PENGUJIAN SOLAR COOKER TIPE KOTAK SEDERHANA YANG DILENGKAPI PHASE CHANGE MATERIAL SEBAGAI THERMAL STORAGE SKRIPSI

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "PENGUJIAN SOLAR COOKER TIPE KOTAK SEDERHANA YANG DILENGKAPI PHASE CHANGE MATERIAL SEBAGAI THERMAL STORAGE SKRIPSI"

Inge Tanudjaja
6 tahun lalu
Tontonan:

PENGUJIAN SOLAR COOKER TIPE KOTAK SEDERHANA YANG DILENGKAPI PHASE CHANGE MATERIAL SEBAGAI THERMAL STORAGE SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk

1 PENGUJIAN SOLAR COOKER TIPE KOTAK SEDERHANA YANG DILENGKAPI PHASE CHANGE MATERIAL SEBAGAI THERMAL STORAGE SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik FELIX ONN NIM DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

2 KATA PENGANTAR Puji syukur dan terima kasih penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul Pengujian Solar Cooker Tipe Kotak Sederhana yang dilengkapi PCM (Phase Change Material) sebagai Thermal Storage. Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Strata- 1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin Sub bidang Teknik Produksi, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan skripsi ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi penulis, Namun berkat dorongan, semangat, do a dan bantuan baik materiil, moril, maupun spiritual dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat teratasi. Untuk itu sebagai penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita ST,MT. selaku Dosen pembimbing, yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis. 2. Bapak Ir. Syahrul Abda, MSc selaku Dosen pembanding I dan Bapak Tulus B. Sitorus ST,MT selaku Dosen pembanding II. 3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera. 5. Kedua orang tua penulis, Darwinto Onn dan Ingrin Kustamin serta kakak penulis, Grinny Onn yang tidak pernah putus-putusnya memberikan dukungan, do a serta kasih sayangnya yang tak terhingga kepada penulis. 6. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin, yang telah membimbing serta membantu segala keperluan penulis selama penulis kuliah. 7. Teman-teman 1 team skripsi, Teguh Wirawan dan Howard yang telah membantu dan memberikan dukungan. 8. Rekan-rekan khususnya Rudi Martin, Rio Arinedo Sembiring, Juwirianto, Iqbal Tawakal dan William Ryan Wijaya yang bersama-sama dengan penulis

3 menuntaskan kerja praktek baik kerja praktek manajemen maupun teknologi mekanik dan seluruh rekan mahasiswa angkatan 2008 serta abang-abang mahasiswa Teknik Mesin yang telah mendukung dan memberi semangat kepada penulis. 9. Teman-teman yang selalu memotivasi penulis selama mengerjakan skripsi ini. Penulis meyakini bahwa tulisan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis akan sangat berterimakasih dan dengan senang hati menerima saran, usul, dan kritik yang membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik. Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberi manfaat kepada pembaca. Terima kasih. Medan, 25 April 2012 FELIX ONN

4 ABSTRAK Dunia sedang mengalami krisis energi karena bahan bakar minyak dan gas berkurang tajam akibat penggunaan secara besar-besaran oleh manusia. Sebelum terjadi krisis energi di dunia, harus dicari energi alternatif yang dapat diperbaharui. Salah satunya adalah energi surya. Fokus kajian ini adalah Solar Cooker. Tujuannya adalah mengatasi kelemahan Solar Cooker tipe kotak yaitu tidak dapat memasak secara tidak langsung. Memasak secara tidak langsung sebenarnya mungkin, apabila memakai storage material yang disebut PCM. PCM yang digunakan adalah Erythritol (titik leleh 117 ). Energi yang telah disimpan selama siang hari, digunakan untuk memasak secara tidak langsung. Hasil pengujian didapat bahwa, 0.3 kg beras dan 0.6 kg air yang dimasak secara tidak langsung telah masak dalam waktu 2 jam. Kesimpulan dari hasil pengujian menunjukkan memasak secara tidak langsung itu memungkinkan. Lokasi pengujian ada pada kota Medan, Indonesia dengan 3,43 o LU 98,44 o BT.. Kata kunci : Storage material, PCM, Erythritol

5 ABSTRACT The world unrenewable energy such as petroleum and gases have decrease dramatically because of the massive use for humanity using. Before facing crisis energy, developing another alternative energy such as renewable energy was needed. One of box solar cooker weakness is cannot use for evening cooking. Actually evening cooking with box solar cooker is possible, if we use storage material which called as PCM. PCM used is Erythritol (melting Temperatur 117 ). The stored energy during the sunshine hours is use for indirect cooking. The experimental results showed, food (0.3 kg rice and 0.6 kg water) was found wellcooked within 2 hours. This means, indirect cooking is possible using storage material. Experiment location at Medan, Indonesia, which is the latitude 3,43 north longitude 98,44 east Key Word : Storage material, PCM, Erythritol

6 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR i ABSTRAK iii ABSTRACT iv DAFTAR ISI v DAFTAR TABEL vii DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR SIMBOL x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Radiasi Surya Teori Dasar Radiasi Pemanfaatan Energi Surya Konveksi Natural Solar Cooker Sejarah Solar Cooker Tipe-tipe Solar Cooker Bagian-Bagian Utama Solar Cooker Penyimpanan Panas Pada Phase Change Material Klasifikasi Phase Change Material Solar Cooker dengan Material Penyimpan Panas (Thermal Storage material) 27 BAB III METODOLOGI Peralatan Pengujian Bahan Experimental Setup 35

