Upload
dwi-purwanto
View
56
Download
2
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
TEXT BOOK WAJIB
SOLAR ENGINEERING OF THERMAL PROCESSES
ByJOHN A. DUFFI
WILLIAM A. BECKMAN
Average Distance 1,495 x 10^11 m
D= 1,27x10^7 m
• D= 1,39x10^9 m
• Ts = 5762 K
• Tc = 8 – 40x10^6 K
32’
GSC= 1353 W/ m2
MATAHARI dan BUMI
Solar Constan (Konstanta Surya)
Konstanta surya, Gsc, yaitu energi matahari per unit waktu yang diterima oleh suatu unit luasan permukaan yang tegak lurus terhadap arah datangnya radiasi pada jarak rata-rata bumi dan matahari diluar atmosfer.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Thekaekara dan Drumond nilai standar konstanta surya, Gsc adalah 1353 W/m² dengan perkiraan kesalahan 1,5%.
Atmospher
Extraterrestrial
Gsc adalah 1353 W/m²
Lintasan Bumi Terhadap Matahari 21 Maret
21 Juni 22 Desember
23 September
Matahari
FLUX RADIASI PADA EXTRATERRESTRIAL
• dimana:n = nomor urutan hari dalam satu tahun • Gon = radiasi ektraterrestrial diukur pada bidang
normal terhadap radiasi pada hari ke n pada satu tahun (W/m²), • dimana n =1, dimulai pada tanggal 1 Januari.
365
.360cos033.01
nGG scon
•Variasi jarak antara matahari- bumi mengakibatkan variasi flux radiasi pada extraterrestrial sekitar 3%
•Untuk menghitung besarnya intensitas radiasi surya di luar atmosfer bumi, pada suatu waktu dapat menggunakan persamaan:
NILAI n
SOLAR TIME• Perhitungan intensitas radiasi matahari pada suatu saat tertentu
umumnya didasarkan pada waktu matahari (solar time), • Solar Time (Waktu Matahari) yaitu waktu yang ditentukan
berdasarkan pada gerakan anguler matahari di langit relatif terhadap bumi dengan solar noon terjadi pada meridian pengamat (observer)
• Solar time tidak selalu sama dengan waktu lokal• Waktu matahari dapat dihitung dengan persamaan berikut :
• Solar time = standart time + 4(Lst – Lloc) + E
• dimana : • Lst = garis bujur standar untuk menentukan daerah waktu lokal• Lloc = garis bujur lokasi pengamatan• E = equation of time (menit), = 9,87 sin 2B – 7,53 cos B – 1,5 sin B
364
)81(360
nB
Standard time zone
SUDUT DATANGBesarnya Irradiasi (Radiasi yang diterima)
tergantung pada besarnya sudut datang,
GxCos
GxCos
G(W/m2)
G(W/m2)
Normal Bidang Horizontal
Bidang Horizontal
SUDUT DATANG PADA BIDANG MIRING (TILTED SURFACE)
Zenit
Normal pada Permukaan horizontal
U
S T
B
Matahari
z
s
Normal BidMiring
Pengertian SudutΦ: latitude/garis lintang adalah sudut lokasi utara atau
selatan ekuator, utara positif. -90o ≤ Φ ≤ 90o δ : deklinasi adalah sudut posisi matahari pada saat
tengah hari ( solar noon) terhadap pada bidang ekuator. Utara positif, -23,45o ≤ δ ≤ 23,45o
β : kemiringan bidang adalah sudut antara permukaan
bidang yang menjadi perhatian terhadap bidang horizontal. 0 ≤ β ≤ 180o; (β >90o berarti komponen permukaan mengadap ke bawah)
Pengertian Sudutγ: sudut azimuth permukaan, merupakan deviasi dari
proyeksi sumbu normal permukaan pada bidang horizontal terhadap garis bujur lokal (local meridian). γ = 0 menghadap ke selatan, ke arah timur negative, dan ke arah barat positif.
-180o ≤ γ ≤ 180o ω: sudut jam ( hour angle) adalah perpindahan sudut
matahari timur dan barat dari garis bujur local akibat dari rotasi bumi pada sumbunya dengan kecepatan 15o per jam; pagi negative,
sore positif, dan ω = 0 pada solar noon θ: sudut datang, yaitu sudut antara radiasi langsung
(beam radiation) dari matahari terhadap normal bidang yang diamati
θZ: sudut zenith, yaitu sudut antara radiasi langsung (beam radiation) dari matahari terhadap normal bidang HORIZONTAL
PERHITUNGAN SUDUT DATANG
365
284.360sin45,23
n
SUDUT DEKLINASISudut Deklinasi merupakan fungsi dari tanggal
21 Des
21 Mar21 Sep
21 Jun
equator
SUDUT DATANG = f (tanggal, lokasi, kemiringan, permukaan menghadap, jam)
sin.sin.sin.cos
cos.cos.sin.sin.cos
cos.cos.cos.cos
cos.sin.cos.sin
cos.sin.sincos
Bidang Horizontal• Untuk permukaan horisontal, β = 0; (cos β = 1 dan sin β = 0) maka
sudut datang menjadi sudut zenith sebab garis normal permukaan berimpit dengan zenith sehingga persamaan menjadi :
• Sudut jam matahari terbit atau terbenam dapat dihitung menggunakan persamaan di atas bilamana θz = 90°. Cosinus sudut jam terbenam matahari :
sin.sincos.cos.coscos z
cos.cos
sin.sincos
set
tan.tancos set z
Sun Set/RiseUntuk matahari terbit:
setrise coscos
Lamanya matahari bersinar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
setN 15
2
Jumlah radiasi ekstraterrestrial yang diterima oleh permukaan horizontal dalam interval waktu 24 jam dapat dihitung dengan persamaan
tantancos S
tantancos 1 S
dimana :
H0 = irradiasi harian matahari (J/M2)
Integralkan persamaan di atas dari sunrise sampai dengan sunset:
• Radiasi matahari di luar atmosfer (extraterrestrial) pada bidang horizontal, ditunjukkan pada persamaan berikut,
• Io =
dimana :• Io : radiasi matahari total di extraterrestrial pada permukaan horizontal tiap satuan jam.• Gsc : konstanta matahari setiap saat = 1353 W/m3 1 : sudut waktu pada saat awal penelitian. 2 : sudut waktu setelah penelitian berlangsung 1
jam
365
.360cos.033,01..
3600*12 nGsc
sin.sin.360
)(2)sin(sincos.cos* 12
12
Tugas.
Nama : ………Tgl Lahir : …………Jam Lahir : …………. Bila malam maka diganti siang hari.Tempat lahir : ……….. Bila blora diganti luar blora.
Bila suatu kolektor menghadap selatan dengan sudut kemiringan 10o terhadap horisontal.
a. Sudut datangb. Radiasi langsung di extraterestrialc. Radiasi langsung yang diterima kolektord. Sudut sunsete. Lama penyinaran.