Post on 06-Feb-2018
13
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Kegiatan penelitian dilaksanakan mulai bulan Februari 2012 sampai dengan Juni 2012 di Lab.
Surya Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.
B. Alat dan Bahan
1. Alat
1. Perangkat komputer merk Samsung tipe N148 (windows os 7 dan microsoft office 2007)
Perangkat komputer digunakan untuk melakukan proses pengolahan data.
2. Perangkat lunak CFD (ANSYS Ver.13)
Perangkat lunak digunakan untuk melakukan simulasi numerik yang di-install pada perangkat
komputer.
3. Thermorecorder hybrid merk Yokogawa tipe 30813
Thermorecorder hybrid digunakan untuk pembacaan data pada saat melakukan pengukuran
suhu.
4. Thermorecorder chino merk Yokogawa tipe 3058
Thermorecorder chino kegunaannya sama dengan hybrid untuk pembacaan data pengukuran
suhu. Chino digunakan karena titik pembacaan suhu di hybrid masih kurang.
5. Thermocouple tipe Chromel-Constantan (CC)
Thermocouple tipe CC merupakan sensor untuk pengukuran suhu yang dihubungkan ke
recorder.
6. Anemometer merk Kanomax
Anemometer digunakan untuk melakukan pengukuran kecepatan angin.
7. Pyranometer model EKO tipe MS-401
Pyranometer merupakan alat untuk pengukuran iradiasi matahari
8. Multimeter digital model YEW tipe 2506A
Multimeter digunakan untuk pembacaan iradiasi matahari yang dihubungkan ke pyranometer.
2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah model kolektor surya tipe back-pass. Desain
kolektor berbentuk persegi panjang berupa cover, pelat absorber, insulasi dan kerangka kolektor.
Kolektor memiliki dua bagian utama yaitu air gap dan aliran udara dibawah pelat absorber. Desain
kolektor dapat dilihat pada Lampiran 9-10 halaman 82 dan 83. Bagian kolektor dilakukan modifikasi
terhadap persentase panjang cover, sehingga ada bagian pelat absorber yang tidak tertutup oleh cover.
Modifikasi berjumlah 5 desain kolektor yaitu kolektor cover 80%, cover 60%, cover 40%, cover 20%,
cover 0% (tanpa cover), sedangkan desain kolektor yang tidak dimodifikasi adalah kolektor ditutup
cover penuh (cover 100%). Sehingga dalam penelitian ini terdapat 6 desain kolektor yang akan di
analisis.
Desain kolektor surya terdiri dari :
1. Pelat absorber berupa pelat aluminium lembaran tebal 0.5 mm, berukuran 1000 x 300 mm.
2. Insulasi berupa armaflex (busa insulasi) jenis lembaran buatan Armacell dengan tebal 25.4 mm.
Bagian kolektor yang diinsulasi yaitu pada samping kanan dan kiri dengan ukuran 1000 x 70
14
mm, bagian depan dan belakang dengan ukuran 300 x 20 mm, dan bagian bawah dengan ukuran
1000 x 300 mm.
3. Cover terbuat dari kaca es merk Indofigur tipe mislite FM5. Kaca yang dipakai memiliki tebal 5
mm. Ukuran cover dari 6 desain kolektor berbeda-beda. Cover 100% memiliki ukuran 1000 x
300 mm, cover 80% memiliki ukuran 800 x 300 mm, cover 60% memiliki ukuran 600 x 300
mm, cover 40% memiliki ukuran 400 x 300 mm, cover 20% memiliki ukuran 200 x 300 mm dan
cover 0% tidak menggunakan cover.
4. Rangka kolektor memiliki ukuran 1000 x 300 x 70 mm dengan bahan berupa besi siku 20 x 20
mm.
