73
Energi panas yang dapat digunakan oleh kompor surya ini merupakan selisih dari energi panas yang mampu diserap oleh kolektor dan energi panas yang hilang
lepas. Untuk setiap kali pengujian dengan lama waktu uji 8 jam hari, energi panas yang dapat digunakan kompor surya tanpa sekat dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.16 Data nilai energi kalor yang dapat dipakai perhari untuk pengujian kompor surya tanpa sekat.
4.3.2 Analisis Energi Panas Kompor Surya Dengan Penambahan Sekat
Energi panas yang diserap kolektor
Panas yang diserap oleh permukaan kolektor dalam pengujian ini merupakan penjumlahan dari penyerapan kolektor bidang datar dan penyerapan kolektor
bidang miring yang ditambahi sekat pembatas. Selama 8 jam pengujian per harinya panas yang diserap oleh kolektor dihitung
dengan persamaan 2.11: Q
datar
= ∑ I. A.
Dimana : Q
datar
I = Intensitas radiasi rata-rata hari selama pengujian Wm
= Energi panas yang diserap kolektor datar J
2
A = Luas penampang = 0,59 x 0,59 = 0,3481 m
2
= Waktu = Selama 8 jam pengujian s
= Emisivitas Kaca = 90
Pengujian Pertama Pengujian pertama dilakukan pada tanggal 7 juni 2014 dimana hasilnya dapat
dilihat pada tabel berikut.
Tgl Uji Volume
Q
serap
Q MJ
lepas
Q MJ
pakai
MJ
11 juni 1 liter
8.964 2.099
6.865 12 juni
2 liter 8.624
2.099 6.525
13 juni 3 liter
9.437 2.099
7.338
Universitas Sumatera Utara
74
Tabel 4.17 Perhitungan temperatur dan intensitas radiasi kompor surya dengan penambahan sekat pada pengujian pertama untuk bidang datar.
Waktu WIB
T
plat datar
T °C
air
Radiasi Matahari Wm
°C
2
I datar MJm
2
09:01-10:00 55.54
44.33 489.88
1.76 10:01-11:00
75.15 63.05
599.12 2.16
11:01-12:00 92.64
80.02 688.11
2.48 12:01-13:00
92.80 87.08
549.54 1.98
13:01-14:00 90.73
86.70 561.75
2.02 14:01-15:00
96.72 88.55
446.71 1.61
15:01-16:00 84.44
85.55 349.17
1.26 16:01-17:00
70.26 76.75
282.06 1.02
TOTAL 14.28
Q
datar
= 14,28 MJm
2
x 0,3481 m
2
x 0,9 = 4,473 MJ
Q
miring
= ∑ I
T
. A. Dimana :
I
T
= Radiasi matahari pada bidang miring sudut 60
o
A = Luas penampang = 0,903 x 0,59 = 0,5327 m
2
= Waktu = Selama 8 jam pengujian s
= Efisiensi Kaca = 90
Menentukan I
22,748 365
158 284
360 sin
45 ,
23 365
284 360
sin 45
, 23
=
+
=
+
=
δ δ
δ n
T
Menentukan sudut deklinasi δ
Menentukan radiasi ekstraterestial pada permukaan horizontal
− +
− =
δ φ
ω ω
π ω
ω δ
φ π
sin sin
360 2
sin sin
cos cos
10 2
3600 24
1 2
1 2
6
x xG
x x
I
sc o
Universitas Sumatera Utara
75
2 6
MJm 3,6616
748 ,
22 sin
43 ,
3 sin
360 45
30 2
45 sin
30 sin
748 ,
22 cos
43 ,
3 cos
