PENGUJIAN KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DILENGKAPI ABSORBER MIRING

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "PENGUJIAN KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DILENGKAPI ABSORBER MIRING"

Dewi Makmur
7 tahun lalu
Tontonan:

1 PENGUJIAN KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DILENGKAPI ABSORBER MIRING SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik HERU MANIMBUL HUTASOIT NIM DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 PENGUJIAN KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DILENGKAPI ABSORBER MIRING HERU MANIMBUL HUTASOIT NIM Diketahui / Disahkan : Disetujui Oleh : Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing, Fakultas Teknik USU Ketua, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Tekad Sitepu NIP: NIP :

3 PENGUJIAN KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DILENGKAPI ABSORBER MIRING HERU MANIMBUL HUTASOIT NIM Telah Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 695 pada Tanggal 25 Juli 2014 Pembimbing, Ir.Tekad Sitepu NIP

4 PENGUJIAN KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DILENGKAPI ABSORBER MIRING HERU MANIMBUL HUTASOIT NIM Telah Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 695 pada Tanggal 25 Juli 2014 Pembanding I, Pembanding II, Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST., MT Tulus B Sitorus, ST., MT NIP NIP

5 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN KARTU BIMBINGAN TUGAS SARJANA MAHASISWA Sub. Program Studi Bidang Studi Judul Tugas NO : 2133/TS/2013 : Konversi Energi : Perpindahan Panas : Pengujian Kompor Surya Tipe Kotak Dilengkapi Absorber Miring. Diberikan Tgl. : 18 Februari 2014 Selesai Tgl.: 18 Agustus 2014 Dosen Pembimbing : Ir. Tekad Sitepu Nama Mhs : Heru Manimbul H. N.I.M : No. Tanggal Kegiatan Asistensi Bimbingan Februari 2014 Spesifikasi tugas skripsi Februari 2014 ACC proposal 3. 3 Maret 2014 Asistensi Bab I Maret 2014 Asistensi Bab II Mei 2014 Asistensi Bab III 6. 7 Juni 2014 Pembuatan Alat Juni 2014 Pengujian Juni 2014 Asistensi Bab IV Juli 2014 Asistensi Bab V Juli 2014 Asistensi keseluruhan Juli 2014 ACC seminar 12. Tanda Tangan Dosen Pemb. CATATAN : Diketahui, 1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Ketua Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing setiap Asistensi. F.T. U.S.U 2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi. 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen, bila kegiatan Asistensi telah selesai. Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP

6 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 2133/TS/2013 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA : 17 / 02 /2013 MEDAN PARAF : TUGAS SARJANA NAMA : HERU MANIMBUL HUTASOIT N I M : MATA PELAJARAN SPESIFIKASI : PERPINDAHAN PANAS : Lakukanlah pengujian sebuah kompor surya tipe kotak yang dilengkapi absorber miring sebagai kolektor dan penyuplai panas pada kompor surya tersebut secara konveksi natural dengan luas absorber rata dan miring adalah 0,59 m x 0,59 m dan 0,9 m x 0,59 m. Ujilah kompor tersebut dengan memanaskan air (H 2 O) secara langsung pada kondisi cerah. Lakukanlah pengukuran temperatur maksimum yang dicapai air, efisiensi kompor tersebut dan intensitas radiasi matahari selama pengujian berlangsung. DIBERIKAN TANGGAL : 18 Februari 2014 SELESAI TANGGAL : 18 Agustus 2014 KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, MEDAN, 18 Februari 2014 DOSEN PEMBIMBING, Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Tekad Sitepu NIP NIP :

7 PENGUJIAN KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DILENGKAPI ABSORBER MIRING HERU MANIMBUL HUTASOIT NIM Telah disetujui oleh: Pembimbing, Ir.Tekad Sitepu NIP Penguji I, Penguji II, Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST., MT Tulus B Sitorus, ST., MT NIP NIP Diketahui oleh : Departemen Teknik Mesin Ketua, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP

8 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul PENGUJIAN KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DILENGKAPI ABSORBER MIRING dengan baik. Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Strata-1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin Sub bidang Konversi Energi, Fakultas Teknik,. Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak mendapat dukungan dari berbagai pihak berupa dorongan, semangat, doa dan bantuan baik materil, moril, maupun spirital. Untuk itu pada kesempatan ini, Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua penulis M.Hutasoit dan R.Sihotang yang tidak pernah putusputusnya memberikan dukungan materil dan doa serta kasih sayangnya yang tak terhingga kepada penulis. 2. Bapak Ir. Tekad Sitepu selaku dosen pembimbing, yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis. 3. Bapak Dr.Eng. Himsar Ambarita,ST.MT. dan Bapak Tulus B.Sitorus, ST.MT sebagai dosen pembanding yang telah bersedia memberikan saran dan kritik yang sangat membangun. 4. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin. 5. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera. 6. Bapak Mahadi, ST selaku dosen wali. 7. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Jurusan Teknik Mesin di Universitas sumatera Utara, Yang telah banyak membantu penulis dan memberikan bimbingan selama perkuliahan. ii

9 8. Rekan satu team skripsi yaitu Zulvia C.Ginting. 9. Seluruh mahasiswa Departemen Teknik Mesin terkhusus stambuk 2009 yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu. Dengan sepenuh hati, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata,penulis mengucapkan terima kasih atas perhatiannya. Medan, 18 Februari 2014 Penulis, Heru Manimbul Hutasoit iii

10 ABSTRAK Penelitian dilakukan melalui percobaan memanaskan air dengan kompor surya tipe kotak yang dilengkapi absorber dan miring yang memiliki luas kolektor 0,59 m x 0,59 m dan 0,9 m x 0,59 m. Penelitian dilakukan pada kondisi cuaca cerah. Pada kompor surya diharapkan absorber miring dapat mensuplai panas dengan prinsip konveksi alamiah. Percobaan dilakukan dengan memanaskan air sebanyak 1, 2 dan 3 liter mencapai suhu 87,83 o C, 77,97 o C, dan 88,74 o C dengan efisiensi 4,357 %, 6,091 % dan 10,419 %. Perbedaan temperatur tersebut dipengaruhi oleh besarnya intensitas radiasi selama pengujian dengan besar intersitas radiasi pengukuran rata-rata 595,9 W/m 2, 478,5 W/m 2, dan 619,26 W/m 2. Efisiensi meningkat seiring meningkatnya kapasitas air yang diuji serta laju penyerapan energi oleh air. Semakin banyak energi yang diserap oleh air maka efisiensi akan meningkat pula. Energi panas yang diterima air selama pengujian 1 liter, 2 liter dan 3 liter adalah 0,2397 MJ, 0,423 MJ,dan 0,735 MJ dengan energi radiasi yang diserap oleh absorber sebesar 5,5 MJ, 6,94 MJ dan 7,05 MJ. Kata kunci : energi surya, kompor surya, konveksi alamiah iv

11 ABSTRACT The study was conducted through an experiment heating water with solar cookers box type absorber equipped and oblique that has collector area of 0.59 mx 0.59 mx 0.59 m and 0.9 m. The study was conducted in fine weather conditions. In the solar cooker can be tilted absorber is expected to supply heat to the principle of natural convection. Experiments carried out by heating the water as much as 1, 2 and 3 liters of reach temperatures 87,83oC, 77,97oC, and C with efficiency 4.357%, 6.091% and %. The difference in temperature is influenced by the magnitude of the intensity of radiation during the tests with large intersitas average radiation measurements W / m 2, W / m 2, and W / m 2. Efficiency increases with increasing the capacity of the water tested as well as the rate of energy absorption by water. The more energy that is absorbed by water, the efficiency will increase as well. Heat energy received 1 liter of water during the test, 2 liters and 3 liters is MJ, MJ 0.423, and MJ of radiation energy absorbed by the absorber at 5.5 MJ, 6.94 MJ and 7.05 MJ Key words: solar energy, solar cookers, natural convection v

12 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i KATA PENGANTAR... ii ABSTRAK... iv ABSTRACT... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR GRAFIK... ix DAFTAR SIMBOL... x DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Perpindahan Panas Perpindahan Panas Konduksi Teori Dasar Konveksi Perhitungan Panas Radiasi Radiasi Surya Teori Dasar Radiasi Surya Posisi Matahari Konveksi Paksa Konveksi Alamiah Konveksi Alamiah pada Plat luar Konveksi Alamiah pada Ruang Tertutup Efisiensi Termal Pemanfaatan Energi Surya vi

