i
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh: TOFAN RANDY WIJAYA
NIM : 075214011
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
ii
Presented as Partial Fulfillment of the Requirement To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering Study Program
By :
TOFAN RANDY WIJAYA NIM : 075214011
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
vii
mengalirkannya. Pada umumnya pompa air digerakkan oleh energi listrik tetapi masih banyak daerah tidak bisa menikmati jaringan listrik. Alternatif lain yang dapat digunakan sebagai penggerak pompa air adalah energi termal menggunakan bahan bakar spiritus. Tetapi untuk kerja pompa air energi termal di indonesia belum banyak sehingga masih perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk memanfaatkannya secara optimal.
Tujuan dari penelitian ini adalah membuat model pompa termal jenis nifte sampai dengan mengetahui daya , debit dan efisiensi maksimal yang dimiliki oleh pompa tersebut. Pompa nifte dapat dibagi menjadi 6 bagian utama yaitu, evaporator, kondensor, pipa osilasi, pipa nifte, kran dan bak pendingin. Dalam proses pengambilan data digunakan variasi yang berbeda yaitu: variasi pada ketinggian awal air, variasi bukaan kran, variasi pendingin dan variasi pada bentuk daerah pengembunan.
Telah berhasil dibuat model pompa termal jenis nifte dengan daya maksimal sebesar 66 mWatt, debit maksimal yang terjadi di pipa osilasi sebesar 2.88 liter/menit dan efisiensi dari model pompa tersebut sebesar 0.03%
viii
Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria atas segala berkah dan anugerah-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ Karakteristik Pompa nifte Energi Termal” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Bapak Budi Sugiharto S.T., M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin.
3. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Rines S.T., M.T. selaku dosen pembimbing akademik.
5. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
ix
Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, Oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Apabila ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima kasih.
Yogyakarta, 18 Maret 2011
x
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi
INTISARI ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.l Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
BAB II. DASAR TEORI ... 5
2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 5
2.2 Dasar Teori ... 8
xi
3.3 Variabel yang Diukur ... 21
3.4 Metode dan Langkah Pengambilan Data ... 22
3.5 Analisa Data ...24
3.6 Peralatan Pendukung ... 25
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26
4.1 Data Penelitian ... 26
4.2 Pembahasan ... 43
BAB V. PENUTUP ... 82
5.1Kesimpulan ... 82
5.2Saran ... 82
DAFTAR PUSTAKA ... 83
xii
menggunakan udara dan kran dibuka penuh... 27 Tabel 4.2 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan kran ditutup 22.50... 27 Tabel 4.3 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan
menggunakan udara dan kran ditutup 450... 28 Tabel 4.4 Data pada variasi ketinggian air berada pada bagian evaporator,
pendinginan menggunakan udara dan kran ditutup 450... 28 Tabel 4.5 Data pada variasi ketinggian air berada di bawah evaporator,
pendinginan menggunakan udara dan kran ditutup 450... 29 Tabel 4.6 Data pada variasi ketinggian air berada di atas evaporator,
pendinginan menggunakan air dan kran ditutup 450... 29 Tabel 4.7 Data pada variasi ketinggian air berada di atas evaporator,
pendinginan menggunakan air, kran ditutup 450 dan menggunakan variasi kemiringan pada daerah
pengembunan... 30 Tabel 4.8 Data Pengujian Daya Spiritus... 31 Tabel 4.9 Perhitungan Daya Spiritus... 35 Tabel 4.10 Perhitungan pompa pada variasi ketinggian air di atas
xiii
Tabel 4.12 Perhitungan pompa pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan
kran ditutup 450... 38 Tabel 4.13 Perhitungan pompa pada variasi ketinggian air berada pada
bagian evaporator, pendinginan menggunakan udara dan kran ditutup 450...39 Tabel 4.14 Perhitungan pompa pada variasi ketinggian air berada
di bawah evaporator, pendinginan menggunakan udara dan kran ditutup 450... 40 Tabel 4.15 Perhitungan pompa pada variasi ketinggian air berada
di atas evaporator, pendinginan menggunakan air dan kran ditutup 450... ...41 Tabel 4.16 Perhitungan pompa pada variasi ketinggian air berada di atas
evaporator, pendinginan menggunakan air, kran ditutup 450 dan menggunakan variasi kemiringan pada daerah
xiv
Gambar 2.2 Sistem Kerja Nifte Pump ... 9
Gambar 2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet ... 10
Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis pulse jet ... 11
Gambar 2.5 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ... 13
Gambar 2.6 Sistem Kerja Fluidyn Pump ... 14
Gambar 3.1 Skema Pompa Air Energi Termal ... 18
Gambar 3.2 Posisi awal air berada di atas evaporator ... 19
Gambar 3.3 Posisi awal air berada pada evaporator ... 19
Gambar 3.4 Posisi awal air berada di bawah evaporator ... 19
Gambar 3.5 Kran buka penuh ... 20
Gambar 3.6 Kran ditutup 22.50 ... 20
Gambar 3.7 Kran ditutup 450 ... 20
Gambar 3.8 Daerah pengembun tanpa kemiringan………...20
Gambar 3.9 Daerah pengembunan menggunakan variasi kemiringan………..20
Gambar 3.10 Posisi penempatan termokopel……….21
Gambar 3.11 Pengukuran panjang langkah………21
Gambar 4.1 Panjang langkah pada variasi 1... 43
Gambar 4.2 Panjang langkah pada variasi 2……….44
Gambar 4.3 Panjang langkah pada variasi 3……….45
xv
Gambar 4.8 Frekuensi pada variasi 1………...50
Gambar 4.9 Frekuensi pada variasi 2………...…………...51
Gambar 4.10 Frekuensi pada variasi 3……….…..………...51
Gambar 4.11 Frekuensi pada variasi 4……….52
Gambar 4.12 Frekuensi pada variasi 5………...………..53
Gambar 4.13 Frekuensi pada variasi 6………..….………..53
Gambar 4.14 Frekuensi pada variasi 7………..…….………..54
Gambar 4.15 Kecepatan pada variasi 1………..……….……….55
Gambar 4.16 Kecepatan pada variasi 2……….………..….55
Gambar 4.17 Kecepatan pada variasi 3……….………..…….56
Gambar 4.18 Kecepatan pada variasi 4……….…………..……….57
Gambar 4.19 Kecepatan pada variasi 5……….……..………….57
Gambar 4.20 Kecepatan pada variasi 6……….………..….58
Gambar 4.21 Kecepatan pada variasi 7……….…………..…….59
