i
STUDI EKSPERIMENTAL UNJUK KERJA POMPA
AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN
EVAPORATOR MIRING
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi
diajukan oleh :
CHRISTIAN HALIM
095214003
Kepada
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
ii
EXPERIMENTAL STUDY OF THERMAL ENERGY
WATER PUMP PERFORMANCE USING SLOPING
EVAPORATOR
THESIS
For fulfill requirement undergraduate degree
Mechanical Engineering Faculty of Science and Technology
proposed by:
CHRISTIAN HALIM
095214003
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas anugerah dan
bimbinganNya yang penuh kasih, sehingga penulis dapat menyelesaikan dan
menyusun skripsi yang berjudul “Studi Eksperimental Unjuk Kerja Pompa Air
Energi Termal Menggunakan Evaporator Miring”. Skripsi ini disusun sebagai
syarat untuk memperoleh gelar Strata Satu (S1) Program Studi Teknik Mesin
(S.T.) di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Dengan tersusunnya skripsi ini, penulis menyampaikan ucapan terima
kasih kepada:
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi.
2. Ir. PK. Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
3. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah
memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis.
4. Cynthia Listiyani Santoso yang sudah menemani dalam penyusunan skripsi
ini
5. Albertus The Sugiarto, Oryza Sativa, dan Galih Aji Sanjaya yang sudah
membantu dalam pengambilan data.
6. Seluruh Dosen dan Karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan
viii
Penulis menyadari bahwa banyak kesalahan dan kekurangan dalam
penulisan skripsi ini, untuk itu diharapkan kritik dan saran dari berbagai pihak
yang membangun agar penulisan skripsi ini dapat lebih baik lagi.
Yogyakarta, 2012 Penulis
ix
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Title Page ... ii
Halaman Persetujuan ... iii
Halaman Pengesahan ... iv
Pernyataan Keaslian Karya ... v
Kata Pengantar ... vi
Daftar Isi ... viii
Daftar Gambar ... x
Daftar Tabel ... xiii
Abstrak ... xv
Bab I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Batasan Masalah ... 2
1.2 Tujuan ... 2
1.3 Manfaat ... 3
Bab II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 4
x Bab III METODE PENELITIAN
3.1 Skema Alat ... 11
3.2 Prinsip kerja alat ... 13
3.2 Variabel yang di variasikan ... 14
3.3 Variabel yang di ukur ... 17
3.4 Metode dan Langkah Pengambilan Data ... 17
Bab IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Tabel Data dan Hasil Penelitian ... 19
4.2 Pembahasan ... 31
Bab V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 44
5.2 Saran ... 44
Daftar pustaka ... 45
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema pompa energi panas menggunakan pendingin
(Widagdo, 2009) ... 5
Gambar 2.2 Skema pompa air energi surya menggunakan kotak pendingin
(Sugiarto, 2012) ... 5
Gambar 2.3 Skema pompa energi panas menggunakan dua evaporator
paralel (Martanto, 2010) ... 6
Gambar 2.4 Skema pompa energi panas menggunakan dua pipa hisap dan
dua evaporator paralel (Lukito, 2009) ... 6
Gambar 3.1 Skema alat ... 11
Gambar 3.2 Evaporator ... 12
Gambar 3.3 Variasi ketinggian head pemompaan, (1) 3,25m, (2) 2,44m dan
(3) 1,7m ... 14
Gambar 3.4 Variasi volume dietil eter pada tabung penampung, (1) 653ml,
(2) 717ml dan (3) 844ml ... 15
Gambar 3.5 Variasi volume udara tekan pada tabung tekan, (1) 5,49 liter,
(2) 4,71 liter, dan (3) 3,14 liter ... 16
Gambar 3.6 Variasi tabung tekan udara, (1) satu tabung tekan dan (2) dua
tabung tekan ... 16
xii
Gambar 4.1 Debit yang dihasilkan dari beberapa variasi head ketinggian
menggunakan variasi volume eter 653ml, volume udara tekan
3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 31
Gambar 4.2 Daya pompa yang dihasilkan dari beberapa variasi head
ketinggian menggunakan variasi volume eter 653ml, volume
udara tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan
udara ... 32
Gambar 4.3 Efisiensi yang dihasilkan dari beberapa variasi head ketinggian
menggunakan variasi volume eter 653ml, volume udara tekan
3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 33
Gambar 4.4 Debit yang dihasilkan dari beberapa variasi volume dietil eter,
menggunakan variasi head 3,25m, volume udara tekan 5,49
liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 34
Gambar 4.5 Daya pompa yang dihasilkan dari beberapa variasi volume
dietil eter, menggunakan variasi head 3,25m, volume udara
tekan 5,49 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 35
Gambar 4.6 Efisiensi yang dihasilkan dari beberapa variasi volume dietil
eter, menggunakan variasi head 3,25m, volume udara tekan
5,49 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 36
Gambar 4.7 Debit yang dihasilkan dari beberapa variasi volume udara tekan,
menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan
xiii
Gambar 4.8 Daya pompa yang dihasilkan dari beberapa variasi volume udara
tekan, menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml,
dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 38
Gambar 4.9 Efisiensi yang dihasilkan dari beberapa variasi volume udara
tekan, menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml,
dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 39
Gambar 4.10 Debit yang dihasilkan dari beberapa variasi tabung tekan,
menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan
volume udara tekan pada tabung tekan 3,14 liter ... 40
Gambar 4.11 Daya pompa yang dihasilkan dari beberapa variasi tabung
tekan, menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml,
dan volume udara tekan pada tabung tekan 3,14 liter ... 41
Gambar 4.12 Efisiensi yang dihasilkan dari beberapa variasi tabung tekan,
menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan
volume udara tekan pada tabung tekan 3,14 liter ... 42
Gambar 4.13 Tekanan yang dihasilkan dari beberapa variasi tabung tekan,
menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head
325cm , volume eter 653ml, volume udara tekan pada tabung
tekan 3,14 liter dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 22
Tabel 4.2 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian
head 325cm, volume eter 717ml, volume udara tekan pada
tabung tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan
udara ... 23
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head
325cm, volume eter 717ml, volume udara tekan pada tabung
tekan 4,71 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara... 24
Tabel 4.4 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head
325cm, volum eter 653ml , volume udara tekan 5,49 liter, dan
menggunakan satu tabung tekan udara ... 25
Tabel 4.5 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head