13 2.7 Kompor Surya Sejarah Kompor Surya BAB III METODOLOGI PENELITIAN Objek Penelitian Parameter Penelitian Waktu dan Tempat Peralatan Pengujian Bahan Pengujian Experimental Setup Prosedur Pengujian BAB IV DATA DAN ANALISA DATA Design Kompor Surya Rancangan Perhitungan Kehilangan Panas Kompor Surya Hasil Pengujian Hasil Pengujian 11 Juni Hasil Pengujian 12 Juni Hasil Pengujian 13 Juni Analisa Data Hasil Pengujian Analisa Data Hasil Pengujian 11 Juni Analisa Data Hasil Pengujian 12 Juni Analisa Data Hasil Pengujian 13 Juni Efisiensi Efisiensi Pengujian 11 Juni Efisiensi Pengujian 12 Juni Efisiensi Pengujian 13 Juni BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... vii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Radiasi sorotan tiap jam pada permukaan miring dari pengukuran I b... 8 Gambar 2.2 Radiasi sinar matahari... 9 Gambar 2.3 Deklinasi matahari Gambar 2.4 Posisi sudut matahari Gambar 2.5 Ruang tertutup yang tinggi dan rendah Gambar 2.6 Ruang tertutup Gambar 2.7 konveksi alamiah pada ruang tertutup yang miring Gambar 2.8 Solar Water Heater[ Gambar 2.9 Kompor surya panel Gambar 2.10 Solar Driers Gambar 3.1 Komputer Gambar 3.2 Agilient 3 a 972 A Gambar3.3 Hobo Microstation data logger Gambar 3.4 Kompor Surya Gambar 3.5 Kayu Gambar 3.6 Rockwool Gambar 3.7 Kaca Gambar 3.8 Sterofoam Gambar 3.9 Pelat Aluminium Gambar 3.10 Experiment Setup Gambar 3.11 Diagram Alir Gambar 4.1 Design Kompor Surya Gambar 4.2 Body 1 Kompor Surya Gambar 4.3 Body 2 Kompor Surya viii

15 DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1 Temperatur terhadap waktu pada pengujian I Grafik 2.2 Intensitas Rad.Matahari terhadap waktu pada pengujian I Grafik 4.3 Temperatur terhadap waktu pada pengujian II Grafik 4.4 Intensitas Rad.Matahari terhadap waktu pada pengujian II Grafik 4.5 Temperatur terhadap waktu pada pengujian III Grafik 4.6 Intensitas Rad.Matahari terhadap waktu pada pengujian III Grafik 4.7 korelasi fraksi radiasi sebaran terhadap radiasi global ix

16 DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Satuan A Luas penampang m 2 c p Panas jenis kj/kg. K h Koefisien perpindahan panas konveksi W/m 2. K k Konduktivitas termal bahan W/m. K L Panjang plat m t Tebal isolasi m Nu Bilangan Nusselt - Pr Bilangan Prandtl - Re Bilangan Reynold kj T Temperatur lingkungan luar T s Temperatur permukaan v Viskositas kinematik m 2 /s I Intensitas radiasi W/m 2 R al Bilangan Rayleigh - q Laju perpindahan panas W Q Energi panas MJ m Massa zat kg g Grafitasi m/s 2 Huruf Yunani Simbol Arti Satuan T Perbedaan Temperatur awal dan akhir ρ Massa Jenis kg/m 3 η Effisiensi - β Koefisien udara 1/K σ Konstanta Stefan Boltzomann(5,67 x 10-8) W/m 2 K 4 ε Emisivitas bahan - o C x

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Sudut kritis ruang tertutup miring Tabel 4.1 Perhitungan Radiasi pada Permukaan Miring hari I Tabel 4.2 Perhitungan Radiasi pada Permukaan Miring hari II Tabel 4.3 Perhitungan Radiasi pada Permukaan Miring hari III xi

dokumen-dokumen yang mirip

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014 PENGUJIAN SEBUAH KOMPOR SURYA TIPE KOTAK YANG DILENGKAPI ABSORBER MIRING DENGAN MODIFIKASI PENAMBAHAN SEKAT PADA BIDANG MIRING SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana