Pompa energi termal menggunakan evaparator plat 35 cc - USD Repository

(1)

i

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

ROBERTUS AGUNG SETIYAWAN NIM : 075214023

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

Presented as Partial Fulfillment of the Requirement To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering Study Program

By :

ROBERTUS AGUNG SETIYAWAN NIM : 075214023

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii

mengalirkannya. Pada umumnya pompa air digerakkan oleh energi listrik tetapi masih banyak daerah tidak bisa menikmati jaringan listrik. Alternatif lain yang dapat digunakan sebagai penggerak pompa air adalah energi termal menggunakan bahan bakar spirtus. Tetapi unjuk kerja pompa air energi termal di indonesia belum banyak sehingga masih perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk memanfaatkannya secara optimal. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti, yaitu dapat mengetahui debit pemompaan, daya pompa dan efsiensi pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet)..

Pompa air energi termal terdiri dari 3 (tiga) komponen utama yaitu:

Evaporator pada pompa energi termal terbuat dari plat tembaga dengan luas penampang 9 cm x 9 cm dan volume 35 cc serta tebal plat 0,5 mm. Pada bagian tengah luas penampang disambung atau dilas dengan pipa tembaga dengan diameter 1/2 inci dan panjang 31 cm. Setelah dilakukan beberapa kali percobaan evaporator mengalami kerusakan sehingga volume bertambah menjadi 140 cc.

Pemanas pada pompa energi termal adalah kotak pembakaran yang terbuat dari plat tembaga dengan ukuran 5 cm x 5cm x 5 cm dengan tebal plat 0,5 mm. Pada bagian tengah kotak disambung atau dilas dengan pipa 3/4 inci dengan tujuan kotak pembakaran dapat dilepas dan digunakan pada evaporator jenis lain.

Pompa energi termal pada penelitian ini menggunakan dua pipa osilasi yaitu pipa osilasi dengan diameter pipa 1/2 inci dan 3/8 inci.

(8)

viii

Puji syukur kepada Tuhan Jesus Kristus dan Bunda Maria atas segala berkah dan anugerah-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ Pompa Air Energi Termal Menggunakan Evaporator Plat 35 cc” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Budi Sugiharto S.T., M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin.

3. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak RB. Dwiseno Wihadi, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing akademik.

(9)

ix dalam penyelesaian tugas akhir.

Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, Oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Apabila ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima kasih.

Yogyakarta, 18 Januari 2011

(10)

x

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi

INTISARI ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xvi

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.l Latar Belakang ... 1

1.3 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 4

BAB II. DASAR TEORI ... 5

2.1 Penelitian yang Pernah Dialakukan ... 5

2.2 Dasar Teori ... 8

(11)

xi

3.3 Variabel yang Diukur ... 22

3.4 Metode dan Langkah Pengambilan Data ... 22

3.5 Analisa Data ...23

3.6 Peralatan Pendukung ... 24

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25

4.1 Data Penelitian ... 25

4.1.1 Data Menggunakan Evaporator 35 cc ... 25

4.1.2 Data Pengujian Daya Spirtus ... 51

4.2 Perhitungan Pompa ... 51

4.2.1 Data Pengujian Spirtus ... 53

4.2.2 Data Pengujian Pompa ... 53

4.3 Pembahasan ... 57

4.3.1 Hasil Maksimum Setiap Variasi yang Didapat Dengan Menggunakan Evaporator 35 cc ...57

4.3.2 Perbandingan Evaporator 35 cc dengan Evaporator jenis lain...61

(12)

xii

DAFTAR PUSTAKA ... 78

(13)

xiii

inci dan Head 1,8 m dengan Volume 35 cc... 26 Tabel 4.2 Data Kedua Hasil Pemompaan Pada variasi Pipa Osilasi 1/2

inci dan Head 2,5 m dengan Volume Mengalami Perubahan Menjadi 140 cc... 44 Tabel 4.8 Data Kedua Hasil Pemompaan Pada variasi Pipa Osilasi 3/8

inci dan Head 2,5 m dengan Volume Mengalami Perubahan Menjadi 140 cc... 45 Tabel 4.9 Data Kedua Hasil Pemompaan Pada variasi Pipa Osilasi 3/8

(14)

xiv

Tabel 4.11 Data Pengujian Daya Spirtus... 51 Tabel 4.12 Data Hasil Perhitungan Daya Spirtus... 53 Tabel 4.13 Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 1/2 inci dengan

Volume 35 cc... 53 Tabel 4.14 Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dengan

Volume Mengalami Perubahan Menjadi 35 cc... 54 Tabel 4.16 Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 1/2 inci dengan

