Tugas Akhir Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

(1)

Tugas Akhir

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh Nama :

NIM :

Yulius Tri Yunianto 045214 052

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Sains Dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

(2)

ii

Final Project

Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

by

Yulius Tri Yunianto Student Number : 045214052

Mechanical Engineering Study Program

Mechanical Engineering Departement

Science And Tecnology Faculty

Sanata Dharma University

(3)

v

Dengan ini sanya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan

tinggi di sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam

naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka

Yogyakarta, Januari 2008

(4)

(5)

(6)

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama

:

YULIUS

TRI

YUNIANTO

Nomor Mahasiswa : 045 214 052

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

POMPA AIR ENERGI TEMAL

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

me-ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,

mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media

lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun

mem-berikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 18 Februari 2008

Yang menyatakan

(7)

vi

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan

anugrah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat tersusun dan dapat terselesaikan

dengan lancar. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan yang

berupa dorongan, motivasi, doa, sarana, materi sehingga dapat terselesaikannya

Tugas akhir ini. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada semua

pihak yang telah memberikan bantuannya, antara lain

1. Romo Dr. Ir. P. Wiryono Priyotamtama, SJ., selaku Rektor Universitas Sanata

Dharma.

2. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.S.C. selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Budi Sugiharto, S.T.,M.T, selaku ketua Program Studi Teknik Mesin.

4. Bapak Ir, FA. Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen Pembimbing Utama Tugas

Akhir.

5. Segenap staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada

penulis sehingga sangat berguna dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

6. Segenap staf karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata

Dharma.

7. Bapak, Ibu yang telah memberikan dukunganya baik secara materi maupun

moril.

8. Kedua kakaku yang selalu memberikan dorongan dalam menyelesaikan studi.

9. Ag. Marsanto dan Yakobus Ipnu, sebagai kelompok studi dalam pembuatan

Tugas Akhir ini.

(8)

vii

membantu dalam menyelesaikan Laporan Tugas akhir.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu

diperbaiki dalam penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan

masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya.

Semoga penulisan Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis

maupun pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta, Januari 2007

(9)

viii

Air memegang peranan penting dalam kehidupan manusia. Keberadaan

sumber mata air umumnya terletak lebih rendah dari pada tempat pengunaannya.

Pompa air merupakan salah satu alat yang dapat mengalirkan air dari satu tempat ke

tempat lain. Pompa air dapat dierakkan dengan berbagai macam energi. Energi

termal merupakan salah satu energi yang dapat menggerakkan pompa.

Pompa air tenaga termal terdiri dari tiga komponen utama yaitu kolektor

termal yang berfungsi sebagai tempat penguapan flulida kerja, kondensor yang

berfungsi sebagai tempat pengembunan dan pompa yang berfungsi untuk memompa

air. Penelitian ini memvariasikan head dengan ketinggian 1030mm dan 1710mm,

massa mula-mula. Dan dari variasi tersebut akan dicari pengaruhnya terhadap

efisiensi sensibel, efisiensi laten, dan efisiensi alat.

(10)

ix

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE... ii

LEMBAR PENGESAHAN... iii

DAFTAR PANITIA PENGUJI ... iv

LEMBAR PERNYATAAN ... v

KATA PENGANTAR ... vi

INTISARI... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Manfaat... 3

BAB II DASAR TEORI... 4

2.1 Prinsip Kerja Alat ... 5

2.2 Efisiensi ... 5

2.2.1 Efisiensi Sensibel Evaporator (

S

) ... 5

2.2.2 Efisiensi Laten Evaporator(

L

) ... 6

2.2.3 Efisiensi Evaporator (

C

)... 6

2.2.4 Efisiensi Sistem (

sistem

)... 7

2.3 Tinjauan Pustaka... 8

BAB III METODE PENELITIAN ... 10

3.1 Skema Alat ... 11

3.2 Variabel yang Divariasikan ... 11

3.3 Variabel yang Diukur ... 12

(11)

x

4.1 Data percobaan ... 14

4.1.1 Data hasil percobaan 1 untuk head 1.03m... 15

4.1.2 Data hasil percobaan 2 untuk head 1.03m ... 16

4.1.3 Data hasil percobaan 3 untuk head 1.03m ... 17

4.1.4 Data hasil percobaan 4 untuk head 1.71m ... 18

4.2 Analisis Data... 24

4.2.1 Perhitungan Efisiensi sensibel evaporator... 25

4.2.1.1 Efisiensi Sensibel Evaporator untuk pompa

dengan massa fluida mula-mula 0,9kg (

S

) ... 25

4. 2.1.2 Efisiensi Sensibel Evaporator untuk pompa

dengan massa fluida mula-mula 2,65kg (

S

).. 26

4.2.1.3 Efisiensi Sensibel Evaporator untuk pompa

S

).. 27

4.2.2 Perhitungan Efisiensi Laten evaporator ... 28

4.2.2.1 Efisiensi Laten Evaporator untuk pompa

S

) ... 29

4. 2.2.2 Efisiensi Laten Evaporator untuk pompa

S

) .. 30

4.2.2.3 Efisiensi Laten Evaporator untuk pompa

S

) ... 30

4.2.3 Perhitungan Efisiensi evaporator ... 32

4.2.3.1 Efisiensi Evaporator untuk pompa

K

) ... 32

4. 2.3.2 Efisiensi Evaporator untuk pompa

K

) . 33

(12)

xi

4.2.4.1 Daya pompa untuk pompa

dengan massa fluida mula-mula 0,9kg ... 35

4. 2.4.2 Daya pompa untuk pompa

dengan massa fluida mula-mula 2,65kg ... 36

4.2.2.3 Daya pompa untuk pompa

4.2.5 Perhitungan Efisiensi sistem... 38

4.2.4.1 Efisiensi sistem untuk pompa

4. 2.4.2 Efisiensi sistem untuk pompa

dengan massa fluida mula-mula 2,65kg... 39

4.2.2.3 Efisiensi sistem untuk pompa

dengan massa fluida mula-mula 1,65kg... 39

4.3 Analisis Grafik ... 41

BAB V KESIMPULAN ... 56

DAFTAR PUSTAKA ... 57

(13)

xiii

Tabel 4.17 Perhitungan efisiensi sensibel pada massa fluida mula-mula 165kg

head 1030mm... 26

Tabel 4.18 Perhitungan efisiensi sensibel pada massa fluida mula-mula 165kg

head 1710mm... 26

Tabel 4.19 Perhitungan efisiensi laten pada massa fluida mula-mula 0,9kg

head 1030mm ke 1 ... 26

head 1030mm ke 2 ... 28

head 1710mm... 28

Tabel 4.22Perhitungan efisiensi laten pada massa fluida mula-mula 2,65kg

head 1030mm... 29

head 1710mm... 29

head 1030mm... 29

(14)

xiv

head 1710mm... 33

Tabel 4.33Perhitungan daya pompa pada massa fluida mula-mula 0,9kg

head 1030mm ke 1 ... 34

Tabel 4.34 Perhitungan daya pompa pada massa fluida mula-mula 0,9kg

head 1030mm ke 2 ... 34

head 1710mm... 35

Tabel 4.36Perhitungan daya pompa pada massa fluida mula-mula 2,65kg

head 1030mm... 35

head 1710mm... 35

Tabel 4.38 Perhitungan daya pompa pada massa fluida mula-mula 165kg

head 1030mm... 36

Tabel 4.39 Perhitungan daya pompa pada massa fluida mula-mula 165kg

head 1710mm... 36

Tabel 4.40Perhitungan efisiensi sistem pada massa fluida mula-mula 0,9kg

head 1030mm ke 1 ... 37

Tabel 4.41 Perhitungan efisiensi sistem pada massa fluida mula-mula 0,9kg

head 1030mm ke 2 ... 37

Tabel 4.42 Perhitungan efisiensi sistem pada massa fluida mula-mula 0,9kg

(15)

xv

Gambar 2 Skema Penelitian ... 10

Gambar 3. Skema pompa air energi termal pada pengambilan data ... 12

Gambar 4. susunan pompa air energi termal... 14

Gambar 4.1 Grafik hubungan daya pemompaan terhadap waktu

pada head 1030mm ... 42

Gambar 4.2 Grafik hubungan efisiensi sensibel terhadap waktu

pada head 1030mm ... 43

Gambar 4.3 Grafik hubungan efisiensi laten terhadap waktu

Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi sistem terhadap waktu

Gambar 4.5 Grafik hubungan daya pemompaan terhadap

massa fluida mula-mula ... 46

Gambar 4.6 Grafik hubungan efisiensi sensibel terhadap

massa fluida mula-mula ... 47

Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi laten terhadap massa fluidamula-mula .... 48