Gambar 4.22 Tekanan pompa pada variasi 1………..……….59
Gambar 4.23 Tekanan pompa pada variasi 2………..………….60
Gambar 4.24 Tekanan pompa pada variasi 3………..……….61
Gambar 4.25 Tekanan pompa pada variasi 4………..……….61
Gambar 4.26 Tekanan pompa pada variasi 5………..……….62
xvi
Gambar 4.31 Daya pompa pada variasi 3………..…….65
Gambar 4.32 Daya pompa pada variasi 4………..……….66
Gambar 4.33 Daya pompa pada variasi 5………..………….67
Gambar 4.34 Daya pompa pada variasi 6………..……….67
Gambar 4.35 Daya pompa pada variasi 7………..……….68
Gambar 4.36 Efisiensi pompa pada variasi 1………..69
Gambar 4.37 Efisiensi pompa pada variasi 2………..69
Gambar 4.38 Efisiensi pompa pada variasi 3………..…70
Gambar 4.39 Efisiensi pompa pada variasi 4………..……71
Gambar 4.40 Efisiensi pompa pada variasi 5………..………71
Gambar 4.41 Efisiensi pompa pada variasi 6………..…………72
Gambar 4.42 Efisiensi pompa pada variasi 7………..………73
Gambar 4.43 Frekuensi dari pipa osilasi………..………74
Gambar 4.44 Frekuensidari pipa nifte………..………74
Gambar 4.45 Kecepatan osilasi dari pipa osilasi…………..……….…………..75
Gambar 4.46 Kecepatan osilasi dari pipa nifte…………..………..76
Gambar 4.47 Debit dari pipa osilasi………..………….………….76
Gambar 4.48 Debit dari pipa nifte………....………...77
Gambar 4.49 Tekanan dari pipa osilasi………..……….78
xvii
1
1.1. Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan penting atau pokok bagi kehidupan manusia. Air selama ini digunakan untuk mandi, memasak, pengairan sawah, serta masih banyak lainnya. Selain untuk kebutuhan sehari-hari (minum, mandi, mencuci, dll), air juga dapat dikonversi menjadi energi listrik yang sangat berguna untuk kehidupan masyarakat dengan menggunakan kincir air atau mikro hidro. Ketersediaan air di Indonesia merupakan salah satu keunggulan yang dimiliki bangsa kita yang belum dioptimalkan. Tetapi itu semua akan menjadi sia-sia jika kita tidak mengolah dengan sebaik-baiknya.
Untuk memanfaatkan air, manusia memerlukan alat bantu yang digunakan untuk mengumpulkan air. Alat bantu yang digunakan beragam, mulai dari timba air yang menggunakan sistem katrol hingga pompa air yang menggunakan listrik untuk menjalankannya. Namun pada jaman globalisasi ini, untuk memudahkan pekerjaan manusia pompa air yang digerakkan dengan energi listrik (motor listrik) lebih banyak digunakan masyarakat.
Hal itu disebabkan faktor geografisnya yang tidak memungkinkan untuk dilakukannya pemasangan listrik (http://nusantara.tvone.co.id).
Sedangkan untuk daerah Bengkulu, Sebanyak 222 dari 1.300 desa di Provinsi Bengkulu, hingga kini belum teraliri listrik. Hal itu disebabkan jaringan kabel dari PLN setempat belum menjangkau wilayah mereka.
Selain itu penggunaan energi listrik menyebabkan biaya penyediaan air menjadi mahal, sehingga mengurangi kemampuan masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidup yang lain (http://nusantara.tvone.co.id).
1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan penelitian :
1. Membuat model pompa air energi termal jenis nifte.
2. Mengetahui daya maksimal pompa air energi termal (Wp) yang dapat dihasilkan model pompa air jenis nifte.
3. Mengetahui debit maksimal pompa air energi termal (Q) yang dapat dihasilkan model pompa air jenis nifte.
4. Mengetahui efisiensi maksimal yang dapat dihasilkan oleh model pompa air energi termal jenis nifte.
Manfaat penelitian :
1. Menambah kepustakaan atau pengetahuan tentang pompa air energi termal.
2. Dapat dikembangkan melalui penelitian lanjutan agar dapat dimanfaatkan dimasyarakat luas khususnya pada masyarakat Indonesia.
1.3. Batasan Masalah
Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka perlu adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu:
1. Pengambilan semua data dimulai pada saat mulai dipanaskannya pipa pemanas dengan spiritus selama 60 menit.
3. Massa jenis air diasumsikan 1000 kg/m3 4. Panas jenis air diasumsikan 4192,47 J/kg °C
5. Rugi – rugi perpindahan panas dari pemanas ke air diabaikan. 6. Daya pemompaan adalah kapasitas pemompaan pompa nifte
5 2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan
Penelitian mengenai pompa nifte ini belum banyak dilakukan, hanya beberapa penelitian saja yang diketahui dari proses pengumpulan sumber yang meneliti tentang pompa energi panas jenis nifte.
Teknologi NIFTE (Non Inertive Feedback thermofluidic Engine) sedang dikembangkan oleh Dr Tom Smith dan Dr Christos Markides. Pompa nifte yang dibuat oleh Smith dan Markides masih belum sempurna namun telah dapat menghasilkan debit sebesar 480 liter/jam dengan energi panas yang diperoleh dari kolektor dengan luas 1 m2 dan panas yang dihasilkan mencapai 600W. ( Smith, 2006 )
Jenis – jenis pompa termal yang lain dan pernah dilakukan penelitian antara lain adalah sebagai berikut:
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 panas surya pada beberapa ketinggian head memperlihatkan bahwa jumlah siklus atau 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 lain yang pernah dilakukan seperti dalam Tugas Akhir “Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk Pompa Air Energi Termal Menggunakan Pompa Rendam” mampu menghasilkan Efisiensi sensibel kolektor maksimum adalah 12.68 %, daya pemompaan maksimum adalah 0.0893 Watt, Efisiensi sistem maksimum sebesar 0.132 %, faktor efisiensi maksimum adalah 57.218 % ( Yulia Venti Yoanita, 2009 ).
Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 39 CC dan Pemanas 266 Watt” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.139 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.060 % pada variasi bukaan kran 30 ºC, dan debit (Q) maksimum 0.697 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran penuh atau 0 ºC dengan pendingin udara (Mohammad Suhanto, 2009).
maksimum adalah 0.167 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.213 %, dan debit (Q) maksimum 0.584 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran 0 ºC dengan pendingin udara (Triyono Setiyo Nugroho, 2009).
Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 4 Pipa Pararel” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.136 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.026 %, dan debit (Q) maksimum 0.461 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.8 m (Leo Sukoto, 2010).
