i
POMPA AIR ENERGI THERMAL DENGAN EVAPORATOR 69 CC
DAN PEMANAS 78,24 WATT
Tugas Akhir
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh:
VINCENTIUS ERWAN WIDYARTO WIGUNO
NIM : 065214054
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
ii
THERMAL WATER PUMP WITH EVAPORATOR 69 CC
AND HEATER POWER 78,24 WATT
Final Project
Presented as partitial fulfilment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
by
VINCENTIUS ERWAN WIDYARTO WIGUNO
Student Number : 065214054
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
iii
TUGAS AKHIR
POMPA AIR ENERGTERMALDENGAN EVAPORATOR
69 CC DAN PEMANAS 78,24 WATT
Disusun Oleh:
Nama : Vincentius Erwan Widyarto Wiguno NIM : 065214054
Telah disetujui oleh:
Pembimbing Utama
TUGAS AKHIR
POMPA AIR ENERGTERMALDENGAN EVAPORATOR 69 CC
DAN PEMANAS 78,24 WATT
Disiapkan dan ditulis oleh
Vincentius Erwan Widyarto Wiguno
NIM : 065214054
Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji Pada tanggal 29 Juli 2010
Dan dinyatakan memenuhi syarat Susunan Panitia Penguji
Nama Lengkap Tanda tangan
Ketua : I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T, …...
Sekretaris : RB. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si ...
Anggota : Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T. ...
Yogyakarta, ……….. 2010 Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Dekan,
Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T.
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi. 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, 15 Januari 2010
Penulis
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta:
Nama : Vincentius Erwan Widyarto Wiguno Nim : 065214054
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta karya ilmiah saya yang berjudul :
POMPA AIR ENERGTERMALDENGAN EVAPORATOR 69 CC
DAN PEMANAS 78,24 WATT
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan 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 memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta,15 Januari 2010
vii
INTISARI
Air merupakan kebutuhan hidup sehari-hari bagi semua manusia, baik untuk kebutuhan rumah tangga (memasak, mencuci dan lain-lain) maupun utuk kebutuhan industri (sebagai fluida pendingin mesin dan benda kerja). Akan tetapi hingga saat ini dibeberapa daerah masih terdapat kendala dalam memperoleh air. Hal ini disebabkan oleh letak geografis suatu daerah, contohnya dipermukiman daerah perbukitan dengan sumber air yang rendah dan mengguna pompa air listrik yang tidak ekonomis. Sebagai altenatif, masyarakat maupun industri dapat menggunakan pompa air energi alam yaitu dengan menggunakan energi surya (radiasi surya), yang lebih ekonomis. Oleh karena itu, penelitian ini untuk menjajaki segala kemungkinan dari pemanfaatan pompa energi surya (energi thermal).
Didalam penelitian ini digunakan pompa air energi thermal dengan menggunakan bahan bakar spritus dan untuk selanjutnya akan dikembangkan dengan menggunakan pemanas dari kolektor surya plat datar jenis CPC (Compound Parabolic Collector) sehingga dilakukan penelitian pula tentang karakteristik kolektor surya jenis CPC tersebut. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti, yaitu dengan mengetahui debit pemompaan, daya pompa dan efisiensi pompa air energi thermal jenis puls jet air (Water Pulse Jet), faktor efisiensi kolektor dan efisiensi kolektor surya plat datar dengan CPC.
Pompa air energi thermal terdiri dari 4 komponen utama, (1) evaporator, (2) pemanas, (3) pendingin dan (4) tuning tipe (pipa pengatur). Sedangkan bagian utama dari kolektor yaitu : (1) frefrektor dengan alumunium foil, (2) pipa riser dan (3) CPC (Compound Parabolic Collector). Variabel-variabel yang diukur adalah temperature sisi bawah evaporator (T1), temperatur sisi dibawah pemanas spritus (T2), temperatur sisi uap (T3), temperatur udara sekitar (T4), temperatur pipa besar pada evaporator kolektor (T5), temperatur sisi masuk kolektor (T6) temperatur pipa kecil evaporator (T7), temperatur sisi masuk kolektor (T8), dan radiasi surya yang datang (G). variasi yang dilakukan pada pengujian pompa adalah ketinggian head (1,75 m, 1,50 m dan 1 m), bukaan kran (0o, 15o, 30o) dan variasi pendingin (udara dan air). Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut dilakukan perhitungan untuk mendapatkan radiasi surya yang datang (Gt), faktor efisiensi kolektor (F’), efisiensi kolektor (pompa) dan daya spiritus (Wspirtus).
viii
KATA PENGANTAR
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. 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 Prodi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
3. Bapak Ir. YB. Lukiyanto, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen Pembimbing Utama
Tugas Akhir.
5. Seluruh Dosen Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
6. 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.
7. Segenap staf karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
ix
9. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin khususnya angkatan 2006 yang telah berjuang bersama dan memberikan masukan-masukan serta dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir.
10. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan 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 Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii
HALAMAN PENGESAHAN... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
INTISARI... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI... x
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.l Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 3
BAB II. DASAR TEORI ... 5
2.1. Penelitian yang pernah dilakukan ... 5
2.2 Dasar teori ... 5
BAB III. METODE PENELITIAN... 15
3.1 Deskripi Alat ... 15
3.2 Prinsip Kerja Alat... 17
xi
3.4 Variabel Yang Diukur ... 20
3.5 Metode pengambilan Data ... 22
3.6 Analisa Data ... 23
3.7 Peralatan Pendukung... 23
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25
4.1 Data penelitian ... 25
4.2 Perhitungan ... 37
4.3 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan... 42
BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 58
5.2 Saran... 58
DAFTAR PUSTAKA ... 59
xii
DAFTAR TABEL
4.1 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Bukaan Kran 0dengan
Variasi Ketinggian Head 1,75 m... 25
4.2 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Bukaan Kran 0dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m... 25
4.3 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Kran Tertutup 15dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m... 26
4.4 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Kran Tertutup 15dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m... 26
4.5 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Kran Tertutup 30dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m... 26
4.6 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Kran Tertutup 30dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m... 27
4.7 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,75 m ... 27
4.8 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,75 m ... 28
4.9 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,50 m ... 28
4.10 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,50 m ... 29
4.11 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1 m ... 29
4.12 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1 m ... 29
4.13 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin Udara... 30
4.14 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin Udara ... 30
xiii
4.16 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin Air... 31
4.17 Hasil Penelitian Pompa Variasi Bukaan Kran ... 31
4.18 Hasil Penelitian Pompa Variasi Ketinggian Head ... 32
4.19 Hasil Penelitian Pompa Variasi Pendingin ... 32
4.20 Data I Temperatur Penelitian KolektorCPC... 33
4.21 Data II Temperatur Penelitian KolektorCPC... 33
4.22 Data III Temperatur Penelitian KolektorCPC... 34
4.23 Data IV Temperatur Penelitian KolektorCPC... 35
4.24 Data Suhu Spiritus ... 36
4.25 Perhitungan Pompa Variasi Ketinggian Head... 38
4.26 Perhitungan Pompa Variasi Bukaan Kran... 38
4.27 Perhitungan Pompa Variasi Jenis Pendingin... 39
4.28 Perhitungan Data I Pada Penelitian KolektorCPC... 40
4.29 Perhitungan Data II Pada Penelitian KolektorCPC... 41
4.30 Perhitungan Data III Pada Penelitian KolektorCPC... 41
xiv
DAFTAR GAMBAR
2.1 Jenis Pompa Puls Jet Air ... 6
2.2 Jenis Pompa Fluidyn ... 7
2.3 Jenis Pompa Nifte ... 7
2.4 Kolektor Plat Datar Konvensional...11
2.5 Kolektor Plat DatarEvacuated Tube... 11
2.6 Kolektor Plat Parabolik Jenis Tabung... 12
2.7 Kolektor Plat Parabolik Jenis Piringan ... 13
3.1 Deskripsi Alat ... 15
3.2 Detail Evaporator ... 16
3.3 CPC Pada Kolektor ... 16
3.4 Variasi Bukaan Kran ... 19
3.5 Variasi Ketinggian Head ... 19
3.6 Variasi Pendingin ... 20
3.7 Posisi Termokopel Pada Pompa... 21
3.8 Posisi Termokopel Pada Kolektor... 21
4.1 Grafik Hubungan Variasi Head, Bukaan Kran dan Pendingin vs Daya Pompa ... 42
4.2 Grafik Hubungan Variasi Head, Bukaan Kran dan Pendingin vs Efisiensi Pompa... 43
xv
4.4 Grafik Hubungan t (menit) vs T (C) Pada Variasi Head 1,50 m
Bukaan Kran 0dan Pendingin Udara ... 45
4.5 Grafik Hubungan t (menit) vs T (C) Pada Variasi Head 1 m Bukaan Kran 0dan Pendingin Udara ... 46
4.6 Grafik Hubungan t (menit) vs T (C) Pada Variasi Head 1,75 m Bukaan Kran 15dan Pendingin Udara ... 47
4.7 Grafik Hubungan t (menit) vs T (C) Pada Variasi Head 1,75 m Bukaan Kran 30dan Pendingin Udara ... 48
4.8 Grafik Hubungan t (menit) vs T (C) Pada Variasi Pendingin Air 1,75 m Bukaan Kran 0dan Pendingin Udara ... 49
4.9 Grafik Hubungan t (menit) vs Efisiensi Kolektor dan F’ Pada Data I KolektorCPC... 50
4.10 Grafik Hubungan t (menit) vs Efisiensi Kolektor dan F’ Pada Data II KolektorCPC... 51
4.11 Grafik Hubungan t (menit) vs Efisiensi Kolektor dan F’ Pada Data III KolektorCPC... 52
4.12 Grafik Hubungan t (menit) vs Efisiensi Kolektor dan F’ Pada Data IV KolektorCPC... 53
4.13 Grafik Hubungan t (menit) vs T (C) Pada Data I KolektorCPC... 54
4.14 Grafik Hubungan t (menit) vs T (C) Pada Data II KolektorCPC... 55
4.15 Grafik Hubungan t (menit) vs T (C) Pada Data III KolektorCPC... 56
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air merupakan keperluan sehari-hari masyarakat (untuk minum, memasak, mencuci, dll). Air juga diperlukan untuk proses-proses tertentu didalam industri. Sumber air umumnya terletak lebih rendah sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkannya.
Pompa air dapat digerakkan dengan energi minyak bumi (dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Tetapi yang menjadi permasalahan disini adalah 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 atau energi listrik menyebabkan penyediaan dana dan biaya produksi di industri menjadi mahal sehingga mengurangi kemampuan sebagian masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidup yang lain dan membuat harga jual produk industri menjadi mahal.
