KAJIAN STRATIFIKASI TERMAL PADA TANGKI PEMANAS AIRTENAGA SURYA TIPE AKTIF BERBASIS PHASE CHANGE MATERIALDENGAN VARIASI DEBIT ALIRAN DAN HEAT FLUX

Stratifikasi termal adalah lapisan-lapisan air di dalam tangki yang memiliki temperatur yang berbeda-beda. Stratifikasi termal dikatakan baik pada sebuah tangki air bila semakin ke lapisan atas memiliki temperatur yang lebih tinggi. Dampak positif adanya stratifikasi termal pada tangki Pemasnas Air Tenaga Surya (PATS) adalah efisiensi termalnya meningkat. Pemasangan kapsul pada tangki PATS yang berisi Phase Change Material (PCM) belum pernah dikaji, khususnya berkaitan dengan perubahan heat flux dan debit aliran Heat Transfer Fluid (HTF). Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan karakteristik stratifikasi termal di tangki PATS yang melibatkan PCM baik secara visual maupun analisis bilangan Richardson dengan variasi heat flux dan debit aliran. Penelitian PATS-PCM ini dilakukan dengan sistem PATS tipe aktif metode indoor menggunakan susunan 29 kapsul tipe tumbuk berisi paraffin wax jenis RT-55 sebagai PCM. PATS ini dilengkapi dengan solar simulator sebagai penyuplai heat flux sebesar 800, 1000, dan 1200 W/m2. Rotameter digunakan untuk mengatur debit HTF dengan variasi 2, 3, dan 4 LPM. Tangki PATS dipasang termokopel sebanyak 24 buah, yaitu 10 buah untuk PCM dan 12 buah untuk HTF. Temperatur HTF dan PCM direkam menggunakan Multi Channel Temperature Meter. Analisis data dilakukan untuk mendapatkan nilai bilangan Richardson yang terjadi di dalam tangki. Hasil dari penelitian ini adalah semakin besar debit aliran dan heat flux maka temperatur HTF dan PCM semakin tinggi. Temperatur akhir HTF dan PCM yang dicapai saat charging selama 170 menit pada debit aliran 2 LPM dengan variasi heat flux 800, 1000, dan 1200 W/m2 masing-masing adalah 67,66oC, 71,09oC , dan 78,38oC serta 75,12°C, 78,88°C, dan 88,27°C. Stratifikasi termal terbesar pada variasi debit aliran 2 LPM dengan nilai bilangan Richardson 24,86 dan heat flux 1200 W/m2 dengan nilai bilangan Richardson 16,63. Semakin kecil debit aliran HTF maka tingkat stratifikasi termalnya tinggi dan semakin besar heat flux maka tingkat stratifikasi termalnya juga tinggi. Debit aliran memberi pengaruh yang lebih dominan terhadap stratifikasi termal dibanding dengan heat flux.