2.2 Dasar Teori
Jenis – jenis dari pompa energi termal antara lain adalah sebagai berikut, pompa energi termal nifte seperti Gambar 2.1, pompa energi termal menggunakan jenis pulsa jet air (water pulse jet) seperti pada Gambar 2.3, pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump seperti Gambar 2.5.
Pada penelitian ini dibuat pompa energi termal jenis nifte pump dengan menggunakan fluida kerja spirtus karena merupakan jenis pompa air energi termal yang paling efisien dibandingkan yang lain.
Gambar 2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte
( Sumber : Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston Engines of Thomas Smith )
Keterangan bagian-bagian Nifte Pump :
1. Piston air 6. Katup
3. Silinder displacer 8. Kolom difusi 4. Evaporator 9. Perpindahan panas 5. Kondenser
Gambar 2.2 Sistem Kerja Nifte Pump ( Sumber : WWW.Wikipedia.co.id )
Gambar 2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet
( Sumber : Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt oleh Triyono Setiyo Nugroho)
Keterangan Gambar 2.3 :
1. Pipa osilasi 7. Selang keluaran 2. Kran osilasi 8. Evaporator 3. Gelas ukur 9. Pendingin
4. Tangki hisap 10. Kran pengisi fluida 5. Katup hisap satu arah 11. Rangka
Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis pulse jet
( Sumber : Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston Engines of Thomas Smith )
Keterangan bagian-bagian pulse jet :
1. Fluida air 5. Tuning pipe
2. Sisi uap 6. Katup hisap
3. Sisi panas 7. Katup buang
Gambar 2.5 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ( Sumber : Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid
Piston Engines of Thomas Smith )
Keterangan bagian-bagian Fluidyn Pump :
Gambar 2.6 Pompa Fluidyn
( Sumber : karaktristik pompa fluidyn energi termal Oleh Rinat Risnanda Susetia )
Keterangan :
1. Bak air 6. Karet 11. rangka
2. Selang 7. Pipa fluidyn
3. Tabung pendingin 8. kran
Prinsip kerja jenis fluidyn pump ialah pada bagian yang dipanasi menghasilkan udara dengan tekanan dan temperatur tertentu, sehingga fluida di bagian sisi panas turun dan memberikan tekanan pada bagian sisi dingin yang menyebabkan air terdorong keluar. Selanjutnya pada proses penghisapan terjadi karena uap di bagian sisi panas mengalami pengembunan disertai dengan bantuan penukar panas, kemudian fluida pada sisi dingin menggantikan atau mengisi kembali fluida sistem di bagian sisi panas
2.3 Penerapan Rumus
Frekuensi dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
f
=
(Hz)(2.1)
dengan :
n : jumlah langkah
t : waktu yang diperlukan (detik)
Kecepatan adalah panjang langkah yang ditempuh tiap satuan waktu. Kecepatan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
V = f x C (m/detik) (2.2)
dengan :
f : frekuensi (Hz)
Debit pemompaan yaitu jumlah volume tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan :
Q = A x v (m3/detik) (2.3)
dengan :
A : luas penampang selang (m) v : kecepatan osilasi air (m/detik)
Tekanan yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan :
P = ρ x g x H (N/m) (2.4)
dengan :
ρ : massa jenis air (kg/m3)
g : percepatan grafitasi (m/s2) H : panjang osilasi pada pipa (m)
Daya pemompaan yang dihasilkan pompa air dapat dihitung dengan persamaan :
Wp = P x Q x v x f (Watt) (2.5) dengan :
P : tekanan yang dihasilkan (N/m) v : kecepatan alir air (m/detik)
Daya spirtus dapat dihitung dengan persamaan :
Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan besarnya daya fluida yang dihasilkan. Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :
( Sumber : Mekanika Fluida dan Hidraulika oleh Ranald V. Giles)
18 3.1Deskripsi Alat
Gambar 3.1 Skema alat penelitian Keterangan :
1. Evaporator 4. Pipa Osilasi 7. Rangka 2. Kondenser 5. Kran
3. Pipa Nifte 6. Pendingin
1
2 4
3
5
3.2 Variabel Yang Divariasikan
Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu: a. Variasi fluida pendingin
b. Variasi ketinggian awal air terhadap pemanas
Gambar 3.2 Posisi awal air berada Gambar 3.3 Posisi awal air berada di atas evaporator pada evaporator
c. Variasi bukaan kran ( buka penuh, tutup 22,5° dan tutup 45° )
Gambar 3.5 Kran buka penuh Gambar 3.6 Kran ditutup 22.50
Gambar 3.7 Kran ditutup 450
d. Variasi kemiringan pada daerah pengembunan.
3.3 Variabel yang Diukur
Variabel-variabel yang diukur antara lain : a. Suhu (T)
Pada pengembunan (T1) Pada pemanas (T2)
Pada sebelum pendingin (T3) Pada setelah pendingin (T4)
Gambar 3.10 Posisi penempatan termokopel
b. Panjang langkah (l)
a. Posisi awal air b. Posisi air c.Posisi air . osilasi naik osilasi turun Gambar 3.11 Pengukuran panjang langkah
c. Frekuensi
Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan debit (Q), tekanan pompa (P), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η pompa).
T1
T2
T3 T4
3.4 Metode dan Langkah Pengambilan Data
Metode pengumpulan data adalah cara-cara memperoleh data melalui percobaan alat. Metode yang dipakai untuk mengumpulkan data yaitu menggunakan metode langsung. Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat.
Langkah – langkah pengambilan data penelitian adalah : a. Percobaan pertama
1. Alat diisi dengan fluida air sampai dengan bagian atas pemanas.
2. Percobaan pertama kran buka penuh dan udara digunakan sebagai pendingin.
3. Pemanas disiapkan pada pipa pemanas. 4. Pemanas mulai dinyalakan .
5. Suhu, panjang langkah serta waktu osilasi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit mulai dicatat.
b. Percobaan kedua
1. Alat diisi dengan fluida air sampai dengan bagian atas pemanas. 2. Percobaan kedua kran ditutup 22.50 dan pendingin digunakan udara. 3. Pemanas disiapkan pada pipa pemanas.
