Feedback

Kajian Eksperimental Kolektor Untuk Mesin Pendingin Siklus Adsorpsi Yang Digerakkan Energi Surya

Informasi dokumen
KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN ENERGI SURYA SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik ] MASRIN DAMANIK NIM. 060401079 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN ENERGI SURYA MASRIN DAMANIK NIM. 06 0401 079 Diketahui / Disahkan : Disetujui : Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing, Fakultas Teknik USU Ketua, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. 196412241992111001 Tulus Burhanuddin, ST, MT NIP. 197209232000121003 Universitas Sumatera Utara KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN ENERGI SURYA MASRIN DAMANIK NIM. 060401079 Telah Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 604 pada Tanggal 13 Juli 2011 Pembimbing Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT. NIP. 1972 0923 2000 121003 Universitas Sumatera Utara KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN ENERGI SURYA MASRIN DAMANIK NIM. 060401079 Telah Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 604 pada Tanggal 13 Juli 2011 Pembanding I, Ir. Syahril Gultom.MT NIP. 195512101987101001 Pembanding II, Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc NIP. 194910121981031002 Universitas Sumatera Utara DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN KARTU BIMBINGAN TUGAS SARJANA MAHASISWA Sub. Program Studi Bidang Studi Judul Tugas : : : Diberikan Tgl. Dosen Pembimbing : : NO Tanggal 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 18-02-2011 21-02-2011 24-02-2011 10-03-2011 21-03-2011 28-03-2011 30-03-2011 10-04-2011 25-04-2011 16-05-2011 30-05-2011 06-06-2011 14-06-2011 24-06-2011 01-07-2011 05-07-2011 NO : 991 / TS / 2011 Konversi Energi Termodinamika Teknik Kajian eksperimental kolektor untuk mesin pendingin siklus adsorpsi yang digerakkan energi surya 18 Februari 2011 Selesai Tgl : 27 Juli 2011 Tulus B. Sitorus,ST.MT Nama Mhs : Masrin Damanik N.I.M : 060401079 Tanda Tangan Dosen Pemb. KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN Menerima spesifikasi tugas Survey bahan dan alat penguji adsorpsi methanol Perancangan alat penguji adsorpsi methanol Asistensi perancangan alat penguji adsorpsi methanol Assembling alat penguji adsorpsi methanol Pengujian alat adsorpsi methanol Survey dan pemilihan bahan mesin pendingin Pabrikasi generator dan kolektor Assembling mesin pendingin Uji vakum mesin pendingin Pengujian mesin pendingin Asistensi laporan Asistensi laporan Asistensi laporan Asistensi laporan ACC seminar CATATAN : 1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing setiap Asistensi. 2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi. 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Jurusan, bila kegiatan Asistensi telah selesai. Diketahui, Ketua Departemen Teknik Mesin F.T. U.S.U NIP. Universitas Sumatera Utara KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN ENERGI SURYA MASRIN DAMANIK NIM. 060401079 Telah disetujui oleh : Pembimbing Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT. NIP. 1972 0923 2000 121003 Penguji I Penguji II Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc NIP. 19491012198103100 Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST.MT NIP. 1972 0610 200012 1001 Diketahui oleh : Departemen Teknik Mesin Ketua, Dr. Ir. Ing. Ikhwansyah Isranuri NIP. 1964 1224 1992 111001 Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN ENERGI SURYA” Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai derajat Sarjana S-1 pada Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Untuk penulisan skripsi ini, penulis dan tim telah merancang dan membangun konstruksi alat penukar kalor tabung cangkang dan melakukan pengujian alat penukar kalor dengan memanfaatkan air laut sebagai fluida pendingin. Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Tulus B. Sitorus,ST.MT selaku Dosen pembimbing, yang selalu memberikan bimbingan dan motivasi sehingga penelitian ini dapat selesai. 