BAHAN DAN METODE PERCOBAAN
Waktu dan Tempat Percobaan dilaksanakan selama lima bulan, yaitu: April sampai September 2006. Adapun tempat percobaan yaitu: Lab. Surya, Bagian Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, IPB Bogor.
Bahan dan Alat Bahan yang digunakan yaitu: air. Adapun peralatan yang digunakan meliputi: oven surya, piranometer model MSA-42A (ketelitian 0.001 mV), Hibrid recorder model HR-2500E, termokopel jenis CC tipe T (ketelitian 0.1oC), timbangan digital model AND tipe EK-1200A (ketelitian 0.01 g), anemometer model AM-4204HA, dan Jangka sorong.
Prosedur Percobaan Percobaan dilakukan dalam tiga tahap berikut: (1) pengukuran pada kondisi kuasi steady state, (2) pengukuran pada kondisi unsteady state, dan (3) validasi model dan simulasi.
A. Pengukuran pada kondisi Unsteady State Pengukuran dilakukan di ruang terbuka dengan sumber energi iradiasi surya. Iradiasi surya yang diterima berubah tiap waktu (unsteady). Variabel pengukuran meliputi: iradiasi surya, suhu, dan kecepatan udara.
Pengukuran Iradiasi Surya Pengukuran dilakukan menggunakan pyranometer terhadap iradiasi sesaat yang diterima bumi tiap 5 menit. Iradiasi yang dicatat adalah iradiasi global yang berupa iradiasi langsung dan iradiasi baur.
23
Pengukuran Suhu Pengukuran suhu dilakukan dengan menggunakan termokopel CC tipe T yang dihubungkan dengan hibrid recorder. Titik pengukuran suhu sebagai berikut: (a) suhu dalam ruang oven, dibagi dalam mesh volume yang terdiri atas 27 titik pengukuran, (b) suhu dinding luar ruang oven surya yang terdiri atas satu titik pengukuran, dan (c) suhu lingkungan yang terdiri atas satu titik pengukuran. Pengukuran dilakukan dalam keadaan ruang oven diberi beban pemasakan (air) dan tanpa beban pemasakan. Pada pengukuran dengan beban pemasakan, jumlah mesh volume bagian tengah digunakan untuk mengukur suhu air dan wadah air. Wadah air yang digunakan untuk memasak dibiarkan terbuka.
Pengukuran Kecepatan Udara Kecepatan udara yang diukur adalah kecepatan udara yang keluar dari ruang oven pada penutup transparan dan di sekitar reflektor. Pengukuran dilakukan di atas lubang penutup transparan. Pengukuran dilakukan menggunakan anemometer tiap 5 menit.
B. Pengukuran pada kondisi Kuasi Steady State Pengukuran dilakukan di ruangan menggunakan simulasi iradiasi lampu sebagai sumber energi. Iradiasi dibuat konstan (steady) untuk lima nilai iradiasi. Variabel pengukuran meliputi: iradiasi lampu, suhu, dan kecepatan udara.
Pengukuran Iradiasi Buatan Pengukuran dilakukan menggunakan pyranometer terhadap iradiasi buatan yang diberikan oleh lampu tiap 5 menit selama dua jam untuk tiap-tiap nilai iradiasi. Pengukuran dilakukan bersamaan dengan percobaan pemasakan oven surya.
Pengukuran Suhu Pengukuran suhu dilakukan dengan menggunakan termokopel CC tipe T yang dihubungkan dengan hibrid recorder. Titik pengukuran suhu sebagai berikut: (a) suhu dalam ruang oven yang dibagi dalam mesh volume berupa 27 titik
24
pengukuran, (b) suhu dinding luar ruang oven surya yang terdiri atas satu titik pengukuran, dan (c) suhu lingkungan. Pengukuran dilakukan dalam keadaan ruang oven dengan beban pemasakan (air) dan tanpa beban pemasakan. Pada pengukuran dengan beban pemasakan, jumlah mesh volume bagian tengah digunakan untuk mengukur air dan wadah air. Wadah air dibiarkan terbuka. Interval pengukuran tiap lima menit selama dua jam untuk tiap-tiap nilai iradiasi.
Pengukuran Kecepatan Udara Kecepatan udara yang diukur adalah kecepatan udara yang keluar dari ruang oven pada penutup transparan dan di sekitar reflektor. Pengukuran dilakukan di atas lubang penutup transparan. Pengukuran dilakukan menggunakan anemometer tiap 5 menit selama dua jam untuk tiap-tiap nilai iradiasi.
E. Validasi dan Simulasi Validasi dilakukan terhadap model yang dibuat terhadap hasil pengukuran pada kondisi kuasi steady state dan unsteady state. Hasil pengukuran dan hasil model dibandingkan ke dalam kurva fitting untuk melihat kesesuaian keduanya. Kesesuaian dinyatakan dengan nilai R2.
Tabel 2. Tabulasi pengukuran pada kondisi kuasi steady state dan unsteady state Jenis Pengukuran Kuasi steady state
Unsteady state
Pengukuran Iradiasi Suhu v v v v v v v v v v v v v v v v v
Bahan v
Kondisi Oven Surya Reflektor Lubang Transparan v v v v v v v v v v v
25
(a)
19
20
21
1
10
19
3
12
21
10
11
12
4
13
22
6
15
24
1
2
3
7
16
25
9
18
27
(b)
(c)
(d)
1
2
3
19
20
21
10
11
12
4
5
6
22
23
24
13
14
15
7
8
9
25
26
27
16
17
18
(e)
(f)
(g)
Gambar 10. Titik pengukuran pada oven surya; (a) tampak isometri, (b) penutup transparan, (c) dinding dalam tampak kiri, (d) dinding dalam tampak kanan, (e) dinding dalam tampak depan, (f) dinding dalam tampak belakang, dan (g) irisan tengah yang sejajar dengan tampak depan
26 Mulai
Pemodelan matematika ya Model matematika untuk sistem termal; lump dan spasial
tidak
tidak
Steady state
Ada beban pemasakan
ya
Ada beban pemasakan
tidak
Pengukuran: T oven, I surya, v udara
ya tidak
Pengukuran: T oven, I lampu, v udara
Pengukuran: T oven, I surya, t pemasakan, v udara
ya Diskretisasi pers. atur dan pemecahannya dengan CFD
Data pengukuran unsteady state
Pengukuran: T oven, I lampu, t pemasakan, v udara
Data pengukuran steady state
Validasi model
tidak
Nilai validasi baik
ya Simulasi
Pengembangan disain
Selesai
Gambar 11. Diagram alir penelitian
