ISSN:1693-3044
nhfft
t flie Fowh llallmalConference
Er'hinl !|ltll ?OOG
Banda Aceh,
Engineedng $ciences and Apptications {9ih Aususts,2ooo
PROCEEDIilIG$
s''#Tle
i A *.$'
%ryffi"
Organized by: The Department of Chemical Engineering Sviah Kuala Universitv
\+Y Pr. ARUNii.r",x;';
&b6il DlPloU lll tttl,[ts TExllfi |,l{$llll
hflrdn
ISSN: 1693-3044
The Fourth National Conference on
Chemical Engineering Sciences and Applications (ChESA) 2006
Konferensi Nasional Ilmu-ilnu dan Aplikasi
'teknik Kimia - 2lXl6
Pembicaru Kunci:
1 Ptol KoichiFujie (Toyohashi Universtty Af Technology, Jepang) 2. Prof Dr lr M. Hus;n lsmayanda. Be, M.Sc Dl. et Jrt tcar Tptn,A rtn,a ltnsrtah Ba.1Oa S nh
P..rphrt Kclu J|!rM Tctni. Kinia Falulta
T.ldt
UNSYIAH
.
P.lttb Pd.l6rr|
. . .
Dr. Faid
r,tutra
.
sl:lu&&!.d.
Dr M. Dei Sry..ds, ST,.Mr- W.51K.$a
Brnda Aceh, 19 Agustm 2006 Tempat Jurusan Teknik KiBia
sot d!. stMr., Sdsas.i3
. k
Pcrn
Nwl Alm,
MT.,
B6ddm
Fakultas Teknik Unsyiah, Banda Aceh . . _: !r:r.*r-,. .:r*i'.:.'?.i.
S€kr€trrirt Jurusan Teknik Ximir, Frkqltr! Tekrik ! Syi.h KErl& J. Tgk Syeh Abdol RsufNo.T Drtusa|-E, Brrda Aceh Universit
PROCEED|NGS
[ffit
ISSN:1693-3044
National confsrsnca on Chomical EnginoGring Scbnco. and Applic.tions (ChESA) 2006 ChemlctlEnginse ng Dapadm€nl, Syiah Ku€16 Univ6r3ily B6nda Ac€h
SUSUNAN PANITIA
NATIONAL CONFERENCE ON CITEMICAL ENGINEERING SCIENCES AND APPLICATIONS (ChESA) 2005, JI]RUSAN TEKNIK KIMIA FAKT'LTAS TEKNIK I'NI!'ERSITAS SYIAH KUALA I'enanggungjawab : l)r.rr.M!r$an Pditia
I'eng&ah
Pelakena Kelua Selaetans Bendahara
:
, -
Kelua
: Dr. r'a.id
Wakil
:
t.
k.Zulfian So1or. Dipl.ting Dr.h-Komala Pontls I)r.h.Medyan Ria, M.Eng Dr-h.Hussin lsmayanda, M.Sc
D..k.Svalliddinl)s.Msc Dr.lr.Said Nu.din Dr.k.lzarul Machdar, M.Eng Dr.lr.SuhendE)a1n4M_EnB Dr. Ir_Muhamnad Zaki, MSc
nu|!!!,
ST. II.EDg.
Dr. M.Dlni Sup.rdan,ST, M.T Sofyana,ST,MT
: lL
Pocut Nurul
Ahn, [l.T
srlKsr-sEKsl
Seksi
Prosiding
Koordinalor : Il(l Nlun|war.S-l,M
An!!8ole
3.
:
(Kctua Ju.usan lcknik Kiftia ) I'roUDr. Baslian Arifin, M.Sc
2. Seksi Acara
l.lne Koordinator ,^n$or.
l V.s. ir..hll-rr.!.S. )'.... N1.Sc
: |!uzi.S f.M , 7$ar.Sl. : 1.. S. : ir Sr ?\triLlr.Nl
Koordinato. : D..
: :
l)ra.
(lut
llisbulirh,
Aistah.Jxmil l- \4.Sc
S
: lr.Adi Salanrun-M l
l
Publikasi/Dokum.ntasi Nldhidin,S l.Ml AngSola :fauzi : Ilidi D!)!t Seksi
lr Mariana, M.ltng. : lr.llusnillusin.MT i l)..
,l. S.ksi l .d paUp.lcngk, ia n Koordinator : N.srullah RCI.ST.MT AnggoL : lr-Anwar 'I haib,Msi : lr-Tgk.Abubaka., : Slairizrl
MT
Kosumsi 6. Seksi l-emu Alunni Koordinalo. I lr.T.llcrmasan llusicn. MM I FaLmawati.S'I AngSola : ljmmi f'alh.nah.S'r,N4 l AnggolN : SriMulyali,S l.MT r Nurhilal..^.Md : lr.Saiiullah ltadli.Msc - : Yusnidar Suraila.ST,MT Seksi
Koordinator
l..Jaildi (PT.Arun) Ir.Hariadi (PT.Dl Banduns)
Ir.Jalaluddin.MT(Unima) Osca. zahlol pasha ,S't Syafruddid Dede (Jkt)
k.K6ai Ir.lMan, MT (Polilcknik) Ir.A.Rahmsn (Banda Aceh) Roy Pahlevi,S
f
TM.Z[lfi kar,ST (Randa Accht Kclua I{lM I IlK
ISSN: 1693-30{ Applications {ChESA) 20q
PROCEEDINGS
lffit
on Chemical Engin€€ring Scionce6 'nd o"p"nment svith Kuara
unive':!gIl94!9l--
Natione I Conf6ronce
ii!"jijrii,il"!-",r"g
Presentasi Paper ChESA 2006 Sesi Presentet Maria.a", c.
Waktu I3.30-13.45
tiaseSawa'r. S.
