KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA
TERMOAKUSTIK PISTON AIR DENGAN DIAMETER
SELANG OSILASI 1 INCI
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan oleh:
Aditya Nugraha NIM : 095214073
Kepada
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2011
CHARACTERISTIC OF WATER PISTON
THERMOACCOUSTIC ENGINE WITH 1 INCH
DIAMETER OF OSCILLATION HOSE
FINAL PROJECT
Presented as fulfillment of the Requirements To obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering Study Programme
By:
Aditya Nugraha Student Number : 095214073
To
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
SCIENCE AND
ENGINEERING FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
i
TUGAS AKHIR
KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA
TERMOAKUSTIK PISTON AIR DENGAN DIAMETER
SELANG OSILASI 1 INCI
Disusun oleh: ADITYA NUGRAHA
NIM: 095214073 Telah disetujui oleh:
Pembimbing 1
Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T.
ii
TUGAS AKHIR
KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA
TERMOAKUSTIK PISTON AIR DENGAN DIAMETER
SELANG OSILASI 1 INCI
Dipersiapkan dan ditulis oleh: ADITYA NUGRAHA
Telah dipertahankan didepan panitia penguji pada tanggal 28 Februari 2011 dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji:
Nama lengkap Tanda tangan
Ketua : Ir. Petrus Kanisius Purwadi , M.T. ……….
Sekretaris : Ir. Rines, M.T. ……….
Anggota : Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T. ……….
Yogyakarta, 3 Maret 2011 Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
Dekan
(Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T.) HALAMAN PENGESAHAN
iii
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, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 25 Februari 2011 Penulis
iv
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Aditya Nugraha
Nomor Mahasiswa : 095214073
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA TERMOAKUSTIK PISTON
AIR DENGAN DIAMETER SELANG OSILASI 1 INCI
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me-ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta, 25 Februari 2011
Yang menyatakan
v
ABSTRAK
Pada kondisi saat ini, ketergantungan dunia akan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi masih sangat tinggi. Hal ini menjadi keprihatinan global, karena cadangan minyak bumi yang lambat laun semakin menipis dan pada suatu saat akan habis, dan juga polusi yang ditimbulkan.. Karena kesadaran akan semakin menipisnya cadangan minyak bumi itulah, para ilmuwan berlomba untuk mencari dan mengembangkan sumber energi alternatif. Termoakustik adalah salah satu prinsip yang bisa digunakan untuk menciptakan energi alternatif
Penelitian ini bertujuan membuat model alat untuk memanfaatkan energi panas yakni penggerak mula termoakustik. Energi panas dapat berasal dari energi surya, panas bumi, biogas atau panas buangan industri. Penggerak mula termoakustik mengkonversikan energi panas menjadi gerak mekanik. Gerak mekanik dapat dimanfaatkan misalnya untuk pompa air. Penelitian ini juga dilakukan untuk mengetahui karakteristik penggerak mula termoakustik yakni daya dan efisiensi maksimal.
Alat ini terdiri dari bagian pendingin, regenerator dari steelwool dengan panjang 60mm, tabung pendingin dengan diameter tabung 25 mm dan panjang tabung 100 mm, dan bagian osilasi berupa selang transparan dengan diameter 1 inci. Energi mekanik ini berupa gerak osilasi fluida zat cair dalam hal ini air yang berada di dalam selang yang sudah dibuat sedemikian rupa sehingga membentuk profil U. Osilasi adalah variasi periodik dalam hal ini terhadap waktu dari suatu hasil pengukuran. Osilasi dapat terbentuk karena adanya perbedaan tekanan di dalam alat. Untuk mengetahui karakteristik dilakukan beberapa variasi. Bagian yang divariasikan adalah tabung resonator yaitu tabung dengan diameter luar tabung 15,7 mm dan panjang 70 mm, tabung dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang 90 mm, tabung dengan diameter luar tabung 25,2 mm dan panjang 100 mm
Hasil yang didapat dari penelitian ini adalah daya maksimal yang terjadi sebesar 0,226 watt dan efisiensi maksimal terjadi yakni 0,279 %, terjadi pada penggunaan tabung resonator dengan diameter luar 25, 2 mm.
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Tugas akhir ini mengambil judul “Karakteristik Penggerak Mula Termoakustik Piston Air Dengan Diameter Selang Osilasi 1 Inci”.
Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini karena adanya bantuan dan kerjasama berbagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Romo Andreas Sugijopranoto, S.J., Direktur ATMI Surakarta yang memberikan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan studi di Universitas Sanata Dharma.
2. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
3. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Dosen Pembimbing Akademik.
4. Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T., Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 5. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing
penulis selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
6. Ayah, Ibu, dan kedua adikku yang merupakan harta yang paling berharga bagiku.
vii
7. Milka Mangesti, S.Psi. atas dorongan semangat dan kasih sayang nya.
8. Semua rekan-rekan ATMI - Sanata Dharma angkatan pertama, terimakasih atas dukungan dan kerjasamanya.
9. Serta semua pihak yang telah membantu atas terselesaikannya tugas akhir ini dan tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari dalam pembahasan masalah ini masih jauh dari sempurna, maka penulis terbuka untuk menerima kritik dan saran yang membangun.
Semoga naskah ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Jika ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya, terima kasih.
