Koding Fortran PowerStation 95 Data Output Hasil Analisis Hasil Perbandingan Grafik Analisis dengan Grafik Pengujian

45

4.2 Asumsi Perhitungan

Sebelum memulai perhitungan dengan bantuan perangkat lunak Fortran PowerStation 95, maka perlu adanya asumsi-asumsi yang digunakan selama perhitungan agar dapat menyederhanakan persamaan. Asumsi-asumsi yang digunakan tersebut adalah : 1. Kapasitas panas material evaporator dan kondensor diabaikan 2. Temperatur pada masing-masing komponen adalah seragam atau tidak ada variasi temperatur di evaporator dan kondensor 3. Sumber panas menggunakan pemanas listrik agar suplai panas ke evaporator merata dan tidak mengganggu perhitungan konfigurasi evaporator dan kondensor 4. Aliran fluida dalam sistem diasumsikan laminar karena kecepatan fluida kerja baik dalam alat penukar kalor, evaporator dan kondensor sangat kecil 5. Efek radiasi diabaikan 6. Panas hilang secara konveksi natural 7. Ketinggian air laut dalam evaporator konstan

4.3 Koding Fortran PowerStation 95

Berikut perintah-perintah pada Fortran PowerStation 95 yang digunakan untuk menghitung kenaikan temperatur pada evaporator, perubahan konsentrasi air laut selama pemanasan di dalam evaporator, serta panas hilang rata-rata yang terjadi selama 8 jam eksperimen. Perintah perhitungan untuk setiap bagian sistem dipisah dalam subroutine sehingga data-data output hasil perhitungan setiap bagian lebih sistematis. 46 Gambar 4.1 Koding Perhitungan Persamaan Diskretisasi 47 Gambar 4.2 Koding Perhitungan Perpindahan Panas pada Evaporator 48 Gambar 4.3 Koding Perhitungan Alat Penukar Kalor 49

4.4 Data Output Hasil Analisis

Hasil Analisa dengan perangkat lunak Fortran PowerStation 95 menunjukkan bahwa temperatur fluida mencapai 50 o C pada detik ke 605 10.08 menit. Gambar berikut menunjukkan hasil analisa laju aliran volume, konsentrasi, serta temperatur pada evaporator. Gambar 4.4 Kenaikan Temperatur pada Menit Pertama 50 Gambar 4.5 Kenaikan Temperatur pada Menit Kedua 51 Gambar 4.6 Kenaikan Temperatur pada Menit Ketiga 52 Gambar 4.7 Kenaikan Temperatur pada Menit Keempat 53 Gambar 4.8 Kenaikan Temperatur pada Menit Kelima 54 Gambar 4.9 Kenaikan Temperatur pada Menit Keenam 55 Gambar 4.10 Kenaikan Temperatur pada Menit Ketujuh 56 Gambar 4.11 Kenaikan Temperatur pada Menit Kedelapan 57 Gambar 4.12 Kenaikan Temperatur pada Menit Kesembilan 58 Gambar 4.10 Kenaikan Temperatur pada Menit Kesepuluh Gambar 4.13 Kenaikan Temperatur pada Menit Kesepuluh 59

4.5 Hasil Perbandingan Grafik Analisis dengan Grafik Pengujian

Pada subbab ini akan dipaparkan grafik temperatur hasil pengujian selama 8 hari dan grafik hasil analisis dengan fortran. Seperti yang telah dijelaskan pada bab 3 bahwa pengukuran temperatur akan menggunakan alat ukur Agilent. Agilent yang dipakai memiliki 20 termokopel atau biasa disebut 20 channel. Namun pada penelitian ini hanya akan membandingkan hasil analisa teoritis dengan hasil pengukuran agilent channel 111, yakni pengukuran termokopel panel kontrol. Gambar 4.14 Posisi Termokopel Agilent Channel 111 Letak termokopel agilent sangat bergantung aspek kemudahan dalam pemasangan dan perkiraan posisi dimana perubahan temperatur terjadi secara signifikan. Semakin dekat termokopel dengan fluida maka semakin akurat pengukuran agilent. Berikut akan dipaparkan grafik kenaikan temperatur yang terjadi dalam evaporator selama 6 hari pengujian. Channel 111 Termokopel Panel Kontrol 60 Ga mba r 4. 15 H asil P enguji an Ta ngga l 12 Nove m be r 201 5 Ga mbar 4. 16 H asil P engu ji an Ta ngga l 13 Nove m be r 201 5 10 20 30 40 50 60 9:00 AM 9:15 AM 9:30 AM 9:45 AM 10:00 AM 10:15 AM 10:30 AM 10:45 AM 11:00 AM 11:15 AM 11:30 AM 11:45 AM 12:00 PM 12:15 PM 12:30 PM 12:45 PM 1:00 PM 1:15 PM 1:30 PM 1:45 PM 2:00 PM 2:15 PM 2:30 PM 2:45 PM 3:00 PM 3:15 PM 3:30 PM 3:45 PM 4:00 PM 4:15 PM 4:30 PM 4:45 PM 5:00 PM Temperatur o C Waktu D a ta Agile n t Tang g al 12 -11 -2015 10 20 30 40 50 60 9:00 AM 9:15 AM 9:30 AM 9:45 AM 10:00 AM 10:15 AM 10:30 AM 10:45 AM 11:00 AM 11:15 AM 11:30 AM 11:45 AM 12:00 PM 12:15 PM 12:30 PM 12:45 PM 1:00 PM 1:15 PM 1:30 PM 1:45 PM 2:00 PM 2:15 PM 2:30 PM 2:45 PM 3:00 PM 3:15 PM 3:30 PM 3:45 PM 4:00 PM 4:15 PM 4:30 PM 4:45 PM 5:00 PM Temperatur o C Waktu D a ta Agile n t Tang g al 13 -11 -2015 61 Ga mbar 4. 17 H asil P enguji an Ta ngga l 14 Nove m be r 201 5 Ga mbar 4. 18 H asil P enguji an Ta ngga l 16 Nove m be r 201 5 10 20 30 40 50 60 9:00 AM 9:15 AM 9:30 AM 9:45 AM 10:00 AM 10:15 AM 10:30 AM 10:45 AM 11:00 AM 11:15 AM 11:30 AM 11:45 AM 12:00 PM 12:15 PM 12:30 PM 12:45 PM 1:00 PM 1:15 PM 1:30 PM 1:45 PM 2:00 PM 2:15 PM 2:30 PM 2:45 PM 3:00 PM 3:15 PM 3:30 PM 3:45 PM 4:00 PM 4:15 PM 4:30 PM 4:45 PM 5:00 PM Temperatur o C Waktu D a ta Agile n t Tang g al 14 -11 -2015 10 20 30 40 50 60 9:00 AM 9:15 AM 9:30 AM 9:45 AM 10:00 AM 10:15 AM 10:30 AM 10:45 AM 11:00 AM 11:15 AM 11:30 AM 11:45 AM 12:00 PM 12:15 PM 12:30 PM 12:45 PM 1:00 PM 1:15 PM 1:30 PM 1:45 PM 2:00 PM 2:15 PM 2:30 PM 2:45 PM 3:00 PM 3:15 PM 3:30 PM 3:45 PM 4:00 PM 4:15 PM 4:30 PM 4:45 PM 5:00 PM Temperatur o C Waktu D a ta Agile n t Tang g al 16 -11 -2015 62 Ga mbar 4. 19 H asil P enguji an Ta ngga l 17 Nove m be r 201 5 Ga mbar 4. 20 H asil P enguji an Ta ngga l 18 Nove m be r 201 5 10 20 30 40 50 60 9:00 AM 9:15 AM 9:30 AM 9:45 AM 10:00 AM 10:15 AM 10:30 AM 10:45 AM 11:00 AM 11:15 AM 11:30 AM 11:45 AM 12:00 PM 12:15 PM 12:30 PM 12:45 PM 1:00 PM 1:15 PM 1:30 PM 1:45 PM 2:00 PM 2:15 PM 2:30 PM 2:45 PM 3:00 PM 3:15 PM 3:30 PM 3:45 PM 4:00 PM 4:15 PM 4:30 PM 4:45 PM 5:00 PM Temperatur o C Waktu D a ta Agile n t Tang g al 17 -11 -2015 10 20 30 40 50 60 9:00 AM 9:15 AM 9:30 AM 9:45 AM 10:00 AM 10:15 AM 10:30 AM 10:45 AM 11:00 AM 11:15 AM 11:30 AM 11:45 AM 12:00 PM 12:15 PM 12:30 PM 12:45 PM 1:00 PM 1:15 PM 1:30 PM 1:45 PM 2:00 PM 2:15 PM 2:30 PM 2:45 PM 3:00 PM 3:15 PM 3:30 PM 3:45 PM 4:00 PM 4:15 PM 4:30 PM 4:45 PM 5:00 PM Temperatur o C Waktu D a ta Agile n t Tang g al 18 -11 -2015 63 Dari grafik pengujian selama 6 hari yang telah dipaparkan, dapat dilihat bahwa bentuk grafik berupa garis naik dan turun. Hal ini terjadi karena pada saat temperatur yang diukur oleh termokopel panel kontrol telah mencapai 50 o C, maka elemen pemanas akan berhenti menyuplai panas pada evaporator hingga pengukuran termokopel menunjukkan 49 o C. Grafik yang menurun menunjukkan penurunan temperatur yang dimulai saat temperatur fluida kerja mencapai 50 o C. Sedangkan grafik yang cenderung naik menunjukkan elemen pemanas sedang memanaskan kembali fluida kerja yang telah mencapai 49 o C menurut pengukuran termokopel panel kontrol. Perbedaan grafik pada setiap pengujian disebabkan oleh faktor cuaca, kesalahan error dari alat ukur agilent, serta kondisi lingkungan sekitar tempat pengujian berlangsung. Validasi terhadap hasil analisa dilakukan dengan membandingkan antara hasil analisa dengan hasil pengujian untuk mendapatkan ralat yang terjadi dalam perhitungan. Pada gambar diatas, dapat disimpulkan bahwa kenaikan temperatur tercepat adalah pada termokopel panel kontrol channel 111. Hal ini disebabkan karena posisi termokopel panel kontrol berada paling dekat pada heater dibanding pada alas dan dinding evaporator. Pada analisa teoritis ini akan dihitung kenaikan temperatur air laut di dalam evaporator selama pemanasan. Perhitungan kenaikan temperatur per detik pada analisis ini akan menggunakan software Fortran PowerStation untuk memudahkan perhitungan. Hasil analisa teoritis akan dituangkan dalam bentuk tabel yang menunjukkan kenaikan temperatur setiap menit selama 1 jam. Dengan membandingkan nilai kenaikan temperatur pada pengujian dan hasil analisis, maka akan didapat ralat. Tabel berikut menunjukkan kenaikan temperatur setiap menit dengan hasil analisis Fortran dengan hasil pengujian selama 6 hari. 64 Tabel 4 .2 P erba n d in g an D ata T e m p eratur H asi l P e n g u ji an d an H asi l An al isa Te o ri ti s u n tuk 6 hari p eng u ji an 12112015 Ralat 13-11-2015 Ralat 14-11-2015 Ralat 16-11-2016 Ralat 17-11-2016 Ralat 18-11-2016 Ralat 9:00 25 3.00E+01 20.08 30.25 21.02 29.68 18.74 26.17 4.68 30.75 23.01 27.21 8.84 9:01 27.48891 3.15E+01 14.41 31.02 12.85 30.14 