rancang bangun prototype kolektor surya tipe plat datar untuk

Jurnal
e-Dinamis, Volume. 8, No.4 Maret
2014
ISSN 2338-1035
RANCANG BANGUN PROTOTYPE KOLEKTOR SURYA TIPE
PLAT DATAR UNTUK PENGHASIL PANAS PADA PENGERING
PRODUK PERTANIAN DAN PERKEBUNAN
Fadly Rian Arikundo1, Mulfi Hazwi2
Email: [email protected]
1,2
Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara, Jln.Almamater Kampus
USU Medan 20155 Medan Indonesia
Abstrak
Proses pengeringan merupakan salah satu kegiatan penting yang dilakukan pada produk
pertanian dan perkebunan untuk meningkatkan kualitas dengan cara menghilangkan sebagian
kadar air sampai batas dimana mikroba tidak dapat tumbuh. Untuk itu, pada tugas akhir ini
dirancang sebuah ruang pengering berukuran 0,5m x 0,5m x 0,7m yang menggunakan kolektor
surya pelat datar dengan ukuran 2m x 0,5m serta menggunakan ubi kayu sebagai sampel.
Perancangan alat pengeringan ini bertujuan untuk mengeringkan ubi kayu dari kadar air awal
±60% menjadi >10%. Kolektor surya diisolasi dengan rockwoll, sterofoam dan kayu sehingga
kehilangan panas dapat diminimalisasi. Medium pengering adalah udara panas yang dihasilkan
melalui kolektor yang menangkap radiasi sinar matahari dan dialirkan secara alamiah keruang
ruang pengering selanjutnya akan digunakan untuk mengeringkan ubi kayu. Setelah dilakukan
penelitian dengan metode eksperimen yakni dengan cara mengamati dan mengukur langsung
hal-hal yang dilakukan pada alat pengering tersebut kemudian dilakukan pengolahan serta
evaluasi data penelitian. Dari hasil penelitian dan analisis yang dilakukan pada pukul 08:00–
17:00 WIB pada saat kondisi cuaca cerah, diperoleh panas radiasi rata-rata yang dapat diserap
kolektor adalah 372,21 watt, kehilangan panas rata-rata pada kolektor adalah 161,32 watt dan
efisiensi rata-rata dari kolektor surya yang didapat selama proses pengujian adalah 40,13%.
Kata kunci : pengering, kolektor surya, perpindahan panas
Abstract
The drying process is one of important activities on agricultural and plantation products to
increase quality by deaden water content partly till limit of microbes can't grow. Therefore, in this
final project designed a drying chamber measuring 0.5 m x 0.5 m x 0.7 m using flat plate solar
collector sized 2m x 0.5m and used cassava as sample. Design of this drying tool aim to dry
cassava from the initial moisture content of ± 60% to >10%. Isolated solar collector with
rockwool, sterofoam and wood are used to isolate the solar collector to minimize the heat loss.
Medium dryer is hot air which produced through collector which caught the solar radiation and
flowed naturally to drying chamber. Furthermore it will be used to dry the cassava. The
research used experimental method, that is, observe and quantify directly the drying tool. Then
it will be processing and evaluate the data. From research was conducted at 8 am until 5 pm in
sunny weather, the result show that the average radiation heat which can be absorbed by the
collector is 372.21 watt, the average heat loss is 161.32 watt and the average efficiency from
the solar collector during test is 40.13%.
Keywords: dryer, solar collectors, heat transfer
1. Pendahuluan
Wilayah Indonesia memiliki sinar
matahari cukup melimpah, terletak pada
daerah khatulistiwa yang mempunyai
iklim tropis dan radiasi surya hampir
sepanjang
tahun,
sehingga
pengembangan teknologi tepat guna
yang memanfaatkan sinar matahari
sebagai energi alternatif sangat sesuai
aplikasinya dalam bidang pengering
tenaga surya yang memanfaatkan sinar
matahari untuk
pengering.