4. Mulai dinyalakan pemanas.
c. Percobaan ketiga
1. Alat diisi dengan fluida air sampai dengan bagian atas pemanas. 2. Percobaan ketiga kran ditutup 450 dan pendingin digunakan udara. 3. Pemanas disiapkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Suhu, panjang langkah serta waktu osilasi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit mulai dinyalakan.
d. Percobaan keempat
1. Alat diisi dengan fluida air sampai dengan bagian pemanas (evaporator).
2. Percobaan keempat kran ditutup 450 dan pendingin digunakan udara. 3. Pemanas disiapkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Suhu, panjang langkah serta waktu osilasi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit mulai dicatat.
e. Percobaan kelima
1. Alat diisi dengan fluida air sampai dengan bagian bawah pemanas (evaporator).
2. Percobaan kelima kran ditutup 450 dan pendingin digunakan udara. 3. Pemanas disiapkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
f. Percobaan keenam
1. Alat diisi dengan fluida air sampai dengan bagian atas pemanas. 2. Percobaan keenam kran ditutup 450 dan pendinginan digunakan air. 3. Pemanas dinyalakan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Suhu, panjang langkah serta waktu osilasi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit mulai dicatat.
g. Percobaan ketujuh
1. Daerah pengembunan diganti dengan variasi kemiringan.
2. Alat diisi dengan fluida air sampai dengan bagian atas pemanas. 3. Percobaan ketujuh kran ditutup 450 dan pendinginan digunakan air. 4. Pemanas disiapkan pada pipa pemanas.
5. Pemanas mulai dinyalakan .
6. Suhu, panjang langkah serta waktu osilasi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit mulai dicatat.
3.5 Analisa Data
tekanan pompa, debit, kecepatan alirdan frekuensi dapat menghitung daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η pompa).
Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan : waktu dengan daya pemompaan dan efisiensi pompa.
3.6 Peralatan Pendukung
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a. Stopwatch
Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mulai mengalir sampai air berhenti mengalir.
b. Termokopel
26
Data pengujian yang didapat terdiri dari data hasil pengujian spiritus. Berikut data-data yang didapat:
Pengambilan Data
Pada proses pengambilan data yang dilakukan untuk pompa termal nifte pump biberikan sebanyak 7 variasi. Variasi yang diberikan adalah sebagai berikut :
Variasi 1: kran dibuka penuh, pendingin menggunakan udara dan posisi awal air di atas evaporator.
Variasi 2: kran ditutup 22.50, pendingin menggunakan udara dan posisi awal air di atas evaporator.
Variasi 3: kran ditutup 450, pendingin menggunakan udara dan posisi awal air di atas evaporator.
Variasi 4: kran ditutup 450 pendingin menggunakan udara dan posisi awal air di atas evaporator.
Variasi 5: kran ditutup 450 tanpa pendingin menggunakan udara dan posisi awal air di atas evaporator.
Variasi 7: kran ditutup 450 dengan pendingin dan posisi awal air di atas evaporator dengan variasi kemiringan pada sisi pengembunan.
Tabel 4.1 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan kran dibuka penuh.
Menit
ke T1(⁰C) T2(⁰C) T3(⁰C) T4(⁰C)
Langkah air (cm) Frekuensi (Hz)
Keterangan osilasi nifte osilasi Nifte
0 25 25 25 25 - - - - belum osilasi terjadi tidak stabil, hal ini dikarenakan api yang dihasilkan spirtus membesar dan mengecil.
Tabel 4.2 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan kran ditutup 22.50.
Menit
ke T1(⁰C) T2(⁰C) T3(⁰C) T4(⁰C)
Langkah air (cm) Frekuensi (Hz)
Keterangan osilasi nifte osilasi Nifte
0 25 25 25 25 - - - - belum osilasi
Tabel 4.3 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan kran ditutup 450.
Menit
ke T1(⁰C) T2(⁰C) T3(⁰C) T4(⁰C)
Langkah air (cm) Frekuensi (Hz)
Keterangan osilasi nifte osilasi Nifte
0 25 25 25 25 - - - - belum osilasi
Pada variasi ini osilasi terjadi pada 30 detik setelah pemanas dinyalakan. Osilasi yang terjadi mulai dari awal sampai 60 menit pengambilan data terlihat lebih baik.
Tabel 4.4 Data pada variasi ketinggian air berada pada bagian evaporator, pendinginan menggunakan udara dan kran ditutup 450.
Menit
ke T1(⁰C) T2(⁰C) T3(⁰C) T4(⁰C)
Langkah air (cm) Frekuensi (Hz)
Keterangan osilasi nifte osilasi Nifte
0 25 25 25 25 - - - - belum osilasi
Tabel 4.5 Data pada variasi ketinggian air berada di bawah evaporator, pendinginan menggunakan udara dan kran ditutup 450.
Menit
ke T1(⁰C) T2(⁰C) T3(⁰C) T4(⁰C)
Langkah air (cm) Frekuensi (Hz)
Keterangan osilasi nifte osilasi nifte
0 25 25 25 25 - - - - belum osilasi
Pada variasi ini, osilasi pertamakali terjadi setelah 15 menit setelah pemanasan. Osilasi yeng terjadi berlangsung tidak lama, hanya terjadi selama 5 sampai 10 detik saja. Osilasi mulai dapat dicatat hasilnya setelah 45 menit setelah pemanasan dilakukan. Selama pemanasan tersebut osilasi tidak pernah stabil.
Tabel 4.6 Data pada variasi ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan air dan kran ditutup 450.
Menit
ke T1(⁰C) T2(⁰C) T3(⁰C) T4(⁰C)
Langkah air (cm) Frekuensi (Hz)
Keterangan osilasi nifte osilasi Nifte
0 25 25 25 25 - - - - belum osilasi
Tabel 4.7 Data pada variasi ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan air, kran ditutup 450 dan menggunakan variasi kemiringan pada daerah pengembunan.
Menit
ke T1(⁰C) T2(⁰C) T3(⁰C) T4(⁰C)
Langkah air (cm) Frekuensi (Hz)
Keterangan osilasi nifte osilasi Nifte
0 25 25 25 25 - - - - belum osilasi
Pada variasi kali ini osilasi pertama kali terjadi pada 20 detik setelah pemanasan dilakukan. Dengan menggunakan kemiringan pada daerah penggembunan diharapkan tidak ada air yang terjebak di daerah penggemunan sehingga tidak mengganggu proses osilasi yang terjadi. Dari data yang diperoleh, osilasi yang terjadi lebih baik dari pada variasi lain.
Pengambilan Data Pengujian Daya Spiritus
Tabel 4.8 Data Pengujian Daya Spiritus Waktu(detik) Suhu Air (⁰C)
0 27,1
60 29.6
120 31.2
180 33.3
240 35.5
300 38.3
360 41.7
420 45.2
480 48.3
540 50.1
600 52.6
660 54.3
720 57.5
780 65.2
840 70.4
Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Percobaan variasi pertama.
Untuk pipa osilasi
Dimana banyak langkah yang diambil adalah 10 kali dan waktu yang diperlukan adalah 5.9 detik, maka frekuensi yang dihasilkan :
f =
5.9 10
= 1.69 Hz
Karena frekuensi didapat 16.9 maka kecepatan alir didapat : v = 1.69 x 0,07 = 0.12 m/s Debit air yang didapat dapat dihitung dengan :
Q = A x v = π r 2 x v
= (3.14((0.5/2)0.0254))2) m2 x 0.12 m/s = 0.01266 m2 x 0.12 m/s
= 0.000015 m3/s
Tekanan pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan sebesar 1000 kg/m3 dan g sebesar 9.8 m/s2 :
P = 1000 N/m x 9.8 m/s2 x 0.07 m = 687 N/m
Sedangkan daya pemompaan didapatkan :
Daya spiritus dapat dihitung dari Tabel 4.8 Perhitungan Daya Spiritus: Daya spiritus yang dihasilkan dapat dihitung setelah diketahui mair 1kg dan ΔT 51,3 ºC dengan Cp sebesar 4192,47 J/kg ºC melalui persamaan seperti berikut :
W
spiritusMaka efisiensi pompa pada pipa osilasi didapatkan sebesar :
pipa osilasi=
x 100%=
0.08%Untuk pipa nifte
Dimana banyak langkah yang diambil adalah 10 kali dan waktu yang diperlukan adalah 6.7 detik, maka frekuensi yang dihasilkan :
f =
6.7 10
= 1.5 Hz
Karena frekuensi didapat 15 maka kecepatan alir didapat : V = 1.5x 0.045 = 0.07 m/s Debit air yang didapat dapat dihitung dengan :
Tekanan pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan sebesar 1000 kg/m3
dan g sebesar 9.8 m/s2 :
P = 1000 kg/m3 x 9.8 m/s2 x 0.045 m
= 441 N/m
Sedangkan daya pemompaan didapatkan :
Wp = 441 N/m x 0.00001 m3/s x 0.07 m/s x 1.5
= 0.0006W
Maka efisiensi pompa pada pipa nifte didapatkan sebesar :
Data Hasil Pengujian Spiritus Tabel 4.9 Perhitungan Daya Spiritus
T(⁰C) ∆T (⁰C)
W spiritus total 3,585
4.2. Pembahasan
Data yang telah didapat, akan dibandingan setiap variasi yang dilakukan dalam percobaan. Untuk mempermudah melihat perbedaan data, dibuat grafik dari setiap variasi yang telah dilakukan .
Gambar 4.1 Panjang langkah berbanding waktu pada variasi 1 Gambar 4.1 merupakan grafik yang menggambarkan panjang langkah pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran dibuka penuh dan pendinginan menggunakan udara sekitar.
Garis biru merupakan grafik yang menggambarkan panjang osilasi pada pipa osilasi. Osilasi yang terjadi selama proses pengambilan data, panjang maksimalnya adalah 10 cm. Osilasi mulai terjadi setelah 1 menit proses pemanasan. Osilasi terus mengalami kenaikan sampai 20 menit pengambilan data,
setelah itu osilasi mengalami penurunan. Hal tersebut dikarenakan api yang digunakan pada proses pemanasan tidak stabil sehingga suhu yang dicapai ikut naik turun yang mempengaruhi panjang langkah osilasi.
Untuk osilasi pada pipa nifte, dari grafik digambarkan dengan warna merah. Osilasi terpanjang yang dicapai dari pipa nifte 4.3 cm. Hampir sama dengan pipa osilasi, pipa nifte juga mengalami penurunan setelah 20 menit pengambilan data.
Garis biru merupakan grafik yang menggambarkan panjang osilasi dari pipa osilasi. Panjang maksimal yang terjadi selama proses pengambilan data adalah 16 cm. Pada variasi ini panjang langkah dapat terjadi lebih baik dari pada variasi pertama yang hanya 10 cm saja. Pada proses pengambilan data ini, osilasi mengalami penurunan pada 10 menit setelah proses pengambilan data. Namun osilasi yang terjadi cenderung lebih stabil dari variasi pertama.
Untuk grafik warna merah menggambarkan osilasi pada pipa nifte. Dari pipa nifte panjang maksimal osilasi adalah7.2 cm. Setelah 10 menit pengambilan data osilasi juga mengalami penurunan
mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan udara sekitar.
Osilasi pada pipa osilasi digambarkan dengan warna biru pada Gambar 4.3. Osilasi paling panjang yang terjadi adalah 19 cm. Pada variasi ini dapat kita ketahuai bahwa semakin besar kita menutup kran maka akan semakin panjang langkah osilasi yang terjadi. Meskipun begitu, setelah 20 menit pengambilan data juga terjadi penurunan panjang osilasi. Hal ini mungkin juga dikarenakan api yang digunakan untuk pemanas tidak stabil.
Sedangkan warna merah digunakan untuk menggambarkan panjang langkah pada pipa nifte. Panjang langkah maksimal yang terjadi pada pipa nifte adalah 9 cm dan grafik yang terjadi hampir sama dengan grafik pada pipa osilasi.
Gambar 4.4 merupakan grafik yang menggambarkan panjang langkah pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula pas pemanas, kran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan udara sekitar.
Panjang osilasi yang terjadi pada pipa oslilasi maksimal hanya menyampai 7 cm saja. Osilasi yang terjadi selama proses pengambilan data tidak stabil. Selama pengambilan data, osilasi terkadang berhenti dan berosilasi lagi sebentar. Sedangkan untuk osilasi di pipa nifte, panjang osilasi juga maksimal hanya mencapai 7 cm.
mula – mula di bawah pemanas, kran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan udara sekitar.
Panjang osilasi pada pipa osilasi digambarkan dengan warna biru. Dari Gambar 4.5 dapat kita ketahui bahwa osilasi terjadi setelah 50 menit setelah proses pemanasan. Hal tersebut terjadi dikarenakan kurangnya air yang dipanaskan untuk menghasilkan uap sebagai pendorong terjadinya osilasi. Panjang osilasi maksimal adalah 5 cm. Setelah 50 menit pemansan pun osilasi yang terjadi tidak stabil dan sering berhenti.
Panjang osilasi yang terjadi pada pipa nifte maksimal hanya mencapai 4cm. Osilasi juga terjadi setelah 50 menit proses pemanasan.
mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan air sekitar.
Pada variasi ini, air pada pipa osilasi mampun berosilasi dengan panjang 24 cm. Osilasi yang terjadi juga cukup stabil pada 20 cm. Dengan penambahan pendingin air mampu memperbaiki panjang osilasi.