2. Bapak Dr.Ing. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera. 4. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT selaku dosen pembimbing lapangan dan juga dosen penguji II yang telah banyak meluangkan waktu, memotivasi, dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini. 5. Bapak Ir. Mulfi Hazwi,MSc sebagai dosen penguji I yang telah membimbing penulis dan memberikan arahan dalam penulisan skripsi. 6. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin, yang telah membantu segala keperluan yang diperlukan selama penulis kuliah. 7. Staf Laboratorium Teknologi mekanik, Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara, yang telah membantu pelaksanaan pengujian alat. 8. Kedua orang tua saya, D. Damanik dan S.br Sinaga yang selalu memberikan dukungan moril dan materil serta kasih sayangnya yang tak terhingga kepada saya. 9. Kak Sanny Roslina Damanik, Bang Sarudin Damanik, Bang Laston Damanik dan Adik Evrin Damanik yang memberikan dukungan moral maupun moril dalam penyelesaian penelitian ini. Universitas Sumatera Utara 10. Rekan satu tim, Marlundu Naibaho, Donny Osmond Samosir, atas kerja sama yang baik untuk menyelesaikan penelitian ini. 11. Seluruh rekan mahasiswa Teknik Mesin yang telah memberikan bantuannya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dan seluruh pihak yang telah membantu selama penulis kuliah dan menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Tuhan memberkati. Medan, Juni 2011 Penulis, Universitas Sumatera Utara ABSTRAK Mesin pendingin siklus adsorpsi yang digerakkan oleh energi surya saat ini sedang dikembangkan terutama pada Negara berkembang. Mesin pendingin siklus adsorpsi disamping membutuhkan biaya yang ekonomis juga ramah lingkungan. Salah satu yang mempengaruhi kerja dari mesin pendingin ini adalah adsorber/generator/kolektor. Jenis kolektor yang. Luas dari adsorber adalah 0,25 m2 dengan tebal pelat adalah 1 mm. Pada adsorber ini diisi karbon aktif sebanyak 8 kg. Adsorber ini juga dilengkapi dengan kaca dua lapis dengan tebal kaca adalah 3 mm. Kaca ini berfungsi sebagai pengumpul radiasi matahari sehingga adsorber dapat menyerap radiasi matahari dan mengubahnya menjadi sehingga panas yang diserap tersebut tidak keluar. Pada siang hari terjadi proses desorpsi yaitu adsorber menerima panas matahari danterjadi proses desorpsi, pada malam hari adsorber didinginkan sehingga terjadi proses adsorpsi. Variabel yang mempengaruhi sistem mesin pendingin pada adsorber adalah tekanan (Pgenerator) dan (Tgenerator) Kata kunci : proses adsorpsi; proses desorpsi; intensitas radisi matahari; kolektor plat datar; adsorber/generator. Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI KATA PENGANTAR . .i DAFTAR ISI . iii DAFTAR SIMBOL.v DAFTAR GAMBAR.vii DAFTAR TABEL.x ABSTRAK .xi BAB I PENDAHULUAN . 1 1.1. Latar Belakang . 1 1.2. Batasan Masalah . 2 1.3. Tujuan Penelitian . 2 1.4. Manfaat Penelitian. 3 1.5. Sistematika Penulisan . 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA . 5 2.1.Energi Surya . 5 2.2 Tinjauan Perpindahan Panas . 6 2.3 Kolektor Surya Pelat Rata . 10 2.3.1.Faktor Effisiensi . .13 2.3.2 Effisiensi Termal Kolektor Surya . 14 2.4 Prinsip Kerja Mesin Pendingin Yang Digerakkan Energi Listrik . 16 2.5 Karbon Aktif . 18 2.5.1.Aktivitasi Kimia. . .21 2.5.2.Aktivitasi Fisika. . .21 2.5.3.Adsorpsi . . .22 2.5.4.Jenis-jenis Adsorpsi. . . .22 2.5.5.Prinsip Kerja Siklus Adsorpsi . .23 2.5.6.Adsorben . . .24 2.5.7.Refrigerant . . .28 2.5.8.Refrigerasi Surya. .30 Universitas Sumatera Utara BAB III METODE PENELITIAN .32 3.1. Metode Pelaksanaan Penelitian . 32 3.2. Tempat Penelitian . 33 3.3. Bahan dan Alat . 33 3.4. Perancangan Alat Penelitian . 37 3.5. Analisa data Pengujian Alat Adsorpsi . 38 3.6. Perancangan Mesin Pendingin. 40 3.6.1.Perancangan Generator dan Kolektor. 40 3.6.2.Dimensi Utama Alat Penelitian. 42 3.6.2.1.Generator dan Kolektor . 42 3.6.2.2.Kotak Isolasi Adsorber . 44 3.6.2.3.Kaca Penutup . 46 3.6.3.Langkah Perancangan Adsorber . 