memanaskan
udara
Pemanfaatan energi sinar matahari
dapat digunakan pada pengering untuk
mengurangi pemakaian energi berbasis
fosil
yang
akan
menyebabkan
pemanasan global. Pengolahan pasca
panen hasil pertanian atau perkebunan
mempunyai peranan penting dalam
kehidupan masyarakat Indonesia, yang
194
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 8, No.4 Maret
2014
ISSN 2338-1035
sekaligus juga merupakan sumber
pemasukan devisa negara yang cukup
besar. Dengan penerapan sistem energi
sinar matahari pada teknologi ini,
diharapkan akan mempercepat proses
pengeringan dan menjaga mutu serta
kualitas produk pasca panen tersebut.
2. Tinjauan Pustaka
Pengeringan
Pengeringan merupakan proses
pemindahan panas dan uap air secara
simultan, yang memerlukan energi panas
untuk menguapkan kandungan air yang
dipindahkan dari permukaan bahan,
yang dikeringkan oleh media pengering
yang biasanya berupa panas. Tujuan
pengeringan itu sendiri adalah untuk
mengurangi kadar air bahan sampai
batas
dimana
perkembangan
mikroorganisme dan kegiatan enzim
yang dapat menyebabkan pembusukan
terhambat
atau
terhenti.
Dengan
demikian bahan yang dikeringkan dapat
mempunyai waktu simpan yang lebih
lama. Pengering surya adalah suatu
sistem pengering yang memanfaatkan
energi surya. Sistem pengering surya
terdiri dari dua bagian utama yaitu
kolektor surya dan ruang pengering [1].
Pemanfaatan Energi Matahari
Pemanfaatan
energi
matahari
sebagai sumber energi alternatif untuk
mengatasi krisis energi, khususnya
minyak bumi, yang terjadi sejak tahun
1970-an mendapat perhatian yang cukup
besar dari banyak negara di dunia.
Disamping
jumlahnya
yang
tidak
terbatas, pemanfaatannya juga tidak
menimbulkan polusi yang dapat merusak
lingkungan. Cahaya atau sinar matahari
dapat dikonversi menjadi listrik dengan
menggunakan teknologi sel surya atau
fotovoltaik. Matahari merupakan sumber
energi yang benar-benar bebas untuk
digunakan oleh setiap orang. Tidak ada
manusia yang memiliki matahari, jadi
setelah menutupi biaya investasi awal,
pemakaian energi selanjutnya dapat
dikatakan gratis.
Gambar 1. Hubungan Matahari Dan
Bumi
Setiap menit matahari meradiasikan
energi sebesar 56 x 1026 kalori. Potensi
energi surya di Indonesia sangat besar
yakni sekitar 4.8 KWh/m2 atau setara
dengan 112.000 GWp, namun yang
sudah dimanfaatkan baru sekitar 10
MWp. Jumlah ini merupakan gambaran
potensi pasar yang cukup besar dalam
pengembangan energi surya di masa
datang.
Kolektor Surya
Kolektor surya adalah suatu alat
yang
dapat
mengumpulkan
atau
menyerap
radiasi
surya
dan
mengkonversikan
menjadi
panas.
Kolektor surya dapat didefinisikan
sebagai sistem perpindahan panas yang
menghasilkan energi panas dengan
memanfaatkan radiasi sinar matahari
sebagai sumber energi utama. Kolektor
surya beroperasi tanpa mengeluarkan
suara (tidak seperti turbin angin besar)
sehingga tidak menyebabkan polusi
suara. Kolektor surya biasanya memiliki
umur yang sangat lama, dan biaya
pemeliharaannya sangat rendah karena
tidak ada bagian yang bergerak. Kolektor
surya juga cukup mudah untuk diinstal.
Energi surya adalah salah satu pilihan
energi terbaik untuk daerah-daerah
terpencil, bilamana jaringan distribusi
listrik
tidak
praktis
atau
tidak
memungkinkan
untuk
diinstalasi.
