Studi Simulasi Numerik dan Eksperimental Pengaruh Penambahan Fin Berbentuk Setengah Silinder Tegak Lurus Aliran yang Dipasang pada Bagian Bawah Plat Absorber Berbentuk V Terhadap Efisiensi Kolektor Surya Pemanas Udara
Fajar Sri Lestari Pangukir dan Djatmiko Ichsani Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : djatmiko@me.its.ac.id
Abstrak—Energi  fosil  termasuk  energi  yang  tidak  dapat diperbaruhi  sehingga  keberadaannya  lama  kelamaan  akan habis.  Energi  surya  termasuk  energi  terbarukan  yang mudah didapat dan ramah lingkungan terutama Indonesia. Energi  ini  dapat  dikonversi  menjadi  energi  termal menggunakan  kolektor  surya.  Kolektor  surya  (solar collector)  merupakan  alat  yang  memanfaatkan  energi radiasi  matahari  untuk  diserap  oleh  plat  penyerap selanjutnya  dipindahkan  ke  fluida  kerja  yakni  udara  atau air.  Untuk  meningkatkan  efisiensi  termal  kolektor  surya dengan meningkatkan koefisien konveksi, turbulensi aliran di dalam duct kolektor surya. Hal ini dapat dicapai dengan memberikan gangguan aliran berupa obstacle dan fin agar memperluas  area  perpindahan  panas.  Pemilihan  diameter fin yakni 6,8,10 mm berbentuk setengah silinder serta jarak fin  terhadap  obstacle  yakni  0,25L;  0,5L;  0,75L  dilakukan dengan  metode  simulasi  numerik  menggunakan  software Fluent  6.3.26  dan  software  GAMBIT  2.4.6.  Hasil permodelan didapatkan diameter fin 6 mm dan jarak 0,5L paling  optimum  selanjutnya  dilakukan  studi  eksperimen untuk  menguji  pengaruh  fin  terhadap  performansi  dan efisiensi  kolektor  surya.  V  corrugated  absorber  plate, obstacle  berbentuk  segitiga  dengan  sudut  tekuk  30 0 . Pengambilan data eksperimen dilakukan dengan menvariasikan  laju  aliran  massa  dari  0,002  kg/s  hingga 0,008  kg/s  dengan  kenaikan  tiap  0,002  kg/s  dan  intensitas radiasi  yakni  431  Watt/m 2 dan  575Watt/m 2 .  Hasil  yang didapatkan  dari  penelitian  tugas  akhir  ini  adalah  nilai energi berguna yang dihasilkan (Q) paling tinggi dihasilkan pada laju aliran massa sebesar 0,006 kg/s dengan intensitas radiasi 575 Watt/m 2 yakni 68,331 Watt dan efisiensi paling ditinggi  yakni  0,867  pada  0,006  kg/s  dengan  intensitas radiasi  sebesar  431  Watt/m 2 dan  penurunan  tekanan sebesar 29 Pascal.
Kata  Kunci—energi  berguna,  efisiensi,  kolektor  surya,  v corrugated plate absorber.

## I. P ENDAHULUAN
nergi  menjadi  bagian  vital  dalam  kehidupan manusia.  Kebutuhan  energi  meningkat  seiring dengan meningkatnya jumlah populasi manusia. Sumber energi  paling  banyak  digunakan  oleh  manusia  adalah
energi  fosil  meliputi  minyak  bumi,  batu  bara  dan  gas. Menurut  ESDM  [1],  konsumsi  jenis  energi  Indonesia antara  lain  batubara,  gas  bumi,  bahan  bakar  minyak (BBM), Liquified Petroleum  Gas (LPG),  dan  listrik. Konsumsi BBM memiliki porsi terbanyak dari kebutuhan total  energi  yakni  48%  pada  akhir  2013.  Energi  fosil termasuk  energi  yang  tidak  dapat  diperbaruhi  sehingga keberadaannya lama kelamaan akan habis.
