Zeer pot refrigerator/Design/id

Panci Zeer adalah perangkat pendingin yang ditemukan di Afrika yang beroperasi berdasarkan prinsip pendinginan evaporatif. Menurut Science in Africa , setiap perangkat dapat menyimpan 12 kg sayuran, menjaganya tetap segar hingga 20 hari dengan biaya produksi kurang dari 2 USD. ^{[ 1 ]} Artikel ini akan menunjukkan cara membangun lemari es panci di dalam panci, membahas berbagai aspek teknologi dan menyajikan hasil analisis parametrik.

Gambaran Umum Teknologi

Dalam iklim kering yang keras, pengawetan makanan memainkan peran penting dalam memaksimalkan hasil ekonomi dan nutrisi dari kesempatan langka panen yang baik. Panas kering secara signifikan mengurangi umur simpan hasil panen dan akibatnya terjadi pemborosan hasil panen yang tinggi. ^{[ 2 ]}

Perbandingan masa simpan berikut ini telah diadaptasi dari studi kasus yang dilakukan oleh Organisasi Aksi Praktis dan dapat diakses langsung di sini .

Dampak dari lemari es pot-in-pot langsung terasa karena masa simpan sebagian besar hasil pertanian diperpanjang 5 hingga 10 kali lipat. Ini berarti bahwa petani tidak hanya dapat menjual hasil panen mereka lebih dari beberapa hari setelah panen, tetapi juga dapat mengonsumsi barang yang tidak terjual dengan aman karena masa simpannya yang lebih lama.

Prinsip Operasi

Ketika penguapan terjadi dari suatu permukaan, terdapat energi yang terkait dengan perubahan fasa yang dikenal sebagai kalor laten penguapan. Dalam suatu sistem tertentu, saat spesies gas mengalir di atas permukaan yang basah, penguapan dan kondensasi terus terjadi untuk mempertahankan kondisi tunak.

Untuk mempertahankan penguapan, harus ada penarikan energi internal dalam cairan, yang akan mengakibatkan penurunan suhu . Efek pendinginan ini dikenal sebagai pendinginan evaporatif dan paling efektif di iklim kering karena kurangnya kandungan uap air (kelembapan relatif) di udara. ^{[ 4 ]}

Pada lemari es Zeer, air menguap dari pasir melalui permukaan pot tanah liat luar dan dari seluruh permukaan atas pasir lembap yang terpapar radiasi matahari , sehingga menghilangkan energi dari sistem. Gambar 1 adalah representasi grafis dari aliran air dan energi di dalam lemari es Zeer.

Informasi tambahan mengenai teknologi pendinginan evaporatif dapat diakses di sini.

Cara membuat Kulkas Pot-in-Pot

Dokumen Teknologi Berbasis Tanah Liat telah tersedia dari Organisasi Aksi Praktis. Dalam dokumen tersebut, halaman 15 hingga 19 menguraikan secara detail cara membuat lemari es pot-in-pot. Sisa dokumen membahas teknologi berbasis tanah liat lainnya yang mungkin menarik. Langkah-langkah untuk membuat lemari es pot-in-pot diuraikan di bawah ini jika pembaca tidak dapat membuka file PDF. ^{[ 5 ]} Manual alternatif tersedia berdasarkan pengalaman Movement eV di Burkina Faso, ^{[ 6 ]} dan dalam Panduan Praktik Terbaik berdasarkan studi di Mali yang dilakukan oleh MIT D-Lab, The World Vegetable Center dan Movement eV. ^{[ 7 ]}

1

Membuat Cetakan

• Buat lubang kecil di tanah dan tutupi dengan tikar. Gunakan sedikit serpihan kayu di atas tikar untuk mencegah lengket.
• Campur dan uleni campuran lumpur, kotoran hewan, dan air hingga membentuk bola yang merata.
• Tekan batu berulang kali ke dalam campuran hingga akhirnya membentuk bentuk mangkuk. Lanjutkan proses ini, tambahkan lebih banyak bahan jika perlu, hingga cetakan mencapai dimensi yang diberikan pada Gambar 2.
• Setelah cetakan dibuat, biarkan mengering di bawah sinar matahari selama kurang lebih 30 menit.