47 3.6.4.Pelaksanaan Penelitian . 50 3.6.4.1.Persiapan Penelitian . 50 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN . 52 4.1. Data Hasil Pengujian . 52 4.2. Pengolahan Data . 53 4.3. Analisa Grafik Pada Adsorber . .54 4.4. Siklus Ideal Sistem Pendingin Dasorpsi . 61 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN . 66 5.1. Kesimpulan . 66 5.2. Saran . 67 DAFTAR PUSTAKA . 68 LAMPIRAN . 69 Universitas Sumatera Utara DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Satuan QCool Kalor pendinginan Joule QDrive Kalor kerja Joule ∆H Perubahan entalpi kJ/kg ∆S Perubahan entropi kJ/kgK Cv Kalor spesifik volume tetap J/kg. K Cp Kalor spesifik tekanan tetap J/kg. K QL Kalor laten J Le Kapasitas kalor spesifik laten J/kg m Massa zat kg Qs Kalor sensibel J ΔT Beda temperatur K Qsp Kapasitas pendinginan spesifik kJ/s/m2 h koefisien konveksi W/(m2.K) A Luas total penampang plat dan fin m2 ∆x Jarak pusat karbon aktif ke plat k Koefisien konduksi W/mK t Interval waktu S Tevap temperatur evaporator K Tgene temperatur generator K q laju perpindahan panas watt P tekanan CmHg Universitas Sumatera Utara ε1 ε2 α emisivitas dari pelat-pelat penyerap emisivitas dari pelat-pelat kaca harga absorpsivitas massa jenis ( effisiensi qu total intensitas radiasi matahari kg/cm3 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Alat penguji adsorpsi . 31 Tabel 4.1. Tekanan adsorber pada proses desorpsi . 46 Tabel 4.2. Tekanan adsorber pada proses adsorpsi . 46 Tabel E.1 Sifat-sifat logam. 112 Tabel E.2 Nilai absorpsivitas . 114 Universitas Sumatera Utara ABSTRAK Mesin pendingin siklus adsorpsi yang digerakkan oleh energi surya saat ini sedang dikembangkan terutama pada Negara berkembang. Mesin pendingin siklus adsorpsi disamping membutuhkan biaya yang ekonomis juga ramah lingkungan. Salah satu yang mempengaruhi kerja dari mesin pendingin ini adalah adsorber/generator/kolektor. Jenis kolektor yang. Luas dari adsorber adalah 0,25 m2 dengan tebal pelat adalah 1 mm. Pada adsorber ini diisi karbon aktif sebanyak 8 kg. Adsorber ini juga dilengkapi dengan kaca dua lapis dengan tebal kaca adalah 3 mm. Kaca ini berfungsi sebagai pengumpul radiasi matahari sehingga adsorber dapat menyerap radiasi matahari dan mengubahnya menjadi sehingga panas yang diserap tersebut tidak keluar. Pada siang hari terjadi proses desorpsi yaitu adsorber menerima panas matahari danterjadi proses desorpsi, pada malam hari adsorber didinginkan sehingga terjadi proses adsorpsi. Variabel yang mempengaruhi sistem mesin pendingin pada adsorber adalah tekanan (Pgenerator) dan (Tgenerator) Kata kunci : proses adsorpsi; proses desorpsi; intensitas radisi matahari; kolektor plat datar; adsorber/generator. Universitas Sumatera Utara BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang Mesin pendingin pada saat ini semakin banyak dimanfaatkan sesuai dengan kemajuan teknologi dan meningkatnya taraf hidup. Penggunaan yang umum adalah untuk mengawetkan makanan. Pada suhu biasa (suhu kamar) makanan cepat menjadi busuk (karena pada temperatur biasa bakteri akan berkembang cepat). Sedangkan pada suhu 4,4 oC atau 40 F (suhu yang biasa untuk pendinginan makanan), bakteri berkembang sangat lambat sehingga makanan akan lebih tahan lama. Jadi disini makanan dapat diawetkan dengan cara mendinginkannya, (lit.8 hal.1) Kegunaan lain dari mesin pendigin adalah penyejuk ruangan,pendingin minuman, untuk membuat es batu, dan lain-lain. Untuk mengawetkan dalam jumlah yang lebih besar misalnya ditemui pada tempat pemotongan ternak,untuk penyimpanan udang, ikan laut,dan lain-lain. Juga pada kendaraan pengangkut daging/sayuran/ikan ke tempat-tempat yang jauh dilengkapi dengan mesin pendingin agar tidak busuk sampai di tempat tujuan. Untuk terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan (refrigeran ) yang mudah dirubah bentuknya dari gas menjadi cair atau dari cair ke gas untuk mengambil panas dari evaporator dan membunangya di kondensor. Kebanyakan refrigeran yang digunakan adalah refrigeran dengan jenis clorofluorocarbon (CFC) yang tidak ramah terhadap lingkungan (lit.8,hal.1). Sehingga para pakar lingkungan hidup semakin gencar memikirkan tentang penipisan lapisan ozon yang dirusak oleh gas-gas klorine yang dilepaskan manusia maupun melalui proses alami. Bahan perusak ozon merupakan turunan dari senyawa klor dan bahan karbon seperti clorofluorocarbon (CFC), banyak digunakan oleh industri maupun dalam rumah tangga. Alat refrigerasi seperti mesin pendingin ruangan (air conditioner) dan lemari es juga masih Universitas Sumatera Utara menggunakan CFC yang terdiri atas R11,R12,R22, yang dapat merusak lapisan ozon jika terlepas ke udara.R11(CCl2F) paling sering digunakan pada AC sebab memiliki titik didih yang relative tinggi yaitu 24oC. R12 (CCl2F2), merupakan senyawa kimia group dari methane memiliki titik didih normal -30oC. Biasanya hanya digunakan pada mesin refrigerasi kecil karena panas penguapan perjumlah refrigerasi cukup kecil. R22 (CHF2Cl), refrigeran ini digunakan pada mesin freezer dan sebagainya yang menghendaki temperatur yang lebih rendah. Titik didihnya -40oC. Panas penguapan per jumlah refrigeran sedikit lebih baik disbanding dengan R12. 1.2.Tujuan penulisan Tujuan dilakukan penelitian skripsi ini adalah: 1. Mendisain dan membuat model fisik dari adsorber/generator dan kolektor sebagai salah satu komponen dari sistem refrigerasi siklus adsorpsi. 2. Menganalisa unjuk kerja dari kolektor 3. Mengetahui effisiensi adsorber pada sistem pendingin adsorpsi Universitas Sumatera Utara 1.3. Batasan masalah Dalam penelitian ini, penulis membatasi masalah pada : 1. Perancangan pada kolektor atau adsorber 2. Refrigerant yang dipakai adalah karbon aktif dan methanol 3. Variabel yang diamati pada pengujian adalah temperatur (T) dan tekanan (P) 1.4. Manfaat penulisan Manfaat penulisan skripsi ini adalah : 1. Menghasilkan rekomendasi sistem pendingin yang ramah lingkungan dan hemat energi 2. Sebagai wacana dalam sistem refrigerasi yang dapat dilanjutkan untuk penelitian yang lebih lanjut. 1.5. Sistematika Penulisan Laporan skripsi ini adalah buku skripsi yang tersusun atas lima (5) bab. Bab I yaitu pendahuluan, pada bab ini membahas latar belakang penulisan skripsi, tujuan penulisan, batasan masalah, dan manfaat evaporator. Pada pipa sambungan, katup manometer dan baut pada kaca metanol dilem dengan baik untuk menghindari kebocoran. Metanol sebanyak 2 liter dimasukkan ke dalam evaporator, setelah itu katup masuk methanol ditutup rapat dan dilem kuat supaya tidak bocor. Air sebanyak 1 liter dimasukkan ke dalam wadah air, lalu diisolasi dengan baik untuk mengurangi kehilangan panas. Wadah air ditempelkan di bawah metanol, lalu dibungkus dengan rapat dengan box isolasi. 2. Pemvakuman Pemvakuman dilakukan untuk mengetahui apakah mesin pendingin tersebut sudah tidak bocor lagi. Karena syarat berlangsungnya siklus adsorpsi dengan baik adalah pada saat tekanan vakum (-76 cmHg = -1 atm = -101,325 kPa). Setelah dilakukan pemvakuman mencapai tekanan vakum (biasanya tidak pernah mencapai -76 cmHg), alat tersebut dibiarkan selama 2 × 24 jam. Selanjutnya dilihat berapa penurunan tekanannya, untuk mengetahui apakah alat tersebut bocor atau tidak. Jika terjadi kebocoran (tekanannya mencapai 0 atm) maka dilakukan pemeriksaan ulang untuk mengetahui dimana letak kebocoran. Setelah itu Universitas Sumatera Utara dilakukan pengeleman supaya tidak bocor. Jika sudah tidak bocor lagi maka dilanjutkan ke tahap selanjutnya. 