Model selanjutnya yang digunakan adalah kotak pengering. Desain kotak pengering dapat dilihat pada
Lampiran 11 halaman 84. Kotak pengering merupakan kotak yang memiliki kerangka dari besi siku
dan penutup insulasi untuk setiap sisi kotak. Penutup terbuat dari bahan triplex yang dilapisi dengan
armaflex dan aluminium foil. Bahan-bahan tersebut berfungsi sebagai insulasi kotak pengering untuk
mengurangi kehilangan panas pada sisi-sisi kotak. Kotak pengering ini nantinya akan dihubungkan
dengan kolektor. Kolektor berfungsi untuk memanaskan udara di kotak pengering. Udara hasil
pemanasan akan dimanfaatkan untuk keperluan pengeringan bahan pertanian.
Desain kotak pengering terdiri dari:
1. Rangka kotak dengan ukuran 300 x 300 x 300 mm, kerangka terbuat dari besi siku 20 x 20 mm.
2. Penutup kotak terbuat dari triplex dengan ukuran 300 x 300 mm untuk setiap sisi kotak
pengering. Triplex memiliki tebal 5 mm.
3. Setiap sisi kotak dilapisi oleh armaflex dan aluminium foil. armaflex memiliki tebal 25.4 mm
dan alumnium foil memiliki tebal 0.05 mm.
4. Cerobong pengeluaran kotak terbuat dari pipa PVC berdiameter 100 mm dan panjang 150 mm.
Cerobong kotak juga dilapisi oleh armaflex dan aluminium foil.
C. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dilakukan meliputi 5 tahapan yaitu:
1. Penentuan rancangan kolektor yang merupakan pembuatan desain dan simulasi sebaran suhu
kolektor. Proses rancangan ini meliputi penggambaran model geometri, pembuatan mesh,
pendefenisian domain, dan simulasi menggunakan perangkat lunak ansys. Hasil yang didapat
berupa laju aliran massa dan sebaran suhu kolektor. Hasil ini akan dilakukan untuk setiap
kolektor pada sudut kemiringan 6o, 15
o, 30
o, 45
o, dan 60
o.
2. Pembuatan dan menghitung biaya konstruksi pabrikasi kolektor, kemudian melakukan pengujian
kolektor di lapang. Pengujian kolektor dengan melakukan pengukuran suhu di kolektor,
perhitungan laju aliran massa dan perhitungan kehilangan panas bagian atas kolektor.
3. Validasi data simulasi dan pengujian kolektor dilakukan untuk membandingkan data hasil
simulasi dan pengukuran terhadap sebaran suhu dan laju aliran massa. Tujuan validasi adalah
untuk melihat akurasi data simulasi dan data pengujian.
4. Pemilihan kolektor berdasarkan pertimbangan suhu outlet kolektor, laju aliran massa serta biaya
konstruksi.
5. Penentuan rancangan kotak pengering yang akan dihubungkan dengan kolektor. Proses
rancangan terdiri dari proses pembuatan desain, pengujian, simulasi, dan validasi sebaran suhu
pada kotak pengering.
15
Tahapan ini dapat dilihat pada Gambar 9 yang merupakan diagram alir dari penelitian yang telah
dilakukan. Secara lengkap tahapan penelitian yang dilakukan dijelaskan di paragraf berikut:
Gambar 9. Diagram Tahapan Penelitian.
Mulai
Pembuatan desain dan simulasi kolektor
Rancang bangun kolektor
Pengujian kolektor
Validasi data simulasi dan data
pengujian
Pemilihan kolektor
Desain dan simulasi sebaran
suhu kotak pengering
Rancang bangun dan pengujian
terhadap sebaran suhu kotak
pengering
Validasi data simulasi dan data
pengujian
Selesai
Validasi
baik
Validasi
baik
ya
Tidak
ya
Tidak
16
1. Penentuan Rancangan Kolektor
a. Geometri, Meshing dan Penentuan Kondisi Batas Kolektor
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah simulasi numerik menggunakan perangkat
lunak CFD. Tahap awal sebelum melakukan proses simulasi adalah pembuatan desain kolektor.
