7
Bila modul termoelektrik dipanaskan pada salah satu sisi dan diberi pelepas panas pada sisi sebaliknya maka akan terjadi perbedaan temperatur
pada kedua sisi modul termoelektrik. Perbedaan temperatur pada kedua sisi modul termoelektrik tersebut menyebabkan terjadinya perbedaan potensial
listrik pada ujung sambungan modul termoelektrik.
2.2.1 Spesifikasi Modul Termoelektrik TEC
1
12706
Modul termoelektrik TEC
1
12706 yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah modul termoelektrik jenis Termoelektrik Cooler
dengan 127 pasang semikonduktor, skema modul termoelektrik dapat dilihat pada gambar 2.2. Berikut ini spesifikasi modul termoelektrik
TEC
1
12706 yang
diambil dari
internet pada
website www.peltiermodules.com :
1. Ukuran sisi 40 mm × 40 mm dengan tebal 3,8 mm.
2. Perbedaan temperatur sisi panas dengan sisi dingin maksimal
ΔTmax sebesar 66 °C. 3.
Arus listrik maksimal yang mengalir Imax sebesar 6 ampere. 4.
Tegangan listrik maksimal yang diperbolehkan Vmax sebesar 14,4 volt.
5. Hambatan modul termoelektrik sebesar 1,98 ohms.
6. Material keramik Electrical Insulator yang dipergunakan adalah
Alumina Al
2
O
3
. 7.
Temperatur maksimal dalam penggunaannya sebesar 138 °C.
8
2.2.2 Perhitungan Efisiensi Pembangkit Listrik
Beda temperatur sisi panas modul termoelektrik dengan sisi dingin modul termoelektrik ΔT dapat dihitung dengan persamaan 2.1.
2.1 pada persamaan 2.1 :
ΔT : beda temperatur antara kedua sisi modul termoelektrik K T
H
: temperatur sisi panas modul termoelektrik K T
C
: temperatur sisi dingin modul termoelektrik K
Besar daya yang dihasilkan model pembangkit termoelektrik P dalam satuan watt dapat dihitung dengan persamaan 2.2.
2.2 pada persamaan 2.2 :
P : daya yang dihasilkan watt
V : tegangan yang dihasilkan volt
I : arus yang dihasilkan ampere
Pada penelitian ini, modul termoelektrik yang terdiri dari empat modul dirangkai dengan rangkaian seri atau paralel. Satu rangkaian seri
terdiri atas NS modul dan satu rangkaian paralel terdiri atas NP modul, total modul NT dapat dihitung dengan persamaan 2.3 Duffie,
halaman 32. 2.3
9
pada persamaan 2.3 : NT
: nilai total modul NS
: nilai modul rangkaian seri NP
: nilai modul rangkaian paralel
Untuk perhitungan nilai koefisien Seebeck, nilai tahanan listrik, nilai konduktansi termal, total energi panas dan efisiensi pembangkit listrik
menggunakan modul termoelektrik diambil dari buku yang ditulis oleh Buist, 1997.
Koefisien Seebeck
Nilai koefisien Seebeck rata-rata modul termoelektrik dapat dihitung dengan persamaan 2.4.
2.4 pada persamaan 2.4 :
S
M
: koefisien Seebeck rata-rata modul termoelektrik
V K
T : temperatur rata-rata modul termoelektrik K
Koefisien untuk modul termoelektrik dengan 71 pasang semikonduktor dan arus 6 ampere :
S
1
: 1,33450 × 10
-2
S
2
: -5,37574 × 10
-5
S
3
: 7,42731 × 10
-7
S
4
: -1,27141 × 10
-9
10
Persamaan 2.4 hanya berlaku untuk menghitung koefisien Seebeck
pada temperatur modul termoelektrik antara -100 °C sampai +150 °C dengan beda temperatur sisi panas dan sisi dingin sama dengan
nol ΔT = 0. Koefisien Seebeck harus dihitung pada kedua temperatur sisi panas T
H
dan sisi dingin T
C
bila ΔT 0 menggunakan persamaan 2.5 dan 2.6.
