SISTEM PENDINGINAN ABSORPSI SURYA PADAT DAN TERPADU

Transkripsi

1 SISTEM PENDINGINAN ABSORPSI SURYA PADAT DAN TERPADU Mulyanef ) dan K.Soian ) ) Jurusan Teknik Mesin Universitas Bung Hatta ) Jabatan Kejuruteraan Mekanik dan Bahan Universiti Kebangsaan Malaysia ABSTRAK The otimum erformance of a new comact and integrated solar absortion cooling system has been determined. Conventional solar absortion cooling system consist the collector, generator, condenser, absorber and evaorator. A new comact solar absortion cooling unit with the collector, generator and condenser integrated into one single unit has been designed, fabricated and tested. The exerimental setu was tested under a solar simulator. The simulator has 45 halogen lams and the highest solar radiation value achieved was 590 W/m. The data logger was used to measure the absorber, condenser, evaorator and generator temerature. The Coefficient of Performance (COP) of 0. was obtained at a flow rate kg/s at a solar radiation value of 590 W/m and ambient temerature of.5 o C. The concentration of the solution lithium bromide-water (LiBr-H O) was 0% and the lowest temerature of the evaorator is. 0 C. The COP of a conventional non comact system integrated solar cooling absortion was in the range of The evaorator temerature was not as low as exected since the evaorator was undersized and the evaorator room was not evacuated. Keyword: cooling system, comact and integreted collector.. Pendahuluan Penelitian sistem endinginan absorsi surya telah banyak dilakukan oleh eneliti, baik secara ekserimen mauun secara simulasi. Sistem yang biasa terdiri dari kondensor, evaorator, absorber, generator dan kolektor surya. Sistem endinginan absorsi surya adat dan teradu yang diteliti ini memunyai kolektor surya, generator dan kondensor di buat dalam satu sistem adat dan teradu. Perbedaannya dengan sistem endinginan absorsi surya konvensional terletak ada roses emanasan larutan dan roses kondensasi. Pada sistem yang konvensional emanasan larutan dilakukan di dalam generator dan roses kondensasi dilakukan ada kondensor. Sistem yang baru ini, kedua roses berlangsung ada kolektor berseadu. Sistem endinginan absorsi surya yang baru terdiri dari kolektor surya teradu, absorber, evaorator dan tangki air endingin. Gambar menunjukkan sistem endinginan absorsi surya adat dan teradu. Jurnal Teknos-k, Volume 5, Januari

2 Kolektor teradu berfungsi sebagai T ca.o I T T ca.i kolektor anas, generator dan kondensor. Air dialirkan ke atas kaca enutu untuk EI berlaku roses kondensasi di dalam kolektor. Keseimbangan massa dan energi ada kolektor teradu daat ditentukan dengan beredoman keada Gambar. E A I T = intensitas surya; = kolektor teradu; EI = katu eksansi; E = evaorator; A = absorber; Tca.o ca g Tca.i T cw.i = air endingin masuk; T cw.o = air endingin keluar Gambar Skema sistem endinginan absorsi surya ANALISIS TERMODINAMIK Untuk menentukan restasi sistem (COP) daat dilakukan dengan membuat tiga ersamaan yaitu: Keseimbangan massa 0 Keseimbangan bahan. x 0 Keseimbangan energi. h 0 a. Analisis kolektor teradu Gambar Kesetimbangan massa dan energi ada kolektor teradu Keseimbangan massa: () m m Keseimbangan LiBr: () m m dengan dan adalah massa dan keekatan larutan LiBr-H O. Laju erindahan anas dalam kolektor terradu ( ) ca () Sistem Pendinginan Absorsi Surya Padat Dan Teradu (Mulyanef) 46

