RANCANG BANGUN DAN ANALISA KOLEKTOR SURYA TIPE PLAT DATAR BERSIRIP UNTUK PENGHASIL PANAS PADA PENGERING HASIL PERTANIAN DAN PERKEBUNAN

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "RANCANG BANGUN DAN ANALISA KOLEKTOR SURYA TIPE PLAT DATAR BERSIRIP UNTUK PENGHASIL PANAS PADA PENGERING HASIL PERTANIAN DAN PERKEBUNAN"

Sri Sasmita
6 tahun lalu
Tontonan:

RANCANG BANGUN DAN ANALISA KOLEKTOR SURYA TIPE PLAT DATAR BERSIRIP UNTUK PENGHASIL PANAS PADA PENGERING HASIL PERTANIAN DAN PERKEBUNAN SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

1 RANCANG BANGUN DAN ANALISA KOLEKTOR SURYA TIPE PLAT DATAR BERSIRIP UNTUK PENGHASIL PANAS PADA PENGERING HASIL PERTANIAN DAN PERKEBUNAN SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik ANDRI M. SIJABAT NIM PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa sebab kasih dan anugrah yang melimpah sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini dengan judul Rancang Bangun Prototype Kolektor Surya Tipe Plat Datar Bersirip untuk Penghasil Panas pada Pengering Produk Pertanian dan Perkebunan. Skripsi ini disusun dan diselesaikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan dan memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Fakultas Teknik, Departemen Teknik Mesin,. Dalam menyelesaikan skripsi ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi penulis, namun berkat dorongan, semangat, doa, nasihat dan bantuan baik materil, maupun moril dari berbagai pihak akhirnya skripsi ini dapat diselesaikan. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banya terimakasih kepada: 1. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 2. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST., MT. selaku dosen pembimbimg yang telah meluangkan waktunya dalam memberikan arahan dan masukan dalam penyelesaian skripsi ini. 3. Bapak Tulus Burhanudin Sitorus, ST., MT. selaku Dosen Pembanding I dan bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen pembanding II yang telah memberikan banyak masukan dalam perbaikan skripsi ini. 4. Ibu S. Farah Dina sebagai pembimbing lapangan yang telah banyak memberikan masukan, arahan dan juga motivasi sehingga penulis dapat tetap semangat dalam menyelesaikan skripsi ini. 5. Para staff pengajar dan pegawai di Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara. 6. Orang Tua penulis yang senantiasa mendukung penulis dalam daya, dana dan doa. 7. Bapak Jufrizal yang menjadi abang dan sahabat penulis selama pengerjaan skripsi yang selalu memberi semangat dan motivasi juga ilmu sehingga penulis terbantu dalam menyelesaikan beberapa permasalahan. i

6 8. Aprizal Nasution dan Muhardityah, rekan satu team yang telah bersamasama dengan penulis baik hujan dan terik matahari dalam memulai hingga menyelesaikan skripsi ini. 9. Dan yang terakhir sekali kepada seluruh rekan, teman dan sahabat sepelayanan di YAKPM BPC-Medan yang terus berdoa, mendukung dan memberikan semangat dalam suka dan duka kepada penulis sehingga penulis dapat terus berjuang menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari masih banyak kekurangan-kekurangan dalam skripsi ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk perbaikan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih. Medan, Juni 2014 Penulis, Andri M. Sijabat ii

