bab 1 pendahuluan - Open Library Telkom University

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Minyak dan gas bumi merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui,
kebutuhan dari minyak bumi yang digunakan pada gedung dan pabrik yaitu sebagai sumber
energi, sekarang banyak gedung-gedung dan pabrik menggunakan energi tersebut sebagai
sistem pendingin ruangan dan mesin. Pada tugas akhir ini penulis akan menguji
penyimpanan energi panas menggunakan material yang sudah diteliti pada penelitian
sebelumnya, dengan menggunakan metode volume hingga untuk membuat simulasi
numerik dari PCM. Metode ini merupakan skema numerik dari metode volume hingga.
Simulasi numerik yang akan dihasilkan berupa distribusi temperatur dan performansi
penyimpanan energi panas.
Latent heat merupakan energi yang diserap atau yang dikeluarkan oleh suatu zat
pada saat perubahan fase yang terjadi tanpa merubah temperatur. Latent heat of fusion yaitu
jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk melelehkan satuan massa suatu zat tanpa
merubah temperatur atau tekanan.. Jumlah panas dari latent heat biasanya dinyatakan
dalam satuan joule per mol. Pada tugas akhir ini percampuran latent heat of fusion
menggunakan paraffin berbasiskan nanofluid telah diuji untuk meneliti kegunaan dari
phase change material (PCM) yang sudah ditingkatkan untuk penerapan Thermal Energy
Storage (TES). Sebuah studi tentang eksperimen paraffin berbasiskan nanofluids yang
mengandung beberapa ukuran partikel multi-walled carbon nanotubes telah dilakukan
untuk meneliti effek dari nanopartikel pada percampuran latent heat. Hasil menunjukan
bahwa besarnya pengurangan latent heat dari nanofluid meningkatkan diameter partikel
yang lebih kecil pada suspensi (campuran fluida yang mengandung partikel padat). Stefan
Problem merupakan suatu hal yang berkaitan dengan perubahan fase contohnya pada tugas
akhir ini yaitu dari padat ke cair. Perubahan fase pada PCM dari tugas akhir ini dapat
dinyatakan sebagai Stefan Problem. Alexiades dan Solomon [1] membahas solusi numerik
untuk Stefan Problem satu dimensi maupun dua dimensi.
Banyaknya metode numerik untuk solusi dari Stefan Problem diantaranya yaitu
enthalpy method, boundary immobilization method (BIM), perturbation method, nodal
integral method, dan heat balance integral method (HBIM) [2]. Pada tugas akhir ini metode
enthalpy digunakan untuk memecahkan penyimpanan energi dari dalam pada masingmasing node disetiap langkah waktu, menentukan fase material yang sesuai [3]. Oleh
karena itu, metode numerik seperti metode volume hingga bisa langsung diterapkan untuk
persamaan enthalpy ini.
1.2.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang permasalahan yang telah diuraikan di atas, maka
perumusan permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini, yaitu:
1. Bagaimana mendapatkan solusi numerik dari model penyimpanan energi panas
menggunakan metode volume hingga?
2. Bagaimana penyebaran temperatur pada phase change material?
3. Bagaimana menganalisis performansi dari penyimpanan energi panas berbasiskan
nanofluid?
1.3.
Tujuan
1. Menghitung solusi numerik dari model penyimpanan energi panas menggunakan
metode Volume hingga.
2. Menentukan distribusi temperatur pada phase change material untuk menganalisa
perfomansi PCM.
3. Menganalisis performansi dari penyimpanan energi panas berbasiskan nanofluid.
1.4.
Batasan Masalah
Berdasarkan teori dan perumusan masalah di atas, maka batasan masalah pada tugas akhir
ini adalah:
1. Penyelesaian masalah menggunakan metode Volume hingga.
2. Bahan dari nanofluid yang digunakan yaitu multi-walled carbon nanotubes dan
paraffin wax.
3. Solusi akhir yang diperoleh berupa grafika pencairan pada penyimpanan energi
panas.
1.5.
Metodologi Penelitian
a)
Studi Literatur
Melakukan studi dan mencari referensi pendukung yang berasal dari
Internet, text book, dan diskusi dengan dosen. Pencarian referensi yang berkaitan
dengan tugas akhir ini yaitu Nanofluid, Laten heat, volume hingga, paraffin,
persamaan konduksi panas, PCM, dan Multi-Walled Nanotubes.
b)
Pengumpulan Data
Pencarian data melalui sumber-sumber yang berasal dari text book,
jurnal/paper, dan Internet.
c)
Perancangan dan Analisis
Melakukan pemahaman dan menganalisis permasalahan Perancangan
model PCM storage container dengan metode turunan parsial, menggunakan model
volume hingga sebagai metode kuantifikasi/penjumlahan kinerja penyimpanan
energi nanofluid PCM, dan mencari solusi numerik menggunakan volume hingga.
d)
Analisis Hasil Implementasi Sistem
Melakukan pengujian model dengan mengimplementasikan hasil dari
analisis numerik kedalam bahasa pemrograman C++ dan menganalisis hasil dari
bahasa pemrograman C++ dengan GNUplot.
1.6.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan terdiri dari 5 tahapan yaitu :
1. BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini membahas tentang latar belakang, perumusuan masalah, tujuan, batasan
masalah, metodologi, dan sistematika penulisan.
2. BAB II DASAR TEORI
Pada bab ini berisi tentang teori penunjang yang berkaitan dengan parameter dan sistem
perhitungan perpindahan panas khususnya metode volume hingga.
3. BAB III PERANCANGAN SISTEM
Bab ini menjelaskan mengenai peroses perancangan yang dibangun serta algoritma dan
bahasa pemrograman yang akan digunakan.
4. BAB IV HASIL DAN ANALISIS
Bab ini menjelaskan hasil dari perancangan dan skenario implementasi mengenai
parameter-parameter, performansi dan akurasi pada metode yang digunakan dalam
sistem.
5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menguraikan kesimpulan dan saran terhadap hasil simulasi yang telah
dilakukan.