Ketersedian energi elektromagnetik dari surya (matahari)  di  Indonesia  cukup  melimpah.  Energi  surya termasuk  energi  terbarukan  yang  mudah  didapat  dan ramah  lingkungan  terutama  pada  negara  yang  terletak pada  garis  khatulistiwa,  Indonesia,  dengan  intensitas radiasi  matahari  rata-rata  sekitar  5,6  kWh  per  meter persegi  per  hari.  Energi  ini  dapat  dikonversi  menjadi energi  termal  menggunakan  kolektor  surya.  Energi termal  dapat  dimanfaatkan  untuk  proses  pengeringan misalnya pengeringan hasil pertanian, ikan, dan lain-lain.
Kolektor  surya (solar  collector) merupakan  alat  yang memanfaatkan energi radiasi matahari untuk diserap oleh plat  penyerap  selanjutnya  dipindahkan  ke  fluida  kerja . Fluida  kerja  pada  kolektor  surya  dapat  berupa  air  atau udara.  Menurut  Frank  dan  DeWitt  [2],  koefisien perpindahan kalor  konveksi  gas  lebih  rendah  dari  cairan sehingga  efisiensi  kolektor  surya  pemanas  udara cenderung  rendah.  Secara  umum,  bentuk  kolektor  surya untuk  pemanas  udara  terdiri  dari  plat  penyerap  yang berfungsi untuk menyerap radiasi matahari, duct sebagai saluran tempat udara mengalir, kaca penutup dan blower untuk mengalirkan udara.
Upaya  untuk  meningkatkan  koefisien  perpindahan panas pada kolektor surya adalah dengan mengganti plat penyerap  yang  umumnya  plat  datar  dengan  plat bergelombang  atau v-corrugated  absorber  plate [3]. Menurut  El  Sebaii  [4],  v-corrugated  absorber  plate mempunyai efisiensi 11-14% lebih tinggi dari plat datar.
Upaya  peningkatan  koefisien  konveksi  dengan meningkatkan  turbulensi  aliran  dalam  plat  penyerap adalah gabungan v-corrugated absorber plate ditambahkan  obstacles  yang  ditekuk  vertikal  dengan sudut 300 [4]. Hasil yang didapatkan bahwa sudut tekuk optimal  pada  sudut  30 0 memberikan  rasio  penurunan tekanan dibanding efisiensi yang paling tinggi (ΔP/Δ Eff ). Penggunaan v-corrugated absorber plate dan penambahan obstacle terbukti dapat koefisien perpindahan  panas  kolektor  surya.  Pada  penelitian  ini upaya  peningkatan  efisiensi  kolektor  surya  dilakukan dengan  penambahan  fin  sebagai extended  surface pada kolektor berbentuk V dengan penggunaan obstacle .

## II. U RAIAN P ENELITIAN

## Penelitian Numerik
Penelitian  yang  dilakukan  pada  kolektor  surya v- corrugated dengan obstacle berbentuk  paruh  dengan sudut  paruh  30 0 dan fin berbentuk  setengah  silinder. Diameter  silinder  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini divariasikan mulai dari  6 mm,  8 mm,  dan  10  mm.  Jarak fin terhadap obstacle dalam  penelitian  ini  divariasikan mulai 0,25L; 0,5L; 0,75L. L adalah jarak antar obstacle , yakni  50  mm.  Penelitian  numerik  dilakukan  dengan menggunakan  metode Computational  Fluid  Dynamics ( CFD )  dengan software Fluent  6.3.26  dan software GAMBIT  2.4.6.  Pembuatan  geometri  awal  model  yang akan  dibuat  selanjutnya  dilakukan  diskritisasi  ( meshing ) pada  model.  Tahap  pertama  yakni pre-processing menggunakan software GAMBIT 2.4.6.