Gambar 4.8 Grafik hubungan efisiensi sistem terhadap

massa fluida mula-mula ... 49

Gambar 4.9 Grafik hubungan daya pemompaan terhadap head ... 50

Gambar 4.10 Grafik hubungan efisiensi sensibel terhadap head ... 51

Gambar 4.11 Grafik hubungan efisiensi laten terhadap head ... 52

Gambar 4.12 Grafik hubungan efisiensi sistem terhadap head ... 53

Gambar 4.13 Grafik hubungan efisiensi sensibel terhadap daya pemompaan pada

variasi massa fluida mula-mula 0,9kg dan pada head 1030mm ... 54

Gambar 4.14 Grafik hubungan efisiensi laten terhadap daya pemompaan pada

variasi massa fluida mula-mula 0,9kg dan pada head 1030mm ... 55

(16)

xii

head

1,03

m... 15

Tabel 4.2 Data penelitian pompa air tenaga termal massa fluida mula-mula 0,9kg

head 1,03 m ke 2 ... 16

head 1,03 m... 17

head 1,71 m... 18

Tabel 4.5 Data pengambilan daya kompor pada penelitian pompa air tenaga termal

massa fluida mula-mula 1,65kg head 1.71 m ... 19

head 1,71m... 20

Tabel 4.7 Data pengambilan daya kompor pada penelitian pompa air tenaga termal

massa fluida mula-mula 2,65kg head 1,71 m ... 21

head 1.71 m m... 22

Tabel 4.9Data pengambilan daya kompor pada penelitian pompa air tenaga termal

massa fluida mula-mula 0,9kg head 1,71 m ... 23

Tabel 4.10 Data penelitian pompa air tenaga termal massa fluida mula-mula 165kg

head

1.03

m

m ... 23

Tabel 4.11Data pengambilan daya kompor pada penelitian pompa air tenaga termal

(17)

1

1.1 Latar Belakang

Air merupakan keperluan sehari-hari masyarakat untuk minum, memasak, mencuci dan lain-lain. Sumber air umumnya terletak lebih rendah dari tempat air tersebut diperlukan sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber ke tempat yang memerlukan.

Pompa air dapat digerakkan dengan energi minyak bumi (dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua daerah di Indonesia terdapat jaringan listrik atau belum memiliki sarana transportasi yang baik sehingga bahan bakar minyak tidak mudah didapat. Selain itu penggunaan bahan bakar minyak atau energi listrik menyebabkan biaya penyediaan air menjadi mahal sehingga mengurangi kemampuan sebagian masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidup yang lain. Untuk kondisi daerah seperti itu umumnya penyediaan air dilakukan dengan tenaga manusia yaitu membawanya dengan ember, menimba atau dengan pompa tangan. Jika penyediaan air dilakukan dengan tenaga manusia maka bukan hanya tenaga tetapi waktu untuk melakukan kegiatan lain yang lebih produktif akan berkurang.

(18)

energi surya termal di indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinannya.

1. 2 Perumusan Masalah

Unjuk kerja pompa air energi termal tergantung pada lama waktu penguapan fluida kerja dan lama waktu pengembunan uap. Waktu yang diperlukan untuk penguapan tergantung pada efisiensi kolektor atau efisiensi evaporator dalam mengumpulkan energi termal dan mengkonversikannya ke fluida kerja, juga tergantung pada sifat-sifat dan jumlah awal fluida kerja dalam sistem. Waktu yang diperlukan untuk pengembunan tergantung pada keefektifan kondenser dalam mendinginkan uap, hal ini meliputi metode pendinginan dan bentuk konstruksi kondenser.

Pada penelitian ini akan dibuat model pompa air energi termal dengan menggunakan fluida kerja air pada beberapa variasi jumlah massa fluida dan diteliti pengaruhnya pada unjuk kerja alat. Konstruksi evaporator, kondenser dan pompa dibuat sesederhana mungkin dengan bahan-bahan yang mudah didapat sehingga diharapkan dapat dibuat sendiri oleh masyarakat.

1. 3 Tujuan Penelitian

1. Menjajagi kemungkinan pembuatan pompa air energi termal menggunakan evaporator dengan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang dapat didukung kemampuan industri lokal.

(19)

1.4 Batasan Masalah

1. Fluida kerja yang digunakan adalah air

2. Evaporator yang digunakan adalah terbuat dari pipa tembaga dengan diameter 0,5in yang berjumlah 3 buah yang disusun secara paralel. 3. Jumlah massa air mula-mula 0,9 kg, 1,65 kg dan 2,65 kg

4. Variasai head yang digunakan adalah 1030 mm dan 1710 mm. 5. Energi termal didapat dari panas api kompor minyak tanah.

I.5 Manfaat Penelitian

1. Menambah kepustakaan teknologi pompa air energi termal.

(20)

4

Pompa air energi termal umumnya terdiri dari 3 komponen utama (gambar 1) yaitu: (1) evaporator, (2) kondenser (3) pompa air dan. Evaporator yang digunakan umumnya Evaporator pelat datar jenis pipa seri (serpentin) atau pipa pararel. Pompa air yang digunakan umumnya pompa jenis membran. Kondenser yang digunakan dapat berbentuk tabung, koil atau rangkunan pipa.

Evaporator berfungsi sebagai tempat untuk menguapkan fluida kerja dan menyalurkannya ke pompa. Kondensor berfungsi sebagai tempat pengembuan uap yang berasal dari evaporator. Pompa dilengkapi dengan dua katup satu arah masing-masing pada sisi hisap dan sisi tekan. Fungsi katup adalah agar pada langkah tekan air mengalir ke tujuan dan tidak kembali ke sumber dan pada langkah hisap air yang dihisap adalah air dari sumber bukan air dari tangki atas. Fluida kerja yang digunakan umumnya adalah fluida cair yang mempunyai titik didih yang tidak tinggi (agar mudah menguap), misalnya alkohol.

(21)

2.1 Prinsi Kerja Alat

Prinsip kerja dari pompa air tenaga termal ini adalah Evaporator dipanasi dengan api ( sumber kompor). Evaporator yang dipanasi membuat air dalam Evaporator berubah fasa dari fasa cair menjadi uap. Perubahan dari fasa cair menjadi uap diikuti dengan kenaikan temperature dan tekanan. Uap yang berada pada Evaporator mempunyai tekanan yang lebih besar dari pada bagian yang lain dari pompa. Uap menekan air dari Evaporator menuju kondensor. Tekanan itu berimbas pada katup buang sehingga katub buang terbuka. Katub buang yang terbuka mengalirkan air dari kondensor. Uap air yang bertemperatur tinggi di di dalam kondensor panas dilepas (diserap oleh air) turunya temperature di ikuti dengan penurunan tekanan. Penurunan tekanan menyebabkan terjadinya kevakuman didalam system pompa sehingga tekanan dalam system lebih kecil dari tekanan atmosfer. Tekanan yang lebih kecil didalam pompa menyebabkan katub isap terbuka sehingga air dari bak sumber air bias masuk ke pompa. Sikus itu terjadi secara terus menerus.

2.2 Efisiensi

Efisiensi adalah suatu nilai yang digunakan untuk melihat unjuk kerja dari alat itu sendiri. Efisiensi diperoleh dengan melakukan perbandingan antara input yang diberikan dengan output yang dihasilkan dari alat itu sendiri. Unjuk kerja pompa air tenaga termal dinyatakan dengan efisiensi evaporator (ηC) dan

efisiensi sistem (ηSistem). Efisiensi evaporator terdiri dari efisiensi sensibel

evaporator (ηS) dan efisiensi laten evaporator (ηL).

2.2.1 Efisiensi sensibel evaporator.

(22)

Qkompor

t

T

C

m

_f _P

S

∆

=

.

η

(1)

dengan :

mf : massa fluida kerja (kg)

CP : panas jenis fluida kerja (J/(kg.K))

∆T : kenaikan temperatur air (C) t : lama waktu pemanasan (detik) Q Kompor : kalor yang datang

t

T

Cp

f

m

Qkompor

∆

=

.

(2)

dengan :

mf : massa fluida kerja (kg)

CP : panas jenis fluida kerja (J/(kg.°C))

∆T : kenaikan temperatur air (°C) t : lama waktu pemanasan (detik) Q Kompor : kalor yang datang

2.2.1 Efisiensi Laten evaporator.

(23)

Qkompor

h

m

_g _fg L

.

=

η

(3)

dengan :

hfg : panas laten air (J/(kg))

mg : massa uap fluida kerja (kg)

Q Kompor : kalor yang digunakan untuk memanaskan evaporator Massa uap fluida kerja (m) dapat dihitung dengan:

V

m

_g

= ρ

⋅

(4)

dengan:

ρ : massa jenis uap (kg/m3)

V : volume langkah kerja pompa membran (m3)

Efisiensi evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang berguna (menaikkan temperatur dan menguapkan fluida kerja) dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu atau efisiensi evaporator merupakan jumlah efisiensi sensibel dan efisiensi laten evaporator. Efisiensi evaporator dapat dihitung dengan persamaan :

L S

C

η

=

+

(5)

dengan:

ηS : efisiensi sensibel evaporator

ηL : efisiensi laten evaporator

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:

H

Q

g

W

_P

=

ρ

.

(6)

dengan:

ρ : massa jenis air (kg/m3)

(24)

Efisiensi sistem didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan jumlah kalor yang diterima selama waktu tertentu. Efisiensi evaporator dapat dihitung dengan persamaan :

Qkompor

W

_P Sistem

=

η

(7)

dengan :

Q Kompor : kalor yang digunakan untuk memanaskan evaporator WP : daya pemompaan (Watt)

3.3 Tinjauan Pustaka

Penelitian pompa air energi termal memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor (Sumathy et. al., 1995). Sebuah prototipe pompa air energi surya termal yang bekerja dengan siklus Rankin diuji untuk mengetahui unjuk kerjanya menggunakan fluida kerja refrijeran R 113 (Spindler et. al, 1996). Penelitian unjuk kerja pompa air energi surya termal dengan kolektor pelat datar seluas 1 m2, variasi tinggi head 6, 8 dan 10 m memperlihatkan bahwa ukuran vesel uap fluida kerja berpengaruh pada unjuk kerja pompa (Sumathy, 1999). Penelitian secara teoritis pompa air energi surya termal 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).

Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi surya termal pada beberapa ketingian head memperlihatkan bahwa jumlah siklus/ hari tergantung pada waktu pemanasan fluida kerja dan waktu yang diperlukan untuk pengembunan uap. Waktu pemanasan tergantung pada jumlah fluida awal dalam sistem. Waktu pengembunan tergantung pada luasan optimum koil pendingin (Wong, 2001). Penelitian pompa air energi surya termal menggunakan kolektor pelat datar sederhana seluas 1 m2, fluida kerja

(25)

pada ketinggian head (6-10 m). Efisiensi sistem mencapai 0,42-0,34% (Wong, 2001).

(26)

10

3.1 Skema Alat

Pompa air energi termal pada penelitian ini terdiri dari 3 komponen utama: 1. Kolektor (evaporator) datar jenis pipa paralel (3 buah) dengan panjang 0,7

m diameter ½ “

2. Kondensor dengan massa fluida mula-mula 0,9kg, 1,65kg , 2,65kg 3. Pompa : dengan fluida kerja air

Skema pompa air energi termal dapat dilihat sebagai berikut :

(27)

Keterangan:

1. evaporator termal dengan jenis kolektor datar 2. Saluran fluida kerja 1

3. Saluran fluida kerja 2 4. Kondenser

5. Saluran air pendingin

6. Pengukur Tekanan dalam system 7. Tangki sumber air

8. Saluran air masuk kondensor dari sumber air di bawah 9. Katub searah sisi masuk kondensor

10. Katub searah sisi keluar menuju tangki penampungan atas. 11. Saluran menuju tangki penampungan atas

12. Tangki penampung air atas

3.2 Variabel yang divariasikan :

1. Jumlah massa fluida kerja mula-mula divariasikan sebanyak 3 variasi yaitu dengan 0.9kg , 2.26kg dan 1.26kg.

2. Untuk memperoleh massa fluida mula-mula 0,9 kg digunakan tabung penampung air tembaga, untuk menghasilkan massa fluida mula-mula 2,65 kg digunakan tabung besi dan untuk menghasilkan massa fluida mula-mula 1.65 kg digunakan tabung plastik (lihat gambar 3)

(28)

:

Gambar 3. Skema pompa air energi termal pada pengambilan data

3.3 Variabel yang diukur :

1. Temperatur fluida kerja mula-mula (Tf1)

2. Temperatur fluida kerja setelah selang waktu tertentu (Tf2) 3. Daya input dari kompor (Qin)

4. Lama waktu pencatatan data 5. Tekanan pada sistem (Pf)

Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel dan pengukuran pada system digunakan manometer.

3.4 Langkah penelitian:

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada gambar 2

2. Pengambilan data dilakukan dengan jumlah massa fluida kerja mula-mula dengan cara mengganti tabung penampung air.

3. Untuk tiap variasi jumlah massa fluida kerja mula-mula dilakukan variasi tinggi head pemompaan.

4. Pengambilan data dilakukan setiap 10 menit .

(29)

6. Data yang dicatat adalah temperatur fluida kerja mula-mula (Tf1), temperatur fluida kerja setelah selang waktu tertentu (Tf2), daya input dari kompor(Qin), lama waktu pencatatan data, tekanan sistem (Pf),

7. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat pengering harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan pengambilan data variasi saat ini.

3.5 Pengolahan dan analisa data.

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1) sampai dengan persamaan (6). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik :

1. Hubungan daya pemompaan, efisiensi sensibel evaporator, efisiensi laten evaporator dan efisiensi sistem dengan waktu, jumlah fluida kerja mula-mula dan head pemompaan.

(30)

14

4.1 Data Penelitian

Gambar 4. Susunan pompa air energi termal

Keterangan:

K1

:

Kran/katub

1

K2

: Kran/ katub 2

(31)

4.1.1 Data Hasil Percobaan 1 Untuk head 1030mm dengan massa fluida mula-mula 0,9kg Tempat Percobaan = Laboratorium Mekanika Fluida

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tanggal = 5 September 2007.

Jenis Pompa = Pompa air tanpa membran. Lama uji coba = dilakukan dalam 2 sesi yaitu:

a. Percobaan pertama selama 120 menit. b. Percobaan kedua selama 90 menit. Hasil dari pengamatan yang diperoleh selama percobaan

Pengamatan dilakukan pada pukul 10.00 WIB

Tabung penampung air/kondensor menggunakan tabung tembaga. Pompa air sudah dijalankan selama ± 30 menit.

Temperatur evaporator (T rata-rata) = 86,20C. Jumlah evaporator = 3 buah.

Diameter evaporator = ½ inch. Panjang evaporator = 70 cm.

Panas termal menggunakan kompor minyak tanah Pendinginan Tabung pompa menggunakan air keran Tinggi evaporator (h1=h2) =330mm

Lihat Gambar 4. Susunan pompa air energi termal hal 14

Tabel 4.1 Data penelitian 1 pompa air tenaga termal dengan massa fluida mula-mula 0,9kg head 1,03 m.

Volume T1 T2 P tekan P hisap

No Waktu

(ml) (oC) (oC) (psi) (psi)

Keterangan

sudah berjalan ± 30 menit 91,6 80,8 1,5 1 ditopang

kran 1 : buka ½ 1 11:33 - 11:43 1100 90,9 86,7 1,5 1

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 2 11:43 - 11:53 900 90.7 88.8 1.5 1

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 3 11:53 - 12:03 950 93.5 89.6 1.5 1

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 4 12:03 - 12:13 750 92.8 78.9 1.5 1

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 5 12:13 - 12:23 670 93,5 70,1 1,5 1

(32)

No Waktu

Keterangan

kran 1 : buka ½ 6 12:23 - 12:33 1130 93,7 77,1 1,5 1

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 7 12:33 - 12:43 860 96,4 85,2 1,5 1

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka 1/3

8 12:43 - 12:53 2100 96 87,5 1,5 1

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka 1/3 9 12:53 - 13:03 1900 96,5 90,1 1,5 1

kran 2 : buka penuh

4.1.2 Data Hasil Percobaan 2 Untuk head 1030mm dengan massa fluida mula-mula 0,9kg

Tabel 4.2 Data penelitian 2 pompa air tenaga termal dengan massa fluida mula-mula 0,9kg head 1030 m.

Volume T1 T2 P tekan P hisap No Waktu

(ml) (oC) (oC) (psi) (psi) Keterangan

sudah berjalan ± 30 menit 92,6 93,6 1,5 1 ditopang X1 (mm)

X2 (mm) kran 1 : buka ½

1 16:52 - 17:02 1250 89,9 94,6 1,5 1 _{kran 2 : buka} penuh

380

-kran 1 : buka ½ 2 17:02 - 17:12 600 94,6 96,8 1,5 1 _{kran 2 : buka}

penuh

380

-kran 1 : buka ½ 3 17:12 - 17:22 900 94 96,3 1,5 1 _{kran 2 : buka}

penuh

380

-kran 1 : buka ½ 4 17:22 - 17:32 1750 93,3 95,7 1,5 1 _{kran 2 : buka}

penuh

- 410

kran 1 : buka ½ 5 17:32 - 17:42 1550 93,8 94,5 1,5 1 _{kran 2 : buka}

penuh

- 410

kran 1 : buka ½ 6 17:42 - 17:52 1700 95 94 1,5 1 _{kran 2 : buka}

penuh

- 410

(33)

Jenis Pompa = Pompa air tanpa membran. Lama uji coba =.90 menit

Hasil dari pengamatan yang diperoleh selama percobaan Pengamatan dilakukan pada pukul 09.30 WIB

Tabung penampung air/kondensor menggunakan tabung Pipa besi. Pompa air sudah dijalankan selama ± 20 menit.

Temperatur evaporator (T rata-rata) = 91.40C. Jumlah evaporator = 3 buah.

Diameter evaporator = ½ inch. Panjang evaporator = 70 cm. Tinggi evaporator 1 (h1) =330mm Tinggi evaporator 2 (h2) =340mm

Panas termal menggunakan kompor minyak tanah Pendinginan tabung pompa menggunakan air keran Lihat Gambar 4. Susunan pompa air energi termal hal 14

Tabel 4.3 Data penelitian 3 pompa air tenaga termal dengan massa fluida mula-mula 2.65kg head 1030mm.

No Waktu

(ml) (oC) (oC) (psi) (psi) Keterangan sudah berjalan ± 40 menit 91,9 92,2 1,5 1

kran 1 : buka penuh kran 2 : buka penuh 1 10:21 - 10:31 2350 91,9 92 1,5 1

kran 3 : buka penuh kran 1 : buka penuh kran 2 : buka penuh 2 10:31 - 10:41 2325 89,1 89,6 1,5 1

kran 3 : buka penuh kran 1 : buka penuh kran 2 : buka penuh 3 10:41 - 10:51 2000 91 91,7 1,5 1

(34)

Jenis Pompa = Pompa air tanpa membran. Lama uji coba = 90 menit

Tabung penampung air/kondensor menggunakan tabung plastik. Pompa air sudah dijalankan selama ± 40 menit.

Tinggi evaporator (h1=h2) =330mm

Panas termal menggunakan kompor minyak tanah Pendinginan tabung pompa menggunakan air keran

Lihat Gambar 4. Susunan pompa air energi termal hal 14 dan lampiran no 31

Volu

me T1 T2 P tekan P hisap No Waktu

Keterangan

sudah berjalan ± 20 menit

A & B sejajar 27,3 27,3 0 0

kran 1 : buka ½ 1 09:45 - 09:55 950 94,9 88,2 1,5 1,5

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 2 09:55 - 10:05 1700 90,2 87,2 1,5 0,5

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 3 10:05 - 10:15 1850 91,8 87,5 1,5 0,5

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 4 10:15 - 10:25 1600 91,3 87,9 1,5 0,5

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 5 10:25 - 10:35 1650 90,2 89,1 1,5 0,5

(35)

A lebih rendah dari B

Volu

me T1 T2 P tekan P hisap No Waktu

Keterangan

kran 1 : buka ½ 6 10:35 - 10:45 1300 93 83 2 1,5

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 7 10:45 - 10:55 1350 89,3 60,7 2 1,5

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 8 10:55 - 11:05 1350 95,1 70,8 2 1,5

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 9 11:05 - 11:15 1200 92,1 89,3 2 1

kran 2 : buka penuh

kran 1 : buka ½ 10 11:15 - 11:25 1350 94,2 89,1 2 1

kran 2 : buka penuh

Tabel 4.5 Pengambilan Daya Kompor T waktu Q

T awal 28 0 0

T 2 menit 39.1 11.1 120 388.5

T 4 menit 49 21 240 367.5

T 6 menit 59 31 360 361.6666667

T 8 menit 68.7 40.7 480 356.125

T 10 menit 76.2 48.2 600 337.4

Q rata-rata 362.2383333

4.1.5 Data Hasil Percobaan 5 Untuk head 1710mm dengan massa mula-mula 2,65kg Tempat Percobaan = Laboratorium Mekanika Fluida

Tabung penampung air/kondensor menggunakan tabung Besi. Pompa air sudah dijalankan selama ± 40 menit.

(36)

Tinggi evaporator ( h1=h2 ) =330mm

(ml) (oC) (oC) (psi) (psi) Keterangan sudah berjalan ± 40 menit 90,1 95,2 2 1,5

kran 1 : buka penuh kran 2 : buka penuh 1 08:09 - 08:19 1550 90,8 95 2 1,5

kran 3 : buka penuh kran 1 : buka penuh kran 2 : buka penuh 2 08:19 - 08:29 1050 95,3 96,3 2 1,5

kran 3 : buka penuh

Tabel 3.7 Data Pengambilan daya Kompor

T t Q

T awal 24,8 0 0

T 2 menit 36 11,2 120 392

T 4 menit 47 22,2 240 388.5 T 6 menit 56,8 32 360 373.3333333 T 8 menit 65,9 41,1 480 359.625 T 10 menit 73,3 48,5 600 339.5

Q rata-rata

(37)

Tabung penampung air/kondensor menggunakan tabung tembaga. Pompa air sudah dijalankan selama ± 40 menit.

Diameter evaporator = ½ inch. Panjang evaporator = 70 cm. Tinggi evaporator (h1) =330mm

(ml) (oC) (oC) (psi) (psi) Keterangan sudah berjalan ± 10 menit 87 96 2.5 3

kran 1 : buka ½ 1 10:08 - 10:18 1600 88 94 2 3

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 2 10:18 - 10:28 1450 89 96,6 2 2

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 3 10:28 - 10:38 1350 88,4 97 2 1,5

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 4 10:38 - 10:48 1350 89,8 95,2 2 1,5

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 5 10:48 - 10:58 1300 91,2 92,2 2 1

(38)

Tabel 3.9 Data pengambilan daya Kompor

T Waktu Q

T awal 26,4 0 0

T 2 menit 37,1 10,7 120 374.5

T 4 menit 47,9 21,5 240 376.25

T 6 menit 57,5 31,1 360 362.8333333

T 8 menit 67,8 41,4 480 362.25

T 10 menit 74,9 48,5 600 339.5

Q rata-rata 363,0666667

4.1.7 Hasil Percobaan 7 Untuk head 1710mm dengan massa fluida mula-mula 1,65kg Tempat Percobaan = Laboratorium Mekanika Fluida

Jenis Pompa = Pompa air tanpa membran. Lama uji coba =.60 menit

kondensor menggunakan tabung plastik.

