BAB IV HASIL PENGUJIAN dan PENGOLAHAN DATA
Data hasil pengukuran temperatur pada alat pemanas air dengan menggabungkan ke-8 buah kolektor plat datar dengan 2 buah kolektor parabolic dengan judul “Analisa Pengujian Efisiensi Rangkaian Seri, Paralel pada Solar Thermal Collector dan Solar Concentrator ” dapat dijabarkan sebagai berikut:
4.1 Data Hasil Pengukuran Pengukuran temperatur dilakukan pada uji coba debit 8 LPM, 5 LPM, 3 LPM untuk rangkaian seri, dan debit 8 LPM, 5 LPM, 3 LPM untuk rangkaian paralel. Untuk setiap debit dilakukan pengukuran sebanyak 24 kali yang meliputi pengukuran temperatur lingkungan ( Tamb ), temperature air pada kolektor pertama ( T1 ), dan temperatur air pada kolektor kedua serta temperatur seterusnya ( T2 – T22 ), dan T22 merupakan Hasil Output. Pengukuran ini dilakukan setiap selang 5 menit sekali selama 6 jam, yaitu dari pukul 09.00-15.00 WIB.
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
47
Khairul Amin 41307010009
48
4.1.1 Data Hasil Pengukuran Untuk Rangkaian Paralel 1. Debit 8 LPM Tabel 4.1. Data Hasil Pengukuran Temperatur Air Pada Tanggal 25 mei 2011
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
49
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
50
2. Debit 5 LPM Tabel 4.2. Data Hasil Pengukuran Temperatur Air Pada Tanggal 31 mei 2011
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
51
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
52
3. Debit 3 LPM Tabel 4.3. Data Hasil Pengukuran Temperatur Air Pada Tanggal 06 juni 2011
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
53
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
54
4.1.2 Data Hasil Pengukuran Untuk Rangkaian Seri 1. Debit 8 LPM Tabel 4.4. Data Hasil Pengukuran Temperatur Air Pada Tanggal 26 mei 2011
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
55
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
56
2. Debit 5 LPM Tabel 4.5. Data Hasil Pengukuran Temperatur Air Pada Tanggal 30 mei 2011
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
57
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
58
3. Debit 3 LPM Tabel 4.6. Data Hasil Pengukuran Temperatur Air Pada Tanggal 01 juni 2011
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
59
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
60
4.2 Efisiensi Alat Untuk menghitung nilai efisiensi dari rangkaian pada pengujian, maka diperlukan data – data awal sebagai berikut : •
Nilai densitas air pada temperature rata – rata air
•
Nilai panas spesifik air
•
Nilai debit air selama pengujian.
•
Data temperatur masuk dan keluar dari air.
•
Data temperature ambient ( temperature lingkungan ).
•
Data nilai irradiasi matahari.
•
Data luas dari plat absorber.
.
.
→
Dimana: = Efisiensi ( % ). = Performa Panel Kolektor ( W ). = Luas Apertur Panel Kolektor ( m2 ). = Data Irradiasi Total ( W / m2 ). = Laju Aliran Air ( kg / s ). = Kapasitas Panas Air / Panas Spesifik ( KJ / kg-K ) = Temperatur Keluar ( o C ) = Temperatur Masuk ( o C )
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
61
= Densitas Air ( kg/m3 )
Berikut ini adalah nilai efisiensi Kolektor rata – rata untuk debit 8 LPM, 5 LPM, dan, 3 LPM:
4.2.1 Efisiensi Untuk Rangkaian Paralel a. Debit 8 LPM Diketahui: •
Densitas air
pada temperatur rata – rata rangkaian 58.36 oC = {
984.00 kg / m3 → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Panas spesifik
pada temperatur rata – rata panel 58.29 oC = { 4184.4
J / kg K → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Debit aliran rangkaian
•
Data temperatur masuk
•
Data temperature keluar
•
Data irradiasi total
•
Luas pelat absorber
= 8 LPM. = 55.75 oC. = 61.47 oC.
= 716.4308219 W / m2. = 1.802
0.928 m2.
