Pemodelan Dan Analisis Performansi Perpindahan Panas Pada Kolektor Tabung Vakum Aplikasi Pemanas Air

Hamanda, Lia (2021) Pemodelan Dan Analisis Performansi Perpindahan Panas Pada Kolektor Tabung Vakum Aplikasi Pemanas Air. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02311750022001-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2023. Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Kolektor matahari yang paling banyak digunakan sebenarnya adalah kolektor pelat datar karena biaya pemeliharaannya yang rendah dan desainnya yang sederhana, namun kolektor ini memiliki dua kelemahan utama. Di sisi lain, kolektor tabung vakum dapat mengatasi dua kelemahan utama yang dimiliki oleh kolektor plat datar tersebut, dari hal inilah dalam penelitian ini akan dilakukan dengan metode pendekatan studi dan simulasi pemodelan pada kolektor tabung vakum pada jenis heat-pipe dalam keadaan tunak, untuk mengetahui bagaimana nilai performansi panas pada sistem kolektor tabung vakum. Diperoleh bahwa intensitas radiasi matahari yang diserap kolektor tabung vakum dipengaruhi oleh beberapa parameter, salah satunya yaitu sudut kemiringan yang digunakan pada kolektor tabung vakum. Nilai sudut kemiringan maksimum yang diperoleh dengan lokasi penelitian disimulasikan berlokasi di Surabaya memiliki rentang sudut 0o hingga 35o . Untuk sudut datang matahari pada penelitian ini diperoleh sudut sebesar 0o dimana kolektor tabung vakum disimulasikan menghadap ke arah utara. Jumlah tabung, suhu masukan dan nilai laju aliran massa, pada sistem kolektor tabung vakum juga mempengaruhi perolehan energi yang dapat dimanfaatkan oleh sistem.
Dalam penelitian ini nilai jumlah tabung maksimum sebesar 30 buah dengan luasan sebesar 4.4 m^(2 ) diperoleh bahwa energi yang dapat dimanfaatkan sebesar 1759,25 W/m2. Sedangkan efisiensi tentu akan bertambah seiring dengan bertambahnya jumlah tabung, sehingga energi panas yang dapat diserap oleh kolektor tabung vakum serta energi yang dapat dimanfaatkan juga akan bertambah banyak, dapat disimpulkan bahwa akan diperoleh peningkatan efisiensi termal pada jam-jam awal dan kemudian bernilai konstan sepanjang hari. Efisiensi tertinggi dimiliki oleh sistem dengan jumlah tabung sebanyak 30 buah, dengan efisiensi rata-rata pada setiap variasi tabung sebesar 55%,63%,64%,64%,66% berturut-turut dari variasi jumlah tabung 10 buah hingga 30 buah. Selain itu, dengan mengurangi nilai dari laju aliran massa akan meningkatkan suhu keluaran dari kolektor tabung vakum, namun hal itu pula yang akan mengurangi jumlah energi panas yang dapat dimanfaatkan oleh kolektor tabung vakum, sebaliknya jika laju aliran massa meningkat maka suhu keluaran pada tabung kolektor tabung vakum akan berkurang. Sebagai contoh, untuk laju aliran massa sebesar 0.01 kg/s diperoleh rata-rata suhu keluaran untuk kolektor tabung vakum adalah sebesar 50.55 oC, dan suhu keluaran rata-rata ini akan terus menurun seiring dengan bertambahnya nilai laju aliran massa, dimana untuk laju aliran massa 0.02 kg/s memiliki suhu keluaran sebesar 46.33oC. Sehingga dengan adanya kondisi tersebut kolektor tabung vakum dapat diaplikasikan sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan.
====================================================================================================

The most common used solar collector is actually a flat plate collector because of its low maintenance costs and simple design, however, this collector has two main weaknesses, which it losses heat due to the convection process through the glass cover layer of the collector plate and the absence of sun tracking,. On the other hand, vacuum tube collector can solve the two main weaknesses possesed by flat plate collector because vacuum tube collector has better heat insulation in comparison to the flat plate collector, due to the matter, this research was conducted with study approach and modeling simulation on a vacuum tube collector of heat-pipe types to know the value of heat performance.
It is obtained that solar radiation could reach the vacuum tube collector by several parameters, which one of them is the inclination angle that used in the vacuum tube collector. The number of inclination angle that given in this research has a range from 0o to 90o. For the incidence angle of the sun obtained by 0o where the solar collector vacuum tube assumed to facing north. The number of tubes in the vacuum tube, inlet temperature and mass flow rate collector system also affects the energy gain that can be utilized by the system.
In this research, the system have the maximum number of the tube are 30 tube which area is 4.4 m2, it is obtained that the useful heat energy is equal to 1759,25 W/m2. As for the efficiency it can be seen that the value of collector area will certainly increase as the number of tubes increases , so the heat energy absorbed by the vacuum tube collector and the energy the useful heat gain will also increase. It concluded, from the research there will be an increase in thermal efficiency in the early hours and then it will constant throughout the day.
The highest efficiency of the system is obtained by the number of tube are 30 tubes, with the average efficiency in each tube variation equal to 55%,63%,64%,64%,66% successively from the number of tube 10 to 30 tubes variation. In addition, by reducing the value of mass flow rate, it will increase the output temperature of the vacuum tube collector, but it will also reduce the amount of heat energy that can be utilized by the vacuum tube collector, conversely if the mass flow rate increases, the output temperature of the tube will decrease. As an example from this research for mass flow rate 0.01kg/s, obtained that the average output temperature of vacuum tube collector is 50.55oC, and this average output temperature will continue to decrease as the value of the mass flow rate increases, which for the mass flow rate 0.02 kg/s, obtained that the average output temperature is 46.33oC. In this case, with these conditions the vacuum tube collector can be applied according to the required conditions.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Energi Matahari, Kolektor Tabung Vakum, heat-pipe,olar Energy, Vacuum Tube Collector, heat-pipe
Subjects:	Q Science > QC Physics > QC320 Heat transfer T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation T Technology > T Technology (General) > T58.8 Productivity. Efficiency
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Physics Engineering > 30101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Lia Hamanda
Date Deposited:	10 Mar 2021 08:32
Last Modified:	10 Mar 2021 08:32
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/84071

Actions (login required)

View Item