Mengingat ratio elektrifikasi di Indonesia
baru mencapai 55-60 % dan hampir
seluruh daerah yang belum dialiri listrik
adalah daerah pedesaan yang jauh dari
pusat pembangkit listrik.
Tinjauan Perpindahan Panas
Dalam perencanaan suatu alat
dengan pemanfaatan tenaga surya perlu
diketahui semua jenis perpindahan
panas yang terjadi selama siklus terjadi.
195
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 8, No.4 Maret
2014
Seperti ketika kolektor menerima panas
dari matahari maka hal itu terjadi dengan
cara radiasi, kemudian panas dari pelat
dan sisi kolektor berpindah secara
konveksi dan konduksi ke udara dan
isolator.
ISSN 2338-1035
perpindahan panas konduksi dapat
dinyatakan dengan Hukum Fourrier [2].
.
Q c = − kA
dT
dx
Dimana,
.
Q
= Laju perpindahan panas (Watt)
c
= Konduktivitas thermal ( W /m.K)
= Luas penampang yang terletak
pada aliran panas (m2)
k
A
 dT 
 = Gradien

 dx 
aliran
Gambar 2. Perpindahan Panas Pada
Kolektor Surya Pelat Datar
• Konduksi
Konduksi
adalah
proses
perpindahan panas yang mengalir dari
benda yang bertemperatur lebih tinggi ke
benda yang bertemperatur lebih rendah
melalui benda penghubung yang diam
(tidak dalam mengalir). Besar kecil
perpindahan panas ditentukan oleh
karakteristik zat dan benda yang dilalui
panas pada waktu perpindahan dari satu
benda ke benda lain.
temperatur
dalam
panas (K/m)
• Konveksi
Konveksi
merupakan
proses
perpindahan panas dari benda yang
bertemperatur lebih tinggi ke benda yang
bertemperatur lebih rendah melalui
benda penghubung, dimana benda
penghubung tersebut haruslah memiliki
sifat fluida (konduktivitas termal, kalor
spesifik dan densitas). Syarat utama
mekanisme perpindahan panas konveksi
adalah adanya aliran fluida. Perpindahan
panas konveksi pada pengering terjadi
pada fluida kerja yang digunakan
(udara)[2].
.
.
Q
h
= hA ( T s − T ∞ )
Dimana,
.
Q
h
h
A
= Koefisien konveksi ( W / m2.K)
= Luas permukaan kolektor (m2)
Ts
= Temperatur dinding ( K )
= Temperatur udara lingkungan (
T∞
K)
Gambar 3. Gradient Perpindahan Panas
Pada Isolator.
Peristiwa perpindahan konduksi
pada mesin pengering tenaga surya
terjadi pada sisi-sisi kolektor yang
diisolasi oleh rockwoll, sterofoam dan
kayu. Energi panas hilang (Qloss) dan
berpindah dari ruang dalam (kanal)
kolektor menuju temperatur yang lebih
dingin (temperatur lingkungan). Laju
= Laju perpindahan panas (Watt)
Korelasi yang sering digunakan dalam
menentukan
koefisien
perpindahan
panas konveksi (hc) yaitu :
Grl
Ral
=
196
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 8, No.4 Maret
2014
Dimana:
Grl
= Bilangan Grashoff
= Massa jenis (kg/m3)
%
= Gravitasi (m/s )
*
=
Koefisien udara
pada
temperatur
film (1/K)
0
= Panjang Kolektor (m)
1
= Viskositas (N.s/m2)
Ral
= Bilangan Rayleigh
= Bilangan Prandt
= Bilangan Nusselt
= Lebar Kolektor (m)
ℎ;
= Koefisien konveksi (W/m2.K)
<
= Konduktivitas termal (W/m.K)
Penentuan kondisi aliran pada kasus
konveksi natural adalah menggunakan
bilangan Ra yang telah didefenisikan
pada persaman [3]:
gβ (Ts − Tr ) L3
Ra L =
u2
Pada bidang miring dengan sudut
vertikal,
kemiringan
θ terhadap
percepatan gravitasi dapat diproyeksikan
menjadi g cosθ yang sejajar dengan
bidang. Ini berarti bidang miring dapat
dianggap sebagai pelat vertikal tetapi
percepatan gravitasinya menjadi g cosθ
. Maka untuk bidang miring semua
persamaan pada kasus bidang vertikal
dengan Ts dan q ′′ konstan dapat
digunakan. Tetapi gravitasi g harus
diganti menjadi g cosθ saat menghitung
bilangan Ra.