1353 10
2 3600
24 =
− −
− +
− −
− =
o o
I x
x x
x I
π π
Menentukan radiasi sebaran bidang miring Dari pengukuran HOBO di dapat I = 1,763 MJm
Maka, dari grafik fraksi radiasi sebaran terhadap radiasi global untuk II
2 o
= 1,7633,6616 = 0,4816, fraksi sebarannya adalah IdI = 0,675, Sehingga diperoleh
Id = 1,1904 MJm
2
Sehingga didapat radiasi sebaran untuk bidang miring
+
= 2
cos 1
β
d dT
I I
2
8928 ,
2 60
cos 1
904 ,
1 m
MJ I
I
dT dT
=
+ =
Gambar 4.11 Grafik korelasi fraksi radiasi sebaran terhadap radiasi global pengujian pertama dengan penambahan sekat
Menentukan radiasi sorotan terhadap bidang miring I
b
= I – I
d
= 1,7635 – 1,1904 = 0,5731 MJm
2
. 03107
, 45
cos 43
, 3
cos 758
, 22
cos 43
, 3
sin 758
, 22
sin 45
cos 60
43 ,
3 cos
758 ,
22 cos
60 43
, 3
sin 758
, 22
sin 5731
, cos
cos cos
sin sin
cos cos
cos sin
sin
m MJ
I I
I I
bT bT
b bT
= −
+ −
− +
− =
+ −
+ −
= ω
φ δ
φ δ
ω β
φ δ
β φ
δ
2
0,675
Universitas Sumatera Utara
76
Menentukan radiasi pantulan terhadap bidang miring reflektansi α=0,2
2
. 2645
, 2
60 cos
1 1904
, 1
5731 ,
2 ,
2 cos
1
m MJ
I I
I I
I
rT rT
d b
rT
=
− +
=
− +
=
β α
Sehingga didapat :
2
. 1884
, 1
2645 ,
8928 ,
03107 ,
m MJ
I I
I I
I I
T T
rT dT
bT T
= +
+ =
+ +
=
Selanjutnya dilakukan perhitungan I
T
total perhari selama 8 jam pengujian mulai pukul 09:01 WIB sampai dengan pukul 17:00 WIB dengan menggunakan M.s
excel, sehingga dapat ditabelkan sebagai berikut.
Tabel 4.18 Perhitungan temperatur dan intensitas radiasi kompor surya dengan penambahan sekat pada pengujian pertama untuk bidang miring.
Waktu WIB
θz °C
Io MJm
2
I
dt
MJm
2
I
bt
MJm
2
I
rt
MJm
2
I
T
MJm
2
09:01-10:00 47.62
3.66 0.89
0.03 0.26
1.19 10:01-11:00
34.88 4.25
1.05 0.11
0.32 1.48
11:01-12:00 24.17
4.55 0.86
0.25 0.37
1.48 12:01-13:00
19.32 4.55
1.15 0.09
0.30 1.53
13:01-14:00 24.17
4.25 1.06
0.11 0.30
1.48 14:01-15:00
34.88 3.66
0.93 0.05
0.24 1.23
15:01-16:00 47.62
2.84 0.73
0.02 0.19
0.93 16:01-17:00
61.09 1.82
0.42 -0.06
0.15 0.51
TOTAL 9.82
Maka, Q
miring
= ∑ I
T
. A. = 9,82 MJm
2
x 0,5327 m
2
= 4,709 MJ x 0,9
Universitas Sumatera Utara
77
Sehingga didapat total energi panas yang diserap kolektor perhari pada pengujian pertama kompor surya dengan penambahan sekat adalah :
Q
serap
= Q
datar
+ Q
miring
= 9,182 MJ = 4,473 MJ + 4,709 MJ
Pengujian Kedua Pengujian pertama dilakukan pada tanggal 8 juni 2014 dimana hasilnya dapat
dilihat pada tabel berikut.
Tabel 4.19 Perhitungan temperatur dan intensitas radiasi kompor surya dengan penambahan sekat pada pengujian kedua untuk bidang datar.