Pembuatan desain kolektor menggunakan perangkat lunak ansys geometry. Ansys geometri
merupakan perangkat lunak untuk membuat desain suatu bangun ruang. Setiap jenis kolektor mulai
dari cover 0%, cover 20%, cover 40%, cover 60%, cover 80%, dan cover 100% didesain dengan 5
variasi sudut kemiringan kolektor (β) yaitu 6o, 15
o, 30
o, 45
o, dan 60
o. Geometri kolektor dan sudut
kemiringan kolektor dapat dilihat pada Gambar 10 dan 11.
.
Gambar 10. Kolektor Surya Cover 100% (1), Cover 80% (2), Cover 60% (3), Cover 40% (4), Cover
20% (5), Cover 0% (6).
Gambar 11. Analisis Kolektor Kemiringan 6o (1), Kemiringan 15
o (2), Kemiringan 30
o (3),
Kemiringan 45o (4), Kemiringan 60
o (5).
Geometri yang telah dibuat akan dilakukan proses pembuatan Grid/Mesh. Pembuatan mesh
dilakukan menggunakan perangkat lunak ansys meshing. Meshing merupakan proses pembagian
geometri menjadi ruang yang memiliki ukuran lebih kecil yang disebut dengan cell. Fungsi dari mesh
adalah untuk melakukan perhitungan dalam proses numerik. Mesh yang digunakan untuk penyelesaian
dipilih jenis mesh fine dengan bentuk mesh tetrahedral dan hexahedral. Tipe mesh fine digunakan
karena memiliki jumlah cell yang lebih banyak dari pada mesh tipe lain, sehingga dapat menjaga
akurasi simulasi.
6
5
4
3
2 1
1
1 2
4
3
5
β β β β β
17
Selanjutnya dilakukan penentuan kondisi batas simulasi. Penentuan kondisi batas bertujuan untuk
membatasi bagian yang akan dianalisis oleh perangkat lunak. Kondisi batas yang dipakai ada 3 jenis
yaitu dinding, pressure inlet dan pressure outlet. Kondisi batas dinding berfungsi untuk memisahkan
antara regional fluida dan solid, sedangkan pressure inlet dan pressure outlet untuk mendefenisikan
masuk dan keluarnya aliran udara di kolektor. Kondisi batas dinding yaitu pada dinding insulasi,
cover, dan absorber. Sedangkan pressure inlet dan pressure outlet sebagai inlet dan outlet kolektor.
Gambar 12 menunjukkan pendefenisian kondisi batas pada geometri kolektor. Hasil dari pembuatan
mesh dan pendefenisian kondisi batas disebut dengan domain. Domain merupakan bagian dari
geometri yang akan dianalisis.
Gambar 12 Kondisi Batas pada Kolektor Surya.
b. Pembuatan Simulasi Kolektor Surya
Proses pembuatan simulasi dilakukan menggunakan perangkat lunak ansys fluent. Sebelum
dilakukan proses simulasi, perlu ditentukan fenomena-fenomena yang terjadi dan yang akan dianalisis
dari domain. Dengan demikian akan memudahkan dalam hal analisis dari hasil pemodelan. Tahap
simulasi adalah sebagai berikut:
1. Penentuan sifat material
Sifat material perlu ditentukan untuk mendefenisikan kriteria dinding domain. Jenis dinding
yang dipakai ada tiga, yaitu dinding absorber, dinding insulasi dan dinding cover. Absorber terbuat
dari bahan aluminium, insulasi terbuat dari bahan armaflex dan cover terbuat dari bahan kaca. Berikut
pada Tabel 1 merupakan penentuan sifat material dari dinding domain. Sifat material hasil input di
fluent dapat dilihat pada jurnal file di Lampiran 4 halaman 55 dan 56. Jurnal file adalah file berekstensi
*.txt yang merupakan hasil pengerjaan yang telah dilakukan pada proses simulasi di fluent.