Volume Mengalami Perubahan Menjadi 170 cc... 56 Tabel 4.19 Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 1/2 inci dengan

(15)

xv

Evaporator Plat 60 cc... 63 Tabel 4.23 Perbandingan Evaporator Plat 35 cc dengan

Evaporator Plat 70 cc... 66 Tabel 4.24 Perbandingan Evaporator Plat 35 cc dengan

(16)

xvi

Gambar 2.2 Dimensi Evaporator ... 9

Gambar 2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet ... 10

Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ... 11

Gambar 2.5 Sistem Kerja Fluidyn Pump ... 12

Gambar 2.6 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump... 13

Gambar 2.7 Sistem Kerja Nifte Pump ... 14

Gambar 3.1 Skema Pompa Air Energi Termal ... 17

Gambar 3.2 Dimensi Evaporator ... 18

Gambar 3.3 Sistem Saluran Air yang Digunakan Untuk Pengujian Evaporator ... 19

Gambar 3.4 Variasi Diameter Selang Osilasi ... 20

Gambar 3.5 Variasi Ketinggian Head ... 21

Gambar 4.1 Evaporator Plat Berpenampang 10 cm x 10 cm dengan Volume 60 cc... 55

Gambar 4.2 Evaporator Plat Berpenampang 10 cm x 10 cm dengan Volume 70 cc... 55

Gambar 4.3 Hubungan Variasi Head dan Pipa Osilasi dengan Daya Pompa..57

Gambar 4.4 Hubungan Variasi Head dan Pipa Osilasi dengan Debit Pomp... 58

(17)

xvii

Gambar 4.8 Hubungan Debit Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan

Evaporator Plat 60 cc ... 62 Gambar 4.9 Hubungan Efisiensi Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan

Evaporator Plat 60 cc... 63 Gambar 4.10 Gambar Evaporator plat 70 cc... 64 Gambar 4.11 Hubungan Daya Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan

Evaporator Plat 70 cc... 65 Gambar 4.12 Hubungan Daya Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan

Evaporator Plat 70 cc... 65 Gambar 4.13 Hubungan Daya Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan

Evaporator Plat 70 cc... 66 Gambar 4.14 Evaporator 44 cc (Pipa Tunggal)... 68 Gambar 4.15 Hubungan Daya Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan

Evaporator 44 cc (Pipa Tunggal)... 68 Gambar 4.16 Hubungan Debit Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan

Evaporator 44 cc (Pipa Tunggal)... 69 Gambar 4.17 Hubungan Efisiensi Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan

(18)

xviii

Evaporator 44 cc (Dua Pipa pararel) ... 72 Gambar 4.21 Hubungan Efisiensi Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan

Evaporator 44 cc (Dua Pipa pararel) ... 73 Gambar 4.21 Evaporator dengan Dimensi 70 cm x 70 cm x 3

(19)

1

1.1. Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan penting atau pokok bagi kehidupan manusia. Air selama ini digunakan untuk mandi, memasak, pengairan sawah, serta masih banyak lainnya. Selain untuk kebutuhan sehari-hari (minum, mandi, mencuci, dll), air juga dapat dikonversi menjadi energi listrik yang sangat berguna untuk kehidupan masyarakat dengan menggunakan kincir air atau mikro hidro. Ketersediaan air di Indonesia merupakan salah satu keunggulan yang dimiliki bangsa kita yang belum dioptimalkan. Tetapi itu semua akan menjadi sia-sia jika kita tidak mengolah dengan sebaik-baiknya.

Untuk memanfaatkan air, manusia memerlukan alat bantu yang digunakan untuk mengumpulkan air. Alat bantu yang digunakan beragam, mulai dari timba air yang menggunakan sistem katrol hingga pompa air yang menggunakan listrik untuk menjalankannya. Namun pada jaman globalisasi ini, untuk memudahkan pekerjaan menusia pompa air yang digerakkan dengan energi listrik (motor listrik) lebih banyak digunakan.

(20)

(21)

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan penelitian :

1. Membuat pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet).

2. Mengetahui daya pompa air energi termal (Wp) dengan jenis pulsajet (water pulse jet).

3. Mengetahui debit (Q) maksimun yang dihasilkan oleh pompa air energi termal jenis pulsajet air (water pulse jet).

4. Mengetahui efisiensi (η pompa) maksimum pompa air energi termal jenis pulsajet air (water pulse jet).

5. Membandingakan pompa energi termal menggunakan evaporator plat 35 cc dengan pompa energi termal menggunakan evaporator plat 60 cc.

6. Membandingakan pompa energi termal menggunakan evaporator plat 35 cc dengan pompa energi termal menggunakan evaporator plat 70 cc.

