SKRIPSI ANALISA PERFORMANSI KOLEKTOR SURYA PELAT BERGELOMBANG UNTUK PENGERING BUNGA KAMBOJA DENGAN EMPAT SISI KOLEKTOR Oleh : I NYOMAN WIDYA PUTRA YASA NIM : 0919351019 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK PROGRAM NONREGULER UNIVERSITAS UDAYANA 2015
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan anugrah-nya penulis dapat menyelesaikan Proposal skripsi yang berjudul Analisa Performansi Kolektor Surya Pelat Bergelombang Untuk Pengering Bunga Kamboja Dengan Empat Sisi Kolektor Dalam penyusunan Proposal skripsi ini penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST, MASc. PhD, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana. 2. Bapak Ketut Astawa, ST. MT, selaku Dosen Pembimbing I dalam penyusunan Proposal skripsi 3. Bapak Ir. Nengah Suarnadwipa, MT, selaku Dosen Pembimbing II 4. Bapak Si Putu Gede Gunawan Tista, ST. MT, selaku Koordinator Proposal skripsi Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana. 5. I Made Gatot Karohika ST,MT, selaku Dosen Pembimbing Akademik 6. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 7. Semua pihak dan kawan-kawan Jurusan Teknik Mesin Non Reguler yang telah membantu dalam penyelesaian proposal skripsi. Penulis menyadari bahwa Proposal skripsi ini tentunya jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan. Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila ada kekurangan ataupun kesalahan dalam penulisan proposal skripsi ini. Denpasar, Agustus 2015 Penulis
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN.. LEMBAR PERSETUJUAN. LEMBAR PERNYATAAN. ABSTRAK.. ABSTRACT KATA PENGANTAR.... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR.. DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN.. i ii iii iv v vi vii viii ix x BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Manfaat Penelitian... 3 BAB II DASAR TEORI... 5 2.1 Perpindahan Panas... 5 2.1.1 Perpindahan Panas Konduksi... 5 2.1.2 Perpindahan Panas Konveksi... 6 2.1.3 Perpindahan Panas Radiasi... 8 2.2 Konstanta Matahari... 9 2.3 Radiasi Matahari... 10 2.3.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penerimaan Radiasi Matahari di Bumi... 12 2.4 Kolektor Surya... 18 2.4.1 Bagian-Bagian Kolektor Surya.... 18 2.4.2 Radiasi yang Diserap Kolektor Surya...... 19 2.5 Kolektor Surya Pela Bergelombang Sebagai Pelat Penyerap dan Pembuat Arah Alur Aliran Fluida... 20 2.5.1 Penggunaan Pelat Bergelombang... 20 2.5.2 Aliran Fluida pada Pelat Bergelombang... 22 2.5.3 Kolektor Surya Pelat Bergelombang... 22 2.6 Energi Berguna dan Efisiensi Kolektor Surya... 25 2.6.1 Laju Aliran Massa Fluida... 25 2.6.2 Energi Berguna Kolektor Surya... 26 2.6.3 Efisiensi Kolektor Surya.. 26 2.7 Pengering Surya... 28 2.7.1 Efiensi Dalam Proses Pengeringan Surya... 28 2.7.2 Efiensi Pengeringan Surya... 30 BAB III METODE PENELITIAN... 32 3.1 Bahan dan Alat Penelitian... 32 3.2 Variabel Penelitian... 35
3.2.1 Variabel Bebas... 35 3.2.2 Variabel Terikat.... 36 3.3 Tahap dan Prosedur Pengujian... 36 3.4 Diagram Alur Pengujian... 37 3.5 Langkah Perhitungan... 37 3.6 Waktu dan Tempat Pengujian... 38 BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN.. 39 4.1 Data Ukur Pengujian 39 4.2 Perhitungan Pemakaian Energi 39 4.3 Grafik dan Pembahasan... 47 4.3.1 Pengaruh Radiasi Matahari Terhadap Temperatur Udara Pengering. 47 4.3.2 Pengaruh Radiasi Matahari Terhadap Temperatur Udara Pengering.. 49 4.3.3 Pemakaian Energi Pada Proses Pengeringan.. 51 4.3.4 Perbandingan Pemakaian Energi Tiap Kolektor. 52 4.3.4.1 Perbandingan Energi Masuk Tiap Kolektor 52 4.3.4.2 Perbandingan Energi Radiasi Tiap Kolektor... 53 4.3.4.3 Perbandingan Energi Berguna Tiap Kolektor.. 54 4.3.4.3 Perbandingan Energi Keluar Tiap Kolektor.... 54 4.3.5 Kadar Air Bunga Kamboja dan Efisiensi Pengeringan... 55 BAB V PENUTUP.. 56 5.1 Kesimpulan.. 56 5.2 Saran 56 DAFTAR PUSTAKA... 57 LAMPIRAN... 59