Tabel 1. Sifat Material dari Bahan
Material ρ (kg/m3) Cp (J/kg.K) k (W/m.K) Ketebalan (m)
Kaca*
2700 840 0.78 0.005
Armaflex**
50 800 0.038 0.0254
Aluminum*
2719 871 202.4 0.0005
Keterangan:*Sumber: ASHRAE 2001
**Sumber: Katalog Armaflex
2. Pengaktifan Model Penyelesaian
Model penyelesaian yang dipakai dalam sebuah simulasi menentukan output yang diinginkan
dari simulasi yang akan dilakukan. Maka perlu diaktifkan persamaan energi untuk menghitung
terjadinya perpindahan panas. Model aliran fluida yang dipakai adalah Standard K-Epsilon (SKe),
Dinding cover
Dinding absorber
Pressure inlet
Preesure outlet
Dinding insulasi
18
pemodelan radiasi menggunakan Solar Load Model, sedangkan udara di kolektor dimodelkan
menggunakan buossinesq model . Ske digunakan untuk memodelkan aliran yang terjadi dan
mengantisipasi adanya turbulensi pada domain, sedangkan Solar Load Model digunakan untuk
melihat pengaruh iradiasi matahari pada waktu tertentu. Iradiasi yang mengenai permukaan domain
dimodelkan dengan S2S (surface to surface) radiation, sedangkan posisi matahari ditentukan melalui
input longitude, latitude, zona waktu, tanggal simulasi, dan orientasi mesh. Orientasi mesh berguna
untuk menentukan letak suatu domain pada koordinat simulasi berdasarkan arah mata angin.
Buossinesq model digunakan untuk menentukan model konveksi alami udara di domain. Suhu udara
lingkungan diasumsikan konstan. Sedangkan massa jenis udara bervariasi berdasarkan perubahan
massa jenis awal akibat naiknya suhu dan koefisien ekspansi termal udara. Hasil setting berupa jurnal
file di fluent dapat dilihat pada Lampiran 4 halaman 55.
3. Memasukkan nilai-nilai input kondisi batas pada domain
Parameter input kondisi batas pada domain adalah dinding, pressure inlet dan pressure outlet.
Kondisi batas dinding berupa kondisi batas termal dan kondisi batas radiasi. Untuk setting nilai
kondisi batas termal dan kondisi batas radiasi dapat dilihat pada tabel 2-4.
Tabel 2.Kondisi Batas Termal pada Dinding.
Dinding Kondisi termal Data Input
Cover Kombinasi radiasi dan konveksi Koefisien pindah panas
konveksi, Tlingkungan, ketebalan
Insulasi Adiabatik Fluks panas =0
Absorber Coupled, Kombinasi radiasi dan
konveksi
Koefisien pindah panas
konveksi, Tlingkungan, ketebalan
Tabel 3. Tipe kondisi batas Radiasi pada Cover dan Absorber.
Dinding Tipe Dinding Data Input
Cover Semi transparent transmisivitas (0.9)
Absorber Opaque absorpsivitas (0.95)
Tabel 4. Kondisi Batas Radiasi.
Waktu Vektor arah matahari (x,y,z) Iradiasi (W/m2) Tlingkungan (
oC) Kecepatan Angin (m/s)
09.00 (-0.707,0.701,0.0846) 431.684 30 0.1
12.00 (-0.0006,0.993,0.120) 604.388 33 0.1
15.00 (0.707,0.702,0.086) 262.426 30 0.1
*Orientasi Mesh : Utara (0,0,1), Timur (-1,0,0); Bogor (longitude: 106.78. Latitude: -6.58); 21 Juli.
Vektor arah matahari merupakan hasil perhitungan dari Solar Ray Tracing berdasarkan input
longitude, latitiude, zona waktu dan orientasi mesh. Vektor arah matahari dapat menentukan posisi
matahari berdasarkan vektor satuan pada koordinat x,y,z. Data iradiasi, tanggal simulasi, Tlingkungan dan
kecepatan angin merupakan nilai asumsi yang digunakan untuk menentukan kondisi batas radiasi.
