BAB IV PERHITUNGAN SOLAR COLLECTOR TYPE PARABOLIC TROUGH

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "BAB IV PERHITUNGAN SOLAR COLLECTOR TYPE PARABOLIC TROUGH"

Yuliani Sutedja
7 tahun lalu
Tontonan:

1 BAB IV PERHITUNGAN SOLAR COLLECTOR TYPE PARABOLIC TROUGH 4.1. Perhitungan Akibat Gerakan Semu Harian Matahari Perhitungan Sudut Deklinasi Untuk mengetahui sudut deklinasi (δ) menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ]: (2.4) δ =23,45 sin () Dimana n adalah hari ke-n [Wiliam A. Beckman Halaman 14] dalam 1 tahun( 1 untuk tanggal 1 Januari dan 365 untuk 31 Desember,penelitian dilakukan pada tanggal 7 juni maka n = 158 δ = 23,45 sin () = 22,74 o Perhitungan Persamaan Waktu Untuk mengetahui persamaan waktu (E) menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.6) E = 229,2{0, , cos B 0, sin B - 0, cos 2B - 0,04089 sin 2B} Untuk mencari nilai B menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.7) 39

40 Dengan B = () B = () B =154,85 o Maka : E = 229,2{0,000075 + 0,001868 cos (154,85 0 ) 0,032077 sin (154,85 0 ) - 0,014615 cos (2 x 154,85 0 ) - 0,04089 sin (2 x 154,85 0 ) } =1,576 menit 4.1.3 Perhitungan waktu surya Untuk mengetahui waktu surya kita bisa menggunkan persamaan [Wiliam A.

2 40 Dengan B = () B = () B =154,85 o Maka : E = 229,2{0, , cos (154,85 0 ) 0, sin (154,85 0 ) - 0, cos (2 x 154,85 0 ) - 0,04089 sin (2 x 154,85 0 ) } =1,576 menit Perhitungan waktu surya Untuk mengetahui waktu surya kita bisa menggunkan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.8) Solar Time = Standart Time + [4(Lst Lloc) + E] Standart time diambil jam tengah antara jam awal pengambilan data dan jam akhir pengambilan data : penelitan ini mengambil waktu antara jam wib wib maka : Standart Time = 12:00:00 AM Solar Time = Standart Time + [4 ( ) + 1,576] =12:09: Perhitungan Sudut Jam Untuk mengetahui sudut jam (ω) kita bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.5) ω = 15 (ST 12:00:00)

3 41 = 15 (12:09:57 12:00:00) = 2, Perhitungan Sudut Zenith Untuk mengetahui sudut zenith (θz) kita bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.9) cos θz = cos δ cos cos ω + sin δ sin = cos 22,74 cos ( 6,2 ) cos 2,48 ) + sin 22,74 sin ( 6,2 ) θz = 29, Perhitungan Sudut Altitute Matahari Untuk mengetahui sudut altitude matahari (αs) kita bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.10) αs = 90 - θz = 90-29,04 = 60, Perhitungan Sudut Azimuth Matahari Untuk mengetahui sudut azimuth matahari (γs)bisa menggunakan persmaan [Wiliam A. Beckman ] (2.11) Dengan sinγs = sinγs = (, ) (, ) (, ) γs= 4,715 o

4 Komponen Radiasi Masukan System Perhitungan Radiasi Ekstraterrestrial Untuk mengetahui radiasi ekstraterrestrial pada bidang horizontal (G 0 ) bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.12) G 0 = Gsc ( cos.. cosθz) = 1353 ( cos.. cos (29.04 ) = 1149,12 W/m Perhitungan Indeks Keerahan Langit Untuk mengetahui indeks keerahan langit (K T ) bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.13) K T = =,, = 0, Perhitungan Radiasi Hambur (Diffuse) Untuk mengetahui Radiasi hambur (diffuse) (Gd) bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.14) Untuk : 0,22 kt 0,80 Maka Gd = G (0,9511 0,1604 kt + 4,388 kt 2 16,638kT ,336 kt 4 ) Gd = 317,92 W/m 2

5 Perhitungan Radiasi Langsung (Beam) Gb = G Gd = (672, ,92) W/m2 = 354,56 W/m Perhitungan Radiasi Masukan G T = G b.r b + G d ( = 354,56 x ,92( = 672,480 W/m 2 ) + G. ρ g ( ) ( ) ) + 672,480 x 0.6 ( ( ) )

6 Perhitungan Pada System Parabolic Trough Menetukan Dimensi Parabolic Trough Untuk menentukan ukuran parabola kita bisa menggunakan parabola calculator agar kita bisa mengetahui garis fokal.program excel digunakan untuk mencari grafik/posisi titik-titik pada parabola dengan menggunakan persamaan parabola y = 4px 2 dengan x dan y sebagai posisi titik-titik pada sumbu-x dan sumbuy,p adalah jarak titik focus dan parabola.posisi titik parabola bisa dilihat pada table 4.1 dan geometri parabola didapat dengan menggambarkan titik-titik koordinat ini seperti terlihat pada gambar 4.1 dibawah ini. Table 3.1 titik-titik parabola pada sumbu-x dan sumbu-y x (cm) y(cm)

7 45 parabola y(cm) Gambar 4.1 Geometri parabola Perhitungan Luas Arperture Area (Aa) Untuk mengetahui luas arperture area (Aa) bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.18) Aa = P x L = 1500 x 1000 = mm = 1,5 m Perhitungan Luas Pipa Absorber (Ar) Untuk mengetahui luas pipa absorber (Ar) bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.19) Ar = π.d.l = 3,14 x 0,0127 x 1,75 = 0,060 m 2