Selain bahan bakar minyak, sebenarnya ada energi alternatif yang lain yang dapat digunakan sebagai penggerak pompa air, salah satunya adalah energi panas. Energi panas dapat berasal dari bahan bakar selain minyak bumi misalnya batu bara dan biogas/massa. Energi panas juga dapat berasal dari alam (panas bumi) atau panas buangan dari suatu proses di industri. Tetapi informasi tentang unjuk kerja pompa air energi panas di Indonesia belum
banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinan pemanfaatannya.
Asumsi lain adalah memanfaatkan sumber energi alam untuk memompa air, tergantung potensi yang ada di daerah tersebut maka sumber-sumber energi yang dapat dimanfaatkan untuk memompa air adalah energi termal.
Pemanfaatan energi termal untuk memompa air dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu : 1) Pompa air energi termal dengan jenis pulsajet ( water jet puls ), 2) Pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump, 3) Pompa air energi termal dengan jenis nifte pump.
Pada penelitian ini menggunakan pompa air jenis pulsajet air karena merupakan jenis pompa yang paling sederhana serta meneliti jenis kolektor surya plat datar jenis Compound Parabolic Collector (CPC) merupakan teknologi yang sederhana dan murah sehingga mempunyai peluang dimanfaatkan masyarakat untuk diaplikasikan untuk pompa tersebut. Unjuk kerja kolektor surya untuk memompa air atau yang lebih sering disebut pompa air energi surya di Indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan penelitian agar dapat diaplikasikan menjadi alat yang berguna bagi masyrakat.
1.2. Perumusan Masalah
mengumpulkan energi surya 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 surya termal dengan menggunakan fluida air (fluida kerja ini dipilih karena mudah didapat dan mempunyai titik didih sekitar 100oC) pada beberapa variasi jumlah massa fluida dan besar head pemompaan. Variasi jenis fluida kerja, jumlah massa fluida kerja dan besar head pemompaan ini akan diteliti pengaruhnya terhadap unjuk kerja alat (terutama daya pemompaan, efisiensi sistem dan debit yang dapat dihasilkan). Kolektor surya yang digunakan adalah jenis pelat datar, karena jenis kolektor ini sederhana, mudah dibuat dan dapat menghasilkan temperatur yang cukup untuk menguapkan fluida kerja yang dipakai. Konstruksi kondenser dan pompa dibuat sesederhana mungkin dengan bahan-bahan yang mudah didapat sehingga diharapkan dapat dibuat sendiri oleh masyarakat.
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan peneliti yaitu :
1. Mengetahui daya pompa maksimum (Wp).
4. Mengetahui faktor efisiensi kolektor. (F’). 5. Mengetahui efisiensi kolektor (η kolektor)
Manfaat penelitian yaitu :
1. Menambah kepustakan teknologi pompa air energi panas.
2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat proto type dan produk teknologi pompa air dengan energi panas yang dapat diterima industri /masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.
3. Mengetahui cara kerja dan variasi pompa air energi thermal sehingga didapatkan hasil yang maksimal dalam memompa air.
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Penelitian yang pernah dilakukan
Penelitian pada pompa air energi surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor (Sumathy et. al., 1995). Penelitian pompa energi panas berbasis motor stirling dapat secara efektif memompa air dengan variasi head antara 2 – 5 m (Mahkamov, 2003), Penelitian pompa air energi panas oleh Smith menunjukkan bahwa ukuran kondenser yang sesuai dapat meningkatkan daya output sampai 56% (Smith, 2005). Penelitian secara teoritis pompa air energi panas surya dengan dua macam fluida kerja, yaitu n-pentane dan ethyl ether memperlihatkan bahwa efisiensi pompa dengan ethyl ether 17% lebih tinggi dibanding n-pentane untuk tinggi head 6 m (Wong, 2000). Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi panas surya 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).
2.2. Dasar Teori
Pompa air energi termal umumnya adalah pompa air energi termal dengan jenis pulsajet air (water puls jet), pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump dan pompa air energi termal dengan jenis nifte pump. Pada
penelitian ini dibuat pompa energi termal jenis pulsa jet air (water puls jet) dengan menggunakan fluida kerja spirtus kaerena merupakan jenis pompa air energi termal yang paling sederhana dibandingkan yang lain. Untuk adalah pompa air energi termal sebagai berikut
Jenis Pompa Puls Jet Air dapat dilihat pada gambar 2.1 Keterangan : 1. Fluida air
Jenis Pompa Fluidyn dapat dilihat pada gambar 2.2
Keterangan : 1. Displacer 2. Penukar panas 3. Pemicu regenerasi 4. Penukar panas 5. Tuning pipe 6. Katup hisap 7. Katup buang
8. Sisi volume mati 9. Pengapung
Jenis Pompa Nifte dapat dilihat pada gambar 2.3
Keterangan :
1. Kekuatan piston 2. Beban
Prinsip kerjanya secara sederhana pada jenis-jenis pompa termal diatas hampir semuanya sama, mula-mula saat fluida dalam evaporator terpanasi fluida dalam evaporator akan menguap dan saat memiliki tekanan yang cukup mendorong fluida dalam system dan terjadilah pemompaan. Setelah terjadi proses penguapan maka terjadi proses pengembunan karna fluida dalam evaporator menguap maka tidak ada fluida yang dipansi dan terjadilah penurunan suhu pada evaporator dan terjadi penurunan volume isi. Karna sistem dalam kondisi vakum akan terjadi proses penyerapan fluida dari sumber. Hal ini terjadi karena saat pengembunan terjadi penurunan masajenis sehingga terjadi penurunan volume isi dan tekanan dalam evaporator yang menyebabkan fluida akan tersedot kedalam sistem. Kerja pompa menekan dan menghisap akan terjadi bergantian dan terus menerus dan continue selang waktu tertentu.