Asumsi kondisi batas yang digunakan merupakan data pengujian kolektor dari penelitian
Karnasaputra (2008) yang telah melakukan pengukuran iradiasi pada tanggal 21 Juli. Data waktu
simulasi dipilih 3 waktu yaitu pukul 09.00 untuk mewakili posisi matahari pagi hari, pukul 12.00
untuk mewakili posisi matahari siang hari dan pukul 15.00 untuk mewakili posisi matahari sore hari.
19
Pemilihan waktu tersebut bertujuan untuk melihat perbedaan sebaran suhu di domain pada posisi
matahari yang berbeda.
Kondisi batas pressure inlet digunakan untuk menentukan tekanan aliran fluida saat masuk ke
domain. Kondisi batas digunakan untuk mengamati terjadinya efek buoyancy pada kolektor. Untuk
setting kondisi batas pada pressure inlet disumsikan dengan tekanan gauge total 0 atm dan tekanan
gauge awal 0 atm. Sedangkan kondisi batas pressure outlet pada aliran fluida merupakan keluaran dari
pressure inlet pada domain. Kondisi batas ini diasumsikan dengan tekanan gauge 0 atm. Hasil inputan
dari setting nilai kondisi batas fluent dapat dilihat pada jurnal file di Lampiran 4 halaman 57.
4. Penyelesaian Pemodelan
Penyelsaian pemodelan dilakukan dengan kondisi steady state. Solver yang dipakai adalah
pressure based solver. Iterasi yang dilakukan sebanyak 3000 sampai dengan 5000 iterasi hingga
mencapai nilai konvergen. Data yang disajikan berupa 3 jenis yaitu grafik, kontur dan tabel dari
sebaran suhu simulasi.
2. Pembuatan dan Pengujian Kolektor
Pembuatan kolektor merupakan kegiatan rancang bangun kolektor (pabrikasi). Proses
pembuatan ini memerlukan biaya konstruksi. Biaya konstruksi kolektor merupakan fungsi dari
komponen biaya. Komponen biaya tersebut adalah biaya rangka, biaya pelat absorber, biaya insulasi,
biaya cover dan biaya upah kerja pembuatan. Kolektor yang dipabrikasi berjumlah 6 buah rancangan
desain, yaitu kolektor cover 100%, cover 80%, cover 60%, cover 40%, cover 20%, dan cover 0%.
Biaya pembuatan kolektor dapat dilihat pada Lampiran 2 halaman 50.
Setelah dilakukan pembuatan kolektor maka diperlukan pengujian lapang. Pengujian diperlukan
untuk pembanding dengan data simulasi. Pengujian dilakukan selama 5 hari dengan sudut kemiringan
yang berbeda pada setiap harinya. Sudut kemiringan kolektor mulai dari hari pertama hingga hari
kelima adalah 6o, 15
o, 30
o, 45
o, dan 60
o untuk setiap jenis kolektor. Pengukuran dilakukan mulai pukul
08.00 hingga pukul 15.00 dengan pengambilan data setiap 15 menit. Apabila terjadi cuaca buruk
seperti hujan dan tidak memungkinkan untuk terus melakukan pengambilan data, maka pengukuran
akan diselesaikan, karena intensitas iradiasi matahari tidak mencukupi. Data yang diambil berupa suhu
lingkungan, suhu absorber, suhu udara kolektor (dibawah pelat absorber), iradiasi matahari dan
kecepatan angin. Titik pengukuran suhu dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Titik Pengukuran Suhu Kolektor Surya Tipe Back-pass.
