KARAKTERISTIK POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN EVAPORATOR DUA PIPA PARALEL

(1)

i TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh: SUKMARTA PUTRA

NIM : 065214023

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

THE PROPERTIES OF THERMAL ENERGY WATER

PUMP USING TWO PIPE PARALEL EVAPORATOR

FINAL PROJECT

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

in Mechanical Engineering

By:

SUKMARTA PUTRA NIM : 065214023

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

iii

KARAKTERISTIK POMPA AIR ENERGI TERMAL

MENGGUNAKAN EVAPORATOR

DUA PIPA PARAREL

Disusun Oleh: Nama : Sukmarta Putra

NIM : 065214023

Telah disetujui oleh:

Pembimbing Utama tanggal 29 Juli 2010

(4)

(5)

v

Dengan ini kami menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan dan dibuat di perguruan tinggi manapun kecuali kami mengambil atau mengutip data dari buku yang tertera pada daftar pustaka. Dan sepengetahuan kami juga tidak terdapat karya tulis yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain. Sehingga karya tulis yang kami buat ini adalah asli karya penulis.

Yogyakarta,29 Juli 2010

Penulis

(6)

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

Nama : Sukmarta Putra Nim : 065214023

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta karya ilmiah saya yang berjudul :

KARAKTERISTIK POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN EVAPORATOR

DUA PIPA PARAREL

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 saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta,29 Juli 2010

(7)

vii

untuk menaikkannya, seperti pompa. Lazimnya, pompa air digerakkan oleh energi listrik. Namun, tidak semua daerah dapat dijangkau oleh jaringan listrik. Alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air adalah energi termal menggunakan bahan bakar spirtus. Akan tetapi, pompa air energi surya belum banyak ditemui di Indonesia sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajaki kemungkinan pemanfaatannya. Untuk itu peneliti membuat karya ilmiah berupa skema alat pompa energi termal. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu dapat mengetahui debit pemompaan, daya pompa, dan efisiensi pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet).

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Jesus Kristus dan Bunda Maria atas segala

berkah dan anugerah-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas

akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana

S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ Karateristik

Pompa Air Energi Termal Menggunakan Evaporator Dua Pipa Paralel ” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan

ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Budi Sugiharto S.T., M.T. selaku Ketua Program studi Teknik

Mesin.

3. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing tugas

akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Budi Setyahandana, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing akademik.

5. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan

materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

6. Ag. Rony Windaryawan yang telah membantu memberikan ijin dalam

(9)

ix

membantu dalam penyelesaian tugas akhir.

9. Yang terkasih Christina Ramya Hening yang selalu setia

mendampingi dan memberikan motivasi dalam berbagai hal.

10.Seluruh keluarga besar mahasiswa Teknik Mesin yang telah

memberikan dukungan selama ini.

11.Semua pihak yang telah membantu atas terselesainya Tugas Akhir ini

yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan

laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, Oleh

karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak

yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini

berguna bagi mahasiswa teknik mesin dan pembaca lainnya.

Yogyakarta, 29 Juli 2010

Penulis

(10)

x DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERNYATAAN PUBLIKASI ... vi

INTISARI ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xvi

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.l Latar Belakang ... 1

(11)

xi

2.1 Penelitian yang Pernah Dialakukan ... 4

2.2 Dasar Teori ... 6

2.3 Penerapan Rumus ... 13

BAB III. METODE PENELITIAN ... .15

3.1 Deskripsi Alat ... 15

3.1.1 Komponen Utama Alat ... 17

3.1.2 Perancangan Evaporator ... 17

3.2 Prinsip Kerja Alat ... 18

3.2.1 Pompa tanpa pendingin...18

3.2.2 Pompa dengan pendingin air ...19

3.3 Variabel yang Divariasikan ... 19

3.4 Variabel yang Diukur ... 22

3.4.1 Pompa tanpa pendingin...22

(12)

