BAB II DASAR TEORI
2.2. Dasar Teori
Ada berbagai jenis Pompa air energi termal diantaranya adalah pompa air energi termal dengan jenis pulsa jet air (water pulse jet), pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump dan pompa air energi termal dengan jenis nifte pump. Pada penelitian ini dibuat pompa energi termal jenis pulsa jet air (water pulse jet) dengan menggunakan fluida kerja spirtus karena merupakan jenis pompa air energi termal yang paling sederhana dibandingkan yang lain.
Untuk jenis-jenis pompa air dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Keterangan : 1. Fluida air 2. Sisi uap 3. Sisi panas 4. Sisi dingin 5. Tuning pipe 6. Katup hisap 7. Katup buang
Keterangan : 1. Displacer 2. Penukar panas 3. Pemicu regenerasi 4. Penukar panas 5. Tuning pipe 6. Katup hisap 7. Katup buang
8. Sisi volume mati 9. Pengapung Gambar 2.2 Pompa air energi termal jenis fluidyn pump
Keterangan : 1. Kekuatan piston 2. Beban 3. Silinder displacer 4. Evaporator 5. Kondenser 6. Katup 7. Saturator 8. Difusi kolom 9. Perpindahan panas Gambar 2.3 Pompa air energi termal jenis nifte pump .
8 Keterangan : 1. Tuning pipe 2. Kran osilasi 3. Gelas ukur 4. Tangki hisap
5. Katup hisap satu arah 6. Katup buang satu arah 7. Selang keluaran 8. vaporator
9. Pendingin
10. Kran pengisi fluida 11. Rangka
Gambar 2.4 Pompa air energi termal jenis water pulse jet.
Gambar 2.6 Pharaoh pump saat siklus hisap.
10
Debit pemompaan yaitu jumlah volume air yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan:
t V
Q= (2.1)
dengan:
v : volume air (ml)
t : waktu yang diperlukan (detik)
Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan: H Q g P W = ρ. . . (2.2) dengan:
ρ : massa jenis air (kg/m3) g : percepatan gravitasi (m/s2) Q : debit pemompaan (m3/s) H : head pemompaan (m)
Daya spirtus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :
t
T
c
m
W
spirtus p∆
= . .
(2.3)dengan :
mair : massa air (kg) Cp : panas jenis air (J/K) ∆ T : kenaikan temperatur (o C)
t : waktu yang diperlukan untuk pemanasan (detik)
Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan besarnya daya fluida yang dihasilkan . Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :
(2.4)
dengan :
Wp : daya pemompaan (watt) Wspritus : daya spirtus (watt)
Wspritus
WP
pompa =
12
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Deskripsi Alat
Pompa termal yang digunakan dalam penelitian ini adalah pompa air jenis pulsa jet (water pulse jet pump), dengan kemiringan evaporator 40o. Berikut ini adalah gambar skema alat penelitian.
Pompa termal
Keterangan pompa :
1. Selang osilasi 1/2 inci 8. Katup buang satu arah
2. Selang osilasi 3/8 inci 9. Katup hisap satu arah
3. Kran osilasi 10. Tangki hisap
4. Rangka 11. Tutup saluran udara
5. Corong air keluaran 12. Kaleng spirtus
6. Gelas ukur 13. Evaporator
7. Selang air keluaran
Evaporator
Bahan : pipa tembaga.
Diameter : 3/8 inci.
14
Pompa termal pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama yaitu:
1. Evaporator menggunakan bahan dari pipa tembaga sebagai bagian yang
dipanasi.
2. Pemanas / pembakar yang terbuat dari kaleng sebagai tempat bahan bakar
spirtus.
3. Rangkaian katup yang terdiri dari dua buah katup yaitu katup hisap dan
katup buang.