Keterangan:
A: Kolektor Cover 100%
B: Kolektor Cover 80%
C: Kolektor Cover 60%
D: Kolektor Cover 40%
E: Kolektor Cover 20%
F: Kolektor Cover 0%
T:Penempatan Thermocouple
β: Sudut kemiringan kolektor
20
Nilai hasil pengujian akan dihitung untuk menentukan laju aliran massa. Perhitungan
menggunakan persamaaan 21 yang menghasilkan debit aliran (m3/s) sehingga untuk menentukan laju
aliran massa dikalikan dengan massa jenis udara (kg/m3). Untuk menghitung kehilangan panas bagian
atas masing-masing kolektor digunakan persamaan 9-20. Contoh perhitungan dapat dilihat pada
Lampiran 1 halaman 47-48.
3. Validasi Data Simulasi dan Data Pengujian Kolektor
Skenario validasi dapat dilihat pada Tabel 5-9. Skenario validasi merupakan kondisi batas
radiasi hasil pengukuran pada saat pengujian kolektor. Kondisi batas pada Tabel 2. akan diganti
dengan skenario validasi dan dilakukan penghitungan ulang simulasi (pengulangan proses iterasi).
Pemilihan data waktu simulasi dilakukan secara acak dari pengambilan data pengujian lapang.
Pemilihan data tersebut karena validasi tidak melihat pengaruh perbedaan posisi matahari sehingga
skenario validasi setiap sudut memiliki kondisi batas radiasi pada jam yang berbeda.
Tujuan dari validasi ini adalah melihat keakuratan data simulasi terhadap data pengujian.
Dengan membandingkan data hasil pengukuran dengan data hasil simulasi pada titik-titik validasi
maka dibuat korelasi antara suhu ukur (T-Ukur) dan suhu CFD (T-CFD) pada bidang XY (Widodo,
2009). Hubungan tersebut dibuat regresi linear dan didapatkan nilai koefisien determinasi (R2).
Simulasi dianggap layak apabila R2 lebih besar dari 0.8 (Puslitbang fisika terapan-LIPI, 1990 didalam
Puspitojati, 2003). Simulasi semakin akurat apabila nilai R2 mendekati 1.
Perhitungan terhadap nilai kesalahan (error) dilakukan dengan membandingkan besarnya nilai
di masing-masing titik pengukuran dan simulasi. Besarnya error dapat dinyatakan dalam bentuk
kesalahan relatif yaitu dengan membandingkan kesalahan simulasi yang terjadi dengan nilai
pengukuran sebenarnya (Puspitojati, 2003). Kriteria hasil validasi tersebut ditentukan dengan
persamaan sebagai berikut:
Error =
x 100%. (23)
Tabel 5. Skenario Validasi Kemiringan 6o (Data Pengujian 11 April).
Waktu Vektor arah matahari (x,y,z) Iradiasi (W/m2) Tlingkungan (
oC) Kecepatan Angin (m/s)
08.00 (-0.844, 0.498,0.202) 114.29 26 0.3
10.00 (-0.472,0.847,0.243) 857.14 34 0.19
12.15 (0.090,0.962,0.257) 742.86 34 0.2
Tabel 6. Skenario Validasi Kemiringan 15o (Data Pengujian 4 April).
Waktu Vektor arah matahari (x,y,z) Iradiasi (W/m2) Tlingkungan (
oC) Kecepatan Angin (m/s)
10.00 ( -0.482,0.853,0.198) 800 36 0.37
12.00 (0.0177,0.977,0.213) 914.286 34 0.17
14.00 (0.513,0.836,0.197) 228.571 34 0.68
21
Tabel 7. Skenario Validasi Kemiringan 30o (Data Pengujian 5 April).
Waktu Vektor arah matahari (x,y,z) Iradiasi (W/m2) Tlingkungan (
oC) Kecepatan Angin (m/s)
08.45 (-0.735,0.653,0.181) 357.143 32 0.21
10.15 (-0.423,0.882,0.208) 414.286 30 0.18
11.30 (-0.111,0.969,0.218) 842.857 32 0.14
Tabel 8. Skenario Validasi Kemiringan 45o (Data Pengujian 9 April).
Waktu Vektor arah matahari (x,y,z) Iradiasi (W/m2) Tlingkungan (
oC) Kecepatan Angin (m/s)
09.00 (-0.684,0.698,0.213) 600 31 0.23
12.00 (0.0237,0.970,0.245) 942.86 35.9 1.43
13.30 (0.401,0.885,0.236) 757.14 34.9 0.55
Tabel 9. Skenario Validasi Kemiringan 60o (Data Pengujian 10 April).
Waktu Vektor arah matahari
(x,y,z)
Iradiasi (W/m2) Tlingkungan (
oC) Kecepatan Angin (m/s)
08.45 (-0.728,0.651,0.214) 642.86 31.9 0.38
12.30 (0.154,0.956,0.250) 457.14 31.9 0.38
15.00 (0.717,0.662,0.217) 357.14 33.95 0.55
4. Pemilihan Kolektor
Pemilihan kolektor dilakukan berdasarkan pertimbangan suhu outlet dan laju aliran massa yang
telah memadai untuk proses pengeringan bahan pertanian. Biaya konstruksi dari masing-masing jenis
kolektor juga dipertimbangkan dalam melakukan pemilihan kolektor. Suhu yang diharapkan adalah
suhu udara outlet diatas 40oC. Laju aliran massa yang diharapkan dari variasi kemiringan dipilih
kemiringan yang memiliki laju aliran massa tertinggi dari hasil simulasi. Sedangkan biaya konstruksi
dipilih kolektor yang memiliki harga yang rendah dengan mempertimbangkan laju aliran massa dan
suhu outlet kolektor.
5. Penentuan Rancangan dan Simulasi Kotak Pengering
Setelah didapatkan kolektor surya yang optimal maka dilakukan pembuatan desain kotak
pengering. Geometri kotak pengering dihubungkan dengan kolektor surya. Hasil dari pembuatan
geometri ini akan dilakukan proses rancang bangun dan pengujian. Pengujian dilakukan dengan dua
tahap, pertama pada kondisi kolektor bagian atas ditutup/diinsulasi sehingga kolektor tidak terkena
iradiasi matahari. Kemudian pada kondisi kolektor terkena iradiasi. Pengujian dilakukan untuk
melihat sebaran suhu kotak pengering dalam keadaan tanpa beban (kotak tanpa diisi bahan pertanian
yang akan dikeringkan). Data yang diambil pada pengujian kolektor berupa sebaran suhu, kecepatan
angin, dan iradiasi matahari. Titik pengukuran suhu kotak pengering dapat dilihat pada Gambar 14.
22
Gambar 14. Titik Pengukuran Suhu Kolektor dan Kotak Pengering.
Hasil dari desain yang telah dibuat juga dilakukan simulasi sebaran suhu. Pembuatan
simulasi bertujuan untuk melihat aliran udara panas yang berasal dari kolektor memanaskan kotak
pengering. Penentuan pemodelan simulasi sama dengan simulasi kolektor. Hasil simulasi juga
divalidasi dengan data pengujian lapang dengan tujuan untuk melihat akurasi data simulasi dan data
pengukuran. Skenario validasi dapat dilihat pada Tabel 10.
Tabel 10. Skenario Validasi Kotak Pengering Tanpa Beban (Data Pengujian 22 Juni)
Waktu Vektor arah matahari (x,y,z) Iradiasi (W/m2) Tlingkungan (
oC) Kecepatan Angin (m/s)
09.00 (-0.633,0.614,0.471) 471.429 36.7 0.30
12.00 (0.0208,0.866,0.500) 828.571 32.2 0.37
15.00 (0.663,0.585,0.468) 471.429 38.7 0.34
Keterangan Gambar:
T:Penempatan Thermocouple
β: Sudur kemiringan kolektor