Surakarta, 25 Februari 2011 Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN PERSETUJUAN ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ... iv
ABSTRAK ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR NOTASI ... xx
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Tujuan ... 2
1.3 Manfaat ... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3
2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ... 3
2.2 Dasar Teori ... 5
BAB III METODE PENELITIAN ... 14
3.1 Skema alat penelitian ... 14
3.2 Variabel - variabel yang divariasikan ... 16
3.3 Variabel - variabel yang diukur dan cara pengukuran ... 17
ix
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25
4.1 Hasil pengambilan data ... 25
4.2 Pembahasan ... 41 BAB V ... 54 5.1 Kesimpulan ... 54 5.2 Saran ... 54 DAFTAR PUSTAKA ... 56 LAMPIRAN - LAMPIRAN ... 57
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus termodinamika pada gas ... 5
Gambar 2.2 Siklus termoakustik………...………...6
Gambar 2. 3 Resonator ... 7
Gambar 2. 4 Material regenerator dari steel wool ... 8
Gambar 2. 5 Material regenerator dari aluminium ... 8
Gambar 2. 6 Posisi awal mesin ... 9
Gambar 2. 7 Posisi pertama setelah diberi daya input (panas)…. ... 9
Gambar 2. 8 Posisi kedua setelah diberi daya input (panas) ... 10
Gambar 2. 9 Posisi ekspansi maksimal ... 10
Gambar 2. 10 Regenerator melepas panas ke arah gas ... 10
Gambar 2. 11 Posisi kompresi maksimal ... 11
Gambar 3.1 Penggerak mula termoakustik piston air…….……...………...14
Gambar 3.2 Penggerak mula termoakustik piston pejal………...15
Gambar 3.3 Posisi ketinggian awal air ( h0 )………....17
Gambar 3.4 Penampil termokopel………..……….…18
Gambar 3.5 Papan ukur…..……….…19
xi
Gambar 4.1 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………..…..41 Gambar 4.2 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………41 Gambar 4.3 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………....42 Gambar 4.4 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………..…43
xii
Gambar 4.5 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………..…43 Gambar 4.6 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………..…44 Gambar 4.7 Perbandingan antara suhu tabung pendingin, suhu regenerator, dan suhu tabung resonator terhadap waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………..45 Gambar 4.8 Perbandingan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm, diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm, diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool
dengan panjang regenerator 60
xiii
Gambar 4.9 Perbandingan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm, diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm, diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel
wool dengan panjang regenerator 60
mm………..……47 Gambar 4.10 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm………...……48 Gambar 4.11 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm………...48 Gambar 4.12 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 30 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm………...………49
xiv
Gambar 4.13 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm………..…50 Gambar 4.14 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak
mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm………...…50 Gambar 4.15 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 30 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm………...…51 Gambar 4.16 Perbandingan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 30 mm, 50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm………...………...…………52
xv
Gambar 4.17 Perbandingan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 30 mm, 50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm……….………..53
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………..25 Tabel 4.1 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. (lanjutan)………....26 Tabel 4.2 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan
menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………. ………26 Tabel 4.2 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. (lanjutan)………...….27 Tabel 4.3 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan
menggunakan tabung resonator diameter luar 25.2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm…………...………...…………28
xvii
Tabel 4.4 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm……….…...29 Tabel 4.4 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. (lanjutan)……….….…30 Tabel 4.5 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm……….………...30 Tabel 4.5 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. (lanjutan)…………...………31 Tabel 4.6 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan
menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 30 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. ………..………32
xviii
Tabel 4.7 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.……….….…33 Tabel 4.8 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. ……….………34 Tabel 4.9 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 30 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. ……….……35 Tabel 4.10 Tabel data untuk mencari daya spiritus dengan massa air yang dipakai 0,238 kg ………35 Tabel 4.11 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air
dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. ………..……….…38 Tabel 4.12 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………..……….…..…39
xix
Tabel 4.13 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.………..………40
xx
DAFTAR NOTASI
-CP : panas spesifik pada tekanan tetap (kJ/kg.K) -f : frekuensi (Hz)
-g : percepatan gravitasi (9,81 m/det2) -h max : beda tinggi kolom air (m)
-h0 : posisi ketinggian awal air (m) -m : massa (kg)
-P : tekanan hidrostatis (N/m2)
-V : volume perbedaan tinggi kolom air (m3) -W : daya (watt)
-ΔT : selisih temperatur (oK) -Δt : selisih waktu (detik) -η : efisiensi mesin (%) -ρ air : massa jenis air (kg/m3)
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pada kondisi saat ini, ketergantungan dunia akan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi masih sangat tinggi. Hal ini menjadi keprihatinan global, karena cadangan minyak bumi yang lambat laun semakin menipis dan pada suatu saat akan habis, dan juga polusi yang ditimbulkan. Cuaca ekstrim yang terjadi akhir – akhir ini merupakan bukti nyata dari akibat pemanasan global yang terjadi akibat efek rumah kaca, yang penyebab utamanya adalah gas CO2 hasil pembakaran dari bahan bakar yang berasal dari minyak bumi.
Karena kesadaran akan semakin menipisnya cadangan minyak bumi itulah, para ilmuwan berlomba untuk mencari dan mengembangkan sumber energi alternatif. Termoakustik adalah salah satu prinsip yang bisa digunakan untuk menciptakan energi alternatif. Penggerak mula termoakustik yang kami buat ini adalah alat yang sangat sederhana untuk mengubah energi panas menjadi energi gerak. Ide dasar dari termoakustik adalah fenomena osilasi gelombang suara dimana didalamnya terdapat aktifitas kompresi dan ekspansi terhadap partikel gas. Dari hasil pengamatan, ternyata selama aktifitas ini berlangsung suhu gas juga mengalami osilasi. Ketika gas tersebut berinteraksi dengan batas-batas solid sekitarnya akan terjadi pula osilasi perpindahan kalor dari gas ke batas tersebut. Jadi apabila suara merambat melalui celah yang relatif sempit
akan terjadi aliran panas/kalor ke dan dari dinding-dinding celah tersebut. Peristiwa semacam ini disebut sebagai efek termoakustik. Osilasi suhu ini tentu saja tidak terlalu berarti misalnya dalam kejadian gelombang suara dari manusia yang berbicara. Tetapi dengan menggunakan udara yang mendapatkan tekanan tinggi maka osilasi yang terjadi menunjukkan efek termoakustikyang signifikan.
1.2 Tujuan
1) Membuat model penggerak mula termoakustik yang berupa aplikasi dengan piston air dan dengan menggunakan piston pejal yang menggerakkan flywheel sebagai pembanding.
2) Mengetahui karakteristik yakni daya dan efisiensi maksimal dari penggerak mula termoakustik piston air yang menggunakan diameter selang osilasi 1 inci.
3) Mengetahui karakteristik dari penggerak mula termoakustik piston pejal yakni kecepatan putaran dari flywheel sebagai referensi.
1.3 Manfaat
1) Sebagai referensi untuk pengembangan prinsip termoakustik di masa mendatang untuk diaplikasikan dalam kehidupan sehari – hari.
2) Menambah semangat para generasi muda untuk lebih memanfaatkan sumber energi terbarukan untuk masa depan yang lebih baik
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan
Penelitian tentang termoakustik sudah dimulai sejak kira-kira 125 tahun yang lalu ketika Lord Rayleigh pertama kali memberikan paparan tentang efek thermoaccoustic melalui tulisannya “The Theory of Sound”, yang dipublikasikan pada tahun 1887. Dia mengungkapkan bahwa gelombang suara bisa menghasilkan perbedaan temperatur pada media yang dilaluinya ( gas ). Tetapi penelitian ini sempat berhenti selama kira-kira 80 tahun sampai saat Rott memulai publikasi penelitian tentang termoakustik pada tahun 1969 ( Peter Timbie, 2006).
Lebih dari 20 tahun yang lalu, Ceperley menunjukkan kemungkinan untuk mengembangkan mesin kalor tanpa bagian yang bergerak (piston). Dia mengakui bahwa gas yang berada pada aliran gelombang suara akan mengalami perubahan suhu regenerator yang berupa siklus thermodinamika seperti siklus stirling dan menyarankan sebagai mesin stirling tanpa piston dimana aliran gelombang suara berfungsi sebagai piston pada mesin stirling conventional (Yuku Ueda, 1996).