Untuk menghitung efisiensi dilakukan perhitungan awal panas yang diperoleh panel
.
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
62
( 61.47 oC =
55.75 oC )
( 5.72 ) = 318.34 W
Maka, efisiensi panel
b. Debit 5 LPM Diketahui: •
Densitas air
pada temperatur rata – rata rangkaian 52.14 oC = {
987.01 kg / m3 → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Panas spesifik
pada temperatur rata – rata panel 52.14 oC = { 4182.2
J / kg K → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Debit aliran rangkaian
•
Data temperatur masuk
•
Data temperature keluar
•
Data irradiasi total
•
Luas pelat absorber
= 5 LPM. = 39.38 oC. = 60.68 oC.
= 718.5805479 W / m2. = 1.802
0.928 m2.
Untuk menghitung efisiensi dilakukan perhitungan awal panas yang diperoleh panel
.
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
63
( 60.68 oC – 39.38 oC ) =
( 21.3 ) = 742.34 W
Maka, efisiensi panel
c. Debit 3 LPM Diketahui: •
Densitas air
pada temperatur rata – rata rangkaian 57.76 oC = {
984.30 kg / m3 → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Panas spesifik
pada temperatur rata – rata panel 57.76 oC = { 4184.2
J / kg K → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Debit aliran rangkaian
•
Data temperatur masuk
•
Data temperature keluar
•
Data irradiasi total
•
Luas pelat absorber
= 3 LPM. = 55.56 oC. = 62.73 oC.
= 650.6573973 W / m2. = 1.802
0.928 m2.
Untuk menghitung efisiensi dilakukan perhitungan awal panas yang diperoleh panel
.
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
64
(62.73 oC =
55.56 oC )
( 7.17 ) = 150.01 W
Maka, efisiensi panel
4.2.2 Efisiensi Untuk Rangkaian Seri a) Debit 8 LPM Diketahui: •
Densitas air
pada temperatur rata – rata rangkaian 42.27 oC = {
991.29 kg / m3 → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Panas spesifik
pada temperatur rata – rata panel 42.27 oC = { 4179.9
J / kg K → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Debit aliran rangkaian
•
Data temperatur masuk
•
Data temperature keluar
•
Data irradiasi total
•
Luas pelat absorber
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
= 8 LPM. = 39.78 oC. = 46.22 oC.
= 389.2878261 W / m2. = 1.802
0.928 m2.
Khairul Amin 41307010009
65
Untuk menghitung efisiensi dilakukan perhitungan awal panas yang diperoleh panel
.
(46.22 oC =
39.78 oC )
( 6.44 ) = 358.92 W
Maka, efisiensi panel
b) Debit 5 LPM Diketahui: •
Densitas air
pada temperatur rata – rata rangkaian 54.2 oC = { 986.04
kg / m3 → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Panas spesifik
pada temperatur rata – rata panel 54.2 oC = { 4182.9 J
/ kg K → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Debit aliran rangkaian
•
Data temperatur masuk
•
Data temperature keluar
•
Data irradiasi total
•
Luas pelat absorber
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
= 5 LPM. = 49.74 oC. = 60.44 oC.
= 749.8246575 W / m2. = 1.802
0.928 m2.
Khairul Amin 41307010009
66
Untuk menghitung efisiensi dilakukan perhitungan awal panas yang diperoleh panel
.
(60.44 oC – 49.74 oC ) =
( 10.7 ) = 372.98 W
Maka, efisiensi panel
c) Debit 3 LPM Diketahui: •
Densitas air
pada temperatur rata – rata rangkaian 55.72 oC = {
985.31 kg / m3 → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Panas spesifik
pada temperatur rata – rata panel 55.72 oC = { 4183.4
J / kg K → Hasil dari Software NIST REFROP ( water ) }. •
Debit aliran rangkaian
•
Data temperatur masuk
•
Data temperature keluar
•
Data irradiasi total
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
= 3 LPM. = 49.92 oC. = 62.55 oC.
= 635.4790411 W / m2. Khairul Amin 41307010009
67
•
Luas pelat absorber
= 1.802
0.928 m2.
Untuk menghitung efisiensi dilakukan perhitungan awal panas yang diperoleh panel
.
(62.55 oC – 49.92 oC ) =
( 12.63 ) = 264.19 W
Maka, efisiensi panel
4.3 Pembahasan 4.3.1 Efisiensi Berdasarkan hasil perhitungan efisiensi kolektor di atas, nilai efisiensi kolektor rata-rata berbeda untuk setiap debit. Hal ini dipengaruhi oleh besar kecilnya intensitas dari radiasi sinar matahari dan besar kecilnya ukuran debit yang digunakan. Selain itu, ukuran luas permukaan kolektor juga akan mempengaruhi besaran efisiensi dari kolektor.
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
68
4.3.2 Temperatur Air Maksimum Mekanisme perpindahan kalor melalui radiasi matahari, konduksi serta konveksi pada kolektor dapat dijelaskan sebagai berikut. Radiasi matahari yang menimpa permukaan kaca sebagian besar ditransmisikan ke permukaan hitam. Permukaan ini menjadi panas ( terjadi perpindahan panas secara konduksi ) dan memberikan radiasi kekaca pada panjang gelombang ( λ ) besar. Secara prinsip semua radiasi suhu rendah yang dipancarkan oleh benda dalam rumah kaca bersifat panjang gelombang besar. Oleh karena itu, radiasi tetap terkurung dalam rumah kaca sehingga terjadi akumulasi panas dalam ruang yang dapat mempengaruhi temperatur plat kolektor. Panas ini kemudian dilepas secara konveksi ke dalam air, sedangkan permukaan luar kaca melepas kalor melalui radiasi dan konveksi ke lingkungan dalam jumlah yang sangat kecil. Dari tabel 4.1 - 4.6 dapat dilihat perubahan temperatur air rata-rata pada setiap titik pengukuran. Perubahan nilai temperatur disebabkan oleh perubahan intensitas radiasi sinar matahari. Semakin tinggi intensitas, maka sumbangan terhadap naiknya temperatur akan sangat signifikan begitu juga sebaliknya jika intensitas rendah. Berdasarkan data dari pengukuran temperatur air hasil keluaran, untuk debit 8 LPM Paralel temperatur air panas maksimum mencapai 70oC, debit 5 LPM Paralel temperatur air panas maksimum mencapai 67oC, debit 3 LPM Paralel temperatur air panas maksimum mencapai 77oC, debit 8 LPM Seri temperatur air panas maksimum mencapai 64oC pada kondisi mendung, debit
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
69
5 LPM Seri temperatur air panas maksimum mencapai 74oC, dan debit 3 LPM Seri temperatur air panas maksimum mencapai 75oC.
4.3.3 Waktu Efektif untuk Menghasilkan Temperatur Maksimum Berdasarkan data pengamatan kita dapat melihat naik turunya temperatur air, hal ini sangat dipengaruhi oleh intensitas radiasi dari sinar matahari. Waktu yang efektif untuk menghasilkan temperatur air maksimum pada debit 8 LPM Paralel terjadi pada pukul 13:50-14:30 WIB. Debit 5 LPM Paralel terjadi pada pukul 14:00-14:15 WIB. Debit 3 LPM Paralel terjadi pada pukul 12:00-12:05 WIB. Debit 8 LPM Seri terjadi pada pukul 14:50-14.55 WIB. Debit 5 LPM Seri terjadi pada pukul 12:30-12.35 WIB. Debit 3 LPM Seri terjadi pada pukul 13:40-13.45 WIB. Secara umum dapat disimpulkan bahwa saat-saat yang efektif untuk menghasilkan panas yang maksimal terjadi pada selang waktu pukul 12.3014.00 WIB. Dari data di atas terlihat bahwa penambahan debit air berpengaruh terhadap semakin menurunya temperatur air panas. Hal ini disebabkan karena volume air yang mengalir semakin besar sedangkan luas permukaan kolektor tetap.
Tugas Akhir Universitas Mercu Buana
Khairul Amin 41307010009