3. Pemasangan Termokopel Sebelum dilakukan pengujian maka termokopel harus dipasang, untuk mengetahui distribusi temperatur di komponen-komponen mesin pendingin siklus adsorpsi. Dengan pembagian sebagai berikut : Kolektor : 5 channel Kondensor : 4 channel Evaporator : 6 channel Proses perekaman data temperatur menggunakan agilent dilakukan bersamaan dengan pemanasan awal. 4. Pemanasan Awal Setelah semua komponen tersambung sempurna dan tidak ada kebocoran maka dilakukanpemanasan awal menggunakan lampu listrik 2 × 300 W. Pada saat pemanasan, katup adsorber dibuka dan katup evaporator ditutup. Dimulai pada pukul 09.00 sampai pukul 17.00 WIB. Pemanasan adsorber selama ± 8 jam sampai temperatur bagian bawah kolektor mencapai 120 0C. Suhu termostat dijaga konstan pada 200 0C. Setelah temperatur bawah kolektor konstan 120 0C, dilakukan pemvakuman adsorber selama 30 menit (lampu tetap hidup) yang berfungsi untuk mengeluarkan gas dan uap air yang terdapat pada karbon aktif. Sebelum pemvakuman berakhir katup evaporator dibuka perlahan-lahan. Metanol akan kelihatan mendidih, dan pemvakuman bisa dihentikan. Setelah pemvakuman, katup adsorber ditutup dan proses dibiarkan berlangsung secara alami. Universitas Sumatera Utara Proses perekaman data temperatur tetap dilakukan, data ini sebagai siklus adsorpsi hari pertama. 5. Siklus Adsorpsi Proses adsorpsi (pada malam hari), dibiarkan temperatur pada adsorber turun seiring dengan turunnya temperatur lingkungan. Pada malam hari dengan turunnya temperatur adsorber, maka karbon aktif akan menyerap metanol sehingga metanol akan menguap pada evaporator dan naik ke karbon aktif. Dengan penguapan metanol ini maka temperatur evaporator punakan turun yang mengakibatkan temperatur air yang ada disekitarnya juga akan turun. Pengukuran tekanan dilakukan pada saat awal siklus adsorpsi 6. Siklus Desorpsi Proses desorpsi (pada siang hari), kaca kolektor dipasang dan diisolasi dengan sempurna sehingga tidak ada udara yang mengalir pada adsorpsi. Kotak isolasi dipastikan terisolasi dari semua sisi dengan baik. Kemudian adsorber di jemur dibawah matahari. Dengan naiknya temperatur adsorber maka diharapkan terjadi proses desorpsi yaitu metanol akan menguap dan mengalir ke kondensor dan di kondensor uap metanol tersebut mencair dan kembali ke evaporator. Tekanan adsorber dicatat pada saat awal siklus desorpsi. 3.5 Prosedur Penelitian Prosedur dari penelitian ini dapat dilihat melalui diagram alir berikut : Universitas Sumatera Utara Mulai Studi Literatur Tahapan Persiapan - Survei alat dan bahan - Modifikasi dan Assembling - Pemvakuman Mesin Pendingin Buku Referensi, Jurnal, Laporan Skripsi Sebelumnya, Internet Tidak Kalibrasi Alat Ukur - Temperatur lingkungan (oC) - Temperatur kolektor, kondensor, evaporator (oC) - Tekanan (cmHg) - Volume metanol Pengujian Mesin Pendingin - Pengumpulan Data Hasil Pengujian Analisa Data Hasil Ya Kesimpulan Selesai Universitas Sumatera Utara Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Penelitian BAB IV ANALISA DATA 4.1 Data Hasil Pengujian Pengambilan data dilakukan selama tiga hari yang dimulai tanggal 02, 04, dan 05 April 2012. untuk mendapatkan data perubahan temperatur yang akurat, maka sensor termokopel pada adsorber dipasang 5 titik (channel) , yaitu T5, T6, T7, dan T9,dan T10. Adapun data temperatur adsorber yang diperoleh dari hasil pengujian dilampirkan pada lampiran A. Data tekanan, temperatur dan volume metanol secara ringkas dapat dilihat pada tabel 4.1 dan 4.2. Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Temperatur, Tekanan dan Volume Metanol Proses Desorpsi Proses desorpsi (siang-sore hari) Tekanan ( cmHg) Volume No Waktu TA (0C) TC (0C) TE (0C) TW (0C) Cond-Evap Adsorber metanol kembali (liter) 1 02/04/2012 17:01 120.683 30.179 28.494 27.894 - -- 2 04/04/2012 16:59 118.855 34.978 25.07 23.393 -42 -46 0,3 3 05/04/2012 16:19 119.226 41.207 23.415 21.815 -64 -64 0,2 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Temperatur, Tekanan dan Volume Metanol Proses Adsorpsi No Waktu 1 03/04/2012 01:46 2 04/04/2012 23:58 TA (0C) TC (0C) Proses adsorpsi (malam-pagi hari) Tekanan TE (0C) TW (0C) Cond-Evap Adsorbe r 26.362 22.212 9.866 9.222 -53 -58 31.086 24.615 11.382 11,174 -66 -66 Volume metanol terserap (liter) 0,5 0,3 Universitas Sumatera Utara 3 06/04/2012 00:34 28.434 23.482 9.291 9.1 -42 -46 0,5 4.2 Pengolahan data Pada pengujian ini adsorber dipanaskan dengan radiasi matahari. Kolektor terbuat dari bahan stainless steel.  