LAMPIRAN I Pengkodean Program 1. Menghitung temperatur kaca Program TemperaturKaca Real Temp,TempKaca,TempLi,Qling,A,Pr,v,k Real Ra,NU,Qplat,Qrad,B, delta,ulang Open (1,File='TemperaturKaca.txt',Status='Unknown') write(1,*) 'Temp.Lingk(K) intensitas(Watt) Temp.Kaca(K)' print*,'Siklus Berapa jam?' read*, J print*, 'Temperatur Lingkungan (K) : ?' Read*, TempLi print*, 'Laju Intensitas (Watt) : ?' Read*, Qling DO 40 TempKaca=385,TempLi,-1 Temp=(TempKaca+TempLi)/2 beta=1/Temp delta=Temp-300 if (delta.LE.50.0) then Pr=(Temp-300)/(350-300)*(0.7-0.707)+0.707 v=((Temp-300)/(350-300)*(20.92-15.89)+15.89)*0.000001 k=((Temp-300)/(350-300)*(30-26.3)+26.3)*0.001 else if (delta.GT.50.0) then Pr=(Temp-350)/(400-350)*(0.69-0.7)+0.995 v=((Temp-350)/(400-350)*(26.41-20.91)+20.91)*0.000001 k=((Temp-300)/(350-300)*(33.8-30.0)+30.0)*0.001 end if end if
77
&6)**2
&01
50 1010
30 60
Ra=(9.8*beta*(TempKaca-TempLi)*Pr)/v**2 NU=(0.825+(0.387*Ra**0.166)/(1+(0.492/Pr)**0.5625)**0.29 h=NU*k Qplat=h*1.5*(TempKaca-TempLi) Qrad=0.9*5.669*1.5*((TempKaca)**4-(TempLi)**4)*0.000000 B=(Qplat+Qrad)-Qling
if (B.LE.0) then go to 50 end if write(1,1010) TempLi,Qling,TempKaca format(15E15.4) print*,'TempKaca =',TempKaca,' TempLi =',TempLi,' Temp =',Temp print*,'rayleigh =',Ra,'Nusselt= ',NU,'Qling =',Qling,' Qplat= ',Qplat print*,'Qradiasi =',Qrad,'selisih =', B continue stop End
2. Mengitung temperatur plat absorber Program SuhuPlat Real Temp,TempKaca,TempPlat Real QLing,Qrad,A,Pr,v,k Real Ra,NU,Qplat,B,delta,x,y Open (1,File='rekamsuhuplat5.txt',Status='Unknown') write(1,*) ' TempKaca QLing TempPlat'
78
print*, 'Siklus berapa jam : ?' read*, J Do 30 I=1,J print*, 'Temperatur Kaca (K) : ?' Read*, TempKaca print*, 'Laju intensitas (watt) : ?' Read*, Qling Temp=(TempPlat+TempKaca)/2 beta=1/Temp delta=Temp-300 Pr=(Temp-300)/(350-300)*(0.7-0.707)+0.707 v=((Temp-300)/(350-300)*(20.92-15.89)+15.89)*0.000001 k=((Temp-300)/(350-300)*(30-26.3)+26.3)*0.001 else if (Temp.GE.350.and.Temp.LE.400) then Pr=(Temp-350)/(400-350)*(0.69-0.7)+0.995 v=((Temp-350)/(400-350)*(26.41-20.91)+20.91)*0.000001 k=((Temp-300)/(350-300)*(33.8-30.0)+30.0)*0.001 end if end if Ra=(9.8*beta*(TempPlat-TempKaca)*Pr)/v**2 x=(1-(1708/(0.707*Ra))) y=((0.707*Ra)**0.333/18)-1 if (x .LE. 0) then x=0 79
end if if (y .LE. 0) then y=0 end if NU=1+1.44*x*(1-(1674.5/(0.707*Ra)))+y h=NU*k Qplat=h*1.5*(TempPlat-TempKaca) Qrad=5.669*1.5*((TempPlat**4)-(TempKaca**4))*0.00000001*0.9 B=(Qplat+Qrad) - QLing if (B.LE.0) then go to 50 end if 40 continue 50 print*,'TempKaca =',TempKaca,' TempPlat =',TempPlat,' Temp =',Temp print*,'Qrad =',Qrad,' Qling =',QLing,' Qplat= ',Qplat print*,'selisih =', B write(1,1010) TempKaca,QLing,TempPlat 1010 format(F10.2,F14.2,F10.2) 30 continue 60 stop End