7. Membandingakan pompa energi termal menggunakan evaporator plat 35 cc dengan pompa energi termal menggunakan evaporator 44 cc (pipa tunggal).

(22)

Manfaat penelitian :

1. Menambah kepustakaan atau pengetahuan tentang pompa air energi termal.

2. Dapat dikembangkan dimasyarakat luas khusunyapada masyarakat Indonesia.

1.4. Batasan Masalah

Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka perlu adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu:

1. Pengambilan semua data dan volume air keluaran diambil saat memulai pembakaran dan setiap air mulai keluar sampai air berhenti selanjutnya sampai api padam.

2. Rugi-rugi gesekan, belokan dan kekentalan fluida dalam plat diabaikan.

3. Massa jenis air diasumsikan 1000 kg/m3 4. Panas jenis air diasumsikan 4192,47 J/kg °C

(23)

5

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan

(24)

Penelitian lain yang pernah dilakukan seperti dalam Tugas Akhir “Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk Pompa Air Energi Termal Menggunakan Pompa Rendam” mampu menghasilkan Efisiensi sensibel kolektor maksimum adalah 12.68 %, daya pemompaan maksimum adalah 0.0893 Watt, Efisiensi sistem maksimum sebesar 0.132 %, faktor efisiensi maksimum adalah 57.218 % ( Yulia Venti Yoanita, 2009 ).

Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 39 CC dan Pemanas 266 Watt” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.139 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.060 % pada variasi bukaan kran 30 ºC, dan debit (Q) maksimum 0.697 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran penuh atau 0 ºC dengan pendingin udara (Mohammad Suhanto, 2009).

(25)

Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 4 Pipa Pararel” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.136 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.026 %, dan debit (Q) maksimum 0.461 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.8 m (Leo Sukoto, 2010).

(26)

2.2 Dasar Teori

Pompa air energi termal pada umumnya menggunakan jenis pulsa jet air (water pulse jet) seperti pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.2, pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump sepertiGambar 2.4, serta pompa air energi termal dengan jenis nifte pump pada Gambar 2.6. 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.

Gambar 2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet

(27)

Gambar 2.2 Dimensi Evaporator

( Sumber : Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt oleh Triyono Setiyo Nugroho)

Keterangan Gambar 2.1 :

1. Tuning pipe 7. Selang keluaran 2. Kran osilasi 8. Evaporator 3. Gelas ukur 9. Pendingin

4. Tangki hisap 10. Kran pengisi fluida 5. Katup hisap satu arah 11. Rangka

(28)

Gambar 2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis pulse jet

( Sumber : Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston Engines of Thomas Smith )

Keterangan bagian-bagian pulse jet :

1. Fluida air 5. Tuning pipe

2. Sisi uap 6. Katup hisap

3. Sisi panas 7. Katup buang

(29)

(30)

Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ( Sumber : Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid

Piston Engines of Thomas Smith )

Keterangan bagian-bagian Fluidyn Pump :

1. Displacer 6. Katup hisap 2. Penukar panas 7. Katup buang 3. Pemicu regenerasi 8. Sisi volume mati 4. Penukar panas 9. Pengapung 5. Tuning pipe

(31)

Gambar 2.5 Sistem Kerja Fluidyn Pump

( Sumber : Liquid Piston Stirling Engines of Van Nostrnad Reinhold Publishing )

(32)

Gambar 2.6 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump

( Sumber : Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston Engines of Thomas Smith )

Keterangan bagian-bagian Nifte Pump : 1. Kekuatan piston 6. Katup

2. Beban 7. Saturator

(33)

Gambar 2.7 Sistem Kerja Nifte Pump ( Sumber : WWW.Wikipedia.co.id )

(34)

2.3 Penerapan Rumus

Debit pemompaan yaitu jumlah volume yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan :

t V

Q= (ml/detik) …... (2.1)

( Sumber : Mekanika Fluida dan Hidraulika oleh Ranald V. Giles)

Dengan:

V : volume air keluaran (ml) t : waktu yang diperlukan (detik)

Daya pemompaan yang dihasilkan pompa air dapat dihitung dengan persamaan :

Dengan:

(35)

Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan seperti berikut :

(watt)

Dengan :

mair : massa air yang dipanasi (kg) (watt) Cp : panas jenis air (J/Kg ºC)

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)

(36)

18

3.1Deskripsi Alat

Gambar 3.1 Skema Pompa Energi Termal Keterangan :

1. Evaporator 6. Corong keluaran 11. Tangki air

2. Tempat spritus 7. Pipa osilasi 1/2 inci 12. Gelas ukur 3. Katup tekan 8. Pipa osilasi 3/8 inci 13. Rangka

4. Katup hisap 9. Kran pipa osilasi 3/8 inci

(37)

Gambar 3.2 Dimensi Evaporator

Pompa termal pada penelitian ini terdiri dari 3 komponen utama yaitu:

1. Evaporator yang digunakan terbuat dari plat tembaga dengan penampang 9 cm x 9 cm dan volume 35 cc.

2. Kotak pemanas atau pembakaran yang terbuat dari plat tembaga sebagai tempat bahan bakar spirtus yang berbentuk balok dengan ukuran 5 cm x 5cm x 5 cm.

3. Pipa tembaga sebagai tempat masukknya air dan sebagai tempat kotak pemanas.

9 cm

9 cm 1

2

(38)

Gambar 3.3. Sistem Saluran Air yang Digunakan Untuk Pengujian Evaporator

3.2 Variabel Yang Divariasikan

Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu: a. Variasi diameter pipa osilasi ( 3

/

8 dan 1/2 inchi ). b. Variasi ketinggian head ( 1,50 ; 1,80 dan 2,50 m ).

(39)

Gambar 3.4. Variasi Diameter Pipa Osilasi

(40)

3.3 Variabel yang Diukur

Variabel-variabel yang diukur antara lain : a. Waktu (t)

b. Volume (V)

Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η pompa) serta daya spirtus (W spirtus).

3.4 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 1,8 m.

2. Percobaan pertama pipa osilasi dengan diameter 1/2 inchi. 3. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem.

4. Mengisi bahan bakar spirtus.

5. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

6. Mencatat waktu serta volume air yang dihasilkan pompa.

(41)

8. Uji diameter pipa osilasi yang menghasilkan volume air keluaran terbanyak.

9. Ulangi langkah no. 2-8 pada pengujian selanjutnya menggunakan head 1,5 m kemudian dilanjutkan kembali dengan head 2,5 m dengan diameter pipa osilasi yang menghasilkan volume air keluaran terbanyak (pada pengujian ini yang menghasilkan volume air keluaran terbanyak adalah pipa osilasi 3/8 inci).

10.Ulangi kembali langkah no. 2-8 menggunakan head 1,8 m dengan pipa osilasi yang mengahasilkan volume air keluaran terbanyak.

3.5 Analisa Data

Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : volume output air (V) dan waktu pemompaan (s) yang didapat dari percobaan digunakan untuk menghitung debit aliran air (Q) pada variasi tertentu. Dengan mengetahui hasil perhitungan debit aliran (Q) dan tinggi head (H) maka dapat menghitung daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η pompa).

(42)

3.6 Peralatan Pendukung

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :

a. Stopwatch

Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mulai mengalir sampai air berhenti mengalir.

b. Gelas Ukur Keluaran Air

Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari dari hasil pemompaan

c. Gelas Ukur Spritus

Gelas ukur kecil dipakai untuk mengukur volume spritus yang digunakan sebagi bahan bakar.

d. Ember

(43)

25

Data pengujian yang didapat terdiri dari data hasil pengujian evaporator dan data hasil pengujian spritus. Berikut data-data yang didapat:

4.1.1. Pengambilan Data Menggunakan Evaporator Plat 35 cc

(44)

Tabel 4.1 Data Pertama Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 1/2 inci dan Head 1,8 m dengan Volume 35 cc.

Waktu (menit)

Air Mulai Keluar Air Berhenti Keluar Volume Air Keluar (ml)

(45)

Tabel 4.1 Data Pertama Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 1/2 inci dan Head 1,8 m dengan Volume 35 cc. (Lanjutan)

Waktu (menit)

(46)

Waktu (menit)

Air Mulai Keluar Air Berhenti Keluar Volume Air Keluar (ml)

(47)

Tabel 4.2 Data Kedua Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 1/2 inci dan Head 1,8 m dengan Volume 35 cc.

Waktu (menit)

(48)

Tabel 4.2 Data Kedua Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 1/2 inci dan Head 1,8 m dengan Volume 35 cc. (Lanjutan)

Waktu (menit)

(49)

Waktu (menit)

(50)

Tabel 4.3 Data Pertama Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,8 m dengan Volume 35 cc.

Waktu (menit)

(51)

Waktu (menit)

(52)

Waktu (menit)

(53)

Waktu (menit)

(54)

Waktu (menit)

(55)

Waktu (menit)

(56)

Tabel 4.5 Data Pertama Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,5 m dengan Volume Awal 35 cc.

Waktu (menit)

(57)

Waktu (menit)

(58)

Waktu (menit)

(59)

Waktu (menit)

(60)

Waktu (menit)

(61)

Waktu (menit)

0:27:59 0:28:03 3310 0:28:20 0:28:30 3410 0:28:50 0:28:55 3440 0:29:05 0:29:11 3450 0:29:18 0:29:27 3480 0:29:38 0:29:41 3500 0:29:50 0:29:54 3510 0:30:00 0:30:08 3600 0:30:25 0:30:30 3640 0:30:47 0:30:58 3890 0:31:10 0:31:19 3900 0:31:42 0:31:47 4000 0:32:05 0:32:11 4100

(62)

Tabel 4.7 Data Pertama Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 2,5 m dengan Volume Mengalami Perubahan Menjadi 140 cc.

Waktu (menit)

(63)

Tabel 4.8 Data Kedua Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci Head 2,5 m dengan Volume Mengalami Perubahan Menjadi 140 cc.

Waktu (menit)

(64)

Tabel 4.8 Data Kedua Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci Head 2,5 m dengan Volume Mengalami Perubahan Menjadi 140 cc. (Lanjutan)

Waktu (menit)

(65)

Tabel 4.9 Data Pertama Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,8 m dengan Volume Mengalami Perubahan Menjadi 140 cc.

Waktu (menit)

(66)

Tabel 4.9 Data Pertama Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,8 m dengan Volume Mengalami Perubahan Menjadi 140 cc. (Lanjutan)

Waktu (menit)

(67)

Tabel 4.10 Data Kedua Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,8 m dengan Volume Mengalami Perubahan Menjadi 140 cc.

Waktu (menit)

(68)

Tabel 4.10 Data Kedua Hasil Pemompaan Pada Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dan

Keluar Volume Air Keluar (ml)

(69)

4.1.2. Pengambilan Data Pengujian Daya Spirtus

Pengambilan data pada pengujian daya spirtus menggunakan volume spirtus 100 ml dengan air sebanyak 1 kg diperoleh data-data pengujian seperti tabel 4.11.

Tabel 4.11 Data Pengujian Daya Spirtus

Waktu (menit) (detik) suhu (⁰C)

4.2. Perhitungan Pompa

Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Tabel 4.3 Percobaan ke-I variasi head 1,8 m dengan Pipa osilasi 3/8 inci.

Perhitungan nilai Q ( debit )

Dimana besarnya volume keluaran sebesar 5980 ml , dan waktu yang diperlukan 33 menit 28 detik, sehingga debit yang dihasilkan :

Q =

detik 2008

5980 mililiter

= 2.978 mililiter/menit = 178.685 mililiter/menit

(70)

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan ρsebesar1000 kg/m3 dan g sebesar 9,8 m/s2 :

Wp = 1000 kg/m3 . 9,8 m/s2 . 0,0000029 m3/s . 1,8 m = 0,053 watt

Daya spritus dapat dihitung dari Tabel 4.12 Perhitungan Daya Spirtus:

Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung setelah diketahui mair 1kg dan T 51,3 ºC dengan Cp sebesar 4192,47 J/kg ºC melalui persamaan seperti berikut :

W spirtus

Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :

(71)

4.2.1. Data Hasil Pengujian Spirtus Tabel 4.12 Perhitungan Daya Spirtus

T (⁰C) ∆T (⁰C)

W spirtus total 3584,370

W spirtus rata-rata 358,440

4.2.2. Data Hasil Pengujian Pompa

Tabel 4.13 Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 1/2 inci dengan Volume 35 cc

(72)

Tabel 4.15 Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dengan Volume Mengalami perubahan menjadi 140 cc

Percobaan

(73)

Gambar 4.1. Evaporator Plat Berpenampang 10 cm x 10 cm dengan Volume 60 cc

Gambar 4.2. Evaporator Plat Berpenampang 10 cm x 10 cm dengan Volume 70 cc

Tabel 4.16 Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 1/2 inci dengan Volume 60 cc Volume Air Keluar Debit Daya pompa η

(m) Q (liter/menit) Wp(watt) Pompa (%)

1,8 0,190 0,056 0,016

1,8 0,352 0,104 0,029

(74)

Tabel 4.18 Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dengan Volume Mengalami Perubahan Menjadi 170 cc

Volume Air Keluar Debit Daya pompa η (m) Q (liter/menit) Wp(watt) Pompa (%)

1,8 0,090 0,026 0,007

1,8 0,122 0,036 0,010

Tabel 4.19 Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 1/2 inci dengan Volume 70 cc Volume Air Keluar Debit Daya pompa η

(m) Q (liter/menit) Wp(watt) Pompa (%)

1,8 _0,032 _0,009 _0,003

1,8 0,029 0,009 0,002

(75)

Tabel 4.21 Perhitun ukuran yang berbeda dilakukan sebelumnya penampang 9 cm x 9 grafik berdasarkan ha 4.3.1 Hasil Maksimu

Evaporator Pla

itungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci den galami Perubahan Menjadi 150 cc

Keluar Debit Daya pompa Q (liter/menit) Wp(watt) Pom

0,063 0,026 0,047 0,019

0,121 0,035 0,104 0,030

elah didapat, akan dibandingkan dengan evapor da dan data hasil uji coba dari penelitian yan nya. Pada penelitian ini menggunakan evaporat x 9 cm. Untuk mempermudah melihat perbeda hasil maksimum yang didapat.

imum Setiap Variasi yang Didapat Dengan Plat 35 cc

bungan Variasi Head dan Pipa Osilasi dengan D 0.031

0.053

0.024 0.027

pipa osilasi 3/8 inci

pipa osilasi 3/8 inci dengan evaporator 140 cc

engan Volume

orator bentuk atau ang sudah pernah rator 35 cc dengan edaan data, dibuat

an Menggunakan

(76)

Gambar 4.4 Hubu

bungan Variasi Head dan Pipa Osilasi dengan D

ungan Variasi Head dan Pipa Osilasi dengan Ef 0.126

0.179

0.058 0.093

0.009

0.015

0.007 0.008

Debit Pompa

Efisiensi Pompa 0.103

(77)

Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa hasil dari daya pompa maksimum pada pipa osilasi 3/8 inci adalah 0,053 Watt yang terdapat pada variasi head 1,8 m. 0,031 Watt pada variasi head 1,5 dan 0,024 Watt pada variasi head 2,5 m. Sedangkan pada variasi head 1,8 m pada pipa osilasi 1/2 inci memiliki daya pompa 0,027 Watt. Pada variasi head 1,8 m dengan pipa osilasi 3/8 inci setelah terjadi pengembangan atau penggelembungan pada evaporator sehingga daya maksimum pompa yang dihasilkan adalah 0,030 watt.

Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa debit pompa maksimum pada pipa osilasi 3/8 adalah 0,179 liter/menit yang terdapat pada variasi head 1,8 m. 0,126 liter/menit pada variasi head 1,5 m debit dan 0,058 liter/menit pada variasi head 2,5 m. Pada pipa osilasi 1/2 dengan variasi head 1,8 m debit maksimum yang dihasilkan sebesar 0,093 liter/menit. Pada variasi head 1,8 m dengan pipa osilasi 3/8 inci setelah terjadi pengembangan atau penggelembungan pada evaporator sehingga debit maksimum pompa yang dihasilkan adalah 0,103 liter/menit.

(78)

(79)

4.3.2.Perbandingan Evaporator Plat 35 cc dengan Evaporator Jenis Lain.

a. Evaporator Plat 60 cc

Pada evaporator plat 60 cc dengan luas penampang 10 cm x 10 cm ini pengelasan terdapat pada kedua sisi atas evaporator yang dibuat dari plat dengan cara dilipat. Seperti yang terlihat pada Gambar 4.6. Data hasil penelitian terdapat pada Tabel 4.16 sampai Tabel 4.18. Dari hasil data penelitian yang diperoleh maka perbandingan antara antara evaporator plat 35 cc dengan evaporator plat 60 cc dapat dilihat pada Gambar 4.7 sampai Gambar 4.9.

(80)

Gambar 4.7. Hubung

engan Evaporator

engan Evaporator evaporator 35 cc

evaporator 60 cc

evaporator 35 cc

(81)

Gambar 4.9. Hubun porator Plat 60 cc

andingan Evaporator Plat 35 cc dengan Evapora Hasil Maksimum

8 pipa osilasi

1/2 0.027 0.093

8 pipa osilasi 1/2

isiensi Pompa (%)

(82)

Dari Tabel 4.22 diatas dapat dilihat bahwa evaporator plat 60 cc lebih baik dibandingkan dengan evaporator plat 35 cc. Hal ini dikarenakan pada kedua sisi atas evaporator 60 cc dilas sehingga evaporator lebih kuat dan tidak mudah rusak.

b. Evaporator Plat 70 cc

Pada evaporator plat kedua ini pengelasan dilakukan pada keempat sisi evaporator yang dibuat dari plat tembaga dengan penampang 10 cm x 10 cm dan volume 70 cc. Seperti yang terlihat pada Gambar 4.6. Hasil dari percobaan ini dapat dilihat dari Tabel 4.19 sampai dengan Tabel 4.21. Dari hasil data penelitian yang diperoleh maka perbandingan antara antara evaporator plat 35 cc dengan evaporator plat 60 cc dapat dilihat pada Gambar 4.11 sampai Gambar 4.13.