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Proses perpindahan panas secara konduksi... 5 Gambar 2.2 Perpindahan panas konduksi pada bidang datar....... 5 Gambar 2.3 Proses perpindahan panas secara konveksi....... 7 Gambar 2.4 Perpindahan panas konveksi dari permukaan media padat ke fluida yang mengalir..... 7 Gambar 2.5 Proses perpindahan panas secara radiasi... 8 Gambar 2.6 Bola matahari. 9 Gambar 2.7 Bagan pengaruh radiasi datang... 11 Gambar 2.8 Fenomena refleksi spektakular (a) dan refleksi baur (b).. 11 Gambar 2.9 Radiasi sorotan dan radiasi sebaran... 12 Gambar 2.10 Posisi peredaran matahari. 13 Gambar 2.11 Sudut zenith, sudut kemiringan, sudut azimuth permukaan, sudut azimuth surya..... 14 Gambar 2.12 Deklinasi matahari, posisi dalam panas 15 Gambar 2.13 Bagian bumi yang menunjukkan β,ø,ø dan(ø-β) untuk belahan utara... 17 Gambar 2.14 Penyerapan radiasi matahari oleh kolektor... 19 Gambar 2.15 Grafik hubungan antara sudut timpa dengan refleksivitas 21 Gambar 2.16 Proses pemantulan berulang pada pelat bergelombang.... 21 Gambar 2.17 Aliran fluida pada pelat bergelombang. 22 Gambar 2.18 Skema kolektor surya pelat bergelombang... 23 Gambar 2.19 Rangkaian thermal kolektor.. 24 Gambar 2.20 Inclined manometer... 25 Gambar 3.1 Bunga kamboja jenis cendana kuning........ 32 Gambar 3.2 Ilustrasi alat pengering surya...... 33 Gambar 3.3 Penempatan alat ukur ( tampak samping)... 35 Gambar 3.4 Langkah pengujian dan pengambilan data. 38 Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Radiasi Matahari Terhadap Perkembangan Suhu Selama Pengujian Pada Kolektor 1. 47 Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Radiasi Matahari Terhadap Perkembangan Suhu Selama Pengujian Pada Kolektor 2. 48 Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Radiasi Matahari Terhadap Perkembangan Suhu Selama Pengujian Pada Kolektor 3. 48 Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Radiasi Matahari Terhadap Perkembangan Suhu Selama Pengujian Pada Kolektor 4. 49 Gambar 4.5 Perbandingan Pengaruh Radiasi Matahari Terhadap Perkembangan Suhu Selama Pengujian Tiap Kolektor. 49 Gambar 4.6 Perbandingan Pengaruh Radiasi Matahari Terhadap Perkembangan Suhu Selama Pengujian Tiap Kolektor 50 Gambar 4.7 Grafik Pemakaian Energi Pada Proses Pengeringan Pada Kolektor 1.. 51 Gambar 4.8 Grafik Pemakaian Energi Pada Proses Pengeringan Pada Kolektor 2.. 52 Gambar 4.9 Grafik Pemakaian Energi Pada Proses Pengeringan Pada Kolektor 3.. 52 Gambar 4.10 Grafik Pemakaian Energi Pada Proses Pengeringan Pada Kolektor 4.. 52
Gambar 4.11 Perbandingan Energi Masuk Tiap Kolektor 53 Gambar 4.12 Perbandingan Energi Radiasi Matahari Tiap Kolektor. 53 Gambar 4.13 Perbandingan Energi Berguna Tiap Kolektor. 54 Gambar 4.14 Perbandingan Energi Keluar Tiap Kolektor 54 Gambar. 4.15 Grafik Kadar Air Bunga Kamboja dan Efisiensi Pengeringan.. 55
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data Ukur Pengujian... 39 Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Pemakaian Energi Pada Pengering Surya.. 46
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Properties Air dan Udara 60 Lampiran 2. Hasil Uji Laboratorim. 61 Lampiran 3. Kegiatan Selama Pengujian. 62