LAMPIRAN I. Pengkodean Program. 1. Menghitung temperatur kaca

Transkripsi

1 LAMPIRAN I Pengkodean Program 1. Menghitung temperatur kaca Program TemperaturKaca Real Temp,TempKaca,TempLi,Qling,A,Pr,v,k Real Ra,NU,Qplat,Qrad,B, delta,ulang Open (1,File='TemperaturKaca.txt',Status='Unknown') write(1,*) 'Temp.Lingk(K) intensitas(watt) Temp.Kaca(K)' print*,'siklus Berapa jam?' read*, J print*, 'Temperatur Lingkungan (K) :?' Read*, TempLi print*, 'Laju Intensitas (Watt) :?' Read*, Qling DO 40 TempKaca=385,TempLi,-1 Temp=(TempKaca+TempLi)/2 beta=1/temp delta=temp-300 if (delta.le.50.0) then Pr=(Temp-300)/( )*( ) v=((temp-300)/( )*( )+15.89)* k=((temp-300)/( )*( )+26.3)*0.001 else if (delta.t.50.0) then Pr=(Temp-350)/( )*( ) v=((temp-350)/( )*( )+20.91)* k=((temp-300)/( )*( )+30.0)*

2 &6)**2 &01 Ra=(9.8*beta*(TempKaca-TempLi)*Pr)/v**2 NU=(0.825+(0.387*Ra**0.166)/(1+(0.492/Pr)**0.5625)**0.29 h=nu*k Qplat=h*1.5*(TempKaca-TempLi) Qrad=0.9*5.669*1.5*((TempKaca)**4-(TempLi)**4)* B=(Qplat+Qrad)-Qling if (B.LE.0) then go to write(1,1010) TempLi,Qling,TempKaca 1010 format(15e15.4) print*,'tempkaca =',TempKaca,' TempLi =',TempLi,' Temp =',Temp print*,'rayleigh =',Ra,'Nusselt= ',NU,'Qling =',Qling,' Qplat= ',Qplat print*,'qradiasi =',Qrad,'selisih =', B 30 continue 60 stop End 2. Mengitung temperatur plat absorber Program SuhuPlat Real Temp,TempKaca,TempPlat Real QLing,Qrad,A,Pr,v,k Real Ra,NU,Qplat,B,delta,x,y Open (1,File='rekamsuhuplat5.txt',Status='Unknown') write(1,*) ' TempKaca QLing TempPlat' 78

3 print*, 'Siklus berapa jam :?' read*, J Do 30 I=1,J print*, 'Temperatur Kaca (K) :?' Read*, TempKaca print*, 'Laju intensitas (watt) :?' Read*, Qling Temp=(TempPlat+TempKaca)/2 beta=1/temp delta=temp-300 Pr=(Temp-300)/( )*( ) v=((temp-300)/( )*( )+15.89)* k=((temp-300)/( )*( )+26.3)*0.001 else if (Temp.E.350.and.Temp.LE.400) then Pr=(Temp-350)/( )*( ) v=((temp-350)/( )*( )+20.91)* k=((temp-300)/( )*( )+30.0)*0.001 Ra=(9.8*beta*(TempPlat-TempKaca)*Pr)/v**2 x=(1-(1708/(0.707*ra))) y=((0.707*ra)**0.333/18)-1 if (x.le. 0) then x=0 79

4 if (y.le. 0) then y=0 NU=1+1.44*x*(1-(1674.5/(0.707*Ra)))+y h=nu*k Qplat=h*1.5*(TempPlat-TempKaca) Qrad=5.669*1.5*((TempPlat**4)-(TempKaca**4))* *0.9 B=(Qplat+Qrad) - QLing if (B.LE.0) then go to continue 50 print*,'tempkaca =',TempKaca,' TempPlat =',TempPlat,' Temp =',Temp print*,'qrad =',Qrad,' Qling =',QLing,' Qplat= ',Qplat print*,'selisih =', B write(1,1010) TempKaca,QLing,TempPlat 1010 format(f10.2,f14.2,f10.2) 30 continue 60 stop End 80

5 3. Menghitung temperatur generator dan pendinginan yang dapat dilakukan program pendinginan real Temp,Tgen,Tgenawal,Tgnol,Ts,Tkol,Ta,delta,Qtot,selisih,uap print*, 'Siklus berapa jam :?' read*, J write*, ' -*masukkan suhu awal generator*-' read*, Tgenawal Open (1,File='Pendinginan',Status='Unknown') write(1,*) '**********************************************************' write(1,*) ' Suhu kolektor(k) Suhu generator(k) uap metanol(kg)' write(1,*) '**********************************************************' Tgnol=Tgenawal-273 print*, ' ' print*,'********************************************************************' write*, 'masukkan suhu kolektor :' read*, Tkol Ta=Tkol-273 y= *0.025/(0.5*2.925*3600) Tgen=((Ta+y*Tgnol)-(Tgnol/2))*2/(2*y+1) 81

6 write*, '*>Suhu generator=',tgen+273,'kelvin. Belum terjadi penguapan metanol' Tgnol=Tgen go to 80 else if (Tgen.T.48) then Ts=Tgen-10 selisih=tgen-tgnol Delgen=Tgen-48 Tgnol=Tgen if (selisih.t.0)then uap=delgen* *45 Temp=Suhu+273 else if (selisih.le.0) then write*, '*> suhu generator = ',Tgen+273,'Kelvin. (Suhu generator turun)' write*, '*> uap = 0' Tgnol=Tgen go to 90 print*, '*>Suhu enerator=',tgen+273,'kelvin' print*, '*>jumlah metanol yang menguap=', uap,' kg' 80 write(1,1010) Ta+273, Tgen+273,uap 82

7 1010 format(f14.2,f22.2,f18.2) 100 continue 90 dingin=uap*1155 print*, '********************************************************************' print*, ' ' print*, ' *> PENDININAN =',dingin, 'kilojoule <* TEKAN 1 untuk KELUAR' write(1,*) '*********************************************************' write(1,*) 'Pendinginan yang dapat dilakukan sebesar',dingin,'kilojoule' read*, Ee stop end 83

8 LAMPIRAN II ambaran pengerjaan soal secara manual 1. Menghitung Temperatur Kaca Temperatur udara = 301 Laju intensitas radiasi matahari = 130,56 Watt Temperatur kaca diasumsikan 385 K, maka: T rata-rata = Pr = 0,701 ρ = 1,018 β =0,0029 = 202 x 10-7 k = 0,0295 = = 0,701= 8, Nu = = 185,3 h = = = 5,46 = 5,46.1,5.( ) = 688,3 85

9 = , A.( - ), sehingga iterasi dilanjutkan dengan mengasumsikan temperatur kaca dengan nilai yang lebih rendah sehingga tercapai 2. Menghitung Temperatur Plat Absorber Temperatur kaca = 310 Laju intensitas cahaya matahari = 130,56 watt Temperatur plat absorber diasumsikan = 400 T rata-rata = Pr = 0,699 ρ = 0,982 β =0,0028 = 214 x 10-7 k = 0,03 = = 0,699=... N u = 1 + 1,44 =.... h = = 86

10 ?? 3. Menghitung Temperatur generator, penguapan metanol dan pendinginan yang dapat dilakukan. 125 P(hPa) 0,3 B 0,25 0,2 0,15 0,1 Absorbed mass 0,05(kg/kg) C A D T ( 0 C) Diagram Clayperon untuk pasangan AC 35 dan methanol Proses perpindahan panas dari fin dan plat absorber ke dalam karbon aktif adalah secara konduksi. Persamaan laju perpindahan panas konduksi yang digunakan adalah : Q kon T = ka (1) x Dimana A adalah luas total penampang plat dan fin, pada kolektor yang dirancang nilainya sebesar 2,925 m 2 nilainya, x jarak antara pusat karbon aktif ke plat pada gambar nilainya sebesar 2,5 10-2, dan k adalah koefisien perpindahan panas konduksi dari karbon aktif. Besaran ini sangat jarang dijumpai. Pada analisis ini digunakan koefisien konduksi sebesar 0,5 87

11 W/mK. Jika semua nilai ini dimasukkan ke persamaan (1), maka akan didapat : Q = 58,5( TA T ) t (2) 0 Dimana T adalah temperatur tengah saat perhitungan, T = ( T + T ) 2 dan t adalah interval waktu dalam detik. Selajutnya panas yang diterima karbon aktif untuk tiap satuan waktu, jika berada pada garis AB dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : Q = 0 ( mc ) + ( mc ) ) ( T T ) p KA p M (3) Dimana T dan 0 T adalah temperatur generator pada waktu perhitungan dan saat waktu sebelumnya Dan jika berada pada garis BC menggunakan persamaan berikut : Q = ( mc ) + ( c ( m + m ) 2) ) ( T T ) + ( m m H p KA p B D M D B B D ) M (4) Dengan menggunakan semua sifat-sifat fisik karbon aktif dan methanol, dan juga massa karbon aktif dan methanol yang ada di dalam generator, maka persamaan (3) dan (4) dapat diubah menjadi: 0 ( T T ) Q = (Joule) 6 2, ( T T ) + 1,4 10 ( m m) 4 Q = [7, ( m + m )] (joule) Dimana m dan B D 0 m adalah massa methanol di dalam generator saat waktu perhitungan dan saat waktu sebelumnya. 88

12 Perhitungan pukul mulai pukul 8.00 sampai pukul Hitung T = 28 + T ) 2, karena awal pada pukul 8 temperatur ( generator dianggap sama dengan lingkungan. 2. Hitung panas yang berpindah secara konduksi dari solar kolektor ke generator secara konduksi dengan menggunakan persamaan (2): Q 58,5(70, T 2) (Joule) = 5 Q = 4, (56,6 T 2) (i) 3. Hitung panas menaikkan suhu generator dari 28 0 C pukul 8.00 WIB sampai suhu T. Anggap masih berada di garis AB, gunakan persamaan (3) dan T 0 = 28 0 C : ( T 28) 6 Q 2, (ii) = 4. Nilai Q pada persamaan (i) samakan dengan persamaan (ii) 5 6 4, (56,6 T 2) = 2, ( T 28) Jika persamaan ini diselesaikan akan didapat T = 35,52 0 C. Dari sini dapat disimpulkan bahwa temperature generator pada pukul masih 35,52 0 C atau masih berada di garis AB. Perhitungan pukul mulai pukul sampai pukul Hitung T = 35,52 + T ) 2 ( 2. Hitung panas yang berpindah secara konduksi dari solar kolektor ke generator secara konduksi dengan menggunakan persamaan (4.5): Q 58,5(87,82 15,5 T 2) (Joule) (i) = 3. Hitung panas menaikkan suhu generator dari C pukul WIB sampai suhu T. Anggap masih berada di garis AB, gunakan persamaan (4.8) dan T 0 = 35, 52 0 C : ( T 35,52) 6 Q = 2, (ii) 89

13 4. Nilai Q pada persamaan (i) samakan dengan persamaan (ii). Jika persamaan ini diselesaikan akan didapat T = 39,8 0 C. Dari sini dapat disimpulkan bahwa temperatur generator pada pukul sebesar 39,8 0 C atau masih berada di garis AB. Dengan cara yang sama, perhitungan dilanjutkan terus dan hasilnya untuk tiap jam, ditampilkan pada tabel 4.2. Massa methanol yang mengalami desorpsi dapat dilihat dari diagram Clayperon pada gambar 1 dan dikalikan dengan massa total karbon aktif yang digunakan 45 kg. Misalnya pada pukul WIB, temperatur generator saat itu adalah 50,9 0 C. Pada ambar 1 kandungan methanol sekitar 0,27 kg/kg. Sementara pada awalnya terdapat 0,28 kg/kg,maka: massa methanol yang mengalami desorpsi = (0,28-0,27) 45 = 0,45 kg. LAMPIRAN III Sifat sifat udara pada temperatur tertentu (Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Incropera sixt edition) 90