Waktu WIB
T
plat datar
T °C
air
Radiasi Matahari Wm
°C
2
I datar MJm
2
09:01-10:00 52.53
35.18 513.71
1.85 10:01-11:00
70.31 47.09
596.02 2.15
11:01-12:00 84.32
60.20 658.84
2.37 12:01-13:00
94.73 72.09
730.21 2.63
13:01-14:00 98.15
81.51 668.29
2.41 14:01-15:00
94.61 85.25
404.32 1.46
15:01-16:00 81.91
83.60 357.40
1.29 16:01-17:00
70.33 78.86
286.26 1.03
TOTAL 15.17
Q
datar
= 15,17 MJm
2
x 0,3481 m
2
= 4,754 MJ x 0,9
Q
miring
= ∑ I
T
. A. Dimana :
I
T
= Radiasi matahari pada bidang miring sudut 60
o
A = Luas penampang = 0,903 x 0,59 = 0,5327 m
2
= Waktu = Selama 8 jam pengujian s
Universitas Sumatera Utara
78
= Efisiensi Kaca = 90
Menentukan I
22,843 365
159 284
360 sin
45 ,
23 365
284 360
sin 45
, 23
=
+
=
+
=
δ δ
δ n
T
Menentukan sudut deklinasi δ
Menentukan radiasi ekstraterestial pada permukaan horizontal
2 6
MJm 3,6596
843 ,
22 sin
43 ,
3 sin
360 45
30 2
45 sin
30 sin
843 ,
22 cos
43 ,
3 cos
1353 10
2 3600
24 =
− −
− +
− −
− =
o o
I x
x x
x I
π π
Menentukan radiasi sebaran bidang miring Dari pengukuran HOBO di dapat I = 1,849 MJm
Maka, dari grafik fraksi radiasi sebaran terhadap radiasi global untuk II
2 o
= 1,8493,6596 = 0,505, fraksi sebarannya adalah IdI = 0,6425, Sehingga diperoleh
Id = 1,188 MJm
2
Sehingga didapat radiasi sebaran untuk bidang miring
+
= 2
cos 1
β
d dT
I I
2
891 ,
2 60
cos 1
188 ,
1 m
MJ I
I
dT dT
=
+ =
− +
− =
δ φ
ω ω
π ω
ω δ
φ π
sin sin
360 2
sin sin
cos cos
10 2
3600 24
1 2
1 2
6
x xG
x x
I
sc o
0,6425
Universitas Sumatera Utara
79
Gambar 4.12 Grafik korelasi fraksi radiasi sebaran terhadap radiasi global pengujian kedua dengan penambahan sekat
Menentukan radiasi sorotan terhadap bidang miring I
b
= I – I
d
= 1,849 – 1,188 = 0,661 MJm
2
2
. 0344
, 45
cos 43
, 3
cos 843
, 22
cos 43
, 3
sin 843
, 22
sin 45
cos 60
43 ,
3 cos
843 ,
22 cos
60 43
, 3
sin 843
, 22
sin 661
, cos
cos cos
sin sin
cos cos
cos sin
sin
m MJ
I I
I I
bT bT
b bT
= −
+ −
− +
− =
+ −
+ −
= ω
φ δ
φ δ
ω β
φ δ
β φ
δ
.
Menentukan radiasi pantulan terhadap bidang miring reflektansi α=0,2
2
. 2774
, 2
60 cos
1 188
, 1
661 ,
2 ,
2 cos
1
m MJ
I I
I I
I
rT rT
d b
rT
=
− +
=
− +
=
β α
Sehingga didapat :
2
2029 ,
1 2774
, 891
, 0344
, m
MJ I
I I
I I
I
T T
rT dT
bT T
= +
+ =
+ +
=
Selanjutnya dilakukan perhitungan I
T
Tabel 4.20 Perhitungan temperatur dan intensitas radiasi kompor surya dengan penambahan sekat pada pengujian kedua untuk bidang miring.
total perhari selama 8 jam pengujian mulai pukul 09:01 WIB sampai dengan pukul 17:00 WIB dengan menggunakan M.s
excel, sehingga dapat ditabelkan sebagai berikut.
Waktu WIB
θz °C
Io MJm
2
I
dt
MJm
2
I
bt
MJm
2
I
rt
MJm
2
I
T
MJm
2
09:01-10:00 47.65
3.66 0.89
0.03 0.28
1.20
Universitas Sumatera Utara
80
10:01-11:00 34.92
4.24 1.03
0.11 0.32
1.46 11:01-12:00
24.24 4.55
1.06 0.17
0.36 1.59
12:01-13:00 19.41
4.55 0.93
0.27 0.39
1.59 13:01-14:00
24.24 4.24
0.87 0.23
0.36 1.46
14:01-15:00 34.92
3.66 0.92
0.03 0.22
1.17 15:01-16:00
47.65 2.83
0.74 0.02
0.19 0.95
16:01-17:00 61.11
1.82 0.37
-0.08 0.15
0.45 TOTAL
9.88
Maka, Q
miring
= ∑ I
T
. A. = 9,88 MJm
2
x 0,5327 m
2
= 4,735 MJ x 0,9
Sehingga didapat total energi panas yang diserap kolektor perhari pada pengujian kedua kompor surya dengan penambahan sekat adalah :
Q
serap
= Q
datar
+ Q
miring
= 9,489 MJ = 4,754 MJ + 4,735 MJ
Pengujian Ketiga Pengujian ketiga dilakukan pada tanggal 14 juni 2014 dimana hasilnya dapat
dilihat pada tabel berikut.