Pengujian pada hari pertama Laju perpindahan panas antar kaca kolektor dan plat penyerap dapat dihitung dengan : ( )q = σA(T14 − T24 ) = 5, 67 x10−8 W m2K 4 × 356,534 K 4 − 303, 694 K 4 = 358,30 W/m2 1 + 1 −1 1 + 1 −1 ε1 ε2 0,98 0,84 Koefisien kerugian puncak pada kolektor dengan sudut 0o  −1  Ut =     C TP    N Tp−Ta N+F    0, 33 + 1 hO     ( )( )+ σ Tp + Ta Tp2 + Ta2 ( )ε p + 0, 05 N 1− ε p  −1 +    2N +F εg −1   − N C = 250[1-0,0044(0-90)] = 349 ho = 5,7 + 3,8 (1,03) = 9,614 F = (1- 0,04 ho + 0,0005ho2)(1+0,091(N)) F = (1- 0,04 (9,614))+ 0,0005(9,6142)(1+0,091(2)) = 0,67  −1  ( )    349 356, 53 K    2 356, 53 K 2+ − 303, 0, 67 69 K    0, 33 + 9, 1 614      5,67 x10−8 W / m2K4 (356,53K + 303,69 K ) 356,532 K 2 + 303,692 K 2 + 0, 98 + 0, 05 (2) (1 − 0, 98) −1 +   2(2) + 0,67 0,84 − 1  − 2 Ut = 2,43 W/m2.K Maka, kerugian koefisien puncak adalah 2,43 W/m2K Universitas Sumatera Utara Laju perpindahan kalor secara konduksi pada adsorber dapat ditentukan dengan : Nilai k dapat dicari dari tabel sifat-sifat logam ( lampiran C). qkonduksi = -kA ∂T ∂x Luas pelat (A) = 0,5 m x 0,5 m = 0,25 m2 Tebal pelat ( ∂x) adalah 1 x 10-3 m qkonduksi = -16,5 W/m.K x 0,25 m2 x 356,53 K − 303, 69K 1 x10−3 m = 203590,80W/m2 Laju perpindahan kalor secara konveksi pada adsorber dapat ditentukan dengan : qkonveksi = hA(Tw - Ts) qkonveksi = 10 W/m2K ×0.25× (356,53 K-303,69 K) = 132,1W/m2 Perpindahan panas secara radiasi termal adalah: qradiasi = εσ A(Ta4 − Ts4 ) Ts = 0,0552 (Ta3/2) = 0,0552 (303.693/2) = 292,14 K qradiasi =0,98x 5,67 x10−8 W / m2K4 x0,25 m2 x (356,53 K4 – 292,14 K4) = 123,27W/m2 Sehingga, energi panas total yang diserap oleh adsorber adalah : αqT = Gsolar – qkonduksi − −qkonveksi − qradiasi qT = 0,98 x 246050.9W/m2 - 203590,80W/m2 - 132,1 W/m2-123,27 W/m2 qT = 37283,71 W/m2 Maka, panas netto yang dibangkitkan adsorber adalah = 37283,71 W/m2 Efisiensi kolektor adalah : (η=) q=T 23327, 042W/m=2 0,1515 qs 246050.9W / m2 Universitas Sumatera Utara Maka, efisiensi kolektor pada hari pertama adalah 15,15 %  Pengujian hari kedua Laju perpindahan panas antar kaca kolektor dan pelat penyerap dapat dihitung dengan : ( )q = σ A(T14 − T24 ) 1 + 1 −1 ε1 ε2 = 5.67 x10−8 W m2K 4 × 347.054K 4 − 304.714 K 4 1 + 1 −1 0.98 0.84 = 275.61 W/m2 Koefisien kerugian puncak pada kolektor dengan sudut 0o  −1  Ut =  C   TP    N Tp−Ta N+F +   0,33  1 hO     ( )( )+ σ Tp+Ta Tp2 + Ta2 ( )ε p + 0, 05 N 1− ε p  −1 +    2N +F εg −1   − N C = 250[1-0,0044(0-90)] = 349 ho = 5,7 + 3,8 (1,04) = 9,652 F = (1- 0,04 ho + 0,0005ho2)(1+0,091N) F = (1- 0,04 (9,652))+ 0,0005(9,6522)(1+0,091(2)) = 0,67 Kerugian puncak Ut adalah :  −1  16:55 133 6/3/2011 17:00 134 6/3/2011 17:05 135 6/3/2011 17:10 136 6/3/2011 17:15 137 6/3/2011 17:20 138 6/3/2011 17:25 139 6/3/2011 17:30 140 6/3/2011 17:35 141 6/3/2011 17:40 142 6/3/2011 17:45 143 6/3/2011 17:50 144 6/3/2011 17:55 145 6/3/2011 18:00 1.9 3.43 32.355 62.5 1.52 3.05 32.021 64.4 1.9 3.81 31.382 69.9 1.52 3.81 31.128 70.9 1.9 4.19 31.052 71.3 1.9 3.81 30.925 71 1.9 4.19 30.95 71.4 1.9 3.81 30.976 71.4 2.28 3.81 31.153 72.1 1.9 4.19 31.23 71.7 2.66 5.71 30.849 72.7 2.66 4.57 30.748 73.3 1.52 3.81 31.026 73.2 1.9 3.81 31.026 72.5 1.14 3.05 31.23 72.2 0.76 2.66 31.459 71.5 2.66 4.57 31.433 70.6 1.9 3.81 31.23 72 1.9 3.81 30.798 73.7 2.66 4.19 30.773 73.6 2.66 4.57 30.9 73.6 2.28 3.81 30.748 73.5 2.28 4.95 30.849 73.8 2.66 6.09 30.748 74.2 1.52 2.66 30.419 74.6 1.9 3.81 30.444 74.6 0.38 1.52 30.469 74.8 2.66 4.95 30.117 75.6 0.76 2.66 30.016 76.6 1.9 3.43 29.89 75.7 0.76 1.52 29.84 76 0 0.76 29.89 76.4 1.14 2.66 29.865 76.1 1.14 3.05 29.715 76.8 1.52 3.05 29.59 77.1 2.28 3.43 29.49 77.4 2.28 4.95 29.414 77.9 0.76 1.9 29.365 78.2 1.52 4.19 29.389 78.4 208.1 161.9 78.1 70.6 88.1 79.4 113.1 126.9 258.1 391.9 110.6 149.4 175.6 138.1 150.6 339.4 324.4 219.4 146.9 159.4 264.4 129.4 193.1 191.9 108.1 93.1 45.6 23.1 15.6 10.6 8.1 6.9 9.4 15.6 13.1 8.1 4.4 3.1 1.9 Date Time, Wind Speed, Gust Speed, Temp, RH, Solar Radiation, Nu GMT+07:00 m/s m/s °C % W/m² 1 6/4/2011 6:00 0 0 24.629 91.5 6.9 2 