7 Abstrak Pengeringan merupakan salah satu cara untuk mengurangi kadar air. Proses pengeringan yang umum dikenal adalah penjemuran secara langsung di bawah sinar matahari dan yang paling sering digunakan oleh para petani yang ada di Indonesia untuk mengeringkan hasil pertanian mereka. Cara ini masih sangat konvensional dan memiliki banyak kendala salah satunya adalah factor cuaca. Cuaca yang tidak menentu akan sangat mempengaruhi kualitas dari hasil panen yang dijemur. Kadar air yang terlalu tinggi akibat panas yang tidak cukup untuk mengurangi kadar air akan memicu berkembangnya mikroba atau jamur yang dapat mengakibatkan pembusukan. Oleh karena itu, dirancang sebuah alat untuk dapat membantu petani memaksimalkan pengeringan hasil pertanian mereka. Alat yang dirancang adalah kolektor surya tipe plat datar bersirip dengan ukuran 2 m x 2 m x 0,17 m. Kolektor surya terdiri dari lapisan kayu, sterofoam dan rockwoll sebagai isolator, plat alumunium sebagai penyerap panas dan kaca sebagai penutup. Selain kolektor, dirancang juga ruang pengering sebagai tempat pengeringan hasil pertanian dengan ukuran 2 m x 1 m x 1 m. Sampel yang digunakan dalam pengujian alat ini adalah ubi kayu (cassava) dan cabai merah. Untuk mendapatkan efisiensi daripada kolektor dilakukan pengujian selama 2 (dua) hari pada kondisi cuaca cerah. Dari hasil analisis yang dilakukan diperoleh panas radiasi rata-rata yang dapat diserap kolektor adalah 1856,755 watt, kehilangan panas rata-rata pada kolektor adalah 442,57 watt dan efisiensi rata-rata dari kolektor surya yang didapat selama proses pengujian adalah 69,70% Kata Kunci: Pengeringan, Kolektor Surya, Sirip, Pindahan Panas iii

8 Abstract Drying is one way to reduce the water content. The drying process is commonly known direct drying in the sun and are most commonly used by farmers in Indonesia to dry their crops. This is still a very conventional way and had a lot of obstacles one of which is the weather factor. Erratic weather will greatly affect the quality of the crop is dried. The water content is too high due to heat is not sufficient to reduce the moisture content will lead to the development of microbes or fungi that can lead to decay. Therefore, a tool designed to help farmers maximize their drying agricultural products. Is a tool designed solar collectors flat plate type finned with size 2 mx 2 mx 0.17 m. Solar collector consists of a layer of wood, sterofoam and rockwoll as insulators, aluminum plate as a heat sink and as a cover glass. In addition to the collector, drying chamber is also designed as a drying agricultural products with a size of 2 mx 1 mx 1 m. The samples used in the testing of this tool is manioc (cassava) and red chili. To obtain the efficiency of the collector rather than testing for 2 (two) days in sunny conditions. From the results obtained by the analysis carried an average heat radiation that can be absorbed by the collector is watts, the average heat loss in collector is watts and the average efficiency of the solar collector obtained during the testing process is % Keywords: Drying, Solar Collector, fins, Moving Heat Transfer iv

9 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GRAFIK... x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Manfaat Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pengeringan Jenis-jenis Pengeringan Kolektor dan Jenis-jenisnya Sirip (Fin) Efisiensi Sirip (Fin Efficiency) Efisiensi Sirip Menyeluruh (Overall Fin Efficiency) Pemanfaatan Energi Matahari Tinjauan Pindahan Panas Perpindahan Panas Konduksi Perpindahan Panas Konveksi Perpindahan Panas Radiasi Tinjauan Mekanika Fluida BAB III METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Metode Desain v

10 3.3. Perancangan Alat dan Pemilihan Bahan Kaki Penyangga Alat Pengering Perancangan Lemari Pengering Perancangan Kolektor Surya Perancangan Pelat Absorber dan Sirip Perancangan Kaca Penutup Perancangan Isolasi Alat dan Bahan Pengujian yang Digunakan Peralatan Pengujian Bahan Pengujian Experimental Set Up BAB IV RANCANG BANGUN DAN HASIL DATA Rancang Bangun Alat Penyangga Alat Pengering Lemari Pengering Kolektor Surya Perhitungan dan Hasil Data Analisis Intensitas Radiasi Matahari (Solar Radiation) Perhitungan Kolektor Surya Menghitung Kecepatan Profil (v) Kolektor Menghitung Temperatur Masuk Lemari Pengering Menghitung Koefisien Konveksi Menghitung Kehilangan Panas Menghitung Panas Masuk (Q in ) pada Kolektor Menghitung Panas Digunakan (Q u ) pada Kolektor Menghitung Efisiensi Kolektor Menghitung Efisiensi Sirip Menghitung Kehilangan Panas pada Kolektor Bersirip Menghitung Panas Masuk (Q in ) pada Kolektor Bersirip Menghitung Panas Digunakan (Q u ) pada Kolektor Bersirip Menghitung Efisiensi (η) pada Kolektor Bersirip vi