3 C ) ( T ) C ( T ) C ( T.. (4) ca C ( T Tref ) C ( T Tref ) ca C ( T Tref )... (5) dimana: ca ca mc. ( Tca. o Tca. i ) = laju erindahan anas air endingin di atas kaca enutu, watt c. Analisis absorber Keseimbangan massa dan energi ada evaorator daat dituliskan dengan beredoman keada Gambar 4. b. Analisis evaorator Keseimbangan massa dan energi ada evaorator daat dituliskan dengan beredoman keada Gambar a e T cw.o T cw.i Gambar 4. Keseimbangan massa dan energi ada absorber Gambar. Keseimbangan energi ada evaorator Laju erindahan anas ada evaorator: e e C ( T) (6) cw C T T ) (7) cw ( cw. i cw. o dengan m cw, C, T cw.i dan T cw.o adalah laju massa refrigeran, anas sesifik, temeratur air dingin masuk dalam evaorator dan temeratur air dingin keluar dari evaorator. Keseimbangan massa: m5 m m5 5 m Keseimbangan energi: a a (8) 5 (9) 5 d. Analisis katu eksansi Jurnal Teknos-k, Volume 5, Januari

4 Keseimbangan massa ada katu eksansi: m 4 Dengan menggunakan ersamaanersamaan di atas daat dihitung : a. Laju energi yang dierlukan dalam kolektor teradu b. Laju endinginan yang dihasilkan dalam evaorator Prestasi sistem (COP) didefinisikan sebagai erbandingan laju endinginan yang dihasilkan dalam evaorator dengan laju enambahan energi yang dierlukan dalam generator (kolektor teradu). memunyai 00 watt. Larutan LiBr- H O digunakan, sebagai bahan enyera adalah lithium bromida (LiBr) dan refrigeran adalah air (H O). Data intensitas sinaran surya diukur menggunakan iranometer, data temeratur diukur dengan menggunakan termokoel dan dihubungkan ke sistem erekam data. Pengujian dilakukan dengan mengubah-ubah laju aliran larutan (0.007 kg/s, 0.0 kg/s, 0.06 kg/s) dan keekatan larutan LiBr-H O (0%, %, %). Data-data yang dihasilkan dianalisis untuk mendaatkan restasi sistem endinginan atau COP. e COP (0) COP C ( T T ref ) C cw C ( T ( T cw. o T T ref cw. i ) ) ca C ( T T ref ) () METODOLOGI Penelitian dijalankan dalam suasana laboratorium yaitu dengan menggunakan simulator surya. Alat uji sistem endinginan absorsi surya diletakkan di bawah simulator. Peralatan yang digunakan adalah lamu halogen sebanyak 45 lamu, setia lamu HASIL DAN DISKUSI Hubungan antara COP dengan temeratur larutan ke luar kolektor Gambar 5 menunjukkan nilai COP naik dengan naiknya temeratur larutan keluar kolektor, tetai memunyai erbedaan nilai COP dan temeratur larutan keluar Sistem Pendinginan Absorsi Surya Padat Dan Teradu (Mulyanef) 48

5 COP COP COP COP kolektor. COP tertinggi dihasilkan ada keekatan 0% yaitu 0.0. Keekatan dengan temeratur evaorator untuk laju aliran larutan dan % dan keekatan % dihasilkan nilai keekatan berbeda-beda COP tertinggi 0.4 dan 0.6. Temeratur larutan keluar kolektor ada ditunjukkan ada Gambar 6, Gambar 7 dan Gambar 8. keekatan 0% dihasilkan 5.5 o C, sedangkan untuk keekatan % dan keekatan % dihasilkan temeratur larutan keluar kolektor 5.6 o C dan 50.9 o C. Sehingga daat disimulkan bahwa keekatan 0% lebih baik dalam hal ini TEMPERATUR EVAPORATOR (oc) keekatan 0% keekatan % keekatan % 0,50 0,00 0,50 0,00 0,50 0,00 0,050 50,0 50,5 5,0 5,5 5,0 5,5 5,0 TEMPERATUR LARUTAN KELUAR KOLEKTOR ( o C) keekatan 0% keekatan % keekatan % Gambar 6 Grafik hubungan temeratur evaorator melawan COP untuk laju aliran kg/s untuk kadar aliran kg/s 0,00 0,50 0,00 0,50 Gambar 5 Grafik hubungan temeratur larutan keluar kolektor melawan COP untuk laju aliran kg/s 0,00 0,050,0,5,0,5 4,0 4,5 5,0 5,5 TEMPERATUR EVAPORATOR (oc) keekatan 0% keekatan % keekatan % Gambar 7 Grafik hubungan temeratur evaorator melawan COP untuk laju aliran 0.0 kg/s Hubungan antara COP dengan Temeratur Evaorator Evaorator berfungsi sebagai bahagian yang menghasilkan endinginan. Temeratur di dalam evaorator sama dengan temeratur air dingin keluar evaorator. Hubungan COP 0,00 0,50 0,00 0,50 0,00 0,050,5,0,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 TEMPERATUR PENYEJAT ( o C) keekatan 0% keekatan % keekatan % Gambar 8 Grafik hubungan temeratur evaorator melawan COP untuk laju aliran 0.06 kg/s untuk kadar aliran 0.06 kg/s Jurnal Teknos-k, Volume 5, Januari

