil massa jenisnya sehingga fluida akan merambat naik menuju panci pemasak

dengan ketinggian 10 cm dengan kisaran radiasi surya rata-rata 606,29 W/m2.

32

Gambar 4. 11. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data II Tanggal 13 Juni 2009








mencapai 41,48 %. Semakin tinggi temperatur fluida kerja (oli), maka semakin

kecil massa jenisnya sehingga fluida akan merambat naik menuju panci dengan

ketinggian 10 cm dengan kisaran radiasi surya rata-rata 484,12 W/m2.

33

Gambar 4. 12. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data III Tanggal 19 Juni 2009








mencapai 8,79 %. Semakin tinggi temperatur fluida kerja (oli), 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.

34

Gambar 4. 13 Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data I Tanggal 12 Juni 2009


Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 1 (30 cm) = 0,0310 x 100% = 3,10 %




Dari grafik hubungan di atas dapat terlihat perbedaan ketinggian efisiensi sensibel

pada tiap-tiap kompor. Efisiensi sensibel kompor tertinggi terlihat pada kompor 2

(20 cm) yaitu mencapai 3,41 %. 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 606,29 W/m2.

35

Gambar 4. 14. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data II Tanggal 13 Juni 2009








(20 cm) yaitu mencapai 4,92 %. 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 484,12 W/m2.

36

Gambar 4. 15. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data III Tanggal 19 Juni 2009




Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 3 (10 cm) = 0,0257x 100% = 2,57 %




(10 cm) yaitu mencapai 2,57 Semakin tinggi temperatur fluida kerja (oli), maka

semakin kecil massa jenisnya sehingga fluida akan merambat naik menuju panci

pemasak dengan ketinggian 10 cm dengan kisaran radiasi surya rata-rata 828,75

W/m2.

37

Banyak hal yang mempengaruhi nilai efisiensi sebuah kolektor. Beberapa

di antaranya adalah kualitas penyerapan panas kolektor yang ditunjukan dengan

nilai FR (faktor pelepasan panas) dan nilai G (radiasi surya). Nilai efisiensi dapat

menggambarkan bagaimana kualitas sebuah kolektor dalam menyerap energi

surya.

Dari grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu

menunjukkan adanya perbedaan Efisiensi (η) yaitu pada perbedaan ketinggian

kompor yang digunakan. Hal ini dapat dijelaskan karena nilai G (radiasi surya)

yang selalu berubah-ubah dan tak menentu yang menyebabkan besarnya

perbedaan efisiensi dari waktu ke waktu pada tiap-tiap variasi ketinggian kompor.

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.

Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu (Gambar

4.11.) menunjukkan efisiensi tertinggi pada kolektor dengan variasi beda

ketinggian kompor dengan tangki penyimpan yaitu 10 cm (pada kompor 3)

dengan nilai efisiensi tertinggi 41,48%. Dalam hal ini faktor yang mempengaruhi

adalah jarak reflektor dengan tangki penyimpan. Reflektor dengan variasi beda

38

ketinggian antara reflektor dengan tangki penyimpan yaitu 10 cm (pada kompor

3) mempunyai jarak laju aliran fluida (oli) yang lebih pendek sehingga lebih cepat

memanaskan air dalam tangki penyimpan dibandingkan dengan variasi ketinggian

kompor 20 cm dan 30 cm. Hal ini juga dipengaruhi oleh temperatur yang

dihasilkan karena semakin besar temperatur maka massa jenis fluida akan

semakin kecil. Setiap kurva parabola silinder pada kompor surya mempunyai luas

kolektor yang sama sehingga mempunyai kemampuan yang sama dalam

memantulkan radiasi matahari. Dalam pembuatan kurva pada setiap kolektor di

kerjakan secara manual sehingga dimungkinkan terjadinya ketidak akuratan dalam

pemasangan kurva dan juga kurva pada kolektor tidak memantulkan radiasi surya

tepat pada pipa absorber. Ini adalah kelemahan dari pembuatan secara manual

sehingga dimungkinkan terjadi ketidak akuratan dalam pemasangan kurva

kolektor jenis parabola silinder.

39

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. Dari data yang diperoleh, temperatur air maksimal (T3) terdapat pada

kompor 3 (10 cm) dengan suhu 74°C pada pengambilan data pertama

sedangkan pada kompor 2 (20 cm) dan kompor 1 (30 cm) hanya

mencapai 72°C dan 70°C.

3. Efisiensi kompor tertinggi terdapat pada kompor 3 (10 cm) yang

mencapai 41,48% pada pengambilan data kedua.

4. Efisiensi sensibel tertinggi terdapat pada kompor 3 (10 cm) yang

mencapai 3,97% pada pengambilan data kedua.

5.2 Saran

1. Diharapkan untuk membuat konstruksi alat benar-benar terisolasi dengan

baik agar tidak ada kebocoran.

2. Diharapkan penjemuran kompor surya dilakukan pada terik matahari dan

dilakukan bersamaan agar temperatur yang dihasilkan maksimal.

40

3. Jika ingin mendapatkan hasil yang berbeda dapat mencoba alat ini dengan

variasi yang berbeda, seperti merubah luas absorber yang digunakan.

41

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W, (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.

Suharta, H.; Sayigh,A.M.; Nasser,S.H., (2005), Sun Cooking is the Best

Practice in Indonesia, ISESCO Science and Technology Vision,Vol.1, May

pp.69-75.

42

LAMPIRAN

Gambar Kompor Surya

Gambar Peletakan Kompor Surya Dilakukan Sejajar Untuk Memperoleh Radiasi Matahari yang Sama

43

Gambar Panci Pemasak Tabung Ekspansi Pada Kompor Surya

Gambar Kran Masukkan Kran Keluaran Menuju Panci Pemasak

44

Thermo Logger Solar Meter

Piranometer

45

Adaptor Data Logger

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN …1].pdf · 2018-07-05 · 3.2 Cara Kerja Alat ... meningkatkan efisiensi tungku kayu tradisional dan mencari sumber energi alternatif

Documents