Pada pipa nifte, air mampu berosilasi mencapai panjang 9 cm saja. Perbedaan yang terjadi cukup besar sehingga pada variasi ini panjang osilasi lebih baik daripada variasi pertama sampai variasi kelima.
Gambar 4.7 Panjang langkah berbanding waktu pada variasi 7 Gambar 4.7 merupakan grafik yang menggambarkan panjang langkah pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan air sekitar dan kemiringan pada daerah pengembunan.
Gambar 4.7 kita dapat melihat bahwa variasi inilah yang terbaik dalam panjang osilasi yang terjadi. Panjang maksimal dari osilasi pada pipa osilasi mencapai 27 cm. Dapat kita simpulkan bahwa kemiringan pada daerah pengembunan juga berpengaruh terhadap panjang osilasi yang terjadi. Hal itu dikarenakan uap panas yang mengembun di daerah pengembunan akan langsung mengalir kembali ke pipa osilasi sehingga tidak mengganggu dari proses osilasi.
Sedangkan pada pipa nifte, osilasi terpanjang mencapai 10 cm. perbandingan antara pipa osilasi dengan pipa nifte hampir mencapai 3 kali lipatnya.
Gambar 4.8 Frekuensi berbanding waktu pada variasi 1
Gambar 4.8 merupakan grafik yang menggambarkan frekuensi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran dibuka penuh dan pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, frekuensi maksimal adalah 1.69 Hz dan pada pipa nifte, frekuensi maksimalnya adalah 1.54 Hz.
Gambar 4.9 Frekuensi berbanding waktu pada variasi 2
Gambar 4.9 merupakan grafik yang menggambarkan frekuensi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 22.50 dan pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, frekuensi maksimal adalah 1.82 Hz dan pada pipa nifte, frekuensi maksimalnya adalah 1.56 Hz.
Gambar 4.10 merupakan grafik yang menggambarkan frekuensi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, frekuensi maksimal adalah 1.59 Hz dan pada pipa nifte, frekuensi maksimalnya adalah 1.59 Hz.
Gambar 4.11 Frekuensi berbanding waktu pada variasi 4
Gambar 4.11 merupakan grafik yang menggambarkan frekuensi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula pas pemanas, kran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, frekuensi maksimal adalah 1.52 Hz dan pada pipa nifte, frekuensi maksimalnya adalah 1.52 Hz.
Gambar 4.12 Frekuensi berbanding waktu pada variasi 5
Gambar 4.12 merupakan grafik yang menggambarkan frekuensi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di bawah pemanas, kran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, frekuensi maksimal adalah 1.61 Hz dan pada pipa nifte, frekuensi maksimalnya adalah 1.49 Hz.
Gambar 4.13 merupakan grafik yang menggambarkan frekuensi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan air. Pada pipa osilasi, frekuensi maksimal adalah 1.54 Hz dan pada pipa nifte, frekuensi maksimalnya adalah 1.56 Hz.
Gambar 4.14 Frekuensi berbanding waktu pada variasi 7
Gambar 4.15 Kecepatan berbanding waktu pada variasi 1
Gambar 4.15 merupakan grafik yang menggambarkan kecepatan yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran dibuka penuh, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, kecepatan maksimal adalah 0.15 m/s dan pada pipa nifte, kecepatan osilasi maksimalnya adalah 0.07 m/s.
Gambar 4.16 merupakan grafik yang menggambarkan kecepatan yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 22.50, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, kecepatan osilasi maksimal adalah 0.24 m/s dan pada pipa nifte, kecepatan osilasi maksimalnya adalah 0.10 m/s.
Gambar 4.17 Kecepatan berbanding waktu pada variasi 3
Gambar 4.17 merupakan grafik yang menggambarkan kecepatan yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, kecepatan osilasi maksimal adalah 0.29 m/s dan pada pipa nifte, kecepatan osilasi maksimalnya adalah 0.14 m/s.
Gambar 4.18 Kecepatan berbanding waktu pada variasi 4
Gambar 4.18 merupakan grafik yang menggambarkan kecepatan yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula pas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, kecepatan osilasi maksimal adalah 0.10 m/s dan pada pipa nifte, kecepatan osilasi maksimalnya adalah 0.11 m/s.
Gambar 4.19 merupakan grafik yang menggambarkan kecepatan yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di bawah pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, kecepatan osilasi maksimal adalah 0.08 m/s dan pada pipa nifte, kecepatan osilasi maksimalnya adalah 0.06 m/s.
Gambar 4.20 Kecepatan berbanding waktu pada variasi 6
Gambar 4.20 merupakan grafik yang menggambarkan kecepatan yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan air. Pada pipa osilasi, kecepatan osilasi maksimal adalah 0.36 m/s dan pada pipa nifte, kecepatan osilasi maksimalnya adalah 0.14 m/s.
Gambar 4.21 Kecepatan berbanding waktu pada variasi 7
Gambar 4.21 merupakan grafik yang menggambarkan kecepatan yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada daerah pengembunan. Pada pipa osilasi, kecepatan osilasi maksimal adalah 0.38 m/s dan pada pipa nifte, kecepatan osilasi maksimalnya adalah 0.14 m/s.
Gambar 4.22 merupakan grafik yang menggambarkan tekanan pompa yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran dibuka penuh, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, tekanan pompa maksimal adalah 981 N/m dan pada pipa nifte, tekanan maksimalnya adalah 441 N/m
.
Gambar 4.23 Tekanan pompa berbanding waktu pada variasi 2 Gambar 4.23 merupakan grafik yang menggambarkan tekanan pompa yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 22.50, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, tekanan pompa maksimal adalah 1570 N/m dan pada pipa nifte, tekanan maksimalnya adalah 638 N/m
Gambar 4.24 Tekanan pompa berbanding waktu pada variasi 3 Gambar 4.24 merupakan grafik yang menggambarkan tekanan pompa yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, tekanan pompa maksimal adalah 1864 N/m dan pada pipa nifte, tekanan maksimalnya adalah 883 N/m
Gambar 4.25 merupakan grafik yang menggambarkan tekanan pompa yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula pas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, tekanan pompa maksimal adalah 687 N/m dan pada pipa nifte, tekanan maksimalnya adalah 687 N/m.
Gambar 4.26 Tekanan pompa berbanding waktu pada variasi 5 Gambar 4.26 merupakan grafik yang menggambarkan tekanan pompa yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di bawah pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, tekanan pompa maksimal adalah 491 N/m dan pada pipa nifte, tekanan maksimalnya adalah 392 N/m.
