Karakteristik kolektor surya CPC untuk pompa air energi termal menggunakan pompa piston air - USD Repository

  

KARAKTERISTIK KOLEKTOR SURYA CPC UNTUK POMPA AIR

ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN POMPA PISTON AIR

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

  

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Oleh:

  

Valentinus Bambang Sedjati

NIM : 055214079

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2008

  

CHARACTERISTIC OF CPC SOLAR COLLECTOR FOR THERMAL

ENERGY WATER PUMP USING WATER PISTON PUMP

A THESIS

Presented as partial fullfillment of the requirements

for gaining engineering holder

in Mechanical Engineering study programme

by

  

Valentinus Bambang Sedjati

Student Number : 055214079

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2008

  

ABSTRAK

Air merupakan salah satu sumber kehidupan yang terpenting bagi

masyarakat. Alat bantu untuk mendapatkan air yang letaknya dibawah tanah

menggunakan pompa air. Pompa yang digunakan umumnya digerakkan oleh

bahan bakar atau listrik. Penelitian pompa air energi surya bertujuan untuk

mengetahui debit pompa, faktor efisiensi kolektor dan efisiensi pompa maksimum

yang dihasilkan.

  Pada penelitian ini, akan diteliti pompa air energi surya sebagai energi

alternatif agar mengurangi ketergantungan pompa air akan energi fosil dan listrik.

Penelitian yang dilakukan adalah penelitian pompa air energi surya yang

menggunakan kolektor CPC (Compound Parabolic Collector). CPC merupakan

gabungan dua kurva parabola sebagai reflektor radiasi surya yang masuk ke

kolektor. Variabel yang diukur adalah tegangan yang dihasilkan sel surya untuk

perhitungan radiasi surya (G ), temperatur pada kolektor (T -T ) dan volume air

  T

  1

  4

yang dipompa oleh pompa piston air tiap kali siklus pemompaan. Dengan variasi

head pemompaan (1 meter, 1,3 meter dan 1,6 meter)

  Hasil yang diperoleh yaitu efisiensi pompa maksimum 0,217%  pada

ketinggian head 1,6 meter, debit pompa rata-tata yang diperoleh 0,381  liter/menit

pada head 1,6 meter dan faktor efisiensi kolektor maksimum sebesar 98,12%.

Efisiensi sensibel kolektor rata-rata yang diperoleh adalah 57,45%.

KATA PENGANTAR

  

viii

  Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat

dan bimbingan-Nya, sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir tepat

pada waktunya dan lancar. Tugas Akhir adalah salah satu syarat untuk mencapai

derajat sarjana S – 1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Pada kesempatan ini perkenankan

penulis mengucapkan terimakasih kepada :

  1. Ir. Greg. Heliarko, S.J.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.S.C. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  2. Yosep Agung Cahyanta S.T.,M.T. selaku Wakil Dekan I Fakultas Sains dan Teknologi.

  3. Budi Sugiharta S.T.,M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin.

  4. Ir. Rusdi Sambada M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

  5. I Gusti Ketut Puja S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik.

  6. Orang Tua yang selalu mendoakan penulis tiap hari.

  7. Kakak-kakak dan adik-adik yang mendukung serta mendoakan penulis.

  8. Teman-teman yang selalu mendukung dan menyemangati.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu

diperbaiki dalam penulisan tugas akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan

masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya.

Semoga penelitian dan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis

maupun pembaca.Terima kasih.

  Yogyakarta, 19 Januari 2009 Valentinus Bambang

  

DAFTAR ISI

Halaman

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

  

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

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

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

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ......................................................... v

ABSTRAK ...................................................................................................... vi

PUBLIKASI KARYA ILMIAH ................................................................... . vii

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

DAFTAR ISI ................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi

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

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

  1

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

  1

1.2 Perumusan Masalah ........................................................................

  2

1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian .......................................................

  3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................

  4

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ...............................................

  4

2.2 Dasar Teori ....................................................................................

  5

2.3 Faktor Efisiensi .............................................................................

  7

2.4 Cara Kerja Alat ..............................................................................

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

  10

3.1 Deskripi Alat ...................................................................................

  10 3.1.1 Gambar dan Keterangan ........................................................

  10

3.2 Metode Pengumpulan Data ............................................................

  13

3.3 Peralatan Pendukung .......................................................................

  13

3.4 Variabel yang Divariasikan .............................................................

  14

ix

  

3.5 Parameter yang Diukur ..................................................................

  14

3.6 Jalannya Penelitian .........................................................................

  14 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................

  16

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

  16

  4.1.1 Data Percobaan Kolektor ....................................................... 16

4.2 Pengolahan Data .............................................................................

  21 4.2.1 Perhitungan Nilai G .............................................................

  21 T 4.2.2 Perhitungan Faktor Efisiensi Kolektor .................... .............

  22 4.2.3 Perhitungan Efisiensi Sensibel Kolektor ..............................

  22 4.2.4 Hasil Perhitungan G , F’, ...........................................

  23 T pompa

η

  

4.3 Data Penelitian ...............................................................................

  33 4.3.1 Data Percobaan Pompa .........................................................

  33

  4.4 Pengolahan Data ............................................................................. 37 4.4.1 Perhitungan Nilai Q ..............................................................

  37 4.4.2 Perhitungan Daya Spirtus ............................................. ........

  37 4.4.3 Perhitungan Daya Pompa .....................................................

  38 4.4.4 Perhitungan Efisiensi sistem ............................................... ..

  38 4.4.5 Hasil Perhitungan Q, Daya Spirtus, Daya Pompa ................

  39

4.5 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan ....................................

  43 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................

  50

  5.1

  50 Kesimpulan .....................................................................................

  5.2

  50 Saran ............................................................................................... DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................

  51 LAMPIRAN

x

  

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 3.1. Skema alat tampak depan .……………………………………… 10 Gambar 3.2. Skema alat tampak samping kanan ………….............................

  11 Gambar 3.3. Skema titik pengukuran suhu …………………………………… 11 Gambar 3.4. Skema kolektor dan komponen pendukung …………………....

  12 Gambar 3.5. Skema pompa piston air ……………………………………….

  12 Gambar 4.1 Grafik hubungan waktu , G , dan F’ …………………………… 43 T

Gambar 4.2 Grafik hubungan waktu , G dan F’ ……………………………. 44

  T

Gambar 4.3 Grafik hubungan waktu , G , dan F’ …………………………… 45

  T

Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi tiap head pemompaan .......................... 46Gambar 4.5 Grafik hubungan debit tiap head pemompaan ............................... 47Gambar 4.6 Grafik hubungan daya tiap head pemompaan ............................... 48Gambar 4.7 Grafik rata-rata efisiensi pompa tiap variasi head ………………

  49

xi

  

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1. Data kolektor 17 Oktober 2008 .......................................................... 16Tabel 4.2. Data kolektor 20 Oktober 2008 .......................................................... 16Tabel 4.3. Data kolektor 10 November 2008 ...................................................... 16Tabel 4.4. Data kolektor 13 November 2008 ...................................................... 17Tabel 4.5. Data kolektor 15 November 2008 ...................................................... 17Tabel 4.6. Data kolektor 17 November 2008 ...................................................... 17Tabel 4.7. Data kolektor 24 November 2008 ...................................................... 18Tabel 4.8. Data kolektor 4 Desember 2008 ......................................................... 18Tabel 4.9. Data kolektor 6 Desember 2008 ......................................................... 18Tabel 4.10. Data kolektor 17 Oktober 2008 ....................................................... 23Tabel 4.11. Data kolektor 20 Oktober 2008 ........................................................ 23Tabel 4.12. Data kolektor 10 November 2008 ..................................................... 24Tabel 4.13. Data kolektor 13 November 2008 ..................................................... 25Tabel 4.14. Data kolektor 15 November 2008 ..................................................... 25Tabel 4.15. Data kolektor 17 November 2008 ..................................................... 26Tabel 4.16. Data kolektor 24 November 2008 ..................................................... 27Tabel 4.17. Data kolektor 4 Desember 2008 ........................................................ 27Tabel 4.18. Data kolektor 6 Desember 2008 ........................................................ 28Tabel 4.19. Data pompa head 1 meter ................................................................. 33Tabel 4.20. Data pompa head 1,3 meter ............................................................. 34 xiiTabel 4.21. Data pompa head 1,6 meter .............................................................. 36Tabel 4.22. Pompa dengan head 1 meter ............................................................. 39Tabel 4.23. Pompa dengan head 1,3 meter .......................................................... 40Tabel 4.24. Pompa dengan head 1,6 meter .......................................................... 42

  

xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

  Air merupakan Kebutuhan masyarakat yang paling penting. Umumnya

sumber air terletak lebih rendah (di bawah) dari tempat air tersebut digunakan

sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber ketempat yang

memerlukan.

  Pompa air dapat digerakkan dengan bahan bakar minyak (motor bakar) atau

energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua daerah di Indonesia dapat

menikmati jaringan listrik atau belum memiliki sarana transportasi yang baik

sehingga bahan bakar minyak sulit didapat. Penggunaan bahan bakar minyak atau

energi listrik menyebabkan biaya penyediaan air menjadi mahal, sehingga

mengurangi kemampuan sebagian masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidup.

  

Masyarakat memakai tenaga manusia untuk memenuhi kebutuhan air yang

kurang, antara lain membawa air dengan tampungan air (ember), menimba atau

dengan pompa tangan. Jika penyediaan air dilakukan dengan tenaga manusia

maka tenaga dan waktu untuk melakukan kegiatan lain yang lebih produktif akan

berkurang.

  Alternatif lain adalah memanfaatkan sumber energi alam untuk memompa

air, tergantung potensi alam yang ada di daerah tersebut. Sumber-sumber energi

alam yang dapat dimanfaatkan untuk memompa air adalah energi air, energi angin

atau energi surya. Pemanfaatan energi surya untuk memompa air dapat dilakukan

dengan dua cara yaitu menggunakan sel surya atau menggunakan kolektor surya.

  

Sel surya masih merupakan teknologi yang mahal bagi masyarakat terutama

masyarakat di negara berkembang seperti Indonesia sehingga penerapannya

sangat terbatas. Disisi lain kolektor termal merupakan teknologi yang sederhana

dan murah sehingga mempunyai peluang dimanfaatkan masyarakat untuk

memompa air. Informasi tentang unjuk kerja kolektor surya untuk memompa air atau yang lebih sering disebut pompa air energi surya di Indonesia belum banyak

sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk memaksimalkan

penggunaannya. Pompa air energi surya yang memakai plat absorber mempunyai beberapa kelemahan seperti pembuatan kolektor dengan plat absorber lebih sulit, apabila sambungan pengelasan kurang baik dapat mengakibatkan efisiensi alat tidak maksimum, harga plat absorber relatif mahal bagi masyarakat yang kurang

mampu. Oleh karena itu penilitian ini menggunakan kolektor surya CPC.

  

Meskipun informasi tentang karakteristik kolektor surya CPC masih sedikit,

pembuatan kolektor surya CPC lebih mudah dan harga bahan yang dibutuhkan lebih murah dibandingkan dengan kolektor surya model plat datar. Oleh karena itu masih perlu dilakukan penelitian-penelitian dengan kolektor surya CPC.

1.2. Perumusan Masalah

  Pada penilitian ini dikembangkan pembuatan model kolektor CPC sederhana dengan reflektor aluminum foil. Pengujian karakteristik kolektor CPC untuk faktor

efisiensi (F’) dan pengujian pompa dilakukan terpisah. Pengujian pompa

menggunakan energi termal dari panas spirtus karena kendala dari cuaca.

  

Pengujian pompa dilakukan untuk mengetahui debit pompa (Q), daya pompa

(W pompa ) dan efisiensi pompa ( pompa ).

  η

1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian

  Tujuan penelitian yaitu : Mengetahui debit pompa rata-tata yang dihasiljan, faktor efisiensi kolektor, efisiensi pompa maksimum yang dihasilkan dan efisiensi sensibel kolektor rata-rata.

  Manfaat penelitian yaitu : 1.

  Mengembangkan penelitian agar dapat diaplikasikan dengan baik.

2. Menambah kepustakaan penelitian dengan energi surya.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Penelitian Yang Pernah Dilakukan

  Penelitian pada pompa air energi surya memperlihatkan bahwa waktu

pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk

kondensor (Sumathy et. al., 1995). Sebuah prototipe pompa air energi surya yang

bekerja dengan siklus Rankin diuji untuk mengetahui unjuk kerjanya

menggunakan fluida kerja refrijeran R 113 (Spindler et. al, 1996). Penelitian

  2

unjuk kerja pompa air energi surya termal dengan kolektor plat datar seluas 1 m ,

variasi tinggi head 6 m, 8 m dan 10 m memperlihatkan bahwa ukuran vesel uap

fluida kerja berpengaruh pada unjuk kerja pompa (Sumathy, 1999). Penelitian

secara teoritis pompa air energi surya termal dengan dua macam fluida kerja, yaitu

n-pentane dan ethyl ether memperlihatkan bahwa efisiensi pompa dengan ethyl

17% lebih tinggi dibanding n-pentane untuk tinggi head 6 m (Wong, 2000). ether

Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi surya

termal pada beberapa ketinggian head memperlihatkan bahwa jumlah siklus/ hari

tergantung pada waktu pemanasan fluida kerja dan waktu yang diperlukan untuk

pengembunan uap. Waktu pemanasan tergantung pada jumlah fluida awal dalam

sistem. Waktu pengembunan tergantung pada luasan optimum koil pendingin

(Wong, 2001). Penelitian pompa air energi surya termal menggunakan kolektor

  2

plat datar sederhana seluas 1 m , fluida kerja ethyl ether menghasilkan kapasitas

pemompaan 700-1400 ltr/hari tergantung pada ketinggian head (6-10 m). Efisiensi sistem mencapai 0,42-0,34 % (Wong, 2001). Penelitian pompa air energi surya termal dengan menggunakan model matematis memperlihatkan unjuk kerja pompa ditentukan oleh fraksi uap dari siklus. Daya pompa meningkat dengan naiknya temperatur maksimum siklus, sementara penurunan efisiensi disebabkan kerugian panas karena proses penguapan dan pengembunan air (Mahkamov, 2005).

2.2. Dasar Teori

  Efisiensi sensibel kolektor didefinisikan sebagai perbandingan energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur massa fluida kerja dalam kolektor dari temperatur awal sampai temperatur penguapan dengan jumlah energi termal yang datang selama interval waktu tertentu. (Cengel, 2006) m . C . ∆ T f P

  (1) =

  η t S

  Ac G dt .

  ∫ dengan :

2 Ac : luasan kolektor (m )

  C P : panas jenis fluida kerja (J/(kg.K)) dt : lama waktu pemanasan (s)

  2 G : radiasi surya yang datang (W/m ) m f : massa fluida kerja pada evaporator (kg) : kenaikan temperatur oli (

  C) ∆T

  (G yang digunakan adalah G rata-rata, karena pengambilan data tidak berdasarkan interval waktu yang tetap tetapi berdasar siklus pompa). (Dietzel, 1993) Daya pemompaan yang dihasilkan dihitung dengan persamaan:

  W = ρ.g.Q.H (2)

  P dengan:

  3 ρ : massa jenis air (kg/m )

  2 g : percepatan gravitasi (m/s )

3 Q : debit pemompaan (m /s)

  H : head pemompaan (m) Daya panas (W) spirtus dihitung dengan persamaan :

  m . Cp .

  ∆T

  W = (3) spirtus

  ௧

  Untuk mendapatkan daya spirtus, massa air 0,2 kg (m) dipanaskan dengan api spirtus, dengan panas jenis air 4200 J/kg.K (Cp) maka akan didapatkan kenaikan temperatur pada air ( ∆T) yang dipanaskan per satuan waktu.

  Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan dengan panas yang dihasilkan oleh api spirtus.

  Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan : W P

  = η pompa Wspirtus

  (4) dengan : Wp : Daya pemompaan (Watt) W spirtus : Daya panas spirtus (Watt)

2.3. Faktor Efisiensi

  Faktor efisiensi digunakan untuk mengetahui unjuk kerja kolektor. Definisi dari faktor efisiensi adalah perbandingan laju penyimpanan panas dalam kolektor dengan radiasi surya yang datang. (Arismunandar, 1995) dT

  m . c . U − A .( T − T ) s s s s s a d θ

• s

  ' F =

  τ α Ac . { ( ) . . G − U .( T − T ) }

  T L s 2 a (5) F’ = faktor efisiensi m = massa oli dievaporator (kg) s o

  Cs = panas jenis oli (J/(kg.

  C)) Ts = temperatur oli pada evaporator ( C) θ = waktu pemanasan oli (s)

2 Ac = luasan kolektor (m )

  τ.α = transmisifitas kaca

  2 G T = radiasi surya yang datang (W/m ) U L = faktor koefisien panas di kolektor T a = suhu lingkungan (

  C)

2 As = luasan evaporator (m )

  Us = koefisien kerugian tangki penyimpan

2.4. Cara Kerja Alat

  Pompa air yang digunakan adalah pompa piston air. Kondenser yang

digunakan berbentuk tabung. Kondenser didinginkan oleh air dalam tangki dan

dihubungkan ke kondenser dengan selang. Tangki diletakkan lebih tinggi dari

kondenser agar air pendingin dapat bersirkulasi secara alami.

  Kolektor menangkap radiasi surya yang datang dan memantulkan radiasi

surya ke pipa yang berisi oli. Panas dari oli diteruskan ke evaporator. Evaporator

berfungsi untuk menguapkan fluida kerja dan menyalurkannya ke pompa. Karena

menerima uap bertekanan air terdorong ke pompa piston air. Pompa piston air

memompa air yang ada di pompa ke tempat tujuan (variasi head). Uap masuk ke

kondenser mengalami pengembunan dan fluida kerja kembali ke evaporator.

  

Pengembunan uap ini menyebabkan tekanan dalam pompa turun (dibawah

tekanan atmosfir atau vakum) sehingga air dari sumber masuk dalam pompa

melalui katup satu arah, dan proses langkah tekan pompa akan terjadi kembali,

karena uap yang baru dari evaporator masuk ke dalam pompa. Setiap satu langkah

tekan pompa (karena uap bertekanan masuk pompa) dan satu langkah hisap

(karena uap mengembun di kondenser) disebut satu siklus. Pompa dilengkapi

dengan dua katup satu arah masing-masing pada sisi hisap dan sisi tekan. Fungsi

katup adalah agar pada langkah tekan air mengalir ke tujuan dan tidak kembali ke

  

sumber, dan pada langkah hisap air yang dihisap adalah air dari sumber. Fluida

kerja yang digunakan umumnya adalah fluida cair yang mempunyai titik didih

rendah (agar mudah menguap).

Gambar 2.1. Skema Cara Kerja Alat

  kondenser

Gambar 2.2. Skema pengujian pompa piston air

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Deskripsi Alat

  

Pompa air energi surya pada penelitian ini terdiri dari 3 komponen utama:

1.

  Kolektor CPC (Compound Parabolic Collector) dengan reflektor aluminum foil dan fluida kerja oli.

  2. Pompa piston air.

  3. Kondenser sebagai tempat pengembunan sehingga uap dapat menjadi fluida cair.

  3.1.1 Gambar dan Keterangan Skema pompa air energi surya:

Gambar 3.1. Skema alat tampak depanGambar 3.2. Skema alat tampak samping kananGambar 3.3. Skema titik pengukuran suhuGambar 3.4. Skema kolektor dan komponen pendukung

  Sumber air Penampung air manometer

  Katub searah

  Pompa

piston air

  kondensor manometer

  Tempat oli masuk Ke pompa Tertutup selang

  Pipa oli

  3.2 Metode Pengumpulan Data Metode pengumpulan data yaitu cara-cara memperoleh data. Penulis mengumpulkan data dengan menguji alat dan mencatat data yang diperlukan.

  3.3 Peralatan Pendukung

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :

a.

  Piranometer Piranometer berfungsi untuk menerima radiasi surya yang datang per detik.

  b.

  Manometer Manometer digunakan untuk mengukur tekanan fluida kerja pada saat pemompaan.

  c.

   Stopwatch Stopwacth digunakan untuk mengukur waktu air mengalir .

  d.

  Gelas Ukur Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari pompa air.

  e.

  Ember

Ember digunakan untuk menampung air yang akan dihisap

f. Thermo Logger

  Thermo Logger digunakan untuk mengukur suhu pada kolektor, dan suhu air kondensor per menit.

  3.4 Variabel Yang Divariasikan Adapun variabel yang digunakan dalam pengujian yaitu: Tinggi head pompa yang digunakan sebanyak 3 variasi ketinggian yaitu variasi ketinggian 1 meter, 1,3 meter dan 1,6 meter.

  3.5 Parameter Yang Diukur Parameter yang diambil dan dihitung dalam penelitian yaitu : 1.

  Volume output air (V) dan waktu pemompaan (s) yang digunakan untuk menghitung debit aliran air (Q).

2. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan debit aliran (Q) untuk menghitung daya pompa (W p ).

  3. p ) dan perhitungan daya spirtus Perhitungan daya pompa (W

(Wspirtus) untuk menghitung efisiensi pompa ( ).

pompa

  η Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan : Hubungan daya pemompaan, efisiensi sensibel kolektor, efisiensi pompa dengan waktu menurut ketinggian head pemompaan.

3.6 Jalannya Penelitian

  Waktu : 22 Agustus 2008 – 20 Desember 2008 Tempat Pelaksanaan : Halaman LAB. KONVERSI ENERGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA Tahapan Pelaksanaan : a.

  Mempersiapkan pompa yang telah berisi fluida kerja dan air dengan head pemompaan yang diinginkan.

  b.

  Mempersiapkan piranometer yang telah dirangkai dengan logger.

  c.

  Mengarahkan kolektor kearah datangnya radiasi surya.

  d.

  Mencatat suhu fluida kolektor mula-mula (T1,T2,T3,T4) e. Mencatat suhu fluida kerja pada saat terjadi pemompaan (T3 maksimum) f.

  Mencatat out put air yang dihasilkan (ml), bersamaan dengan pencatatan waktu air mengalir.

  g.

  Mencatat suhu fluida kerja pada saat terjadi penghisapan (T3 minimum).

  h.

  Mengarahkan kolektor searah datangnya radiasi surya sehingga pantulan sinar tepat diterima kolektor pipa oli. i.

  Percobaan tersebut diulangi dengan menggunakan ketinggian head pemompaan sesuai dengan variasi yang dilakukan.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Penelitian

4.1.1. Data hasil percobaan kolektor :

Tabel 4.1. Data kolektor 17 Oktober 2008,

  DATA 17 OKTOBER 2008 JAM T1 T2 T3 T4 dTs

  V 9:30 30 29 28 30 9:40 46 71 35 31 1 3,66 9:50 46 89 54 57 26 3,15

  10:00 51 94 61 66 9 4,90 10:40 43 80 58 52 10 2,90 10:50 47 84 52 54 2 3,16 11:00 51 93 58 61 7 3,62 11:10 56 98 65 71 9 3,78

Tabel 4.2. Data kolektor 20 Oktober 2008,

  DATA 20 OKTOBER 2008 JAM T1 T2 T3 T4 dTs

  V 9:55 25 26 28 26

  10:05 42 59 31 28 1 3,48 10:15 40 64 40 40 13 1,07 10:25 36 65 40 41 1 3,42 10:35 39 69 41 46 5 1,20 10:45 37 67 40 47 1 0,90 11:05 46 85 50 57 13 2,80 11:15 48 89 55 62 5 3,00

Tabel 4.3. Data kolektor 10 November 2008,

  DATA 10 NOVEMBER 2008 JAM T1 T2 T3 T4 dTs

  V 8:45 51 97

  37 47 3,48 8:55 42 100

  38

  50 3 3,35 9:05 47 103

  38

  55 5 3,55 9:15 51 105

  40

  56 1 3,60 9:55 52 100

  40

  55 4 3,79 10:45 46 96

  39

  50 2 3,40 10:55 52 96

  38

  53 3 3,54

Tabel 4.4. Data kolektor 13 November 2008,

  27

  42

  51 7 3,31 12:00 50 76

  41

  48 9 3,30 12:20 44 60

  44 42 -8 0,40

Tabel 4.6. Data kolektor 17 November 2008,

  DATA 17 NOVEMBER 2008 JAM T1 T2 T3 T4 dTs

  V 8:10 26 27

  26

  26 8:20 42 35

  24

  29 3 2,87 8:30 45 49

  26

  31 2 3,01 8:40 46 59

  31 1 2,98 8:50 51 70

  37

  40

  45

  55 4 3,57 10:00 54 87

  43

  51 3 3,57 9:50 52 88

  41

  48 3 3,26 9:40 51 87

  45 3 3,32 9:30 51 83

  32

  39

  42 3 3,37 9:20 48 81

  36

  39 3 3,23 9:10 50 74

  35

  36 4 3,16 9:00 49 72

  45 5 3,58 11:30 44 83

  39 3 3,53 11:20 47 76

  DATA 13 NOVEMBER 2008 JAM T1 T2 T3 T4 dTs

  28

  V 9:35 27 27

  28

  28 9:55 42 71

  45

  39 13 3,39 10:05 49 76

  61

  60 21 3,45 10:25 50 77

  60

  62 9 3,54

Tabel 4.5. Data kolektor 15 November 2008,

  DATA 15 NOVEMBER 2008 JAM T1 T2 T3 T4 dTs

  V 8:20 27 26

  27

  27 8:30 44 49

  28 1 2,88 8:40 46 60

  34

  41 1 2,92 9:40 43 75

  51 7 2,52 11:10 41 72

  47

  46 4 2,85 10:10 50 80

  40

  42 1 3,05 9:50 42 74

  35

  35

  35

  41 5 2,60 9:30 38 73

  35

  37 2 2,68 9:10 37 73

  30

  39 34 2,58 9:00 36 69

  34 6 2,56 8:50 40 64

  57 3 3,54

Tabel 4.7. Data kolektor 24 November 2008,

  DATA 24 NOVEMBER 2008 JAM T1 T2 T3 T4 dTs G (W/m2)

  T

  9:55 54

  62

  28 29 750 10:05 41

  62

  35

  35 7 330 10:15 43

  66

  35 36 590 10:35 44

  73

  34

  40 9 850 10:45 47

  76

  38

  45 4 550 10:55 48

  76

  40

  46 1 280 11:15 48

  79

  41

  49 6 850 11:25 51

  81

  41

  52 3 935 11:35 54

  78

  44

  55 4 670

Tabel 4.8. Data kolektor 4 Desember 2008,

  DATA 4 DESEMBER 2008 JAM T1 T2 T3 T4 dTs G (W/m2)

  T

  11:03 45 57 34 29 1 831 11:04 45 59 35 30 1 832 11:05 46 60 36 32 2 603 11:06 46 61 36 34 2 822 11:07 48 64 38 36 2 716 11:09 48 67 44 43 2 464 11:10 49 67 32 45 2 847 11:12 43 67 44 45 2 348 11:13 48 69 35 48 3 507 11:16 45 67 36 45 2 824 11:20 45 66 37 44 1 821 11:21 45 67 43 45 1 167

Tabel 4.9. Data kolektor 6 Desember 2008,

  DATA 6 DESEMBER 2008 JAM T1 T2 T3 T4 dTs G (W/m2)

  T

  8:58 29 29

  26

  25 8:59 30 30

  26

  25

  90 9:00 30 30

  27 25 267 9:01 32 30

  27

  26 1 590 9:04 35 34

  26

  28 2 211 9:06 35 33

  26

  28 7 371 9:09 35 35

  27 27 123

Tabel 4.9. Data kolektor 6 Desember 2008 ( lanjutan ),

  42

  41

  29 36 2 182 9:55 36

  40

  29 51 14 205 9:53 35

  41

  29 37 4 191 9:50 35

  40

  72 9:49 35

  27

  29

  69 9:45 35

  41

  27

  29

  40

  28 35 1 139 9:41 35

  40

  28 34 4 251 9:36 35

  40

  28 30 3 181 9:35 35

  38

  28 27 0 193 9:34 35

  40

  28 51 5 142 9:56 35

  28 52 1 122 9:58 35

  38

  29 29 1 524 10:18 41

  51

  32 32 2 359 10:25 44

  50

  30 30 0 338 10:23 43

  49

  29 30 2 468 10:22 43

  46

  29 29 0 490 10:21 43

  45

  29 29 1 533 10:19 41

  44

  43

  40

  28 28 1 458 10:16 40

  43

  28 27 0 577 10:15 40

  42

  28 29 2 415 10:14 38

  42

  29 35 0 448 10:11 37

  40

  29 35 1 110 10:09 35

  41

  29 56 6 119 10:03 35

  27 27 0 329 9:33 35

  28 27 0 327 9:32 35

  JAM T1 T2 T3 T4 dTs G

  26

  29

  37

  68 9:19 35

  26

  28

  37

  61 9:18 34

  26

  29

  37

  56 9:17 35

  28

  69 9:21 35

  36

  74 9:16 35

  27

  28

  36

  86 9:13 35

  27

  27

  36

  (W/m2) 9:12 35

  T

  26

  38

  38

  36

  28 27 0 216 9:31 35

  37

  28 27 0 205 9:30 34

  37

  27 27 0 207 9:29 34

  37

  28 27 0 152 9:28 35

  37

  28 27 0 124 9:27 35

  37

  28 27 1 194 9:26 34

  28 26 0 187 9:25 34

  28

  37

  90 9:24 34

  26

  28

  37

  68 9:23 35

  26

  28

  38

  61 9:22 35

  26

  34 32 2 143

Tabel 4.9. Data kolektor 6 Desember 2008 ( lanjutan ),

  61

  34

  62

  37 1 436 11:22 43

  34

  61

  43 1 809 11:21 43

  44

  62

  42 1 772 11:16 43

  44

  41 3 584 11:15 43

  66

  43

  60

  38 37 128 11:14 43

  59

  37 37 431 11:11 42

  59

  37 2 758 11:10 42

  35

  59

  33 35 329 11:09 42

  59

  40 3 211 11:24 45

  35 40 -1

  36

  59

  57

  37 11:47 40

  33 36 -1

  59

  60 11:44 41

  32 37 -1

  59

  88 11:41 42

  34 38 -4

  60

  34 43 132 11:40 42

  43 43 -1 206 11:38 41

  99 11:32 42

  61

  46 1 192 11:37 43

  43

  60

  43 45 460 11:35 42

  59

  45 1 745 11:34 41

  44

  60

  44 44 456 11:33 42

  61

  33 1 162 11:08 43

  58

  JAM T1 T2 T3 T4 dTs G

  36 35 139 10:41 38

  48

  35 1 649 10:47 37

  35

  48

  36 35 163 10:45 37

  50

  36 35 136 10:43 37

  51

  36 35 133 10:42 38

  50

  50

  46

  36 35 142 10:40 38

  50

  37 35 133 10:39 38

  50

  37 35 133 10:38 38

  50

  54 10:37 38

  37 35 -1

  51

  (W/m2) 10:35 40

  T

  35 34 165 10:50 36

  35

  36 32 682 11:05 44

  49

  56

  36 32 600 11:04 44

  54

  35 32 657 11:03 44

  53

  32 3 623 11:02 43

  35

  52

  35 32 622 11:01 43

  51

  35 33 618 10:59 41

  35 33 598 10:57 38

  33 1 280 10:51 37

  49

  35 33 342 10:56 40

  48

  35 33 294 10:55 38

  48

  35 33 447 10:54 38

  48

  35 33 389 10:53 38

  49

  34 33 270 10:52 40

  48

  33 36 283

Tabel 4.9. Data kolektor 6 Desember 2008 ( lanjutan ),

  59

  61

  30 35 1 342 12:10 40

  60

  32 35 0 430 12:11 40

  59

  32 35 0 355 12:12 40

  59

  32 36 1 445 12:14 38

  60

  33 35 0 366 12:15 38

  59

  32 35 0 459 12:16 41

  32 35 0 434 12:17 41

  59

  60

  32 36 1 402 4.2.

   Pengolahan Data

  Contoh perhitungan pada data ke-1 tanggal 17 Oktober 2008 (d θ1) Diketahui V pada jam 9:40 = 3,66 V Resistor yang digunakan adalah 10 Ohm.

  Dengan persamaan : R

  V I = I = ) (

  10 ) ( 66 ,

  3 ohm volt

  = 0,366 Amp, 1000 .

  4 ,

  I G T = (W/m

  2 )

  30 35 1 252 12:09 41

  30 34 2 509 12:07 41

  JAM T1 T2 T3 T4 dTs G

  54

  T

  (W/m2) 11:49 40

  57

  32 35 0 386 11:50 38

  56

  32 35 0 292 11:51 41

  57

  32 35 0 195 11:53 42

  54

  30 34 0 479 11:55 41

  53

  30 33 0 549 11:56 41

  30 34 1 585 11:57 42

  59

  54

  29 34 0 588 11:59 43

  56

  29 33 0 627 12:00 43

  57

  29 34 1 597 12:02 43

  58

  30 33 0 593 12:03 44

  59

  29 34 1 390 12:04 43

  59

  29 34 0 420 12:06 42

4.2.1. Perhitungan nilai G T (radiasi surya yang datang ) :

  

Dengan data yang ada, perhitungan dilakukan dengan cara yang sama untuk nilai G T.

4.2.2. Perhitungan faktor efisiensi kolektor :

  Konstanta yang digunakan adalah : o

  2 M s = 0,273 kg; Cs oli = 2300 J/kg C; Ac = 1,201 m ; τ,α = 0,810;

  2o 2o

  2 Us = 0,014 W/(m C); As = 0,025 m ; d UL = 4 W/(m C); Ta = 25 C; θ1 = 600 detik;

  d θ2 = 60 detik.

  Contoh perhitungan pada data ke-1 tanggal 17 Oktober 2008 (d θ1) dT

  m . c . U . As .( T − T ) s s S 4 a d θ F ' =

• s

  . . . .( Ac { ( ) τ α G − U T − T }

  T L s 2 a o o

  1

  2 2 o o ⎛ ⎞ 0,237 kg . 2300 J/kg C . 0,014W/m C . 0,025 m . (

• 600 s ⎝ ⎠ =

  31 C 25 - C ) ⎜ ⎟ { }

  o

  2

  

2

2 o o 1,201 - m . 0,810 . 915 W/m

  4W/(m C).(

  59 C

• = 0,001436

  25 C ) ( )

  { }

  F

Dengan data yang ada, perhitungan dilakukan dengan cara yang sama untuk nilai '

.

4.2.3. Perhitungan efisiensi sensibel kolektor :

  Contoh perhitungan pada data ke-1 tanggal 17 Oktober 2008 (d θ1) dT s m . c . s s d θ

  Persamaan yang digunakan : η = s

  G . Ac T

  1 o ⎛ ⎞ , 237 kg . 2300 J / kg C .

  ⎜ ⎟ 600 s ⎝ ⎠ , 000950818

  η = = s

  2

  2 915 W / m . 1 , 201 m Dengan data yang ada, perhitungan dilakukan dengan cara yang sama untuk nilai sensibel. η

4.2.4. Hasil perhitungan G T , '

• U _L

  s2 ms,cs,(dTs/d θ1)

  ,(Ts ₂ -T _a ) F' (m,cp, ∆T)/dt Ac,G η sensibel