Moderrtd
Judul
Asal lnstansi of
t
ctt".l-l
Flttccl ot PH on Lrl I / Removal from Aqu@us I I
Engineerin& SYiah Kuala Unive6i!y, Banda Ac{jh. -oeF.rment :rDcpanment ol Malcials
Solution: Modelingand
Sciencc and Eng;ne.in8.
Jurusan Teknik Ki6ia, Unive.siras Syiah Ku.la,
13.45-14-00
TDepanrnetr of Chemical
1.1.00-14-15
Engi.ering, Syiah Kuala
Akiyoshi'?),Il.
Nitification
in the
Dowoflowilangrng
Univenily. Banda Acch,
l-ngi.ncring, Nageka Univcmity of TcchnologY,
F"i;;f'r. tnan'r.y. Atsular ). I L Dlidon,r. K. r I ul c
M.
14.t5-r4_30
Rapid Determ'.atron ol
I
'iDcPartmcn( or
j
To) ohashi Universny
I.lcolo8icalEneinering.
using Sup€rcritical COt
of
lcchiology. Jafan,
rilrtTrJnm
nL
Chcmi!
"l lnlrn(nfg \\iJh
Kun
r'l
Acch. Bandd Acch' llandd I Uni\crsill. r'l).|!i1nr.f l.l (lhcini..L
ra.30'la.a5 I LM. Noor. M
I ltasan and K Il. I Ramachandrln
UiochcmicalhSrnecnng l.aboralory- Ddpanmenl of Chemical llnginccnng.
Unilcrity ol Mllalr
Kuald l-unrpur, Malaysir
ljfltcl ofinoculum poduclion ol
agc.
lilNc
bY
201I in Ualch lrcrmcntation
i,r.r s:r: rlo
{s,t,",,toY,.". I.S Nur.rin,l' I Rcdha, N'lur.
.lurusrn l ckniI Kimiq
Pouimbilan l,,:gam
Univc|snas Sli.th Ku.h,
Khromium olch Y€s1
Jurusan Teknik Kimia, Univcrsilas SYiah Kuala,
Hydmgen Absorbing
Ju;san'Isknik M.sin,
Pengaruh Kae PenuluP Terhadap Perfomansi Kolektor Surya Jcnis
Ittrviriaia I
I r50Gl5.l5
15.15- 15.30
I Fcrid Mul.na
Darwin
Universitas SYiah Kuala, Ilanda Ac€h
M.Ing
ISSN:1693-3{
PROCEEDINGS
lffil
(ChESA) National Contutence On chemical Engineoring Sciences and Applicadon6 .h-mi.a, Fnn'nF.' DeDarhenr. sv.ah Kuda.!Il:g!49='nn
I
Sili.dris Setngah 15.30-15.45
Jurusan Teknik Kimia, Uni!c6i1as Syiah Kuala,
M- Da.i Supardan
'
:)J!.usn Ieknoloci Ilasil
D;stillarion for Aiodiesel I'rcdudion: A
I'cdanian, Univ€rsrlls Syiah Ku.la. R!nd! Acch t5.45-16.10
Presentasi Paper ChESA 2006 Sesi 2 16.10 16.,15
Nasrullah RCl.
Mriib?)
Dr. 1.. Muhan Zaki, M.Eng
Icknik Kimi4 Uni!crsics S)iah Kuala. 'r Jurusan
rr
l eknolo8i
Puslilbang
Mincraldan Batubara, Srifullah
lurusan
ltknik Kimia.
tjnivcfiias
Syiah Kuala,
lrknil Kimil.
t7.(,(! 17.l5
Jurus!tr
t7 t5 l7
.luru\an i clnol()gi
llnivcairas Syidh Kurh, Strirrs DIIS
30
Cui Maghjlrah.
l'ctunrr.. ( nr\c.srus
S!l!1,
KulJ l
Jurusxn lcknik
17.30- 17.45
Mahidin, Meilina
llaril
nd!
r\..h lcrhadat karrlterislit
Kinia.
Uni\e6i1!s Sri.h Kulia.
KcselimbanSan tIaPCair Campunn Biner
menSSunakan Model Wilson dan UNIFAC
Chc,niql l-nginccring
l7-45,18.00
Dcapanmenl, Syiah Kuala Uni!ersi1y. Banla Aceh
Koichi Fujier
'Osaka Ci1) univeBily-
oske-shi, Japat 3E@loSical
Ij.ginc'e.in8
Dcpanmen! Toyohshi Univcrsily ol Te.bnotog).
(GHGs) Ilmissions or
PROCEEDINGS
ISSN: 1693-3044
Nrtional Conferonco On Chemical Engineering Sciencos and APPlicaiions (ChESA) 2006 Chemic€l Engineering Department, Syiah Kuala Unive|sity Banda Aceh
DAFTAR ISI K{TA SAMBUTAN KETUA UMUM ChESA
L{TA
2006 SAMBLTTAN REKTOR UNIVERSITAS SYIAH KUALA BANDA
SL'SUNAN PANITIA J.{DWAL ACARA
ACEII iii !i
DiFTARISI
x
\IAKALAH KEYNOTD SPEAKER
i.
Rencana Strategis Pengolahan Sumbcr Daya Aceh Darussalam
Alam Di Provinsi Nanggroe
Prof. Dr- Ir. M. Husin Ismayanda, Be, M.Sc, Dr. lr. MaryaDa,
M,Sc
I
\1-{KALAH PRESENTASI
l. :. : I
Eflect ofpH on Cr(lll) Removal 0on Aqueous Solution by Alkaline Solution: Modeling and Theoretical Study Mariana, C. Sanada, M. Hasegawa, S. Uchida Sistsm Pembangkit Listrik Desentralisas; yang Ramah Lingkungan untuk Negara Berkembang
Asri Gani \ilrification in the Do\\'nflow tiarLgirg Sponge lliofc.rclor I. Machdar, O. Aki]oshi, H. Hrrirda Rapid Determinalion of Microbial Quinr;ncs using Supercrilical
ll 19
27 CO?
Extraction
: 6.