• Radiasi
Radiasi adalah proses perpindahan
panas dari benda bertemperatur tinggi ke
benda bertemperatur rendah dimana
tidak diperlukan zat atau benda
penghubung, serta panas memancar
dengan
cara
radiasi
gelombang
elektromagnetik. Perpindahan panas
radiasi pada alat ini terjadi pada absorber
kolektor surya. Peristiwa radiasi yang
dipancarkan
oleh
matahari,
dan
dikonversikan dalam bentuk panas
terjadi pada plat absorber serta adanya
pengaruh dari emisifitas permukaan
benda hitam (plat absorber). Radiasi
ISSN 2338-1035
yang dapat ditangkap oleh luasan
kolektor dengan asumsi effisiensi kaca
90%, intensitas radiasi diperoleh dari alat
ukur, dan dihitung permenit, sehingga
energi
radiasi
dapat
di
hitung
mengunakan rumus [4]:
Q = = > ?@ ∆t F’
Dimana:
Q
= Energi Radiasi Masuk Kolektor
(Watt)
I
= Intensitas radiasi (W/m2)
A
= Luas penampang kolektor(m2)
∆t
= Selang waktu perhitungan (s)
F’
= Faktor efisiensi kolektor
A
= Transmisifitas kaca
@
= Absorbsifitas pelat
Perhitungan panas radiasi yang
hilang pada kolektor surya adalah [4]:
B
C DEF GF
H
H
J L
IE IK
Dimana :
T
M
5669 10S V F (Konstanta
U W
Stefan Boltzmann)
q
= Panas radiasi yang hilang (J)
A
= Luas penampang (m²)
Tp
= Temperatur Pelat (K)
= Temperatur kaca (K)
Tc
XY
= Emisivitas pelat
X
= Emisivitas kolektor
3. Metodologi Penelitian
Metode Desain
Perancangan merupakan kegiatan
awal dari usaha merealisasikan suatu
produk yang kebutuhannya dibutuhkan
oleh masyarakat. Setelah perancangan
selesai maka kegiatan yang menyusul
adalah
pembuatan
produk.
Cara
merancang terdiri dari 4 tahap atau fase,
yang
masing-masing
terdiri
dari
beberapa langkah (Pahl dan Beitz).
Keempat fase tersebut adalah [5]:
1. Fase Perumusan . (Formulation
Phase)
2. Fase Fungsi (Functional Phase)
3. Fase Perancangan (Design
Phase)
4. Hasil (Result)
197
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 8, No.4 Maret
2014
Pengeringan cassava membutuhkan
waktu pengeringan lebih kurang 46 jam
atau dua hari hingga mendapatkan kadar
air sebesar <14%, dengan temperatur
pengeringan berkisar diantara 30oC
sampai dengan 60oC . Konsep inilah
yang digunakan sebagai acuan untuk
menciptakan Solar Dryers [16].
Perencanaan
alat
pengering
bertujuan untuk membantu para petani
dalam
mengolah
hasil
produksi
perkebunan dan pertanian. Oleh karena
itu pertimbangan yang perlu diperhatikan
dalam perencanaan pengering yaitu:
ekonomis, produktifitas tinggi, mudah
pembuatan,
kuat
dan
mudah
dioperasikan.
Perancangan Pelat Absorber
Pelat absorber berfungsi untuk
menyerap
radiasi
surya
dan
mengkonversikan menjadi panas. Energi
dialirkan melalui fluida kerja udara
secara konveksi. Dengan mengacu
fungsi absorber maka dipilih sifat bahan
antara lain:
• Absorbsivitas tinggi (α)
• Emisifitas panas rendah (ε)
• Kapasitas panas kecil (Cp).
• Konduktifitas besar (k)
• Refleksi rendah (ρ)
• Tahan panas dan tahan korosi
• Kaku dan mudah dibentuk
• Ada dipasaran
Bahan-bahan yang biasa dipakai untuk
pelat pengumpul yaitu: seng, aluminium,
tembaga, kuningan, dan baja. Dalam
perancangan ini digunakan seng sesuai
pertimbangan di atas. Seng yang
digunakan mempunyai ketebalan 0,35
mm. Permukaannya dilakukan pelapisan
dengan cat semprot hitam kusam, agar
jangan terjadi refleksi dan mempunyai
absorsivitas maksimum.
Gambar 4. Rancangan Kolektor Surya
Perancangan Kaca Penutup
ISSN 2338-1035
Kaca penutup berfungsi untuk
meneruskan radiasi surya dan mencegah
panas yang keluar dari kolektor ke
lingkungan
pada
bagian
atas.
Berdasarkan fungsi ini maka kaca
penutup harus mempunyai sifat:
• Transmisivitas tinggi (?)
• Absorsivitas rendah (α)
• Refleksivitas rendah (ρ)
• Tahan panas
• Ada dipasaran dan kuat
Dengan pertimbangan sifat di atas, maka
digunakan dua lapis kaca bening dengan
ketebalan 5mm. Transmisivitas kaca (?)=
0,85, refleksi (ρ) = 0,09 dan absorsivitas
(α) = 0,06.
Perancangan Isolasi
Isolasi berfungsi untuk memperkecil
panas yang hilang dari kolektor ke
lingkungan pada bagian belakang dan
samping kolektor. Pada isolasi terjadi
perpindahan panas secara konduksi
sehingga kehilangan panas dipengaruhi
oleh sifat-sifat bahan. Isolasi yang
digunakan adalah:
• Konduktifitas termal bahan (k)
kecil.
• Mudah dibentuk dan praktis
• harga murah dan ada dipasaran
• Tahan lama.
Isolator
yang
dipilih
dalam
perancangan terdiri dari tiga lapisan yaitu
rockwoll dimana kehantaran termalnya
0.042
W/moC,
sterofoam
dimana
kehantaran termalnya 0.036 W/ moC dan
kayu dimana kehantaran termalnya 0.19
W/ moC.
Perancangan
Rangka
Mesin
Pengering
Rangka mesin pengering terbuat
dari besi siku 30 mm yang kemudian
dirangkai dan dilas agar bisa sebagai
tumpuan absorber dan boks pengering.
Pemilihan rangka mesin pengering ini
mempertimbangkan beban yang akan
dipikul oleh rangka tersebut dengan
kemiringan kolektor 60o agar dapat
berdiri kokoh.
Perancangan Boks Pengering
Boks pengering adalah tempat
terjadinya proses pengeringan,dimana
198
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 8, No.4 Maret
2014
udara panas yang dihasilkan oleh
kolektor disalurkan ke dalam boks
pengering untuk mengeringkan produk
yang akan dikeringkan.
ISSN 2338-1035
dilakukan
di
Laboratorium
Teknik
Pendingin, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara. Berikut gambar ilustrasi
experimental setup pengujian:
Gambar 5. Boks Pengering
Boks pengering terbuat dari pelat
seng dengan tebal 0.35 mm yang dicat
dengan warna hitam buram, agar dapat
menyerap panas dengan lebih cepat.
Untuk dinding boks pengering sengaja
tidak dibuat isolator, agar panas akibat
radiasi sinar matahari pada dinding dapat
membantu proses pengeringan. Boks
pengering dirancang agar pada ruang
boks pengering dapat berada pada suhu
minimal 45o C dan tidak lebih dari 80o C
tujuannya untuk mendapatkan kualitas
yang baik.
Pada boks pengering dilengkapi
dengan pintu yang berguna untuk
memasukkan dan mengeluarkan produk
yang dikeringkan. Dibagian atas boks
pengering dibuat cerobong udara,
bertujuan untuk memperlancar sirkulasi
udara pada proses pengeringan.
Rangka boks pengering terbuat dari
besi siku 30 mm yang kemudian
dirangkai dan dilas agar bisa sebagai
tumpuan boks pengering dan juga
kolektor. Pemilihan rangka kolektor ini
mempertimbangkan beban yang akan
dipikul oleh rangka tersebut agar dapat
berdiri kokoh.
Prosedur Pengujian
Pengujian
performansi
mesin
pengering tenaga surya dengan produk
yang dikeringkan adalah singkong
(cassava) yang berkadar air 60% yang
akan dikeringkan untuk mencapai kadar
air >10%, merupakan standar kering ubi
kayu. Kemudian sampel di potong dadu
1cm x 1cm x 1cm agar mudah dalam
menghitung luasan sampel. Pengujian
Gambar 6. Experimental setup
Adapun beberapa parameter yang
diukur ialah :
1. Temperatur Permukaan Kayu (T1)
2. Temperatur Ruang Kolektor (T2)
3. Temperatur Permukaan Kaca (T3)
4. Temperatur Lingkungan Sekitar (T4)
5. Temperatur Permukaan Plat (T5)
6. Intensitas Radiasi Matahari (Ga)
Parameter diatas digunakan untuk
menghitung besarnya nilai energi panas
yang hilang pada kolektor surya dan nilai
dari effisiensi kolektor surya.
Adapun prosedur pengujian yang
dilakukan adalah :
1. Alat pengering kolektor surya
dipersiapkan (portable).
2. Pengering dipasang dalam posisi
yang baik dan benar.
3. Semua alat ukur yang dibutuhkan
selama pengujian dan ubi kayu
dipersiapkan.
4. Kabel-kabel termo couple dari
agilient
dipasang
pada
pelat
absorber, boks pengering dan inti
ubi kayu.
5. Load cell dihidupkan, sebelum
merekam data load cell ditare kan
terlebih dahulu agar di layar laptop
massa berada pada posis 0 gr.
6. Ubi kayu ditimbang dan dimasukkan
kedalam boks pengering.
7. Proses perekaman data dimulai.
8. Pengeringan
dilakukan
sampai
massa ubi kayu mencapai titik
equilibrium.
199
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 8, No.4 Maret
2014
ISSN 2338-1035
f
=(1+0.089hw0.1166hw.εp)(1+0,07866N)
A
= Luas permukaan
9. Hasil dari pengujian dianalisis
4. Analisa Data Dan
Analisa Kehilangan Panas Kolektor
Kehilangan Panas
Samping (Q1, Q2)
Sisi
Alas
Dan
Z [\ > ]^ _ ]
L
L
b
a H
`
H
Gcde
bF
L
a
fhpq
V
a
bV
fghijkjcl
a
bm
a
Efisiensi
Pada perhitungan efisiensi kolektor
surya, nilai dari faktor efisiensi kolektor
(F’) diasumsikan adalah 90%. Nilai
absorbsifitas dari plat yang dicat hitam di
asumsikan 0.97 [4].
ijKGnjjo
Dimana :
h1
= Koefisien konveksi permukaan
luar
(W/m2.K)
= Konduktifitas termal kayu
kkayu
(W/m.K)
ksterofoam= Konduktifitas termal sterofoam
(W/m.K)
krockwoll = Konduktifitas termal rockwoll
(W/m.K)
kseng = Konduktifitas termal seng
(W/m.K)
= Koefisien konveksi permukaan
h2
dalam (W/m2.K)
= Tebal kayu (m)
t1
= Tebal sterofoam (m)
t2
t3
= Tebal rockwoll (m)
= Tebal plat seng (m)
t4
= Luas total sisi dinding (m2)
A
• Kehilangan Panas Pada Sisi Atas
(Q3)
Q3 = Ua. A. (Tp-Ta)
Dimana:
N
= Jumlah penutup/kaca
Tp = Temperatur plat absorber
σ
= Konstanta Stefan-Boltzman
Ta = Temperatur lingkungan
C
= 520(1-0,000051β2)untuk
β≤70°
e
= 0.43 (1 - (100/Tp))
= Emisivitas Kaca
εk
εp
= Emisivitas Plat
hw = Koefisien kalo konveksi
Dimana:
F'
= Faktor Efisiensi Kolektor =
90%
A
= Luas penampang Kolektor = 1
m2
?
= Transmisivitas kaca
=
0.85
α
= Absorbsivitas Plat
=
0.97
I
= Intensitas Radiasi Matahari
Qloss = Total kehilangan panas
kolektor
Qin kolektor= Total panas yang masuk
kolektor
(Watt)
= Total panas yang digunakan
Qu
(Watt)
Hasil Dan Pembahasan
Berikut
hasil
rancangbangun
prototype
mesin
pengering
dan
pengujian performansi mesin pengering
hasil pertanian dan perkebunan tenaga
surya.
=2
= 80.42 oC
= 5.67x10-8 W/m.C4
= 32.48 oC
0°≤
= 0.30833147
= 0.88
= 0.97
2.8+3v
200
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 8, No.4 Maret
2014
ISSN 2338-1035
beberapa faktor, diantaranya adalah
adanya perbedaan tempat pengukuran
atau letak alat ukur, dimana pengukuran
oleh Hobo dilakukan di gedung Magister
Teknik Mesin USU lantai empat
sedangkan pengukuran oleh Badan
Meteorologi Klimatologi dan Geofisika
(BMKG) dilakukan di kantor BMKG
Sampali. Faktor lain diantaranya adalah
ketinggian pengukuran.
Gambar 9. Grafik Waktu vs Temperatur
Pada Tanggal 01 Maret 2013
Gambar 7. Alat Pengering
Perbandingan antara data intensitas
radiasi matahari hasil pengukuran pada
pengujian dengan radiasi surya dengan
data intensitas radiasi matahari hasil
pengukuran BMKG Kota Medan dapat
dilihat pada grafik di bawah ini :
Gambar 10. Grafik Waktu vs Efisiensi
dan Intensitas Radiasi Matahari Pada
Tanggal 01 Maret 2013
Perhitungan efisiensi kolektor tiap 15
menit pada tanggal 1 Maret 2013 pada
pukul 10:16 WIB sampai dengan pukul
13:42 WIB diperoleh effisiensi kolektor
rata-rata pada sampel pertama (hari
pertama) adalah ƞ = 45.29 %.
Gambar 8. Grafik Perbandingan
Intensitas Radiasi Matahari Pengukuran
Hobo dan Pengukuran BMKG Tanggal
06 Maret 2013.
Adanya
bias
antara
hasil
pengukuran intensitas radiasi matahari
oleh alat pengukur Hobo dan hasil
pengukuran intensitas radiasi matahari
dari alat ukur solarmeter oleh Badan
Meteorologi Klimatologi dan Geofisika
(BMKG) wilayah Medan. Terdapatnya
bias pengukuran disebabkan oleh
Gambar 11. Grafik Waktu vs Temperatur
Pada Tanggal 02 Maret 2013
201
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 8, No.4 Maret
2014
Gambar 12. Grafik Waktu vs Efisiensi
dan Intensitas Radiasi Matahari Pada
Tanggal 02 Maret 2013
ISSN 2338-1035
Gambar 15. Grafik Waktu vs Temperatur
Pada Tanggal 06 Maret 2013
Perhitungan efisiensi kolektor tiap 15
menit pada tanggal 02 Maret 2013 pada
pukul 08:42 WIB sampai dengan pukul
16:16 WIB diperoleh effisiensi kolektor
rata-rata pada sampel pertama (hari
kedua) adalah ƞ = 40.88 %.
Gambar 16. Grafik Waktu vs Efisiensi
dan Intensitas Radiasi Matahari Pada
Tanggal 06 Maret 2013
Gambar 13. Grafik Waktu vs Temperatur
Pada Tanggal 05 Maret 2013
Perhitungan efisiensi kolektor tiap 15
menit pada tanggal 06 Maret 2013 pada
pukul 08:58 WIB sampai dengan pukul
15:34 WIB diperoleh effisiensi kolektor
rata-rata pada sampel kedua (hari
kedua) adalah ƞ = 38.25 %.
Hasil analisis selama empat hari
pada cuaca cerah diperoleh panas
radiasi rata-rata yang dapat diserap
kolektor adalah 372.21 watt. Kehilangan
panas rata-rata pada kolektor adalah
161.32 watt. Efisiensi teoritis rata-rata
dari kolektor surya 40.13%.
5. Kesimpulan Dan Saran
Kesimpulan
Gambar 14.Grafik Waktu vs Efisiensi dan
Intensitas Radiasi Matahari Pada
Tanggal 05 Maret 2013
Perhitungan efisiensi kolektor tiap 15
menit pada tanggal 05 Maret 2013 pada
pukul 08:48 WIB sampai dengan pukul
14:05 WIB diperoleh effisiensi kolektor
rata-rata pada sampel kedua (hari
pertama) adalah ƞ = 36.12 %.
Kesimpulan yang dapat diambil dari
penelitian ini adalah:
1. Telah dirancangbangun sebuah
ruang pengering berukuran 0.5m x
0.5m x 0.7m yang menggunakan
kolektor surya pelat datar sebagai
sumber panasnya dengan ukuran
2m x 0.5m dan menggunakan panas
matahari sebagai sumber energinya
serta menggunakan ubi (cassava)
sebagai sampelnya.
2. Dari perhitungan diperoleh panas
radiasi rata-rata yang dapat diserap
202
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 8, No.4 Maret
2014
kolektor
adalah
372.21
watt.
Kehilangan panas rata-rata pada
kolektor adalah 161.32 watt.
3. Efisiensi teoritis rata-rata dari
kolektor surya 40.13%.
4. Adanya bias intensitas matahari
antara pengukuran Hobo dan
pengukuran di BMKG diakibatkan
karena adanya perbedaan letak dan
tempat pengukuran.
ISSN 2338-1035
Processes, Second Editions. John
Wiley & Sons, Inc: New York.
[5] Pahl, G. Beitz. 1998. Engineering
Design A Systematic Approach
(English Edition). Springer-Verlag:
London.
[6] Incropera, Frank P., David P.
Dewitt. 1985. Fundamentals of
Heat and Mass Transfer, Second
Edition. John Wiley & Sons Inc. :
New York.
Saran
Adapun saran untuk perbaikan
skripsi ini adalah:
1. Diperlukan penelitian lebih lanjut
untuk mengetahui besar nilai
absorbsifitas pada jenis cat yang
digunakan pada pelat absorber pada
kolektor.
2. Diperlukan penelitian terhadap jenis
kaca, jumlah kaca dan jarak antara
kaca yang baik digunakan pada
kolektor.
3. Menambah roda pada kaki-kaki
mesin
pengering
agar
mempermudah
dalam
proses
pemindahan.
4. Menambahkan lapisan isolasi pada
bagian ruang box pengering untuk
mengurangi panas yang hilang.
Daftar Pustaka
[1] Thaib, Gumbira Said dan Suteja
Wiraatmadja. S. 1988. Operasi
Pengeringan Pada Pengolahan
Hasil Pertanian. PT Mediatama
Sarana Perkasa: Jakarta
[2] Yunus,
A.
Cengel.
2002.
HeatTransfer
A
Practical
Approach, Second Edition. Mc
Graw-Hill, Book Company, Inc:
Singapore.
[3] Ambarita,
Himsar.
2011.
Perpindahan Panas Konveksi dan
Pengantar Alat Penukar Kalor.
Medan: Departemen Teknik Mesin
FT USU.
[4] Duffie A. John, Beckman A.
William.1980. Solar Of Thermal
203