TUGAS AKHIR Perbandingan Temperatur Pada PTC Dengan Kamera Infrared antara Fluida Air dan Minyak Kelapa Sawit Diajukan guna melengkapi sebagian syarat dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1) Disusun oleh : Nama : Jaenal Arifin NIM : 41308010008 Program Studi : Teknik Mesin JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA 2012 i
KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan kesempatan dan kekuatan sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini tepat pada waktunya. Skripsi yang berjudul Perbandingan Temperatur Pada PTC Dengan Kamera Infrared antara Fluida Air dan Minyak Kelapa Sawit ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik Mesin di Universitas Mercu Buana. Penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Kedua orang tua dan adik tercinta yang selalu mendoakan dan terus memberi semangat kepada penulis agar dapat mengejar cita-cita. 2. Bapak Ir.Rulli Nutranta,M.Eng sebagai pembimbing yang telah meluangkan waktu dan tenaga dalam menuntun saya sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. 3. Rekan satu Tim dalam mengerjakan tugas akhir Zikmal, M.Syawal, Angga, Iwan, dan semua teman yang telah bersama-sama berjuang dalam pengerjaan tugas akhir. 4. PSM UMB tempat dimana meluangkan rasa jenuh sehingga menjadi menyenangkan dan memotivasi saya untuk lebih bersemangat. 5. Teman-teman yang telah mendoakan saya dan memberikan semangat dalam mengerjakan Tugas Akhir ini. Akhirnya, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi masyarakat dan perkembangan ilmu pengetahuan. PenuliS ( Jaenal Arifin ) v
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i. LEMBAR PERNYATAAN... ii. LEMBAR PENGESAHAN... iii. ABSTRAK... iv. KATA PENGANTAR... v. DAFTAR ISI... vi. DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR SIMBOL... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penelitian... 3 1.4 Pembatasan Masalah... 4 1.5 Metodologi Penelitian... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Energi Matahari... 7 2.2 Pergerakan Bumi Terhadap Matahari... 8 2.3 Kolektor Surya... 10 2.4 Jenis jenis Kolektor... 11 2.4.1 Kolektor Surya Prismatik... 11 2.4.2 Kolektor Surya Plat datar... 11 2.4.3 Concentrating Collectors... 12 2.4.4 Compound Parabolic Collector... 13 2.4.5 Evacuated Tube Collector... 14 2.4.6 Linear Fresnel Collector... 16 2.4.7 Parabolic Trough Collector... 17 2.4.8 Heliostat Field Collector... 17 2.4.9 Parabolic Dish Collector... 18 2.5 Pemanas Air Tenaga Surya... 20 2.6 Perpindahan Panas... 22 2.6.1 Konduksi... 22 2.6.2 Konveksi... 24 2.6.3 Radiasi... 24 2.6.4 Konduktivitas Termal... 25 2.6.5 Kalor Jenis... 26 2.6.6 Kapasitas kalor... 27 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Konsentrator Parabolik... 29 3.2 Spesifikasi Komponen... 30 vi
3.2.1 Panel Konsentrator... 30 3.2.2 Pompa Fluida... 31 3.2.3 Tangki Fluida... 31` 3.2.4 Sensor Temperatur... 32 3.2.5 Flowmeter... 33 3.2.6 Minyak Sawit... 33 3.2.7 Weather Instrument Davis... 34 3.2.8 High temperature thermal imaging camera/kamera infrared.. 35 3.3 Pengambilan Data... 38 3.3.1 Data Lokasi Tempat... 38 3.3.2 Data Irradiasi... 39 3.3.3 Data Temperatur... 39 3.4 Perhitungan dan Pengolahan Data... 41 BAB IV HASIL DAN ANALISA 4.1 Hasil Pengujian dan Analisa... 50 4.1.1 Karakteristik Perbedaan Temperatur dan Radiasi dengan Fluida Air... 50 4.1.2 Karakteristik Perbedaan Temperatur dan Radiasi dengan Fluida Minyak kelapa sawit... 