POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN DUA EVAPORATOR PARALEL DENGAN VOLUME 155 CC TUGAS AKHIR - Pompa air energi termal menggunakan dua evaporator paralel dengan volume 155 cc - USD Repository

(1)

i

POMPA AIR ENERGI TERMAL

MENGGUNAKAN DUA EVAPORATOR PARALEL DENGAN VOLUME 155 CC

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Di Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

NATAN VINO HARSANTO NIM : 065214047

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(2)

ii Final Project

Presented as a partial fulfillment to obtain the Sarjana Teknik degree

In Mechanical Engineering study program

by

NATAN VINO HARSANTO Student Number : 065214047

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY

(3)

(4)

(5)

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. Di sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka

Yogyakarta, 29 Juli 2010

Penulis

(6)

vi

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

Nama : Natan Vino Harsanto Nim : 065214047

POMPA AIR ENERGI TERMAL

MENGGUNAKAN DUA EVAPORATOR PARALEL DENGAN VOLUME 155 CC

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,29 Juli 2010

(7)

vii INTISARI

Air sangat penting bagi kehidupan masyarakat pada umumnya, tetapi tempat sumber air biasanya lebih rendah dari tempat pemakaiannya sehingga diperlukan pompa untuk mengalirkannya. Pompa air yang kita kenal pada umumnya digerakkan dengan energi minyak bumi (dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua daerah di Indonesia terdapat jaringan listrik atau belum memiliki sarana transportasi yang baik sehingga bahan bakar minyak tidak mudah didapat. Alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air adalah energi termal. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh penelitian ini, yaitu dapat mengetahui debit pemompaan, daya pompa dan efsiensi pompa air energi termal mengggunakan dua evaporator paralel dengan volume 155cc.

Dalam penelitian ini dibuat pompa air energi termal mengggunakan dua evaporator paralel dengan simulasi penelitian menggunakan bahan bakar spirtus. Pompa air energi termal terdiri dari 4 (empat) komponen utama, (1) evaporator, (2) kotak pemanas/pembakar dengan bahan spirtus, (3) katup satu arah dan (4) selang osilasi. Variabel-variabel yang diukur pada pengujian pompa adalah temperatur sisi uap (T1) dan (T2), temperatur sisi dibawah pemanas pada sambungan tee (T3), temperatur udara lingkungan (T4), V out dan t out pemompaan.Variasi yang dilakukan pada pengujian pompa adalah ketinggian head (1,5m, 1,8m dan 2,5m), selang osilasi (1/2 inci dan 3/8 inci).

Hasil penelitian pompa air energi termal mengggunakan dua evaporator paralel dengan volume 155cc menunjukkan debit maksimum (Q) 73,74 , daya pompa maksimum (Wp) 0,022 watt, efisiensi pompa maksimum (η pompa) 0,014%.

(8)

viii

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.

(9)

ix

9. Aluisius Kris Martanto, Ardi Susatya dan Ag. Budi Santosa, teman seperjuangan dalam pembuatan penyelesaian Tugas Akhir ini.

10.Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin khususnya angkatan 2006 yang telah berjuang bersama dan memberikan masukan-masukan serta dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir.

11.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.

(10)

x 1.1 Latar Belakang………. 1.2 Rumusan Masalah……… 1.3 Tujuan Penelitian………. 1.4 Batasan Masalah……….. 1.5 Manfaat Penelitian………... BAB II DASAR TEORI………....

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan……….. 2.2 Dasar Teori………... 2.3 Penerapan Rumus……… BAB III METODE PENELITIAN………

3.1 Deskripsi Alat………. 3.2 Prinsip Kerja Alat ……….. 3.3 Variabel Yang Divariasikan………

(11)

xi

3.4 Variabel Yang Diukur………. 3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data……… 3.6 Analisa Data……… 3.7 Peralatan Pendukung………... BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN………...

4.1Data Penelitian………

4.2Perhitungan………..