Sedangkan penelitian lain yang pernah dilakukan mengenai konservasi energi panas adalah penelitian tentang penelitian pompa air energi panas yaitu Pompa Air Energi Termal Menggunakan Evaporator Plat 35 cc. 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 pompa air energi panas surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor ( Sumathy et. al., 1995 ). 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 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 ).
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 (η pompa) 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 (Suhanto, 2009).
Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.167 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.213 %, dan debit (Q)
5 maksimum 0.584 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran 0 ºC dengan pendingin udara (Nugroho, 2009).
Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 35 CC ” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.053 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.015 %, dan debit (Q) maksimum 0.179 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran 0 ºC dengan pendingin udara (Setiyawan, Agung, 2011).
2.2 Dasar Teori
Prinsip kerja dari penggerak mula termoakustik yang kami teliti sebenarnya adalah proses kebalikan dari apa yang pertama kali dikemukakan oleh Lord Rayleigh. Dimana input daya adalah panas kemudian diubah menjadi energi tekanan (gas) dan gelombang suara (meskipun dalam sistem penggerak kami tidak terindikasi terdengar suara yang kemungkinan dikarenakan frekuensinya dibawah area pendengaran manusia ).
Kondisi normal Kondisi gas mampat Kondisi gas mengembang
Gambar 2.1 Siklus termodinamik pada gas
“Gambar di atas menunjukkan apa yang terjadi pada sebuah partikel gas pada saat terjadinya siklus thermodinamik. Ketika ada stimulasi impuls getaran gas akan mengalami pemampatan. Sebagai hasilnya temperatur dari partikel gas akan meningkat. Dan pada tahap yang berikutnya, ketika gas mengembang
temperatur akan berkurang dengan seketika. Suatu partikel gas yang dimampatkan cenderung melepaskan panas ke lingkungan, sedangkan saat mengembang gas akan menyerap panas dari lingkungannya. Karakteristik ini penting untuk mesin termoakustik sebab dengan cara ini panas dapat pindahkan dari satu ruang ke ruang yang lain.
Gambar 2.2 Siklus termoakustik
Dimulai pada saat tekanan minimum ( t=0) gas akan dimampatkan oleh gelombang suara. Pada saat perjalanan gelombang, perubahan dari gas adalah seperempat dari satu periode di belakang amplitudo tekanan. Dari sini gas mulai memampat (t=0) atau masih dalam posisi seimbang atau netral (Uo). Selama kompresi gas bergerak ke yang kiri (-U). Karena ada pemindahan kalor yang maksimal (isothermal propagation) kalor (Qw) dilepaskan ke regenerator (sebelah
7 kiri posisi seimbang). Pada setengah siklus yang kedua terjadi proses yang kebalikan. Kemudian saat ekspansi gas bergerak ke kanan (+dU) dari posisi seimbang dan disitu gas akan menyerap panas (Qc) dari regenerator. Sebuah siklus yang lengkap dikendalikan oleh suatu gelombang berjalan (suara) akan mengakibatkan kompresi gas, dan penurunan temperatur gas (Qw) di sisi kiri (-dU), ini terjadi pada saat temperatur gas (Tw) lebih tinggi daripada regenerator. Kemudian diikuti oleh ekspansi dan pengambilan panas dari regenerator (Qc) di sebelah kanan (+dU) pada saat temperatur gas yang rendah (Tc)”.
Resonator
Pada kenyataannya proses termodinamika dikendalikan dengan rambatan gelombang. Untuk meminimalkan kerugian dan menghasilkan gelombang sekuat mungkin, diperlukan suatu resonator suara. Resonator ini dapat dibandingkan dengan suatu pipa organ.
Gambar 2.3 Resonator
Frekuensi tergantung pada panjangnya, lebih panjang pipa resonator maka akan menurunkan frekuensi. Daya tergantung dari area melintang dari resonator. Sebagai tambahan, resonator berfungsi sebagai pemisah antara termoakustik di sebelah kiri dan pompa kalor di sebelah kanan.
Suatu kolom gas ber gerak maju mundur di area sempit pada resonator (gambar diatas). Sebagai hasilnya, tekanan pada kedua ujungnya bervariasi
dengan fungsi kebalikan, menciptakan kompresi dan ekspansi pada gas yang periodik. Fungsi dari resonator dapat dibandingkan dengan roda gila pada motor konvensional (ASTER, 2000-2011).
Regenerator
Selama terjadi siklus termodinamika regenerator akan menyerap kalor pada setengah siklus dan akan melepaskan panas ini pada setengah siklus yang lain. Syarat utama dari regenerator adalah materialnya bersifat konduktor panas. Kemampuan untuk menyerap dan melepas panas juga harus baik ( konstan terhadap waktu saat mengalami perubahan suhu). Hal ini akan membuat efisiensi lebih maksimal jika waktu yang dibutuhkan regenerator untuk menyerap dan melepas panas lebih kecil daripada waktu siklus termodinamika dan juga regenerator ini tidak boleh menghambat aliran gas. Material yang sesuai kriteria diatas antara lain steelwool, metal gauze atau metal foam, dan aluminium.
Gambar 2.4 Material regenerator dari steelwool
9
Prinsip kerja mesin
Dibawah ini akan dijelaskan prinsip kerja dari alat yang kami buat, yang merupakan siklus kebalikan dari konsep dasar awal dari termoakustik.
Dimulai dari kondisi saat mesin belum diberi daya input (Gambar 2. 6)
Gambar 2. 6 Posisi awal mesin
Gambar 2. 7 Posisi pertama setelah diberi daya input (panas)
Pada Gambar 2.7 gas yang berada didalam sistem akan mengalami kanaikan suhu, oleh karena itu gas akan lebih panas dari pada regenerator, dan regenerator akan menyerap panas tersebut. Bersamaan dengan itu karena saat temperatur naik maka gas akan memuai dan akan mendorong piston air. Disini juga terjadi pemindahan panas pada tabung pendingin.
Gambar 2. 8 Posisi kedua setelah diberi daya input (panas) Pada Gambar 2. 8 terlihat seiring memuainya gas suhu gas juga akan
cenderung menurun.
Gambar 2. 9 Posisi ekspansi maksimal
Pada gambar 2. 9 Terjadi ekspansi udara maksimal, disini suhu gas menjadi lebih rendah daripada suhu regenerator, dan tekanan hidrostatik air lebih besar daripada tekanan gas.
11 Pada Gambar 2.10 terlihat regenerator melepaskan panas ke gas, hal ini terjadi karena suhu gas lebih kecil daripada suhu regenerator, dan piston air akan menekan balik gas di dalam mesin.
