ITS Undergraduate 10963 Presentation

  • View
    31

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of ITS Undergraduate 10963 Presentation

  • RANCANG BANGUN PEMANAS AIR TENAGA

    SURYA ABSORBER GELOMBANG TIPE SINUSOIDAL

    DENGAN PENAMBAHAN HONEYCOMB

    OLEH :

    YANUAR RIZAL EKA SB

    2105 100 127

    DOSEN PEMBIMBING :

    Prof. Dr. Ir. DJATMIKO ICHSANI, M.Eng

    TUGAS AKHIR

  • Outline

    Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Penelitian Terdahulu Dasar Teori Metodelogi Penelitian Flowchart Analisa Hasil Penelitian Kesimpulan & Saran

  • ENERGI FOSIL YG TERBATAS

    ENERGI ALTERNATIF ENERGI SURYA

    SOLAR WATER HEATER SEDERHANA

    SOLAR WATER HEATER ABSORBER GELOMBANG

    SOLAR WATER HEATER ABSORBER GELOMBANG DENGAN

    HONEYCOMB

    Latar Belakang

  • 1. Bagaimana merancang kolektor surya agar

    mempunyai efisiensi sebaik mungkin sebagai

    pemanas air.

    2. Bagaimana menghitung radiasi berguna yang

    mengenai bidang bergelombang dan mempunyai

    moving source.

    3. Bagaimana menghitung koefisien kehilangan panas

    total yang terjadi antara pelat absorber dengan kaca

    penutup.

    4. Berapa besarnya efisiensi dan efektivitas kolektor

    surya pelat bergelombang dengan penambahan

    honeycomb.

    5. Bagaimana pengaruh perubahan laju alir massa air

    terhadap efisiensi pelat absorber gelombang

    Perumusan Masalah

  • 1. Mendapatkan rancang bangun kolektor surya

    pemanas air yang sederhana dengan efisiensi yang

    baik

    2. Mengetahui besarnya radiasi berguna yang

    mengenai bidang bergelombang dan mempunyai

    moving source

    3. Mengetahui besarnya koefisien kehilangan panas

    total yang terjadi antara pelat absorber dengan kaca

    penutup

    4. Mengetahui besarnya efisiensi dan efektivitas

    kolektor surya pelat bergelombang dengan

    penambahan honeycomb

    5. Mengetahui pengaruh perubahan laju alir massa air

    terhadap efisiensi.

    Tujuan Penelitian

  • Batasan Masalah

    1. Intensitas matahari pada kondisi clear sky.

    2. Analisa performansi kolektor surya dilakukan pada

    kondisi steady state.

    3. Aliran air yang mengalir di dalam kolektor surya dianggap

    satu arah dan memenuhi luasan kolektor secara

    menyeluruh.

    4. Kaca penutup diasumsikan tidak menyerap energy.

    5. Penggunaan bahan untuk plat honeycomb adalah plastik

    mika.

    6. Dimensi plat honeycomb tetap.

    7. Fluida kerja selama proses tidak mengalami perubahan

    fase.

    8. Debu dan kotoran-kotoran diatas kolektor diabaikan.

    9. Q konduksi pada sambungan pelat absorber diabaikan.

    10. Pengambilan data dilaksanakan pada 07.00 16.00.

    Data-data lain yang diperlukan dalam perencanaan dan

    analisa diambil sesuai dengan literatur yang relevan.

  • 1. Hollands (1965)

    2. Robert L. San Martin dan Gary J. Fjeld (1975)

    3. Meyer et al and Randall et al (1978)

    4. Wang Shing An ( 1979 )

    5. Jong Ho Lee dan kawan kawan (1986)

    6. Sutrisno ( 2002 )

    Penelitian Terdahulu

  • Hollands (1965)

    Melakukan penelitian pada

    kolektor energi surya dengan

    menggunakan plat absorber gelombang.

    Dari penelitian tersebut diperoleh hasil

    bahwa dengan menggunakan pelat

    absorber gelombang akan meningkatkan

    absorbtivitas pelat terhadap radiasi

    matahari. Dengan adanya bentuk

    gelombang sinar matahari yang

    mengenai pelat absorber sebagian

    depantulkan ke kaca dan sebagian lagi ke

    pelat gelombang di sebelahnya

    Penelitian Terdahulu

  • Robert L. San Martin dan Gary J. Fjeld (1975)

    Penelitian Terdahulu

    Ketiga kolektor di samping masing masing

    kolektor diisolasi dengan polyrethane foam

    insulation. Ketiga kolektor di atas

    menggunakan pelat absorber dari aluminium.

    Dari hasil eksperimen tersebut diketahui

    bahwa Tricle collector mempunyai efisiensi

    35.2% , Thermal trap collector 57 % dan

    standard collector 62,4 %

  • Meyer et al and Randall et al (1978)Meyer dan Randall melakukan penelitian

    dengan cara membandingkan besarnya rugi-

    rugi panas antara kolektor surya yang diberi

    penambahan parallel slat array dan kolektor

    surya tanpa penambahan parallel slat

    array, hasil penelitian menyebutkan pada

    sudut solar colector (=450) dan aspect ratio

    (A=2), penambahan parallel slat array (TIM)

    dapat mengurangi setengah (0,5) kehilangan

    panas secara konveksi yang melewati cover bila

    dibandingkan dengan solar collector tanpa

    penambahan parallel slat array (TIM).

    Penelitian Terdahulu

  • Menganalisa perpindahan panas dan

    melakukan pengujian dengan

    menggunakan kolektor pelat absorber

    gelombang dari baja dengan ketebalan

    0.8 mm untuk mengurangi kehilangan

    panas ke atas menggunakan cover ganda.

    Dari eksperimen ini diperoleh persamaan

    efisiensi kolektor :

    Wang Shing An ( 1979 )

    Penelitian Terdahulu

  • Jong Ho Lee dan kawan kawan (1986)

    Pengujian yang dilakukan adalah

    pengujian unjuk kerja kolektor surya

    pemanas air pelat absorber

    gelombang. Pada eksperimen ini

    besarnya radiasi matahari sebagai

    moving source yang diterima oleh

    pelat bergantung pada incident angle

    yang terjadi pada permukaan

    gelombang plat. Diperoleh efisiensi

    dengan persamaan

    Penelitian Terdahulu

  • Sutrisno ( 2002 )

    Pengujian yang dilakukan sutrisno adalah pengujian kolektor surya

    pemanas air dengan menggunakan pelat absorber gelombang dengan dan

    tanpa honeycomb. Pelat absorber yang digunakan adalah pelat seng yang

    mempunyai sudut = 129 o. Pengujian dilakukan dengan variasi laju alir

    massa air 300 cc/menit, 400 cc/menit dan 500 cc/menit dan temperatur

    inlet 35 o, 40 o dan 45 o dengan mengabaikan bayangan yang terbentuk

    oleh pelat gelombang itu sendiri.

    Penelitian Terdahulu

  • Besarnya Radiasi yang Diserap bervariasiterhadap x

    Dasar Teori

  • Perpindahan Panas antara cover dan udara luar

    Konveksi

    Radiasi

    Pelat

    absorber

    Pelat seng

    Glass wool

    Styrofoam

    Triplex

    SCover Glass

    hc c-a hr c-a

    Dasar Teori

    Aliran Turbulent pada flat plate

    Aliran Laminer pada flat plate ( )

  • Perpindahan Panas antara air dan bagian bawah kolektor

    Konduksi

    Pelat

    absorber

    Pelat seng

    Glass wool

    Styrofoam

    Triplex

    SCover Glass

    Ub

    Kerugian Panas Total

    Dasar Teori

  • Pelat

    absorber

    Pelat seng

    Glass wool

    Styrofoam

    TriplexUb

    Ut

    S

    Cover Glass

    SKEMA TAHANAN TERMAL PADA KOLEKTOR SURYA ABSORBER GELOMBANG

    Dasar Teori

  • Faktor Efisiensi Kolektor ( F ) faktor aliran kolektor ( F )

    Energi yang Berguna teo ( Qu)

    Panas yang Berguna akt( Qu)

    Efisiensi Kolektor ( )

    Dasar Teori

  • Diagram Alir Penelitian

    Start

    Studi Literatur

    Perencanaan Kolektor Surya dengan

    penambahan Pelat Honeycomb

    meliputi Dimensi.

    Pembuatan Pelat

    Honeycomb

    Pemasangan Pelat Honeycomb

    pada Kolektor Surya

    Mengatur debit fluida mulai

    300 cc/menit

    Perhitungan dan

    Analisa

    End

    Debit fluida

  • Gambar Kolektor Surya

    1

    2

    3

    Keterangan Gambar :

    1. Header Inlet2. Kolektor

    Absorber Honeycomb Cover glass

    3. Header Outlet

    Metodologi Penelitian

  • Header Inlet

  • Honeycomb

  • Header Outlet

  • Keterangan Gambar :1. Reservoir2. Header inlet3. Solar collector4. Header outlet5. Flow meter6. Gate valve7. Bak penampung8. Pompa9. Katup by pass

    Skema Instlasi Percobaan

    Metodologi Penelitian

  • 17

    6

    2

    8

    5

    3

    9

    4

    x

    Skema Penempatan Thermocouple

    Metodologi Penelitian

  • Diagram Alir Perhitungan

    Metodologi PenelitianSTART

    Temperatur Udara (Tambt), Kecepatan angin (Vangin),

    Intensitas Radiasi (IT), Dimensi Kaca Penutup, Dimensi

    Pelat Honeycomb, Dimensi Pelat Absorber

    Dimensi isolasi, Luasan Kolektor, Debit Fluida Pengering,

    Properties Udara pada Tf, Temperatur Plat Absorber,

    Temperatur Kaca Penutup, Temperatur Plat Honeycomb

    Temp Fluida Inlet, Temp Fluida Outlet

    Q = 300 cc/menit

    Perpindahan Panas antara

    cover dan udara luar

    Koefisien perpindahan panas

    konveksi

    Temperatur sky

    Tsky = 0.05552 Ta1.5

    Perpindahan Panas antara

    pelat absorber dan cover

    Perpindahan Panas antara

    pelat dan fluida

    Koefisien konveksi pelat dan cover

    L

    kNuh

    f

    cccp

    .

    Bilangan Nusselt

    28.0

    21 .. RaCCNu

    Bilangan Rayleight

    3.'.. LTgRa

    Koefisien perpindahan panas

    radiasi

    skyc

    skyc

    arcTT

    TTh

    44

    Tahanan termal R1

    arcacc hhR

    11

    Koefisen radiasi pelat dan cover

    44

    44

    gp

    gp

    crpTT

    TTh

    Tahanan termal R2

    grpgcp hhR

    12

    Bilangan Reynolds air

    ..

    .4Re

    .

    Dh

    m

    Koefisien konveksi fluida

    Dh

    kNuh

    f

    f

    .

    Kerugian panas bagian bawahKerugian panas bagian atas

    Kerugian panas total

    A

    C

    Re < 2300

    Laminer Flow4.05

    4

    PrRe023.0DNu

    Turbulent Flow

    36.4DNu

    Ya Tidak

    Reynolds Number

    Nusselt Number

    L

    kNuh

    .

    B

    Faktor Efisiensi Kolektor ( F )

    Faktor pe