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.