6 Laju aliran larutan dan keekatan larutan yang berbeda-beda sangat menentukan COP sistem endinginan surya. Temeratur endinginan aling rendah dihasilkan sistem adalah. o C, yaitu ada keekatan larutan 0% dan laju aliran kg/s dibandingkan dengan keekatan larutan dan laju aliran larutan lainnya. Kemungkinan ini disebabkan oleh energi anas yang disera lebih banyak dan ini akan menghasilkan ua air yang banyak. Jumlah ua air banyak menghasilkan volume refrigeran (air) samai di evaorator lebih banyak. Bila volume refrigeran lebih besar, roses absorsi anas oleh absorber dari evaorator lebih besar dan lebih lama. Ini sesuai dengan teori, yaitu semakin rendah temeratur evaorator, maka COP juga akan naik. Ini juga sesuai dengan riset yang dilakukan oleh Hammad dan Audi (99). Dari Grafik yang dilotkan di atas daat dilihat bagaimana kaitan antara temeratur evaorator dengan COP. Ketiga-tiga Grafik menunjukkan COP dan temeratur endinginan terendah dihasilkan ada keekatan larutan 0%. Manakala yang tertinggi dihasilkan ada keekatan %. Ini disebabkan oleh keekatan larutan yang tinggi memerlukan energi yang tinggi untuk memanaskan larutan. Sedangkan energi yang tersedia ada riset ini yaitu energi sinaran lamu halogen maksimum 590 W/m. KESIMPULAN Riset telah dijalankan ke atas sistem endinginan absorsi surya adat dan teradu. Sistem yang terdiri dari emat bahagian enting yaitu, kolektor teradu, evaorator, absorber dan katu eksansi. Sistem endinginan surya ini telah daat menghasilkan restasi yang tinggi. Ekserimen dilakukan dengan mengubahubah keekatan larutan dan laju aliran larutan masuk ke dalam kolektor. Prestasi otimum dari sistem ini dihasilkan, yaitu antara 0.05 hingga 0.0 ada keekatan larutan 0%, laju aliran larutan kg/s dan laju aliran air endingin ke atas kaca enutu 0.05 kg/s. COP yang dihasilkan dalam ekserimen ini hamir sama dengan yang dilakukan oleh eneliti lain. Hasil riset ini daat membantu bagaimana memanfaatkan energi surya untuk sistem endinginan. SIMBOL C Panas sesifik kj/kg o C m Laju aliran massa kg/s Laju erindahan anas kw T Temeratur o C Keekatan larutan kg/kg larutan Sistem Pendinginan Absorsi Surya Padat Dan Teradu (Mulyanef) 50

7 Simbol a Absorber ca Air endingin e Evaorator Kolektor Padat dan Teradu REFERENSI Arora, C P Refrigeration and Air Conditioning. McGraw-Hill International Editions. Ch., Collier, R. K The Analysis and Simulation of an Oen Cycle Absortion Refrigeration System. Solar Energy, vol Duffie, J.A. and Beckman, W.A Solar energy of thermal rocess. New York. John Wiley and Son Inc. Ch., Hammad, M., and Zurigat, Y Performance of a Second Generation Solar Unit. Solar Energy. 6. No., Jurnal Teknos-k, Volume 5, Januari 005 5