Bentuk  geometri  yang  digunakan  dalam  studi  numerik beserta  dimensinya  dapat  dilihat  pada  Gambar  2.  Sudut plat  penyerap  adalah  20 o dengan  dimensi  panjang  900 mm  dan  dimensi  saluran  masuk  berupa  segitiga  dengan tinggi  85  mm  dan  lebar  30  mm. Obstacle berbentuk segitiga dengan  dimensi lebar alas 18 mm  dan tinggi 50 mm. Obstacle diletakkan masing-masing berjarak 50 mm maka terdapat 17 obstacle sepanjang saluran. Selanjutnya membuat  domain  dan  merancang mesh .  Konfigurasi mesh yang  digunakan  terdiri  dari  jumlah cell sebanyak 786.18,  jumlah face 1.654.940,  dan  jumlah node sebanyak 172.405.
Gambar 2. Model V-corrugated absorber sudut 20 o
Pengaturan  meliputi  simulasi  3  dimensi, double precision ,  model viscous Shear  Stress  Transport  K-ω (SSTKω),  material  plat absorber , obstacle, dan fin
adalah aluminium, model dicretization equation menggunakan first  order  scheme dan  hubungan kecepatan  dan  tekanan  menggunakan SIMPLEC .  Plat penyerap, fin , obstacle ,  dan  plat  penyerap  bawah digunakan boundary  conditions  wall.  Inlet didefiniksan sebagai velocity  inlet ,  dan outflow untuk  bagian outlet . Plat  penyerap  dan  fin  dikondisikan Heat  Flux sebesar 431  Watt/m 2 ,  plat  penyerap  bawah  dan obstacle diatur temperature  constant sebesar  310  K.  Aliran free  stream udara  masuk  saluran  dengan  kecepatan  6,5  m/s, temperatur 300 K.
Hasil  simulasi  yang  digunakan  meliputi  kenaikan temperatur  udara  keluar  dan  penurunan  tekanan  udara dalam saluran. Selanjutnya pemilihan fin paling optimum digunakan rumus rasio secara matematis
| ∆𝑇 𝑓𝑖𝑛− ∆𝑇𝑡𝑎𝑛𝑝𝑎 𝑓𝑖𝑛 ∆𝑇 𝑡𝑎𝑛𝑝𝑎 𝑓𝑖𝑛 | / | ∆𝑃 𝑓𝑖𝑛 −∆𝑃 𝑡𝑎𝑛𝑝𝑎 𝑓𝑖𝑛 ∆𝑃 𝑡𝑎𝑛𝑝𝑎 𝑓𝑖𝑛 | (1)
dengan  ∆ T adalah  perbedaan  temperatur  keluar  dan masuk, Tout – Tin . ∆ P adalah penurunan tekanan masuk dan keluar, Pin – Pout . Rasio dibandingkan dengan hasil simulasi  kolektor  surya  tanpa fin .  Rasio  paling  besar adalah fin paling optimum.

## Penelitian Eksperimen
Test  section yang  digunakan  untuk  eksperimen berdasarkan  hasil fin optimum  simulasi.  Penelitian  ini dilakukan  dalam  ruangan  Labolatorium  Termodinamika dan  Perpindahan  Panas,  Jurusan  Teknik  Mesin  ITS, Surabaya.  Lampu  halogen  sebagai  pengganti  matahari digunakan  sebanyak  5  buah  lampu  dengan  masing  – masing  daya  500  watt.  Lampu  halogen  disusun  paralel dan  terhubung  dengan voltage  regulator . Voltage regulator berfungsi  sebagai  pengatur  tegangan  agar seragam. Pyranometer (S  97048.32  ML-020  VM,  Eko Instrument  Trading  Co  Ltd  Jepang)  digunakan  untuk mengetahui besar intensitas yang diterima kolektor surya dipasang  pada  permukaan  kaca  penutup.  Kolektor  yang dipakai dilengkapi dengan enam belas termokopel tipe K mengukur  temperatur  udara  masuk  dan  ke  luar,  kaca penutup,  plat  penyerap, fin , obstacle ,  plat  penyerap bawah  di  tiga  lokasi  berbeda.  Penurunan  tekanan  antara udara  masuk  dan  keluar  kolektor  diukur  dengan magnehelic  differential  pressure  gage (Tipe  2300, Dwyer)  dengan  ketelitian  2  Pa.  Suatu blower tekan (diameter discharge 2,5 inchi, 0,26 kW, 320 Volt input). Laju aliran udara diukur di keluaran dengan anemometer digital (AR816, Smart Sensor). Laju udara yang mengalir diatur dengan mengubah frekuensi putaran motor dengan inverter .  Variasi  kecepatan  udara  digunakan  aliran turbulen yakni 2,6 m/s (Re 4000); 3,9 m/s (Re 6000); 5,2 m/s  (Re  8000)  dan  6,5  m/s  (Re  10000)  dan  variasi intensitas 431;575W/m 2 .
(b)
Gambar 3. (a) Skema alat dan (b) foto eksperimen
Keterangan
1 : Blower dan udara masuk  5 : Isolator
2 : Tempered Glass
6 : Thermocouple multiplex
3 : Plat absorber 7 : Lampu halogen 4 : Thermocouple 8 : Pressure gage

## III. H ASIL  DAN P EMBAHASAN

## Simulasi Numerik
Berdasarkan  hasil  simulasi, fin dengan  diameter  10 mm pada jarak 0,25L memberikan perbedaan temperatur paling tinggi yakni 9,175 K. Sedangkan, fin berdiamter 6 mm  pada  jarak  0,5L  memberikan  perbedaan  temperatur paling  rendah,  8,809  K.  Penggunaan  diameter fin semakin  besar  mengakibatkan  peningkatan  luas  area perpindahan  panas  selanjutnya  akan  meningkatkan temperatur keluar.
Gambar  4(a)  menunjukkan  vektor  kecepatan  fluida yang  dilihat  searah  sumbu  Z  dengan iso  value 0,01  m pada  sumbu  Y.  Pada  Gambar  4(b)  terdapat  aliran  balik akibat  fluida  mengenai fin dan obstacle .  Arah  aliran mendekati  plat  penyerap  setelah  mengenai obstacle selanjutnya mengenai fin . Semakin tinggi laju aliran pada sisi  plat  penyerap  dapat  meningkatkan  temperatur  rata- rata aliran udara.
(a) (b)
Gambar 4. (a) Vektor kecepatan menggunakan iso surface pada Y coordinate 0,01 m pada fin berdiameter 6 mm dengan jarak obstacle 0,5L (b) Perbesaran vektor kecepatan
(a)
(b)
Gambar 5. (a) Vektor kecepatan menggunakan iso surface pada X coordinate 0,015 m pada fin berdiameter 6mm dengan jarak obstacle 0,5L (b) Perbesaran vektor kecepatan
Gambar  5(a)  menunjukkan  vektor  kecepatan  fluida pada iso surface X coordinate dengan iso value 0,015 m. Gambar  5  (b)  menunjukkan  aliran  balik  akibat  aliran mengenai obstacle . Obstacle berguna  sebagai vortex generator yang  mampu  mengarahkan  aliran  dan meningkatkan  olakan.Vortex  merupakan  ciri  bahwa aliran  menjadi  turbulen.  Ketika  aliran  turbulen,  partikel fluida  menunjukkan  gerakan  tambahan  yang  dapat meningkatkan kecepatan energi dan pertukaran momentum diantara partikel sehingga dapat meningkatkan  perpindahan  kalor  dan  koefisien  gesek aliran.
Gambar  6  menunjukkan  adanya  aliran  balik  setelah mengenai obstacle dan fin. Jarak fin yang semakin dekat dengan obstacle menghasilkan olakan yang cukup besar. Aliran  udara  yang  masuk  pertama-tama  mengenai obstacle selanjutnya  mengenai fin yang  berada  0,25L (12,5  mm  dibelakang obstacle ).  Sedangkan,  jarak fin sebesar 0,5L (25 mm dibelakang obstacle ) menghasilkan olakan yang lebih sedikit dibanding jarak 0,25L. Jadi fin berdiameter  10  mm  pada  jarak  0,25L  menghasilkan peningkatan temperatur paling besar karena vortex paling besar  dan  luas  area  perpindahan  yang  lebih  besar dibandingkan fin diameter  6  mm.  Penurunan  tekanan paling  kecil  pada fin berdiameter  6  mm  pada  jarak  0,5L sedangkan paling besar pada fin berdiameter 10 mm pada jarak  0,25L.  Aliran  fluida  yang  diganggu  dengan obstacle dan fin mengakibatkan  adanya  penurunan kecepatan  aliran  secara  mendadak  dan  selanjutnya mengakibatkan adanya aliran balik. Semakin besar aliran balik  yang  dihasilkan  maka  akan  merugikan  karena mengakibatkan pressure drop yang besar pula. Besarnya penurunan  tekanan  akan  mempengaruhi  daya  blower yang digunakan.