Untuk mengetahui unjuk kerja jenis jenis pompa dilakukan penelitian serta perhitungan untuk mendapatkan diantaranya:
Debit pemompaan yaitu jumlah volume yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan:
t V
Q (2.1)
dengan:
Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan: g : percepatan gravitasi (m/s2) Q : debit pemompaan (m3/s) H : head pemompaan (m)
Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :
t
t : waktu yang diperlukan untuk pemanasan (s)
Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan besarnya daya pemanas yang dihasilkan . Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :
(2.4) Wspritus
WP
pompa
dengan :
Wp : daya pemompaan (Watt) Wspritus : daya spritus (Watt) Kolektor plat datar
Untuk pengembangan selanjutnya, dari pompa air yang menggunakan pemanas spirtus ini akan dilakukan dengan pemanfaatan energi surya yang menggunakan kolektor sebagai alat pemanasnya. Pompa Kolektor plat datar terdapat 2 jenis yaitu kolektor plat datar konvensional dan kolektor plat datar evacuated tube. Jenis kolektor plat datar konvensional adalah jenis yang paling umum digunakan. Pada prinsipnya terdiri dari kotak berisolasi di dalamnya terdapat reflektor dari alumunium foil yang menangkap radiasi surya yang datang dan dipantulkan ke pipa riser dan cpc dari kayu sebagai
Gambar 2.4 Kolektor Plat Datar Konvensional
Gambar.2.5 Kolektor Plat DatarEvacuated Tube
Kolektor Plat Parabolik
(Dish).Jenis trough berbentuk setengah tabung memanjang. Jenis ini dapat menghasilkan temperatur 90OC sampai 290OC dengan efisiensimaks 60% (pada tengah hari) maksudnya 60% energi surya yang datang dapat dikonversi langsung menjadi panas termal dan diserap fluida kerja. Jenis piringan (dish) kemampuan pemanasannya lebih besar dari jenis Trough, dapat mencapai temperatur 800OC dengan efisiensi tertinggi 70%. Karena titik fokusnya hanya 1 maka jenis ini harus selalu mengikuti gerak matahari karenanya jenis ini memiliki 2 sumbu gerak.Modifikasi jenis ini dapat digunakan untuk menggerakkan Heat Engine kecil yang menggerakkan generator listrik untuk menghasilkan listrik sehingga pemindahan energinya menggunakan kabel dan bukan pipa.
Gambar 2.7 Kolektor Plat Parabolik Jenis Piringan
Faktor efisiensi kolektor didefinisikan sebagai perbandingan antara energi yang diberikan ke evaporator dengan yang diterima kolektor. Faktor efisiensi kolektor dapat dihitung dengan persamaan:
F’ : faktor efisiensi
ms : massa oli evaporator ( kg ) cs : panas jenis oli (J/(kg.K)) θ : waktu pemanasan oli ( s ) Ac : luasan kolektor ( m2)
τ.α : transfusifitas kaca
UL : faktor koefisien panas di kolektor W/(m2K) Ts2 : temperatur rata – rata oli masuk dan keluar (0C) Ta : temperatur lingkungan (0C)
Efisiensi kolektor didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa fluida kerja dalam kolektor dari temperatur awal sampai temperatur penguapan dengan jumlah energi termal yang datang selama interval waktu tertentu.
(2.6)
dengan :
Ac : luasan kolektor (m2)
CP : panas jenis fluida kerja (J/(kg.K)) dt : lama waktu pemanasan (s)
G : radiasi surya yang datang (W/m2) mf : massa fluida kerja pada evaporator (kg) ΔT : kenaikan temperatur spritus (0C)
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Deskripsi Alat
Pompa termal Kolektor surya
Gambar 3.1 Skema Alat Penelitian
Keterangan pompa :
1. Tuning pipe 7. Selang keluaran
2. Kran osilasi 8. Evaporator
3. Gelas ukur 9. Pendingin
4. Tangki hisap 10. Kran pengisi fluida
5. Katup hisap satu arah 11. Rangka
6. Katup buang satu arah
Keterangan kolektor surya: 1. Isolasi
2. Reflektor 3. Pipa Tembaga 4. CPC
5. Rangka 6. Evaporator
Gambar 3.2 Detail Evaporator Gambar 3.3 CPC Pada Kolektor
Pompa termal pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama yaitu:
2. Kotak pemanas / pembakar dengan bahan bakar spirtus
3. Pendingin yaitu terdiri dari udara alami dan air dari kondenser / thermosifon
4. Tuning pipe atau pipa osilasi
Kolektor surya pada penelitian ini terdiri dari 3 komponen utama: 1. Reflektor dengan aluminium foil
2. Pipa Tembaga
3. CPC(Compound Parabolic Collector )
3.2 Prinsip Kerja Alat
Prisip kerja pompa dapat dijelaskan sebagai berikut :
Pompa air yang digunakan adalah pompa air jenis pulsa jet (water puls jet pump). Kondenser yang digunakan terbuat dari pipa pvc. Pada penelitian ini menggunakan dua macam pendingin sebagai pendingin kondenser digunakan air dalam tangki yang dihubungkan ke kondenser dengan pipa evaporator Tangki diletakkan lebih tinggi dari kondenser agar air pendingin dapat bersirkulasi secara alami dan pendingin udara (alami).
masuk / terhisap mengisi sistem, dan proses langkah tekan pompa akan terjadi kembali, karena uap yang baru dari evaporator masuk ke dalam pompa. Setiap satu langkah tekan pompa (karena uap bertekanan masuk pompa) dan satu langkah hisap (karena uap mengembun karena pendinginan) disebut satu siklus namun siklus ini berlangsung cepat. 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.
Prisip kerja kolektor dapat dijelaskan sebagai berikut :
Kolektor yang digunakan adalah jenis kolektorCPC.Fluida yang digunakan didalam pipa evaporator yaitu oli. Kolektor menerima radiasi Energi surya yang datang dipantulkan oleh reflektor ke pipa riser yang berisi fluida oli. Oli yang panas akan mengalir secara alami ke dalam evaporator yang terletak diatas kolektor. Panas dari oli diteruskan pada evaporator. Evaporator berfungsi untuk menguapkan fluida kerja pada pipa kecil bagian tengah evaporator yang dihubungkan ke pompa.
3.3 Variabel Yang Divariasikan
Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu:
1. Variasi bukaan kran yaitu 0º terbuka penuh, tertutup 15º, dan tertutup 30 º 2. Variasi ketinggian head yaitu 1 m, 1,50 m, dan 1,75 m
Bukaan kran 0º Bukan kraan 15º Bukaan 30º Gambar 3.4 Variasi Bukaan Kran
Pendingin air
Evaporator
Gambar 3.6 Variasi Pendinginan
3.4 Variabel yang Diukur
Gambar 3.7 Posisi Termokopel Pada Pompa
3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data
Metode pengumpulan data yaitu cara-cara memperoleh data. Metode yang digunakan untuk mengumpulkan data yaitu menggunakan metode langsung. Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat. Langkah – langkah pengambilan data pompa :
1. Alat diatur pada ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0º dengan pendingin udara.
2. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem. 3. Memasang alat ukur yang digunakan. 4. Mengisi bahan bakar spirtus.
5. Mulai penyalaan pemanas evaporator.
6. Mencatat suhu T1, T2, T3, T4, t out dan volume air yang dihasilkan pompa
7. Ulangi no 1 – 6 pada variasi yang selanjutnya.
Langkah – langkah pengambilan data kolektor : 1. Persiapan alat
2. Mengisi fluida kerja kolektor dengan fluida kerja oli 3. Pemanasan kolektor dibawah terik sinar matahari langsung
4. Mencatat suhu T5, T6, T7, T8 dan radiasi surya yang datang pada rentang waktu tertentu (G ).
3.6 Analisa Data
Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : temperatur sisi bawah evaporator (T1), temperatur sisi dibawah pemanas spirtus (T2), temperatur sisi uap (T3), temperatur udara sekitar (T4), volume output air (V) dan waktu pemompaan (s) untuk menghitung debit aliran air (Q) pada variasi tertentu. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan debit aliran (Q) untuk menghitung daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (ηpompa)
Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian kolektor yaitu : temperatur pipa besar pada evaporator (T5), temperatur sisi masuk kolektor (T6), temperatur pipa kecil evaporator (T7), temperatur sisi keluar kolektor (T8),dan radiasi surya yang datang (G) untuk menghitung faktor efisiensi kolektor (F’), efisiensi kolektor (η kolektor)
Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan : variasi vs daya pemompaan vs efisiensi pompa, t(menit) vs T pompa (ºC), t (menit) vs efisiensi kolektor vs faktor efisiensi kolektor dan t(menit) vs T kolektor (ºC).
3.7 Peralatan Pendukung
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a. Solar Meter
b. Stopwatch
Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mengalir . c. Gelas Ukur
Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari pompa air setelah jangka waktu tertentu.
d. Ember
Ember digunakan untuk menampung air yang akan dihisap. Air didalam ember ini juga dijaga ketinggiannya agar sama dari waktu ke waktu dengan cara diisi secara terus menerus.
f. Thermo Logger
Alat ini digunakan untuk mengukur suhu pada kolektor, dan suhu air kondensor per menit.
g. Termokopel
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Penelitian
Pada pengambilan data penelitian ini memperoleh data pompa dan kolektor seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.23.