Tabel 4.21 Perhitungan temperatur dan intensitas radiasi kompor surya tanpa sekat pada pengujian ketiga untuk bidang datar.
Waktu WIB
T
plat datar
T °C
air
Radiasi Matahari Wm
°C
2
I datar MJm
2
09:01-10:00 61.82
45.75 540.02
1.94 10:01-11:00
81.59 60.88
666.80 2.40
Universitas Sumatera Utara
81
11:01-12:00 95.04
73.34 725.67
2.61 12:01-13:00
103.26 79.72
792.48 2.85
13:01-14:00 100.13
81.39 660.30
2.38 14:01-15:00
92.90 79.61
452.92 1.63
15:01-16:00 79.68
76.01 253.36
0.91 16:01-17:00
62.09 68.47
127.42 0.46
TOTAL 15.19
Q
datar
= 15,19 MJm
2
x 0,3481 m
2
x 0,9 = 4,758 MJ
Q
miring
= ∑ I
T
. A. Dimana :
I
T
= Radiasi matahari pada bidang miring sudut 60
o
A = Luas penampang = 0,903 x 0,59 = 0,5327 m
2
= Waktu = Selama 8 jam pengujian s
= Efisiensi Kaca = 90
Menentukan I
23,268 365
165 284
360 sin
45 ,
23 365
284 360
sin 45
, 23
=
+
=
+
=
δ δ
δ n
T
Menentukan sudut dekl inasi δ
Menentukan radiasi ekstraterestial pada permukaan horizontal
2 6
MJm 3,650
268 ,
23 sin
43 ,
3 sin
360 45
30 2
45 sin
30 sin
268 ,
23 cos
43 ,
3 cos
1353 10
2 3600
24 =
− −
− +
− −
− =
o o
I x
x x
x I
π π
− +
− =
δ φ
ω ω
π ω
ω δ
φ π
sin sin
360 2
sin sin
cos cos
10 2
3600 24
1 2
1 2
6
x xG
x x
I
sc o
Universitas Sumatera Utara
82
Menentukan radiasi sebaran bidang miring Dari pengukuran HOBO di dapat I = 1,944 MJm
Maka, dari grafik fraksi radiasi sebaran terhadap radiasi global untuk II
2 o
= 1,9443,650 = 0,532, fraksi sebarannya adalah IdI = 0,59, Sehingga diperoleh Id
= 1,147 MJm
2
Sehingga didapat radiasi sebaran untuk bidang miring
+
= 2
cos 1
β
d dT
I I
2
860 ,
2 60
cos 1
147 ,
1 m
MJ I
I
dT dT
=
+ =
Gambar 4.13 Grafik korelasi fraksi radiasi sebaran terhadap radiasi global pengujian ketiga dengan penambahan sekat
Menentukan radiasi sorotan terhadap bidang miring I
b
= I – I
d
= 1,944 – 1,147 = 0,797 MJm
2
2
. 0334
, 45
cos 43
, 3
cos 268
, 23
cos 43
, 3
sin 268
, 23
sin 45
cos 60
43 ,
3 cos
268 ,
23 cos
60 43
, 3
sin 268
, 23
sin 797
, cos
cos cos
sin sin
cos cos
cos sin
sin
m MJ
I I
I I
bT bT
b bT
= −
+ −
− +
− =
+ −
+ −
= ω
φ δ
φ δ
ω β
φ δ
β φ
δ
.
Menentukan radiasi pantulan terhadap bidang miring reflektansi α=0,2
0,59
Universitas Sumatera Utara
83
2
. 2916
, 2
60 cos
1 147
, 1
797 ,
2 ,
2 cos
1
m MJ
I I
I I
I
rT rT
d b
rT
=
− +
=
− +
=
β α
Sehingga didapat :
2
1853 ,
1 2916
, 860
, 0334
, m
MJ I
I I
I I
I
T T
rT dT
bT T
= +
+ =
+ +
=
Selanjutnya dilakukan perhitungan I
T
total perhari selama 8 jam pengujian mulai pukul 09:01 WIB sampai dengan pukul 17:00 WIB dengan menggunakan M.s
excel, sehingga dapat ditabelkan sebagai berikut.