Pompa air sudah dijalankan selama ± 40 menit. Temperatur evaporator (T rata-rata) = 89.80C. Jumlah evaporator = 3 buah.

Tinggi evaporator (h1=h2) =330mm

(39)

No Waktu

(ml) (oC) (oC) (psi) (psi) Keterangan

sudah berjalan ± 40 menit 90.1 95.2 2 1.5

kran 1 : buka penuh kran 2 : buka penuh

1 08:09 - 08:19 1550 90,8 95 2 1,5

kran 3 : buka penuh kran 1 : buka penuh kran 2 : buka penuh

2 08:19 - 08:29 1050 95,3 96,3 2 1,5

3 08:29 - 08:39 1750 93,2 97,2 2 1,5

4 08:39 - 08:49 1500 93,4 97,1 2 1,5

5 08:49 - 08:59 1800 94,9 97,2 2 1,5

kran 3 : buka penuh

Tabel 3.11 Data pengambilan daya Kompor T waktu Q

T awal 24,8 0 0

T 2 menit 36 11,2 120 392

T 4 menit 47 22,2 240 388.5

T 6 menit 56,8 32 360 373.3333333

T 8 menit 65,9 41,1 480 359.625

T 10 menit 73,3 48,5 600 339.5

(40)

4.2 Analisis Data

4.2.1 Perhitungan Efisiensi sensible evaporator

Efisiensi sensibel evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa fluida kerja dalam evaporator dari temperatur awal sampai temperatur penguapan (untuk air sekitar 940C) dengan jumlah energi termal yang diberikan selama interval waktu tertentu.

Qkompor

t

T

.

.C

m

_f _P

S

=

(1)

dengan :

CP : panas jenis fluida kerja (J/(kg.K))

Q Kompor : kalor yang digunakan untuk memanaskan evaporator (W) mf : massa fluida kerja (kg)

∆T : kenaikan temperatur air (C)

t :selang waktu yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur air mencapai sekitar (940C)

Asumsi

1. Massa fluida kerja didekati dengan massa fluida yang terdapat dalam evaporator . 2. Massa fluida dicari dengan menggunakan persamaan Volume fluida dalam evaporator

dikalikan dengan massa jenis cairan. 3. Volum fluida didapat denganV .d .L

4

2

π =

4. massa fluida didapat= V.

5. Temperatur rata-rata air dalam evaporator diambil dengan cara mencari selisih antara temperatur tidik didih air denagan temperatur rata-rata dari T1 Dan T2

(41)

Menghitung massa fluida dalam evaporator

Diketahui diameter pipa evaporator = 0.5 in Panjang evaporator pipa evaporator = 70 cm Massa jenis air = 1000kg/m3 Volum =V .d2.L

4

π =

Dengan V = volume evaporator D = diameter pipa evaporator L = panjang pipa evaporator

m m

V =3.π/4*(0.0125 )2*0.7

=

V 0.000257578125 m3

Massa fluida dalam evaporator =V.ρ

Dengan V= volume evaporator = massa jenis fluida

Massa fluida dalam evaporator = 0.00025758125m3*1000kg/m3 Massa fluida dalam evaporator = 0.2575 kg.

4.2.1.1 Perhitungan Efisiensi sensibel untuk pompa dengan massa fluida mula-mula 0.9kg

Tabel 4.12 Perhitungan Efisiensi sensibel pada head 1030 mm ke 1 Massa Fluida Cp air Selisih Suhu Waktu Q kompor Eff Sensibel

mf Cp T t S

No.

(kg) (J/kg°C) (°C) detik (W) (%)

1 0,258 4200 11,2 90 365 36,888

2 0,258 4200 10,25 90 365 33,756

3 0,258 4200 8,45 90 365 27,828

4 0,258 4200 14,15 90 365 46,599

5 0,258 4200 18,2 90 365 59,937

6 0,258 4200 14,6 90 365 48,081

7 0,258 4200 9,2 90 365 30,298

8 0,258 4200 8,25 90 365 27,169

(42)

Tabel 4.13 Perhitungan Efisiensi sensibel pada pada head 1030mm ke 2 Massa Fluida Cp air Selisih suhu Waktu Q kompor Eff Sensibel

mf Cp T S

No,

(kg/s) (J/kg°C) (°C) detik (W) (%)

1 0,258 4200 7,75 60 365 38,288

2 0,258 4200 4,3 60 365 21,241

3 0,258 4200 4,85 60 365 23,958

4 0,258 4200 5,5 60 365 27,169

5 0,258 4200 5,85 60 365 28,898

6 0,258 4200 5,5 60 366 27,095

Tabel 4.14 Perhitungan Efisiensi sensibel untuk head 1710 mm Massa Fluida Cp air Selisih Suhu Waktu Q kompor Eff Sensibel

mf Cp T S

No,

(kg) (J/kg°C) (°C) detik (W) (%)

1 0,258 4200 9 60 363,067 44,695

2 0,258 4200 7,2 60 363,067 35,756 3 0,258 4200 7,3 60 363,067 36,253 4 0,258 4200 7,5 60 363,067 37,246 5 0,258 4200 8,3 60 363,067 41,219

4.2.1.2 Perhitungan Efisiensi sensibel untuk pompa untuk massa fluida mula-mula 2.65kg

Tabel 4.15 Perhitungan Efisiensi sensibel untuk head 1030 mm Massa

Fluida Cp air

Selisih

Suhu Waktu

Q

kompor efisiensi

T sensibel

NO

(kg) J/kg0C (°C) detik W (%) 1. 0,258 4200, 8,050 60 370,590 39,166

2 0,258 4200, 10,650 60 370,590 51,816 3. 0,258 4200 8,650 60 370,590 42,085 4. 0,258 4200 8,100 60 370,590 39,409 5 0,258 4200, 8,000 60 370,590 38,923

Tabel 4.16 Perhitungan Efisiensi sensibel untuk head 1710 mm Massa

fluida Cp air

Selisih

Suhu Waktu

Q

kompor efisiensi

T sensibel

NO

kg J/kg0C (°C) detik W (%)

(43)

Massa

fluida Cp air

Selisih

Suhu Waktu

Q

kompor efisiensi

T sensibel

NO

kg J/kg0C (°C) detik W (%)

3, 0,258 4200 4,800 60 370,590 23,354 4, 0,258 4200 4,750 60 370,590 23,110 5 0,258 4200 3,950 60 370,590 19,218

4.2.1.3 Perhitungan Efisiensi sensibel untuk pompa untuk massa fluida mula-mula 1,65kg Tabel 4.17 Perhitungan Efisiensi sensibel untuk head 1030 mm

Massa Fluida massa jenis Selisih Suhu Waktu Q kompor efisiensi

m cp T sensibel

NO

(kg) J/kg0C (°C) detik W

1, 0,258 4200 8,450 60 339,400 44,890 2 0,258 4200 11,300 60 339,400 60,031 3, 0,258 4200 10,350 60 339,400 54,984 4, 0,258 4200 10,400 60 339,400 55,250 5 0,258 4200 10,350 60 339,400 54,984

Tabel 4.18 Perhitungan Efisiensi sensibel untuk head 1710 mm Massa Fluida Cp air Selisih Suhu Waktu Q kompor efisiensi

T sensibel

NO

(kg) J/kg0C (°C) detik W (%)

A & B sejajar

1 0,258 4200 8,45 90 362,238 28,040 2 0,258 4200 11,3 90 362,238 37,497 3 0,258 4200 10,35 90 362,238 34,345 4 0,258 4200 10,4 90 362,238 34,511 5 0,258 4200 10,35 90 362,238 34,345 A lebih rendah dari B

(44)

4.2.2 Perhitungan Efisiensi laten evaporator

Efisiensi laten evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan fluida kerja dengan jumlah kalor yang datang yang datang selama waktu tertentu, Efisiensi laten evaporator dapat dihitung dengan persamaan :

Qkompor

h

m

_g _fg

L

.