80
3. Menghitung temperatur generator dan pendinginan yang dapat dilakukan program pendinginan real Temp,Tgen,Tgenawal,Tgnol,Ts,Tkol,Ta,delta,Qtot,selisih,uap print*, 'Siklus berapa jam : ?' read*, J write*, ' -*masukkan suhu awal generator*-' read*, Tgenawal Open (1,File='Pendinginan',Status='Unknown') write(1,*) '**********************************************************' write(1,*) ' Suhu kolektor(K) Suhu generator(K) uap metanol(kg)' write(1,*) '**********************************************************' Tgnol=Tgenawal-273 print*, ' ' print*,'********************************************************************' write*, 'masukkan suhu kolektor :' read*, Tkol Ta=Tkol-273 y=2278000*0.025/(0.5*2.925*3600) Tgen=((Ta+y*Tgnol)-(Tgnol/2))*2/(2*y+1)
81
else
write*, '*>Suhu generator=',Tgen+273,'Kelvin. Belum terjadi penguapan metanol' Tgnol=Tgen go to 80
if (Tgen.GT.48) then Ts=Tgen-10 selisih=Tgen-Tgnol Delgen=Tgen-48 Tgnol=Tgen if (selisih.GT.0)then uap=Delgen*0.00611*45 Temp=Suhu+273 else if (selisih.LE.0) then write*, '*> suhu generator generator turun)' write*, '*> uap Tgnol=Tgen go to 90 end if end if end if end if
80
= =
',Tgen+273,'Kelvin.
(Suhu
0'
print*, '*>Suhu Generator=',Tgen+273,'Kelvin' print*, '*>jumlah metanol yang menguap=', uap,' kg' write(1,1010) Ta+273, Tgen+273,uap 82
1010 format(F14.2,F22.2,F18.2) 100 continue 90 dingin=uap*1155 print*, '********************************************************************' print*, ' ' print*, ' *> PENDINGINAN =',dingin, 'kiloJoule <* TEKAN 1 untuk KELUAR' write(1,*) '*********************************************************' write(1,*) 'Pendinginan yang dapat dilakukan sebesar',dingin,'kiloJoule' read*, Ee stop end
83
LAMPIRAN II Gambaran pengerjaan soal secara manual
1. Menghitung Temperatur Kaca • Temperatur udara = 301 • Laju intensitas radiasi matahari = 130,56 Watt • Temperatur kaca diasumsikan 385 K, maka: Trata-rata= Pr = 0,701 ρ = 1,018
β =0,0029
= 202 x 10-7
k = 0,0295
=
=
×0,701= 8,575 ×1011
Nu =
= 185,3
h=
=
= 5,46
= 5,46.1,5.(385-301) = 688,3
85
5,669.10-8.A.(
-
)
= 1053
,
sehingga
iterasi
dilanjutkan
dengan
mengasumsikan temperatur kaca dengan nilai yang lebih rendah sehingga tercapai
2. Menghitung Temperatur Plat Absorber • Temperatur kaca = 310 • Laju intensitas cahaya matahari = 130,56 watt • Temperatur plat absorber diasumsikan = 400 Trata-rata= Pr = 0,699 ρ = 0,982
β =0,0028
= 214 x 10-7
k = 0,03
=
=
Nu
=
×0,699= . . .
1
+
1,44 =.... h=
=
86
??
5 0,0
5
B
125
0,1
0,1
0,2
0,2
0,3
P(hPa)