(83)

Gambar 4.11. Hubun Plat 70

Gambar 4.12. Hubung Plat 70

engan Evaporator

dengan Evaporator evaporator 35 cc

evaporator 70 cc

evaporator 35 cc

(84)

Gambar 4.13. Hubu

bungan Efisiensi Pompa Evaporator Plat aporator Plat 70 cc

(85)

Dari Tabel 4.23 diatas dapat dilihat bahwa evaporator plat 60 cc lebih baik dibandingkan dengan evaporator plat 35 cc pada head 1,5 m dan 2,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci. Pada evaporator 70 cc terjadi penurunan dari kerja pompa. Penurunan dari kerja pompa pada evaporator plat 60 cc disebabkan karena setiap sisi dari evaporator dilas yang menyebabkan sisi-sisinya menjadi lebih kaku. Secara keseluran evaporator plat 35 cc lebih optimal daripada evaporator plat 70 cc karena evaporator plat 35 cc frekuensi osilasi yang terjadi lebih konstan daripada evaporator plat 70 cc.

c. Evaporator 44 cc (Pipa Tunggal)

(86)

Gambar 4.14. Gambar Evaporator 44 cc (Pipa Tunggal)

Gambar 4.15. Hubungan Daya Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan Evaporator 44 cc (Pipa Tunggal)

( Sumber : Tugas Akhir Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt oleh Triyono Setiyo Nugroho)

0.031

(87)

Gambar 4.16. Hubungan Debit Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan Evaporator 44 cc (Pipa Tunggal)

Gambar 4.17. Hubungan Efisiensi Pompa Evaporator Plat 35 cc dengan Evaporator 44 cc (Pipa Tunggal)

0.126

evaporator 44 cc (pipa tunggal)

(88)

Dari Gambar 4.15 daya pompa yang dihasilkan evaporator 44 cc (pipa tunggal) adalah 0,073 watt sedangkan yang dihasilkan evaporator Plat 35 cc adalah 0,031 watt.

Dari Gambar 4.16 debit pompa yang dihasilkan evaporator 44 cc (pipa tunggal) adalah 0,299 liter/menit sedangkan yang dihasilkan evaporator Plat 35 cc adalah 0,126 liter/menit.

Dari Gambar 4.15 efisiensi pompa yang dihasilkan evaporator 44 cc (pipa tunggal) adalah 0,094 % sedangkan yang dihasilkan evaporator Plat 35 cc adalah 0,009 %.

(89)

d. Evaporator 135 cc (Dua Pipa Pararel)

Pada penelitian ini membandingakan daya pompa, debit pompa dan efisiensi pompa antara evaporator plat 35 cc dengan evaporator 135 cc (dua pipa pararel). Evaporator 135 cc (dua pipa pararel) terbuat dari pipa tembaga seperti pada Gambar 4.18. Hasil dari perbandingan antara evaporator 35 cc dengan evaporator 135 cc (dua pipa pararel) dapat dilihat dari Gambar 4.19 sampai Gambar 4.21.

(90)

Gambar 4.19. Hubun 135 cc

( Sumber Eva

Gambar 4.20. Hubung 135 cc cc (Dua Pipa Pararel)

ber : Tugas Akhir Pompa Air Energi Termal me Evaporator Dua Pipa Pararel oleh Sukmarta Pu

ungan Debit Pompa Plat Evaporator 35 cc den cc (Dua Pipa Pararel)

er : Tugas Akhir Pompa Air Energi Termal men Evaporator Dua Pipa Pararel oleh Sukmarta Pu

0.053

engan Evaporator

menggunakan Putra)

engan Evaporator

(91)

Gambar 4.20. Hubu

bungan Efisiensi Pompa Evaporator Plat vaporator 135 cc (Dua Pipa Pararel)

ber : Tugas Akhir Pompa Air Energi Termal me Evaporator Dua Pipa Pararel oleh Sukmarta Pu

(92)

Dari Tabel 4.24 dapat dilihat bahwa evaporator 44 cc (pipa tunggal) lebih baik bila dibandingkan dengan evaporator plat 35 cc karena pada evaporator 135 cc (dua pipa pararel) rugi-rugi gesekan lebih kecil bila dibandingkan dengan evaporator plat 35 cc. Pada evaporator plat 35 cc setelah percobaan volume evaporator menjadi bertambah sehingga berpengaruh terhadap hasil kerja pompa, karena apabila terus menerus digunakan maka volume dari evaporator akan bertambah semakin besar yang mengakibatkan tekanan yang dihasilkan oleh evaporator menjadi semakin kecil sehingga hasil dari pemompaan menjadi sedikit.

4.4. Model Pompa yang Pernah Dibuat

Pada penelitian pompa energi termal ini evaporator yang telah dibuat tidak hanya yang berpenampang kotak saja. Berikut ini adalah bentuk atau model evaporator yang telah yang telah dibuat:

a. Model Pertama

Pada model pertama evaporator dirancang dengan bentuk spiral dari bahan tembaga. Karena sifat tembaga yang lunak, tembaga mengalami kerusakan saat dilakukan pengerolan. Dengan hasil ini, pengerjaan pertama dianggap gagal.

b. Model Kedua

(93)

kompor minyak sebagai sumber panas. Hingga pipa berwarna merah menyala karena terlalu panas, air yang keluar melalui saluran pembuangan hanya sedikit. Dengan hasil ini, pengerjaan kedua juga dianggap gagal.

c. Model Ketiga

Karena model spiral dianggap gagal, maka mencoba alternatif lain dengan membuat evaporator dengan model kotak pipih dengan ukuran 70 mm x 70 mm x 3 mm. Pompa dibuat dari bahan tembaga, dengan pertimbangan tembaga merupakan bahan yang memiliki nilai konduktifitas yang tinggi. Evaporator berasal dari plat tembaga dengan tebal 0,5 mm, kemudian plat tersebut ditekuk dengan bantuan plat besi yang lebih tebal. Selanjutnya tiap sisi plat dilas, dan terakhir pada salah satu sisi plat dilas pipa tembaga tepat di tengahnya.

(94)

76

5.1 Kesimpulan

1. Telah berhasil dibuat pompa air energi termal menggunakan evaporator jenis pulse jet pump .

2. Daya pompa (Wp) maksimum adalah 0,053 Watt pada variasi ketinggian head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci.

3. Debit (Q) maksimum adalah 0.179 liter/menit pada variasi ketinggian head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci.

4. Efisiensi pompa (ηpompa) maksimum adalah 0,015 % pada variasi head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci.

5. Pompa menggunakan evaporator plat 60 cc memiliki daya, debit dan efisiensi yang lebih baik bila dibandingkan dengan pompa menggunakan evaporator plat 35 cc.

6. Pompa menggunakan evaporator plat 35 cc lebih baik bila dibandingkan dengan pompa menggunakan evaporator plat 70 cc karena evaporator plat 35 cc frekuensi osilasi yang terjadi lebih konstan daripada evaporator plat 70 cc.

(95)

8. Pompa menggunakan evaporator plat 135 cc (dua pipa pararel) memiliki debit, daya, dan efisiensi yang lebih baik bila dibandingkan dengan pompa menggunaka evaporator plat 35 cc.

5.2 Saran

1. Dalam pembuatan evaporator sebaiknya menggunakan plat yang lebih tebal dari plat 0,5 mm agar volume evaporator tidak cepat bertambah atau menggelembung yang akan berpengaruh terhadap volume air yang keluar.

(96)

DAFTAR PUSTAKA

Mahkamov, K.; Djumanov, D., Thermal Water Pumps On The Basis Of Fluid Piston Solar Stirling Engine. 1st International Energy Conversion Engineering Conference, 17-21 August 2003, Portsmouth, Virginia

Putra, Sukmarta. 2010. Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 2 Pipa Pararel, Tugas Akhir, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

Setiyo Nugroho,, Triyono. 2009. Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt, Tugas Akhir, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

Smith, Thomas. C. B, (2005), Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston Engines . Pages 1-3

Suhanto, Mohammad. 2009. Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 39 CC dan Pemanas 266 Watt, Tugas Akhir, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

Sukoto, Leo. 2010. Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 4 Pipa Pararel,

Tugas Akhir, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

(97)

Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2000). Performance of a solar water pump with n-pentane and ethyl ether as working fluids, Energy Conversion and Management, Volume 41, Issue 9, 1 June 2000, Pages 915-927.

Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2001). Thermodynamic analysis and optimization of a solar thermal water pump, Applied Thermal Engineering, Volume 21, Issue 5, April 2001, Pages 613-627.

V. Giles, Ranald. 1986. Mekanika Fluida dan Hidraulika, Jakarta: Erlangga. Venti Yoanita, Yulia. 2009. Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk Pompa Air

(98)

LAMPIRAN

(99)

Jenis Variasi

Kran Pengatur Selang Osilasi

2,5 m

1,8 m

1,5 1/2

Inci

(100)

Katup Hisap Katup Tekan

(101)