6/4/2011 6:05 0 0 24.653 91.1 11.9 Universitas Sumatera Utara 3 6/4/2011 6:10 4 6/4/2011 6:15 5 6/4/2011 6:20 6 6/4/2011 6:25 7 6/4/2011 6:30 8 6/4/2011 6:35 9 6/4/2011 6:40 10 6/4/2011 6:45 11 6/4/2011 6:50 12 6/4/2011 6:55 13 6/4/2011 7:00 14 6/4/2011 7:05 15 6/4/2011 7:10 16 6/4/2011 7:15 17 6/4/2011 7:20 18 6/4/2011 7:25 19 6/4/2011 7:30 20 6/4/2011 7:35 21 6/4/2011 7:40 22 6/4/2011 7:45 23 6/4/2011 7:50 24 6/4/2011 7:55 25 6/4/2011 8:00 26 6/4/2011 8:05 27 6/4/2011 8:10 28 6/4/2011 8:15 29 6/4/2011 8:20 30 6/4/2011 8:25 31 6/4/2011 8:30 32 6/4/2011 8:35 33 6/4/2011 8:40 34 6/4/2011 8:45 35 6/4/2011 8:50 36 6/4/2011 8:55 37 6/4/2011 9:00 38 6/4/2011 9:05 39 6/4/2011 9:10 40 6/4/2011 9:15 41 6/4/2011 9:20 42 6/4/2011 9:25 43 6/4/2011 9:30 44 6/4/2011 9:35 45 6/4/2011 9:40 46 6/4/2011 9:45 47 6/4/2011 9:50 0 0 24.75 91.4 0 0 24.919 90.8 0 0 25.065 90.4 0 0 25.453 89.2 0 0 25.404 88.8 0 0 25.234 89.8 0 0 24.919 91.5 0 0 24.871 91.4 0 0 24.992 91.7 0 0 25.137 90.5 0 0 25.793 88.4 0 0 25.914 87.7 0 0 26.207 86.9 0 0 26.524 86.1 0 0.76 26.646 86.2 0.38 1.14 26.109 87.3 0 0.76 26.158 87.3 0.38 1.14 26.329 86.9 0.38 1.52 26.426 86.3 0 0.76 26.646 85.7 0 0 27.038 85.2 0.38 1.9 27.308 84.2 0 0.38 27.087 85.9 1.14 1.52 27.186 84.8 0.38 1.52 27.653 83.7 0 1.14 27.949 82.9 0 0.38 27.899 83.1 0 0 28.493 82 0 0 28.543 81.8 0 0 28.891 81 0 0 29.389 80 0 0 28.941 81.1 0 0 29.565 79.5 0 0 29.865 78.5 0 1.14 29.389 79.7 0 1.14 29.64 80.2 1.52 3.05 29.34 80.4 0.38 1.14 29.464 80.2 0 0.76 29.615 80.1 0.76 1.9 29.79 79.4 1.14 1.9 29.941 77.6 0.76 1.9 30.293 76.9 0.76 1.9 30.621 74.8 0.38 1.52 30.748 75.1 0 0.76 30.646 74.9 23.1 35.6 50.6 65.6 78.1 50.6 51.9 59.4 79.4 91.9 158.1 156.9 166.9 183.1 181.9 159.4 178.1 189.4 211.9 183.1 250.6 190.6 225.6 181.9 415.6 266.9 280.6 235.6 229.4 241.9 255.6 290.6 305.6 340.6 325.6 374.4 329.4 529.4 564.4 394.4 355.6 709.4 666.9 646.9 604.4 Universitas Sumatera Utara 48 6/4/2011 9:55 49 6/4/2011 10:00 50 6/4/2011 10:05 51 6/4/2011 10:10 52 6/4/2011 10:15 53 6/4/2011 10:20 54 6/4/2011 10:25 55 6/4/2011 10:30 56 6/4/2011 10:35 57 6/4/2011 10:40 58 6/4/2011 10:45 59 6/4/2011 10:50 60 6/4/2011 10:55 61 6/4/2011 11:00 62 6/4/2011 11:05 63 6/4/2011 11:10 64 6/4/2011 11:15 65 6/4/2011 11:20 66 6/4/2011 11:25 67 6/4/2011 11:30 68 6/4/2011 11:35 69 6/4/2011 11:40 70 6/4/2011 11:45 71 6/4/2011 11:50 72 6/4/2011 11:55 73 6/4/2011 12:00 74 6/4/2011 12:05 75 6/4/2011 12:10 76 6/4/2011 12:15 77 6/4/2011 12:20 78 6/4/2011 12:25 79 6/4/2011 12:30 80 6/4/2011 12:35 81 6/4/2011 12:40 82 6/4/2011 12:45 83 6/4/2011 12:50 84 6/4/2011 12:55 85 6/4/2011 13:00 86 6/4/2011 13:05 87 6/4/2011 13:10 88 6/4/2011 13:15 89 6/4/2011 13:20 90 6/4/2011 13:25 91 6/4/2011 13:30 92 6/4/2011 13:35 0.76 2.28 31.052 71.7 0.76 1.9 31.153 71.2 0.76 1.52 31.689 70.4 0 0.76 31.765 70.6 0 1.14 31.663 70.4 0 0.76 32.794 68 0 0 33.235 66.1 0 0.76 33.521 64.6 0.76 1.52 32.562 65.5 1.9 3.05 31.893 66.1 0 0.38 33.574 64.3 0.76 1.9 32.536 60.6 0.38 1.52 33.365 62.6 0.38 1.14 32.691 62.1 0.76 2.28 33.443 60.9 0 0 33.131 61.1 1.14 2.28 33.053 62.7 0.38 1.14 33.027 62.6 1.14 3.05 32.742 63.5 1.14 1.52 32.355 65.2 1.14 1.9 32.458 63.9 0.38 1.52 32.924 62.1 0.76 1.9 33.209 60.3 0 1.14 33.261 62 0.38 1.52 33.757 58.9 0.38 2.28 33.757 60.7 1.52 2.28 33.313 60.2 0.38 2.28 33.704 59.1 0 1.14 33.157 59 0 0.76 33.574 58.2 0 0.76 34.492 56.6 0.38 1.14 33.495 58.6 0 1.14 34.651 57.2 1.14 2.66 33.417 57.3 0.76 1.9 34.045 55.3 1.52 2.66 33.704 56.7 1.9 2.66 33.73 55.8 0 1.14 33.94 56 1.14 2.66 34.045 56.7 0 1.9 34.255 56.1 0.38 2.66 34.81 55 0 1.14 34.466 55.7 0.76 2.28 35.475 52.6 1.52 2.28 33.417 55.4 0 0.76 34.916 55 639.4 648.1 654.4 663.1 689.4 701.9 668.1 559.4 693.1 806.9 821.9 819.4 773.1 794.4 279.4 785.6 286.9 524.4 401.9 615.6 636.9 619.4 565.6 415.6 260.6 661.9 809.4 256.9 326.9 775.6 724.4 841.9 796.9 770.6 826.9 819.4 819.4 780.6 753.1 774.4 771.9 779.4 326.9 349.4 570.6 Universitas Sumatera Utara 93 6/4/2011 13:40 94 6/4/2011 13:45 95 6/4/2011 13:50 96 6/4/2011 