1 2 4 6 7 8 Aliran balik saat mengenai fin Aliran balik setelah obstacle
(a) (b)
Gambar 6 Vektor kecepatan menggunakan iso surface pada Y coordinate 0,01 m (b) Vektor kecepatan menggunakan iso surface pada X coordinate 0.015 m pada fin berdiameter 6mm dengan jarak obstacle 0.5L
Hasil  perhitungan  rasio  total  yakni  diameter fin 6mm dengan  jarak  0,5L  memiliki  nilai  paling  tinggi  yakni sebesar  0,022.  Diameter  6mm  dengan  jarak  0,5L dianggap sebagai fin paling optimum karena vortex yang dihasilkan  cukup  besar  serta  vektor  kecepatan  lebih tinggi  pada  sisi  plat  penyerap  sehingga  temperatur  rata- rata aliran udara lebih tingi serta penurunan tekanan yang paling kecil.

## Hasil Eksperimen
Dari  data  eksperimen,  perhitungan  dilakukan  untuk menghitung energi berguna  dan  efisiensi  kolektor  surya. Energi  berguna  adalah  besar  energi  panas  yang  diserap oleh  fluida  kerja  untuk  menaikkan  temperatur  keluar. Terdapat dua energy berguna dari kolektor surya dengan tinjauan termodinamika (Q th ) dan energi surya (Q sol ).
Berdasarkan  grafik  pada  gambar  7  dapat  kita  lihat bahwa  tren  grafik  Q th berubah  terhadap  besarnya  laju aliran  massa  yang  diberikan,  semakin  besar  laju  aliran massa  yang  diberikan  maka  nilai  Q th juga  akan  semakin tinggi,  begitu  pula  dengan  besar  intensitas  radiasi  yang diberikan. Hal ini sesuai dengan rumus
Qth =  ṁ f x C p x (T f,out − T f,in ) (2)
dimana Q th adalah  energi  berguna  termodinamika (watt), 𝑚̇ 𝑓 adalah  laju  aliran  massa  (kg/s), Cp adalah panas  jenis  fluida  (J/Kg. o K) , 𝑇 𝑓,𝑜𝑢𝑡 adalah  temperatur udara  keluar  (K),  dan 𝑇 𝑓,𝑖𝑛 adalah  temperatur  udara masuk (K).
Gambar 7. Grafik energi berguna termo fungsi laju aliran massa pada variasi intensitas radiasi
Pada grafik Q th , nilai paling tinggi dihasilkan pada laju aliran massa sebesar 0,006 kg/s dengan intensitas radiasi paling tinggi yakni, 575 Watt/m 2 yakni 63,331 Watt. Hal ini terjadi karena perhitungan Q th dipengaruhi oleh besar laju  aliran  massa  dan  beda  temperatur  yang  dihasilkan. Pada  intensitas  yang  sama,  semakin  kecil  laju  aliran massa  yang  dialirkan  dalam  kolektor  surya  maka semakin  mudah  fluida  tersebut  untuk  menyerap  panas dan  menghasilkan  beda  temperatur  yang  besar.  Ketika beda  temperatur  yang  dihasilkan  besar  tetapi  laju  aliran massa kecil maka nilai Q th yang didapatkan kecil. Namun pada  laju  aliran  massa  0,008  kg/s,  Q th yang  didapatkan menurun. Dari grafik diatas, 0,006 kg/s adalah laju aliran massa optimum untuk menghasilkan Q th paling besar. Pada gambar 8 grafik Q sol , nilai paling tinggi pada laju aliran  massa  sebesar  0,008  kg/s  dengan  intensitas  575 Watt/m 2 yakni  49,575  Watt.  Hal  berbeda  terlihat  pada grafik  Q sol dimana  tren  grafik  cenderung  naik  seiring bertambahnya  laju  aliran  massa  pada  semua  intensitas radiasi.  Rumus  energi  berguna  berdasarkan  Duffie  [5] yakni
Q 𝑠𝑜𝑙 = A p . F R [S − U L (T f,in − T amb )] (3)
Menunjukkan  bahwa  besar  Q sol dipengaruhi  oleh S , besar intensitas yang diterima (Watt/m 2 ), dan atau energi yang hilang, Q loss (watt).