(12)

xii

2.1 Gambar pompa air energi termal jenis pulsa jet air………...

2.2 Gambar pompa air energi termal jenis fluidyn pump...

2.3 Gambar pompa air energi termal jenis nifte pump...

2.4 Gambar pompa air energi termal jenis fluidyn pump...

2.5 Gambar pompa air energi termal jenis nifte pump...

2.6 Gambar pompa air energi termal jenis water pulse Jet...

2.7 Gambar evaporator tegak pompa air energi termal jenis water pulse jet...

3.1 Gambar skema alat penelitian... 3.2 Gambar detail evaporator………. 3.3 Gambar variasi head... 3.4 Gambar variasi diameter selang osilasi... 3.5 Gambar posisi evaporator... 3.6 Gambar posisi termokopel pada evaporator... 4.1 Gambar skema pengambilan data daya spirtus... 4.2 Grafik hubungan variasi head dengan debit pompa

menggunakan dua evaporator dan selang osilasi 3/8 inci……… 4.3 Grafik hubungan variasi head dengan daya pompa

menggunakan dua evaporator dan selang osilasi 3/8 inci……… 4.4 Grafik hubungan head dengan efisiensi pompa

menggunakan dua evaporator dan selang osilasi 3/8 inci………... 4.5 Grafik hubungan variasi diameter selang osilasi dengan debit pompa

menggunakan dua evaporator dan head 1.8 m……….

4.6 Grafik hubungan variasi diameter selang osilasi dengan daya pompa

(13)

xiii

4.7 Grafik hubungan variasi diameter selang osilasi dengan efisiensi

menggunakan dua evaporator dan head 1.8 m………

4.8 Grafik hubungan posisi evaporator (80cc) dengan daya pompa

menggunakan selang osilasi 3/8 dan head 1,8 m……….. 4.9 Grafik hubungan posisi evaporator (80cc) dengan efisiensi pompa

menggunakan selang osilasi 3/8 dan head 1,8 m………. 4.10 Grafik hubungan posisi evaporator (75cc) dengan daya pompa

menggunakan selang osilasi 3/8 dan head 1,8 m………. 4.11 Grafik hubungan posisi evaporator 75cc vs daya pompa

menggunakan selang osilasi 3/8 dan head 1,8 m……… 4.12 Grafik hubungan waktu (menit) dengan temperatur (ºC)

menggunakan dua evaporator pada head 1,5m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci……….. 4.13 Grafik hubungan waktu (menit) dengan debit (ml/menit)

menggunakan dua evaporator pada head 1,5m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci……….. 4.14 Grafik hubungan waktu (menit) dengan daya pompa (watt)

menggunakan dua evaporator pada head 1,5m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci……….. 4.15 Grafik hubungan waktu (menit) dengan efisiensi pompa (%)

menggunakan dua evaporator pada head 1,5m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci……….. 4.16 Grafik hubungan waktu (menit) dengan temperatur (ºC)

(14)

xiv

4.19 Grafik hubungan waktu (menit) dengan efisiensi pompa (%)

menggunakan dua evaporator pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci……….. 4.20 Grafik hubungan waktu (menit) dengan temperatur (ºC)

menggunakan dua evaporator pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi1/2 inci……….. 4.22 Grafik hubungan waktu (menit) dengan daya pompa (watt)

menggunakan dua evaporator pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 1/2 inci……….. 4.23 Grafik hubungan waktu (menit) dengan efisiensi pompa (%)

menggunakan dua evaporator pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 1/2 inci………. 4.24 Grafik hubungan waktu (menit) dengan temperatur (ºC)

menggunakan dua evaporator pada head 2,5m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci………. 4.25 Grafik hubungan waktu (menit) dengan debit (ml/menit)

menggunakan dua evaporator pada head 2,5m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci………. 4.26 Grafik hubungan waktu (menit) dengan daya pompa (watt)

(15)

xv

4.27 Grafik hubungan waktu (menit) dengan efisiensi pompa (%)

menggunakan dua evaporator pada head 2,5m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci……….. 4.28 Grafik hubungan waktu (menit) dengan temperatur (ºC) menggunakan satu

(16)

xvi

(17)

xvii

DAFTAR TABEL

4.1 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci... 4.2 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan

menggunakan dua evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci... 4.3 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan dengan menggunakan dua evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci... 4.4 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan

menggunakan dua evaporator, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci... 4.5 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan

menggunakan dua evaporator, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci... 4.6 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan

(18)

xviii

(19)

xix

(20)

(21)

1 BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Air adalah sumber kehidupan dan sumber daya alam yang tidak akan pernah tergantikan untuk kebutuhan hidup manusia sehari –hari .Pada umumnya air dipergunakan oleh masyarakat untuk minum, memasak, mencuci dan untuk keperluan lainnya. Ketersediaan air di Indonesia sangat melimpah namun pada umumnya sumber air terletak lebih rendah dari tempat air tersebut dipergunakan sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber ke tempat yang memerlukan.

Pompa air yang kita kenal pada umumnya digerakkan dengan energi minyak bumi (dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua daerah di Indonesia terdapat jaringan listrik atau belum memiliki sarana transportasi yang baik sehingga bahan bakar minyak tidak mudah didapat, disamping itu efek dari hasil pembakaran bahan bakar minyak selalu menimbulkan polusi udara dan pencemaran lingkungan yang dapat menimbulkan global warming, oleh sebab itu energi terbarukan yang ramah lingkungan menjadi alternatif lain yang sangat penting dalam mengatasi masalah tersebut.

(22)

tenaga tetapi waktu untuk melakukan kegiatan lain yang lebih produktif akan berkurang.

(23)

3

I.2 Rumusan Masalah

Unjuk kerja pompa air energi termal tergantung pada lama waktu penguapan fluida kerja dan lama waktu pengembunan uap. Waktu yang diperlukan untuk penguapan tergantung pada efisiensi pompa dalam mengumpulkan energi termal dan mengkonversikannya ke fluida kerja, juga tergantung pada sifat-sifat dan jumlah awal fluida kerja dalam sistem. Pada penelitian ini model pompa air energi termal yang digunakan yaitu menggunakan dua evaporator paralel dengan volume 155cc, ketinggian head (2.5 m,1.8 m dan 1.5m), diameter selang osilasi (3/8 inci) dan ( 1/2 inci ) untuk head 1.8 m. Diameter selang osilasi bertujuan untuk mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η pompa), waktu pemompaan (t out) dan besarnya volume keluaran yang dihasilkan (V).

I.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini, yaitu:

a. Membuat model pompa air energi termal jenis pulsejet air (water pulse jet) menggunakan dua evaporator paralel dengan volume 155cc. b. Mengetahui debit, daya, dan efisiensi pompa yang dapat dihasilkan. c. Membandingkan kinerja selang osilasi 3/8 inci dengan selang osilasi

(24)

I.4 Batasan Masalah

Pada penelitian pompa air energi termal menggunakan evaporator paralel dengan volume 155cc sumber panas menggunakan bahan bakar spirtus.

. I.5 Manfaat

Adapun manfaat yang diperoleh dari penelitian ini yaitu:

a. Menambah kepustakaan teknologi pompa air energi termal.

(25)

5 BAB II DASAR TEORI

2.1. Penelitian yang pernah dilakukan

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).

(26)

Penelitian lain yang pernah dilakukan seperti dalam Tugas Akhir “Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk Pompa Air Energi Termal Menggunakan Pompa Rendam” mampu menghasilkan Efisiensi sensibel kolektor maksimum adalah 12,68 %, daya pemompaan maksimum adalah 0,0893 Watt, Efisiensi sistem maksimum sebesar 0,132 %, faktor efisiensi maksimum adalah 57,218 % ( Yulia Venti Yoanita, 2009 ).

Pemodelan pompa air energi surya dengan kolektor pelat datar, dari grafik data diketahui suhu tertinggi mencapai 60 0C dengan demikian diperlukan fluida kerja yang memiliki titik didih dibawah 60 0C, unjuk kerja wash benzene yang titik didihnya 40 0C bisa deterapkan sebagai fluida kerja ( Triyono setiyo nugroho, V. Erwan widyarto. W, Bima tambara putra, 2009 )

Pompa air energi termal dengan evaporator 26 cc dan pemanas 78 watt, dari data yang diperoleh menunjukkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.119 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0,152 % padavariasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara, debit (Q) maksimum 0,417 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,75, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara (Widagdo, 2009).

(27)

7

ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara, debit (Q) maksimum 0,376 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,75, bukaan kran 0ºC dan pendingin udara (Triyono Setiyo Nugroho, 2009).

Pompa air energi termal dengan evaporator 39 cc dan pemanas 266 watt, dari data yang diperoleh menunjukkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.139 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 30ºC dan pendingin udara, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.060 % pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 30 ºC dan pendingin udara, debit (Q) maksimum 0,697 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,75, bukaan kran terbuka penuh dan pendingin udara (Mohammad Suhanto, 2009).

(28)

2.2. Dasar Teori

Pompa air energi termal umumnya adalah pompa air energi termal dengan jenis pulsajet air (water pulse 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 pulse jet) dengan menggunakan fluida kerja spirtus karena merupakan jenis pompa air energi termal yang paling sederhana dibandingkan yang lain.

Untuk jenis-jenis pompa air dapat dilihat pada gambar berikut ini:

Keterangan : 1. Fluida air

2. Sisi uap

3. Sisi panas 4. Sisi dingin 5. Tuning pipe

6. Katup hisap 7. Katup buang

(29)

9 Gambar 2.2 Pompa air energi termal jenis fluidyn pump

(30)

Discharge Suction

Gambar 2.4 Pompa air energi termal jenis fluidyn pump

Discharge Suction

(31)

11

Keterangan : 1. Tuning pipe 2. Kran osilasi 3. Gelas ukur 4. Tangki hisap

5. Katup hisap satu arah 6. Katup buang satu arah 7. Selang keluaran 8. _vaporator

9. _Pendingin

10. Kran pengisi fluida 11. Rangka

Gambar 2.4 Pompa air energi termal jenis water pulse jet.

(32)

2.3 Penerapan Rumus

Debit pemompaan yaitu jumlah volume yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan:

t V

Q= (2.1)

dengan:

V : volume air keluaran (ml) t : waktu yang diperlukan (detik)

(33)

13

Daya spirtus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :

t : waktu yang diperlukan untuk pemanasan (detik)

Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan besarnya daya fluida yang dihasilkan . Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :

(34)

14 3.1 Deskripsi Alat

Adapun skema alat penelitian pompa air energi termal menggunakan dua evaporator paralel dengan volume 155cc dapat dilihat pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Skema alat penelitian

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

(35)

15

Keterangan pompa :

1. Evaporator 7. Katup hisap satu arah 2. Kotak Pemanas (spirtus) 8 Tangki hisap

3. Corong Air Keluaran 9. Selang Osilasi 1/2 inci 4. Gelas ukur 10. Selang Osilasi 3/8 inci 5. Selang air keluaran 11. Kran Osilasi

6. Katup buang satu arah 12. Kerangka Evaporator :

Bahan : pipa tembaga,

Gambar 3.2 Detail evaporator 30 cm

5cm

11,5 cm

18,5 cm

5cm

2,54cm 1,9cm

(36)

Pompa air energi termal pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama: 1. Dua buah evaporator dengan panjang masing-masing 30 cm. 2. Kotak pemanas/pembakar dengan bahan spirtus.

3. Pompa termal evaporator parallel dilengkapi 2 katup satu arah pada sisi masuk dan sisi keluar.

4. Dua buah selang osilasi dengan diameter 3/8 inci dan 1/2 inci.

3.2 Prinsip Kerja Alat

Prisip kerja pompa dapat dijelaskan sebagai berikut :

(37)

17

berlangsung cepat dengan hentakan (pulse). 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.

3.3 Variabel Yang Divariasikan

Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu:

1. Variasi ketinggian head ( 1.5, 1.8 dan 2.5 m ) dengan selang osilasi (3/8 inci).

2. Variasi diameter selang osilasi (1/2 inci untuk Head 1.8 m).

3. Variasi posisi evaporator volume fluida kerja yang berbeda dengan selang osilasi 3/8 inci dan hanya dinyalakan satu evaporator untuk mengetahui kerja masing-masing pompa..

Berikut ini adalah skema gambar variabel yang divariasikan :

Gambar 3.3 Variasi head 2,5 m

(38)

Gambar 3.4 Variasi diameter selang osilasi

Gambar 3.5 Variasi posisi evaporator Selang Osilasi

1/2 inci

Selang Osilasi 3/8 inci

(39)

19

3.4 Variabel yang Diukur

Variabel-variabel yang diukur antara lain : -Temperatur pipa sisi uap (T1 dan T2 ) -Temperatur pada sambungan tee (T3) -Temperatur udara lingkungan (T4)

Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut dilakukan perhitungan untuk mendapatkan debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η pompa) serta daya spirtus (Wspirtus).

Gambar 3.6 Posisi termokopel pada evaporator T2 T1

T3

(40)

3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data

Metode pengumpulan data adalah cara-cara memperoleh data melalui percobaan alat. Metode yang dipakai untuk mengumpulkan data yaitu menggunakan metode langsung. Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat.

Langkah – langkah pengambilan data pompa :

1. Alat diatur pada ketinggian head 1.5,1.8 dan 2.5 m.

2. Mengatur penggantian diameter selang osilasi yang akan dipakai. 3. Mengatur penggantian jumlah volume spritus ( volume spritus, masing-masing 100 cc ).

4. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem.

5. Memasang termokopel dan alat ukur yang digunakan. 6. Mengisi bahan bakar spirtus.

7. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

8. Mencatat suhu T1, T2, T3,T4, waktu, serta volume air yang dihasilkan pompa.

(41)

21

3.6 Analisa Data

Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : temperatur sisi uap (T1) dan (T2), temperatur sambungan tee (T3), temperature udara lingkungan sekitar (T4),volume output air (V) dan waktu pemompaan (t) 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 (η pompa).

Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan : waktu vs daya pemompaan dan efisiensi pompa.

3.7 Peralatan Pendukung

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a. Stopwatch

Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mengalir. b. Gelas Ukur

Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari pompa air setelah jangka waktu tertentu.

c. Ember

(42)

d. Thermo Logger

Alat ini digunakan untuk mengukur suhu pada kolektor, dan suhu air kondensor per menit.

e. Adaptor

Alat ini digunakan untuk merubah arus AC menjadi arus DC. Adaptor yang digunakan memiliki tegangan 12 Volt.

f. Termokopel

Digunakan untuk mendeteksi suhu dan menghubungkan ke display. g. Kerangka

(43)

23 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Penelitian

Dari penelitian ini diperoleh data pompa seperti pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.24

Tabel 4.1 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci

Tabel 4.2 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci

(44)

Tabel 4.3 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan dengan menggunakan dua evaporator, head 1,5m dan diameter selang osilasi 3/8 inci

Waktu (menit) ke- T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Volume (ml)

Waktu (menit) ke- T1 (°C) _{T2 (°C)} _{T3 (°C)} _{T4 (°C)} _{Volume (ml)}

0 67 58 51 25 0

3 150 141 53 26 140

(45)

25

Tabel 4.5 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci (Lanjutan)

Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Volume (ml)

9 154 139 53 26 700

12 155 147 56 26 880

14,46 139 123 58 26 1020

Tabel 4.6 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci

(46)

0 28 27 29 25 0

3 86 59 49 25 0

6 150 101 57 25 380

(47)

27

Tebel 4.10 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 2,5 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci (Lanjutan)

12 145 99 59 25 700

15 129 91 59 26 720

(48)

Tabel 4.13 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kiri, head 1,8m dan diameter selang osilasi 3/8 inci

(49)

29

Tabel 4.15 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kiri, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci

(50)

Tabel 4.17 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kanan, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci

(51)

31

Tabel 4.19 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (75cc) pada posisi kiri, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci

(52)

Tabel 4.20 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (75cc) pada posisi kiri, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci (Lanjutan)

Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Volume (ml)

21 35 112 51 26 8400

24 35 146 50 26 9320

25,07 33 115 51 26 9520

(53)

33

Tabel 4.22 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (75cc) pada posisi kanan, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci

(54)

Tabel 4.24 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (75cc) pada posisi kanan, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci

0 60 33 40 27 0

3 86 34 50 26 380

6 154 38 51 26 1360

9 158 38 51 27 2260

12 158 38 51 27 2960

15 147 37 51 27 3480

18 130 37 51 26 3980

21 126 35 51 27 4380

24 104 34 51 26 4780

(55)

35

4.2 Perhitungan

4.2.1 Perhitungan Pompa

Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Tabel 4.1

Perhitungan nilai Q ( debit )

Besarnya volume keluaran adalah 620ml, dan waktu yang diperlukan selama 14,10menit, sehingga debit yang dihasilkan :

s

Daya pemompaan (Wp) yang dihasilkan dapat dihitung dengan Persamaan 2.2 :

0,0108 watt

Efisiensi pompa dapat dihitung dengan Persamaan 2.4. Karena pada variasi ini menggunakan pemanas 156 watt atau yang berarti volume spirtus yang digunakan adalah 200 cc. maka nilai daya spritus dikalikan dua.

(56)

4.2.2 Perhitungan Daya Spirtus

Metode yang dipakai untuk mencari daya spirtus yaitu dengan mengumpulkan data menggunakan metode langsung.

Langkah – langkah pengambilan data untuk daya spirtus :

1. Mempersiapkan air 500ml dan mempersiapkan spirtus 100ml 2. Mengisi bahan bakar spirtus.

3. Mulai memanaskan air dalam waktu tertentu dan dijaga jangan sampai terjadi penguapan.

4. Mencatat perubahan temperatur air yang terjadi.

5. Pengambilan data perubahan temperatur dilakukan setiap 30 detik.

Berikut ini adalah skema pengambilan data untuk daya spirtus

Gambar 4.1 Skema pengambilan data daya spirtus

Sehingga daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan Persamaan 2.3.

Air

Termokopel

(57)

37

Untuk perhitungan selanjutnya terdapat dalam Tabel 4.25 sampi dengan Tabel 4.28 Tabel 4.25 Perhitungan pompa variasi head dengan diameter selang osilasi ⅜ inci dengan dua evaporator

Data Head (m) Debit (ml/menit) Daya Pompa (watt) Efisiensi Pompa(%)

I 1,5 43,97 0,0108 0,0069

(58)

Tabel 4.27 Perhitungan pompa variasi posisi dengan satu evaporator dan menggunakan diameter selang osilasi ⅜ inci

Data

Tabel 4.28 Perhitungan pompa variasi posisi dengan satu evaporator dan menggunakan diameter selang osilasi ⅜ inci

(59)

39

4.3. Grafik dan Pembahasan Pompa

Gambar 4.2 Grafik hubungan variasi head dengan debit pompa menggunakan dua evaporator dan selang osilasi 3/8 inci

Pembahasan Gambar 4.2 :

(60)

Gambar 4.3 Grafik hubungan variasi head dengan daya pompa menggunakan dua evaporator dan selang osilasi 3/8 inci

(61)

41

Gambar 4.4 Grafik hubungan head dengan efisiensi pompa menggunakan dua evaporator dan selang osilasi 3/8 inci

(62)

Gambar 4.5 Grafik hubungan variasi diameter selang osilasi dengan debit pompa menggunakan dua evaporator dan head 1,8m

(63)

43

Gambar 4.6 Grafik hubungan variasi diameter selang osilasi dengan daya pompa menggunakan dua evaporator dan head 1.8 m

(64)

Gambar 4.7 Grafik hubungan variasi diameter selang osilasi dengan efisiensi menggunakan dua evaporator dan head 1.8 m

(65)

45

Gambar 4.8 Grafik hubungan posisi evaporator (80cc) dengan daya pompa menggunakan selang osilasi 3/8 dan head 1,8 m

(66)

Pembahasan Gambar 4.8 dan Gambar 4.9:

Dari grafik dapat dilihat bahwa posisi evaporator sangat berpengaruh terhadap daya pompa dan efisiensi pompa, Diposisi kiri menghasilakan daya 0,069watt dan diposisi kanan menghasilkan daya 0,066watt.Sehingga efisiansi pompa yang dihasilkan diposisi kiri sebesar 0,088% dan diposisi kanan efisiensi pompa yang dihasilkan sebesar 0,085%. Hal ini disebabkan karena faktor pemanasan dan juga faktor pada sambungan pada tee.

(67)

47

Gambar 4.11 Grafik hubungan posisi evaporator 75cc dengan daya pompa menggunakan selang osilasi 3/8 dan head 1,8 m

Pembahasan Gambar 4.10 dan Gambar 4.11:

(68)

Gambar 4.12 Grafik hubungan waktu (menit) dengan temperatur (ºC) menggunakan dua evaporator pada head 1,5m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

(69)

49

Gambar 4.14 Grafik hubungan waktu (menit) dengan daya pompa (watt) menggunakan dua evaporator pada head 1,5m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

Gambar 4.15 Grafik hubungan waktu (menit) dengan efisiensi pompa (%) menggunakan dua evaporator pada head 1,5m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

(70)

(71)

51

(72)

(73)

53

(74)

(75)

55

(76)

Gambar 4.28 Grafik hubungan waktu (menit) dengan temperatur (ºC) menggunakan satu evaporator(80cc) dikiri pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

(77)

57

Gambar 4.30 Grafik hubungan waktu (menit) dengan daya pompa (watt) menggunakan satu evaporator(80cc) dikiri pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

(78)

Gambar 4.32 Grafik hubungan waktu (menit) dengan temperatur (ºC) menggunakan satu evaporator(80cc) dikanan pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

(79)

59

Gambar 4.34 Grafik hubungan waktu (menit) dengan daya pompa (watt) menggunakan satu evaporator(80cc) dikanan pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

(80)

Gambar 4.36 Grafik hubungan waktu (menit) dengan temperatur (ºC) menggunakan satu evaporator(75cc) dikiri pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

(81)

61

Gambar 4.38 Grafik hubungan waktu (menit) dengan daya pompa (watt) menggunakan satu evaporator(75cc) dikiri pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

(82)

.

Gambar 4.40 Grafik hubungan waktu (menit) dengan temperatur (ºC) menggunakan satu evaporator(75cc) dikanan pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

(83)

63

Gambar 4.42 Grafik hubungan waktu (menit) dengan daya pompa (watt) menggunakan satu evaporator(75cc) dikanan pada head 1,8m dan menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci

(84)

Pembahasan Gambar 4.12 – 4.43 :

(85)

65 BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Telah berhasil dibuat model pompa air energi termal jenis pulse jet air (water pulse jet) menggunakan dua evaporator paralel dengan volume 155cc

2. Debit (Q) maksimum 73,74 terdapat pada variasi head 1,8m menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci.

3. Daya pompa (Wp) maksimum adalah 0,022 watt terdapat pada variasi head 1,8m menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci.

4. Efisiensi pompa (η pompa) maksimum 0,014% terdapat pada variasi head 1,8m menggunakan diameter selang osilasi 3/8 inci.

(86)

5.2 Saran

1. Periksa dan pastikan tidak ada kebocoran pada pompa maupun sambungan pada selang agar tidak mempengaruhi kerja sistem.

2. Kurangi belokan atau pengecilan penampang pada sistem pompa, agar pompa memiliki kinerja yang baik.

3. Pastikan posisi katup hisap dan katup buang vertikal searah keatas dan pastikan posisi katup tidak miring karena akan memungkinkan terjadinya kebocoran pada katup tersebut.

4. Dalam pengisian sistem pompa dengan fluida kerja khususnya pada bagian evaporator harus terisi sempurna tanpa ada udara yang terjebak di dalamnya, agar pompa memiliki kinerja yang baik.

5. Usahakan selang osilasi dibuat tinggi agar pada saat pompa mulai bekerja fluida dalam selang tidak keluar karena akan mempengaruhi kerja sistem.

5.3 Penutup

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

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

(87)

67

DAFTAR PUSTAKA

Mahkamov, K.; Djumanov, D., Thermal Water Pumps On The Basis Of Fluid Piston

Solar Stirling Engine. 1st International Energy Conversion Engineering

Conference, 17-21 August 2003, Portsmouth, Virginia

Mohammad Suhanto, (2009). Pompa Air Energi Termal Dengan Evaporator 39 cc

dan Pemanas 266 Watt. Halaman 53.

Nugroho Triyono Setiyo, (2009). Pompa Air Energi Termal Dengan Evaporator 44 cc

dan Pemanas 78 Watt. Halaman 50.

Nugroho Triyono Setiyo, V. Widyarto Erwan. W, Putra Bima. T, (2009 ). Pemodelan