PENGARUH VARIASI PITCH COIL TERHADAP PENGAMBILAN KALOR PADA PENUKAR KALOR KOIL HELIK DI TANGKI PENYIMPANAN TERMAL SISTEM PEMANAS AIR TENAGA SURYA

SINGGIH ADI PRABOWO, Ir. Ester Wijayanti, M.T.; Dr.-Ing. Sihana

2016 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Energi surya memiliki energi termal yang besar sehingga banyak dimanfaatkan energi termalnya dalam berbagai bidang untuk keperluan sehari-hari. Salah satu pemanfaatan energi surya diantarnya adalah untuk sistem pemanas air tenaga surya. Pada sistem ini terdapat penukar kalor koil helik untuk kebutuhan proses transfer kalor. Penukar kalor koil helik digunakan pada penelitian ini karena memiliki bentuk geometris yang dapat menimbulkan gaya sentrifugal pada fluida yang mengalir di dalamnya. Gaya sentrifugal ini akan mengakibatkan aliran sekunder pada fluida yang dapat meningkatkan proses perpindahan kalor. Nilai pitch coil dari geometri penukar kalor koil helik juga dapat meningkatkan nilai koefisien perpindahan kalor. Pada penelitian ini, dilakukan analisis mengenai pengaruh lebar pitch coil pada bentuk geomtris penukar kalor koil helik. Pitch coil yang digunakan pada penelitian ini sebesar 5 mm, 10 mm, dan 15 mm. Pengukuran suhu dilakukan dengan menggunakan thermocouple tipe K dan TC-08 thermocouple data logger. Pengukuran suhu dilakukan di empat titik, yaitu pada inlet fluida dingin, outlet fluida dingin, bagian atas wadah dan bagian bawah wadah. Pengambilan data dilakukan selama 5 menit dengan periode 50 ms atau sebanyak 20 data tiap detik. Pengolahan data menggunakan teknik Wilson plot untuk memperoleh nilai koefisiensi perpindahan panas konveksi di dalam pipa koil helik (hi). Nilai hi digunakan untuk memperoleh bilangan tak berdimensi Nusselt (Nui). Hasil dari penelitian ini didapatkan persamaan Nusselt (Nui) sebagai fungsi dari Reynold (Re) dan Dean (De). Hubungan nilai Nui dengan nilai Re dinyatakan pada persamaan Nui = C1 Re0,82 dengan nilai C1 yang bervariasi. Hubungan nilai Nui dengan nilai De dinyatakan pada persamaan Nui = C2 De0,82. Laju aliran mempengaruhi nilai hi, Nui, dan efektifitas penukar kalor (ε). Semakin besar laju aliran maka nilai hi dan Nui akan semakin besar, namun akan menurunkan nilai efektifitasnya. Pitch coil mempengaruhi besarnya nilai hi, Nui, dan nilai efektifitas penukar kalor. Semakin besar nilai pitch coil akan meningkatkan nilai hi, Nui dan nilai efektifitas.

Solar energy has high energy thermal, so that can be used in many field to dayly needs. One of utilization thermal energy is used for solar water heating system. In this system, there are heat exchanger in it for heat transfer process needs. Helical coil heat exchanger is used in this research because has geometrical that can be generate the centrifuge force effects at fluid that flow in it. This centrifuge force can make the secondary flow at fluid and increasing the heat transfer process. Pitch coil from helical coil heat exchanger geometrical can make increasing the coefficient of heat transfer. In this research do analysis at variation of pitch coil in helical coil heat exchanger geometry. Pitch coil that used in this research are 5 mm, 10 mm, and 15 mm. Temperature measurenment was using thermocouple of type K and TC-08 thermocouple data logger. Temperature measurenment do at four point that is in the inlet cold fluid, outlet cold fluid, in the top of vessel, and the bottom of vessel. Data retrival do at 5 minute with 50 ms periods or 20 data per second. Data processing using wilson plot technique for obtain the heat transfer coefficient of convection in helical coil pipe (hi). Value of hi used for obtain the dimensionless number of Nusselt (Nui). Result from this research is obtained equation Nusselt (Nui) as Reynold (Re) and Dean (De) function. Corelation of Nui number with Re number is obtained with equation Nui = C1 Re0,82 with varying value of C1. Corelation of Nui number with De number is obtained with equation Nui = C2 De0,82 with varying value of C2. Flow rate will be influence the value of hi, Nui and effectiveness (ε). The increasing flow rate can make value of hi and Nui increased and make value of effectiveness decreased. Pitch coil can influence the value of hi, Nui, and effectiveness. Increasing pitch coil can make value of hi, Nui, and effectiveness increased.

Kata Kunci : sistem pemanas air tenaga surya, penukar kalor koil helik, pitch coil, wilson plot, koefisien perpindahan kalor, efektifitas.