Tabel 4.1 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Bukaan Kran 0 º
Dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m
Waktu T1 T2 T3 T4
18:30 27 26 25 24
18:32 35 45 35 25
18:34 60 74 43 25
18:36 61 75 43 25
Tabel 4.2 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Bukaan Kran 0 º
Dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m
Waktu T1 T2 T3 T4
18:42 42 43 35 24
18:44 57 64 55 25
18:48 59 67 57 24
Tabel 4.3 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Kran Tertutup 15°
Dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m
Waktu T1 T2 T3 T4
18:51 51 58 44 24
18:53 54 62 51 24
18:55 56 66 51 24
18:57 54 65 51 24
Tabel 4.4 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Kran Tertutup 15°
Dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m
Waktu T1 T2 T3 T4
19:00 51 56 43 24
19:02 53 61 51 24
19:04 58 66 54 24
19:06 59 66 54 24
Tabel 4.5 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Tertutup 30°
Dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m
Waktu T1 T2 T3 T4
19:09 48 57 44 24
Tabel 4.5 (lanjutan)
Waktu T1 T2 T3 T4
19:11 54 59 51 24
19:13 57 60 54 24
0:00 56 59 57 25
Tabel 4.6 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Kran Tertutup 30°
Dengan Variasi Ketinggian Head 1,75 m
Waktu T1 T2 T3 T4
19:19 49 57 44 24
19:21 53 59 51 24
19:23 52 60 54 24
19:25 54 59 57 25
Waktu T1 T2 T3 T4
18:30 27 26 25 24
18:32 35 45 35 25
18:34 60 74 43 25
Tabel 4.7 (lanjutan)
Waktu T1 T2 T3 T4
18:36 61 75 43 25
Tabel 4.8 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,75 m
Waktu T1 T2 T3 T4
18:42 42 43 35 24
18:44 57 64 55 25
18:46 57 67 54 25
18:48 59 67 57 24
Waktu T1 T2 T3 T4
12:00 22 22 22 22
12:02 25 25 26 22
12:04 46 58 46 22
12:06 46 56 49 22
12:08 48 57 51 22
Tabel 4.10 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,50 m
Waktu T1 T2 T3 T4
12:19 33 34 29 22
12:21 49 59 45 22
12:23 53 62 66 24
12:25 57 63 70 24
Tabel 4.11 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1 m
Waktu T1 T2 T3 T4
12:34 34 35 30 24
12:38 51 59 61 24
12:40 51 61 65 24
Tabel 4.12 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1 m
Waktu T1 T2 T3 T4
14:17 22 24 24 22
14:19 54 88 42 24
14:21 57 82 49 24
Tabel 4.12 ( lanjutan )
Waktu T1 T2 T3 T4
14:23 57 86 33 24
Tabel 4.13 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin Udara
Waktu T1 T2 T3 T4
18:30 27 26 25 24
18:32 35 45 35 25
18:34 60 74 43 25
Tabel 4.14 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin Udara
Waktu T1 T2 T3 T4
18:42 42 43 35 24
18:44 57 64 55 25
18:46 57 67 54 25
18:48 59 67 57 24
Tabel 4.15 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin Air
Waktu T1 T2 T3 T4
14:35 18 35 35 27
Tabel 4.15 (lanjutan)
Waktu T1 T2 T3 T4
14:37 21 45 43 27
14:39 27 77 59 30
14:41 32 78 50 36
14:43 56 80 46 36
14:45 59 80 48 37
Tabel 4.16 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin Air
15:20 48 53 28 36
15:04 50 76 37 36
15:06 52 76 59 37
15:08 53 77 60 38
15:10 52 78 56 38
Tabel 4.17 Hasil Penelitian Pompa Variasi Bukaan Kran
Data
II 1.75 Tertutup 15º 25 6 2,70
Tabel 4.17 (lanjutan)
II 1.75 Tertutup 30º 25 6 2,12
Tabel 4.18 Hasil Penelitian Pompa Variasi Ketinggian Head
II 1.75 25 6 4,04
I 1.5 25 8 2,45
II 1.5 25 6 2,10
I 1 25 6 2,50
II 1 25 6 2,60
Tabel 4.19 Hasil Penelitian Pompa Variasi Pendingin
Data
Tabel 4.20 Data I Temperatur Penelitian KolektorCPC
11:56 500 45 37 45 52
Tabel 4.21 Data II Temperatur Penelitian KolektorCPC
Waktu G Surya
Tabel 4.21 ( lanjutan )
13:30 820 38 27 42 49
13:40 212 41 30 42 45
13:50 150 37 29 37 40
14:00 135 35 30 35 38
14:10 677 36 27 36 38
Tabel 4.22 Data III Temperatur Penelitian KolektorCPC
Waktu G Surya
Tabel 4.22 ( lanjutan )
13:10 98 36 33 42 46
Tabel 4.23 Data IV Temperatur Penelitian KolektorCPC
Waktu G Surya T5 T6 T7 T8
Tabel 4.23 ( lanjutan )
Waktu G Surya T5 T6 T7 T8 (w/m²)
13:20 747 37 25 48 53
13:30 831 41 26 54 60
13:50 695 43 36 48 58
14:00 831 37 27 42 46
Tabel 4.24 Data Suhu Spirtus
900 59
Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Tabel 4.17 variasi bukaan kran tertutup 15° :
Perhitungan nilai Q ( debit )
Dimana besarnya volume keluaran sebesar 3050ml , dan waktu yang diperlukan selama 6 menit, sehingga debit yang dihasilkan :
Q =
Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:
Wp 1000 .9,8.0,0000095 m3/s .1,75 m = 0,162 Watt
Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :
= 78,24 Watt
Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :
ηpompa =
78,24Watt 0,162Watt
x100
= 0,208 %