325cm, volume eter 717ml, volume udara tekan pada tabung
tekan 5,49 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 26
Tabel 4.6 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head
325cm, volume eter 844ml, tinggi kolom 5,49 liter, dan
xv
Tabel 4.7 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head
325cm, volume eter 171ml, volume udara tekan pada tabung
tekan 3,14 liter, dan menggunakan dua tabung tekan udara ... 28
Tabel 4.8 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head
244cm, volume eter 653ml,volume udara tekan pada tabung
tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 29
Tabel 4.9 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head
170cm, volume eter 653ml, volume udara tekan pada tabung
tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara ... 30
Tabel 4.10 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head
325cm, volume eter 171ml, volume udara tekan pada tabung
tekan 3,14 liter, dan menggunakan dua tabung tekan udara ... 31
Tabel 4.11 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head
325cm, volume eter 717ml, volume udara tekan pada tabung
xvi
ABSTRAK
Air merupakan salah satu kebutuhan penting atau pokok bagi kehidupan manusia. Ketersediaan air di Indonesia merupakan keunggulan yang dimiliki bangsa kita yang belum dioptimalkan. Umumnya pompa air digerakan oleh energi listrik, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk digerakan dengan energi lain yaitu dengan energi minyak bumi (dengan motor bakar). Energi alternatif yang dapat digunakan adalah energi termal. Energi termal dapat berasal dari batu bara, energi surya, panas bumi atau panas buangan dari industri yang sudah tidak terpakai lagi. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui debit, daya pompa dan efisiensi maksimum. Fluida kerja yang digunakan adalah dietil eter. Panas berasal dari kompor listrik yang akan memanaskan fluida kerja yaitu dietil eter. Variabel yang diukur adalah temperatur,volume dan waktu pemompaan. Variabel yang di variasikan adalah variasi ketinggian head pemompaan, (1) 170cm, (2) 244cm dan (3) 325cm. Variasi volume dietil eter pada tabung penampung, (1) 653ml, (2) 717ml dan (3) 844ml. Variasi volume udara tekan pada tabung tekan, (1) 5,49 liter, (2) 4,71 liter, dan (3) 3,14 liter. Variasi penggunaan tabung tekan, (1) satu tabung tekan udara dan (2) dua tabung tekan udara. Hasil penelitian menunjukan debit maksimum sebesar 0,63 liter/menit didapatkan pada variasi ketinggian head pemompaan 1,7m, volume eter 653ml, volume udara tekan tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara. Daya pompa maksimum sebesar 0,185 watt dan efisiensi pompa maksimum sebesar 0,047% didapatkan pada variasi ketinggian head pemompaan 3,25m, volume eter 653ml, volume udara tekan tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara.
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan salah satu kebutuhan penting atau pokok bagi kehidupan
manusia. Air selama ini digunakan untuk mandi, memasak, mencuci, dan
kebutuhan lainnya. Ketersediaan air di Indonesia merupakan keunggulan yang
dimiliki bangsa kita yang belum dioptimalkan. Tetapi semua itu akan menjadi
kurang bermanfaat apabila yang dimiliki tidak diolah dengan sebaik-baiknya.
Sumber air umumnya terletak lebih rendah dari tempat air yang diperlukan
sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber air ke tempat
yang memerlukan.
Pada umumnya pompa air digerakan oleh energi listrik, tetapi tidak menutup
kemungkinan untuk digerakan dengan energi lain yaitu dengan energi minyak
bumi (dengan motor bakar). Tidak semua daerah di Indonesia terdapat jaringan
listrik dan sarana transportasi yang baik, sehingga sulitnya bahan bakar yang akan
didapatkan. Selain itu penggunaan energi listrik menyebabkan biaya penyediaan
air menjadi mahal, sehingga dapat mengurangi kemampuan masyarakat untuk
memenuhi kebutuhan hidup. Selain penyediaan air yang menjadi mahal,
penyediaan air dengan menggunakan tenaga manusia seperti menimba, membawa
dengan ember, atau dengan pompa tangan akan mengurangi waktu dan juga
Energi alternatif yang dapat digunakan adalah energi termal. Energi termal
dapat berasal dari batu bara, energi surya, panas bumi atau panas buangan dari
industri yang sudah tidak terpakai lagi. Di Indonesia unjuk kerja pompa air energi
termal belum banyak diteliti, khususnya dengan fluida kerja dietil eter.
Pada penelitian ini dibuat model pompa air energi termal menggunakan
fluida kerja dietil eter dengan pemanas tunggal yang memiliki kemiringan 300.
Pemanas diposisikan dengan kemiringan 300 bertujuan untuk menyesuaikan
kondisi pada penggunaan kolektor surya. Selain itu juga untuk mengetahui debit,
daya pompa dan efisiensi pompa maksimum yang dihasilkan.
1.2 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini fluida kerja yang digunakan adalah dietil eter. Dietil
eter yang digunakan didapat dari toko kimia yang berbeda beda. Dalam
penggunaan dietil eter terdapat sedikit perbedaan karakteristik antar dietil eter.
Maka nilai hfg yang digunakan ditetapkan sebesar 360,2 KJ/Kg .
Tekanan udara sekitar pada tiap-tiap daerah berbeda beda, tergantung
ketinggian permukaan tanah dengan permukaan air laut. Pada penelitian ini
tekanan udara sekitar diasumsikan sebesar satu bar.
1.3 Tujuan
Dari penelitian yang dilakukan memiliki tujuan sebagai berikut :
1. Membuat model pompa air energi termal
3. Mengetahui daya pompa maksimum yang dapat dihasilkan
4. Mengetahui efisiensi maksimum yang dapat dihasilkan
1.4 Manfaat
Manfaat yang dapatkan diperoleh dari penelitian adalah sebagai berikut :
1. Menambah informasi mengenai pompa air energi termal menggunakan fluida
kerja dietil eter.
2. Dapat dikembangkan pompa air energi termal menggunakan fluida kerja dietil
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan
Penelitian pompa air energi surya memperlihatkan bahwa waktu
pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk
kondensor (Sumathy et. al., 1995). Penelitian secaara teoritis pompa air energi
surya dengan dua macam fluida kerja, yaitu n-pentane dan ethyl ether
memperlihatkan bahwa efisiensi pompa dengan ethyl ether 17% lebih tinggi
dibanding n-pentane untuk tinggi head 6 m (Wong, 2000). Penelitian pompa
energi panas berbasis motor stirling dapat secara efektif memompa air dengan
variaso head antara 2-5 m (Mahkamov, 2003). Penelitian pompa air energi panas
oleh Smith menunjukan bahwa ukuran kondenser yang sesuai dapat meningkatkan
daya output sampai 56% (Smith, 2005). Penelitian pompa air energi surya dengan
menggunakan model matematis memperlihatkan unjuk kerja pompa detentukan
oleh fraksi uap dari siklus.
Pada Gambar 2.1 penelitian menggunakan volume evaporator 26 cc menghasilkan
daya pemompaan 0,119 watt dan efisiensi 0,152% untuk head 1,75 m (Widagdo,
Gambar 2.1 Skema pompa 5nergy panas menggunakan pendingin (Widagdo, 2009)
Pada Gambar 2.2 daya pemompaan terbesar terjadi pada head 3,25 m dengan
volume eter 844 ml yaitu sebesar 0,335 watt, efisiensi pompa terbesar terjadi pada
variasi head 1,7m dengan volume eter 653 ml yaitu sebesar 0.054%.
Gambar 2.2 Skema pompa air 5nergy surya menggunakan kotak pendingin (Sugiarto, 2012)
menghasilkan daya pemompaan 0,029 watt dan efisiensi 0,043% untuk head 1,8
m, diameter selang osilasi 3/8 inci (Martanto, 2010).
Gambar 2.3 Skema pompa energi panas menggunakan dua evaporator paralel (Martanto, 2010)
Pada Gambar 2.4 penelitian menggunakan volume evaporator 285 cc
menghasilkan daya pemompaan 0,359 watt dan efisiensi 0,082% untuk head 2,5
m dan selang osilasi 3/8 inci (Lukito, 2009).
2.2 Dasar Teori
Pompa air energi termal pada umumnya terdiri dari tiga jenis, yaitu pulsa jet
(water pulse jet), fluidyn pump, dan jenis nifte pump). Pompa air energi termal
umumnya terdiri dari beberapa komponen, yaitu pengerak pompa air, evaporator,
saluran hisap, dan saluran tekan. Pemanfaatan energi surya untuk menghasilkan
energi mekanik penggerak pompa air dapa dikelompokkan menjadi dua yaitu
metode termodinamik dan metode konversi langsung. Pada metode termodinamik,
energi termal surya dikumpulkan menggunakan kolektor termal baik jenis pelat
datar maupun fokus. Energi termal digunakan untuk menaikkan temperatur dan
tekanan fluida kerja. Fluida kerja dengan temperatur dan tekanan tinggi ini
dimanfaatkan secara langsung maupun secara tidak langsung untuk menghasilkan
energi mekanik. Energi mekanik yang dihasilkan dimanfaatkan untuk
menggerakkan pompa air. Pompa air dengan disain khusus dapat dikelompokkan
berdasarkan media pendingin uap fluida kerjanya yaitu berpendingin udara atau
air. Pada metode konversi lagsung energi surya dikonvrsikan menjadi energi
listrik (dengan photovoltaic, thermoelektrik atau thermionik), energi listrik yang
dihasilkan digunakan motor listrik untuk menggerakkan pompa air. Pada
penelitian ini digunakan dietil eter (diethyl ether). Pada bagian evaporator terdapat
selubung pipa yang berguna sebagai tempat penerima panas berupa uap air yang
berasal dari pemanasan air. Di dalam evaporator terdapat fluida kerja berupa eter,
karena menerima panas dari uap air maka dietil eter akan menguap, titik didih
dietil eter sekitar 360C. Karena eter dalam evaporator menguap, maka tekanan
naik ke tangki penampung. Uap dietil eter akan masuk kedalam kondensor dan
mengalami pendinginan, sehingga uap dietil eter akan mengembun. Karena
terjadinya pengembunan maka tekanan di dalam pompa akan turun sampai pada
kondisi tekanan sebelum dimulai penguapan dietil eter, sehingga menyebabkan air
yang berasal dari sumber air akan terhisap masuk ke dalam pompa benam,
bersamaan dengan hal ini, dietil eter akan kembali ke dalam evaporator untuk
dipanaskan kembali. Siklus seperti ini terjadi berulang-ulang selama masih ada
sumber panas dari uap air. Setiap satu langkah tekan pompa (pada proses
penguapan dietil eter) dan satu langkah hisap (pada proses pengembunan uap
dietil eter) dapat disebut satu siklus pemompaan. Pada pompa benam dilengkapi
dengan dua katup searah, yang masing-masing pada sisi hisap dan pada sisi tekan.
Katup berfungsi agar langkah tekan hanya mengalir ke tangki penampung dan
katup pada bagian sisi hisap berfungsi untuk menghisap air yang berasal dari
tangki sumber air. Debit yang didapatkan berasal jumlah volume yang dihasilkan
tiap satuan waktu dapat dihitung dengan persamaan :
Q = �
� (soemitro,1986) (1)
dengan :
V = volume air keluar (m3)
t = waktu yang diperlukan (detik)
Q = Debit pemompaan (�3/det)
Daya pemompaan dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai
������ = � .� .�.� (soemitro,1986) (2)
dengan:
ρ = massa jenis air ( kg/ �3)
g = percepatan gravitasi (m/���2)
Q = debit pemompaan(�3/���)
H = head pemompaan (m)
Ppompa = daya (watt)
Daya pemanasan dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai
berikut
Ppemanasan = meter . hfgeter (Cengel,2008) (3)
tpemanasan
dengan :
meter = massa eter (Kg)
hfg = kalor laten penguapan (KJ/Kg)
tpemanasan = waktu pemanasan (detik)
Ppemanasan = Daya pemanasan (watt)
Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan
dengan besarnya daya pemanasan .
ηpompa = ���������������������� .100% (soemitro,1986) (4)
Tekanan dalam tabung tekan udara dapat dihitung dengan persamaan :
P1 . V1 = P2 . V2 (soemitro,1986) (5)
P2 = P1 . V1
V2
dengan
P1 = Tekanan udara awal (1bar)
V1 = Volume udara awal (liter)
V2 = Volume udara akhir (liter)
11
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Skema Alat
Metode yang digunakan adalah metode eksperimental yaitu membuat model
pompa air energi termal dengan fluida kerja dietil eter.
Model dapat dilihat pada skema alat berikut :
Gambar 3.1 Skema alat
Keterangan :
1. Keran
2. Evaporator dengan kemiringan 300
3. Selubung tempat keluar dan masuk uap air
4. Tabung tekan air
5. Tabung penampung dietil eter
6. Kotak pendingin tembaga
7. Tabung tekan udara
8. Pipa buang
9. Pompa benam
10.Katup hisap satu arah
11.Katup tekan satu arah
12.Gelas ukur
Gambar 3.2 Evaporator
uap air pemanas keluar uap air pemanas masuk
uap eter keluar
3.2 Prinsip Kerja Alat
Pompa air yang digunakan adalah pompa air energi termal menggunakan
fluida kerja dietil eter. Evaporator berisi dietil eter dan sistem pompa berisi air.
Mula-mula evaporator dipanaskan menggunakan uap air yang dihasilkan dari
pemanasan air menggunakan kompor. Uap air yang dihasilkan akan mengalir
dengan sendirinya ke dalam selubung pada evaporator melalui selang. Panas dari
uap air akan menyebabkan kenaikan temperatur pada evaporator. Dietil eter akan
menguap karen tiitk didih yang rendah yaitu 360C. Penguapan akan memberikan
tekanan yang cukup agar air pada tabung tekan air, dapat terdorong ke dalam
tabung tekan udara. Air yang terdapat pada tabung tekan udara akan naik dan
mendorong udara yang terhubung melalui selang, ke dalam pompa benam yang
berisi air. Melewati katup satu arah menunju pipa buang yang berada di atas, air
akan terdorong selama penguapan dietil eter, setelah itu terjadi pengembunan.
Pengembunan menyebabkan tekanan dalam sistem turun sehingga katup hisap
akan terbuka dan air dalam pompa benam akan bertambah. Air dalam tabung
tekan udara akan kembali ke kondisi awal. Eter yang mengembun akan kembali
ke evaporator untuk kembali dipanaskan. Setiap satu langkah tekan dan satu
langkah hisap disebut satu siklus pemompaan. Pompa benam dilengkapi dengan
katup satu arah masing-masing pada sisi hisap dan sisi tekan. Fungsi katup yaitu
3.3 Variabel yang Divariasikan
Pada penelitian ini dilakukan beberapa variasi, dengan maksud
mendapatkan hasil yang bervariasi. Variasi yang dilakukan yaitu :
1.Variasi ketinggian head pemompaan, (1) 170cm, (2) 244cm dan (3) 325cm.
2.Variasi volume dietil eter pada tabung penampung, (1) 653ml, (2) 717ml
dan (3) 844ml.
3.Variasi volume udara tekan pada tabung tekan udara, (1) 5,49 liter, (2) 4,71
liter, dan (3) 3,14 liter.
4.Variasi jumlah tabung tekan, (1) satu tabung tekan dan (2) dua tabung tekan
Variasi ketinggian head pemompaan, (1) 3,25m, (2) 2,44m dan (3). 1,7m. Variasi
ketinggian head dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Variasi ketinggian head pemompaan, (1) 3,25m, (2) 2,44m dan (3) 1,7m
3,25 m
2,44 m
1,7 m
Variasi volume dietil eter pada tabung penampung, (1) 653ml, (2) 717ml dan (3)
844ml. Dari variasi volume eter dapat ditentukan dari ketinggian eter. Untuk
volume eter (1) 653ml, memiliki tinggi 2cm, untuk volume eter (2) 717ml,
memiliki tinggi 3cm, dan volume eter (3) 844ml, memiliki tinggi 5cm pada
tabung penampung eter. Variasi volume dietil eter pada tabung penampung dapat
dilihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Variasi volume dietil eter pada tabung penampung, (1) 653ml, (2)
717ml dan (3) 844ml
Variasi volume udara tekan pada tabung tekan udara, (1) 5,49 liter, (2) 4,71 liter,
dan (3) 3,14 liter. Variasi volume udara tekan pada tabung tekan diukur
menggunakan satu tabung tekan udara. Dari variasi volume udara tekan pada
tabung tekan udara dapat ditentukan dari ketinggian kolom air pada tabung tekan
udara. Untuk (1) 5,49 liter, memiliki ketinggian kolom air 150cm, (2) 4,71 liter,
memiliki ketinggian kolom air 165cm, dan (3) 3,14 liter, memiliki keitnggian
kolom air 180cm. Variasi volume udara tekan pada tabung tekan udara diukur
menggunakan satu tabung tekan. Variasi Volume udara tekan pada tabung tekan
udara dapat dilihat pada Gambar 3.5.
5cm
3cm
2cm
Gambar 3.5 Variasi volume udara tekan pada tabung tekan udara, (1) 5,49 liter, (2) 4,71 liter, dan (3) 3,14 liter.
Variasi penggunaan tabung tekan udara, (1) satu tabung tekan dan (2) tabung
tekan. Variasi penggunaan tabung tekan udara dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Variasi jumlah tabung tekan udara, (1) satu tabung tekan dan (2)
dua tabung tekan
UDARA UDARA
UDARA
180cm
165cm
150cm
1 2 3
3.4 Variabel yang Diukur
Variabel-variabel yang diukur antara lain
1. Temperatur pada sisi bagian atas evaporator (T1),
2. Temperatur pada sisi bagian bawah selubung tempat keluar masuk
uap air (T2),
3. Temperatur pada bagian masuk evaporator (T3),
4. Temperatur pada kotak pendingin tembaga (T4).
5. Volume
6. Waktu pemompaan
Untuk selanjutnya dari variabel tersebut dilakukan perhitungan untuk
mendapatkan debit, daya pompa, daya pemanasan dan efisiensi pompa.
Gambar 3.7 Posisi temperatur yang diukur pada pompa
3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data
Metode yang dipakai dalam mengumpulkan data yaitu metode langsung.
Penulis mendapatkan data dengan cara menguji langsung alat yang telah dibuat.
Langkah-langkah pengambilan data pompa : T2
T1 T3
T4
1. Ketinggian head diatur
2. Volume dietil eter diatur dan diisi pada tempat penampung eter
3. Termokopel dan alat ukur yang digunakan dipasang
4. Volume udara tekan pada tabung tekan udara diatur
5. Pemanasan evaporator dimulai
6. Suhu T1, T2, T3, T4 ,waktu serta volume air yang dihasilkan pompa
dicatat.
7. Pendinginan dilakukan dengan menyiram kotak pendingin tembaga
dengan air.
8. Ulangi no 1-7 pada pengujian dengan head 1,7m, 2,44m, dan 3,25m
menggunakan satu tabung tekan udara, volume eter 653ml dan volume
udara tekan pada tabung tekan udara 5,49 liter.
9. Ulangi no 1-7 pada pengujian dengan head 3,25m, volume udara tekan
5,49 liter dan volume eter 653ml, 717ml, dan 844ml menggunakan tabung
tekan udara tunggal
10. Ulangi no 1-7 pada pengujian dengan head 3,25m, volume eter 717ml,
menggunakan satu tabung tekan udara, dengan volume udara tekan pada
tabung tekan udara 5,49 liter, 4,71 liter, dan 3,14 liter.
11.Ulangi no 1-7 pada pengujian dengan head 3,25, volume eter 717ml,
menggunakan dua tabung tekan udara, dengan volume udara tekan 3,14
19
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tabel Data dan Hasil Penelitian
Dari penelitian ini diperoleh data seperti pada Tabel 4.1 sampai dengan
Tabel 4.9.
Berikut adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Tabel 4.1.
Perhitungan debit, daya pompa, daya pemanasan dan efisiensi pompa dilakukan
dari Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.9 .
Debit yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan (1) :
Q = �
�
Q = 400
95
Q = 4,21 ml/det
Dari debit yang sudah didapatkan, daya pemompaan dan daya pemanasan dapat
dihitung. Berikut adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Tabel 4.1 .
Perhitungan daya pemanasan menggunakan massa dietil eter, massa didapatkan
dari pengukuran di lapangan. Untuk volume eter 653ml memiliki massa 465,8
gram, 717ml memiliki massa 511,5 gram, dan 844ml memiliki massa 602,1 gram.
Dengan Hfg dietil eter sebesar 360,2 KJ/Kg .Daya pemanasan yang dihasilkan dapat
dihitung dengan persamaan (3) :
Ppemanasan = meter . hfgeter
tpemanasan
Ppemanasan =
465,8 ∶ 1000 . 360,2
344
Ppemanasan = 487,8 watt
Dari daya pompa dan daya pemanasan yang sudah didapatkan, efisiensi pompa
dapat dihitung. Berikut adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Tabel
4.1 . Untuk menghitung efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan (4) :
ηpompa = ���������������������� .100%
ηpompa =
0,134
487 ,8 .100%
ηpompa= 0,028%
Pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.9 volume udara tekan akhir adalah volume
udara tekan yang tidak dapat tertekan kembali atau volume udara tekan yang
adalah waktu yang diperlukan saat proses awal langkah tekan sampai proses akhir
langkah tekan. Waktu pemompaan adalah waktu yang dicatat pada saat air yang
dipompa dari sumber air mulai keluar sampai berhenti, pada saat langkah tekan
terjadi. Waktu langkah hisap adalah waktu yang diperoleh pada saat pendinginan,
yaitu pada saat volume udara tekan akan kembali ke volume mula-mula sampai
pada volume udara tekan mula-mula. Volume adalah banyaknya air hasil
pemompaan yang diukur pada saat proses pemompaan. Debit adalah
perbandingan antara volume dengan waktu pemompaan. Daya pemanasan adalah
perkalian antara massa eter dengan hfg dari eter pada waktu pemanasan. Daya
pompa adalah perkalian antara massa jenis air, percepatan gravitasi, debit, dan
head pemompaan. Efisiensi adalah perbandingan daya pompa dibanding daya
22 tabung tekan 3,14 liter dan menggunakan satu tabung tekan udara
Kondisi T1
Awal langkah tekan 26 43 72 60
344 95
400 0,253 487,815 0,134 0,028
Akhir langkah tekan 40 44 51 48 1,49
Akhir langkah hisap 495
2
Awal langkah tekan 26 38 70 54
545 151
550 0,219 307,905 0,116 0,038
Akhir langkah tekan 42 48 67 59 1,41
Akhir langkah hisap 420
3
Awal langkah tekan 27 42 75 61
532 98
450 0,276 315,429 0,146 0,046
Akhir langkah tekan 41 52 67 69 1,57
Akhir langkah hisap 477
4
Awal langkah tekan 27 34 61 64
427 112
650 0,348 392,994 0,185 0,047
Akhir langkah tekan 38 53 64 68 1,80
Akhir langkah hisap 594
5
Awal langkah tekan 26 48 69 73
446 124
600 0,290 376,252 0,154 0,041
Akhir langkah tekan 41 51 69 72 1,41
23 Tabel 4.2 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head 325cm, volume eter 717ml, volume udara tekan pada
tabung tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Kondisi T1
1 Awal langkah tekan 26 27 66 73 275 69
400 0,35 670,009 0,185 0,028
Akhir langkah tekan 40 41 50 53 1,57
Akhir langkah hisap 496
2 Awal langkah tekan 26 27 69 68 282 90
425 0,28 653,378 0,151 0,023
Akhir langkah tekan 40 41 49 53 1,49
Akhir langkah hisap 516
3 Awal langkah tekan 25 27 67 69 305 98
500 0,31 604,107 0,163 0,027
Akhir langkah tekan 40 41 46 52 1,49
Akhir langkah hisap 541
4 Awal langkah tekan 26 27 68 67 292 97
490 0,30 631,002 0,161 0,026
Akhir langkah tekan 40 43 51 52 1,49
Akhir langkah hisap 583
5 Awal langkah tekan 26 27 68 67 262 76
400 0,32 703,254 0,168 0,024
Akhir langkah tekan 38 41 49 52 1,49
24 Tabel 4.3 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head 325cm, volume eter 717ml, volume udara tekan pada
tabung tekan 4,71 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Kondisi T1 T2 T3 T4
volume
Awal langkah tekan 25 30 54 58
270 24 20
0,05 682,417 0,027 0,004
Akhir langkah tekan 36 40 50 52 3,14
Akhir langkah hisap 383
2
Awal langkah tekan 27 28 66 66
289 108 600
0,33 637,552 0,177 0,028
Akhir langkah tekan 40 40 49 52 2,51
Akhir langkah hisap 515
3
Awal langkah tekan 26 27 69 66
279 45 40
0,05 660,403 0,028 0,004
Akhir langkah tekan 40 40 48 51 2,90
Akhir langkah hisap 625
4
Awal langkah tekan 26 27 68 64
271 0 0
0,00 679,899 0,000 0,000
Akhir langkah tekan 40 40 50 51 2,90
Akhir langkah hisap 653
5
Awal langkah tekan 26 27 68 64
281 43 60
0,08 655,703 0,044 0,007
Akhir langkah tekan 40 40 49 51 2,90
25 Tabel 4.4 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head 325cm, volum eter 653ml , volume udara tekan 5,49
liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Kondisi T1 T2 T3 T4
volume
Awal langkah tekan 24 28 62 75
276 0
0 0 607,903 0 0
Akhir langkah tekan 38 37 53 56 3,8
Akhir langkah hisap 402
2
Awal langkah tekan 25 28 67 61
261 0
0 0 642,840 0 0
Akhir langkah tekan 37 38 54 51 3,9
Akhir langkah hisap 430
3
Awal langkah tekan 25 28 67 61
250 0
0 0 671,125 0 0
Akhir langkah tekan 37 38 52 48 3,9
26 tabung tekan 5,49 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Kondisi T1 T2 T3 T4
volume
Awal langkah tekan 24 27 67 66
262 0
0 0,00 703,215 0,000 0,000
Akhir langkah tekan 37 38 54 49 4,10
Akhir langkah hisap 288
2
Awal langkah tekan 26 28 65 60
302 57
150 0,16 610,074 0,084 0,014
Akhir langkah tekan 40 38 61 69 4,00
Akhir langkah hisap 340
3
Awal langkah tekan 25 27 69 70
282 25
25 0,06 653,341 0,032 0,005
Akhir langkah tekan 40 38 51 48 3,92
Akhir langkah hisap 427
4
Awal langkah tekan 26 27 66 65
322 0
0 0,00 572,181 0,000 0,000
Akhir langkah tekan 38 38 62 73 3,92
Akhir langkah hisap 468
5
Awal langkah tekan 25 27 74 74
329 0
0 0,00 560,007 0,000 0,000
Akhir langkah tekan 38 38 69 67 3,92
27 menggunakan satu tabung tekan udara
Kondisi T1 T2 T3 T4
volume
Awal langkah tekan 25 38 62 69
273 97
500 0,31 794,419 0,164 0,021
Akhir langkah tekan 40 42 44 51 3,76
Akhir langkah hisap 320
2
Awal langkah tekan 26 29 62 67
285 0
0 0,00 760,970 0,000 0,000
Akhir langkah tekan 38 44 46 51 3,92
Akhir langkah hisap 291
3
Awal langkah tekan 25 27 57 51
290 0
0 0,00 747,850 0,000 0,000
Akhir langkah tekan 38 38 48 51 3,92
Akhir langkah hisap 335
4
Awal langkah tekan 26 27 61 65
264 0
0 0,00 821,502 0,000 0,000
Akhir langkah tekan 38 38 48 51 3,92
28 Tabel 4.7 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head 325cm, volume eter 171ml, volume udara tekan pada
tabung tekan 3,14 liter, dan menggunakan dua tabung tekan udara
Kondisi T1 T2 T3 T4
volume
Awal langkah tekan 26 26 62 57
265 0
0 0,00 695,254 0 0
Akhir langkah tekan 37 37 51 53 2,35
Akhir langkah hisap 95
2
Awal langkah tekan 27 27 60 72
348 0
0 0,00 529,432 0 0
Akhir langkah tekan 40 37 50 52 2,27
Akhir langkah hisap 134
3
Awal langkah tekan 27 28 65 74
402 0
0 0,00 458,314 0 0
Akhir langkah tekan 38 36 52 56 2,27
29 tabung tekan udara 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Kondisi T1 T2 T3 T4
volume
Awal langkah tekan 27 27 61 64
328 141
800 0,34 511,528 0,136 0,027
Akhir langkah tekan 40 37 40 52 1,09
Akhir langkah hisap 273
2
Awal langkah tekan 27 27 66 65
311 149
700 0,28 539,489 0,112 0,021
Akhir langkah tekan 40 37 46 51 1,17
Akhir langkah hisap 296
3
Awal langkah tekan 27 27 67 66
288 126
800 0,38 582,573 0,152 0,026
Akhir langkah tekan 40 38 44 51 1,09
Akhir langkah hisap 290
4
Awal langkah tekan 27 27 67 67
283 128
850 0,40 592,866 0,159 0,027
Akhir langkah tekan 38 38 44 51 1,17
Akhir langkah hisap 315
5
Awal langkah tekan 27 27 67 68
286 126
850 0,40 586,647 0,161 0,028
Akhir langkah tekan 37 37 48 51 1,17
30 Tabel 4.9 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head 170cm, volume eter 653ml, volume udara tekan pada
tabung tekan udara 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Kondisi T1 T2 T3 T4
volume
Awal langkah tekan 26 27 65 64
251 152
1400 0,55 668,451 0,154 0,023
Akhir langkah tekan 37 38 48 51 0,86
Akhir langkah hisap 158
2
Awal langkah tekan 26 26 60 61
245 145
1450 0,60 684,821 0,167 0,024
Akhir langkah tekan 38 38 41 46 0,78
Akhir langkah hisap 335
3
Awal langkah tekan 26 27 65 67
260 139
1450 0,63 645,312 0,174 0,027
Akhir langkah tekan 37 38 46 50 0,78
Akhir langkah hisap 285
4
Awal langkah tekan 27 27 61 68
236 148
1550 0,63 710,937 0,175 0,025
Akhir langkah tekan 37 37 44 49 0,62
Akhir langkah hisap 354
5
Awal langkah tekan 27 27 62 64
241 152
1500 0,59 696,187 0,165 0,024
Akhir langkah tekan 37 38 45 49 0,70
Tabel 4.10 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head 325cm, volume eter 171ml, volume udara tekan pada tabung tekan 3,14 liter, dan menggunakan dua tabung tekan udara
Volume udara (liter) P2 (bar) awal (V1) 3,14
1,38 akhir (V2) 2,27
Tabel 4.11 Data hasil perhitungan yang didapat pada variasi ketinggian head 325cm, volume eter 717ml, volume udara tekan pada tabung tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Volume udara (liter) P2 (bar) awal (V1) 3,14
2,10 akhir (V2) 1,49
4.2 Pembahasan
Hasil penelitian pada Gambar 4.1 menunjukan debit air maksimum
didapatkan 0,63 liter/menit dengan menggunakan variasi head pemompaan 1,7
meter.
Gambar 4.1 Debit yang dihasilkan dari beberapa variasi head ketinggian menggunakan variasi volume eter 653ml, volume udara tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Debit pompa yang dihasilkan memiliki perbedaan yang cukup besar. Hal
ini disebabkan karena adanya perbedaan ketinggian head sehingga tenaga yang
dibutuhkan untuk mengalirkan air ke head yang tinggi akan semakin besar
daripada mengalirkan air ke head yang lebih rendah. Tenaga yang dihasilkan oleh
pemanasan dietil eter sedikit karena terjadi rugi-rugi pada saluran pemanas yang
tidak sepenuhnya menguapkan dietil eter, sehingga sebagian tenaga yang
didapatkan harus terbuang karena mendorong sisa dietil eter yang belum
menguap. Tenaga yang dapat digunakan untuk menaikan air menjadi kecil.
Gambar 4.2 Daya pompa yang dihasilkan dari beberapa variasi head ketinggian menggunakan variasi volume eter 653ml, volume udara tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Hasil penelitian pada Gambar 4.2 menunjukan Daya pompa maksimum
didapatkan 0,185 watt dengan menggunakan variasi head pemompaan 3,25 meter.
Daya pompa yang dihasilkan memiliki perbedaan yang cukup besar seperti
terlihat pada grafik di atas. Hal ini disebabkan karena adanya rugi-rugi pada
proses pemompaan. Tenaga yang dibutuhkan untuk memompa air terpakai untuk
mengalirkan dietil eter yang belum menguap. Dietil eter yang menguap hanya
yang bersentuhan dengan dinding pipa evaporator sehingga saat dietil eter
menguap, uap eter akan mendorong cairan eter yang belum menguap, sehingga
eter yang seharusnya terpanasi terbawa ke atas lalu kemudian jatuh kembali ke
evaporator. Tenaga yang dihasilkan menjadi tidak stabil dan mempengaruhi
proses pemompaan
Gambar 4.3 Efisiensi yang dihasilkan dari beberapa variasi head ketinggian menggunakan variasi volume eter 653ml, volume udara tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa efisiensi yang dihasilkan antar head
pemompaan memiliki perbadaan yang cukup besar. Variasi head 1,7m memiliki
efisiensi 0,027%, variasi head 2,44m memiliki efisiensi 0,028%, pada variasi head
3,25m memiliki efisiensi 0,047%,. Hal ini menunjukan bahwa semakin tinggi
head maka efisiensi semakin baik karena daya pemanasan yang digunakan pada
head 3,25m lebih kecil daripada daya pemanasan pada head 1,7m dan 2,44m,
sehingga effisiensi akan semakin naik.
Gambar 4.4 Debit yang dihasilkan dari beberapa variasi volume dietil eter, menggunakan variasi head 3,25m, volume udara tekan 5,49 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Hasil penelitian pada Gambar 4.4 menunjukan debit air maksimum
Debit pompa yang dihasilkan memiliki perbedaan yang cukup besar. Pada volume
eter 653ml tidak terjadi pemompaan. Hal ini disebabkan karena adanya rugi-rugi
pada proses pemompaan. Dietil eter yang menguap hanya yang bersentuhan
dengan dinding pipa evaporator, sehingga saat dietil eter menguap, uap eter akan
mendorong cairan eter yang belum menguap, sehingga eter yang seharusnya
terpanasi terbawa ke atas lalu kemudian jatuh kembali ke evaporator. Kolom air
juga mempunyai pengaruh besar. Ketinggian kolom air akan mempengaruhi
volume udara tekan yang harus ditekan. Semakin rendah kolom air maka volume
udara tekan yang harus ditekan akan semakin besar. Udara mempunyai sifat
kompresibel, sehingga besarnya kenaikan kolom air tidak sama dengan naiknya
air ke pipa buang.
Gambar 4.5 Daya pompa yang dihasilkan dari beberapa variasi volume dietil eter, menggunakan variasi head 3,25m, volume udara tekan 5,49 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Hasil penelitian pada Gambar 4.5 menunjukan daya pompa maksimum
didapatkan 0,164 watt dengan menggunakan variasi ketinggian dietil eter 5cm.
Daya pompa yang dihasilkan memiliki perbedaan yang cukup besar seperti
terlihat pada grafik di atas. Pada volume eter 653ml tidak terdapat daya pompa
kerena tidak terjadi pemompaan Hal ini disebabkan karena adanya rugi-rugi pada
proses pemompaan. Jumlah dietil eter yang digunakan dapat mempengaruhi daya
pemompaan. Dari Gambar 4.5 terlihat bahwa semakin tinggi, atau semakin
banyak dietil eter yang digunakan, maka daya pompa yang dihasilkan akan
semakin besar
Gambar 4.6 Efisiensi yang dihasilkan dari beberapa variasi volume dietil eter, menggunakan variasi head 3,25m, volume udara tekan 5,49 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Dari Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa efisiensi yang dihasilkan pada
ketinggian dietil eter 5cm adalah efisiensi paling besar. Variasi volume eter 653ml
tidak memiliki efisiensi, karena tidak terjadi proses pemompaan, variasi volume
eter 717ml memiliki efisiensi 0,014%, variasi volume eter 844ml memiliki
efisiensi 0,021 Hal ini menunjukan bahwa semakin tinggi atau semakin banyak
dietil eter yang digunakan, maka efisiensi yang dihasilkan akan semakin baik .
Semakin sedikit jumlah eter yang digunakan maka semakin rendah efisiensi yang
dihasilkan.
Gambar 4.7 Debit yang dihasilkan dari beberapa variasi volume udara tekan, menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Hasil penelitian pada Gambar 4.7 menunjukan debit air maksimum
Debit pompa yang dihasilkan memiliki perbedaan yang cukup besar pada volume
udara tekan 5,49 liter. Hal ini disebabkan karena adanya rugi-rugi pada proses
pemompaan.. Ketinggian kolom air akan mempengaruhi volume udara tekan yang
harus ditekan. Semakin rendah kolom air, maka volume udara tekan yang harus
ditekan akan semakin besar. Udara mempunyai sifat kompresibel, sehingga
besarnya kenaikan kolom air tidak sama dengan naiknya air ke pipa buang.
Gambar 4.8 Daya pompa yang dihasilkan dari beberapa variasi volume udara tekan, menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Hasil penelitian pada Gambar 4.8 menunjukan daya pompa maksimum
didapatkan 0,185 watt dengan menggunakan variasi volume udara tekan 3,14 liter.
Daya pompa yang dihasilkan memiliki perbedaan yang cukup besar pada volume
rendah. Rendahnya kolom air akan meningkatkan volume udara tekan dalam
tabung tekan, sehingga membutuhkan tenaga yang lebih jika kolom air lebih
rendah. Dengan tenaga yang sama maka volume udara tekan 5,49 liter akan
memiliki daya pompa yang paling kecil.
Gambar 4.9 Efisiensi yang dihasilkan dari beberapa variasi volume udara tekan, menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan menggunakan satu tabung tekan udara
Dari Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa efisiensi yang dihasilkan pada
volume udara tekan 4,71 liter dan 3,14 liter yaitu sebesar 0,028% . Variasi volume
udara tekan 5,49 liter memiliki efisiensi sebesar 0,014. Rendahnya efisiensi pada
volume udara tekan 5,49 liter disebabkan karena adanya rugi-rugi pada proses
rugi tenaga yang cukup besar, karena udara memiliki sifat kompresibel. Sehingga
air yang naik pada volume udara tekan 5,49 liter tidak sama besarnya dengan air
yang naik pada pipa buang.
Gambar 4.10 Debit yang dihasilkan dari beberapa variasi jumlah tabung tekan, menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan volume udara tekan pada tabung tekan udara 3,14 liter
Hasil penelitian pada Gambar 4.10 menunjukan debit air maksimum
didapatkan 3,47 liter/mnt dengan menggunakan variasi satu tabung tekan udara.