7 3.4 Prosedur Pengujian 37 BAB IV DATA DAN ANALISA DATA Analisa Pengujian Tahap pertama Analisa Pengujian Tahap kedua Perbandingan Pengujian dengan Jurnal Internasional Analisa perhitungan biaya 50 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran 52 DAFTAR PUSTAKA 53 LAMPIRAN

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Material paraffin 24 Tabel 2.2 Material nonparaffin 24 Tabel 2.3 Material Metallics 25 Tabel 2.4 Material Salt Hydrates 26 Tabel 3.1 Properties of Erythritol 35 Tabel 4.1 Perbandingan Pengujian dengan Jurnal Internasional 49 Tabel 4.2 Perhitungan biaya mengunakan storage material 49 Tabel 4.3 Perhitungan biaya mengunakan rice cooker 49

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Hubungan Matahari dan Bumi 4 Gambar 2.2 Solar Water Heater 6 Gambar 2.3 Solar Cooker 7 Gambar 2.4 Solar Dries 8 Gambar 2.5 Solar Ponds 9 Gambar 2.6 Solar Architecture 9 Gambar 2.7 Solar Air-Conditioning 10 Gambar 2.8 Solar Chimney 11 Gambar 2.9 Solar Distilation Water 11 Gambar 2.10 Solar Power Plant 12 Gambar 2.11 Solar Cooker Bentuk Box 15 Gambar 2.12 Solar Cooker Bentuk Panel 16 Gambar 2.13 Solar Cooker Bentuk Ketel 16 Gambar 2.14 Solar Cooker Bentuk Parabola 17 Gambar 2.15 Solar Cooker Bentuk Sceffler 18 Gambar 2.16 Vessel (a) Model Buddhi and Sahoo (b) Model Domanski et al (c) Model Sharma et al, dan (d) Model Buddhi dan Sharma 20 Gambar 2.17 Rancangan Narashima Rao 21 Gambar 2.18 Klasifikasi Phase Change Material 23 Gambar 3.1 Komputer 29 Gambar 3.2 Agilent 34972a 30 Gambar 3.3 Hobo Microstation data logger 30 Gambar 3.4 Vessel 32 Gambar 3.5 Box Solar Cooker 32 Gambar 3.6 Air dan Beras 33 Gambar 3.7 Plat alumunium 34 Gambar 3.8 Erythritol 34 Gambar 3.9 Experimental Set-up pada saat Charging 35

10 Gambar 3.10 Expermental Set-up pada saat Discharging 36 Gambar 3.11 Diagram Blok Proses Pengerjaan Skripsi 38 Gambar 4.1 Sesaat, Sebelum, dan Sesudah pengujian 39 Gambar 4.2 Vessel Tahap Pertama 39 Gambar 4.3 Perbandingan Radiasi Matahari Aktual dan Teoritis 15 Maret Gambar 4.4 Grafik Time vs Temperatur Pengujian Tanggal 15 Maret Gambar 4.5 Perbandingan Radiasi Matahari Aktual dan Teoritis 17 Maret Gambar 4.6 Grafik Time vs Temperatur Pengujian Tanggal 17 Maret Gambar 4.7 Vessel Tahap Kedua 45 Gambar 4.7 Perbandingan Radiasi Matahari Aktual dan Teoritis 28 Maret Gambar 4.8 Grafik Time vs Temperatur Pengujian Tanggal 28 Maret Gambar 4.9 Perbandingan Radiasi Matahari Aktual dan Teoritis 2 April Gambar 4.10 Grafik Time vs Temperatur Pengujian Tanggal 02 April Gambar 4.11 Perbandingan Radiasi Matahari Aktual dan Teoritis 23 April Gambar 4.12 Grafik Time vs Radiasi vs Temperatur Pengujian 23 April

11 DAFTAR SIMBOL Simbol Arti Satuan A k Luas penampang kolektor m 2 A v Luas Penampang vessel m 2 c air Panas Jenis air kj/kg c beras Panas Jenis beras kj/kg c p Panas Jenis kj/kg c pcm Panas Jenis pcm kj/kg d v Diameter vessel m g gravitasi bumi m/s 2 G sc Daya radiasi rata-rata yang diterima atmosfer bumi W/m 2 Gaa Rata-rata radiasi matahari selama proses charging W/m 2 h Koefisien Perpindahan Panas Konveksi W/m 2 K I Intensitas Radiasi W/m 2 k Konduktivitas Bahan Termal W/m K k u Kalor Uap kj/kg kl Kalor latent kj/kg L Panjang m Nu Bilangan Nusselt - Pr Prandatl - Q Laju Perpindahan Panas MJ Q pcm Energi PCM MJ Q radiasi Energi Radiasi MJ Q nasi Energi untuk memasak nasi J Ra Bilangan Rayleigh - r Jari-jari vessel cm T s T r T pcmmax T abmax T fo in Temperatur permukaan Temperatur lingkungan Temperatur maximum PCM Temperatur maximum Plat absorber Temperatur dimana makanan dimasukkan

12 T fo out Temperatur dimana makanan dikeluarkan t fo in Waktu dimana makanan dimasukkan Jam t fo out Waktu dimana makanan dimasukkan Jam v Viskositas kinematik m 2 /s Huruf Yunani Simbol Arti Satuan β Koefisien Udara 1 / K T Perbedaan Temperatur awal dan akhir t Selang waktu perhitungan s ρ Massa Jenis kg/m 3 α Diffusivitas termal m 2 /s η Effisiensi - π Konstanta -

dokumen-dokumen yang mirip

PENGUJIAN KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DILENGKAPI ABSORBER MIRING

PENGUJIAN KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DILENGKAPI ABSORBER MIRING SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik HERU MANIMBUL HUTASOIT NIM. 090401043 DEPARTEMEN TEKNIK