-. E 9.
-\I. Faisal, Irvan,l. Arsuta, H. llai roir, N. Fujir Effect of inoculum agc, carbon and nilrogcn sourccs on the produclion of lipase by Candida cylintlracea 2031 in Batch Fermentation l.M. Noor, M. IIasan and K.B. Ramacbandran Pengambilan Logam Khromium oleh Yeast (.lacchororzycex &rcvisiuc) pada Bioreaklor Acrobik Kontinyu Suhcndrayatn{, S. Nurdin, F. Rcdha, Nazltrl, Elvitriana Hydrogen AbsorbinS Material in Carbonaceous Metalhydride Farid Mulana Pengaruh Kaca Pcnutup Terhadap l'crlormansi Koleklo. Surya Jenis Silindris Setengah Lingkaran
Darwil
ofReaclive Distillation lor Biodicsel Produclion: A Lilerature Surley M. Dani Supardatr, Satriana 10. Kajian Awal Pengaruh Ukuran Butir Terhadap Peresapan Air Dan Kuat L€ntur Ubin Keramik Nasrullah RCL I L Pembuatan Na-Bentor'it dariTanah Napai Aceh Utara
3,i
41
50 58
66
Use
Saifullah
81
8'7
93
'
ISSN: 1693.3I
PROCEEDINGS
ffill
arionll Conteronc€ On chemaal Englnedrng,sci€,nctlotndlPplication6 K""'"jllesylerselsl
(ChESA) 21
ii:il;,:ru#l;;-il"-";;-' t';h
12. Effect
ofcontinuous Sponge Strips of Sponge Pore Sizc and the Perlormancc
DHS
t. Machdar
tr. '-
karaklerislik penSeringsn don konscntrasi sorbirol terhadap jer'i\ Fucheuma sfino'um n.il-batran ternasan e/irlP dari rumpul laul sriaDa Maghfimh- Satrixna' Cul F'rikt'
i**'*i"*n" Cut
rq-;';ir.i'-
y
0engan K"."iitb"ngan I al-r^air carncuran Biner n-oltana wilson dan Model 2-',,'"til 2-p'opunoi mcnsgunakan I
ilil1 i;;;;;i;; TJNIFAC
Adi Salamun, M.hidin, Mcilina Novila Agricultural sector b\ lGHbs; emissions of Indonesian t5 A;;;;;-;; Sub-sectori [listorical and Tendency Fujie iai lir""t"., ui"r'r. Ubaura, Naohiro Goto' Koichi LAMPIRAN Hand Out of Key Note Spcakcr Presentatlon: rhe sustarnablc socier) ii"'i'"Ji"ii". tir..rchemical EnBinecrinr'i'r l)esi; ol sound mrtelral c)clc socict\ rno rrtili/arion olbioma"-
PENGARUH KACA PENUTUP TERHADAP PERFORMANSI KOLEKTOR SURYA JENIS SILINDRIS SETENGAH LINGKARAN Darwin Jurusan Teknik Mesin Unsyiah, Banda Aceh, Indonesia e-mail:
[email protected]
ABSTRAK Kolektor surya jenis silindris setengah lingkaran merupakan salah satu jenis kolektor konsentrator yang dapat menghasilkan temperatur fluida kerja yang lebih tinggi dibandingkan dengan kolektor pelat datar. Kenaikan temperatur air keluar pada kolektor surya jenis silindris setengah lingkaran sangat dipengaruhi oleh intensitas radiasi matahari yang diterima oleh kolektor, transmisivitas kaca penutup, konsentrator plat yang mengarahkan radiasi ke receiver dan absorbsivitas material yang dipergunakan sebagai receiver. Pengujian pemanas air tenaga surya menggunakan kolektor surya jenis silindris setengah lingkaran ini dilakukan dengan menggunakan empat variasi kaca penutup yaitu tanpa menggunakan kaca penutup, menggunakan kaca penutup transparan, menggunakan kaca penutup dengan lapisan film 40 % dan menggunakan kaca penutup dengan lapisan film 80 %. Pengujian dilakukan dengan menggunakan satu pipa absorber 4 belokan dengan diameter 0,9525 cm dan panjang pipa 435 cm. Drum berdiamater 55,5 cm dan panjang 85,5 cm yang dibelah dua secara simetris berfungsi sebagai rangka palung. Lembaran pelat stainlessteel cekung sebagai konsentrator dengan ketebalan 0,07 cm ditempatkan pada bagian dalam rangka yang berfungsi sebagai reflektor, tebal kaca penutup 0.3 cm. Air dialirkan ke kolektor dengan laju aliran 100 ml/menit. Dari hasil pengujian didapat bahwa, temperatur air keluar kolektor dengan menggunakan kaca penutup transparan rata-rata 47,8 oC dan panas berguna tertinggi dihasilkan 104,7 Watt Kata kunci : kolektor silindris, konsentrator, pemanas air
1. PENDAHULUAN Berbagai macam upaya telah dilakukan untuk memanfaatkan energi surya sebagai energi alternatif, antara lain pemanas air surya jenis plat datar maupun jenis silinder setengah lingkaran. Hasil yang diperoleh dapat digunakan untuk proses pencucian alat medis di rumah sakit, industri tekstil dan industri gula atau disimpan di dalam heat storage. Kolektor pelat datar pada umumnya digunakan untuk menghasilkan temperatur fluida kerja rendah, dan sudah diproduksi secara massal untuk kebutuhan rumah tangga. Jenis kolektor yang mampu menghasilkan temperatur fluida kerja yang lebih tinggi salah satunya adalah kolektor konsentrator. Kebanyakan jenis kolektor ini mempunyai bentuk yang sulit dibuat, misalnya