`
41
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu Dan Tempat
Tempat penelitian adalah Laboratorium Teknik Pendingin, gedung Fakultas Teknik, Departemen Teknik Mesin USU Lt. III. Waktu pelaksanaan
penelitian adalah bulan September 2013 sampai dengan Januari 2014.
3.2. Bahan Dan Alat
3.2.1. Bahan
Yang menjadi objek simulasi dalam penelitian ini adalah proses pelelehan stearic acid salah satu material PCM yang berada didalam kolektor pemanas air
kemudian dipanaskan dengan sinar matahari selama 24 jam. Adapun spesifikasi kolektor pemanas air tersebut adalah sebagai berikut :
1. Kaca kolektor
Kaca koletor berfungsi untuk menerima radiasi matahari dari matahari dan diteruskan masuk kedalam kolektor. Ukuran kaca yang digunakan pada
kolektor 1025 x 435 mm dengan ketebalan sebesar 5 mm. Berikut propertis kaca yang digunakan pada kolektor, dapat dilihat pada tabel 3.1
Tabel 3.1 Propertis Kaca kolektor [22]
a h
a n
e n
si ty
k g
m
3
pe ci
fi c
H ea
t
J kg
.K herm
al Cond
uctivi ty
Wm. K
Universitas Sumatera Utara
`
42 a
c a
4 7
7 40
.96
2. Wadah PCM
Wadah PCM berfungsi untuk meletakkan PCM yang akan digunakan. Ukuran wadah yang digunakan sebesar 960 x 395 x 65 mm dengan bahan stainless
steel. Propertis untuk bahan stainless steel dapat dilihat pada tabel 3.2
Tabel 3.2 Propertis stainless steel [23]
B ahan
D ensity
kgm
3
S pecific
Heat
Jkg.K m
Cond
m S
tainless Steel
7 930
5 02
3. Phase-change materials PCM
Phase ‐change material PCM adalah material yang memiliki panas fusi yang tinggi
dan dapat meleleh dan membeku pada suhu tertentu. Material bersifat PCM ini
mampu menyimpan dan melepaskan energi dengan besar tertentu. Penyerapan
atau pelepasan panas terjadi saat perubahan phasa dari padat ke cair atau
sebaliknya, dengan demikian material PCM diklasifikasikan sebagai bahan
penyimpan panas laten. Pada kasus ini, PCM yang digunakan adalah stearic acid
sebanyak 18 kg. Propertis stearic acid dapat dilihat pada tabel 3.3 sebagai berikut.
Tabel 3.3 Propertis stearic acid [11]
Phase Temperatur Panas Massa Jenis
Panas Panas
Universitas Sumatera Utara
`
43 Change
Material Meleleh
o
C Laten
kJkg kgm
3
Spesifik Jkg
o
C Konduktivitas
Wm
o
C Padat
Liquid Padat
Liquid Padat Liquid Stearic
acid 57 198.91
960 840
1600 2300
0.3 0.172
Alasan pemilihan stearic acid sebagai PCM untuk disimulasikan adalah sebagai
berikut :
- Dilihat pada tabel 2.4, Temperatur titik leleh pada stearic acid dibandingkan
dengan PCM lainnya jauh lebih rendah sehingga PCM cepat terjadi proses
melelehnya. -
Stearic acid mudah diperoleh di daerah sekitar kota Medan. -
Berat massa jenis pada stearic acid jauh lebih ringan.
4. Rangka
Rangka berfungsi sebagai pembentuk struktur kolektor serta sebagai penahan beban kolektor. Rangka terbuat dari beberapa lapisan yaitu aluminium,
rockwool, serta kayu. Pada kasus ini, simulasi dilakukan dalam keadaan adiabatik sehingga bahan bagian terdalam kolektor saja yang akan
dimasukkan pada software Ansys Fluent. Berikut propertis material aluminium, dapat dilihat pada tabel 3.4.
Tabel 3.4 Propertis aluminium
aha n
e n
s i
t y
k g
p e
c if
i c
H e
a t
her mal
Con ducti
vity
Wm .K
Universitas Sumatera Utara
`
44 m
3
J k
g .
K
lum iniu
m 7
1 9
7 1
02.4
3.2.2. Alat