Tabel 4.22 Perhitungan temperatur dan intensitas radiasi kompor surya dengan penambahan sekat pada pengujian ketiga untuk bidang miring.
Waktu WIB
θz °C
Io MJm
2
I
dt
MJm
2
I
bt
MJm
2
I
rt
MJm
2
I
T
MJm
2
09:01-10:00 47.77
3.65 0.86
0.03 0.29
1.19 10:01-11:00
35.13 4.23
0.87 0.17
0.36 1.39
11:01-12:00 24.58
4.53 0.92
0.24 0.39
1.56 12:01-13:00
19.84 4.53
0.85 0.32
0.43 1.60
13:01-14:00 24.58
4.23 0.93
0.20 0.36
1.48 14:01-15:00
35.13 3.65
0.94 0.05
0.24 1.23
15:01-16:00 47.77
2.83 0.64
0.00 0.14
0.78 16:01-17:00
61.17 1.82
0.33 0.00
0.07 0.40
TOTAL 9.63
Maka, Q
miring
= ∑ I
T
. A. = 9,63 MJm
2
x 0,5327 m
2
= 4,619 MJ x 0,9
Sehingga didapat total energi panas yang diserap kolektor perhari pada pengujian ketiga kompor surya dengan penambahan sekat adalah :
Universitas Sumatera Utara
84
Q
serap
= Q
datar
+ Q
miring
= 9,377 MJ = 4,758 MJ + 4,619 MJ
Perbandingan Besar Radiasi Bidang Datar dan Bidang Miring Besar radiasi matahari yang mampu diserap oleh kolektor bidang datar dan bidang
miring tentu berbeda karena dipengaruhi oleh sudut kemiringan terhadap bidang horizontal.
Berikut tabel perbandingan antara radiasi yang mampu diserap bidang datar dan bidang miring.
Tabel 4.23 Perbandingan radiasi yang diserap kolektor bidang datar dan bidang miring kompor surya dengan penambahan sekat.
Energi panas yang dilepas
Panas yang hilang dari kompor surya ini disebabkan karena adanya perpindahan panas konveksi dan konduksi dari tiap dinding, alas dan kaca penutup kompor
surya tersebut. Panas Hilang Melalui Dinding Datar
Kehilangan panas total pada dinding merupakan penjumlahan panas yang hilang pada keempat sisi kotak datar, yaitu :
Q
dinding
= Q
d1
+ Q
d2
+ Q
d3
+ Q
d4
Dari hasil pengujian rata-rata perhari, didapat data sabagaimana ditunjukan pada tabel berikut :
Tgl Uji ∑I
datar
MJm
2
∑I
miring
MJm
2
Galat
7 juni 14.28
9.82 31.21
8 juni 15.17
9.88 34.92
14 juni 15.19
9.63 36.57
Universitas Sumatera Utara
85
Tabel 4.24 Data hasil pengujian rata-rata perhari untuk pengukuran temperatur bidang datar kompor surya dengan penambahan sekat
Menentukan koefisien konveksi permukaan dalam h
1
Hal ini diukur pada temperatur film, yaitu temperatur rata-rata antara ruang masak dan plat datar.
T
f
= = 74,31 °C = 347,31 K
Sifat fisik udara pada T = 347,31 K adalah ρ = 1,004 kgm
3
, Cp = 1,0089 kJkg.K, µ = 206,93 x 10
-7
N.sm, v = 20,65 m
2
Menentukan Bilangan Reyleigh dengan persamaan 2.12 s, k = 29,80 Wm.K, dan Pr = 0,7004
Dimana : β
=1 T = 1 339,05 K L
= panjang karakteristik Luas permukaan keliling permukaan
= = 0,1475 m
α = difusivitas thermal
= = 2,94 x 10
v = viskositas kinematik
-5
= = 2,06 x 10 Maka :
-5
= 2.529.346,31
Tgl Uji Volume
Truang °C T °C
Ta °C
7 juni 1 liter
78,91 34,57
82,29 8 juni
3 liter 78,31
34,84 80,86
14 juni 2 liter
40,92 34,44
84,56
Rata-rata 66,05
34,62 82,57
Universitas Sumatera Utara
86
Mencari bilangan Nusselt dengan persamaan 2.23
=
= 8,971
Maka akan didapat koefisien konveksi udara dalam Rumus :
= =
=
= 1,81 Wm
2
.K Menentukan koefisien konveksi permukaan luar h
2
Hal ini diukur pada temperatur film, yaitu temperatur rata-rata antara dinding kayu dan udara lingkungan.