55 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 61 5.2 Saran... 62 DAFTAR PUSTAKA... x vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Posisi bumi terhadap matahari... 9 Gambar 2.2 Skema sistim kolektor surya prismatic... 11 Gambar 2.3 Kolektor surya plat datar... 12 Gambar 2.4 konsentrating collector... 13 Gambar 2.5 Compound parabolic collector... 14 Gambar 2.6 Evacuated tube collector... 15 Gambar 2.7 Linear fresnel collector... 16 Gambar 2.8 Parabolic trough collector... 17 Gambar 2.9 Heliostat field collector... 18 Gambar 2.10 Parabolic dish collector... 19 Gambar 2.11 Komponen parabolic trough collector... 21 Gambar 2.12 ProsesPerpindahan Panas... 22 Gambar 2.13 Proses Konduksi... 23 Gambar 3.1 Kurva fungsi parabolik... 29 Gambar 3.2 Panel konsentrator parabolik... 30 Gambar 3.3 Pompa fluida... 31 Gambar 3.4 Tangki fluida... 32 Gambar 3.5 Termokopel screw in tipe K... 32 Gambar 3.6 Flowmeter... 33 Gambar 3.7 (a) weather instrument (b) console vantage pro 2... 34 Gambar 3.8 High temperature thermal imaging camera... 47 Gambar 3.9 Peta lokasi Universitas Indonesia... 47 Gambar 4.1 Grafik Perbedaan Temperatur Menggunakan Fluida Air tanggal 11 Juni 2012... 51 Gambar 4.2 Grafik Irradiasi Tanggal 11 Juni 2012... 51 Gambar 4.3 Grafik Perbedaan Temperatur Menggunakan Fluida Minyak Kelapa Sawit Tanggal 12 Juni 2012... 55 Gambar 4.4 Grafik Irradiasi Tanggal 12 Juni 2012... 56 viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.2 Konduktivitas Termal... 26 Tabel 2.3 Kalor jenis... 27 Tabel 3.1 Spesifikasi High temperature thermal imaging camera... 35 Tabel 3.2 Palm Oil Propertis... 40 Tabel 4.1 Pengambilan Temperatur fluida absorber (TFa1 & TFa2) menggunakan High temperature thermal imaging camera/ kamera infrared dengan fluida air... 52 Tabel 4.2 Pengambilan Temperatur fluida absorber (TFa1 & TFa2) menggunakan High temperature thermal imaging camera/ kamera infrared dengan fluida Minyak kelapa sawit... 57 ix
DAFTAR SIMBOL A c : luas apertur panel kolektor (m 2 ) A e : luas area efektif (m 2 ) A p : luas area pipa (m 2 ) C g C p d : rasio konsentrasi ideal : koefisien panas fluida (J/kgK) : diameter pipa (m) F R : faktor pemindahan panas kolektor (W/m 2 K) G T : iradian (W/m 2 ) f : faktor gesekan g : koefisien gravitasi (9.81m/s 2 ) H : head (m) h f h fa h fm h fk h fp h fr K K f l m P p T a T e : hambatan fluida, head loss (m) : hambatan fluida, head loss aliran (m) : hambatan fluida, minor losses (m) : hambatan fluida, head losses kuadran (m) : hambatan fluida, head loss panel kolektor (m) : hambatan fluida, head loss rangkaian (m) : faktor seri : faktor minor losses : panjang (m) : laju aliran massa (kg/s) : daya (W) : Tekanan (Pa) : temperatur ambien (C) : temperatur absorber rata-rata (C) T i T i2 T o T o1 : temperatur masuk (C) : temperatur inlet 2 (C) : temperatur outlet (C) : temperatur outlet 1 (C) x
T p T s : temperatur outlet paralel (C) : temperatur outlet seri (C) Ui : kecepatan fluida inlet (m/s 2 ) Uo : kecepatan fluida awal (m/s 2 ) U L : koefisien loss keseluruhan kolektor (W/m 2 K) Q Q s Q u Q un : debit fluida (m 3 /s) : debit fluida sambungan (m 3 /s) : performa panel kolektor (J) : performa total panel kolektor (J) η : efisiensi (%) μ : viskositas dinamik (Ns/m 2 ) ε : kekasaran absolut pipa (mm) ρ : massa jenis (kg/m 3 ) ( τα ) : transmitansi-absorptansi xi