Q loss = A p . (U T (T abs − T amb ) (4)
𝐴 𝑝 adalah  luasan  efektif  plat  penyerap. 𝑇 𝑎𝑏𝑠 adalah temperatur  plat absorber . 𝑇 𝑎𝑚𝑏 adalah  temperatur sekitar.  Fr  adalah  faktor  pelepasan  panas. U L adalah overall heat coefficient total (W/m 2 .K). U T adalah overall heat coefficient top (W/m 2 .K).
Gambar 8. Grafik energi berguna energi surya fungsi laju aliran massa pada variasi intensitas radiasi
Aliran balik saat mengenai fin Aliran balik setelah mengenai obstacle
Gambar 9 . Grafik temperatur plat penyerap fungsi laju aliran massa pada variasi intensitas radiasi
Jika  perumusan  U T dijabarkan  maka,  nilainya bergantung pada koefisien konveksi dan radiasi pada plat penyerap dan cover glass, dimana
U T = 1 R t,u .A p (5) R t,u = 1 h w + 1 h r,cg−amb + 1 h c,cg−ap + 1 h r,cg−ap (6)
ℎ 𝑤 adalah koefisien konveksi wind , ℎ 𝑟,𝑐𝑔−𝑎𝑚𝑏 adalah koefisien  radiasi  kaca  penutup  dan  lingkungan, ℎ 𝑐,𝑐𝑔−𝑎𝑝 adalah  koefisien  konveksi  kaca  penutup  dan  plat absorber , ℎ 𝑟,𝑐𝑔−𝑎𝑝 adalah koefisien radiasi kaca penutup dan plat absorber (W/m 2 .K)
Dari  gambar  9  dapat  dilihat  jika  temperatur  plat penyerap memiliki tren menurun seiring dengan naiknya laju  aliran  massa.  Semakin  besar  intensitas  yang diberikan,  maka  temperatur cover  glass dan  plat penyerap  juga  akan  naik  sehingga  menaikkan  koefisien konveksi  dan  radiasi.  Koefisien  konveksi  dan  radiasi sebanding dengan overall  heat  coefficient  top (U T ).  Bila temperatur  plat  semakin  besar  maka  Q th akan  semakin kecil  karena  Q loss yang  dihasilkan  besar.  Begitu  pula dengan  semakin  tinggi  intensitas  radiasi,  Q loss yang dihasilkan juga besar. Hal ini mengakibatkan tren grafik Q th naik  seiring  kenaikan  laju  aliran  massa  pada  semua intensitas.
Dari  hasil  perhitungan  antara  Q th dan  Q sol terdapat selisih yang cukup tinggi begitu pula pada tren grafiknya. Hal  ini  dikarenakan  dalam  melakukan  perhitungan  Q sol terdapat  banyak  asumsi  yang  digunakan  seperti  faktor pelepasan  panas,  F R, dan  koefisien  absorbsivitas  plat absorber dan  transmisivitas  kaca  dalam  menghitung jumlah intensitas radiasi yang diterima kolektor surya, S, serta  asumsi  dalam  perhitungan overall  heat  coefficient total sehingga  hasil  yang  didapatkan  kurang  mendekati kondisi aktual eksperimen. Pada grafik Q sol tidak terdapat penurunan nilai Q. Hal ini dikarenakan terdapat variabel yang  dijaga  konstan  yakni  intensitas  radiasi  yang diberikan  dan  temperatur  sekitar  maka  tren  yang dihasilkan  cenderung  naik.  Dengan  demikian,  nilai  Q yang digunakan didasarkan pada perhitungan termodinamika.
Berdasarkan  perhitungan  energi  berguna,  kinerja kolektor  surya  dapat  dilihat  dari  nilai  efisiensi.  Efisiensi merupakan  perbandingan  antara  energi  yang  berguna dengan  energi  yang  masuk.  Nilai  efisiensi  ini menunjukkan  baik  atau  tidaknya  kolektor  surya  yang diuji  dalam  mentransfer  energi  panas  ke  fluida  kerja yaitu,  udara.  Besar  efisiensi  sebanding  dengan  energi berguna  dan  berbanding  terbalik  dengan  intensitas. Energi berguna sebanding dengan intensitas radiasi yang diterima sesuai dengan gambar 10.
Gambar 10. Grafik efisiensi kolektor surya fungsi laju aliran massa pada variasi intensitas radiasi
Dari  gambar  10  dapat  dilihat  jika  efisiensi  desain paling  ditinggi  yakni  0,8677305  pada  laju  aliran optimum,  0,006  kg/s  dan  intensitas  431  Watt/m 2 . Efisiensi  paling  tinggi  dihasilkan  pada  variasi  intensitas paling  rendah,  431  Watt/m 2 .  Perumusan  efisiensi  jika dijabarkan yakni
η = Q th 𝐴 𝑝 .𝐼 𝑇 (7)
η = 1 − 𝑄𝑙𝑜𝑠𝑠 𝐴 𝑝 .𝐼 𝑇 (8)
Dimana η adalah  efisiensi  termal,  Q th adalah  energi berguna  termo  (watt),  Q loss adalah  energi  yang  hilang (watt),  I T adalah  intensitas  radiasi  (Watt/m 2 ).  Hal  ini sesuai dengan rumus sehingga tren grafik naik.
Efisiensi  dipengaruhi  oleh overall  heat  coefficient  top (U T ).  Pada  perhitungan overall  heat  coefficient  top (U T ) dipengaruhi  oleh  temperatur  plat  penyerap  dan  kaca penutup.  Semakin  kecil  intensitas  radiasi  maka  U T semakin  kecil  dan  Q use energi  surya  semakin  besar dengan  demikian  efisiensi  yang  dihasilkan  akan  besar saat intensitas rendah. Pada gambar 11 terlihat bahwa U T memiliki tren menurun seiring kenaikan laju aliran massa pada  semua  intensitas.  Nilai  U T paling  tinggi  pada  laju aliran  massa  0,002  kg/s  dengan  intensitas  575  Watt/m 2 yakni sebesar 12,412 W/m 2 .K
Gambar 11. Grafik overall heat coefficient top (U T ) fungsi laju aliran massa pada variasi intensitas radiasi
Pada  eksperimen  yang  dilakukan,  penurunan  tekanan dapat diukur dengan  menggunakan differential  magnetic pressure gage . Penurunan tekanan adalah hasil dari gaya gesek  pada  fluida  ketika  mengalir  melalui  saluran. Penurunan  tekanan  banyak  bergantung  pada  kecepatan aliran.  Penurunan  tekanan  diukur  selama  proses pemanasan  pada  tiap  variasi Reynolds  number . Selanjutnya,  dengan  mengetahui  panjang  saluran  udara, L,  dan  kecepatan  udara,  V,  koefisien  friksi  aliran  dapat dicari dengan persamaan yaitu,
𝑓  = ∆𝑃 𝐿 𝐷ℎ 𝜌 𝑉2 2 (9)
dimana  f  adalah  koefisien  friksi  aliran,  ∆ P adalah penurunan  tekanan  masuk  dan  keluar  (Pascal),  L  adalah panjang  salura  (m),  D h adalah  diameter  hidrolik  (m), 𝜌 adalah  massa  jenis  udara  (kg/m 3 ),  dan  V  adalah kecepatan aliran masuk (m/s)