Temperatur rata-rata perhari untuk dinding kayu dan lingkungan adalah T
s
T =
42,32 °C, dan T ∞ = 34,62 °C, maka :
f
= = 38,47 °C = 311,47 K
Sifat fisik udara pada T = 311,47 K adalah ρ = 1,123 kgm
3
, Cp = 1,0074 kJkg.K, µ = 190,014 x 10
-7
N.sm, v = 17,04 m
2
s, k = 27,15 Wm.K, dan Pr = 0,7054
Menentukan bilangan Reynold dengan persamaan 2.6 Re =
Dimana : = 0,785 m
Re =
Universitas Sumatera Utara
87
Re = 72.389,717
Mencari bilangan Nusselt Karena bilangan Re = 72.389,717 5 x
maka tergolong aliran laminar, Sehingga bilangan Nusseltnya adalah :
79,525 Maka didapat :
=
= 2,75 Wm
2
Untuk dinding 1 .K
Dimana :
Maka :
Universitas Sumatera Utara
88
= 3,779 W Karena ruang masak kotak datar bebentuk persegi dengan luas sisi yang sama,
maka nilai kehilangan panas dari setiap dinding datar adalah sama, kecuali pada dinding yang ada penambahan bidang miringnya.
Q
d1
= Q
d2
= Q
d3
dan Q
d1
≠ Q
d4
Untuk dinding 4
Dimana :
Maka :
= 1,61 W
Universitas Sumatera Utara
89
Sehingga di dapat kehilangan panas total untuk dinding datar kompor surya adalah sebagai beriktut :
Q
dinding total
= Q
d1
+ Q
d2
+ Q
d3
+ Q
d4
= 3.Q
d1
+ Q = 3 x 3,779 W + 1,61 W
d4
= 12,948 W Maka, Energi Panas total yang hilang melalui dinding kompor surya
adalah 12,948 W. Panas Hilang Melalui Alas Datar
Kehilangan panas melalui alas datar merupakan panas hilang yang melalui bawah plat kolektor datar. Kehilangan panas ini akan dihitung dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut :
Dimana :
Maka :
Universitas Sumatera Utara
90
= 7,209 W Maka, Energi Panas total yang hilang melalui alas bawah kolektor datar kompor
surya adalah 7,209 W. Panas Hilang Melalui Pintu Kaca Datar
Kaca yang digunakan sebagai penutup adalah kaca double glass dengan ukuran 0,59 m x 0,59 m dan tebal kaca 0,005 m. Untuk menghitung panas yang hilang
melalui pintu kaca datar terlebih dahulu dicari koefisien konveksi lingkungan luar kaca dan koefisien konveksi antar kedua kaca.
Menentukan koefisien konveksi permukaan luar h
3
Hal ini diukur pada temperatur film, yaitu temperatur rata-rata antara kaca luar dan temperatur lingkungan.
Temperatur rata-rata perhari untuk kaca luar dan lingkungan adalah T
s
T = 49,15°C,
dan T ∞ = 34,62 °C, maka :
f
= = 41,89 °C = 314,89 K
Sifat fisik udara pada T = 314,89 K adalah ρ = 1,112 kgm
3
, Cp = 1,0076 kJkg.K, µ = 186,21 x 10
-7
N.sm, v = 17,39 m
2
Menentukan Bilangan Reyleigh dengan persamaan 2.12 s, k = 27,40 Wm.K, dan Pr = 0,7049
Dimana : β
=1 T ∞ = 1 307,62 K
L = panjang karakteristik Luas permukaan keliling
permukaan =
= 0,1475 m α
= difusivitas thermal =
= 2,446 x 10 v
= viskositas kinematik
-5
= = 1,67 x 10
-5
Universitas Sumatera Utara
91
Maka :
= 3.629.806,25 = 3,63 x 10
6
Mencari bilangan Nusselt Karena bilangan
yang diperoleh memenuhi syarat 10
4
Ra
L
10
7
, maka bilangan Nusseltnya dapat dicari dengan persamaan 2.13
= 0,54 x 3,63 x 10
6 0,25
Maka akan didapat koefisien konveksi udara luar = 23,57
Rumus : =
=
=
= 4,379 Wm
2
.K Menentukan koefisien konveksi antar kaca h
Hal ini diukur pada temperatur film, yaitu temperatur rata-rata antara kaca dalam datar dan temperatur ruang antar kaca.