Compound Parabolic Concentrator (CPC). Kolektor palung silindris termasuk kolektor konsentrator yang mempunyai bentuk sederhana namun harga concentration ratio rendah. Penelitian ini diarahkan pada penggunaan radiasi surya sebagai sumber energi alternatif dalam upaya untuk mengurangi ketergantungan pada Bahan Bakar Minyak, mengurangi biaya produksi, kecuali pada malam hari atau saat cuaca mendung. Penelitian ini diarahkan pada teknologi tepat guna yaitu jenis kolektor yang sederhana, mudah pembuatannya, murah dan dapat menghasilkan temperatur yang relatif tinggi, sesuai dengan yang diharapkan. Kolektor surya yang dipilih adalah jenis palung silindris setengah lingkaran dengan fluida kerja air. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan gambaran tentang pengaruh kaca penutup terhadap temperatur air keluar dan panas berguna. 2. BAHAN DAN METODE 2.1. Bahan dan Alat Adapun bahan dan peralatan yang diperlukan dalam penelitian ini antara lain: a. Sistem kolektor: yaitu drum bekas dengan diameter Ø 55,5 cm dan panjang 85,5 cm yang berfungsi sebagai palung konsentrator, pelat stainless steel dengan ketebalan
0,07 cm yang berfungsi
sebagai reflektor, pipa tembaga berdiameter Ø 0,9525 cm (3/8 inch) panjang 435 cm dengan 4 belokan; sebagai absorber, kaca transparan dengan ketebalan 0,3cm yang berfungsi sebagai cover, lapisan plastik film 40 % dengan ketebalan 0,3 cm yang berfungsi sebagai lapisan cover, lapisan plastik film 80 % dengan ketebalan 0,3 cm yang berfungsi sebagai lapisan cover. b. Alat bantu : yaitu tangki air, kerangka penyangga tangki air, kran air (ball vatve), pipa dan sambungan PVC serta selang plastik, ember penampung air, dan kerangka penyangga kolektor c. Alat ukur: yaitu multimeter / Amperemeter- Voltmeter, gelas ukur, stopwatch, termocouple tipe K, termometer, anemometer dan solarimeter 2.2.
Rangkaian Sistem Kolektor
Kolektor jenis silindris setengah lingkaran yang digunakan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Bagan kolektor jenis silindris setengah lingkaran
Konfigurasi pipa absorber terdiri dari pipa susunan seri dengan 4 belokan, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Konfigurasi pipa absorber 4belokan, pipa susunan seri
2.3. Penentuan Pantulan Sinar dan Fokus Pipa Fokus pantulan sinar yang mengenai reflektor spheres berjari-jari R dengan aperture sempit (0,5 R memusat sumbu palung kolektor) dijelaskan oleh Rapp (1981 ; 406) terjadi pada garis sumbu simetris setengah lingkaran dan berjarak R/2. Adapun untuk aperture yang besar maka pantulan sinar pada garis sumbu akan semakin menyebar. Jadi berdasarkan teori tersebut, titik fokus pantulan sinar untuk kolektor yang diuji dapat dihitung. Maka titik fokus pantulan sinar pada kolektor yang diuji disini adalah 0,5 R memusat sumbu palung kolektor, yaitu : 0,5 x 27,5 cm = 13,875 cm, dihitung dari dasar palung, sedangkan pipa yang difokuskan pada penelitian ini adalah pipa yang letaknya berada di tengah untuk masing-masing variasi pipa absorber yang diuji.
\2.4. Susunan Perangkat Penelitian Konfigurasi pipa absorber jenis 5 pipa susunan seri (4 belokan) diuji dalam waktu yang bersamaan. Skema susunan perangkat penelitian ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Skema susunan perangkat penelitian
Sistem kolektor diletakkan membujur arah Utara - Selatan dan permukaan kolektor mengarah tegak lurus pada arah datang sinar matahari. Pengaturan arah (tracking) dilakukan secara manual dengan bantuan alat pelacak sinar matahari sederhana dengan titik fokus diarahkan ke pipa susunan tengah. Penempatan termometer dan termokopel pada bagian-bagian kolektor untuk pengukuran temperatur ditunjukkan pada Gambar 2.4.
Keterangan : ● = Termokopel ∆ = Termometer Gambar 2.4 Bagan penempatan alat ukur temperatur pada kolektor dengan konfigurasi 5 pipa susunan seri
2.5.
Prosedur Penelitian
Konstruksi kolektor surya jenis silindris setengah lingkaran sederhana ditunjukkan pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Unit kolektor tenaga surya
Pengambilan data awal dilakukan pada pukul 9 pagi sampai dengan pukul 4 sore dengan selang waktu 30 menit. Pengisian air masuk kolektor dengan laju aliran tertentu dilakukan kurang lebih sepuluh menit sebelum pengambilan data pertama (08.50 WIB).
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1.
Data Hasil Pengujian
Dari hasil pengujian sistem kolektor tenaga surya diperoleh 3 perbandingan data yaitu: 1. Perbandingan kolektor dengan kaca penutup bening dan kolektor tanpa kaca penutup. 2. Perbandingan kolektor dengan kaca penutup bening dan kolektor dengan kaca penutup film 40 %. 3.Perbandingan kolektor dengan kaca penutup film 40 % dan kolektor dengan kaca penutup film 80 %. Dari grafik dapat dilihat bahwa distribusi temperatur yang diperoleh adalah temperatur permukaan atas kaca penutup (TK), temperatur ruang kolektor (TR), temperatur plat kolektor (TS),, temperatur permukaan luar pipa masukan (TA), temperatur permukaan masing-masing bagian belokan pipa ( TB1 ),( TB2 ),( TB3 ),( TB4 ),( TB5 ) dan ( TB6 ), temperatur permukaan luar pipa keluaran (TC), temperatur lingkungan ( T ), temperatur air masuk (Tfi) dan temperatur air keluar (Tfo). 3.2. Distribusi Temperatur Pengujian Pada Kolektor Menggunakan Kaca Penutup dan Kolektor Tanpa Kaca Penutup Dengan 150 ml/menit Distribusi temperatur pada kolektor menggunakan kaca penutup transparan dengan debit 150 ml/menit pada pengujian tanggal 4 Desember 2005 ditunjukkan pada Gambar 3.1 dan Gambar 3.2 : 70 65 60
Temperatur ('C)
55 50 45 40 35 30 25 20 9:00
9:30
10:00 10:30
11:00
11:30
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30
15:00
15:30 16:00
T6
TC
Waktu TA
T1
T2
T3
T4
T5
Gambar 3.1 Distribusi temperatur pipa terhadap waktu pada kolektor menggunakan kaca penutup dengan debit 150 ml/menit pada pengujian tanggal 4 Desember 2005 100 90 80
Temperatur ('C)
70 60 50 40 30 20 10 0 9:00
9:30
10:00 10:30
11:00
11:30
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30
15:00 15:30 16:00
Waktu T Ambient T Udara Kolektor
T Sumber Air Kec. Angin
T Air Keluar T Kaca Bag. Luar
T Plat Kolektor
Gambar 3.2 Distribusi temperatur terhadap waktu pada kolektor menggunakan kaca penutup dengan debit 150 ml/menit pada pengujian tanggal 4 Desember 2005
50
Temperatur ('C)
45
40
35
30
25
20 9:00
9:30
10:00 10:30
11:00
11:30
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30
15:00 15:30 16:00
Waktu TA
T1
T2
T3
T4
T5
T6
TC
Gambar 3.3 Distribusi temperatur pipa terhadap waktu pada kolektor tanpa kaca penutup dengan debit 150 ml/menit pada pengujian tanggal 4 Desember 2005 70
60
Temperatur ('C)
50
40
30
20
10
0 9:00
9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00
Waktu T Ambient T Plat Kolektor
T Sumber Air T Udara Kolektor
T Air Keluar Kec. Angin
Gambar 3.4 Distribusi temperatur terhadap waktu pada kolektor tanpa kaca penutup dengan debit 150 ml/menit pada pengujian tanggal 4 Desember 2005
Gambar 3.3 dan Gambar 3.4 menunjukkan bahwa kenaikan grafik temperatur tanpa kaca penutup Temperatur yang terukur lebih rendah dari pada kolektor menggunakan kaca penutup. Ini disebabkan oleh hilangnya panas di dalam ruangan kolektor akibat konveksi oleh udara terhadap panas di pipa maupun di plat kolektor. Suhu maksimal yang diperoleh kolektor tanpa kaca penutup adalah 410C pada pukul 10.30 WIB pada keadaan cuaca cerah. 55
50
Temperatur ('C)
45
40
35
30
25
20 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Waktu T Air Keluar Dengan Kaca Penutup
T Air Keluar Kolektor Tanpa Kaca Penutup
Gambar 3.5 Perbandingan temperatur pada kolektor menggunakan kaca penutup dan kolektor tanpa kaca penutup debit 150 ml/menit tanggal 4 Desember 2005
Dari Gambar 3.5 di atas terlihat bahwa temperatur air keluar dari kolektor menggunakan kaca penutup mampu menghasilkan temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan kolektor tanpa kaca penutup. Ini dapat dilihat pada pada pukul 10.30 WIB, hasil maksimal kolektor menggunakan kaca penutup mencapai 50 oC, sedangkan kolektor tanpa kaca temperatur maksimal yang dicapai sebesar 410C. Hal ini ada kaitannya dengan intensitas yang meningkat
terutama
pada
pukul
10.30 WIB
dan
perubahan intensitas matahari ini lebih berpengaruh terhadap kolektor menggunakan kaca penutup karena panas akan terkurung di dalam kolektor sehingga temperatur di dalam kolektor tidak mudah turun walaupun intensitas matahari menurun. Angin yang berhembus juga dapat mengakibatkan kerugian panas akibat terjadinya konveksi pada kolektor. 100 90 80
Temperatur ('C)
70 60 50 40 30 20 10 0 9:00
9:30
10:00 10:30
11:00
11:30
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30
15:00 15:30 16:00
Waktu T plat kolektor dengan kaca penutup T ruangan kolektor dengan kaca penutup
Gambar 3.6
T plat kolektor tanpa kaca penutup T ruangan kolektor tanpa kaca penutup
Perbandingan temperatur plat dan ruangan kolektor pada kolektor menggunakan kaca penutup dan kolektor tanpa kaca penutup debit 150 ml/menit pada tanggal 4 Desember 2005
Pada Gambar 3.6 di atas dapat dilihat temperatur plat dan ruangan kolektor menggunakan kaca penutup lebih tinggi dari pada kolektor tanpa kaca. Hal ini disebabkan oleh besarnya kehilangan panas pada kolektor tanpa kaca penutup. Sedangkan pada kolektor menggunakan kaca penutup panas terperangkap di dalam ruangan sehingga temperatur plat dan ruangan tidak mengalami penurunan yang drastis akibat intensitas matahari yang turun. 3.3. Distribusi Temperatur Pengujian Pada Kolektor Menggunakan Kaca Penutup Transparan dan Kolektor Menggunakan Kaca Penutup Film 40 % Dengan Debit 100 ml/menit 65
60
55
Temperatur ('C)
50
45
40
35
30
25
20 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Waktu TA
Gambar 3.7
TB 1
TB 2
TB 3
TB 4
TB 5
TB 6
TC
Distribusi temperatur pipa terhadap waktu pada kolektor menggunakan kaca penutup transparan dengan debit 100 ml/menit pada pengujian tanggal 19 Januari 2006
90 85 80 75 70 65
Temperatur ('C)
60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Waktu T Ambient T Udara Kolektor
Gambar 3.8
T Sumber Air T Kaca Bag. Luar
T Air Keluar Kec. Angin (m/s)
T Plat Kolektor
Distribusi temperatur terhadap waktu pada kolektor menggunakan kaca penutup transparan dengan debit 100 ml/menit pada pengujian tanggal 19 Januari 2006
Gambar 3.7 dan Gambar 3.8 menunjukkan bahwa pada pagi hari antara pukul 09.00 – 11.00 WIB, temperatur air keluar (Tfo) meningkat dari suhu 360C mencapai 49 oC atau selisih 160C diakibatkan kenaikan intensitas cahaya matahari, sehingga yang diterima oleh kolektor semakin banyak, sedangkan pada saat pukul 11.00 – 13.00 WIB temperatur air keluar mulai menurun akibat cuaca mulai berawan mencapai suhu 41oC. Temperatur air keluar kembali meningkat pada pukul 13.30 - 14.30 WIB karena cuaca kembali cerah. Pada pukul 15.00 – 16.00 WIB, temperatur air keluar menurun akibat intensitas matahari yang turun dan pengaruh cuaca yang berawan mencapai 350C. 65 60 55
Temperatur ('C)
50 45 40 35 30 25 20 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Waktu TA
Gambar 3.9
TB 1
TB 2
TB 3
TB 4
TB 5
TB 6
TC
Distribusi temperatur pipa terhadap waktu pada kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % dengan debit 100 ml/menit pada pengujian tanggal 19 Januari 2006
Temperatur ('C)
90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Waktu T Ambient T Udara Kolektor
T Sumber Air T Kaca Bag. Luar
T Air Keluar Kec. Angin (m/s)
T Plat Kolektor
Gambar 3.10 Distribusi temperatur terhadap waktu pada kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % dengan debit 100 ml/menit pada pengujian tanggal 19 Januari 2006
Gambar 3.9 dan 3.10 menunjukkan bahwa kenaikan temperatur sama seperti pada kolektor menggunakan kaca penutup transparan. Hanya saja temperatur pada kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % kenaikan temperatur lebih lambat, begitu juga pada sore hari penurunan temperatur juga lebih lambat dibandingkan kolektor menggunakan kaca penutup transparan. Berdasarkan hasil pengamatan, hal ini akibat transmisivitas pada kaca penutup film 40 % lebih sulit dibandingkan kaca penutup transparan, sehingga kenaikan temperatur lebih lambat. Pada sore hari, energi radiasi yang menembus kaca penutup film 40 % akan terperangkap dan lebih sulit menembus kaca penutup film 40 % dari pada kaca penutup transparan, sehingga temperatur lebih lama hilang ke sekitar. Temperatur maksimum yang dicapai pada kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % adalah 42 oC pada pukul 14.00 WIB dengan perbedaan temperatur terhadap air masuk mencapai 10 oC. 55
50
Temperatur ('C)
45
40
35
30
25
20 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Waktu T air keluar ko lekto r dengan kaca penutup transparan T air keluar ko lekto r dengan kaca penutup film 40 %
Gambar 3.11 Perbandingan temperatur air keluar pada kolektor menggunakan kaca penutup transparan dan kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % debit 100 ml/menit tanggal 19 Januari 2006
Dari Gambar 3.11 di atas terlihat bahwa temperatur air keluar dari kolektor menggunakan kaca penutup transparan mampu menghasilkan temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan kolektor menggunakan kaca penutup film 40 %. Ini dapat dilihat pada hasil maksimal kolektor menggunakan kaca penutup transparan mencapai 49 oC pada pukul 11.00 WIB, sedangkan kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % temperatur maksimal yang dicapai sebesar 42 oC pada pukul 14.00 WIB. Perubahan temperatur akibat perubahan intensitas matahari lebih jelas terlihat terhadap kolektor menggunakan kaca penutup transparan karena cahaya matahari lebih mudah menembus kaca penutup. Intensitas radiasi matahari akan lebih banyak dipantulkan, namun panas di dalam kolektor akan lebih sukar untuk keluar akibat
cahaya yang dipantulkan
plat akan kembali dipantulkan lagi oleh
permukaan kaca bawah sehingga akan lebih lama terjadinya perubahan temperatur. Pada gambar 3.12 dapat dilihat temperatur plat dan ruangan kolektor menggunakan kaca penutup transparan lebih tinggi dari pada kolektor menggunakan kaca penutup film 40 %. Hal ini disebabkan oleh cahaya yang menembus kaca penutup transparan lebih besar dari pada kaca penutup film 40 % sehingga akan mempengaruhi temperatur plat dan temperatur ruangan kolektor. Pada pukul 15.00 sampai 16.00 WIB, penurunan temperatur plat dan temperatur ruangan pada kedua kolektor cenderung
sama. Hal ini disebabkan oleh panas di dalam kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % terperangkap oleh kaca penutup sehingga akan mengimbangi temperatur kolektor menggunakan kaca penutup transparan. 90 85 80 75
Temperatur ('C)
70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Waktu T plat kolektor dengan kaca penutup transparan T ruangan kolektor dengan kaca penutup transparan
Gambar 3.12
T plat kolektor dengan kaca penutup film 40 % T ruangan kolektor dengan kaca penutup film 40 %
Perbandingan temperatur plat dan ruangan kolektor pada kolektor menggunakan kaca penutup transparan dan kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % debit 100 ml/menit pada tanggal 19 Januari 2006 60
55
Temperatur ('C)
50
45
40
35
30
25
20 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Waktu T kaca penutup pada ko lekto r dengan kaca penutup transparan T kaca penutup pada ko lekto r dengan kaca penutup film 40 %
Gambar 3.13 Perbandingan temperatur kaca penutup kolektor pada kolektor menggunakan kaca penutup transparan dan kolektor menggunakan kaca penutup film 40% debit 100 ml/menit pada tanggal 19 Januari 2006
Perbandingan temperatur permukaan kaca penutup pada kolektor menggunakan kaca penutup transparan dan kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % dengan debit 100 ml/menit tanggal 19 Januari 2006 yang ditunjukkan pada Gambar 3.13 di atas dapat dilihat bahwa temperatur kaca penutup film 40 % lebih tinggi dari pada temperatur kaca penutup transparan. Hal ini disebabkan kaca penutup film 40 % lebih banyak menyerap panas karena memiliki permukaan yang bewarna hitam sehingga cahaya matahari butuh waktu yang lebih lama untuk menembus kaca penutup.