5
3. Menghitung Temperatur generator, penguapan metanol dan pendinginan yang dapat dilakukan.
Absorbed mass (kg/kg)
C
100 80 60 40
A
D T (0C) 30 40 50 60 70 80 90 100
20
Diagram Clayperon untuk pasangan AC 35 dan methanol
Proses perpindahan panas dari fin dan plat absorber ke dalam karbon aktif adalah secara konduksi. Persamaan laju perpindahan panas konduksi yang digunakan adalah :
Qkon = kA
∆T ∆x
(1)
Dimana A adalah luas total penampang plat dan fin, pada kolektor yang dirancang nilainya sebesar 2,925 m2 nilainya, ∆x jarak antara pusat karbon aktif ke plat pada gambar nilainya sebesar 2,5 × 10-2, dan k adalah koefisien perpindahan panas konduksi dari karbon aktif. Besaran ini sangat jarang dijumpai. Pada analisis ini digunakan koefisien konduksi sebesar 0,5
87
W/mK. Jika semua nilai ini dimasukkan ke persamaan (1), maka akan didapat :
Q = 58,5(T A − TG ) × t
(2)
Dimana TG adalah temperatur tengah saat perhitungan, TG = (TG + TG0 ) 2 dan t adalah interval waktu dalam detik. Selajutnya panas yang diterima karbon aktif untuk tiap satuan waktu, jika berada pada garis AB dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Q = ((mc p ) KA + (mc p ) M ) × (TG − TG0 )
(3)
Dimana TG dan TG0 adalah temperatur generator pada waktu perhitungan dan saat waktu sebelumnya Dan jika berada pada garis BC menggunakan persamaan berikut :
Q = ((mc p ) KA + (c p (mB + mD ) 2) M ) × (TD − TB ) + (mB − mD ) M H
(4)
Dengan menggunakan semua sifat-sifat fisik karbon aktif dan methanol, dan juga massa karbon aktif dan methanol yang ada di dalam generator, maka persamaan (3) dan (4) dapat diubah menjadi:
(
Q = 2,278 × 10 6 TG − TG0
)
(Joule)
(
)
Q = [7,6 × 10 4 + 670(mB + mD )] × TG − TG0 + 1,4 × 10 6 (m 0 − m)
(joule)
Dimana m dan m 0 adalah massa methanol di dalam generator saat waktu perhitungan dan saat waktu sebelumnya.
88
Perhitungan pukul mulai pukul 8.00 sampai pukul 10.00 1. Hitung TG = (28 + TG ) 2 , karena awal pada pukul 8 temperatur generator dianggap sama dengan lingkungan. 2. Hitung panas yang berpindah secara konduksi dari solar kolektor ke generator secara konduksi dengan menggunakan persamaan (2): Q = 58,5(70,6 − 28 2 − TG 2) × 2 × 3600 (Joule)
Q = 4,212 × 105 (56,6 − TG 2)
(i)
3. Hitung panas menaikkan suhu generator dari 280C pukul 8.00 WIB sampai suhu TG . Anggap masih berada di garis AB, gunakan persamaan (3) dan TG0 = 28 0C :
Q = 2,278 × 10 6 (TG − 28)
(ii)
4. Nilai Q pada persamaan (i) samakan dengan persamaan (ii)
4,212 × 105 (56,6 − TG 2) = 2,278 × 10 6 (TG − 28) Jika persamaan ini diselesaikan akan didapat TG = 35,520C. Dari sini dapat disimpulkan bahwa temperature generator pada pukul 10.00 masih 35,520C atau masih berada di garis AB. Perhitungan pukul mulai pukul 10.00 sampai pukul 11.00 1. Hitung TG = (35,52 + TG ) 2 2. Hitung panas yang berpindah secara konduksi dari solar kolektor ke generator secara konduksi dengan menggunakan persamaan (4.5): Q = 58,5(87,82 − 15,5 − TG 2) × 1 × 3600 (Joule)
(i)
3. Hitung panas menaikkan suhu generator dari 35.520C pukul 10.00 WIB sampai suhu TG . Anggap masih berada di garis AB, gunakan persamaan (4.8) dan TG0 = 35,52 0C :
Q = 2,278 × 10 6 (TG − 35,52)
(ii)
89
4. Nilai Q pada persamaan (i) samakan dengan persamaan (ii). Jika persamaan ini diselesaikan akan didapat TG = 39,80C. Dari sini dapat disimpulkan bahwa temperatur generator pada pukul 11.00 sebesar 39,80C atau masih berada di garis AB. Dengan cara yang sama, perhitungan dilanjutkan terus dan hasilnya untuk tiap jam, ditampilkan pada tabel 4.2. Massa methanol yang mengalami desorpsi dapat dilihat dari diagram Clayperon pada gambar 1 dan dikalikan dengan massa total karbon aktif yang digunakan 45 kg. Misalnya pada pukul 14.00 WIB, temperatur generator saat itu adalah 50,90C. Pada Gambar 1 kandungan methanol sekitar 0,27 kg/kg. Sementara pada awalnya terdapat 0,28 kg/kg,maka: massa methanol yang mengalami desorpsi = (0,28-0,27) × 45 = 0,45 kg.
LAMPIRAN III Sifat – sifat udara pada temperatur tertentu (Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Incropera sixt edition)
90