Temperatur rata-rata perhari untuk kaca dalam datar dan ruang antar kaca adalah T
s
T = 71,18 °C, dan T
∞ = 60,16 °C, maka :
f
= = 65,67 °C = 338,67 K
Sifat fisik udara pada T = 338,67 K adalah ρ = 1,033 kgm
3
, Cp = 1,00785 kJkg.K, µ = 202,85 x 10
-7
N.sm, v = 19,78 m
2
Menentukan Bilangan Reyleigh dengan persamaan 2.12 s, k = 29,16 Wm.K, dan Pr =
0,7016
Universitas Sumatera Utara
92
Dimana : β
=1 T ∞ = 1 333,16 K
L = panjang karakteristik Luas permukaan keliling
permukaan =
= 0,1475 m α
= difusivitas thermal =
= 2,8 x 10 v
= viskositas kinematik
-5
= = 1,96 x 10 Maka :
-5
= 1.893.357,433 Mencari bilangan Nusselt dengan persamaan 2.23
=
= 8,278
Maka akan didapat koefisien konveksi antar kaca Rumus :
= =
=
= 1,64 Wm
2
.K Setelah koefisien konveksi didapat, maka untuk menentukan energi panas yang
hilang melalui penutup kaca datar dapat digunakan persamaan sabagai berikut :
Dimana :
Universitas Sumatera Utara
93
Maka :
= 11,67 W Maka, Energi Panas total yang hilang melalui pintu kaca datar kompor surya
adalah 11,67 W Total Kehilangan Panas Pada Kotak Datar
Total kehilangan panas pada kotak datar kompor surya ini adalah penjumlahan dari kehilangan panas melalui dinding, kehilangan panas melalui alas datar, dan
kehilangan panas melalui pintu kaca datar. =
+ +
12,95 W + 7,209 W + 11,67 W = 31,83 W
Panas Hilang Melalui Dinding Miring Kehilangan panas total pada dinding miring merupakan penjumlahan panas yang
hilang pada ketiga sisi kotak miring. Dalam kasus ini dinding samping dibagi lagi
Universitas Sumatera Utara
94
menjadi dua bagian yaitu dinding samping di atas sekat dan dinding samping di bawah sekat.
Q
dinding
= Q
d1
+ Q
d2
+ Q
d3
+ Q
d4
+ Q
d5
Dari hasil pengujian rata-rata perhari, didapat data sabagaimana ditunjukan pada tabel berikut :
Tabel 4.25 Data hasil pengujian rata-rata perhari untuk pengukuran temperatur bidang miring kompor surya dengan penambahan sekat
Menentukan koefisien konveksi permukaan dalam diatas sekat h
4
Hal ini diukur pada temperatur film, yaitu temperatur rata-rata antara ruang miring diatas sekat dan temperatur sekat. Dimana temperatur rata-rata perhari untuk
ruang miring diatas sekat dan temperatur sekat adalah T ∞ = 80,32 °C dan T
s
T =
89,40 °C, maka :
f
= = 84,86 °C = 357,86 K
Sifat fisik udara pada T = 357,86 K adalah ρ = 0,9755 kgm
3
, Cp = 1,0098 kJkg.K, µ = 211,64 x 10
-7
N.sm, v = 21,78 m
2
Menentukan Bilangan Reyleigh dengan persamaan 2.12 s, k = 30,6 Wm.K, dan Pr =
0,6984
Dimana : β
=1 T ∞ = 1 353,32 K
L = panjang karakteristik Luas permukaan keliling
permukaan
Tgl Uji Volume
T
k.dlm