3.4. Distribusi Temperatur Pengujian Pada Kolektor Menggunakan Kaca Penutup Film 40% dan Kolektor Menggunakan Kaca Penutup Film 80 % Dengan Debit 100 ml/menit Distribusi temperatur pengujian pada kolektor menggunakan kaca penutup transparan debit 100 ml/menit pada pengujian tanggal 19 Januari 2006 dapat dilihat pada Gambar 3.14 dan Gambar 3.15 :
60
55
Temperatur ('C)
50
45
40
35
30
25
20 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00 12:30 13:00
13:30 14:00 14:30
15:00
15:30 16:00
Waktu TA
TB 1
TB 2
TB 3
TB 4
TB 5
TB 6
TC
Gambar 3.14 Distribusi temperatur pipa terhadap waktu pada kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % dengan debit 100 ml/menit pada pengujian tanggal 24 Januari 2006
90 85 80 75 70 65
Temperatur ('C)
60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 9:00
9:30 10:00 10:30 11:00
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00
Waktu T Ambient T Udara Kolektor
T Sumber Air T Kaca Bag. Luar
T Air Keluar Kec. Angin
T Plat Kolektor
Gambar 3.15 Distribusi temperatur terhadap waktu pada kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % dengan debit 100 ml/menit pada pengujian tanggal 24 Januari 2006
Gambar 3.14 dan Gambar 3.15 menunjukkan bahwa pada pagi hari antara pukul 09.00 – 10.30 WIB, temperatur air keluar (Tfo) meningkat dari suhu 35 oC mencapai 43 oC atau perbedaan temperatur air keluar dengan temperatur air sumber mencapai 10 oC diakibatkan kenaikan intensitas cahaya matahari dan cuaca yang cerah menyebabkan cahaya matahari langsung diterima oleh kolektor secara optimal, sedangkan pada pukul 11.00 – 14.30 WIB, temperatur air keluar stabil rata-rata mencapai 42 o
C akibat cuaca mulai cerah berawan. Pada pukul 15.00 – 16.00 WIB temperatur air keluar menurun
akibat intensitas matahari yang turun mencapai 34 oC. Gambar 3.16 dan Gambar 3.17 menunjukkan bahwa temperatur pada kolektor menggunakan kaca penutup film 80 % kenaikan temperatur lebih lambat. Hal ini akibat intensitas matahari lebih sulit menembusi kaca penutup pada kaca penutup film 80 % dibandingkan kaca penutup film 40 % sehingga kenaikan temperatur lebih lambat. Pada sore hari, cahaya yang menembus kaca penutup film 40 % maupun 80 % akan terperangkap sehingga lebih sulit menembus kaca penutup, sehingga temperatur lebih lama menurun dibandingkan kolektor menggunakan kaca transparan. Temperatur maksimum yang dicapai pada kolektor menggunakan kaca penutup 80 % adalah 42 oC pada pukul
12.30 WIB dengan perbedaan temperatur terhadap air sumber mencapai 9 oC. Distribusi temperatur pada kedua kolektor hampir menunjukkan nilai yang sama, tetapi kolektor dengan menggunakan kaca penutup film 40 % memiliki tingkatan distribusi temperatur yang lebih tinggi karena tingkat cahaya yang masuk ke dalam kolektor lebih besar. 55
50
Temperatur ('C)
45
40
35
30
25
20 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00 12:30 13:00
13:30 14:00 14:30
15:00
15:30 16:00
Waktu TA
TB 1
TB 2
TB 3
TB 4
TB 5
TB 6
TC
Gambar 3.16 Distribusi temperatur pipa terhadap waktu pada kolektor menggunakan kaca penutup film 80 % dengan debit 100 ml/menit pada pengujian tanggal 24 Januari 2006
90 85 80 75 70 65
Temperatur ('C)
60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 9:00
9:30 10:00 10:30 11:00
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00
Waktu T Ambient T Udara Kolektor
T Sumber Air T Kaca Bag. Luar
T Air Keluar Kec. Angin
T Plat Kolektor
Gambar 3.17 Distribusi temperatur terhadap waktu pada kolektor menggunakan kaca penutup film 80 % dengan debit 100 ml/menit pada pengujian tanggal 24 Januari 2006 50
45
Temperatur ('C)
40
35
30
25
20 9:00
9:30 10:00 10:30 11:00
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00
Waktu T air keluar kolekt or dengan kaca penut up f ilm 40 % T air keluar kolekt or dengan kaca penut up f ilm 80 %
Gambar 3.18 Perbandingan temperatur air keluar pada kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % dan kolektor menggunakan kaca penutup film 80 % debit 100 ml/menit tanggal 24 Januari 2006
Dari Gambar 3.18, bahwa temperatur air keluar dari kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % mampu menghasilkan temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan kolektor menggunakan kaca
penutup film 80 %. Ini dapat dilihat pada hasil maksimal kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % mencapai 45 oC pada pukul 14.00 WIB, sedangkan kolektor menggunakan kaca penutup film 80 % temperatur maksimal yang dicapai sebesar 42 oC pada pukul 14.00 WIB. Pada pukul 14.30 – 16.00 WIB temperatur kedua kolektor mulai menunjukkan penurunan, pada pukul 15.30 WIB temperatur kaca penutup kedua kolektor menunjukkan nilai yang sama besar. 90 85 80 75 70