Gambar 4.27 Tekanan pompa berbanding waktu pada variasi 6 Gambar 4.26 merupakan grafik yang menggambarkan tekanan pompa yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan air. Pada pipa osilasi, tekanan pompa maksimal adalah 2354 N/m dan pada pipa nifte, tekanan maksimalnya adalah 883 N/m.
Gambar 4.28 merupakan grafik yang menggambarkan tekanan pompa yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada daerah pengembunan. Pada pipa osilasi, tekanan pompa maksimal adalah 2649 N/m dan pada pipa nifte, tekanan maksimalnya adalah 981 N/m.
Gambar 4.29 Daya pompa berbanding waktu pada variasi 1
Gambar 4.29 merupakan grafik yang menggambarkan daya osilasi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran dibuka penuh, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, daya osilasi maksimal adalah 0.0042 Watt dan pada pipa nifte, daya osilasi maksimalnya adalah 0.0006 Watt
Gambar 4.30 Daya pompa berbanding waktu pada variasi 2
Gambar 4.30 merupakan grafik yang menggambarkan daya osilasi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 22.50, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, daya osilasi maksimal adalah 0.016 Watt dan pada pipa nifte, daya osilasi maksimalnya adalah 0.002 Watt.
Gambar 4.31 merupakan grafik yang menggambarkan daya osilasi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, daya osilasi maksimal adalah 0.03 Watt dan pada pipa nifte, daya osilasi maksimalnya adalah 0.005 Watt.
Gambar 4.32 Daya pompa berbanding waktu pada variasi 4
Gambar 4.32 merupakan grafik yang menggambarkan daya osilasi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula pas pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, daya osilasi maksimal adalah 0.0013 Watt dan pada pipa nifte, daya osilasi maksimalnya adalah 0.0023 Watt.
Gambar 4.33 Daya pompa berbanding waktu pada variasi 5
Gambar 4.33 merupakan grafik yang menggambarkan daya osilasi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di bawah pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, daya osilasi maksimal adalah 0.00065Watt dan pada pipa nifte, daya osilasi maksimalnya adalah 0.00041 Watt.
Gambar 4.34 merupakan grafik yang menggambarkan daya osilasi yang terjadi pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di bawah pemanas, kran ditutup 450, pendinginan menggunakan air. Pada pipa osilasi, daya osilasi maksimal adalah 0.6 Watt dan pada pipa nifte, daya osilasi maksimalnya adalah 0.005 Watt.
Gambar 4.35 Daya pompa berbanding waktu pada variasi 7
Gambar 4.36 Efisiensi pompa berbanding waktu pada variasi 1 Gambar 4.36 merupakan grafik yang menggambarkan efisiensi yang diperoleh pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran dibuka penuh, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, efisiensi maksimal adalah 0.087 % dan pada pipa nifte, efisiensi maksimalnya adalah 0.00025 % .
Gambar 4.37 merupakan grafik yang menggambarkan efisiensi yang diperoleh pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 22.50 penuh, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, efisiensi maksimal adalah 0.0069 % dan pada pipa nifte, efisiensi maksimalnya adalah 0.001 % .
Gambar 4.38 Efisiensi pompa berbanding waktu pada variasi 3 Gambar 4.38 merupakan grafik yang menggambarkan efisiensi yang diperoleh pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450 penuh, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, efisiensi maksimal adalah 0.012 % dan pada pipa nifte, efisiensi maksimalnya adalah 0.002 % .
Gambar 4.39 Efisiensi pompa berbanding waktu pada variasi 4 Gambar 4.39 merupakan grafik yang menggambarkan efisiensi yang diperoleh pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula pas pemanas, kran ditutup 450 penuh, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, efisiensi maksimal adalah 0.00057 % dan pada pipa nifte, efisiensi maksimalnya adalah 0.00097 % .
Gambar 4.40 merupakan grafik yang menggambarkan efisiensi yang diperoleh pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di bawah pemanas, kran ditutup 450 penuh, pendinginan menggunakan udara sekitar. Pada pipa osilasi, efisiensi maksimal adalah 0.00027 % dan pada pipa nifte, efisiensi maksimalnya adalah 0.00017 % .
Gambar 4.41 Efisiensi pompa berbanding waktu pada variasi 6 Gambar 4.41 merupakan grafik yang menggambarkan efisiensi yang diperoleh pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450 penuh, pendinginan menggunakan air. Pada pipa osilasi, efisiensi maksimal adalah 0.024 % dan pada pipa nifte, efisiensi maksimalnya adalah 0.002 % .
Gambar 4.42 Efisiensi pompa berbanding waktu pada variasi 7 Gambar 4.42 merupakan grafik yang menggambarkan efisiensi yang diperoleh pada pipa osilasi dan pipa nifte dari pompa nifte dengan variasi ketinggian air mula – mula di atas pemanas, kran ditutup 450 penuh, pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada daerah pengembunan. Pada pipa osilasi, efisiensi maksimal adalah 0.03 % dan pada pipa nifte, efisiensi maksimalnya adalah 0.002 % .
Hasil Maksimum Setiap Variasi yang Didapat
Gambar 4.43 Grafik frekuensi dari pipa osilasi
Gambar 4.43 dapat diketahui bahwa frekuensi yang terjadi di pipa osilasi teringgi terjadi pada variasi ke 2 yaitu kran ditutup 22.50, ketinggian air di atas pemanas dan pedinginan menggunakan udara. Frekuensi maksimal sebesar 1.8 Hz.
Gambar 4.44 Grafik frekuensi dari pipa nifte 0.00
variasi 1 variasi 2 variasi 3 variasi 4 variasi 5 variasi 6 variasi 7
Frekuensi tertinggi pada pipa nifte dapat diketahui pada Gambar 4.44 yaitu pada variasi ke 3 dengan variasi kran ditutup 450, ketinggian air di atas pemanas dan pedinginan menggunakan udara. Frekuensi maksimal terjadi sebesar 1.59 Hz.
Gambar 4.45 Grafik kecepatan osilasi dari pipa osilasi
Gambar 4.45 dapat diketahui bahwa kecepatan osilasi yang terjadi pada pipa osilasi maksimal terjadi pada variasi ke 7 yaitu variasi kran ditutup 450, ketinggian air di atas pemanas, pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada daerah pengembunan. Kecepatan maksimal mencapai 0.37 m/s.
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
Gambar 4.46 Grafik kecepatan osilasi dari pipa nifte
Kecepatan osilasi yang terjadi pada pipa dapat kita ketahui melalui Gambar 4.46, dari gambar dapat kita ketahui bahwa kecepata osilasi pada variasi ke 3 yaitu variasi kran ditutup 450, ketinggian air di atas pemanas dan pedinginan menggunakan udara. Kecepatan maksimal mencapai 0.14 m/s.
Gambar 4.47 Grafik debit dari pipa osilasi 0.00
variasi 1 variasi 2 variasi 3 variasi 4 variasi 5 variasi 6 variasi 7
variasi 1 variasi 2 variasi 3 variasi 4
Gambar 4.47 dapat diketahui bahwa debit yang terjadi pada selang maksimal terjadi pada variasi ke 7 yaitu variasi kran ditutup 450, ketinggian air di atas pemanas ,pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada derah pengembunan. Debit maksimal mencapai 0.000048 m3/s.
Gambar 4.48 Grafik debit dari pipa nifte
Debit yang terjadi pada pipa dapat kita ketahui melalui Gambar 4.48, dari gambar dapat kita ketahui bahwa debit pada variasi ke 2 yaitu variasi kran ditutup 22.50, ketinggian air di atas pemanas dan pedinginan menggunakan udara. Debit maksimal mencapai 0.000028 m3/s.
0.000000 0.000005 0.000010 0.000015 0.000020 0.000025 0.000030
Gambar 4.49 Grafik tekanan dari pipa osilasi
Gambar 4.49 dapat diketahui bahwa tekanan yang terjadi pada pipa osilasi maksimal terjadi pada variasi ke 7 yaitu variasi kran ditutup 450, ketinggian air di atas pemanas ,pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada derah pengembunan. Tekanan maksimal mencapai 2648.7 N/m.
Gambar 4.50 Grafik tekanan dari pipa nifte 0
variasi 1 variasi 2 variasi 3 variasi 4 variasi 5 variasi 6 variasi 7
Tekanan yang terjadi pada pipa dapat kita ketahui melalui Gambar 4.50, dari gambar dapat kita ketahui bahwa tekanan pada variasi ke 3,6 dan 7 pada ketiga variasi tersebut terjai kesamaan besar tekanan yaitu 882,9 N/m.
Gambar 4.51 Grafik daya dari pipa osilasi
Gambar 4.51 dapat diketahui bahwa daya yang terjadi pada pipa osilasi maksimal terjadi pada variasi ke 7 yaitu variasi kran ditutup 450, ketinggian air di atas pemanas, pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada derah pengembunan. Daya maksimal mencapai 0.066 W.
0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060 0.070
variasi 1 variasi 2 variasi 3 variasi 4
Gambar 4.52 Grafik daya dari pipa nifte
Daya yang terjadi pada pipa dapat kita ketahui melalui Gambar 4.52, dari gambar dapat kita ketahui bahwa daya pada variasi ke 3 yaitu variasi kran ditutup 45, ketinggian air di atas pemanas dan pedinginan menggunakan udara. Daya maksimal mencapai 0.0054 W.
Gambar 4.53 Grafik efisiensi dari pipa osilasi 0.0000
variasi 1 variasi 2 variasi 3 variasi 4
variasi 5 variasi 6 variasi 7
0
variasi 1 variasi 2 variasi 3 variasi 4
gambar 4.11 dapat diketahui bahwa efisiensi yang terjadi pada pipa osilasi maksimal terjadi pada variasi ke 7 yaitu variasi kran ditutup 450, ketinggian air di atas pemanas ,pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada derah pengembunan. Efisiensi maksimal mencapai 0.03%.
Gambar 4.54 Grafik efisiensi dari pipa nifte
Efisiensi yang terjadi pada pipa dapat kita ketahui melalui Gambar 4.54, dari gambar dapat kita ketahui bahwa efsiensi pada variasi ke 3 yaitu variasi kran ditutup 45, ketinggian air di atas pemanas dan pedinginan menggunakan udara. Efisiensi maksimal mencapai 0.002%.
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025
variasi 1 variasi 2 variasi 3 variasi 4
Pompa dengan variasi bukaan kran 450, air di atas pemanas, pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada daerah pengembunan.memiliki daya, debit dan efisiensi yang lebih baik bila dibandingkan dengan pompa menggunakan variasi pompa lain.
83 air dan variasi kemiringan pada daerah pengembunan.
3. Debit (Q) maksimum adalah 2.88 liter/menit pada variasi bukaan kran 450, air di atas pemanas, pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada daerah pengembunan.
4. Efisiensi pompa (
η
pompa) maksimum adalah 0.03 % pada variasi bukaan kran 450, air di atas pemanas, pendinginan menggunakan air dan variasi kemiringan pada daerah pengembunan.5.2 Saran
1. Dalam merancang pemanas sebaiknya nyala api sewaktu proses pemanasan diberikan sungkup agar proses pemanasan berlangsung stabil.
DAFTAR PUSTAKA
(http://nusantara.tvone.co.id/berita/view/43939/2010/09/23/30_persen_wilayah_ja tengdiy_belum_nikmati_listrik )
(http://nusantara.tvone.co.id/berita/view/44369/2010/10/06/222_desa_di_bengkulu_belu m_terjamah_listrik/ ).
(
http://translate.google.co.id/translate?js=n&prev=_t&hl=id&ie=UTF-
8&layout=2&eotf=1&sl=en&tl=id&u=http://www.engineerlive.com/Energy-Solutions/Renewable_Energy/Novel_pumping_technology_operates_by_using_sol
ar_energy_or_waste_heat/21335/
Mahkamov, K.; Djumanov, D., Thermal Water Pumps On The Basis Of Fluid Piston Solar Stirling Engine. 1st International Energy Conversion Engineering Conference, 17-21 August 2003, Portsmouth, Virginia
Putra, Sukmarta. 2010. Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 2 Pipa Pararel, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.
Robertus, AS. 2010. Pompa Air Energi Termal Menggunakan Evaporator Plat 35 cc, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.
Smith, Thomas. C. B, (2005), Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston Engines . Pages 1-3
Sukoto, Leo. 2010. Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 4 Pipa Pararel, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.
Sumathy, K.; Venkatesh, A.; Sriramulu, V., (1995). The importance of the condenser in a solar water pump, Energy Conversion and Management, Volume 36, Issue 12, December 1995, Pages 1167-1173
Triyono, SN. 2009. Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.
V. Giles, Ranald. 1986. Mekanika Fluida dan Hidraulika, Jakarta: Erlangga. Venti Yoanita, Yulia. 2009. Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk Pompa Air
Energi Termal Menggunakan Pompa Rendam, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.
Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2000). Performance of a solar water pump with n-pentane and ethyl ether as working fluids, Energy Conversion and Management, Volume 41, Issue 9, 1 June 2000, Pages 915-927.
LAMPIRAN
Gambar 5.1 Pompa nifte Gambar 5.2 Kondensor