13:55 97 6/4/2011 14:00 98 6/4/2011 14:05 99 6/4/2011 14:10 100 6/4/2011 14:15 101 6/4/2011 14:20 102 6/4/2011 14:25 103 6/4/2011 14:30 104 6/4/2011 14:35 105 6/4/2011 14:40 106 6/4/2011 14:45 107 6/4/2011 14:50 108 6/4/2011 14:55 109 6/4/2011 15:00 110 6/4/2011 15:05 111 6/4/2011 15:10 112 6/4/2011 15:15 113 6/4/2011 15:20 114 6/4/2011 15:25 115 6/4/2011 15:30 116 6/4/2011 15:35 117 6/4/2011 15:40 118 6/4/2011 15:45 119 6/4/2011 15:50 120 6/4/2011 15:55 121 6/4/2011 16:00 122 6/4/2011 16:05 123 6/4/2011 16:10 124 6/4/2011 16:15 125 6/4/2011 16:20 126 6/4/2011 16:25 127 6/4/2011 16:30 128 6/4/2011 16:35 129 6/4/2011 16:40 130 6/4/2011 16:45 131 6/4/2011 16:50 132 6/4/2011 16:55 133 6/4/2011 17:00 134 6/4/2011 17:05 135 6/4/2011 17:10 136 6/4/2011 17:15 137 6/4/2011 17:20 1.9 2.66 34.624 53.4 0 1.14 34.863 54 0 0 35.315 53.3 1.14 2.66 35.208 53 0.38 2.28 33.521 59.2 0.38 1.52 33.757 57.7 1.52 2.66 33.079 59.3 0 1.14 33.548 60.2 1.14 2.28 32.562 62.8 1.52 2.66 32.33 63 0 0.76 32.484 62.6 0.38 1.14 32.253 63.9 0.76 2.28 32.227 63.2 0.38 1.14 32.098 64.4 1.52 3.05 31.179 71.3 2.28 4.95 29.54 74.3 0 0 29.04 78.3 3.43 5.33 29.34 76.3 2.66 6.47 28.717 78.3 0.76 1.9 29.715 72.7 0 1.14 30.95 68.2 0 0 29.414 79.2 1.9 3.05 29.09 77.5 0 0 29.49 77.8 0 0 29.49 79.2 0 0 29.365 79.5 0 0 29.515 79.1 0 0 30.041 77.7 0.76 1.52 30.268 75 0 0.76 30.545 74.1 2.28 3.43 30.976 68.6 0 0.76 31.281 68.1 0 1.52 31.357 66.9 0.38 2.66 31.433 67.3 0.76 1.9 31.408 67.3 1.9 3.43 31.23 67.5 1.9 3.81 31.179 67.7 0.76 1.9 31.281 67.8 0.38 1.52 31.382 68.1 0 1.14 31.714 67.3 1.52 2.66 31.306 67.3 1.14 2.66 31.128 67.6 0.38 1.9 30.976 68.3 0.38 2.28 30.95 68.6 1.14 3.05 30.697 69.9 708.1 636.9 523.1 246.9 224.4 238.1 170.6 111.9 83.1 68.1 56.9 54.4 45.6 50.6 43.1 44.4 40.6 39.4 40.6 70.6 65.6 66.9 60.6 58.1 55.6 63.1 73.1 94.4 108.1 98.1 121.9 189.4 178.1 183.1 186.9 174.4 166.9 173.1 161.9 151.9 138.1 121.9 100.6 88.1 65.6 Universitas Sumatera Utara 138 6/4/2011 17:25 139 6/4/2011 17:30 140 6/4/2011 17:35 141 6/4/2011 17:40 142 6/4/2011 17:45 143 6/4/2011 17:50 144 6/4/2011 17:55 145 6/4/2011 18:00 1.14 2.66 30.596 70.7 0.76 1.52 30.444 71.6 0 0.76 30.318 71.5 1.14 2.28 30.091 71.3 0.38 1.52 30.217 71.5 0.38 2.28 29.991 72.3 0.38 1.9 29.916 72.2 0 0.76 29.941 72.6 23.1 14.4 13.1 10.6 9.4 6.9 5.6 4.4 Universitas Sumatera Utara METANAOL compound with chemical formula CH3OH. Thermophysical properties for temperatures ranging -50-150 oC are indicated in the table below. Temperatur e (oC) Latent Heat (kJ/kg ) Liquid Densit y (kg/m3) Vapor Densit y (kg/m3) Liquid Thermal Conductivit y (W/moC) Liquid Viscosit y (cP) Vapor Viscosit y (102 cP) Vapor Pressur e (bar) Vapor Specific Heat (kJ/kgoC ) Liquid Surface Tensio n (102 N/m) -50 1194 844 0.01 0.210 1.700 0.72 0.01 1.20 3.26 -30 1187 834 0.01 0.208 1.300 0.78 0.02 1.27 2.95 -10 1182 819 0.04 0.206 0.945 0.85 0.04 1.34 2.63 10 1175 801 0.12 0.204 0.701 0.91 0.10 1.40 2.36 30 1155 782 0.31 0.203 0.521 0.98 0.25 1.47 2.18 50 1125 764 0.77 0.202 0.399 1.04 0.55 1.54 2.01 70 1085 746 1.47 0.201 0.314 1.11 1.31 1.61 1.85 90 1035 724 3.01 0.199 0.259 1.19 2.69 1.79 1.66 110 980 704 5.64 0.197 0.211 1.26 4.98 1.92 1.46 130 920 685 9.81 0.195 0.166 1.31 7.86 1.92 1.25 150 850 653 15.9 0.193 0.138 1.38 8.94 1.92 1.04 Universitas Sumatera Utara
Kajian Eksperimental Kolektor Untuk Mesin Pendingin Siklus Adsorpsi Yang Digerakkan Energi Surya Data hasil pengujian Pengolahan data Energi surya TINJAUAN PUSTAKA Kolektor surya pelat rata Metode pelaksanaan penelitian Tempat penelitian Bahan dan alat Perancangan alat penelitian Analisa data pengujian alat adsorpsi perancangan mesin pendingin .1 perancangan adsorber dan kolektor Siklus mesin pendingin adsorpsi Temperatur lingkungan dan radiasi matahari Analisa grafik pada adsorber Tinjauan perpindahan panas TINJAUAN PUSTAKA
Aktifitas terbaru
Penulis
Dokumen yang terkait
Tags
Upload teratas

Kajian Eksperimental Kolektor Untuk Mesin Pendingin Siklus Adsorpsi Yang Digerakkan Energi Surya

Gratis