Gambar  12  adalah  grafik  koefisien  friksi  aliran  (f) terhadap reynolds  number pada  intensitas  575  Watt/m 2 . Koefisien friksi paling besar pada reynlod number 1281. Tren grafik menurun menunjukkan koefisien friksi aliran berkurang  seiring  bertambahnya reynolds  number selanjutnya tren grafik cenderung konstan pada Reynolds number  2562  dan  3202.  Hal  ini  bersesuaian  dengan diagram moody [3].  Besarnya  bilangan reynolds sebanding  dengan  kecepatan  aliran  (V).  Pada  diagram moody ketika  aliran  dalam  kategori  laminar,  nilai koefisien  gesek  dipengaruhi  oleh reynolds  number dan kekasaran  permukaan  saluran  ( roughness ,  e/D).  Maka semakin  besar reynolds number mengakibatkan semakin kecil nilai koefisien gesek. Sedangkan, saat aliran dalam kategori  turbulen,  nilai  f  cenderung  konstan  terhadap kenaikan reynolds  number .  Maka  saat  aliran  semakin turbulen,  koefisien  friksi  tidak  semakin  kecil  seperti kondisi laminar.
Penambahan obstacle dan fin mengakibatkan penurunan  tekanan  maka  energi  yang  diperlukan  untuk mengalirkan  udara  semakin  besar.  Ketika  penurunan tekanan  semakin  besar  maka  akan  menyebabkan kenaikan daya blower.

## IV. K ESIMPULAN
Dari  penelitian  kolektor  surya v  corrugated  absorber plate dengan  penambahan obstacle dan fin setengah silinder  dapat  disimpulkan  yakni fin optimum  diameter 6mm  dan  jarak  terhadap obstacle sebesar  0,5L  dengan beda  temperatur  8,809  Kelvin  dan  penurunan  tekanan 357,046 Pascal. Hasil eksperimen, Q th paling tinggi pada laju  aliran  massa  sebesar  0,006  kg/s  dengan  intensitas radiasi  575  Watt/m 2 yakni  63,331  Watt.  Kenaikan temperatur paling besar yakni 17 Kelvin pada laju aliran massa  0,002  kg/s  dengan  intensitas  575  Watt/m 2 . Efisiensi  paling  ditinggi  yakni  0,868  pada  laju  aliran massa  0,006  kg/s  dengan  intensitas  radiasi  sebesar  431 Watt/m 2 .  Penurunan  tekanan  paling  besar  saat reynolds number 3202  yakni  54  Pascal  dan  menghasilkan koefisien friksi aliran sebesar 0,028.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terima  kasih  saya  ucapkan  kepada  Jurusan  Teknik Mesin  FTI-ITS  yang  telah  memberikan  dukungannya terhadap penelitian ini

## D AFTAR P USTAKA
[1] Sudirman  Said.  2014. Outlook Energi  Indonesia.  Indonesia. ESDM.
[2] Incropera,  Frank.P.,  David  P.  Dewitt,  Theodore  L.  Bergman, Adrienne  S.  Lavine.  2011. Fundamentals  of  Heat  and  Mass Transfer . Seventh Edition. New York. John Wiley and Sons Inc.
[3] A.A.  El-Sebaii,  Aboul  Enein,  M.R.I.  Ramadan,  S.M.  Shalaby, B.M.  Moharram.  2005. Investigation  of  thermal  performance  of double pass flat and v
corrugated plate solar air heaters . Egypt: University of Tanta.
[4] Handoyo, Ekadewi A. 2014. Peningkatan Kinerja Kolektor Surya Tipe  V-Corrugated  Absorber  Plate Menggunakan Obstacle yang Ditekuk  Secara  Vertikal.  Tugas  Akhir.  Tidak  dipublikasikan. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
[5] Duffie,  J.A.  and  W.A.  Beckman.  1991. Solar  Engineering  of Thermal Processes . Second Edition. New York. John Willey and Sons Inc.