Temperatur ('C)
65 60 55 50 45 40 35 30 25 9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Waktu T plat ko lekto r dengan kaca penutup 40 % T ruangan ko lekto r dengan kaca penutup 40 %
T plat ko lekto r dengan kaca penutup film 80 % T ruangan ko lekto r dengan kaca penutup film 80 %
Gambar 3.19 Perbandingan temperatur plat dan ruangan kolektor pada kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % dan kolektor menggunakan kaca penutup film 80 % debit 100 ml/menit pada tanggal 24 Januari 2006
Pada Gambar 3.19 di atas dapat dilihat temperatur plat kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % lebih tinggi dari pada yang menggunakan kaca penutup film 80 %. Hal ini disebabkan oleh intensitas matahari yang menembus kaca penutup film 40 % lebih besar dibandingkan dengan kaca penutup film 80 % sehingga akan mempengaruhi temperatur plat dan temperatur ruangan kolektor. Pada pukul 10.00 - 11.00 WIB, temperatur ruangan pada kolektor kaca penutup film 80 % lebih besar 2 oC dari pada kolektor kaca penutup film 40 %. Hal ini disebabkan panas yang terperangkap di ruangan kolektor lebih cepat turun pada kolektor kaca penutup film 40 % dari pada kaca penutup film 80 %. Pada pukul 14.00 – 15.00 WIB juga terjadi hal serupa. 50
45
Temperatur ('C)
40
35
30
25
20 9:00
9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00
Waktu T kaca penutup 40 %
T kaca penutup 80 %
Gambar 3.20 Perbandingan temperatur kaca penutup kolektor pada kolektor menggunakan kaca penutup film 40 % dan kolektor menggunakan kaca penutup film 80 % debit 100 ml/menit pada tanggal 24 Januari 2006
Pada Gambar 3.20 di atas dapat dilihat bahwa temperatur kaca penutup film 80 % cenderung lebih tinggi dari pada temperatur kaca penutup 40 %.
4. KESIMPULAN 4.1. Kesimpulan Dari hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Laju aliran air pada kolektor mempengaruhi temperatur air keluaran pada kolektor, yaitu semakin kecil laju aliran maka temperatur keluaran yang dihasilkan. 2. Kolektor yang menggunakan kaca penutup transparan menghasilkan energi berguna (useful energy) lebih tinggi bila dibandingkan dengan kolektor tanpa kaca penutup maupun kolektor dengan kaca penutup film 40 % . 3. Kolektor dengan kaca penutup film 40 % menghasilkan energi berguna (useful energy) lebih tinggi bila dibandingkan dengan kolektor dengan kaca penutup film 80 %. 4. Kolektor dengan kaca penutup film 80 % memiliki temperatur permukaan kaca luar yang lebih tinggi dibandingkan dengan kolektor dengan kaca penutup transparan dan cenderung lebih tinggi dari pada kolektor dengan kaca penutup film 40 %.
5. DAFTARPUSTAKA 1. Aritama, D., 2002, Pengaruh Diameter Pipa Absorber Terhadap Performasi Kolektor Palung Setengah Silindris, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Iskandar Muda. 2. Chakraverty, S., N.K. Bansal, H.P. Garg, 1087, Transient Analysis of CPC Collector with Time Dependent Input Function, Solar Energy, Vol. 38, No. 3, pp. 179-185. 3. Duffie, J.A., and W.A.Beckman, (1980), Solar Engineering of Thermal Processes, John Willey and Sons, Inc., New York. 4. Edenburn, M.W., 1975, Performance Analysis of A Cylindrical Parabolic Focusing Collector and Comparisson with Experimental Result, Solar Energy, Vol. 18, pp. 437-444. 5. Incopera, F.P., and D.P. DeWitt, 1996, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Fourth Edition, John Wiley and Sons, Inc., Singapore. 6. Jansen, T.J., (1995), Teknologi Rekayasa Surya, terjemahan Wiranto Arismunandar, P.T. Prandnya Paramita, Jakarta. 7. Moran, M.J., H.N. Shapiro, 1993, Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Second Edition, Jotm Wiley & Sons, Inc., Singapore. 8. Nur Hamzah., 2000, Kaji Teoritis dan Eksperimen Kolektor Palung Surya Semi Silindris dengan Isolator-Reflektor pada Pipa Kaca Penutup Absorber, Tesis S-2, Jurusan Teknik Mesin ITS. 9. Prapas, D.E., B. Norton, and S.D. Probert, 1987, Optics of Parabolic-Through Solar-Energy Processing Small Concentration Ratios, Solar Energy Vol. 39, No. 6,pp.541-550. 10. Rapp, D., (1981), Solar Energy, Perntice Hall, Inc., Englewood Cliffs, N.J. 07632. 11. Reynolds, W.C. dan H.C. Perkins, 1994, Termodinamika Teknik, diterjemahkan oleh Filino Harahap, Erlangga. 12. Ronnelid, M., B. Perers, and B. Karlsson, 1996, Construction and Testing of A Large-Area CPC-Collector and Comparison with Flat Plate Collector, Solar Energy, Vol. 57, No. 3, pp. 177-184.