2.5 2.6
Pada persamaan 2.5 dan 2.6 : S
MTH
: koefisien Seebeck pada sisi panas T
H
modul termoelektrik
V K
S
MTC
: koefisien Seebeck pada sisi dingin T
C
modul termoelektrik
V K
Nilai Tahanan Listrik
Nilai tahanan listrik modul termoelektrik dapat dihitung dengan persamaan 2.7.
2.7 pada persamaan 2.7 :
R
M
: tahanan listrik modul termoelektrik ohm T
: temperatur rata-rata modul termoelektrik K
11
Koefisien untuk modul termoelektrik dengan 71 pasang semikonduktor dan arus 6 ampere:
r
1
: 2,08317 r
2
: -1,98763 × 10
-2
r
3
: 8,53832 × 10
-5
r
4
: -9,03143 × 10
-8
Persamaan 2.7 hanya berlaku untuk menghitung nilai tahanan listrik pada temperatur modul termoelektrik antara -100 °C sampai
+150 °C dengan beda temperatur sisi panas dan sisi dingin sama dengan nol ΔT = 0. Nilai tahanan listrik harus dihitung pada kedua temperatur
sisi panas T
H
dan sisi dingin T
C
bila ΔT 0, menggunakan persamaan 2.8 dan 2.9.
2.8 2.9
pada persamaan 2.8 dan 2.9 : R
MTH
: tahanan listrik pada sisi panas T
H
modul termoelektrik ohm
R
MTC
: tahanan listrik pada sisi dingin T
C
modul termoelektrik ohm
Nilai Konduktansi Termal
Nilai konduktansi termal modul termoelektrik dapat dihitung dengan persamaan 2.10.
12
2.10 pada persamaan 2.10 :
K
M
: konduktansi termal modul termoelektrik
W K
T : temperatur rata-rata modul termoelektrik K
Koefisien untuk modul termoelektrik dengan 71 pasang semikonduktor dan arus 6 ampere:
k
1
: 4,76218 × 10
-1
k
2
: -3,89821 × 10
-6
k
3
: -8,64864 × 10
-6
k
4
: 2,20869 × 10
-8
Persamaan 2.10 hanya berlaku untuk menghitung nilai konduktansi termal pada temperatur modul termoelektrik antara -100
°C sampai +150 °C dengan beda temperatur sisi panas dan sisi dingin sama dengan nol ΔT = 0. Nilai konduktansi termal harus dihitung
pada kedua temperatur sisi panas T
H
dan sisi dingin T
C
bila ΔT 0 menggunakan persamaan 2.11 dan 2.12.
2.11 2.12
pada persamaan 2.11 dan 2.12 : K
MTH
: konduktansi termal pada sisi panas T
H
modul termoelektrik
W K
K
MTC
: konduktansi termal pada sisi dingin T
C
modul termoelektrik
W K
13
Nilai S
M,
R
M dan
K
M
pada persamaan 6, 9 dan 12 adalah untuk modul termoelektrik dengan jumlah semikonduktor 71 pasang dan arus
6 amper. Untuk modul termoelektrik dengan jumlah semikonduktor dan arus selain 71 pasang dan 6 ampere, nilai S
M,
R
M
dan K
M
dapat dikonversi dengan persamaan 2.13, 2.14 dan 2.15.
2.13 2.14
2.15 Pada persamaan 2.13, 2.14 dan 2.15 :
S
n
: koefisien Seebeck untuk modul termoelektrik yang baru
V K
R
n
: tahanan listrik untuk modul termoelektrik yang baru ohm
K
n
: konduktansi termal untuk modul termoelektrik yang baru
W K
N
n
: jumlah pasangan semi konduktor modul termoelektrik yang baru
I
n
: arus maksimal untuk modul termoelektrik yang baru A
Total energi panas yang diterima oleh modul termoelektrik Q
H
dalam watt dapat dihitung dengan persamaan 2.16.
[ ]
2.16
14
Efisiensi model pembangkit listrik menggunakan empat modul termoelektrik
Ƞ
G
dapat dihitung dengan persamaan 2.17. 2.17
15
BAB III METODE PENELITIAN