9.66 26.61 3.21 31.62 15.02 28.20 2.58 9:02 29.97702 3.27E+01 8.98 31.91 6.43 30.61 2.10 27.21 9.23 32.51 8.46 28.90 3.61 9:03 32.46435 3.38E+01 3.96 32.72 0.78 31.10 4.21 28.20 13.14 33.21 2.28 29.80 8.22 9:04 34.95086 3.48E+01 0.49 33.59 3.91 31.92 8.66 28.90 17.33 34.14 2.33 30.63 12.37 9:05 37.55588 3.56E+01 5.23 34.51 8.12 32.84 12.55 29.80 20.66 34.93 6.99 31.58 15.90 9:06 40.06465 3.71E+01 7.32 35.45 11.52 33.83 15.57 30.63 23.56 36.07 9.98 32.57 18.72 9:07 42.57261 3.89E+01 8.65 36.40 14.51 34.88 18.08 31.58 25.81 37.02 13.04 33.36 21.64 9:08 45.07978 3.95E+01 12.31 37.27 17.32 35.65 20.93 32.57 27.76 38.04 15.63 34.49 23.49 9:09 47.38484 4.01E+01 15.33 38.19 19.41 36.69 22.56 33.36 29.60 39.19 17.30 35.37 25.35 9:10 49.86799 4.16E+01 16.66 39.32 21.15 37.54 24.71 34.49 30.84 40.19 19.40 36.05 27.72 9:11 50.02047 4.28E+01 14.48 40.14 19.75 38.79 22.46 35.37 29.28 40.74 18.55 36.77 26.48 9:12 50.00035 4.35E+01 13.08 41.15 17.71 39.66 20.69 36.05 27.91 41.67 16.65 37.87 24.26 9:13 50.02301 4.48E+01 10.54 41.88 16.27 41.04 17.96 36.77 26.49 41.74 16.56 38.82 22.41 9:14 50.00289 4.57E+01 8.71 42.45 15.10 41.48 17.04 37.87 24.26 43.03 13.94 39.35 21.30 9:15 50.02591 4.64E+01 7.23 43.22 13.60 42.54 14.97 38.82 22.41 44.20 11.66 40.35 19.35 9:16 50.00579 4.80E+01 3.95 44.63 10.75 43.54 12.92 39.35 21.30 44.89 10.23 41.69 16.62 9:17 50.02986 4.91E+01 1.80 45.17 9.71 44.06 11.94 40.35 19.35 45.75 8.56 42.16 15.73 9:18 50.00994 5.02E+01 0.44 45.81 8.40 45.06 9.89 41.69 16.63 46.74 6.55 43.22 13.58 9:19 50.03318 5.00E+01 0.01 47.18 5.71 46.13 7.80 42.16 15.74 47.28 5.51 44.33 11.40 9:20 50.01326 5.04E+01 0.77 47.99 4.05 47.18 5.66 43.22 13.58 47.60 4.82 45.00 10.02 9:21 50.03653 5.05E+01 0.83 49.08 1.92 48.26 3.55 44.33 11.40 47.29 5.50 45.41 9.26 9:22 50.01684 5.08E+01 1.55 50.16 0.29 49.18 1.68 45.00 10.03 47.27 5.50 46.25 7.54 9:23 50.04029 5.09E+01 1.75 50.91 1.75 48.81 2.47 45.41 9.26 46.64 6.80 47.61 4.85 9:24 50.0206 5.08E+01 1.54 50.79 1.54 49.29 1.45 46.25 7.55 46.67 6.70 48.45 3.13 9:25 50.03717 5.09E+01 1.67 50.87 1.67 49.02 2.04 47.61 4.84 47.18 5.70 48.75 2.58 9:26 50.01724 5.08E+01 1.62 50.83 1.62 48.87 2.29 48.45 3.13 47.49 5.06 49.39 1.25 9:27 50.04045 5.03E+01 0.45 50.27 0.45 48.68 2.73 48.75 2.59 46.73 6.62 49.65 0.77 9:28 50.02052 5.03E+01 0.50 50.27 0.50 48.86 2.33 49.39 1.26 47.08 5.89 49.15 1.73 9:29 50.0006 5.01E+01 0.24 50.12 0.24 48.56 2.88 49.65 0.70 47.12 5.77 49.47 1.07 9:30 50.02398 4.98E+01 0.43 49.81 0.43 47.92 4.20 49.15 1.74 46.17 7.70 49.28 1.48 Temperatur Analisis Agilent Waktu 65 Tabel 4 .2 P erba n d in g an D ata T e m p eratur H asi l P e n g u ji an d an H asi l An al isa Te o ri ti s u n tuk 6 hari p eng u ji an Lan ju tan 12112015 Ralat 13-11-2015 Ralat 14-11-2015 Ralat 16-11-2016 Ralat 17-11-2016 Ralat 18-11-2016 Ralat 9:31 50.00405 5.00E+01 0.04 49.98 0.04 47.68 4.65 49.47 1.08 45.96 8.09 48.41 3.19 9:32 50.02726 4.99E+01 0.24 49.91 0.24 47.99 4.08 49.28 1.49 46.49 7.08 47.55 4.95 9:33 50.00733 4.96E+01 0.72 49.65 0.72 48.50 3.02 48.41 3.19 46.79 6.44 48.04 3.94 9:34 50.03496 4.90E+01 1.99 49.04 1.99 48.74 2.60 47.55 4.97 46.56 6.94 48.05 3.97 9:35 50.01525 4.93E+01 1.41 49.31 1.41 48.64 2.74 48.04 3.96 46.91 6.21 48.56 2.90 9:36 50.03866 4.95E+01 1.18 49.45 1.18 47.95 4.17 48.05 3.98 46.78 6.50 48.26 3.55 9:37 50.01895 4.93E+01 1.52 49.26 1.52 47.66 4.72 48.56 2.91 47.09 5.86 48.50 3.05 9:38 49.99944 4.93E+01 1.43 49.28 1.43 48.33 3.35 48.26 3.47 46.91 6.18 48.67 2.67 9:39 50.02295 4.90E+01 2.03 49.01 2.03 48.01 4.02 48.50 3.05 47.05 5.94 48.65 2.75 9:40 50.00339 4.88E+01 2.38 48.81 2.38 48.27 3.47 48.67 2.67 47.02 5.98 48.53 2.95 9:41 50.02693 4.85E+01 3.10 48.48 3.10 48.49 3.06 48.65 2.76 46.77 6.52 48.50 3.05 9:42 50.0002 4.87E+01 2.64 48.68 2.64 47.05 5.90 48.53 2.94 46.14 7.72 48.29 3.42 9:43 50.02359 4.89E+01 2.28 48.88 2.28 47.18 5.69 48.50 3.04 46.04 7.97 47.39 5.27 9:44 50.00386 4.86E+01 2.75 48.63 2.75 47.65 4.71 48.29 3.43 46.45 7.12 47.46 5.09 9:45 50.02725 4.89E+01 2.29 48.88 2.29 47.35 5.36 47.39 5.28 46.46 7.14 48.04 3.97 9:46 50.01786 4.89E+01 2.30 48.87 2.30 47.05 5.94 47.46 5.12 46.09 7.84 47.69 4.65 9:47 50.04125 4.86E+01 2.91 48.59 2.91 47.07 5.94 48.04 4.00 46.33 7.42 47.89 4.30 9:48 50.02152 4.80E+01 4.00 48.02 4.00 48.03 3.97 47.69 4.66 45.95 8.15 47.89 4.26 9:49 50.00179 4.77E+01 4.54 47.73 4.54 47.91 4.19 47.89 4.22 45.90 8.21 47.41 5.18 9:50 50.02716 4.78E+01 4.45 47.80 4.45 48.03 3.99 47.89 4.27 45.82 8.42 47.73 4.60 9:51 50.00743 4.81E+01 3.85 48.08 3.85 47.57 4.87 47.41 5.19 46.07 7.88 47.98 4.06 9:52 50.03082 4.82E+01 3.66 48.20 3.66 46.76 6.54 47.73 4.60 45.95 8.15 47.65 4.77 9:53 50.01109 4.81E+01 3.87 48.08 3.87 46.61 6.81 47.98 4.06 46.04 7.93 47.44 5.14 9:54 50.03448 4.76E+01 4.79 47.64 4.79 46.70 6.67 47.65 4.77 46.36 7.34 47.17 5.73 9:55 50.01394 4.75E+01 4.93 47.55 4.93 46.71 6.61 47.44 5.15 46.14 7.75 47.44 5.16 9:56 50.03959 4.75E+01 5.05 47.51 5.05 47.56 4.95 47.17 5.74 45.43 9.21 47.27 5.54 9:57 50.02007 4.77E+01 4.65 47.69 4.65 47.53 4.97 47.44 5.17 45.32 9.39 47.32 5.39 9:58 50.00055 4.79E+01 4.23 47.89 4.23 47.25 5.50 47.27 5.47 45.68 8.64 47.63 4.75 9:59 50.02391 4.80E+01 3.95 48.05 3.95 46.89 6.26 47.32 5.40 45.57 8.91 47.29 5.46 10:00 50.00438 4.76E+01 4.88 47.57 4.88 47.07 5.88 47.63 4.75 45.32 9.37 47.07 5.86 4.48 5.85 7.69 9.77 8.75 8.41 Rata-Rata Waktu Temperatur Analisis Agilent 66 Gambar 4.21 Grafik Hasil Pengujian vs Hasil Analisa Teoritis Dari tabel dan grafik yang telah dipaparkan di atas, bahwa ralat rata-rata tertinggi terjadi pada tanggal 16 November 2015 yaitu sebesar 9.77. Ralat ini terjadi disebabkan oleh beberapa faktor, yakni : 1. Pada analisa teoritis, temperatur lingkungan awal dianggap sama untuk 8 jam pengujian, yaitu 25 o C. Sedangkan temperatur awal selama pengujian 8 jam berbeda-beda. Temperatur lingkungan yang semakin rendah akan meningkatkan panas hilang lebih cepat. 2. Pada analisa teoritis digunakan asumsi bahwa semua fluida yang berevaporasi akan masuk ke kondensor untuk dikondensasikan. Sedangkan pada pengujian, uap yang dihasilkan evaporator dapat terkondensasi langsung pada dinding kerucut evaporator sehingga air kondensat jatuh kembali ke evaporator. 3. Posisi termokopel agilent channel 111 menempel pada termokopel panel kontrol. Sedangkan termokopel panel kontrol dan agilent tidak dapat langsung berhubungan dengan fluida kerja. Sehingga pada termokopel 10 20 30 40 50 60 9: 00 AM 9: 15 AM 9: 30 AM 9: 45 AM 10: 00 AM Tem p e ratu r o C Waktu Grafik Hasil Pengujian VS Hasil Analisis Pengujian 12-11-15 Pengujian 13-11-15 Pengujian 14-11-15 Pengujian 16-11-15 Pengujian 17-11-15 Pengujian 18-11-15 Analisis 67 panel kontrol dipasang sarung termokopel pada dinding evaporator dimana sarung termokopel akan berhubungan langsung dengan fluida kerja dalam evaporator, dan panas dari fluida kerja dialirkan lagi secara konduksi dari sarung termokopel dinding luar ke dinding dalam dan mengenai termokopel panel kontrol dan agilent untuk pengukuran temperaturnya. Oleh karena pengukuran termokopel agilent tidak langsung berhubungan dengan fluida kerja dalam evaporator, maka akan ada perbedaan temperatur pada fluida kerja dan termokopel. Sehingga pengukuran agilent tidak sepenuhnya akurat. 4. Pada analisa teoritis, model matematik sistem mengasumsikan panas hilang secara konveksi natural. Sedangkan pada pengujian dapat terjadi konveksi paksa apabila kecepatan angin melalui cukup tinggi. 5. Bahan termokopel panel kontrol adalah Stainless Steel 304 dimana secara umum bahan ini memiliki laju pembuangan panas yang rendah. sehingga temperatur antara fluida kerja evaporator dengan temperatur termokopel sedikit menyimpang. Nilai mass flow rate yang di dapat xmf dari gambar 4.13 diasumsikan konstan setiap detik dan terkondensasi semuanya, sehingga jumlah total evaporasi dapat dirumuskan sebagai berikut : t m m   8 3600 2 0000399059 ,  m kg m 14929 , 1   m V         kg dm kg V 998 1000 14929 , 1 3 6. liter V 152 , 1  Ralat dari hasil simulasi yang didapat dengan hasil eksperimental adalah : 167 , 4 100 016 , 1 2 , 1 152 , 1    liter liter liter Ralat 68

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN