Effisiensi kolektor adalah η = �
�
�
�����
= 127.863,9
245.103 = 0,52
4.2.3.2 Kondensor
Persamaan-persamaan yang berlaku pada perpindahan panas ini adalah sebagai berikut:
Tebal lapisan batas
δ = 3,936L � 0,952 + Pr
Pr
2
�
0,25
x Gr
L −0,25
dimana : Pr adalah bilangan Prandtl untuk udara yaitu 0,72. Gr
L
adalah bilangan Grasholf yang dihitung �engan persamaan :
��
�
= ρ
2
g β �
�
− �
∞
�
3
µ
2
Dari tebal lapisan batas ini nanti ditentukan apakah pola aliran masih dalam kondisi boundary layer atau telah berkembang penuh. Jika aliran masih
berkembang, 2 δ lebih kecil dari jarak kedua plat.
Laju perpindahan panas pada permukaan plat dihitung dengan persamaan: �
′
= ℎ� A�
�
− �
∞
=
� �
0,549 ��
0,25
dimana �� adalah bilangan Rayleigh, dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan berikut ini. �� = Gr x Pr =
� β �
�
− �
�
�
3
�α
Universitas Sumatera Utara
Jika aliran telah berkembang penuh, syaratnya 2 δ lebih besar atau sama
dengan jarak kedua plat, maka laju perpindahan panas dihitung dengan persamaan berikut ini.
�′ = ρ
2
g β �
�
�
�
− �
∞ 2
�
2
24 µ
�
�
= 41,3 °C
�
∞
= 31,02 °C
ρ = 1,165
�� ��
3
β = 1
30 + 273 = 3,3 x 10
−3
µ = 1,86 x 10
−5 ��
��
�
�
= 1006 j
Kg. k � = 0,026
w m. k
Menghitung Bilangan Grasholf dengan cara :
��
�
= 1,165
2
x 9,81 x 10
−3
41,3 − 30,02 x 0,1
3
1,86 x 10
−5 2
= 4,341143. 10
5
Menghitung tebal lapisan batas δ = 3,936L �
0,952 + Pr Pr
2
�
0,25
x Gr
L −0,25
δ = 3,936 x 0,1 � 0,952 + 0,72
0,72
2
�
0,25
x 4,341143. 10
5 −0,25
= 0,020549 cm
2 δ = 2 x
0,020549
= 0,041099 jarak kedua plat. Maka aliran yang terjadi masih
berkembang
Universitas Sumatera Utara
Menghitung perpindahan panas pada satu permukaan plat vertikal, dengan menggunakan persamaan :
�
′
= ℎ� A�
�
− �
∞
=
� �
0,549 ��
0,25
�
′
= 0,026
0,1 x 0,549 x 4,341143 x 10
5
x 0,72
0,25
= 3,375 Wm
Jumlah plat pada kondensor ada 17 buah, setiap plat mempunyai 2 permukaan, panjang tiap plat 0,4 m maka laju perpindahan panas total dari
kondensor adalah : �
�����
= 3,375 � 17 x 2 x 0,4 = 45,9 W
Menghitung laju aliran metanol pada kondensor. �
�
= 152,72 Wm
2
�
�
� = �̇
��
�
�
− �
�
�̇ = q
u
� C
p
T
i
− T
o
= 152,72
W m2
0,795 m
2
0,005 kj
kg k 314,23 K
− 297,12 K = 1,20
Kg jam
= 0,000333
Kg s
4.2.3.3 Evaporator
Perpindahan panas pada evaporator Untuk menghitung kalor yang diserap oleh pelat evaporator, digunakan
persamaan panas sensibel. �
�
= �̇. C
p
. ∆t Kapasitas kalor spesifik sensibel plat evaporator 480
j kg k
�
��
= massa plat evaporator 2,62 kg �
���
= kalor sensibel plat evaporator ∆� = Perubahan suhu k
Universitas Sumatera Utara
= Perubahan temperaur diambil dari temperatur rata rata sore hari sampai temperatur terendah plat evaporator pagi hari.
Sehingga untuk ketiga pengujian diperoleh besar perubahan temperatur sebagai berikut:
∆� hari ketiga pengujian = 28.45
°C + 273= 301,45 K
Sehingga kalor sensibel plat evaporator
�
��� ℎ��� ���
= 2,62 kg x 480
j kg k
x 301,45 K = 379.103 j = 379,103 kj
Untuk menghitung kalor yang dibutuhkan metanol dalam proses penguapan pada saat proses adsorpsi digunakan persamaan kalor laten.
�
�
= �� . �
�
�
= kalor laten metanol j �� = kapasitas kalor spesifik laten �
� ��
� � = massa metanol kg
Pengujian hari ketiga �
�������
= 3,8 L = 3,8 x 10
-3
m
3
ρ
�������
= 787 kgm
3
Dari data di atas massa metanol adalah �
�������
= �
�������
� ρ
�������
= 3,8 x 10
-3
x 787 = 2,9 kg
Sehingga dapat dihitung kalor laten penguapan metanol dapat dihitung dengan persamaan berikut ini.
�
�
= �
�
. �
�
�
= 1100 kJkg x 2,9 kg
Universitas Sumatera Utara
�
�
= 3190 Kj
Analisa kalor pada air Pada penelitian ini, media yang didinginkan adalah air, dalam hal ini kalor
yang dihitung adalah panas sensibel dari air, dengan menggunakan persamaan : �
�
= �̇. C
p
. ∆t Dimana
�
�
= kalor sensibel air j � = massa air kg
Massa air 1,942 kg
C
p
= kapasitas kalor spesifik sensibel air
j kg .k
∆� = Perubahan suhu k = Perubahan temperaur diambil dari temperatur rata rata sore hari
sampai temperatur terendah plat evaporator pagi hari. ∆� hari ketiga pengujian
= 28.37 °C + 273= 301,37 K
Panas sensibel air untuk ketiga pengujian, yaitu :
�
� ��� ℎ��� ���
= 1,942 kg x 4,179
kj kg k
x 301,37 K = 2.445,80 Kj
Kesetimbangan energi Proses terjadinya pendinginan pada sistem ini dipengaruhi oleh kalor yang
diperlukan metanol untuk menguap, dimana panas yang diserap metanol harus lebih besar dengan kalor yang dikeluarkan oleh plat evaporator dan air.
Penyerapan panas oleh metanol – Volume = 3,8 liter 3,8 x 10
-3
m
3
– Massa jenis 30 ° = 787 kgm
3
– Massa metanol = 787 kgm
3
x 3,8 x 10
-3
m
3
= 2,9 kg
Universitas Sumatera Utara
– Panas laten penguapan = 1100 kJkg – Total panas yang diserap metanol selama menguap :
= 2,9 kg x 1100 kJkg = 3190 Kj Penggunaan panas penyerapan
– Volume = 2 liter 2 x 10
-3
m
3
– Massa jenis air 30 °C = 791 kg m
3
– Massa air = 2 x 10
-3
m
3
x 1942 kg = 1,942 kgm
3
– Panas jenis air pada 30 °C = 4,179 kJkg °C
– Panas Pembekuan = 334 KjKg Menurunkan suhu air dari 30
°C menjadi 0° C Hari ketiga pengujian
�
���
= �̇. C
p
. ∆t = 1,942 kg
x 4,179
�� kg °C
x 28,37 ° C
= 230,24 Kj
Membekukan air pada 0 ° C
Q = m x l = 1,942 kg x 334
�� ��
= 648,63 Kj
Menurunkan suhu evaporator dari 30 °C menjadi 0° C
Hari pertama pengujian �
��
= �̇. C
p
. ∆t = 2,62 kg
x 0,48
� kg °k
x 301,45 K = 379.103 j = 379,103 Kj
Total energi panas yang digunakan untuk mengubah air menjadi es 379,103 Kj + 230,4 Kj = 609,503 Kj
Universitas Sumatera Utara
Sehingga, �
� �������
�
� ����������
+ �
� ���
1287,21 Kj 630,667 Kj
Effisiensi evaporator adalah η = �
�
�
��
� 100 Dimana :
Q
o
= Energi yang digunakan pada evaporator Q
in
= Energi yang masuk, diperoleh dari perhitungan absorber Q
netto
W
Jadi efisiensi evaporator pada pengujian hari ketiga ialah : Q
o
= Q
ev
+ Q
sair
+ Q
L
+ Q
sev
+ Q
air
= 630,667 Kj + 2.445,80 Kj + 3190 KJ + 230,24 Kj
= 175,667 W + 679,388 W + 886,11 W + 63,95 W = 11805,115
η = 11805,115
127.863,9 x 100
= 9,2
Universitas Sumatera Utara
4.3 Temperatur Lingkungan dan Radiasi Matahari
Intensitas radiasi pengujian hari pertama, hari kedua, dan hari ketiga dapat dilihat pada gambar 4.1 :
Gambar 4.1 Grafik radiasi matahari vs waktu
Waktu dan keadaan cuaca pada pengujian hari pertama Pengujian dimulai pada
: 8 Oktober 2014 pada pukul 07.39 WIB Pengujian berakhir pada
: 9 Oktober pada pukul 07.39 WIB Total radiasi matahari
: 309.432,1 Wm
2
Radiasi maksimum : 918Wm
2
Waktu dan keadaan cuaca pada pengujian hari kedua Pengujian dimulai pada
: 9 Oktober 2014 pada pukul 08.01 WIB Pengujian berakhir pada
: 10 Oktober pada pukul 08.01WIB Total radiasi matahari
: 211.795,2 Wm
2
Radiasi maksimum : 928 Wm
2
Waktu dan keadaan cuaca pada pengujian hari ketiga Pengujian dimulai pada
: 10 Oktober 2014 pada pukul 07.46 WIB
Universitas Sumatera Utara
Pengujian berakhir pada : 11 Oktober 2014 pada pukul 07.46WIB
Total radiasi matahari : 245.103 Wm
2
Radiasi maksimum : 853 Wm
2
Temperatur lingkungan pada pengujian hari pertama, hari kedua, dan hari ketiga dapat dilihat pada gambar 4.2 :
Gambar 4.2 Grafik temperatur lingkungan vs waktu
Temperatur lingkungan pada hari pertama Temperatur maksimum : 38,5
o
C Temperatur rata-rata : 29,75
o
C Temperatur lingkungan pada hari kedua
Temperatur maksimum : 36
o
C Temperatur rata-rata : 28,7
o
C Temperatur lingkungan pada hari ketiga
Temperatur maksimum : 35.77
o
C Temperatur rata-rata : 28.7
o
C
Universitas Sumatera Utara
4.4 Analisa Grafik 4.4.1 Kolektor
Temperatur adsorber pada pengujian hari pertama, hari kedua, dan hari ketiga dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.3 Grafik temperatur adsorber hari pertama Keterangan gambar :
T1 = Channel 101 = Temperatur pada titik 1 T2 = Channel 102 = Temperatur pada titik 2
T3 = Channel 103 = Temperatur pada titik 3 T5 = Channel 105 = Temperatur pada titik 5
Pada proses desorpsi hari pertama, temperatur maksimum terjadi pada pukul 14.41 Wib yaitu 102
o
C pada T5. Jadi, proses desorpsi berakhir pada pukul 17.39 Wib dengan temperatur rata-rata adsorber adalah 79,78
o
C. Rata-rata radiasi matahari pada hari pertama ini adalah 449,86 Wm2 dengan rata-rata temperatur
lingkungan adalah 29,75
o
C. Proses adsorpsi hari pertama yang dimulai pada pukul 17.40 Wib dengan
temperatur tertinggi adsorber adalah 50,8
o
C berada pada T3, temperatur minimum mencapai 27,10
o
C pada T5 yaitu pada pukul 04.00 Wib. Temperatur rata-rata box absorber pada proses adsorpsi 58,50
o
C. Temperatur maksimum yaitu sebesar 68,20
o
C pada pukul 11.55 WIB. Sedangkan
Universitas Sumatera Utara
temperatur rata-rata box absorber pada proses desorpsi adalah 32,36
o
C, temperatur maksimum yaitu 44,70
o
C pada pukul 17.40 WIB dan temperatur minimum adalah 26,90
o
C pada pukul 04.57 WIB.
Gambar 4.4 Grafik temperatur adsorber hari kedua Pada proses desorpsi hari kedua, temperatur maksimum terjadi pada pukul
09.30 Wib yaitu 89,30
o
C pada T5. Jadi, proses desorpsi berakhir pada pukul 17.01 Wib dengan temperatur rata-rata adsorber adalah 63,73
o
C. Rata-rata radiasi matahari pada hari kedua ini adalah 321,60 Wm
2
dengan rata-rata temperatur lingkungan adalah 30,91
o
C. Proses proses adsorpsi hari kedua yang dimulai pada pukul 17.02 Wib
dengan temperatur tertinggi adsorber adalah 42,70
o
C berada pada T3, temperatur terendah mencapai 26,80
o
C pada T5 yaitu pada pukul 05.20 Wib. Temperatur rata-rata box absorber pada proses adsorpsi 54,07
o
C. Temperatur tertinggi yaitu sebesar 70,70
o
C pada pukul 09.53 WIB. Sedangkan temperature rata-rata box absorber pada proses desorpsi adalah 32,40
o
C, temperature tertinggi yaitu 39,10
o
C pada pukul 17.42 WIB dan temperatur minimum adalah 29,20
o
C pada pukul 06.27 WIB.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.5 Grafik temperatur adsorber hari ketiga Pada proses desorpsi hari ketiga, temperatur maksimum terjadi pada pukul 12.20
Wib yaitu 80,90
o
C pada Chan T5. Jadi, proses desorpsi berakhir pada pukul 17.46Wib dengan temperatur rata-rata adsorber adalah 65,59
o
C. Rata-rata radiasi matahari pada hari kedua ini adalah 359,70 Wm
2
dengan rata-rata temperatur lingkungan adalah 31,45
o
C. Proses adsorpsi hari ketiga yang dimulai pada pukul 17.47 Wib dengan
temperatur tertinggi adsorber adalah 44,40
o
C berada pada T3, temperatur terendah mencapai 28,10
o
C pada T5 yaitu pada pukul 06.23 Wib Temperatur rata-rata box absorber pada proses adsorpsi 55,60
o
C. Temperatur maksimum yaitu sebesar 66,50
o
C pada pukul 12.05 WIB. Sedangkan temperatur rata-rata box absorber pada proses desorpsi adalah 32,81
o
C, temperatur maksimum yaitu 40,90
o
C pada pukul 17.49 WIB dan temperatur minimum adalah 28,90
o
C pada pukul 07.20 WIB.
4.4.2 Kondensor
Kategori