2

Membuat Pot Tanah Liat

• Buat lubang kecil di tanah dan tutupi dengan tikar. Gunakan sedikit serpihan kayu di atas tikar untuk mencegah lengket.
• Uleni tanah liat hingga menjadi adonan seperti roti.
• Pipihkan tanah liat dan letakkan di atas cetakan yang terbalik.
• Ratakan adonan di atas cetakan, dengan ketebalan sekitar 10 mm.
• Gunakan batu datar dan sedikit air untuk menghaluskan permukaan.
• Setelah bentuk bulat terbentuk, cetakan dapat dilepas.
• Dinding pot dapat diperpanjang hingga ketinggian yang diinginkan.
• Tambahkan lapisan ekstra tebal pada bagian tepinya (sekitar 20 mm).
• Ini menyelesaikan pot pertama.
• Bentuk pot kedua yang lebih besar dengan cara yang sama, menggunakan cetakan yang sesuai.
• Perpanjang ketinggian pot ini sesuai kebutuhan.
• Bentuklah bagian tepi untuk pot yang lebih besar, dengan ketebalan sekitar 30 mm.
• Bagian terakhir dari proses ini adalah menambahkan dekorasi di sekeliling bagian luar pot. Ini dilakukan dengan menggulung adonan menjadi bentuk sosis panjang dan menempelkannya di sekeliling bagian luar pot sekitar dua pertiga bagian atas. Pola dibuat dengan menekan jari ke dalamnya. Pot besar sekarang sudah selesai.
• Kedua pot tersebut kini dijemur di bawah sinar matahari hingga kering. Proses ini biasanya memakan waktu antara dua hingga empat hari, tergantung pada suhu lingkungan dan sinar matahari.

3

Menyiapkan Pot Tanah Liat

• Carilah area yang sudah dibersihkan dan buat lingkaran dengan batu.
• Tutupi tanah di dalam lingkaran dengan kotoran sapi.
• Letakkan sebanyak mungkin pot tanah liat di dalam lingkaran.
• Tutupi pot sepenuhnya dengan tongkat kayu dan lebih banyak kotoran sapi.
• Nyalakan api dan biarkan menyala selama 24 jam.
• Untuk membuat proses ini lebih efisien, sebaiknya membakar sebanyak mungkin pot sekaligus.

4

Perakitan dan Pengoperasian

• Pasir harus diletakkan di dasar pot besar membentuk lapisan dengan kedalaman sekitar 5 cm.
• Letakkan pot yang lebih kecil di atas pasir dan pusatkan di dalam pot yang besar (sekarang kedua pot seharusnya sejajar).
• Isi ruang yang tersisa di antara pot dengan pasir.
• Jika memungkinkan, letakkan perangkat yang telah dirakit di atas dudukan untuk memaksimalkan aliran udara.
• Panci kecil tersebut harus ditutup dengan penutup (dari tanah liat atau kain) untuk mencegah udara panas masuk ke ruang penyimpanan.
• Kulkas pot-dalam-pot beroperasi secara pasif selama pasir tetap lembap.
• Periksa pasir dua kali sehari dan tambahkan air jika diperlukan.

Analisis Teknologi

Keberhasilan lemari pendingin pot-in-pot sangat bergantung pada kondisi sekitarnya. Karena perangkat ini bergantung pada pendinginan evaporatif alami, teknologi ini hanya dapat dianggap tepat untuk wilayah yang memiliki kelembaban relatif rendah dan aliran udara yang memadai. Untuk memaksimalkan efektivitas perangkat pendingin pot-in-pot, laju penguapan harus ditingkatkan. Untuk menyelidiki teknologi ini dengan benar, penting untuk mengukur efek dari:

• Kelembaban Relatif
• Permeabilitas
• Karakteristik Aliran
  • Kecepatan Aliran
  • Aliran Laminar vs Aliran Turbulen
  • Pertimbangan Lapisan Batas
• Area yang tersedia untuk penguapan

Perlu dicatat bahwa nilai-nilai yang disajikan pada bagian berikut menunjukkan efek pendinginan maksimum untuk serangkaian parameter tertentu. Pendinginan aktual kemungkinan akan lebih rendah karena adanya ketidakberaturan pada parameter, seperti kecepatan angin dan kelembaban relatif.

Kelembaban Relatif

Kelembaban relatif adalah ukuran kandungan air yang dapat ditahan di udara pada suhu tertentu. Lingkungan dengan kelembaban relatif rendah dibandingkan dengan lingkungan dengan kelembaban relatif tinggi akan menguapkan uap air lebih mudah dan dalam jumlah yang lebih besar. Karena alasan ini, alat pendingin pot-in-pot hanya efektif di lingkungan dengan kelembaban relatif rendah (Gambar 8). Wilayah tengah utara Meksiko (seperti Chihuahua) dan Afrika (seperti Sudan) adalah lokasi yang paling tepat untuk penggunaan teknologi ini.

Dalam beberapa kasus, teknologi ini mungkin terbukti cocok untuk waktu-waktu tertentu dalam setahun ketika tingkat kelembapan rendah. Untuk kondisi tertentu, informasi mengenai kelembapan dapat diukur langsung dari grafik psikrometri. Selain itu, pusat cuaca lokal biasanya mencatat tingkat kelembapan.

Kelembaban relatif sebesar 0,3 telah digunakan untuk semua perhitungan di mana nilai ini dijaga konstan. Pada kelembaban relatif ini dan kecepatan angin tipikal 2,5 m/s, efek pendinginan sebesar 4,46 kW diamati dalam kondisi aliran turbulen. Hubungan yang ditetapkan di atas, di mana perangkat diharapkan berkinerja lebih baik di lingkungan dengan kelembaban rendah, ditunjukkan dengan jelas oleh grafik ini.

permeabilitas

Meskipun penguapan pasti terjadi melalui pot tanah liat bagian luar, permeabilitas lapisan ini memainkan peran penting dalam menentukan laju penguapan air yang sebenarnya. Tanah liat jenis tembikar digunakan untuk membuat alat ini. Jenis tanah liat ini relatif berpori dan permeabel dibandingkan dengan jenis tanah liat lainnya, seperti porselen dan batu. ^{[ 8 ]} Selain meresap melalui pot tanah liat bagian luar, air juga harus melewati pasir untuk terus menggantikan kelembapan yang telah melewati tanah liat dan menguap. Efek pendinginan akan dibatasi oleh laju difusi dan permeabilitas tanah liat.

Dengan mempertimbangkan hal-hal tersebut, faktor koreksi permeabilitas sebesar 0,3 dimasukkan ke dalam perhitungan kinerja (sebagaimana dirinci dalam Lampiran A ). Selain itu, sebuah grafik telah dibuat (Gambar 12) yang hanya memvariasikan faktor koreksi ini untuk memberikan wawasan umum tentang bagaimana angka ini memengaruhi temuan yang disajikan.

Diakui bahwa validitas penetapan faktor koreksi ini menjadi 0,3 mungkin tidak mewakili keterbatasan sebenarnya yang disebabkan oleh mekanisme yang terkait dengan difusi kelembaban dan permeabilitas tanah liat di dalam perangkat. Hal ini memberikan landasan untuk proyek di masa mendatang guna menyelidiki hal ini secara lebih rinci, termasuk identifikasi metode untuk meningkatkan permeabilitas tanah liat.

Karakteristik Aliran

Kecepatan Aliran

Saat air menguap ke udara sekitarnya, kelembapan relatif lokal meningkat dan dengan demikian mengurangi kemungkinan penguapan lebih lanjut. Aliran udara diperlukan untuk mengganti udara lembap ini dengan udara kering. Hal ini disediakan oleh angin alami di daerah tersebut. Kecepatan aliran yang tinggi akan menyebabkan massa udara di sekitar perangkat tetap dalam keadaan kering secara terus-menerus, dan oleh karena itu akan menyebabkan laju penguapan yang lebih tinggi.

Kecepatan angin rata-rata sebesar 2,5 m/s atau 5,6 mph telah dipilih berdasarkan tinjauan data cuaca untuk wilayah Afrika Utara dan Tengah.

Laminar vs Turbulen

Dalam suatu sistem tertentu, keberadaan turbulensi dalam aliran fluida meningkatkan tingkat pencampuran, perpindahan panas, dan perpindahan massa. Dalam kasus khusus ini, untuk pengaturan tipikal, aliran dapat diasumsikan sebagai turbulen. Jika kita mempertimbangkan aliran udara di atas pelat datar (di mana aliran udara adalah angin dan pelat datar adalah tanah), jarak di mana aliran bertransisi dari aliran laminar ke turbulen dapat dihitung. Transisi ini terjadi pada bilangan Reynolds sekitar 5 x 10⁶.105.

Bilangan Reynolds adalah parameter tak berdimensi yang didefinisikan sebagai ukuran rasio gaya inersia terhadap gaya viskos dan dapat dihitung sebagai berikut:

        Re=ρVXμ   ^{[ 9 ]}

Untuk suhu udara sekitar 35 derajat Celcius dan kecepatan angin 2,5 m/s, ditemukan bahwa aliran berubah menjadi turbulen pada jarak sekitar 2,6 m.

Di sinilah letak pembenaran atas asumsi turbulen kita. Jika kita mengandalkan angin alami, sangat tidak mungkin lemari es pot-in-pot akan terletak dalam jarak 2,6 m dari tempat aliran udara pertama kali berinteraksi dengan permukaan tanah. Untuk melengkapi penjelasan, sebuah grafik telah dibuat untuk menyoroti bagaimana kinerja bervariasi antara aliran laminar dan turbulen (Gambar 9).

Pertimbangan Lapisan Batas

Melanjutkan analisis pelat datar, keberadaan lapisan batas harus diakui. Di dalam lapisan batas ini terdapat gradien kecepatan di mana terjadi peningkatan kecepatan saat kita menjauh dari tanah. Kecepatan angin sebenarnya (kecepatan aliran bebas) hanya ada di luar lapisan batas ini. ^{[ 10 ]} Karena gradien kecepatan ini, ketinggian lapisan batas menjadi faktor penting yang mempengaruhi kinerja lemari es pot-in-pot. Ketinggian ini dapat dihitung sebagai berikut:

        ∂lAM=5μXρV   ^{[ 11 ]}

        ∂TkamuRB=0.37XReX−15   ^{[ 12 ]}

Gambar 8 memberikan representasi grafis tentang bagaimana nilai ini meningkat searah aliran. Terlihat jelas bahwa dengan meningkatkan ketinggian lemari pendingin pot-dalam-pot, perangkat dapat terpapar kecepatan angin yang lebih besar. Kecepatan angin memiliki dampak signifikan pada kinerja perangkat. Pengamatan berbagai grafik yang disajikan dalam artikel ini menunjukkan bahwa terjadi peningkatan efek pendinginan seiring dengan peningkatan kecepatan angin.

Keberadaan gradien kecepatan di dalam lapisan batas, dan peningkatan kinerja yang diharapkan karena kecepatan yang lebih tinggi menunjukkan bahwa perangkat harus ditempatkan setinggi mungkin dan tanpa hambatan aliran udara. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan struktur rangka agar perangkat dapat diletakkan di atasnya. Jika memungkinkan, rangka itu sendiri harus ditempatkan di tempat yang tinggi atau di atas struktur padat yang sudah ada.

Area yang tersedia untuk penguapan

Luas permukaan yang tersedia untuk terjadinya penguapan dapat diperkirakan untuk sistem pot-dalam-pot sebagai berikut:

  Luas Total = Luas Permukaan Bagian Bulat dari Pot Luar

                 + Luas Permukaan Bagian Silinder dari Pot Luar

                 + Luas Permukaan Pasir yang Terbuka di Antara Pot

Misalnya, jika kita menggunakan dimensi yang direkomendasikan oleh Organisasi Aksi Praktis (Gambar 11), luasnya adalah:

        AReATHaiTAl=124πHAIR¯2+2πHAIR¯(H¯−HAIR¯)+π((HAIR¯−TH¯)2−SAYAR¯2)=0.773M2

Nilai ini telah digunakan untuk semua perhitungan di mana luas area dianggap konstan.

Gambar 12 menyoroti bagaimana kinerja perangkat bervariasi dengan luas area. Gambaran umum bagian yang menjelaskan Cara membuat Kulkas Pot-in-Pot akan menunjukkan bahwa jari-jari adalah dimensi paling sederhana yang dapat divariasikan dalam proses tersebut. Dengan demikian, jari-jari pot luar telah dipilih untuk memvariasikan area yang tersedia untuk penguapan.

Seperti yang diharapkan, terdapat peningkatan yang signifikan pada efek pendinginan seiring dengan peningkatan luas permukaan. Untuk kecepatan angin yang dipilih sebesar 2,5 m/s, terdapat efek pendinginan sebesar 4,46 kW, 6,58 kW, dan 8,85 kW untuk jari-jari masing-masing 0,25 m, 0,35 m, dan 0,45 m.

Namun, peningkatan luas area berarti perlunya menggunakan lebih banyak tanah liat dan bahan cetakan untuk setiap perangkat, yang akan menaikkan harga rata-rata sebesar 2 USD. Selain itu, perangkat tersebut akan membutuhkan lebih banyak pasir dan air untuk beroperasi. Opsi untuk meningkatkan area yang tersedia untuk penguapan hanya boleh diterapkan setelah mempertimbangkan faktor-faktor ini. Ini mungkin terbukti sebagai pendekatan yang layak bagi keluarga yang ingin mengumpulkan sumber daya untuk membuat perangkat pot-dalam-pot yang lebih besar dan lebih efektif. Dalam hal ini, pot bagian dalam juga harus dibuat lebih besar untuk meningkatkan kapasitas barang yang akan disimpan di dalam perangkat.

diskusi

Interpretasi Nilai yang Dilaporkan

Nilai efek pendinginan dilaporkan dalam kilowatt (kW) dan bukan dalam bentuk energi. Energi aktual yang dikeluarkan dari sistem bergantung pada keberadaan kondisi ini dan berapa lama kondisi tersebut berlangsung.

Selain itu, energi yang diperoleh dari angka ini merupakan indikasi total energi yang dapat dikeluarkan dari seluruh perangkat pot-dalam-pot. Ini termasuk kedua pot tanah liat, volume pasir, kandungan air dalam pasir, udara di dalam ruang penyimpanan, dan isi ruang penyimpanan. Oleh karena itu, nilai tersebut tidak boleh diartikan sebagai energi yang diambil secara eksklusif dari ruang penyimpanan. Model konduksi dan difusi massa yang kompleks akan diperlukan untuk memberikan analisis lengkap tentang mekanisme perpindahan panas dalam struktur pot-dalam-pot, yang berada di luar cakupan artikel ini.

konveksi

Kulkas pot-in-pot akan mengalami kedua bentuk konveksi. Saat udara diam, perangkat akan mengalami konveksi alami dan selanjutnya, ketika udara bergerak dengan kecepatan tertentu, perangkat akan mengalami efek konveksi paksa.

Dalam kedua kasus tersebut, kemungkinan besar proses konveksi akan mentransfer energi ke sistem karena suhu lingkungan yang tinggi dan suhu permukaan perangkat yang lebih dingin. Energi yang ditransfer ke sistem ini akan mengurangi efek pendinginan secara keseluruhan. Namun, dibandingkan dengan energi yang terkait dengan reaksi perubahan fase (penguapan), kehilangan/perolehan energi akibat konveksi relatif kecil.

Radiasi

Kulkas pot Zeer diharapkan beroperasi dalam kondisi terbuka dengan paparan sinar matahari langsung di siang hari. Hal ini akan mentransfer sejumlah besar energi ke sistem, bergantung pada tingkat radiasi matahari, suhu permukaan pot luar, dan sifat material tanah liat.

Perkiraan Kasar untuk Neraca Energi Bersih

Bagian ini akan mencoba mengukur jumlah energi yang diambil dari ruang penyimpanan dengan menerapkan neraca energi yang mencakup pendinginan evaporatif dan radiasi.

Kondisi-kondisi berikut menggambarkan skenario kasus dasar yang digunakan di seluruh artikel:

        AMBSayaeNT TeMPeRATkamuRe:TAMB=308K

        RelATSayave HkamuMSayaDSayaTy:RH=0.3

        WSayaND SPeeD:W=2.5M/S

        PeRMeABSayalSayaTy CHaiRReCTSayaHaiN FACTHaiR:PCF=0.3

        SkamuRFACe AReA FHaiR EvAPHaiRATSayaHaiN:A=0.733M/S

Untuk memperhitungkan efek radiasi, mari kita pertimbangkan hanya jam siang hari, yang diasumsikan antara pukul 8 pagi dan 6 sore (10 jam).

Efek pendinginan maksimum untuk parameter yang tercantum di atas dilaporkan sebesar 4,46 kW. Selama 10 jam, pendinginan keseluruhan (dengan mempertimbangkan periode stagnasi aliran, ketidakberaturan lingkungan, dan periode penurunan kadar air dalam pasir) diperkirakan setara dengan tiga jam pada nilai maksimum ini untuk kondisi yang ditentukan. Ini memberi kita kehilangan energi efektif dari sistem sebesar 13,4 kWh.

Perhitungan berikut menentukan energi bersih yang ditransfer ke sistem melalui radiasi untuk skenario yang dijelaskan. Selain itu, misalkan:

        EFFeCTSayave Sky TeMPeRATkamuRe:TSky=263K

        DevSayaCe SkamuRFACe TeMPeRATkamuRe:TS=293K

        SHailAR SAYARRADSayaATSayaHaiN:GS=1000W/M2

        DevSayaCe SkamuRFACe ABSHaiRPTSayavSayaTy:αS=0.5

        DevSayaCe SkamuRFACe EMSayaSSSayavSayaTy:ϵ=0.8

Melakukan neraca energi pada perangkat (hanya untuk radiasi):

        Q′'RAD=αGS−ϵσ(TS4−TSky4)

        Q′'RAD=(500−117)W/M2

        Q′'RAD =383 W/M2

Kita dapat memperkirakan luas area yang terpapar radiasi pada perpindahan panas sama dengan:

         (12×SkamuRFACe AReA AvASayalABle FHaiR EvAPHaiRATSayaHaiN)+THaiP SkamuRFACe AReA HaiF SMAll PHaiT

         =(12×0.773)+0.11M2

         =0.50 M2

Selama periode paparan 10 jam, total energi radiasi bersih yang ditransfer ke sistem adalah 1,92 kWh.

Oleh karena itu, energi yang keluar dari perangkat selama periode 10 jam adalah (13,4 - 1,92) = 11,48 kWh

Seperti yang disebutkan di atas, nilai ini mewakili kehilangan energi untuk seluruh perangkat pot-dalam-pot. Karena sifat konduksi, gradien suhu di dalam perangkat harus ada untuk menciptakan aliran keluar energi. Oleh karena itu, setiap lapisan perangkat harus didinginkan: pot luar; volume pasir; kandungan air di dalam pasir; pot dalam; udara di dalam ruang penyimpanan; dan isi ruang penyimpanan. Dengan mempertimbangkan hal ini, masuk akal untuk memperkirakan bahwa hanya 5% dari total aliran keluar energi yang secara langsung berdampak pada ruang penyimpanan.

Oleh karena itu, pendinginan aktual di dalam ruang penyimpanan untuk kondisi yang ditentukan ditemukan sekitar 0,57 kWh.

Keterbatasan Perangkat

Selain keterbatasan kondisi iklim yang dibutuhkan agar lemari es pot-in-pot berhasil, ada juga kebutuhan akan pasokan air yang berkelanjutan. Di banyak daerah, air mungkin diprioritaskan untuk keperluan lain sehingga menyulitkan masyarakat untuk mengadopsi teknologi ini. Perangkat ini juga tidak memiliki segel yang tepat untuk ruang penyimpanan, sehingga mengurangi efektivitas keseluruhannya karena udara hangat di sekitarnya dapat meresap ke dalam ruang ini dan meningkatkan suhu zona dingin. (Namun, udara hangat akan naik dan udara dingin lebih berat dan turun, sehingga suhu akan selalu paling dingin di bagian bawah)

Kesimpulan

A parametric analysis concerning the performance of a Zeer pot-in-pot refrigeration device has been performed. As expected, the device performs well only in climates possessing a low relative humidity. The velocity of the wind and the area available for evaporation to occur on/through are two primary factors that can be addressed to improve the performance of the pot-in-pot refrigerator.

It has been shown that increasing the radius of the outer pot from 0.25m to 0.45m, almost doubles the total cooling effect. The adaptation of this however, is restricted by the increase in cost associated with using more materials. It is suggested that the strategy to make larger pot-in-pot refrigerators be employed only if community members are willing and able to pool their resources to share a device with superior performance.

It is unrealistic to assume that electricity is available to ensure that their is a constant and adequate source of air flow. The device is dependent solely on naturally occurring winds. To maximize air flow, it is recommended that Zeer refrigerator be placed as high above the ground as possible. This can be accomplished by building a simple frame to support the device, and placing them on high ground or on top of buildings.

There remains the potential for future analysis of this device. The development of a detailed conduction model to analyse heat transfer and mass diffusion mechanisms within the various layers would aid in identifying factors limiting performance and how they can be addressed. Additionally, by experimentation, a study could be performed to replace the permeability correction factor used in this analysis with real diffusion rates of moisture through clay.

References

Lampiran A: Metodologi Perhitungan

Semua persamaan telah diselesaikan menggunakan paket perangkat lunak EES (Engineering Equation Solver). Persamaan yang digunakan diuraikan di bawah ini.

Diberikan,

Jari-jari_Luar_Pot_Tanah_Lahan(HAIR¯)= 0,25 m

Jari-jari Pot Tanah Liat Bagian Dalam(SAYAR¯)= 0,185 m

Ketebalan(TH¯)= 0,015 m

Tinggi(H)= 0,45 m

Suhu Sekitar(T)= 308 ribu

Tekanan Sekitar(P)= 101,3 kPa

Kecepatan Angin(W)= 2,5 m/s

Kelembaban Relatif(X)= 0,3

Faktor Koreksi Permeabilitas(PCF)= 0,3

Sifat-Sifat Fluida,

Kepadatan Udara(ρASayaR)diperoleh sebagai fungsi dari T dan P

Viskositas Udara(μASayaR)diperoleh sebagai fungsi dari T

Kepadatan Air(ρwATeR)diperoleh sebagai fungsi dari T dan P

Kepadatan Uap Air(ρvAP)diperoleh sebagai fungsi dari T, P dan RH

Kalor Laten Penguapan untuk Air(HFG)= 2270 kJ/kg

Koefisien Difusi Air ke Udara (D) =

−2.775×10−6+4.479×10−8T+1.656×10−10T2   M2/S                 (Pencocokan Kurva oleh Boltz dan Tuve 1976)

Manipulasi,

Daerah:A=124πHAIR¯2+2πHAIR¯(H¯−HAIR¯)+π((HAIR¯−TH¯)2−SAYAR¯2)   M2

Bilangan Reynolds:Re¯=ρASayaRWLCHAR¯μASayaR

Di mana,LCHAR¯=2((HAIR¯−TH¯)−RSAYA¯)+2πHAIR¯   M

(Lchar untuk pasir yang terbuka + Lchar untuk pot tanah liat bagian luar)

(Panjang pasir yang terbuka sepanjang diameter perangkat + Keliling maksimum perangkat)

Nomor Schimdt:SC=μASayaRρASayaRD

Angka Sherwood Rata-rata (Laminar):SHlAM¯=0.664Re¯0.5SC0.3

Angka Sherwood Rata-rata (Turbulen):SHTkamuRB¯=0.037Re¯0.8SC0.3

Koefisien_TransferMassa:HM=SH¯DLCHAR¯   M/S                          (Menggunakan Analogi Perpindahan Panas dan Massa)

Tingkat_Penguapan:EvAPRATe=PCF(AHMρvAP(1−X))   kG/S

Pendinginan_Evaporatif:EvAPCHaiHail=(EvAPRATeHFG)   kW