4. Pipa osilasi atau tuning pipe.
3.1 Prinsip Kerja Alat
Prisip kerja pompa dapat dijelaskan sebagai berikut :
Pompa air yang digunakan adalah pompa air jenis pulsa jet (water pulse
jet pump). Evaporator dan sistem yang berisi air mula-mula dipanaskan dengan pemanas bahan bakar spritus. Evaporator berfungsi untuk menguapkan fluida kerja air sehingga terjadi osilasi. Pada saat menerima uap bertekanan yang cukup,
air dalam sistem terdorong keluar melalui saluran buang, kemudian uap
mengalami pengembunan dikarenakan adanya penurunan tekanan didalam pompa (dibawah tekanan atmosfir atau vakum), sehingga air dari sumber masuk / terhisap mengisi sistem, dan proses langkah tekan pompa akan terjadi kembali, karena uap yang baru dalam evaporator mendorong air masuk ke dalam pompa. Setiap satu langkah tekan pompa (karena uap bertekanan mendorong air masuk pompa) dan satu langkah hisap (karena uap mengembun yang disebabkan oleh pendinginan) disebut satu siklus namun siklus ini berlangsung cepat. Pompa dilengkapi dengan
dua katup satu arah masing-masing pada sisi hisap dan sisi tekan. Fungsi katup adalah agar pada langkah hisap atau tekan air mengalir ke tujuan dan tidak kembali ke sumber.
3.2 Variabel Yang Divariasikan
Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu:
1. Variasi pemanas ( 735 watt, 1102.5 watt dan 1470 watt )
2. Variasi ketinggian head ( 1 ; 2 dan 3 m ).
3. Variasi diameter selang osilasi ( 3/8 dan 1/2 inci ).
Berikut ini adalah skema gambar variabel yang divariasikan :
16
Gambar 3.4 Variasi head
Variabel yang Diukur
Variabel-variabel yang diukur antara lain :
- Temperatur evaporator sisi uap (T1) ,
- Temperatur evaporator sisi bagian bawah (T2) ,
- Temperatur air keluaran (T3) ,
Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut dilakukan perhitungan
untuk mendapatkan debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η
pompa) serta daya spirtus. (Wspirtus).
18
3.3 Metode dan Langkah Pengambilan Data
Metode pengumpulan data adalah cara-cara memperoleh data melalui percobaan alat. Metode yang dipakai untuk mengumpulkan data yaitu menggunakan metode langsung. Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat.
Langkah – langkah pengambilan data pompa :
1. Alat diatur pada ketinggian head 1; 2 dan 3 m.
2. Mengatur penggantian diameter selang osilasi yang akan dipakai.
3. Mengatur penggantian jumlah volume spirtus. ( 2 ; 3 dan 4 volume
spritus, masing-masing 50 cc ).
4. Mengisi fluida kerja pada evaporator dan sistem.
5. Memasang termokopel dan alat ukur yang digunakan.
6. Mengisi bahan bakar spirtus.
7. Mulai menyalakan bagian pemanas evaporator.
8. Mencatat suhu T1, T2, T3, waktu, serta volume air yang dihasilkan pompa
9. Ulangi no 1 – 8 pada pengujian selanjutnya.
3.4 Analisa Data
Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : temperatur sisi uap (T1), temperatur sisi dibawah evaporator (T2), temperatur air keluar dari pompa (T3), volume output air (V) dan waktu pemompaan (t) untuk menghitung debit aliran air (Q) pada variasi tertentu. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan
Peralatan Pendukung
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a. Stopwatch
Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mengalir.
b. Gelas Ukur
Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari pompa air setelah jangka waktu tertentu.
c. Ember
Ember digunakan untuk menampung air yang akan dihisap. Air didalam ember ini juga dijaga ketinggiannya agar sama dari waktu ke waktu dengan cara diisi secara terus menerus.
d. Thermo Logger
Alat ini digunakan untuk mengukur suhu evaporator pada posisi T1 dan T2 serta air keluaran pada posisi T3 per menit.
e. Termokopel
Digunakan untuk mendeteksi suhu dan menghubungkan ke display.
f. Gyipsum
Gyipsum digunakan sebagai dudukan kaleng spritus, karena gyipsum memiliki sifat tahan api yang baik selain itu juga mudah dibentuk.
g. Adaptor
20
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN