METODELOGI PENELITIAN
3.1 Skema Alat
Pompa air energi termal yang di buat ini bekerja dengan cara memanfaatkan panas kolektor pipa seri yang dipanaskan dengan bohlam lampu pemanas sebanyak 6 buah bohlam lampu yang berdaya 375 watt/buah sebagai sumber panas. Pompa air energi termal ini menggunakan dietil eter sebagai fluida kerjanya. Berikut ini adalah gambar skema alat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Skema alat 1 13 15 8 9 6 4 3 5 14 2 7 11 10 12
Bagian-bagian utama pada alat penelitian di Gambar 3.1 :
1. Pipa tembaga dengan diameter ½ inchi sepanjang 5,20 m dipasang secara seri dan diletakan pada pelat tembaga seperti pada Gambar L.1. 2. Plat tembaga sebagai penampang kolektor seperti pada Gambar L.1. 3. Lampu pemanas sebanyak 6 buah lampu seperti pada Gambar. L.4. 4. Tabung pemisah uap terbuat dari stainless steel dengan ukuran
diameter 10 cm dan tinggi 15,5 cm seperti pada Gambar L.2.
5. Penampung dietil eter cair dengan diameter 15 cm, tinggi 20 cm terbuat dari stainless steel seperti pada Gambar L.9.
6. Kipas pendingin kondensor seperti pada Gambar. L.8.
7. Kondensor spiral dari stainless steel diameter ¾ inci dengan panjang 8 m seperti pada Gambar. L.5.
8. Tabung air tekan, dengan diameter 40 cm, tinggi 100 cm dan terbuat dari plat baja dengan tebal 1 mm seperti pada Gambar. L.3.
9. Katup bukaan air kran.
10.Tabung tekan udara dari pipa PVC diameter 4 inci, tinggi 2 m seperti pada Gambar. L.7.
11.Pipa PVC diameter ¾ inchi dengan panjang 2m.
12.Pompa benam, terbuat dari PVC diameter 4 inci, panjang 2 seperti pada Gambar. L13.
13.Katup searah pada sisi tekan.
14.Bak penampung bawah seperti pada Gambar L.12. 15. Head pompa setinggi 3,2 m seperti pada Gambar L.11.
Pompa air termal ini terdapat tabung pemisah uap yang berguna untuk meminimalisir fluida kerja cair yang ikut terbawa uap supaya dapat terpisah sesuai Gambar 3.2.
Gambar. 3.2 Tabung pemisah fluida kerja cair dan gas
Gambar. 3.3 Skema tabung pemisah Dietil eter cair Uap dietil eter
Sistem kerja pompa air energi termal pada penelitian ini bekerja pada saat pemanasan pipa tembaga yang disusun secara seri dan dipasang di penampang plat datar yang terpanasi oleh lampu yang berjumlah 6 buah bohlam lampu. Pemanasan menggunakan lampu yang dinyalakan menggunakan listrik hingga mencapai panas 114°C. Setelah mencapai pemanasan yang cukup, katup dibuka sehingga fluida kerja (dietil eter) akan mengalir masuk ke dalam pipa tembaga seri yang dan akan mengalami penguapan. Uap dietil eter yang telah terpanasi akan masuk ke tabung pemisah fluida kerja. Di tabung pemisah uap ini, dietil eter yang masih cair akan terdorong sampai tabung pemisah yang akan memisahkan antara uap dan dietil eter yang masih cair. Dietil eter yang masih cair akan dikembalikan ke pemanas dan uap dietil eter yang terpanaskan kemudian akan mengalir masuk ke kondensor. Dietil eter yang menguap tersebut selanjutnya akan menuju tabung tekan air dan akan memberikan tekanan di tabung tekan air. Air yang tertekan uap dietil eter pada tabung tekan akan memberi tekanan yang menuju tabung tekan udara. Di tabung tekan udara, air mengalami kenaikan dan menyebabkan terjadinya kompresi. Pada saat udara terkompresi, pompa benam bekerja dan katup searah pada sisi tekan akan membuka, karena mendapat tekanan dari air yang terpompa sampai tangki air out put. Pada saat proses pendinginan, udara kipas dan air hasil pompa dibantu dengan air kran di alirkan ke pipa kondensor agar suhu pemanasan menurun. Dengan demikian uap dietil eter yang berada di kondensor akan mengembun. Pengembunan ini dapat
menyebabkan tekanan menurun dan air yang berada di tabung tekan udara juga akan menurun. Pada saat penurunan air pada tabung tekan udara dan penurunan tekanan, katup searah sisi hisap di pompa benam terbuka dan akan mulai bekerja sehingga akan terjadi proses penghisapan air dari sumur. Siklus pemompaan akan terus berlangsung selama masih ada energi panas yang cukup untuk kembali menguapkan dietil eter agar dapat melakukan pemompaan air kembali.
3.2 Variasi Variabel
Variasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140 cm dan pendinginan uap fluida kerja (dietil eter) pada kondensor menggunakan air pompa + air keran, air pompa + udara alami, dan kipas dengan ketinggian pipa buang 3,20 m. 2. Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140
cm dan bukaan katup ¾ selama 20 detik, 15 detik, 10 detik dengan pendinginan uap fluida kerja pada kondensor menggunakan air pompa dan air kran.
3. Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140 cm dan bukaan katup 15 detik dan variasi pendinginan menggunakan air pompa + air keran, air pompa + udara alami, dan kipas.
Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140 cm dan pendinginan uap fluida kerja pada kondensor menggunakan air pompa + air keran, air pompa + udara alami, dan kipas seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.4, Gambar 3.5, Gambar 3.6.
Gambar. 3.4 Pendinginan kondensor menggunakan air pompa dan air kran.
Gambar 3.5 Pendinginan kondensor menggunakan air hasil pompa dan udara alami Air hasil pompa Udara alami Kondensor Air hasil pompa Air Kran Kondensor
Gambar 3.6 Pendinginan kondensor menggunakan kipas.
Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140 cm dan bukaan katup ¾ selama 20 detik, 15 detik, 10 detik seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7, Gambar 3.8, dan Gambar 3.9.
Gambar 3.7 Bukaan katup dietil eter ¾ selama 20 detik Kipas
Kondensor
Level air 140cm
Gambar 3.8 Bukaan katup dietil eter ¾ selama 15 detik.
Gambar 3.9 Bukaan katup dietil eter ¾ selama 10 detik.
Level air 140cm
Level air 140cm Bukaan katup 15 detik
Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140 cm dan bukaan katup 15 detik dan variasi pendinginan menggunakan air pompa + air keran, air pompa + udara alami, dan kipas seperti ditunjukkan pada Gambar 3.10, Gambar 3.11 dan Gambar 3.12
Gambar 3.10 Bukaan katup dietil eter 15 detik dengan pendinginan air pompa dan kran.
Gambar 3.11 Bukaan katup dietil eter 15 detik dengan pendingin kipas. Level air 140cm Bukaan katup 15 detik Kondensor Air pompa Air kran Kipas Bukaan katup 15 detik Level air 140cm
Tabung tekan yang digunakan dalam penelitian ini semua menggunakan variasi 2 tabung tekan dan head pompa 3.20 m. Gambar 3.12. dan gambar 3.13.
Gambar. 3.12 Katup kedua tabung tekan terbuka.
Gambar. 3.13 Ketinggian Head pompa 3,20.
Kran atas tabung tekan terbuka keduanya
Kran bawah tabung tekan terbuka
3.3 Parameter yang diukur
Gambar 3.14 Posisi alat ukur Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah :
1. T1(A) : Temperatur pada plat atas. 2. T2(A) : Temperatur pada plat bawah. 3. T3( A) : Temperatur pada input kondensor. 4. T4(A) : Temperatur pada output evaporator. 5. T1(B) : Temperatur pada output pendinginan air
kondensor.
6. T2(B) : Temperatur pada output kondensor. 7. T3(B) : Temperatur pada input evaporator. 8. T4(B) : Temperatur pada air di kondensor. 9. Tekanan pada bagian pemanas ( )
P1 P2 P3 h Vap Vat T1(A) T4( A) T4(B) T1(B) T3(A) T2(A) T2(B) T3(B)
10. Tekanan pada bagian tabung fluida kerja (dietil eter) ( ) 11.Tekanan pada Tekanan pada bagian tabung udara tekan ( ) 12.Kenaikan air pada tabung udara tekan (h)
13.Volume pemompaan (Vap) 14.Volume air terhisap (Vat) 15.Waktu pemompaan ( ) 16.Waktu pemanasan ( ) 17.Waktu pendinginan ( )
Pada penelitian ini, pengukuran temperatur menggunakan thermologger sedangkan untuk pengukuran waktu menggunakan stopwatch. Dan pengukuran volume menggunakan bak penampung dan alat ukur meteran.
3.4 Langkah Penelitian
Berikut ini adalah langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data penelitian :
1. Persiapkan alat pompa air termal.
2. Panaskan kolektor seri dengan lampu pemanas.
3. Pengambilan data dimulai saat temperatur pada kolektor sudah mencapai 114°C.
4. Pada variasi bukaan katup fluida kerja (dietil eter) mula-mula dilakukan pengisian fluida kerja dietil eter dengan bukaan katup ¾ selama 20 detik ke pemanas kolektor seri dan
kondensor, menggunakan 2 tabung pipa tekan, dengan pendinginan menggunakan air pompa dan air kran yang dilakukan sebanyak 2 kali pengambilan data.
5. Data yang dicatat adalah temperatur bagian dasar pada pemanas ( ), temperatur bagian tengah pada pemanas ( temperatur bagian pipa pemanas yang mengalir ke tabung pemisah ( ), temperatur bagian pipa pemanas yang mengalir dari tabung penampung ke pemanas ( ), tekanan pada bagian pemanas ditujukkan pada ( ), tekanan pada bagian tabung air tekan ditunjukkan pada ( ), tekanan pada bagian tabung udara tekan ditunjukkan pada ( ), kenaikan air pada tabung udara tekan (h), volume pemompaan (v), waktu pemompaan ( ), waktu pemanasan ( ) dan waktu pendinginan ( ).
6. Langkah 2 diulangi dengan menggunakan variasi pengisian fluida kerja dietil eter, tetapi dengan bukaan katup ¾ selama 15 detik ke pemanas kolektor seri dan kondensor, menggunakan 2 tabung pipa tekan, dengan pendinginan menggunakan air pompa dan air kran yang dilakukan sebanyak 2 kali pengambilan data.
7. Langkah 2 diulangi dengan menggunakan variasi pengisian fluida kerja dietil eter dengan bukaan katup ¾ selama 10 detik ke pemanas kolektor seri dan kondensor, menggunakan 2
tabung pipa tekan, dengan pendinginan air pompa dan air kran yang dilakukan sebanyak 2 kali pengambilan data.
8. Langkah 2 diulangi dengan menggunakan variasi pengisian fluida kerja dietil eter dengan bukaan katup ¾ selama 15 detik ke pemanas kolektor seri dan kondensor, menggunakan 2 tabung pipa tekan, dengan pendinginan air pompa dan udara alami yang dilakukan sebanyak 2 kali pengambilan data.
9. Langkah 2 diulangi dengan menggunakan variasi pengisian fluida kerja dietil eter dengan bukaan katup ¾ selama 15 detik ke pemanas kolektor seri dan kondensor, menggunakan 2 tabung pipa tekan, dengan pendinginan menggunakan udara kipas yang dilakukan sebanyak 2 kali pengambilan data.
10.Data yang diperoleh dianalisa dengan menggunakan Persamaan (1) sampai dengan (4).
27