Gambar 2. 11 Posisi kompresi maksimal
Gambar 2.11 menunjukkan bahwa karena ada tekanan balik dari piston air maka gas akan terkompresi, sehingga karena tekanan gas naik maka suhu gas juga akan naik pula. Karena gas juga masih mendapat panas dari sumber panas maka suhu gas menjadi lebih tinggi daripada suhu regenerator. Maka akan terulang siklus dari Gambar 2.6 sampai Gambar 2.11 secara terus menerus.
Rumus – rumus yang dipakai
Untuk menghitung tekanan dipergunakan Persamaan (2.1)
P = ρ . g . h ( 2.1 )
Pada Persamaan (2.1)
P = tekanan hidrostatis (N/m²) ρ = massa jenis air (kg/m³) g = percepatan gravitasi (m/det²) h = beda tinggi kolom air (m)
Dilihat secara analisis dimensional :
Secara logika ketika head nya semakin besar, maka tekanan yang terjadi semakin besar pula, maka Persamaan (2.1) dapat digunakan.
Untuk menghitung daya dipergunakan Persamaan (2.2)
W = P . V . f ( 2.2 )
Pada Persamaan (2.2) W = daya (watt)
P = tekanan hidrostatis (N/m²)
V = volume perbedaan tinggi kolom air (m3) f = frekuensi (Hz)
Dilihat secara analisis dimensional :
13
Secara logika ketika frekuensi osilasi semakin besar, maka daya yang terjadi semakin besar pula, maka Persamaan (2.2) dapat digunakan.
Untuk menghitung efisiensi dipergunakan Persamaan (2.3)
η = daya penggerak x 100 % ( 2.3 ) daya spirtus rata-rata
Untuk menghitung daya spiritus dipergunakan Persamaan (2.4)
Daya spiritus = m . Cp. ΔT/Δt ( 2.4 )
Pada Persamaan (2.4) m = massa air (kg)
Cp = ΔT = perbedaan temperature (oC)
Δt = perbedaan waktu (second)
Persamaan (2.4) merupakan pendekatan untuk mencari daya rata – rata dari spiritus. Dengan asumsi rugi – rugi akibat hilangnya kalor ke lingkungan dianggap tidak ada, dan juga kalor yang diserap oleh bejana dianggap tidak ada.
14
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Skema alat penelitian
Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah penggerak mula termoakustik piston air dengan diameter selang osilasi 1 inci. Sedangkan sebagai alat referensi kami memakai penggerak mula termoakustik piston pejal.
3.1.1 Penggerak mula termoakustik piston air.
Pada penggerak mula termoakustik piston air terdiri dari beberapa bagian penting. (lihat Gambar 3. 1).
Gambar 3.1 Penggerak mula termoakustik piston air 1 2 3 4 5 6 7 8
15 Keterangan : 1. tabung pendingin 2. pemanas spiritus 3. regenerator 4. tabung resonator 5. papan ukur 6. selang osilasi 7. fluida (air) 8. stand
3.1.2 Penggerak mula termoakustik piston pejal
Pada penggerak mula termoakustik piston pejal terdiri dari beberapa bagian penting. (lihat Gambar 3. 2).
Gambar 3.2 Penggerak mula termoakustik piston pejal dengan aplikasi flywheel 1
2
3 4 5
6
Keterangan : 1. pemanas spiritus 2. regenerator 3. tabung resonator 4. silinder 5. piston 6. flywheel 7. stand
3.2 Variabel - variabel yang divariasikan
Dari percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston air, variabel yang divariasikan adalah :
a) Ukuran tabung resonator
Diameter luar 15,7 mm dengan panjang tabung 70 mm Diameter luar 20 mm dengan panjang tabung 90 mm Diameter luar 25,2 mm dengan panjang tabung 100 mm
Sedangkan dari percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston pejal dengan aplikasi flywheel, variabel yang divariasikan adalah :
a) Material regenerator yakni : (1) steel wool dan (2) aluminium b) Panjang regenerator yakni : (1) 30 mm, (2) 50 mm, dan (3) 70 mm
17
3.3 Variabel - variabel yang diukur dan cara pengukuran
Untuk percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston air, variabel yang diukur adalah :
a) Suhu pada tabung pendingin. b) Suhu pada regenerator. c) Suhu pada tabung resonator. d) Panjang osilasi fluida. e) Frekuensi osilasi.
f) Ketinggian awal permukaan air (h0) dihitung dari skala pengukuran, sebelum mesin diberi daya input (energi panas).
Sedangkan untuk percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston pejal dengan aplikasi flywheel, variabel yang diukur adalah :
a) Suhu pada tabung pendingin. b) Suhu pada regenerator. c) Suhu pada titik pemanasan. d) Suhu pada silinder.
e) Putaran dari flywheel.
Cara pengukuran variabel tersebut adalah :
a) Untuk pengukuran suhu, cara pengukuran dengan menggunakan termokopel.
19
b) Untuk pengukuran panjang osilasi pada fluida digunakan papan ukur yang dipasang pada stand.
Gambar 3.5 Papan ukur
c) Untuk mengukur frekuensi dan putaran rpm pada flywheel digunakan stopwatch.
3.4 Langkah – Langkah Penelitian
a) Untuk percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston air, langkah – langkah yang dilakukan adalah :
1. Menyiapkan peralatan dan bahan. a) tabung resonator b) regenerator c) selang osilasi d) fluida (air) e) papan ukur f) pemanas spiritus g) besi untuk stand h) tabung pendingin 2. Membuat stand.
Dengan menggunakan potongan besi profil L dan bentuk stand sesuai kebutuhan dalam rangkaian tersebut.
3. Regenerator.
Memasukkan bahan regenerator yang terbuat dari bahan steel wool dalam tabung resonator dengan diameter luar tabung 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm, dengan panjang regenerator 60 mm.
4. Membuat tabung ruang dengan menggunakan selotip listrik dan selang, tabung pendingin dengan diameter luar 25 mm dan panjang 100 mm dihubungakan dengan tabung resonator yang telah terisi regenerator. 5. Merangkai selang osilasi hingga membentuk U dengan ketinggian sesuai
21
6. Memasukan air dalam selang dan ukur ketinggian air tersebut sesuai penelitian yang akan diuji.
7. Menyiapkan pemanas spiritus untuk membakar udara di dalam tabung resonator, dengan besar api yang konstan dan sesuaikan peletakan api supaya jangan membakar generator.
8. Mencatat ketinggian awal sebelum osilasi ( ho ). Ketinggian ho diukur dari posisi skala 0 di papan ukur.
9. Pembakaran dimulai dengan menyalakan api pada pemanas spiritus dan data mulai dicatat.
10.Mencatat waktu yang diperlukan untuk 10 kali osilasi.
11.Mencatat hasil percobaan dengan rentang waktu 1 menit hingga mencapai waktu yang telah ditentukan.
12.Mengulangi langkah 3 sampai 11 dengan menggunakan tabung resonator dengan diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm sehingga di dapatkan data yang lain.
13.Mengulangi langkah 3 sampai 11 kembali dengan menggunakan tabung resonator dengan diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm sehingga di dapatkan data yang lain.
14.Melakukan perhitungan dari data – data yang telah diperoleh sehingga diperoleh daya yang terjadi.
15.Membuat grafik hubungan daya dan waktu dari tiap – tiap variasi yang telah dilakukan sehingga dari grafik tersebut, kita bisa mengetahui efisiensi maksimal yang terjadi.
b) Sedangkan untuk percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston pejal, langkah – langkah yang dilakukan adalah :
1. Menyiapkan peralatan dan bahan. a) tabung resonator b) regenerator c) pemanas spiritus d) piston e) silinder f) flywheel g) stand h) o ring 2. Membuat stand.
Merangkai material kayu dan plat aluminium yang telah disiapkan, serta penguat dari bahan nylon dan kaca mikha.
3. Memasang choke pada piston.
4. Memasang piston pada stand yang telah disiapkan. 5. Regenerator.
Memasukkan bahan regenerator yang terbuat dari bahan steel wool dalam tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm, dengan panjang regenerator 70 mm diukur dari ujung tabung. 6. Memasang tabung resonator yang sudah berisi regenerator ke piston yang
sudah terpasang pada stand. Diantara ring penekan dan piston, dipasang o ring agar ruangan di dalam tabung resonator benar – benar vacum.
23
8. Memasang piston dan shaft yang dihubungkan ke flywheel.
9. Memasang pemanas spiritus pada stand, dengan jarak 10 mm dari regenerator, agar regenerator tidak ikut terbakar.
10.Mencatat data awal sebelum pemanas spiritus dinyalakan.
11.Pembakaran dimulai dengan menyalakan api pada pemanas spiritus dan data mulai dicatat.
12.Mencatat waktu yang diperlukan untuk 20 kali putaran flywheel.
13.Mencatat hasil percobaan dengan rentang waktu 2 menit hingga mencapai waktu yang telah ditentukan, yaitu 60 menit.
14.Mengulangi langkah 5 sampai 13 kembali dengan regenerator yang terbuat dari bahan steel wool dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 50 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 15.Mengulangi langkah 5 sampai 13 kembali dengan regenerator yang terbuat
dari bahan steel wool dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 30 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 16.Mengulangi langkah 5 sampai 13 kembali dengan regenerator yang terbuat
dari bahan aluminium dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 70 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 17.Mengulangi langkah 5 sampai 13 kembali dengan regenerator yang terbuat
dari bahan aluminium dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 50 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 18.Mengulangi langkah 5 sampai 13 kembali dengan regenerator yang terbuat
dari bahan aluminium dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 30 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain.
19.Dari data yang diperoleh, dibuat grafik hubungan antara waktu dan kecepatan rpm yang terjadi dari beberapa variasi yang telah dilakukan, sehingga dari grafik tersebut bisa diketahui pada variasi manakah putaran rpm maksimal terjadi.
25
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil pengambilan data
4.1.1 Dari pengambilan data yang telah dilakukan pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan selang osilasi 1 inci maka hasil yang didapat dapat dilihat pada Tabel 4.1 hingga Tabel 4.3.
Tabel 4.1 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.( h o = 13,8 cm ) No Menit ke Suhu Tabung Pendingin (OC) Suhu Regenerator (OC) Suhu Tabung Reaksi (OC) Suhu Ruangan (OC) Panjang Osilasi (Cm) Frekuensi (Hz) Keterangan 1 0 24 24 24 24 belum osilasi 2 2 25 61 155 24 5,5 2,8 mulai osilasi 3 4 25 75 235 24 6,0 2,8 4 6 25 75 252 24 6,5 2,8 5 8 26 78 261 24 6,5 2,8 6 10 26 81 240 25 6,0 2,8 7 12 26 77 260 25 6,0 2,8 8 14 26 80 228 25 6,0 2,8 9 16 26 81 248 24 6,0 2,8 10 18 26 83 227 25 6,0 2,8 11 20 26 82 233 24 6,0 2,8 12 22 26 82 217 25 6,0 2,8 13 24 26 81 225 25 6,0 2,8 14 26 26 82 252 25 6,0 2,8 15 28 27 82 243 25 6,0 2,8 16 30 27 78 253 25 6,0 2,8
Tabel 4.1 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. (lanjutan)
No Menit ke Suhu Tabung Pendingin (OC) Suhu Regenerator (OC) Suhu Tabung Reaksi (OC) Suhu Ruangan (OC) Panjang Osilasi (Cm) Frekuensi (Hz) Keterangan 17 32 26 80 249 24 6,0 2,8 18 34 27 80 244 25 5,5 2,8 19 36 27 82 225 25 5,0 2,8 20 38 27 81 261 25 5,0 2,8 21 40 27 77 249 25 6,0 2,8 22 42 26 75 266 25 5,5 2,8 23 44 26 75 256 25 5,5 2,8 24 46 26 81 234 24 5,5 2,8 25 48 26 84 242 25 5,5 2,8 26 50 26 82 235 25 5,5 2,8 27 52 26 82 250 25 5,5 2,8 28 54 26 83 249 24 5,5 2,8 29 56 26 83 243 25 5,5 2,8 30 58 27 83 258 25 5,5 2,8 31 60 26 80 254 25 5,5 2,8 api dimatikan 32 62 26 75 186 25 osilasi berhenti 33 64 27 43 62 25
Tabel 4.2 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. ( h o = 13,5 cm ) No Menit ke Suhu Tabung Pendingin (OC) Suhu Regenerator (OC) Suhu Tabung Reaksi (OC) Suhu Ruangan (OC) Panjang Osilasi (Cm) Frekuensi (Hz) Keterangan 1 0 24 24 24 24 belum osilasi 2 2 25 59 166 25 3,5 2,5 mulai osilasi
27
Tabel 4.2 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. (lanjutan)
No Menit ke Suhu Tabung Pendingin (OC) Suhu Regenerator (OC) Suhu Tabung Reaksi (OC) Suhu Ruangan (OC) Panjang Osilasi (Cm) Frekuensi (Hz) Keterangan 3 4 26 74 200 25 9,0 2,5 4 6 27 75 209 25 10,0 2,5 5 8 26 78 218 25 10,0 2,5 6 10 26 81 218 25 10,0 2,5 7 12 26 84 218 25 9,5 2,5 8 14 27 83 216 25 10,0 2,5 9 16 26 85 202 25 10,0 2,5 10 18 27 81 220 25 10,0 2,5 11 20 26 83 229 25 9,5 2,5 12 22 26 80 219 25 9,5 2,5 13 24 27 78 232 26 10,0 2,5 14 26 27 78 204 26 10,0 2,5 15 28 27 82 195 26 10,0 2,5 16 30 26 83 216 26 10,0 2,5 17 32 27 84 203 26 10,0 2,5 18 34 27 86 179 26 8,5 2,5 19 36 27 83 230 26 10,0 2,5 20 38 27 85 193 26 9,5 2,5 21 40 27 83 189 26 10,0 2,5 22 42 27 82 230 26 9,5 2,5 23 44 27 83 195 26 9,5 2,5 24 46 27 84 237 26 10,0 2,5 25 48 27 84 195 26 9,5 2,5 26 50 27 84 198 26 8,5 2,5 27 52 27 85 190 26 8,0 2,5 28 54 27 84 202 26 9,0 2,5 29 56 27 88 194 26 8,5 2,5 30 58 27 88 189 26 8,5 2,5 31 60 27 85 211 26 9,0 2,5 api dimatikan 32 62 27 osilasi berhenti
Tabel 4.3 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25.2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. ( h o = 22,6 cm ) No Menit ke Suhu Tabung Pendingin (OC) Suhu Regenerator (OC) Suhu Tabung Reaksi (OC) Suhu Ruangan (OC) Panjang Osilasi (Cm) Frekuensi (Hz) Keterangan 1 0 24 25 28 22 belum osilasi 2 2 24 26 109 22 3 4 24 32 187 22 4 6 24 45 226 22 10,5 2,5 osilasi mulai 5 8 24 50 227 22 11,0 2,5 6 10 24 50 230 22 12,0 2,5 7 12 24 58 227 22 12,5 2,5 8 14 24 59 235 22 11,0 2,5 9 16 24 59 235 22 12,5 2,5 10 18 24 61 227 22 12,5 2,5 11 20 25 62 228 22 12,0 2,5 12 22 24 64 224 22 12,0 2,5 13 24 25 64 222 22 11,5 2,5 14 26 25 64 227 22 13,5 2,5 15 28 25 64 227 22 12,5 2,5 16 30 25 62 227 22 12,5 2,5 17 32 25 61 228 22 13,0 2,5 18 34 25 62 227 22 12,5 2,5 19 36 25 64 224 22 13,0 2,5 20 38 25 62 228 22 12,5 2,5 21 40 25 62 227 24 12,5 2,5 22 42 25 64 220 24 12,0 2,5 23 44 25 65 225 22 11,0 2,5 24 46 26 64 222 24 11,0 2,5 25 48 24 64 220 24 12,0 2,5 26 50 25 64 222 22 11,5 2,5 27 52 25 64 221 24 11,0 2,5 28 54 25 64 221 22 11,5 2,5 29 56 26 64 219 22 11,0 2,5 30 58 25 62 221 24 10,0 2,5 31 60 26 64 219 22 10,5 2,5 api dimatikan 32 62 25 62 170 24 osilasi berhenti
29
4.1.2 Dari pengambilan data yang telah dilakukan pada Mesin Penggerak Termoakustik Piston Pejal dengan aplikasi Flywheel (sebagai referensi) dengan menggunakan regenerator Steel wool dan alumunium dengan panjang regenerator yang divariasi dapat dilihat pada tabel 4.4 hingga tabel 4.9
Tabel 4.4 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
No Menit ke- Suhu Tabung Pendingin (⁰C) Suhu Tabung reaksi (⁰C) Suhu Silinder piston (⁰C) Kecepatan Putaran (rpm ) Keterangan 1 suhu awal 25 26 27 - 2 0 25 43 27 - setelah1,5 menit mulai berputar 3 2 26 102 28 94 4 4 26 107 28 100 5 6 27 138 30 108 6 8 27 118 32 110 7 10 27 117 34 103 8 12 27 118 35 103 9 14 27 257 35 119 10 16 27 257 35 103 11 18 27 235 36 104 12 20 27 285 36 102 13 22 27 283 38 103 14 24 27 290 38 103 15 26 27 298 40 110 16 28 27 300 40 103 17 30 27 260 41 107 18 32 27 310 41 102 19 34 27 255 42 104 20 36 27 291 43 99 21 38 27 258 43 104 22 40 27 285 43 104 23 42 27 268 43 103 24 44 27 270 43 104
Tabel 4.4 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. (lanjutan)
No Menit ke- Suhu Tabung Pendingin (⁰C) Suhu Tabung reaksi (⁰C) Suhu Silinder piston (⁰C) Kecepatan Putaran (rpm ) Keterangan 25 46 27 265 43 94 26 48 27 320 44 98 27 50 27 280 44 100 28 52 27 275 43 97 29 54 27 340 43 95 30 56 27 270 43 97 31 58 27 290 43 104 32 60 27 246 43 94 api dimatikan 33 62 60 menit 30 detik flywheel berhenti
Tabel 4.5 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
No Menit ke- Suhu Tabung Pendingin (⁰C) Suhu Tabung reaksi (⁰C) Suhu Silinder piston (⁰C) Kecepatan Putaran (rpm ) Keterangan 1 suhu awal 24 25 25 - 2 0 26 35 25 - api dinyalakan 3 2 33 164 25 97 setelah 1,5 menit mulai berputar 4 4 44 211 25 121 5 6 53 203 26 119 6 8 56 221 26 121 7 10 57 224 27 119 8 12 57 219 27 122 9 14 58 217 27 119 10 16 59 222 27 118 11 18 59 224 27 120
31
Tabel 4.5 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. (lanjutan)
No Menit ke- Suhu Tabung Pendingin (⁰C) Suhu Tabung reaksi (⁰C) Suhu Silinder piston (⁰C) Kecepatan Putaran (rpm ) Keterangan 12 20 58 222 27 122 13 22 58 202 27 121 14 24 57 221 28 120 15 26 54 266 28 119 16 28 48 325 29 107 17 30 44 286 30 115 18 32 43 319 29 112 19 34 44 294 29 114 20 36 43 300 30 109 21 38 41 350 32 109 22 40 41 315 32 111 23 42 42 297 33 106 24 44 41 294 32 107 25 46 43 291 32 107 26 48 43 288 32 108 27 50 44 301 32 117 28 52 50 290 32 114 29 54 52 258 32 118 30 56 50 276 32 103 31 58 45 323 32 107 32 60 42 286 33 89 api dimatikan 33 62 60 menit 26 detik flywheel berhenti
Tabel 4.6 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 30 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
No Menit ke- Suhu Tabung Pendingin (⁰C) Suhu Tabung reaksi (⁰C) Suhu Silinder piston (⁰C) Kecepatan Putaran (rpm ) Keterangan 1 suhu awal 25 26 27 - 2 0 25 47 27 - setelah 1 menit 40 detik mulai berputar 3 2 38 291 27 106 4 4 60 235 27 122 5 6 80 170 27 129 6 8 90 187 27 123 7 10 86 184 28 128 8 12 90 180 28 128 9 14 94 152 28 122 10 16 96 177 28 123 11 18 91 186 29 121 12 20 92 165 29 129 13 22 97 194 30 121 14 24 96 168 30 122 15 26 99 154 30 123 16 28 99 174 30 121 17 30 98 156 30 117 18 32 100 180 32 115 19 34 100 170 32 125 20 36 99 187 32 125 21 38 97 182 32 122 22 40 94 198 32 125 23 42 94 185 33 121 24 44 93 184 33 116 25 46 89 171 33 123 26 48 83 197 33 121 27 50 88 259 33 120 28 52 90 171 33 124 29 54 94 185 33 125 30 56 97 187 33 125 31 58 99 187 33 125 32 60 100 200 34 112 api dimatikan 33 62 60 menit 30 detik flywheel berhenti
33
Tabel 4.7 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
No Menit ke- Suhu Tabung Pendingin (⁰C) Suhu Tabung reaksi (⁰C) Suhu Silinder piston (⁰C) Kecepatan Putaran (rpm ) Keterangan 1 suhu awal 26 26 34 - 2 0 26 128 34 - 3 2 27 244 34 - 4 4 27 268 34 - setelah 5 menit 40 detik mulai berputar 5 6 29 318 35 72 6 8 29 278 35 59 7 10 33 244 36 73 8 12 34 259 37 83 9 14 35 274 38 85 10 16 35 281 40 84 11 18 35 285 41 82 12 20 36 286 41 81 13 22 36 281 42 79 14 24 36 267 43 77 15 26 35 304 43 78 16 28 35 259 43 71 17 30 35 258 42 - fly wheel berhenti
Tabel 4.8 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
No Menit ke- Suhu Tabung Pendingin (⁰C) Suhu Tabung reaksi (⁰C) Suhu Silinder piston (⁰C) Kecepatan Putaran (rpm ) Keterangan 1 suhu awal 26 26 26 - 2 0 26 30 26 - 3 2 35 224 26 - 4 4 49 237 29 102 setelah 2.5 menit mulai berputar 5 6 57 240 27 107 6 8 61 220 27 110 7 10 66 210 27 107 8 12 64 219 28 108 9 14 65 208 29 110 10 16 65 212 29 101 11 18 66 216 30 107 12 20 64 208 30 105 13 22 64 218 30 106 14 24 62 228 32 105 15 26 62 222 33 99 16 28 62 217 33 101 17 30 62 221 34 103 18 32 61 251 34 103 19 34 61 218 34 102 20 36 60 217 34 98 21 38 61 211 34 100 22 40 61 206 34 99 23 42 62 219 34 99 24 44 64 219 35 99 25 46 62 211 35 100 26 48 62 217 35 100 27 50 65 202 35 92 28 52 65 205 35 95 29 54 61 232 35 97 30 56 60 222 35 99 31 58 62 212 35 86 32 60 61 252 35 75 api dimatikan 33 60 menit 20 detik flywheel berhenti
35
Tabel 4.9 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 30 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
No Menit ke- Suhu Tabung Pendingin (⁰C) Suhu Tabung reaksi (⁰C) Suhu Silinder piston (⁰C) Kecepatan Putaran (rpm ) Keterangan 1 suhu awal 24 24 24 - 2 0 25 64 25 - 3 2 51 147 25 - 4 4 76 174 25 94 setelah 2 menit 50 detik mulai berputar 5 6 101 166 25 94 6 8 113 164 26 112 7 10 115 182 26 104 8 12 115 193 27 112 9 14 110 235 27 109 10 16 116 205 27 102 11 18 118 185 27 107 fly wheel berhenti Dengan menggunakan Persamaan 2.4 maka bisa diketahuai daya rata – rata dari spiritus .
Tabel 4.10 Tabel data untuk mencari daya spiritus dengan massa air yang dipakai 0,238 kg .
t (detik) T (oC) ∆T(oC) Daya Spiritus (watt) 0 25 0 0 60 30 5 83,3 120 36 6 99,6 180 42 6 99,6 240 46 4 66.6 300 51 5 88,3 360 54 3 49,9 Rata - rata 81,2
Dari tabel diatas, maka didapatkan daya spiritus rata - rata 81,2 watt.
4.1.3 Cara Perhitungan
Dari data pengamatan yang kami lakukan maka kita bisa menghitung daya yang dihasilkan oleh mesin yang kami teliti.
Misalkan kita akan menghitung daya yang dihasilkan dari variasi pertama (data dari Tabel 4.1), maka kita ambil rata-rata dari data tersebut didapat :
H-maxosilasi yang dihasilkan = 6,5 cm. Frekuensi (f) = 2,8 Hz
Maka volume air dari h-max :
Setelah dicari Volume nya, dan sudah diketahui yaitu :
37
Maka didapatkan tekanan hidrostatis air :
( Persamaan 2.1 )
Sehingga daya yang dihasilkan :
( Persamaan 2.2 )
Dari persamaan tersebut maka didapatkan Tekanan dan Daya dari mesin yang dibuat,dengan ini perancangan mesin dengan skala besar bisa dibuat lebih lanjut.
Untuk menghitung Efisiensi dari data yang peroleh, kami menghitung dengan persamaan sebagai berikut :
η = daya penggerak x 100 % ( Persamaan 2.3 ) daya spirtus rata-rata
Maka η = 0,05874 watt x 100 % 81,2 watt
4.1.4 Tabel – tabel hasil
Tabel 4.11 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.
No Menit ke Panjang Osilasi (Cm) Frekuensi (Hz) Volume (ml) Tekanan Hidrostatis air (N/m2) Daya (watt) Efisiensi (%) 1 0 0 0 2 2 5,5 2,8 28 540 0,04209 0,0518 3 4 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 4 6 6,5 2,8 33 638 0,05878 0,0724 5 8 6,5 2,8 33 638 0,05878 0,0724 6 10 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 7 12 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 8 14 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 9 16 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 10 18 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 11 20 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 12 22 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 13 24 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 14 26 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 15 28 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 16 30 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 17 32 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 18 34 5,5 2,8 28 540 0,04209 0,0518 19 36 5,0 2,8 25 491 0,03478 0,0428 20 38 5,0 2,8 25 491 0,03478 0,0428 21 40 6,0 2,8 30 589 0,05009 0,0617 22 42 5,5 2,8 28 540 0,04209 0,0518 23 44 5,0 2,8 25 491 0,03478 0,0428 24 46 5,5 2,8 28 540 0,04209 0,0518 25 48 5,5 2,8 28 540 0,04209 0,0518 26 50 5,0 2,8 25 491 0,03478 0,0428 27 52 5,5 2,8 28 540 0,04209 0,0518 28 54 5,0 2,8 25 491 0,03478 0,0428 29 56 5,5 2,8 28 540 0,04209 0,0518 30 58 5,0 2,8 25 491 0,03478 0,0428 31 60 5,5 2,8 28 540 0,04209 0,0518
39
Tabel 4.12 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.
No Menit ke Panjang Osilasi (Cm) Frekuensi (Hz) Volume (ml) Tekanan Hidrostatis air (N/m2) Daya (watt) Efisiensi (%) 1 0 0 0 2 2 3,5 2,5 18 343 0,01522 0,019 3 4 9,0 2,5 46 883 0,10062 0,124 4 6 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 5 8 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 6 10 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 7 12 9,5 2,5 48 932 0,11211 0,138 8 14 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 9 16 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 10 18 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 11 20 9,5 2,5 48 932 0,11211 0,138 12 22 9,5 2,5 48 932 0,11211 0,138 13 24 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 14 26 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 15 28 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 16 30 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 17 32 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 18 34 8,5 2,5 43 834 0,08975 0,111 19 36 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 20 38 9,5 2,5 48 932 0,11211 0,138 21 40 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 22 42 9,5 2,5 48 932 0,11211 0,138 23 44 9,5 2,5 48 932 0,11211 0,138 24 46 10,0 2,5 51 981 0,12422 0,153 25 48 9,5 2,5 48 932 0,11211 0,138 26 50 8,5 2,5 43 834 0,08975 0,111 27 52 8,0 2,5 41 785 0,07950 0,098 28 54 9,0 2,5 46 883 0,10062 0,124 29 56 8,5 2,5 43 834 0,08975 0,111 30 58 8,5 2,5 43 834 0,08975 0,111 31 60 9,0 2,5 46 883 0,10062 0,124
Tabel 4.13 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.
No Menit ke Panjang Osilasi (Cm) Frekuensi (Hz) Volume (ml) Tekanan Hidrostatis air (N/m2) Daya (watt) Efisiensi (%) 1 0 0 0 2 2 0 0 3 4 0 0 4 6 10,5 2,5 53 1030 0,13682 0,168 5 8 11,0 2,5 56 1079 0,15016 0,185 6 10 12,0 2,5 61 1177 0,17870 0,220 7 12 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 8 14 11,0 2,5 56 1079 0,15016 0,185 9 16 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 10 18 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 11 20 12,0 2,5 61 1177 0,17870 0,220 12 22 12,0 2,5 61 1177 0,17870 0,220 13 24 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 14 26 13,5 2,5 68 1324 0,22617 0,279 15 28 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 16 30 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 17 32 13,0 2,5 66 1275 0,20972 0,258 18 34 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 19 36 13,0 2,5 66 1275 0,20972 0,258 20 38 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 21 40 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 22 42 12,0 2,5 61 1177 0,17870 0,220 23 44 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 24 46 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239 25 48 12,0 2,5 61 1177 0,17870 0,220 26 50 11,5 2,5 58 1128 0,16412 0,202 27 52 11,0 2,5 56 1079 0,15016 0,185 28 54 11,5 2,5 58 1128 0,16412 0,202 29 56 11,0 2,5 56 1079 0,15016 0,185 30 58 12,0 2,5 61 1177 0,17870 0,220 31 60 12,5 2,5 63 1226 0,19390 0,239
41
4.2Pembahasan
Dibawah ini adalah grafik dan pembahasan dari penelitian yang kami lakukan.
Gambar 4.1 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.
Dari Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa daya mulai naik pada menit ke 2, pada menit ke 10 sampai ke 30 daya berlangsung stabil dan mulai berfluktuasi setelah menit ke 30. Daya maksimal yang terjadi adalah 0,058 watt dan berlangsung pada menit ke 6 dan ke 8.
Gambar 4.2 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0 10 20 30 40 50 60
Da
ya (w
at
t)
Waktu (menit)
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0 10 20 30 40 50 60Efisiensi
(%
)
Waktu (menit)
Dari Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa efisiensi mulai naik pada menit ke 2, pada menit ke 10 sampai ke 30 daya berlangsung stabil dan mulai berfluktuasi setelah menit ke 30. Efisiensi maksimal yang terjadi adalah 0,072 % dan berlangsung pada menit ke 6 dan ke 8.
Gambar 4.3 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.
Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa daya mulai naik pada menit ke 4, daya yang terjadi cukup stabil pada menit ke 6 sampai menit ke 48, dan setelah itu terus berfluktuasi. Daya maksimal yang terjadi adalah 0,124 watt.
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0 10 20 30 40 50 60
Da
ya (w
at
t)
Waktu (menit)
43
Gambar 4.4 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.
Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa efisiensi mulai naik pada menit ke 4, efisiensi yang terjadi cukup stabil pada menit ke 6 sampai menit ke 48, dan setelah itu terus berfluktuasi. Efisiensi maksimal yang terjadi adalah 0,153 %.
Gambar 4.5 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0 10 20 30 40 50 60
Efisiensi
(%
)
Waktu (menit)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 10 20 30 40 50 60Da
ya (w
at
t)
Waktu (menit
)Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa daya mulai terjadi pada menit ke 6, daya berfluktuasi cukup signifikan. Daya maksimal yang terjadi adalah 0,226 watt dan terjadi pada menit ke 26.
Gambar 4.6 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.
Dari Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa efisiensi mulai terjadi pada menit ke 6, efisiensinya terus berfluktuasi. Efisiensi maksimal yang terjadi adalah 0,279 % dan berlangsung pada menit ke 26.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 10 20 30 40 50 60 70 Efisiensi (w at t ) Waktu (menit)
45
Gambar 4.7 Perbandingan antara suhu tabung pendingin, suhu regenerator, dan suhu tabung resonator terhadap waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.
Gambar 4.7 adalah perbandingan suhu pada variasi di mana daya dan efisiensi maksimal terjadi. Dari Gambar 4.7 bisa kita lihat bahwa suhu pada ke tiga titik mulai naik pada menit ke 6 dan setelah itu relatif stabil. Suhu tertinggi adalah pada tabung resonator, mencapai 2350 C. Sedangkan suhu regenerator rata – rata 600 C, dan suhu rata – rata tabung pendingin 250 C.
0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 50 60
Suhu (
oC)
Waktu (menit)
Suhu tabung pendingin Suhu regenerator Suhu tabung resonator
