studi eksperimental pengaruh perubahan aspect ratio

GIRI PRATAMA
2102 100 071
Dosen Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Djatmiko Ichsani, M.Eng
Energi Fosil
Yang
Terbatas
Energi Alternatif
Solar Water Heater
Absorber Gelombang
Solar Water Heater
Absorber
Gelombang Dengan
Honeycomb
Energi Surya
Solar Water
Heater
Sederhana
Solar Water Heater Absorber
Gelombang Dengan
Honeycomb dan Variasi
Aspect Ratio
 Bagaimana merancang kolektor surya agar mempunyai
efisiensi sebaik mungkin sebagai pemanas air.
 Bagaimana menghitung radiasi matahari berguna yang
mengenai bidang bergelombang dan mempunyai “moving
source”.
 Bagaimana menghitung koefisien kehilangan panas total
yang terjadi antara pelat absorber dengan kaca penutup.
 Berapa besarnya efisiensi dan efektivitas kolektor surya
pelat bergelombang dengan penambahan honeycomb.
 Bagaimana pengaruh perubahan laju alir massa air
terhadap efisiensi pelat absorber gelombang
 Bagaimana pengaruh perubahan aspect ratio pada kolektor
surya dengan penambahan honeycomb
 Mendapatkan rancang bangun kolektor surya pemanas air
yang sederhana, bahan bakunya mudah didapat, mudah
dalam proses pembuatannya dan memberikan efisiensi
yang baik.
 Mengetahui besarnya radiasi berguna yang mengenai
bidang bergelombang dan mempunyai “moving source”.
 Mengetahui besarnya koefisien kehilangan panas total
yang terjadi antara pelat absorber dengan kaca penutup.
 Mengetahui besarnya efisiensi dan efektivitas kolektor
surya pelat bergelombang dengan penambahan honeycomb
terhadap perubahan aspect ratio.
 Mengetahui pengaruh perubahan laju alir massa air
terhadap efisiensi.












Intensitas matahari pada kondisi clear sky.
Kolektor surya yang digunakan susunan paralel tipe aliran di bawah
pelat absorber.
Analisa performansi kolektor surya dilakukan pada kondisi steady state.
Aliran air yang mengalir di dalam kolektor surya dianggap satu arah dan
memenuhi luasan kolektor secara menyeluruh.
Kaca penutup diasumsikan tidak menyerap energy.
Pengunaan bahan untuk plat honeycomb adalah plastik mika.
Dimensi plat honeycomb tetap.
Pengaruh bayang-bayang rangka kolektor dan bangunan sekitar
diabaikan.
Fluida kerja selama proses tidak mengalami perubahan fase.
Debu dan kotoran-kotoran diatas kolektor diabaikan.
Pengambilan data dilaksanakan pada 07.00 – 16.00. Data-data lain yang
diperlukan dalam perencanaan dan analisa diambil sesuai dengan
literatur yang relevan.
Properti-properti konstan.
•
Hollands (1965)
• Robert L. San Martin dan Gary J. Fjeld (1975)
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 (β=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).
• Wang Shing An ( 1979 )
Menganalisa perpindahan panas dan
melakukan
pengujian
menggunakan
dengan
kolektor
pelat
absorber gelombang dari baja dengan
ketebalan 0.8 mm untuk mengurangi
kehilangan
menggunakan
panas
ke
atas
cover
ganda.
Dari
eksperimen ini diperoleh persamaan
efisiensi kolektor :
• 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
 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.


 Praba Chand dan S. P. Sharma (2009)
Percobaan dengan menambahkan luas permuakaan absorber di
sisi dalam ducting dan memvariasikan jarak antara cover dan plat
absorber dengan luas permukaan kolektor yang dibuat konstan.
Hasil percobaan ini menunjukkan peningkatan temperatur udara,
efisiensi dan heat removal factor terhadap penambahan aspect ratio.
Besarnya Radiasi yang Diserap bervariasi
terhadap x
SKEMA TAHANAN TERMAL PADA KOLEKTOR SURYA
ABSORBER GELOMBANG
S
Ut
Cover Glass
Ub
Pelat
absorber
Pelat seng
Glass wool
Styrofoam
Triplex
Perpindahan Panas antara cover dan udara luar
• Konveksi
• Radiasi
hc c-a
hr c-a
S
Cover Glass
Pelat
absorber
Pelat seng
Glass wool
Styrofoam
Triplex
Perpindahan Panas antara absorber dan cover
• Konveksi
• Radiasi
Perpindahan Panas antara Pelat Absorber dan air
• Konveksi
Turbulent
Laminer
Perpindahan Panas antara air dan bagian bawah kolektor
• Konduksi
Kerugian Panas Total
S
Ul= Ut + Ub
Cover Glass
Pelat
absorber
Pelat seng
Glass wool
Styrofoam
Triplex
Ub
Faktor Efisiensi Kolektor ( F’ )
faktor aliran kolektor ( F” )
Energi yang Berguna teo ( Qu)
Efisiensi Kolektor ()
Panas yang Berguna akt( Qu)
Keterangan Gambar :
1. Reservoir 1
2. Kolektor
• Absorber
• Honeycomb
• Cover glass
3. Flow meter
4. Valve
5. Reservoir 2
6. Pompa
Start
Studi Literatur
Perencanaan Kolektor Surya dengan
penambahan Pelat Honeycomb
meliputi Dimensi .
Pemasangan Kolektor Surya beserta
Honeycomb dan kontruksi untuk
dapat merubah jarak plat absorber
dan cover
Mengatur jarak plat absorber dan
cover pada l = 8 cm
Mengatur debit fluida mulai
Qf = 300 cc/ menit
Pengambilan Data berupa
li = l + 2 cm
IT , Vw , Ta , Tfi , Tfo , Tp ,
Tc , Thc
Qfi = Qf + 100cc/ menit
Tidak
Debit fluida
< 700cc/ menit
Ya
Tidak
l
=
16
Ya
Perhitungan dan
Analisa
End



Rancang bangun kolektor dengan variasi aspect ratio
dalam hal ini jarak antara cover dan plat absorber
mendapatkan peningkatan efisiensi solar kolektor
pada jarak antara cover dan plat absorber yang kecil.
Koefisien perpindahan panas total (UL) menunjukkan
perubahan yang tidak signifikan dengan perubahan
intensitas radiasi matahari, hal ini karena koefisien
kehilangan panas overall bagian bawah bernilai
konstan karena aliran berada pada kondisi laminer
flow.
Quseful mengalami penurunan seiring dengan
meningkatnya aspect ratio dikarenakan semakin besar
aspect ratio, maka nilai koefisien perpindahan panas
konveksi antara plat dan cover menurun.
•Menggunakan aspect ratio yang lebih kecil daripada yang digunakan penulis
•Menggunakan isolator yang lebih baik pada dinding kolektor
TERIMA KASIH