=

η

(2)

dengan :

AC : luasan evaporator (m2)

Q Kompor : kalor yang digunakan untuk memanaskan evaporator hfg : panas laten air (J/(kg))

mg : massa uap fluida kerja (kg)

Massa uap fluida kerja (m) dapat dihitung dengan:

V

m_g = ρ⋅ (3)

dengan:

ρ : massa jenis uap (kg/m3)

V : volume uap air dalam evaporator (m3) Asumsi:

1. Tekanan diubah dari PSI menjadi kPa absolute

2. Fluida di dalam evaporator berfasa campuran (cair dan gas) 3. Massa jenis di cari dengan ( ) =

g

v

1

4. Volume uap air dalam evaporator didekati dengan volume air yang keluar, 5. Nilai panas laten ( hfg ) didekati dengan tekanan kerja pompa,

6. farksi uap dalam evaporator= total

g

M m

(45)

4.2.2.1 Perhitungan Efisiensi laten untuk pompa dengan massa fluida mula-mula 0,9kg

Tabel 4.19 Perhitungan Efisiensi laten pada head 1030mm ke 1

Tekanan volum uap

Spesifik Volume @P

Massa

Jenis Massa uap Entalpi @P

fraksi uap Q kompor Efisiensi Laten

Absolut Q Vg mg hfg Xg L

No,

(kPa) (m3/s) (m3/kg) (kg/m3) (kg/s) (kJ/kg) (%) (W) (%)

1 111,7 1,833E-06 1,5381 0,6501 1,19191E-06 2249,9299 0, 12 365 0,7347

2 111,7 0,0000015 1,5381 0,6501 9,75202E-07 2249,9299 0,09 365 0,6011

3 111,7 1,583E-06 1,5381 0,6501 1,02938E-06 2249,9299 0,10 365 0,6345

4 111,7 1,25E-06 1,5381 0,6501 8,12668E-07 2249,9299 0,08 365 0,5009

5 111,7 1,117E-06 1,5381 0,6501 7,25984E-07 2249,9299 0,07 365 0,4475

6 111,7 1,88333E-06 1,5381 0,6501 1,22442E-06 2249,9299 0,12 365 0,7548

7 111,7 1,43333E-06 1,5381 0,6501 9,3186E-07 2249,9299 0,09 365 0,5744

8 111,7 0,0000035 1,5381 0,6501 2,27547E-06 2249,9299 0,22 365 1,4026

9 111,7 3,16667E-06 1,5381 0,6501 2,05876E-06 2249,9299 0,20 365 1,2691

Tabel 4.20 Perhitungan Efisiensi laten pada head 1030mm ke 2

No, Tekanan vol uap

Spesifik Volume

@P

Massa

Jenis Massa uap

Entalpi @P Fraksi Uap Q kompor Efisiensi Laten

Absolut Vg mg hfg Xg L

1 111,7 2,1E-06 1,539 0,650 1,35396E-06 2249,930 0,13 365 0,835

2 111,7 1E-06 1,539 0,650 6,49899E-07 2249,930 0,06 365 0,401

3 111,7 1,5E-06 1,539 0,650 9,74849E-07 2249,930 0,09 365 0,601

4 111,7 2,9E-06 1,539 0,650 1,89554E-06 2249,930 0,18 365 1,168

5 111,7 2,6E-06 1,539 0,650 1,67891E-06 2249,930 0,16 365 1,035

6 111,7 2,8E-06 1,539 0,650 1,84138E-06 2249,930 0,18 365 1,135

Tabel 4.21 Perhitungan Efisiensi laten pada head 1710mm

Tekanan Debit

Spesifik Volume

@P

Massa

Jenis Massa camp

Entalpi @P Fraksi uap Q kompor Efisiensi Laten

Absolut Q vg mg hfg Xg L

No,

1 115,14 2,667E-06 1,494 0,669 1,78504E-06 2247,580 0,17 363,067 1,105

2 115,14 2,417E-06 1,494 0,669 1,61769E-06 2247,580 0,16 363,067 1,001

3 115,14 2,25E-06 1,494 0,669 1,50612E-06 2247,580 0,15 363,067 0,932

4 115,14 2,25E-06 1,494 0,669 1,50612E-06 2247,580 0,15 363,067 0,932

(46)

Tabel 4.22 Perhitungan Efisiensi laten pada head 1030mm Tekanan Debit Spesifik

Volume @P

Massa

Jenis Massa uap

Entalpi @P Fraksi uap Q kompor Efisiensi Laten

Absolut Q Vuap mg hfg Xg L

No,

(kPa) (m3/s) (m3/kg) (kg/m3) (kg/s) (kJ/kg) (%) (W) (%) 1 111,7 3,92E-06 1,539 0,650 2,54544E-06 2249,930 0,25 365 1,569 2 111,7 3,88E-06 1,539 0,650 2,51836E-06 2249,930 0,24 365 1,552 3 111,7 3,33E-06 1,539 0,650 2,16633E-06 2249,930 0,21 365 1,335 4 111,7 3,33E-06 1,539 0,650 2,16633E-06 2249,930 0,21 365 1,335 5 111,7 3,62E-06 1,539 0,650 2,35047E-06 2249,930 0,23 365 1,449

Tekanan Debit Spesifik Volume @P Massa Jenis Massa camp Entalpi @P Fraksi uap Q kompor Efisiensi Laten

Absolut Q Vuap mg hfg Xg L

No,

1 115,14 2,5833E-06 1,494 0,669 1,7293E-06 2247,58 0,17 370,59 1,049

2 115,14 0,00000175 1,494 0,669 1,1714E-06 2247,58 0,11 370,59 0,710

3 115,14 2,9167E-06 1,494 0,669 1,9524E-06 2247,58 0,19 370,59 1,184

4 115,14 0,0000025 1,494 0,669 1,6735E-06 2247,58 0,16 370,59 1,015

5 115,14 0,000003 1,494 0,669 2,0082E-06 2247,58 0,19 370,59 1,218

Tekanan volume uap Spesifik Volume @P Massa

Jenis Massa camp

Entalpi @P Fraksi uap Q kompor Efisiens i Laten

Absolut Vg mg hfg Xg L

No,

1 111,7 5,3E-06 1,539 0,650 3,41197E-06 2249,930 0,33 339,4 2,262

2 111,7 3,9E-06 1,539 0,650 2,54544E-06 2249,930 0,25 339,4 1,687

3 111,7 2,6E-06 1,539 0,650 1,67891E-06 2249,930 0,16 339,4 1,113

4 111,7 2,5E-06 1,539 0,650 1,62475E-06 2249,930 0,16 339,4 1,077

(47)

Tabel 4.25 Perhitungan Efisiensi laten pada head 1710mm A & B sejajar

Tekanan volume uap

Spesifik Volume @P

Massa

Jenis Massa gas

Entalpi @P

fraksi uap

Q kompor

Efisiensi Laten

Absolut vg mg hfg Xg

No,

1 111,66 1,583E-06 1,539 0,650 1,02901E-06 2247,580 0,10 362,238 0,638

2 111,66 2,833E-06 1,539 0,650 1,84138E-06 2247,580 0,18 362,238 1,143

3 111,66 3,083E-06 1,539 0,650 2,00386E-06 2247,580 0,19 362,238 1,243

4 111,66 2,667E-06 1,539 0,650 1,73306E-06 2247,580 0,17 362,238 1,075

5 111,66 2,75E-06 1,539 0,650 1,78722E-06 2247,580 0,17 362,238 1,109

Tekanan volume uap

Spesifik Volume @P

Massa

Jenis Massa gas

Entalpi @P

fraksi uap

Q kompor

Efisiensi Laten

Absolut vg mg hfg Xg

No,

1 115,1 2,167E-06 1,494 0,669 1,45034E-06 2247,580 0,14 362,238 0,900

2 115,1 2,25E-06 1,494 0,669 1,50612E-06 2247,580 0,15 362,238 0,935

3 115,1 2,25E-06 1,494 0,669 1,50612E-06 2247,580 0,15 362,238 0,935

4 115,1 0,000002 1,494 0,669 1,33878E-06 2247,580 0,13 362,238 0,831

(48)

4.2.3 Perhitungan Efisiensi evaporator

Efisiensi evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang berguna (menaikkan temperatur dan menguapkan fluida kerja dengan jumlah kalor yang datang selama waktu tertentu atau efisiensi evaporator merupakan jumlah efisiensi sensibel dan efisiensi laten evaporator, Efisiensi evaporator dapat dihitung dengan persamaan :

L S C =η +η

η (4)

dengan:

ηS : efisiensi sensibel evaporator

ηL : efisiensi laten evaporator

4.2.3.1 Perhitungan Efisiensi evaporator untuk pompa dengan massa fluida mula-mula 0,9kg

Tabel 4.26 Perhitungan Efisiensi evaporator pada head 1030mm ke 1 Efisiensi Sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Evaporator

S L K

No

(%) (%) (%)

1 36,884 0,735 37,619

2 33,756 0,601 34,357

3 27,828 0,635 28,462

4 46,599 0,501 47,100

5 59,937 0,448 60,384

6 48,081 0,755 48,836

7 30,298 0,574 30,872

8 27,169 1,403 28,572

9 22,065 1,269 23,334

Tabel 4.27 Perhitungan Efisiensi Evaporator pada head 1030mm ke 2 Efisiensi Sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Evaporator

S L K

No

(%) (%) (%)

1 38,284 0,835 39,118

2 21,241 0,401 21,642

3 23,958 0,601 24,559

(49)

Efisiensi Sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Evaporator

S L K

No

(%) (%) (%)

5 28,898 1,035 29,933

6 27,095 1,135 28,230

Tabel 4.28 Perhitungan Efisiensi Evaporator pada head 1710mm Eff Sensibel Efisiensi Laten EfisiensiEvaporator

S L K

NO

(%) (%) (%)

1 44,695 1,105 45,800

2 35,756 1,001 36,758

3 36,253 0,932 37,185

4 37,246 0,932 38,179

5 41,219 0,898 42,117

4.2.3.2 Perhitungan Efisiensi Evaporator untuk pompa dengan massa fluida mula-mula 2,65kg

Tabel 4.29 Perhitungan Efisiensi Evaporator pada head 1030mm Efisiensi Sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Evaporator

S L K

No

(%) (%) (%)

1 39,166 1,569 40,735

2 51,816 1,552 53,368

3 42,085 1,335 43,421

4 39,409 1,335 40,745

5 38,923 1,449 40,372

Tabel 4.30 Perhitungan Efisiensi Evaporator pada head 1710mm efisiensi sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Evaporator

S L K

No

(%) (%) (%)

1 34,544 1,049 35,593

2 20,434 0,710 21,145

3 23,354 1,184 24,538

4 23,110 1,015 24,125

(50)

4.2.3.3 Perhitungan Efisiensi Evaporator untuk pompa dengan massa mula-mula 1,65kg

Tabel 4.31 Perhitungan Efisiensi Evaporator pada head 1030mm NO Efisiensi Sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Evaporator

S L K

(%) (%) (%)

1 44,890 2,262 47,152

2 60,031 1,687 61,718

3 54,984 1,113 56,097

4 55,250 1,077 56,327

5 54,984 1,077 56,061

Tabel 4.32 Perhitungan Efisiensi Evaporator pada head 1710mm Efisiensi Laten efisiensi Sensibel efisiensi evaporator

L S k

No

(%) (%) (%)

A & B sejajar

1 0,638 28,040 28,678

2 1,143 37,497 38,640

3 1,243 34,345 35,588

4 1,075 34,511 35,586

5 1,109 34,345 35,454

1 0,900 39,820 40,720

2 0,935 82,959 83,893

3 0,935 56,578 57,512

4 0,831 30,861 31,691

(51)

4.2.4 Perhitungan Daya pompa

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:

H . Q . g .

W_P =ρ (5)

dengan:

ρ : massa jenis air (kg/m3)

g : percepatan gravitasi (m/detik2) Q : debit pemompaan (m3/detik) H : head pemompaan (m)

4.2.4.1 Perhitungan Efisiensi system untuk pompa dengan massa fluida mula-mula 0,9kg

Tabel 4.33 Perhitungan Daya pompa pada head 1030mm ke 1 Massa Jenis Perc, Gravitasi Debit Head Daya Pompa

g Q H Pout

No,

(kg/m3) (m/s2) (ml/10menit) (m3/s) (m) (W)

1 1000 9,81 1100 1,83E-06 1,03 0,0185 2 1000 9,81 900 0,0000015 1,03 0,0152

3 1000 9,81 950 1,58E-06 1,03 0,0160

4 1000 9,81 750 1,25E-06 1,03 0,0126

5 1000 9,81 670 1,12E-06 1,03 0,0113

6 1000 9,81 1130 1,88E-06 1,03 0,0190

7 1000 9,81 860 1,43E-06 1,03 0,0145

8 1000 9,81 2100 0,0000035 1,03 0,0354 9 1000 9,81 1900 3,17E-06 1,03 0,0320

Tabel 4.34 Perhitungan Daya pompa pada head 1030 ke 2 Massa Jenis Perc, Gravitasi Debit Head Daya Pompa

g Q H Pout

No,

1 1000 9,81 1250 2,08E-06 1,03 0,0211

2 1000 9,81 600 0,000001 1,03 0,0101

(52)

Tabel 4.35 Perhitungan Daya Pompa pada head 1710mm Massa Jenis Perc, Gravitasi Debit Head Daya Pompa

g Q H Pout

No,

1 1000 9,81 1600 2,67E-06 1,71 0,0447

2 1000 9,81 1450 2,42E-06 1,71 0,0405

3 1000 9,81 1350 2,25E-06 1,71 0,0377

4 1000 9,81 1350 2,25E-06 1,71 0,0377

5 1000 9,81 1300 2,17E-06 1,71 0,0363

4.2.4.2 Perhitungan Daya pompa untuk pompa dengan massa mula-mula 2,65kg

Tabel 4.36 Perhitungan Daya Pompa pada head 1030mm No, Massa Jenis Perc, Gravitasi Debit Head Daya Pompa

g Q H Pout

1 1000 9,81 2350 3,92E-06 1,03 0,0396 2 1000 9,81 2325 3,875E-06 1,03 0,0392 3 1000 9,81 2000 3,33E-06 1,03 0,0337 4 1000 9,81 2000 3,33E-06 1,03 0,0337 5 1000 9,81 2170 3,62E-06 1,03 0,0365

g Q H Pout

1 1000 9,81 1550 2,6E-06 1,71 0,04334

2 1000 9,81 1050 1,8E-06 1,71 0,02936

3 1000 9,81 1750 2,9E-06 1,71 0,04893

4 1000 9,81 1500 2,5E-06 1,71 0,04194

(53)

4.2.4.3 Perhitungan Daya Pompa untuk pompa dengan massa mula-mula 1,65kg

g Q H Pout

1 1000 9,81 3150 5,25E-06 1,03 0,05305

2 1000 9,81 2350 3,917E-06 1,03 0,03958

3 1000 9,81 1550 2,583E-06 1,03 0,0261

4 1000 9,81 1500 0,0000025 1,03 0,02526

5 1000 9,81 1500 0,0000025 1,03 0,02526

Tabel 4.39 Perhitungan Daya pompa pada head 1710mm

Massa Jenis Perc, Gravitasi Debit Head Daya Pompa

g Q H Pout

No,

A & B sejajar

1 1000 9,81 950 1,58333E-06 1,71 0,0266

2 1000 9,81 1700 2,83333E-06 1,71 0,0475

3 1000 9,81 1850 3,08333E-06 1,71 0,0517

4 1000 9,81 1600 2,66667E-06 1,71 0,0447

5 1000 9,81 1650 0,00000275 1,71 0,0461

1 1000 9,81 1300 2,16667E-06 1,71 0,0363

2 1000 9,81 1350 0,00000225 1,71 0,0377

3 1000 9,81 1350 0,00000225 1,71 0,0377

4 1000 9,81 1200 0,000002 1,71 0,0336

(54)

4.2.5 Perhitungan Efisiensi system

Efisiensi sistem didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan jumlah kalor yang diterima selama waktu tertentu, Efisiensi evaporator dapat dihitung dengan persamaan :