8 Rasio Konsentrasi (Cr) Untuk mengetahui Rasio konsentrasi (Cr) bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.20) Cr = =,, = Perhitungan sudut rim (φ r ) Untuk mengetahui sudut rim (φ r ) bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.21) φ r = 2 tan -1 = 2 tan -1, = 100 o Perhitungan Factor Geometri (A f ) Untuk mengetahui Factor Geometri (A f ) bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.22) A f = = ( ),, (, ). = 0,34

9 Perhitungan efisiensi optic (η 0 ) Untuk mengetahui efisiensi optic (η 0 ) kita bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.23) η 0 = ρ m τ c α a γ [(1-A f tan (θ)) cos (θ))] Asumsi asumsi : ρ m = 0,89 sputtered alumunium optical reflector τ c = 1 tidak menggunakan cover α a = 0,93 untuk tembaga dalam alumunium γ = 0,81 dari table θ = 0 o tepat mengarah ke matahari Karena efisiensi optic concentrator dipengaruhi oleh variable sudut incident (θ) yang berubah-ubah tiap waktu maka efisiensi optic pun bisa berubah-ubah setiap saat. Dengan sudut incident 0 o berarti efisiensi pada perhitungan ini adalah efisiensi maksimum yang dapaat dicapai concentrator. Maka di dapat efisiensi optic : η 0 = 0,89 x 1 x 0,93 x 0,81[(1-0,34 tan (0 o )) cos (0 o ))] = 0,67 Sedangkan untuk radiasi yang terserap pipa receiver sebesar : S = G T ρ. γ. α a = 672,480 x 0,89 x 0,81 x 0,93 = 450,855 W

10 Desain thermal/ heat transfer collector Perhitungan overall heat loss coefficient (U L ) Untuk melakukan perhitungan overall heat loss coefficient (U L ) kita diharuskan mencari bilangan Re Re = =.,, = Untuk aliran udara melewati pipa tunggal dengan 1000<Re>50000 bilangan Nuselt sekitar 25% lebih besar dari pada persamaan Nu. Nu = 0,3 (Re) 0,6 = 0,3 (22935) 0,6 = 124 Untuk mengetahui h w kita bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.26) h w =Nu = 124,, = 24,8 w/m 2 o C Untuk mengetahui h r kita bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.27) h r = 4 σε T 3 = 4 x 5,67 x 10-8 x 0,72 x = 4,54

11 49 Untuk mengetahui U L kita bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.25) U L = h w x h r = 24,8 x 4,54 = w/m 2 o C Perhitungan overall heat transfer coefficient (U 0 ) Untuk melakukan perhitungan overall heat transfer coefficient (U 0 ) kita bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.28) U 0 = ( + + ) -1 Sebelum melakukan perhitungan overall heat transfer coefficient (U 0 ) terlebih dahulu kita harus mencari koefisien perpindahan panas dalam pipa yang mengaliri air (h ) h = Nu Re = Untuk aliran turbulen = ṁ =,/,, Nu = 0,0158Re 0,8 = 0,0158 x ,8 = 8,19 = 2474 aliran turbulen h = Nu Maka U 0 = ( = 8,19,, = 420,98 w/m 2 o C +,.,, = 25,72 w/m 2 o C,,, +, ) -1

12 Perhitungan efisiensi collector (F ) Untuk melakukan perhitungan efisiensi collector (F ) kita bisa menggunakan persamaan [Wiliam A. Beckman ] (2.30) F = =,, = 0,87 F r = ṁ [1 e -( A U F /ṁc )],, = [1,, e-(,,, )] = 0,842,, Berdasarkan pada standard ASHRAE 93 (Duffie &Beckman,1982), performa concentrating collector yang beroprasi pada kondisi steady state dapat dituliskan dalam persamaan (2.31) q u = F r A a [I η 0 (T T )] = ṁ C (T T ) Dari persamaan ini,ruas kiri adalah rumus teoritis. Dengan asumsi-asumsi dan perhitungan yang telah dilakukan diatas didapat energy berguna dari kolektor concentrating adalah : q u = 0,842 x 1,5 [672,480 x 0,67, (35 27)] = 369,70 watt Energy berguna ini digunakan untuk memanaskan air/fluida yang mengalir dengan laju aliran tertentu sehingga menghasilkan perbedaan temperature masuk dan temperature keluar fluida sebesar (T T ).

13 51 Untuk mencari perbedaan temperature kita bisa menggunakan persamaan (2.32) : q u = ṁ C (T T ) 557,20=, x 4473,1 x (T T ) (T T ) = 9,92 o C Jadi secara teoritis solar concentrator ini dapat menghasilkan perbedaan temperature masuk dan keluar sebesar 9,92 o C dengan asumsi-asumsi dan perhitungan parameter diatas. Efisiensi termal dari concentrating collector menurut 93 (Duffie &Beckman,1982),bisa menggunakan persamaan (2.32) η = F r [η 0 (T T )] = ṁ ( ) η = =,,, = 0,367 Maka energy yang terpakai q u adalah 369,70 watt Dan efisiensinya η adalah 0,367 x 100% = 36,7%

dokumen-dokumen yang mirip

BAB IV PERHITUNGAN OPTIMASI SOLAR COLECTOR TYPE PARABOLIC TROUGH Perhitungan Akibat Gerakan Semu Harian Matahari

BAB IV PERHITUNGAN OPTIMASI SOLAR COLECTOR TYPE PARABOLIC TROUGH Dalam melakukan optimasi pada penulisan tugas akhir ini maka langkah pertama adalah melakukan perhitungan terhadap variabel yang telah ditentukan