Pada dua tabung tekan udara tidak terjadi proses pemompaan. Hal ini disebabkan
karena adanya rugi-rugi pada proses pemompaan. Penggunaan dua tabung tekan
udara yang menyebabkan tenaga yang digunakan untuk memompa terbagi dua,
sehingga semakin sulit untuk memompa air, karena tenaga habis untuk menekan
Gambar 4.11 Daya pompa yang dihasilkan dari beberapa variasi jumlah tabung tekan, menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan volume udara tekan pada tabung tekan udara 3,14 liter
Hasil penelitian pada Gambar 4.11 menunjukan daya pompa maksimum
didapatkan 0,185 watt dengan menggunakan variasi satu tabung tekan udara. Pada
dua tabung tekan udara tidak terjadi pemompaan. Hal ini disebabkan karena
ketinggian kolom air yang rendah. Rendahnya kolom air akan meningkatkan
volume udara tekan dalam tabung tekan, sehingga membutuhkan tenaga yang
lebih jika kolom air lebih rendah. Dengan menggunakan dua tabung tekan udara
maka udara yang terdapat pada tabung tekan akan menjadi dua kali, sehingga
tenaga yang dihasilkan akan terbagi dua untuk menekan masing-masing tabung
tekan. Sehingga tenaga akan terbuang di dalam tabung tekan untuk mendorong
Gambar 4.12 Efisiensi yang dihasilkan dari beberapa variasi jumlah tabung tekan, menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan volume udara tekan pada tabung tekan udara 3,14 liter
Dari Gambar 4.12 dapat dilihat bahwa efisiensi yang dihasilkan pada satu
tabung tekan udara adalah 0,028%. Pada dua tabung tekan udara tidak terjadi
pemompaan. Hal ini disebabkan karena menggunakan tabung tekan, udara yang
terdapat pada tabung tekan akan menjadi dua kali, sehingga tenaga yang
dihasilkan akan terbagi dua untuk menekan masing-masing tabung tekan.
Sehingga tenaga akan terbuang di dalam tabung tekan untuk mendorong udara.
Tidak optimal nya pemanasan dapat juga menyebabkan tidak terjadinya proses
pemompaan. Tekanan yang kurang dalam proses pemompaan juga menjadi hal
yang mempengaruhi saat siklus pemompaan. Hal ini dapat dilihat pada Gambar
Gambar 4.13 Tekanan yang dihasilkan dari beberapa variasi tabung tekan, menggunakan variasi head 3,25m, volume eter 717ml, dan volume udara tekan pada tabung tekan udara 3,14 liter
Pada Gambar 4.13 Tekanan yang dihasilkan oleh variasi dua tabung tekan
udara memiliki tekanan yang lebih kecil dibandingkan dengan tekanan pada satu
tabung tekan udara. Hal ini menyebabkan air dalam pompa benam tidak dapat
naik pada head 3,25m. Sehingga volume tidak keluar dan tidak menghasilkan
44
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Telah berhasil membuat model pompa air energi termal
2. Debit maksimum sebesar 0,63 liter/menit didapatkan pada variasi ketinggian
head pemompaan 1,7m, volume eter 653ml, volume udara tekan 3,14 liter,
dan menggunakan satu tabung tekan udara.
3. Daya pompa maksimum sebesar 0,185 watt didapatkan pada variasi
ketinggian head pemompaan 3,25m, volume eter 653ml, volume udara tekan
3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara.
4. Efisiensi pompa maksimum sebesar 0,047% didapatkan pada variasi
ketinggian head pemompaan 3,25m, volume eter 653ml, volume udara tekan
3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara.
5.2 Saran
1. Perlu adanya penilitian lebih lanjut dengan menggunakan pemisah dietil eter
2. Saat menggunakan sealer diperhatikan bagian-bagian pada sambungan yang
rawan akan kebocoran.
3. Penggunaan pemanas yang tidak menggunakan nyala api, karena eter yang
DAFTAR PUSTAKA
Cengel, Y.A., Michael, A.B., 2008, Thermodunamics an Engineering Approach,
sixth edition, Mc Graw Hill
Lukito, 2010, Pompa Air Energi Termal Menggunakan Evaporator 285cc dengan
2 Pipa Hisap, hal. 42.
Mahkamov, K., Djumanov, D., 2003, Thermal Water Pumps On The Basis Of
Fluid Piston Solar Stirling Engine, 1st International Energy Concersion
Engineering Conference, Portsmouth, Virginia.
Martanto, A.K., 2010, Pompa Air Energi Termal Menggunakan Dua Evaporator
Paralel dengan Volume 110 cc, hal 51.
Sambada, R., Puja, K., 2011, Pompa Air Energi Thermal dengan Dua Pipa Hisap,
Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9, Fakultas Sains dan Teknologi, USD.
Smith, Thomas, C.B., 2005, Asymetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston Engines, pp. 1-3.
Soemitro, H.W., 1986, Mekanika Fluida dan Hidraulika, Edisi kedua, Erlangga, Jakarta Pusat
Sugiarto, A.T., Oryza, S., Christian, H., Galih A. S., 2012, Studi Eksperimental
Model Pompa Air Energi Surya Untuk Daerah Terpencil, Pekan
Kreatifitas Mahasiswa Penelitian (PKM-P).
Sumathy, K., Venkatesh, A., Sriramulu, V., 1995, The importance of the
condenser in solar water pump, Energy Conversion and Management,
Volume 36, Issue 12, December 1995, pp. 1167-1173.
Wong, Y.W., Sumathy, K., 2000, Performance of a solar water pump with
n-pentane and ethyl ether as working fluids, Energy Conversion and
LAMPIRAN
Pompa Air Energi Termal
Tabung pendingin
Evpaorator
Pompa Benam
xvi
ABSTRAK
Air merupakan salah satu kebutuhan penting atau pokok bagi kehidupan manusia. Ketersediaan air di Indonesia merupakan keunggulan yang dimiliki bangsa kita yang belum dioptimalkan. Umumnya pompa air digerakan oleh energi listrik, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk digerakan dengan energi lain yaitu dengan energi minyak bumi (dengan motor bakar). Energi alternatif yang dapat digunakan adalah energi termal. Energi termal dapat berasal dari batu bara, energi surya, panas bumi atau panas buangan dari industri yang sudah tidak terpakai lagi. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui debit, daya pompa dan efisiensi maksimum. Fluida kerja yang digunakan adalah dietil eter. Panas berasal dari kompor listrik yang akan memanaskan fluida kerja yaitu dietil eter. Variabel yang diukur adalah temperatur,volume dan waktu pemompaan. Variabel yang di variasikan adalah variasi ketinggian head pemompaan, (1) 170cm, (2) 244cm dan (3) 325cm. Variasi volume dietil eter pada tabung penampung, (1) 653ml, (2) 717ml dan (3) 844ml. Variasi volume udara tekan pada tabung tekan, (1) 5,49 liter, (2) 4,71 liter, dan (3) 3,14 liter. Variasi penggunaan tabung tekan, (1) satu tabung tekan udara dan (2) dua tabung tekan udara. Hasil penelitian menunjukan debit maksimum sebesar 0,63 liter/menit didapatkan pada variasi ketinggian head pemompaan 1,7m, volume eter 653ml, volume udara tekan tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara. Daya pompa maksimum sebesar 0,185 watt dan efisiensi pompa maksimum sebesar 0,047% didapatkan pada variasi ketinggian head pemompaan 3,25m, volume eter 653ml, volume udara tekan tekan 3,14 liter, dan menggunakan satu tabung tekan udara.