Qkompor

W

_P

Sistem

=

η

₍₆₎

dengan :

Q Kompor : kalor yang digunakan untuk memanaskan evaporator WP : daya pemompaan (Watt)

Tabel 4.40 Perhitungan Efisiensi Sistem pada head 1030mm ke 1 Daya Pompa Daya Kompor Eff Sistem

Pout Pin

No,

(W) (W) (%)

1 0,0185 365 0,0051

2 0,0152 365 0,0042

3 0,0160 365 0,0044

4 0,0126 365 0,0035

5 0,0113 365 0,0031

6 0,0190 365 0,0052

7 0,0145 365 0,0040

8 0,0354 365 0,0097

9 0,0320 365 0,0088

Tabel 4.41 Perhitungan Efisiensi Sistem pada head 1030 ke 2 Daya Pompa Daya Kompor Eff Sistem

Pout Pin

No,

(W) (W) (%)

1 0,0211 365 0,0058

2 0,0101 365 0,0028

3 0,0152 365 0,0042

4 0,0295 365 0,0081

5 0,0261 365 0,0072

(55)

Tabel 4.42 Perhitungan Efisiensi Sistem head 1710mm Daya Pompa Daya Kompor Eff Sistem

Pout Pin

No,

(W) (W) (%)

1 0,0447 363,067 0,0123 2 0,0405 363,067 0,0112 3 0,0377 363,067 0,0104 4 0,0377 363,067 0,0104 5 0,0363 363,067 0,0100

4.2.5.2 Perhitungan Efisiensi system untuk pompa dengan massa fluida mula-mula 2,65kg Tabel 4.43 Perhitungan Efisiensi Sistem pada head 1030mm

Daya pompa daya kompor Eff Pompa No

(Pout) (Pin) (%)

1 0,3958 365 0,1084

2 0,3915 365 0,1073

3 0,3368 365 0,0923

4 0,3368 365 0,0923

5 0,3654 365 0,1001

Tabel 4.44 Perhitungan Efisiensi Sistem pada head 1710mm Daya Pompa daya api (Pin) Eff system

No

(w) (w) (%)

1 0,0433 370,5917 0,0117 2 0,0294 370,5917 0,0079 3 0,0489 370,5917 0,0132 4 0,0419 370,5917 0,0113 5 0,0503 370,5917 0,0136

Tabel 4.45 Perhitungan Efisiensi Sistem pada head 1030mm Daya Pompa Daya Kompor Eff Sistem

Pout Pin

No,

(W) (W) (%)

(56)

Tabel 4.46 Perhitungan Efisiensi Sistem head 1710mm daya pompa Daya kompor efisiensi

(Pout) (Pin) system No

(w) (w) (%)

A & B sejajar

1 0,0160 362,238 0,0044 2 0,0286 362,238 0,0079 3 0,0312 362,238 0,0086 4 0,0269 362,238 0,0074 5 0,0278 362,238 0,0077

(57)

4.3 Analisis Grafik

-0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

0 20 40 60 80 100 120

Waktu

Da

y

a

p

e

m

o

m

p

a

an

masa fluida mula-mula 0,9kg masa fluida mula-mula 2,65kg masa fluida mula-mula 1.65kg

(58)

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 20 40 60 80 100 120

Waktu

E

fi

s

ie

n

s

i

S

e

n

s

ib

e

l massa fliuda

mula-mula 0,9kg

massa fliuda mula-mula 2,65kg

massa fliuda mula-mula 1,65kg

(59)

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

0 20 40 60 80 100 120

Waktu

E

fi

s

ie

n

s

i

L

a

te

n

massa fluida mula-mula 0,9kg

(60)

-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

0 20 40 60 80 100 120

waktu

E

fi

s

ie

ns

i

S

istem

masa fluida mula-mula 0,9kg

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Efisiensi Sistem terhadap Waktu pada head 1030mm

(61)

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

massa fluida mul-mula

da

ya

pe

m

o

m

pa

an

head 1030mm

head 1710mm

(62)

0 10 20 30 40 50 60

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

massa fluida mula-mula

ef

isi

en

si

sen

si

b

el

head 1030mm head 1710mm

(63)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

ef

is

ie

n

s

i

la

te

n

head 1030mm

head 1710mm

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Efisiensi Laten terhada massa fluida mula-mula

(64)

-0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

e

fi

s

ie

n

s

i

s

is

te

m

head 1030mm

head 1710mm

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Efisiensi Sistem terhada massa mula-mula

(65)

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045

0 0.5 1 1.5 2

head

daya

pem

om

paan

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Daya Pemompaan terhada head

(66)

0 10 20 30 40 50 60

0 0.5 1 1.5 2

head efisiensi sens ibel massa fluida mula-mula 0,9kg massa fluida mula-mula 2,65kg massa fluida mula-mula1,65kg

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Efisiensi Sensibel terhada head

Dari Gambar 4,10 dipaparkan bahwa untuk massa fluida mula-mula 0,9kg efisiensi sensibel naik sebanding dengan head, Ini disebabkan karena head berpengaruh terhadap tekanan kerja dari system sedangkan tekanan naik disertai dengan temperature, Seperti pada hukum gas umum

2 2 . 2 1 1 . 1 T V P T V P

= , Diasumsikan volum di dalam system tetap (air bersifat

(67)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

0 50 100 150 200

head

efisiensi

laten

massa fluida mula-mula 0.9kg

Gambar 4.11 Grafik Hubungan Efisiensi Laten terhada head

(68)

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

0 0.5 1 1.5 2

head

efi

si

en

si

stem

Gambar 4.12 Grafik Hubungan Efisiensi sistem terhada head

(69)

0 10 20 30 40 50 60

0.033 0.034 0.035 0.036 0.037 0.038 0.039 0.04

daya pemompaan

e

fis

ie

ns

i

s

e

ns

ib

e

l

Gambar 4.13 Grafik Hubungan Efisiensi sensibel terhada Daya pompa pada variasi kondensor tabung besi dan pada head 1030mm

(70)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012

daya pemompaan

e

fi

s

ien

si

lat

en

Gambar 4.14 Grafik Hubungan Efisiensi Laten terhada Daya pompa pada variasi kondensor tabung tembaga pada head 1030mm

(71)

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012

daya pemompaan

e

fi

s

ie

ns

i

s

is

te

m

Gambar 4.15 Grafik Hubungan Efisiensi Sistem terhada Daya pompa pada variasi kondensor tabung tembaga untuk head 1030mm

,

(72)

56

5.1 Kesimpulan

1. Karakteristik pompa energi termal mudah dibuat dengan bahan yang ada di pasar lokal dan dengan teknologi yang sederhana.

2. Dari penelitian didapat daya maksimum pemompaan terjadi pada kondensor tabung besi dengan head 1710 mm dengan daya pemompaan rata rata 4,3 mW, Efisiensi sensibel maksimum terjadi pada kondensor tabung plastik dengan head 1030 mm dengan efisiensi sensibel rata rata 54,028%, Efisiensi laten maksimum terjadi pada kondensor tabung plastik dengan head 1030 mm dengan efisiensi laten rata rata 2,9%, Efisiensi evaporator maksimum terjadi pada kondensor tabung plastik dengan head 1030 mm dengan efisiensi evaporator rata rata 56,91%, Efisiensi sistem maksimum terjadi pada kondensor tabung besi dengan head 1030 mm dengan efisiensi sistem rata rata 0,1%.

5.2 Saran

1, Pengukuran suhu tidak hanya sewaktu pompa menekan saja, tetapi juga pada saat menghisap (air kembali ke kolektor).

2. Waktu proses tekan dan hisap (satu siklus) sebaiknya di ukur sehingga diperoleh perhitungan yang lebih teliti.

3. pemasangan dan posisi selang perlu diperhatikan karena sangat mempengaruhi unjuk kerja dari pompa air energi termal.

5.3 Penutup

Demikian Tugas Akhir ini penulis susun, Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Oleh karena itu penulis akan sangat terbuka menerima kritik dan saran yang membangun penulis,

Semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi pembaca dan demi perkembangan teknologi pompa air tenaga termal,

(73)

57