11 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema sistem pengering dengan energi surya... 8 Gambar 2.2 Komponen-komponen umum kolektor... 9 Gambar 2.3 Kolektor surya pelat datar Gambar 2.4 Kolektor surya prismatic Gambar 2.5 Kolektor Surya Konsentrator Gambar 2.6 Evacuated Tube Collector Gambar 2.7 Sketsa Penampang Sirip Gambar 2.8 Penampang Multi Sirip Gambar 2.9 Hubungan Matahari dan Bumi Gambar 2.10 Energi yang masuk ke Bumi Gambar 2.11 Perpindahan Panas Konduksi Gambar 2.12 Perpindahan Panas Konduksi Pada Kolektor Gambar 2.13 Perpindahan Panas Konveksi Paksa dan Konveksi Natural Gambar 2.14 Perpindahan Panas Konveksi Plat Datar Gambar 2.15 Konveksi Natural dan Tebal Lapisan Batas pad Bidang Miring 23 Gambar 2.16 Perpindahan Panas Radiasi Gambar 2.17 Penampang Saluran Nozel Gambar 3.1 Laptop Gambar 3.2 Agilient A Gambar 3.3 Hobo Microstation data logger Gambar 3.4 (a) Weight Display (b) load cell Gambar 3.5 Ubi Kayu Gambar 3.6 Cabai Merah Gambar 3.7 Experimental Set Up Gambar 4.1 Alat Pengering Gambar 4.2 Rangka Pengering Gambar 4.3 Lemari Pengering Gambar 4.4 Sirip Kolektor Gambar 4.5 Dimensi Kolektor Surya Gambar 4.6 Penampang Kolektor Surya Gambar 4.7 Lapisan-lapisan Susunan Kolektor viii

13 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Spesifikasi Pyranometer Tabel 3.2 Spesifikasi Wind Velocity Sensor Tabel 3.3 Spesifikasi Ambient Measurement Apparatus Tabel 3.4 Spesifikasi T dan RH Smart Sensor Tabel 4.1 Konduktivitas Bahan Tabel 4.2 Data Intensitas Radiasi Matahari Tanggal 25 Maret Tabel 4.3 Data Intensitas Radiasi Matahari Tanggal 10 April Tabel 4.4 Data Suhu dan Intensitas Radiasi Matahari Maksimum 25 Maret Tabel 4.5 Sifat Fisik Udara pada Temperatur Film 337,23 K Tabel 4.6 Sifat Fisik Udara pada Temperatur Film 309,775 K Tabel 4.7 Sifat Fisik Udara pada Temperatur Film 360,965 K Tabel 4.8 Data Temperatur Kolektor Tanggal 25 Maret Tabel 4.9 Data Kolektor Bersirip dan Tanpa Sirip Tanggal 25 Maret Tabel 4.10 Data Temperatur Kolektor Tanggal 10 April Tabel 4.11 Data Kolektor Bersirip dan Tanpa Sirip Tanggal 25 April ix

14 DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1 Grafik Intensitas Radiasi Matahari Tanggal 25 Maret Grafik 4.2 Grafik Intensitas Radiasi Matahari Tanggal 10 April Grafik 4.3 Grafik Waktu vs Temperatur Tanggal 25 Maret Grafik 4.4 Grafik Waktu vs Intensitas Radiasi Matahari dan Efisiensi Kolektor Bersirip dan Tanpa Sirip Tanggal 25 Maret Grafik 4.5 Grafik Waktu vs Temperatur Tanggal 10 April Grafik 4.6 Grafik Waktu vs Intensitas Radiasi Matahari dan Efisiensi Kolektor Bersirip dan Tanpa Sirip Tanggal 10 April x

dokumen-dokumen yang mirip

PENGUJIAN PERFORMANSI MESIN PENGERING TENAGA SURYA DENGAN MENGGUNAKAN KOLEKTOR BERSIRIP DAN PRODUK YANG DIKERINGKAN CABAI MERAH

PENGUJIAN PERFORMANSI MESIN PENGERING TENAGA SURYA DENGAN MENGGUNAKAN KOLEKTOR BERSIRIP DAN PRODUK YANG DIKERINGKAN CABAI MERAH SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana