TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

PENINGKATAN UNJUK KERJA KOMPOR ENERGI SURYA

JENIS PARABOLA SILINDER MENGGUNAKAN SELUBUNG

  

VAKUM

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

  

I PUTU JULIANA EKA PUTRA

NIM : 085214054

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2012

  i

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  ii

  

PERFORMANCE ENHANCEMENT OF CYLINDER

PARABOLIC TYPE SOLAR COOKER USING EVACUATED

TUBE

FINAL PROJECT

  Presented As Partitial Fulfilment of The Requirement As To Obtain The Sarjana Teknik Degree

  In Mechanical Engineering

  

By :

  

I PUTU JULIANA EKA PUTRA

NIM : 085214054

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2012

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  iii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  iv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  v

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  vi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

INTISARI

  Pada umumnya kompor yang tersedia dipasaran menggunakan kayu bakar, batubara minyak bumi ataupun gas alam. Pemakaian kompor masak tersebut mempunyai dampak negatif terhadap lingkungan. Dampak yang ditimbulkan meliputi polusi udara, menipisnya sumber daya minyak bumi, batubara dan gas alam. Oleh karena itu penggunaan kompor energi surya merupakan alternatif untuk mengatasi dampak yang ditimbulkan oleh kompor yang ada dipasaran. Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup dengan radiasi harian rata-rata 4,8 kWh/m² sehingga kompor ini dapat beroperasi dengan baik di Indonesia.

  Tujuan yang ingin dicapai adalah membuat model kompor energi surya jenis parabola silinder dengan absorber yang diberi selubung vakum, meneliti pengaruh penggunaan selubung vakum terhadap daya dan efisiensi yang dihasilkan kompor energi surya jenis parabola silinder. Reflektor kompor surya menggunakan jenis CPC (compound parabolic collector). Kompor surya ini terdiri dari kolektor, absorber dengan selubung vakum, tangki penyimpan panas, panci pemasak, dan tangki

  2 ekspansi. Kolektor ini mempunyai luasan reflektor 1,06 m , panjang absorber 1,20 m, tangki penyimpan panas berkapasitas 2,8 liter, media penyimpan panas digunakan minyak tumbuhan. Penelitian ini menggunakan 3 variasi tingkat kevakuman absorber adalah -16,9 kPa, -50,8 kPa, dan -67,7 kPa. Variabel yang diukur adalah temperatur fluida masuk absorber, temperatur fluida keluar absorber, temperatur panci pemasak, temperatur air yang dimasak, radiasi harian matahari, dan lama waktu pemanasan air.

  Efisiensi kolektor awal maksimum yang mampu dihasilkan 10,26% pada tekanan -50,8 kPa dan daya kolektor awal maksimum yang mampu dihasilkan 113,91 watt pada tekanan -50,8 kPa. Sedangkan efisiensi kompor maksimum yang mampu dihasilkan 9,46% pada tekanan -50,8 kPa dan daya kompor maksimum yang mampu dihasilkan 105,06 watt pada tekanan -50,8 kPa. Kata kunci : kompor surya, selubung vakum, efisiensi, unjuk kerja vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

  viii

  Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya sehingga tugas akhir ini yang berjudul “ Peningkatan Unjuk Kerja

  Kompor Surya Jenis Parabola Silinder ” dapat diselesaikan dengan baik dan merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi

  Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

  Dalam kesempatan ini diucapkan banyak terimakasih atas segala bantuan, saran, fasilitas, dan doa restunya sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

  Penulis juga tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  2. Ir P.K Purwadi M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin dan selaku pembimbing akademik.

  3. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  4. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

  5. Laboran (Ag. Rony Windaryawan) yang telah membantu memberikan ijin dalam menggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7. Teman – teman yang turut membantu menyelesaikan tugas akhir ini, seluruh

  ix 6. Keluarga besar I Made Kampil, terutama I Made Suweta sebagai wali penulis dan Orang tua yang telah memberikan dorongan dan motivasi yang terbaik buat penulis.

  Mahasiswa Universitas Sanata Dharma jurusan teknik mesin angkatan 2008 khususnya Albert Suciadi dan Ignasius Heri Siswanto.

  8. Pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, yang telah memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama penyusunan skripsi ini.

  Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Apabila ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima kasih.

  Yogyakarta, 12 Juli 2012 Penulis

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i

TITLE PAGE ................................................................................................ ii

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ...................................

  v

  

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI .................... vi

  

INTISARI ...................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ................................................................................... viii

DAFTAR ISI ................................................................................................. x

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiii

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................

  1 1.l Latar Belakang ................................................................................

  1 1.2 Tujuan .............................................................................................

  3 1.3 Manfaat ...........................................................................................

  3 1.4 Batasan Masalah ..............................................................................

  4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................

  5 2.1 Dasar Teori .....................................................................................

  5 2.2 Unjuk Kerja.. ..................................................................................

  6 2.3 Penelitian Yang Pernah Dilakukan....................................................

  8 BAB III. METODE PENELITIAN................................................................. 10

  3.1 Skema Alat Penelitian .................................................................... 10 x

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  3.2 Variabel Yang Divariasikan ............................................................. 11

  3.3 Variabel yang Diukur ..................................................................... 12

  3.4 Prosedur Penelitian .......................................................................... 13

  

BAB IV. DATA DAN PEMBAHASAN ........................................................ 14

  4.1 Data Penelitian ................................................................................ 14

  4.2 Perhitungan Data ............................................................................. 16

  4.3 Pembahasan ..................................................................................... 22

  

BAB V. PENUTUP........................................................................................ 37

  5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 37

  5.2 Saran ............................................................................................... 37

  

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 39

LAMPIRAN.. ................................................................................................ 41

  xi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  xii

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data hari pertama variasi vakum dengan tekanan 0 kPa dan tekanan -16,9 kPa.

  14 Tabel 4.2 Data hari kedua variasi vakum dengan tekanan 0 kPa dan tekanan -50,8 kPa.

  15 Tabel 4.3 Data hari ketiga variasi vakum dengan tekanan 0 kPa dan tekanan -67,7 kPa.

  15 Tabel 4.3 Data hari ketiga variasi vakum dengan tekanan 0 kPa dan tekanan -67,7 kPa.(lanjutan)

  16 Tabel 4.4 Data hasil perhitungan tekanan 0 kPa.

  18 Tabel 4.4 Data hasil perhitungan tekanan 0 kPa.(lanjutan)

  19 Tabel 4.5 Data hasil perhitungan tekanan -16,9 kPa.

  19 Tabel 4.6 Data hasil perhitungan tekanan 0 kPa.

  20 Tabel 4.7 Data hasil perhitungan tekanan -50,8 kPa.

  20 Tabel 4.7 Data hasil perhitungan tekanan -50,8 kPa.(lanjutan)

  21 Tabel 4.8 Data hasil perhitungan tekanan 0 kPa.

  21 Tabel 4.9 Data hasil perhitungan tekanan -67,7 kPa.

  22 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  24 Gambar 4.6 Grafik perbandingan waktu dengan temperatur kompor (panci pemasak) pada tekanan 0 kPa dan tekanan -67,7 kPa.

  27 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  27 Gambar 4.12 Grafik perbandingan waktu dengan efisiensi kompor (panci pemasak) pada tekanan 0 kPa dan tekanan -67,7 kPa.

  27 Gambar 4.11 Grafik perbandingan waktu dengan efisiensi kompor (panci pemasak) pada tekanan 0 kPa dan tekanan -50,8 kPa.

  26 Gambar 4.10 Grafik perbandingan waktu dengan efisiensi kompor (panci pemasak) pada tekanan 0 kPa dan tekanan -16,9 kPa.

  26 Gambar 4.9 Grafik perbandingan waktu dengan efisiensi kolektor pada tekanan 0 kPa dan tekanan -67,7 kPa.

  26 Gambar 4.8 Grafik perbandingan waktu dengan efisiensi kolektor pada tekanan 0 kPa dan tekanan -50,8 kPa.

  24 Gambar 4.7 Grafik perbandingan waktu dengan efisiensi kolektor pada tekanan 0 kPa dan tekanan -16,9 kPa.

  xiii

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Bagian-bagian kompor surya kolektor parabola silinder.

  23 Gambar 4.4 Grafik perbandingan waktu dengan temperatur kompor (panci pemasak) pada tekanan 0 kPa dan tekanan -16,9 kPa.

  23 Gambar 4.3 Grafik perbandingan waktu dengan temperatur kolektor pada tekanan 0 kPa dan tekanan -67,7 kPa.

  23 Gambar 4.2 Grafik perbandingan waktu dengan temperatur kolektor pada tekanan 0 kPa dan tekanan -50,8 kPa.

  13 Gambar 4.1 Grafik perbandingan waktu dengan temperatur kolektor pada tekanan 0 kPa dan tekanan -16,9 kPa.

  11 Gambar 3.4 Skema Kompor surya jenis parabola silinder.

  10 Gambar 3.3 Skema absorber dengan selubung kaca.

  10 Gambar 3.2 Skema kolektor parabola silinder jenis parabola silinder dan CPC (Compound Parabolic Collector).

  5 Gambar 3.1 Skema alat kompor surya kolektor parabola silinder.

  24 Gambar 4.5 Grafik perbandingan waktu dengan temperatur kompor (panci pemasak) pada tekanan 0 kPa dan tekanan -50,8 kPa.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 4.13 Grafik perbandingan waktu dengan daya kolektor pada tekanan 0 kPa dan tekanan -16,9 kPa.

  29 Gambar 4.14 Grafik perbandingan waktu dengan daya kolektor pada tekanan 0 kPa dan tekanan -50,8 kPa.

  29 Gambar 4.15 Grafik perbandingan waktu dengan daya kolektor pada tekanan 0 kPa dan tekanan -67,7 kPa.

  29 Gambar 4.16 Grafik perbandingan waktu dengan daya kompor (panci pemasak) pada tekanan 0 kPa dan tekanan -16,9 kPa.

  30 Gambar 4.17 Grafik perbandingan waktu dengan daya kompor (panci pemasak) pada tekanan 0 kPa dan tekanan -50,8 kPa.

  30 Gambar 4.18 Grafik perbandingan waktu dengan daya kompor (panci pemasak) pada tekanan 0 kPa dan tekanan -67,7 kPa.

  30 Gambar 4.19 Diagram perbandingan efisiensi (kolektor dan kompor) dan daya (kolektor dan kompor) rata

• – rata pada tekanan 0 kPa dan tekanan -16,9 kPa.

  31 Gambar 4.20 Diagram perbandingan efisiensi (kolektor dan kompor) dan daya (kolektor dan kompor) rata

• – rata pada tekanan 0 kPa dan tekanan -50,8 kPa.

  32 Gambar 4.21 Diagram perbandingan efisiensi (kolektor dan kompor) dan daya (kolektor dan kompor) rata

• – rata pada tekanan 0 kPa dan tekanan -67,7 kPa.

  32 Gambar 4.22 Diagram perbandingan efisiensi (kolektor dan kompor) dan daya (kolektor dan kompor) yang keluar serta diterima sistem pada tekanan 0 kPa dan tekanan -16,9 kPa.

  33 Gambar 4.23 Diagram perbandingan efisiensi (kolektor dan kompor) dan daya (kolektor dan kompor) yang keluar serta diterima sistem pada tekanan 0 kPa dan tekanan -50,8 kPa.

  33 Gambar 4.24 Diagram perbandingan efisiensi (kolektor dan kompor) dan daya (kolektor dan kompor) yang keluar serta diterima sistem pada tekanan 0 kPa dan tekanan -67,7 kPa.

  34 Gambar 4.25 Diagram perbandingan efisiensi (kolektor dan kompor) dan daya (kolektor dan kompor) maksimum pada tekanan 0 kPa dan tekanan -16,9 kPa.

  35 Gambar 4.26 Diagram perbandingan efisiensi (kolektor dan kompor) dan daya (kolektor dan kompor) maksimum pada tekanan 0 kPa dan tekanan -50,8 kPa.

  35 xiv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 4.27 Diagram perbandingan efisiensi (kolektor dan kompor) dan daya (kolektor dan kompor) maksimum pada tekanan 0 kPa

  dan tekanan -67,7 kPa.

  35 xv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Kenaikan harga bahan bakar minyak cenderung meningkat dari waktu ke waktu. Oleh sebab itu tampaknya perlu alternatif energi untuk mengurangi penggunaan bahan bakar minyak. Salah satu hal yang bisa dilakukan untuk mengurangi konsumsi BBM ini adalah dengan memanfaatkan energi surya, yaitu dengan menggunakan kompor matahari atau kompor surya. Cara pemanfaatan energi surya untuk memasak adalah dengan mengkonversi radiasi surya yang datang menjadi panas. Dengan menggunakan kompor surya kita bisa memasak hampir berbagai jenis bahan makanan.

  Kompor surya yang paling umum dimasyarakatkan adalah jenis kotak dan jenis parabola piringan. Tempat memasak dengan kompor surya jenis kotak dan jenis parabola piringan adalah di luar ruangan. Dengan kompor surya jenis kolektor parabola silinder ini proses memasak dapat dilakukan di dalam ruangan. Jika dilengkapi dengan penyimpan panas dengan kapasitas yang memadai maka proses memasak dapat dilakukan pada pagi, siang dan malam hari. Cara memasak mengukus, memanggang dan menggoreng dapat dilakukan dengan jenis kompor surya ini.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  2 Bagian kompor surya yang menerima panas energi surya disebut absorber. Pada kompor surya jenis parabola silinder absorber adalah pipa kolektor. Banyak energi surya yang dapat diserap absorber dan berapa banyak kerugian panas pada absorber akan berpengaruh pada unjuk kerja (efisiensi dan daya) yang dapat dihasilkan kompor surya. Kalor yang keluar dari absorber ke lingkungan disebut sebagai kerugian panas. Unjuk kerja semakin baik apabila semakin kecil kerugian panas yang terjadi dan semakin besar energi surya yang dapat diserap absorber. Kompor surya yang dapat diterapkan di masyarakat ditentukan pada unjuk kerja yang dapat dihasilkan. Untuk memperbesar energi surya yang dapat diserap absorber, umumnya pada bagian absorber dicat hitam. Untuk mengurangi atau memperkecil kerugian panas pada kompor surya, umumnya bagian absorber diberi selubung kaca.

  Walaupun diberi selubung kaca jika masih terdapat udara di dalamnya kerugian panas masih terjadi. Untuk memperkecil kerugian panas yang terjadi pada bagian absorber, umumnya udara yang ada di dalam selubung harus dikeluarkan (divakum). Kondisi vakum menyerupai seperti penyimpan air panas dirumah tangga (termos), vakum umumnya merupakan kondisi terbaik agar kerugian panas yang terjadi kecil.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  3

1.2 Tujuan

  Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu : 1.

  Membuat kompor surya kolektor parabola silinder dengan absorber menggunakan selubung vakum.

  2. Mengetahui efisiensi dan daya yang mampu dihasilkan oleh unjuk kerja kompor surya.

  3. Membandingkan hasil yang mampu dicapai oleh kompor surya kolektor parabola silinder.

1.3 Manfaat

  Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini : 1.

  Menambah kepustakaan teknologi kompor tenaga surya.

  2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

  prototype dan produk teknologi kompor surya yang dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

  3. Mengurangi ketergantungan penggunaan kayu bakar dan minyak bumi sehingga kelestarian hutan dan alam dapat terjaga.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  4

1.4 Batasan Masalah

  Penerapan kompor surya di masyarakat ditentukan oleh unjuk kerja yang dapat dihasilkan. Absorber pada kompor surya jenis parabola silinder umumnya tidak dilengkapi dengan selubung kaca. Penambahan selubung kaca umumnya masih terjadi kerugian panas, hal ini disebabkan masih terdapat udara di dalam selubung kaca. Sehingga pada bagian absorber harus diberi selubung dan udara yang ada di dalam selubung harus dikeluarkan (divakum).

  Kelebihan kompor surya jenis parabola silinder dengan menggunakan selubung vakum adalah untuk memperkecil kerugian panas pada absorber sehingga menghasilkan unjuk kerja yang semakin baik.

  Dari penggunaan selubung vakum kompor surya jenis parabola silinder maka unjuk kerja yang dihasilkan sangat bergantung pada kondisi cuaca dimana kompor surya tersebut digunakan. Untuk daerah yang kondisi cuaca rata-rata tahunannya cerah maka akan lebih baik . Pada penelitian ini akan digunakan 4 (empat) tingkat kevakuman yang berbeda untuk diteliti pengaruhnya terhadap unjuk kerja kompor surya jenis parabola silinder. Unjuk kerja kompor surya dinyatakan dengan temperatur yang dihasilkan dan efisiensi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

  Kompor surya kolektor parabola silinder (Gambar 2.1) umumnya terdiri dari pipa absorber yang diselubung kaca dan reflektor, panci pemasak dapat ditambahkan pada sebuah tangki penyimpan panas sehingga proses memasak dapat dilakukan pada malam hari. Reflektor berfungsi untuk memperbanyak jumlah radiasi surya yang masuk ke dalam pipa absorber.

Gambar 2.1. Bagian-bagian kompor surya kolektor parabola silinder.

  Radiasi surya yang masuk ke dalam kolektor diterima oleh pipa absorber yang dikonversi menjadi panas. Panas yang terjadi diambil oleh fluida kerja di dalam pipa absorber sehingga temperatur fluida kerja tersebut naik. Kenaikkan temperatur fluida kerja ini menyebabkan rapat masanya turun sehingga fluida

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  6 kerja dapat mengalir secara alami ke panci pemasak yang berada di atas kolektor. Di dalam panci pemasak terjadi perpindahan sebagian energi sensibel ke dalam bahan makanan yang dimasak, sehingga temperatur fluida kerja yang telah memberikan panas ke makanan menjadi turun. Turunnya temperatur menyebabkan rapat massa fluida kerja di sekitar panci akan naik sehingga secara alami akan mengalir ke bawah (ke arah kolektor/pipa absorber bawah) dan tempatnya digantikan fluida kerja yang bertemperatur lebih tinggi (dari kolektor/pipa absorber atas). Dengan demikian sirkulasi fluida kerja terjadi secara alami tanpa bantuan pompa.

  Proses perpindahan kalor pada kompor tenaga surya dapat terjadi melalui tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. Di mana konduksi merupakan perpindahan kalor yang tejadi dimana energi kalornya berpindah sedangkan zat perantaranya tidak bergerak, sedangkan konveksi adalah perpindahan panas antara fluida yang bergerak dengan benda padat dan radiasi merupakan perpindahan kalor melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain.

2.2 Unjuk Kerja Kompor Surya

  Unjuk kerja kompor surya kolektor parabola silinder ditentukan oleh efisiensi sensibel dan daya sensibel yang dapat dihasilkan. Efisiensi sensibel didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa air dalam panci pemasak dari temperatur awal sampai 95 dengan jumlah energi surya yang datang selama

  ℃

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  ΔT : kenaikan temperatur air (

  : lama waktu pemanasan (detik) Daya sensibel pada kolektor (daya kolektor awal) yaitu daya sensibel pada kompor ditambah dengan daya sensibel yang kembali ke absorber ( daya kolektor akhir) dan dinyatakan dengan persamaan :

  (K) Δt

  (2.2) dengan : C P : panas jenis air (J/(kg.K)) m W : laju aliran massa air (kg) ΔT : kenaikan temperatur air

  



 

  P W h .

  

t

T . C . m

Q

  ℃) Daya sensibel adalah laju energi sensibel yang digunakan untuk memanaskan air dan dinyatakan dengan persamaan :

  7 interval waktu tertentu. Pemilihan temperatur akhir 95

  ℃ dimaksudkan agar tidak terjadi pendidihan pada kondisi akhir air.

  2 ) m

  C P : panas jenis air (J/(kg.K)) dt : lama waktu pemanasan (detik) G : radiasi surya yang datang (W/m

  2 )

  (2.1) dengan : A C : luasan kolektor (m

  . dt G A T . C . m

  t C P W S

    

  

  W : laju aliran massa air (kg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  8

  . . .

    Q ( awal ) Q ( akhir ) Q ( kompor )

  (2.3)

  h h h

  Efisiensi sensibel pada kolektor (efisiensi kolektor awal) yaitu efisiensi sensibel pada kompor ditambah dengan efisiensi sensibel yang kembali ke absorber ( efisiensi kolektor akhir) dan dinyatakan dengan persamaan :

   ( awal )   ( akhir )   ( kompor ) S S S

  (2.4)

2.3 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

  Masih banyak masyarakat di daerah pedesaan memanfaatkan kayu bakar sebagai bahan bakar untuk memasak. Penggunaan kompor surya merupakan salah satu alternatif untuk mengurangi pemakaian kayu bakar sehingga dapat mencegah kerusakan hutan dan mengurangi pemakaian minyak bumi untuk memasak. (Suharta et al, 2005). Penggunaan kompor surya jenis kotak dan parabola di India masih dibawah biogas. Hal ini disebabkan cara memasak dengan kompor surya jenis kotak dan parabola berbeda dengan kebiasaan memasak masyarakat India (Jagadeesh, 2000). Kompor surya jenis kolektor datar di India menggunakan panci masak bertekanan, 12 pipa vakum (panjang 1,8 m dan diameter 63,5 mm) dapat mendidihkan air 4 sampai 8 kg dalam waktu 100 menit dan 140 menit untuk massa air 14 kg. Temperatur yang dapat dicapai lebih tinggi dari kompor surya jenis kolektor datar tanpa pipa vakum

  2 (250

  ) ℃) (Kumar et al, 2001). Kompor surya jenis kolektor datar (1,97 m menggunakan dua panci pemasak (8 liter) menghasilkan efisiensi sensibel

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  9 antara 0,3 sampai 0,36 dan efisiensi laten sekitar 0,49 (Silva et al, 2005).

  2 Penelitian kompor surya jenis kolektor datar (4 m ) di Brazil menggunakan satu tangki penyimpan panas (50 liter), 5 katup kontrol, 3 panci pemasak dan satu oven menghasilkan efisiensi sensibel antara 0,34 sampai 0,38 dan efisiensi laten sekitar 0,30. (Silva et al, 2002). Kelemahan kompor surya jenis kotak dan parabola adalah pada saat radiasi surya yang ada berlebih kompor surya jenis ini tidak dapat menyimpan energi surya yang berlebih (Doraswami, 1994). Kompor surya jenis kolektor datar dengan fluida kerja minyak tumbuhan diperkenalkan ke beberapa negara (India, Mali, Chili dan Argentina). Fluida kerja dapat mencapai temperatur 240

  ℃ pada tekanan udara sekitar (Schwarzer dan Krings, 1996). Kompor surya jenis kolektor datar dengan penyimpan panas dan kolektor yang dilengkapi tabung vakum dan reflektor menghasilkan temperatur antara 130

  ℃ sampai dengan 160℃ (Morrison et al, 1993). Penelitian kompor surya jenis kolektor datar menggunakan tabung vakum dan bahan penyimpan panas yang dapat berubah fasa (erythritol) di Jepang menghasilkan temperatur 110

  ℃ sampai 130℃. Temperatur tangki penyimpan panas setelah melewati malam dapat dipertahankan sekitar 75 ℃ (Sharma dan Sagara, 2004).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat Penelitian

  10 BAB III

  Kompor surya kolektor parabola silinder pada penelitian ini terdiri dari 2 (dua) konfigurasi alat kompor surya kolektor parabola silinder tidak vakum dan vakum.

Gambar 3.1 Skema alat kompor surya kolektor parabola silinder.Gambar 3.2 Skema kolektor parabola silinder jenis parabola silinder dan CPC (Compound Parabolic Collector).

  KOLEKTOR PARABOLA SILINDER TAMPAK SAMPING TANGKI EKSPANSI TANGKI PENYIMPAN PANAS ABSORBER Reflektor

  ABSORBER Parabola silinder CPC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  11

  Slubung kaca Pipa absorber Gambar 3.3 Skema absorber dengan selubung kaca.

  Selain alat utama seperti Gambar 3.1, 3.2, dan 3.3, digunakan alat-alat pendukung sebagai berikut :

  1. Stopwatch Digunakan untuk mengukur waktu dari selisih temperatur yang terjadi.

  2. Solar meter Digunakan untuk mengukur intensitas energi surya yang datang.

  3. Termokopel Dipakai untuk megetahui suhu air yang dimasak dan temperatur fluida kerja.

  4. Gelas ukur Dipakai untuk menghitung volume air yang dimasak.

3.2 Variabel Yang Divariasikan

  Variabel yang divariasikan kompor surya kolektor parabola silinder adalah tingkat kevakuman selubung kaca pada absorber. Terdapat tiga bentuk variasi yang dilakukan. Masing – masing variasi terdiri dari dua alat.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  12

  1. Variasi 1 : variasi absorber tekanan 0 kPa dibandingkan dengan absorber tekanan -16,9 kPa.

  2. Variasi 2 : variasi absorber tekanan 0 kPa dibandingkan dengan absorber tekanan -50,8 kPa.

  3. Variasi 3 : variasi absorber tekanan 0 kPa dibandingkan dengan absorber tekanan -67,7 kPa.

3.3 Variabel Yang Diukur

  Variabel yang diukur pada penelitian ini : 1. Temperatur fluida kerja masuk pipa absorber (Ti).

  2. Radiasi surya yang datang pada permukaan miring kolektor (G).

  3. Temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T O ).

  4. Temperatur air dalam panci pemasak (T W ).

  5. Temperatur panci pemasak (T S ).

  6. Lama waktu pemanasan air dalam panci pemasak. Radiasi surya diukur dengan solar meter. Temperatur diukur dengan termokopel. Penempatan termokopel seperti pada gambar berikut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  13

Gambar 3.4 Skema Kompor surya jenis parabola silinder.

3.4 Prosedur Penelitian

  Secara rinci prosedur penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Menyiapkan kompor surya jenis parabola silinder masing-masing 2 (dua) alat.

  2. Selubung absorber pada salah satu alat divakum.

  3. Tiap 10 menit dilakukan pencatatan T

  I , T

  O , Tw, T

  S dan G.

  4.

  1 liter air di masukkan ke dalam panci pemasak.

  5. Waktu dan temperatur air awal dalam panci pemasak (T W ) dicatat.

  6. Air yang tersisa dalam panci pemasak setelah beberapa waktu di ukur untuk mengetahui banyak air yang menguap.

  7. Langkah 2 sampai 6 di ulangi pada tingkat kevakuman yang berbeda.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

  58.50

  58.77

  43.76

  67.42

  59.66 52.21 1020 17 160

  40.95

  56.71

  60.57

  58.77

  38.14

  44.70

  61.47 58.77 150 18 170

  57.60

  58.50

  56.94

  57.83

  43.76

  71.88

  56.94 54.08 973 19 180

  45.64

  63.85

  57.85

  51.51

  61.47 53.14 1016 16 150

  42.83

  60.28

  68.72 46.58 163 13 120

  44.70

  57.60

  59.66

  52.21

  43.76

  66.52

  64.19 51.27 1020 14 130

  42.83

  57.85

  44.70

  50.33

  45.64

  70.09

  59.66 51.27 1060 15 140

  44.70

  60.28

  60.57

  54.08

  43.76

  69.20

  57.83

  60.57 55.02 960 20 190

  73.66

  73.25 67.21 963 25 240

  43.76

  76.34

  68.72 62.52 940 24 230

  50.33

  69.20

  70.53

  65.34

  44.70

  79.01

  51.27

  66.00

  71.88

  66.00

  65.34

  45.64

  77.23

  71.44 67.21 936 Temperatur Selubung Tidak Vakum

  (0 kPa) G,

  (W/m2) No

  Waktu, (menit)

  Temperatur Selubung Vakum (16,9 kPa)

  60.65

  63.85

  43.76

  65.10

  40.01

  62.96

  63.28

  58.77

  43.76

  73.66

  68.72 59.71 240 21 200

  45.64

  64.74

  60.65

  45.64

  46.58

  79.90

  70.53 59.71 835 22 210

  47.52

  64.74

  66.00

  60.65

  44.70

  79.01

  68.72 60.65 945 23 220

  71.88

Tabel 4.1 Data hari pertama variasi vakum dengan tekanan 0 kPa dan tekanan - 16,9 kPa.

  Ti (°C) To (°C) Ts (°C) Tw (°C) Ti (°C) To (°C) Ts (°C) Tw (°C)

  5

  4

  30

  44.70

  51.36

  34.29

  37.20

  40.01

  57.60

  36.10 38.14 1015

  40

  54.93

  39.07

  50.47

  41.54

  36.26

  40.01

  57.60

  39.73 36.26 1062

  6

  50

  40.01

  34.29 38.14 995

  38.14

  45.16

  33.45

  1

  30.63

  28.17

  30.67

  29.69

  32.51

  36.20

  27.04 29.69 931

  2

  10

  37.98

  38.14

  32.48

  36.26

  33.45

  48.68

  30.67 38.14 942

  3

  20

  42.83

  49.58

  34.29

  55.82

  33.45

  60.57

  45.64

  42.83

  65.63

  56.94 39.07 136

  10

  90

  40.01

  53.14

  51.51

  40.01

  70.98

  57.85

  52.41 37.20 1012 11 100

  42.83

  42.44

  56.04

  43.76

  47.52

  79.90

  61.47 40.95 994 12 110

  40.95

  64.74

  40.01

  59.39

  40.01

  45.16 33.45 1001

  57.60

  44.26 30.63 172

  7

  60

  44.70

  60.28

  44.26

  33.45

  45.64

  70.98

  8

  39.07

  70

  38.14

  62.06

  57.85

  39.07

  44.70

  69.20

  56.94 39.07 1012

  9

  80

  44.70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  27.04 25.00 764

  28.76

  27.82

  27.04

  41.55

  38.14

  10

  2

  40.66

  28.86 27.82 838

  30.63

  25.94

  24.33

  34.41

  32.51

  1

  Ti (°C) To (°C) Ts (°C) Tw (°C) Ti (°C) To (°C) Ts (°C) Tw (°C)

  49.58

  3

  Waktu, (menit)

  30

  32.48 29.69 742

  50.47

  37.20

  29.69

  32.48

  48.68

  42.83

  4

  20

  29.76 27.82 908

  50.47

  36.26

  28.76

  28.86

  43.33

  40.01

  Temperatur Selubung Tidak Vakum (0 kPa)

  Temperatur Selubung Vakum (50,8 kPa) No

  40

  45.64

  51.27

  73.25 62.52 907 23 220

  76.34

  44.70

  60.65

  66.91

  64.74

  72.34 61.59 982 22 210

  68.72

  74.55

  43.76

  61.59

  66.00

  62.96

  45.64

  70.53 54.08 950 21 200

  70.09

  65.34

  G, (W/m2)

  68.72 66.28 905 25 240

  68.72 68.15 937

  70.98

  42.83

  66.28

  66.91

  64.74

  45.64

  77.23

  46.58

  45.64

  65.34

  66.00

  67.42

  46.58

  73.25 67.21 730 24 230

  79.01

  5

  36.26

  45.64

  72.77

  77.23

  48.45

  39.07

  56.94

  76.34

  32.51

  51.51 35.32 877 11 100

  46.58

  35.32

  38.14

  50.60

  70.98

  35.32

  90

  10

  45.16 33.45 894

  58.75 37.20 910 12 110

  67.42

  40.01

  46.58

  (0 kPa)

  (menit) Temperatur Selubung Tidak Vakum

  No Waktu,

  Temperatur Selubung Vakum (67,7 kPa)

  G, (W/m2)

  68.72 45.64 919

  78.12

  47.52

  61.47

  61.47

  71.88

  33.45

  65.10 40.95 936 13 120

  76.34

  45.64

  43.76

  62.06

  36.26

  56.71

  56.71

  60

  7

  37.01 36.26 830

  56.71

  40.95

  33.45

  37.01

  35.32

  56.71

  50

  6

  35.20 30.63 770

  55.82

  39.07

  30.63

  37.01

  35.32

  41.54

  46.07

  32.51

  54.93

  35.32

  80

  9

  43.35 36.26 907

  62.06

  45.64

  43.35

  31.57

  62.06

  35.32

  70

  8

  39.73 35.32 883

  57.60

  43.76

  69.20

  15

Tabel 4.2 Data hari kedua variasi vakum dengan tekanan 0 kPa dan tekanan - 50,8 kPa.

  45.64

  7

  44.26 35.32 1067

  63.85

  45.64

  35.32

  45.16

  56.71

  50

  44.70

  6

  37.01 37.20 930

  62.06

  44.70

  36.26

  38.82

  53.14

  60

  57.60

  40

  49.69

  44.70

  80

  9

  48.79 36.26 1064

  66.52

  47.52

  33.45

  57.60

  46.07

  42.83

  70

  8

  46.07 35.32 996

  64.74

  45.64

  35.32

  44.70

  5

  58.75

  37.09

  31.57

  30.67

  37.98

  32.51

  10

  2

  31.57 32.51 851

  32.51

  44.22

  32.51

  32.48

  31.74

  30.63

  1

  Ti (°C) To (°C) Ts (°C) Tw (°C) Ti (°C) To (°C) Ts (°C) Tw (°C)

Tabel 4.3 Data hari ketiga variasi vakum dengan tekanan 0 kPa dan tekanan - 67,7 kPa.

  36.26

  34.29 36.26 978

  32.48 39.07 1032

  4

  56.71

  42.83

  37.20

  32.48

  49.58

  43.76

  30

  34.29 38.14 940

  3

  53.14

  39.07

  36.26

  32.48

  45.12

  40.01

  20

  64.74

  40.01

  66.00

  70.53

  71.44

  60.28

  44.70

  68.72 63.46 1010 17 160

  66.52

  43.76

  60.65

  57.60

  42.83

  42.83

  72.34 65.34 1004 16 150

  74.55

  46.58

  57.83

  73.25

  66.52

  63.46

  67.42

  66.00 57.83 1034 15 140

  57.60

  64.74

  45.64

  65.10 54.08 1029 20 190

  66.52

  42.83

  60.65

  64.19

  48.45

  59.66 65.34 1020 18 170

  66.91 62.52 939 19 180

  48.68

  44.70

  65.34

  59.66

  48.68

  44.70

  45.64

  79.01

  45.64

  47.52

  51.27

  44.70

  60.57

  66.52

  45.64

  54.22 44.70 1013 11 100

  71.88

  42.83

  59.66 46.58 1030 12 110

  58.75

  58.50

  43.76

  90

  10

  56.04 44.70 630

  65.63

  81.69

  43.76

  47.52

  50.33

  52.21

  64.19

  64.74

  45.64

  66.00 58.77 1064 14 130

  76.34

  47.52

  64.19

  58.50

  60.28

  43.76

  64.19 43.76 1031 13 120

  71.88

  47.52

  47.52

  64.19

  62.52

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  43.76

  67.81 68.15 828 23 220

  73.66

  46.58

  67.21

  66.00

  73.66

  36.26

  73.25 68.15 669 22 210

  71.88

  68.15

  71.88

  68.72

  71.88

  38.14

  72.34 67.21 811 21 200

  77.23

  46.58

  67.21

  68.72

  71.88

  37.20

  38.14

  67.81

Tabel 4.3 Data hari ketiga variasi vakum dengan tekanan 0 kPa dan tekanan -

  54.93

  G, (W/m2)

  Temperatur Selubung Vakum (67,7 kPa)

  Temperatur Selubung Tidak Vakum (0 kPa)

  Waktu, (menit)