Untuk perhitungan selanjutnya terdapat dalam tabel berikut : Tabel 4.25 Perhitungan Pompa Variasi Ketinggian Head
Data Head Debit Daya pompa η (m) Q (liter/menit) Wp(watt) Pompa (%)
I 1,75 0,431 0,123 0,158
II 1,75 0,568 0,162 0,208
I 1,5 0,399 0,098 0,125
II 1,5 0,393 0,096 0,123
I 1 0,400 0,065 0,084
II 1 0,476 0,078 0,099
Tabel 4.26 Perhitungan Pompa Variasi Bukaan Kran
Data Head Bukaan Debit Daya pompa η
(m) kran Q (liter/menit) Wp(watt) Pompa(%)
I 1,75 0º 0,431 0,123 0,158
II 1,75 0º 0,568 0,162 0,208
I 1,75 Tertutup 15º 0,555 0,159 0,203
II 1,75 Tertutup 15º 0,502 0,143 0,183
I 1,75 Tertutup 30º 0,305 0,087 0,112
II 1,75 Tertutup 30º 0,41 0,098 0,125
Data Head Bukaan Debit Daya pompa η
(m) kran
Q
(liter/menit) Wp(watt) Pompa(%)
I 1,75 0º 0,431 0,123 0,158
II 1,75 0º 0,586 0,162 0,208
I 1,75 0º 0,560 0,160 0,205
II 1,75 0º 0,476 0,136 0,147
4.2.2 Perhitungan Kolektor
Berikut ini adalah contoh perhitungan faktor efisiensi kolektor Tabel 4.17 Data pengujian I kolektorCPC
Massa oli evaporator (ms =mf) = 0,911 kg
Panas jenis oli (cs) = 2300 J/kg0C
Temperatur oli pada evaporator ( Ts)= 350C
Waku pemanasan oli (s) = 600 detik
Luasan kolektor (Ac) = 1,265 m2
Transfusifitas kaca (τ.α)= 0,8
Radiasi surya yang datang (GT) = 224,5 W/m2
Faktor koefisien panas dikolektor (UL)= 8 W/(m2K)
Temperatur rata-rata oli masuk dan keluar (Ts2) = 36°C
Suhu lingkungan (Ta)= 30°C Sehingga F’ yang dihasilkan :
Berikut ini adalah contoh pada pengambilan data percobaan kolektor I Tabel 4.1 dimana massa oli evaporator 0,329 kg, panas jenis oli 2300 J/kg0C, waku pemanasan oli 300 detik, radiasi surya yang datang 801 W/m2, luasan kolektor 0,625 m2, sehingga ηkolektor yang dihasilkan :
ηkolektor
*) nilai faktor efisiensi maksimum adalah 1 dan minimum adalah 0, efisiensi yang bernilai negatf tidak digunakan (diabaikan). Hal ini disebabkan G surya yang datang tidak konstan (selalu berubah- ubah) dan pengisolasian pada pipa tembaga kurang baik. Bias dilihat pada table yang di blok.
Untuk perhitungan selanjutnya terdapat dalam tabel berikut : Tabel 4.28 Perhitungan Data I Pada Penelitian KolektorCPC
ms.Cs(dTs/dθ) Ts2 G(τ.α)
UL(Ts2-Ta) F' η(%)
0 28,50 0 -12 0 0
32,790 38,50 632,80 68 0,100 6,633
-6,936 36,50 631,60 52 -0,020 -1,406
-0,841 36,00 586,00 48 -0,003 -0,184
0,315 34,50 590,80 36 0,001 0,068
-1,009 33,50 630,80 28 -0,003 -0,205
-1,051 33,00 632,80 24 -0,003 -0,213
0,901 34,00 665,60 32 0,002 0,173
1,576 32,00 703,60 16 0,004 0,287
1,261 31,50 738,80 12 0,003 0,219
2,144 34,00 766,80 32 0,005 0,358
2,408 38,00 740,00 64 0,006 0,416
0,315 40.50 736,00 84 0,001 0,055
ms.Cs(dTs/dθ) Ts2 G(τ.α) UL(Ts2-Ta) F' η (%)
0 47,50 0 140 0 0
110,983 49,00 612,40 152 0,481 0,264
56,122 46,50 594,40 132 0,234 -0,407
36,153 46,00 561,60 128 0,162 0,192
27.746 48,00 569,20 144 0,131 0,071
22,449 47,00 634,00 136 0,086 -0,153
18,077 48,00 688,00 144 0,063 0,196
16.395 51,50 689,20 172 0,063 0,100
14,819 49,00 377,60 152 0,176 0,160
13,593 50,00 378,80 160 0,177 0,047
12,359 47,00 509,20 136 0,068 -0,063
11,007 47,50 447,60 140 0,079 -0,066
9,879 48,00 593,60 144 0,044 0
Tabel 4.30 Perhitungan Data III Pada Penelitian KolektorCPC
ms.Cs(dTs/dθ) Ts2 G(τ.α) UL(Ts2-Ta) F' η(%)
0 35,50 0 44 0 0
78,192 38,50 675,20 68 0,221 -1,195
71,648 43,00 656,80 104 0,234 -0,735
67,652 44,50 660,80 116 0,228 -0.728
63,683 45,50 645,20 124 0,228 -3,716
44,805 47,00 657,20 136 0,163 1,697
53,341 47,00 683,20 136 0,183 10,226
10,570 49,00 565,60 152 0,534 0,839
110,917 48,00 472,80 144 0,732 1,001
114,242 47,00 404,40 136 0,979 -0,778
111,423 47,50 471,20 140 0,721 0,333
112,285 47.50 656,40 140 0,415 -0238
Tabel 4.31 Perhitungan Data IV Pada Penelitian KolektorCPC
ms.Cs(dTs/dθ) Ts2 G(τ.α) UL(Ts2-Ta) F' η(%)
0 45,50 0 124 0 0
109,722 42,00 265,60 96 1,567 -2,431
104,329 45,50 555,20 124 0,468 0
103,984 48,00 733,20 144 0,331 0
103,640 47,50 540,00 140 0,525 1,776
110,767 45,50 390,00 124 0,925 0
110,404 48,00 386,00 144 1,135 0,823
112,516 44,00 366,40 112 0,962 -2,592
104,755 45,50 274,40 124 2,205 0,575
105,643 43,00 224,00 104 2,935 -2,106
101,628 40,00 232,00 80 1,564 -2,702
96,418 40,00 264,00 80 1,134 -0,592
94,892 38,50 260,40 68 1,001 -1794
4.3. Grafik dan Pembahasan Pompa
Pembahasan :
Dalam grafik 4.1 terlihat bahwa daya pompa maksimum adalah 0,162 % terdapat pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0º atau terbuka penuh dan variasi jenis pendinginan dengan udara, dibanding dengan variasi lainya selisihnya relatif kecil, hal ini ditunjukkan pada variasi kran yaitu sebesar 0,159 % yang sebelumnya daya pompa adalah 0,162 %.
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Variasi Head, Bukaan Kran dan Pendingin vs Efisiensi Pompa
Pembahasan :
dan variasi jenis pendinginan dengan udara, selisih penurunan efisiensi yang terjadi pada tiap variasi berbeda – beda, ada yang mempunyai selisih kecil dan ada pula yang mengalami penurunan efisiensi yang cukup besar.dalam ketiga variasi itu terlihat dalam grafik 4.2 efisiensi paling rendah sebesar 0,099 % pada variasi head
Gambar 4.3 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Head 1,75 m Bukaan Kran 0º dan Pendingin Udara
Pembahasan :
dikarenakan pemanasan pada evaporator yang stabil dengan T1 maksimum 61 ºC T2 maksimum 75 ºC dan T3 maksimum 43 ºC, begitu pula suhu lingkungan yang merata dari awal hingga akhir pengambilan data. Hubungan kenaikan temperatur antara T1, T2, dan T3 seiring terhadap waktunya.
20
Gambar 4.4 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Head 1,50 m Bukaan Kran 0º dan Pendingin Udara
Pembahasan :
dari T1, T2 dan T3 saling berkaitan satu sama lain, apabila salah satu mengalami kenaikan atau penurunan maka temperatur sisi yang lain akan mengalami kenaikan atau penurunan pula, kecuali pada T4 ( temperatur lingkungan ).
20
Gambar 4.5 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Head 1 m Bukaan Kran 0º dan Pendingin Udara
Pembahasan :
jelas pada menit ke 0 sampai dengan menit ke 4, hal ini disebabkan nyala api spirtus mulai membesar dari penyalaan mula mula.
20
Gambar 4.6 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Bukaan Kran 15º Head 1,75 m dan Pendingin Udara
Pembahasan :
20
Gambar 4.7 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Bukaan Kran 30º Head 1,75 m dan Pendingin Udara
Pembahasan :
20
Gambar 4.8 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Pendingin Air Bukaan Kran 0º dan Head 1,75 m
Pembahasan :
4.4. Grafik dan Pembahasan Kolektor CPC
Gambar 4.9 Grafik Hubungan t (menit) vs Efisiensi Kolektor ( η kolektor) dan F’ Pada Data I Kolektor CPC
Pembahasan :
Dalam grafik 4.9 terlihat bahwa hubungan antara waktu dengan efisiensi kolektor maksimum sebesar 4,91 % pada menit ke 50 tetapi perbandingan antara waktu terhadap faktor efisiensi kolektor F’ mempunyai nilai yang sangat rendah yaitu sebesar 0,075, hal ini disebabkan semakin besar nilai G maka faktor efisiensinya semakin kecil karena nilai G menjadi pembagi dalam perhitungan faktor efisiensi kolektor F’.
Gambar 4.10 Grafik Hubungan t (menit) vs Efisiensi Kolektor ( η kolektor) dan F’ Pada Data II Kolektor CPC
Pembahasan :
Gambar 4.11Grafik Hubungan t (menit) vs Efisiensi Kolektor ( η kolektor) dan F’ Pada Data III Kolektor CPC
Pembahasan :
Gambar 4.12 Grafik Hubungan t (menit) vs Efisiensi Kolektor ( η kolektor) dan F’ Pada Data IV Kolektor CPC
Pembahasan :
Gambar 4.13 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Data I KolektorCPC
Pembahasan :
Gambar 4.14 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Data II KolektorCPC
Pembahasan :
Gambar 4.15 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Data III KolektorCPC
Pembahasan :
Gambar 4.16 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Data IV KolektorCPC
Pembahasan :
pada temperatur T8 karena terletak pada saluran keluar kolektor yang menuju ke evaporator.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Model telah berhasil dibuat
2. Daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.162 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0ºC dan pendingin udara.
3. Efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0,208 % pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0ºC dan pendingin udara.
4. Debit (Q) maksimum 0,568 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,75, bukaan kran 0ºC dan pendingin udara
5. Faktor efisiensi kolekor (F’) maksimum 1,066 pada data IV penelitian KolektorCPC
6. Efisiensi kolektor (ηkolektor) maksimum 9,547 % pada data penelitian ke IV kolektorCPC
1. Periksa sambungan dan pastikan tidak ada kebocoran agar tidak mempengaruhi kerja sistem.
2. Karena T7 pada pipa kecil evaporator maksimum 59 ºC oleh karena itu kolektor perlu disempurnakan yaitu dengan memperbesar luasan kolektor atau mengganti dengan jenis fluida yang mudah menguap atau memiliki nilai Cp rendah.
3. Dalam pengambilan data pada kolektor surya usahakan pada kondisi cuaca yang mendukung
DAFTAR PUSTAKA
Mahkamov, K.; Djumanov, D., Thermal Water Pumps On The Basis Of Fluid Piston Solar Stirling Engine. 1st International Energy Conversio, 17-21 August 2003, Portsmouth, Virginia
Smith, Thomas. C. B, (2005), Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston Engines. Peges 1-3
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
Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2000). Performance of a solar water pump with n-pentane and ethyl ether as working fluids, Energy Conversion and Management, Volume 41, Issue 9, 1 June 2000, Pages 915-927.
Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2001). Thermodynamic analysis and optimization of a solar thermal water pump, Applied Thermal Engineering, Volume 21, Issue 5, April 2001, Pages 613-627.