xii

3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data ... 24

3.6 Analisa Data ... ... 25

3.7 Peralatan Pendukung ... 26

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27

4.1 Data Penelitian Alat ... 27

4.2 Perhitungan Pompa ... 35

4.2.1 Data Pengujian Spirtus ... 35

4.2.2 Perhitungan Pompa Variasi selang osilasi ½ inci ... 37

4.2.3 Perhitungan Pompa Variasi selang osilasi 3/8 inci .... .38

4.2.4 Perhitungan Pompa dengan Variasi Pendingin dengan selang osilasi 3/8 inci……….38

4.3 Pembahasan Pompa ... 39

4.3.1 Grafik Hubungan Suhu dengan Jenis Variasi ... 48

4.4 Grafik Hubungan Suhu dengan Waktu ... 54

(13)

xiii

DAFTAR PUSTAKA ... 63

LAMPIRAN ... 64

(14)

xiv DAFTAR TABEL

4.1 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inchi

dan Head 1,5 m ... 27

4.2 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Selang

Osilasi 1/2 inchi dan Head 1,5 m ... 27

4.3 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Selang

Osilasi 1/2 inch dan Head 1,5 m ... 28

4.4 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 Inci

dan Head 1,5 m ... 28

4.5 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 Inci

dan Head 1,5 m ... 28

4.6 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 Inci

dan Head 1,5 m ... 28

dan Head 1,8 m ... 29

(15)

xv

dan Head 1,8 m ... 29

dan Head 1,8 m ... 30

dan Head 2,5 m ... 31

(16)

xvi

dan Head 2,5 m ... 32

4.19 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin dengan

Selang Osilasi 3/8 inchi dan Head 2,5 m ... 33

4.20 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin dengan

4.21 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin dengan

4.23 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin dengan

(17)

xvii

2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet ... 6

2.2 Dimensi Evaporator ... 7

2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet ... 8

2.4_...P ompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ... 9

2.5 Sistem Kerja Fluidyn Pump ... 10

2.6 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump... 11

2.7 Sistem Kerja Nifte Pump ... 12

3.1 Skema Pompa Air Energi Termal ... 15

3.2 Skema Pompa Air Energi Termal Dengan Variasi Pendingin Ai ... 16

3.3 Dimensi Evaporator ... 17

3.3.1 Variasi Diameter Selang Osilasi ... 20

3.3.2 Variasi Ketinggian Head ... 21

3.3.3 Variasi Pendingin ... 21

(18)

xviii

3.4.2 Posisi Termokopel Pada Pompa Dengan Variasi Pendingin... 23

4.1 Grafik Hubungan Variasi Head 1,5 m , Variasi Selang dan Jenis

Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Debit Pompa

Maksimum ... 39

Pompa Tanpa Pendingin dengan Debit Pompa Maksimum ... 40

Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Debit Pompa

Maksimum ... 41

4.4 Grafik Hubungan Variasi Head 1,5 m, Selang Osilasi dan Jenis

Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) Daya Pompa Maksimum .. 42

PompaTanpa Pendingin Daya Pompa Maksimum ... 43

Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) Daya Pompa Maksimum .. 44

4.7 Grafik Hubungan Variasi Head1,5 m, Selang Osilasi dan Jenis

Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Efisiensi Pompa

(19)

xix

Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Efisiensi Pompa

Maksimum ... 47

4.10 Grafik Hubungan Suhu T1 Dengan Variasi Head 1,5 m, Selang

Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin Air atau Kondenser dan Tanpa

Pendingin) ... 48

Osilasi dan Jenis Pompa Tanpa Pendingin ... 49

Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin Air atau Kondenser dan Tanpa

Pendingin) ... 50

Osilasi dan Jenis Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) ... 51

Osilasi dan Jenis Pompa Tanpa Pendingin ... 52

(20)

xx

4.16 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada Variasi Selang

Osilasi ½ inci dengan Head 1,5 m ... 54

Osilasi 3/8 inci dengan Head 1,5 m ... 55

Osilasi 3/8 inci dengan Head 1,5 m dan Pendingin Air ... 60

(21)

1 1.1. Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan penting atau pokok bagi kehidupan manusia. Air selama ini digunakan untuk mandi, memasak, pengairan sawah, serta masih banyak lainnya. Ketersediaan air di Indonesia merupakan salah satu keunggulan yang dimiliki bangsa kita yang belum digali dan dioptimalkan. Tapi semua itu akan menjadi sia-sia jika apa yang kita punya tidak kita olah dengan sebaik-baiknya. Selama ini kita selalu mempunyai ketergantungan terhadap bangsa lain padahal potensi yang dimiliki bangsa ini sangatlah mampu untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Negara kita sebenarnya sangatlah kaya, karena tidak hanya air yang tersedia dengan melimpah, tapi sarana untuk mengolah atau mengelola pun sudah tersedia.

Selama ini pada umumnya pompa air dapat digerakkan energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua daerah di Indonesia dapat menikmati jaringan listrik, selain itu penggunaan energi listrik menyebabkan biaya penyediaan air menjadi mahal, sehingga mengurangi kemampuan masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidup yang lain. Alternatif lain pompa air energi termal, jenis pompa air energi termal yaitu pompa air energi termal dengan jenis pulsajet (Water Pulse Jet)

(22)

2

energi surya. Untuk memanfaatkan energi surya tersebut salah satunya bisa menggunakan kolektor surya plat datar jenis Compound Parabolic Collector (CPC) sehingga perlu dilakukan penelitian berikutnya tentang karakteristik kolektor tersebut yang merupakan teknologi sederhana sehingga mempunyai peluang dimanfaatkan masyarakat untuk diaplikasikan pada pompa tersebut. Unjuk kerja kolektor surya untuk memompa air atau yang lebih sering disebut pompa air energi surya di Indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan penelitian agar dapat diaplikasikan menjadi alat yang berguna bagi masyrakat.

1.2. Perumusan Masalah

Pada penelitian ini yaitu model pompa air energi termal dengan variasi evaporator, ketinggian head, diameter selang osilasi dan jenis pendingin air untuk mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η pompa).

Variabel pengukuran saat pengujian pompa keseluruhan antara lain : a) Pompa tanpa pendingin

- suhu ( T1, T2, T3, T4 ) - waktu pemompaan (t out)

- volume keluaran yang dihasilkan (V) b) Pompa dengan mengunakan pendingin air

- suhu ( T1, T2, T3, T4 ,T5, T6, T7 ) - waktu pemompaan (t out)

(23)

1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan penelitian :

1. Mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi (η pompa) maksimum pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet).

2. Menerapkan teori yang sudah ada ke dalam praktek pembuatan dan pengujian alat.

Manfaat penelitian :

1. Menambah kepustakaan tentang pompa air energi termal.

2. Dapat diaplikasikan dimasyarakat luar negri khusunya pada masyarakat Indonesia.

(24)

4 BAB II DASAR TEORI

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan

Penelitian pada pompa air energi surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor ( Sumathy et. al., 1995 ). Penelitian pompa energi panas berbasis motor stirling dapat secara efektif memompa air dengan variasi head antara 2 – 5 m ( Mahkamov, 2003 ). Penelitian pompa air energi panas oleh Smith menunjukkan bahwa ukuran kondenser yang sesuai dapat meningkatkan daya output sampai 56% ( Smith, 2005 ). Penelitian 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

(25)

sistem.Waktu pengembunan tergantung pada luasan optimum koil pendingin ( Wong, 2001 ).

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

Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 39 CC dan Pemanas 266 Watt” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.139 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.060 % pada variasi bukaan kran 30 ºC, dan debit (Q) maksimum 0,697 liter/menit pada variasi ketinggian head 1,75 m dan bukaan kran penuh atau 0 ºC dengan pendingin udara (Mohammad Suhanto, 2009).

(26)

6

2.2 Dasar Teori

Pompa air energi termal pada umumnya menggunakan jenis pulsa jet air (water pulse jet) seperti pada gambar 2.1 dan gambar 2.2, pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump seperti gambar 2.4, serta pompa air energi termal dengan jenis nifte pump padagambar 2.6. 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.

Gambar 2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet

(27)

Gambar 2.2 Dimensi Evaporator

( Sumber : Triyono,2009)

Keterangan bagian-bagian Gambar 2.1 :

1. Tuning pipe 7. Selang keluaran

2. Kran osilasi 8. Evaporator

3. Gelas ukur 9. Pendingin

4. Tangki hisap 10. Kran pengisi fluida

5. Katup hisap satu arah 11. Rangka

(28)

8

Gambar 2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis pulse jet

( Sumber : Smith,2005 )

Keterangan bagian-bagian Pulse jet :

(29)

Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump

( Sumber : Smith,2005 )

Keterangan bagian-bagian Fluidyn Pump :

1. Displacer 6. Katup hisap 2. Penukar panas 7. Katup buang 3. Pemicu regenerasi 8. Sisi volume mati 4. Penukar panas 9. Pengapung 5. Tuning pipe

(30)

10

Gambar 2.5 Sistem Kerja Fluidyn Pump

( Sumber : Reinhold, 1983 )

(31)

Gambar 2.6 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump ( Sumber : Smith,2005 )

Keterangan bagian-bagian Nifte Pump :

1. Kekuatan piston 6. Katup

(32)

12

Gambar 2.7 Sistem Kerja Nifte Pump

( Sumber : Hopkinson, Cambridge University Engineering)

(33)

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)

Daya pemompaan yang dihasilkan pompa air dapat dihitung dengan persamaan :

(34)

14

Dengan :

mair : massa air yang dipanasi (kg)

Cp : panas jenis air (J/Kg ºC)

∆ T : kenaikan temperatur (o C)

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 :

(35)

15 3.1 Deskripsi Alat

Gambar 3.1 Skema Alat Tanpa Pendingin Keterangan :

1. Evaporator 8. Selang keluaran

2. Tutup evaporator 9. Corong keluaran

3. Seng 10. Kran pipa osilasi

4. Tempat spirtus 11. Selang osilasi

5. Katup tekan 12. Gelas ukur

6. Katup hisap 13. Rangka

(36)

16

Gambar 3.2 Skema Alat Dengan Pendingin Air.

Keterangan :

1. Evaporator

2. Kondenser

3. Bak penampung air kondenser

4. Selang sirkulasi air dingin

(37)

3.1.1 Komponen Utama Alat

Pompa termal pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama yaitu:

1. Evaporator menggunakan bahan dari pipa tembaga sebagai bagian yang

dipanasi.

2. Kotak pemanas / pembakaran yang terbuat dari plat tembaga sebagai tempat

bahan bakar spirtus.

3. Pendingin dengan menggunakan fluida air dari kondenser.

4. Tuning pipe atau pipa osilasi

3.1.2 Perancangan Evaporator

(38)

18

3.2 Prinsip Kerja Alat

Prisip kerja pompa dapat dijelaskan sebagai berikut :

3.2.1 Pompa tanpa pendingin

(39)

3.2.2 Pompa dengan pendingin air

Kondenser yang digunakan berbentuk pipa besi. Pada penelitian ini menggunakan sistem pendingin kondenser dengan fluida air. Air dalam bak penampung dihubungkan melalui selang menuju kondenser yang terhubung ke pipa evaporator . bak penampung diletakkan lebih tinggi dari kondenser agar air pendingin dapat bersirkulasi secara alami saat air pendingin yang berada di kondenser mulai mengalami kenaikan suhu pada waktu evaporator dipanasi.

3.3 Variabel Yang Divariasikan

Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu: 1. Variasi diameter selang osilasi ( 3

/8

dan 1/2 inchi ).

2. Variasi ketinggian head ( 1,50 ; 1,80 dan 2,50 m ).

(40)

20

(41)

Gambar 3.3.1 Variasi Ketinggian Head

(42)

22

3.4 Variabel yang Diukur

Variabel-variabel yang diukur antara lain : 3.4.1 Pompa tanpa pendingin

- Temperatur pipa sisi bagian atas evaporator (T1) ,

- Temperatur pipa sisi bagian bawah kotak pemanas spirtus (T2) , - Temperatur air keluaran (T3) ,

- Temperatur udara ruang (T4) .

(43)

3.4.2 Pompa dengan pendingin air

- Temperatur pipa sisi bagian atas evaporator (T1) ,

- Temperatur pipa sisi bagian bawah kotak pemanas spirtus (T2) ,

- Temperatur pipa kondenser sisi sirkulasi keluaran air dingin dari bak penampung (T3),

- Temperatur pipa kondenser sisi sirkulasi pengisian air panas ke bak penampung (T4),

- Temperatur air bak pendingin (T5), - Temperatur air keluaran (T6), - Temperatur udara ruang (T7).

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

(44)

24

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 : Pompa tanpa pendingin air :

1. Alat diatur pada ketinggian head 1,50 m.

2. Mengatur penggantian selang osilasi dengan diameter 3/8 inchi. 3. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem.

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

6. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

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

8. Ulangi no 2 – 7 pada pengujian selanjutnya dengan diameter selang osilasi ½ inchi.

(45)

Pompa dengan pendingin air :

1. Alat diatur pada ketinggian head 1,50 m.

2. Mengatur selang osilasi dengan diameter 3/8 inchi. 3. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem.

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

6. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

7. Mencatat suhu T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7 dan waktu serta volume air yang dihasilkan pompa.

8. Ulangi no.2 – 8 pada pengujian selanjutnya menggunakan head 2,5 m.

3.6 Analisa Data

Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : temperatur sisi bawah evaporator (T1), temperatur sisi dibawah pemanas spirtus (T2), temperatur sisi uap (T3), temperatur udara sekitar (T4), volume output air (V) dan waktu pemompaan (s) untuk menghitung debit aliran air (Q) pada variasi tertentu. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan debit aliran (Q) untuk menghitung daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η pompa).

(46)

26

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

Ember digunakan untuk menampung air yang akan dihisap. Air didalam ember ini juga dijaga ketinggiannya agar sama dari waktu ke waktu dengan cara diisi secara terus menerus.

f. Thermo Logger

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

g. Termokopel

(47)

27 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Penelitian

Pengambilan data pada penelitian pompa air energi termal menggunakan evaporator 2 buah pipa

½

inci dengan volume spirtus 340 ml diperoleh data-data pompa seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.25

Data I; Menggunakan 2 Buah Pipa Evaporator dan Tanpa Pendingin a) Head 1,5 meter

Tabel 4.1 Percobaan ke-1 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inchi dan Head(ketinggian) 1,5 m.

(48)

28

Tabel 4.3 Percobaan ke-3 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inchi dan Head (ketinggian) 1,5 m.

waktu Tabel 4.4 Percobaan ke-1 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inchi

dan Head (ketinggian) 1,5 m. waktu Tabel 4.5 Percobaan ke-2 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inchi

dan Head (ketinggian) 1,5 m. waktu Tabel 4.6 Percobaan ke-3 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inchi

(49)

b) Head 1,8 meter

Tabel 4.7 Percobaan ke-1 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inch dan Head (ketinggian) 1,8 m.

waktu Tabel 4.8 Percobaan ke-2 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inch dan Head (ketinggian) 1,8 m.

waktu

(menit) T1 T2 T3 T4 Keluaran(ml)

00:00 115 74 32 27 0 Tabel 4.9 Percobaan ke-3 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inch

(50)

30

Tabel 4.10 Percobaan ke-1 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi ½ inchi dan Head (ketinggian) 1,8 m.

waktu Tabel 4.11 Percobaan ke-2 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi ½ inchi dan Head (ketinggian) 1,8 m. Tabel 4.12 Percobaan ke-3 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi ½ inchi dan Head (ketinggian) 1,8 m.

(51)

c) Head 2,5 meter

Tabel 4.13 Percobaan ke-1 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inchi dan Head (ketinggian) 2,5 m

waktu Tabel 4.14 Percobaan ke-2 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inchi

dan Head (ketinggian) 2,5 m. waktu Tabel 4.15 Percobaan ke-3 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inchi dan Head (ketinggian) 2,5 m.

(52)

32

waktu Tabel 4.17 Percobaan ke-2 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inchi dan Head (ketinggian) 2,5 m.

(53)

Data II; Varisi Menggunakan Pendingin Berupa Air atau Kondenser a) Head 2,5 meter

waktu

(54)

34

b) Head 1,5 meter

(55)

Tabel 4.25 Data Pengujian Daya Spirtus

4.2Perhitungan Pompa

Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Tabel 4.1 Percobaan ke-I variasi head 1,5 m dengan selang osilasi ½ inchi.

Perhitungan nilai Q ( debit )

Dimana besarnya volume keluaran sebesar 8820 ml , dan waktu yang diperlukan selama 15 menit, sehingga debit yang dihasilkan :

(56)

36

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan

ρsebesar1000 kg/m3 dan g sebesar 9,8 m/s2 :

Wp = 1000 kg/m3 . 9,8 m/s2 . 0,0000098 m3/s . 1,5 m = 0,144 watt

Daya spritus dapat dihitung dari Tabel 4.25 Perhitungan Daya Spirtus: Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung setelah diketahui mair 1,5kg dan ∆T 35 ºC

Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan : η pompa =

Watt 490

0,144 _{x 100 %}

(57)

Tabel 4.2.1 Perhitungan Daya Spirtus

Tabel 4.2.2 Perhitungan Pompa Variasi selang osilasi ½ inci

(58)

38

Tabel 4.2.3 Perhitungan Pompa Variasi selang osilasi 3/8 inci Percobaan

Tabel 4.2.4 Perhitungan Pompa dengan Variasi Pendingin Kondenser dan diameter selang osilasi 3/8 inci

(59)

4.3Pembahasan Pompa

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Head 1,5 m, Variasi Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Debit Pompa Maksimum

(60)

40

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Head 1,8 m, Variasi Selang Osilasi dan Jenis PompaTanpaPendingin dengan Debit Pompa Maksimum

(61)

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Head 2,5 m, Variasi Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Debit Pompa Maksimum

(62)

42

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Head 1,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Daya Pompa

Pada variasi head 1,5 m, Menggunakan selang osilasi ½ inci dan jenis pompa tanpa pendingin daya maksimum sebesar 0,144 Watt , Sedangkan menggunakan selang osilasi 3/8 inci daya maksimum sebesar 0,131 Watt Selanjutnya pada variasi jenis pompa kondenser atau pendinginan menggunakan air dengan selang osilasi 3/8 daya maksimum sebesar 0,106 Watt. Hal tersebut disebabkan karena diameter selang osilasi dan ketinggian head juga berpengaruh pada tinggi fluida yang berosilasi dan tekanan yang dihasilkan dan mempengaruhi daya tekan yang dihasilkan oleh pompa. Daya maksimum untuk variasi selang osilasi dihasilkan oleh selang osilasi 1/2 inci sebesar 0,144 Watt, Karena fluida yang berosilasi pada selang ukuran 1/2 inci mampu menghasilkan tekanan yang lebih cepat dan lebih tinggi bila dibandingkan dengan selang osilasi

3/8

inci yang menghasilkan daya maksimum 0,131 Watt. Pada pompa

(63)

penguapan pada variasi pendingin air memerlukan waktu yang lebih lama, Dapat dilihat pada gambar 4.4.

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Head 1,8 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa Tanpa Pendingin dengan Daya Pompa

(64)

44

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Head 2,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Daya Pompa

(65)

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Head 1,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Efisiensi Pompa

(66)

46

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Head 1,8 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa Tanpa Pendingin dengan Efisiensi Pompa

(67)

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Head 2,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Efisiensi Pompa

(68)

48

4.3.1 Hubungan Suhu dengan Jenis Variasi

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Suhu T1 Dengan Head 1,5 m , Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin Air atau Kondenser dan Tanpa Pendingin)

Suhu ( T1 ) tertinggi pada variasi head 1,5 m tanpa pendingin dengan selang osilasi 3/8 inci sebesar 380 ⁰C, sedangkan pada variasi pendingin nya (T1) tertinggi sebesar 145 ⁰C . dengan menguanakan selang osilasi ½ (T1) sebesar 331 ⁰C. Hal ini disebabkan karena pada variasi pendingin tersebut diperlukan waktu

(69)

Gambar 4.11 Grafik Hubungan Suhu T1 Dengan Head 1,8 m , Selang Osilasi dan Jenis Pompa Tanpa Pendingin

Suhu ( T1 ) tertinggi pada variasi head 1,8 m tanpa pendingin dengan selang osilasi ½ inci sebesar 172 ⁰C, sedangkan. dengan menguanakan selang osilasi 3/8 (T1) sebesar 166 ⁰C. Hal ini disebabkan karena pada ketinggian ini

(70)

50

Gambar 4.12 Grafik Hubungan Suhu T1 Dengan Head 2,5 m , Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin Air atau Kondenser dan Tanpa Pendingin)

Pada suhu ( T1 ) pada head 2,5 m dengan selang osilasi ½ inci tanpa pendingin air atau kodenser hanya mampu menghasilakan suhu teringgi 171 ⁰C, pada selang osilasi 3/8 inci suhu T1 sebesar 160 ⁰C sedangkan pada variasi pendingin air atau kondenser nya ( T1 ) sebesar 148 ⁰C, disebabkan tekanan uap

(71)

Gambar 4.13 Grafik Hubungan Suhu T2 Dengan Head 1,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin dan Tanpa Pendingin)

(72)

52

Gambar 4.14 Grafik Hubungan Suhu T2 Dengan Head 1,8 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa Tanpa Pendingin

Suhu ( T2 ) tertinggi pada variasi head 1,8 m tanpa pendingin dengan selang osilasi ½ inci sebesar 86 ⁰C, sedangkan. dengan menguanakan selang osilasi 3/8 (T1) sebesar 134 ⁰C. Hal ini disebabkan karena pada ketinggian ini

(73)

Gambar 4.15 Grafik Hubungan Suhu T2 Dengan Head2,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin dan Tanpa Pendingin)

Pada variasi head 2,5 m menggunakan selang osilasi ½ tanpa menggunakan pendingin air atau kondenser menghasilakn suhu ( T2 ) maksimum 83⁰C, dan

dengan menggunakan selang osilasi 3/8 inci menghasilkan suhu ( T2 ) maksimum 90 ⁰C sedangkan pompa mengunakan pendigin air atau kondenser ( T2 ) dengan selang osilasi 3/8 inci maksimum sebesar 92 ⁰C. Hal ini disebabkan ( T1 )

(74)

54

4.4 Grafik Hubungan Suhu dengan Waktu

Gambar 4.16 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) Pada Variasi Head 1,5 m Selang Osilasi ½ inci dan Tanpa Pendingin Air

Suhu T1 lebih tinggi dibandingkan suhu lainnya, hal ini disebabkan karena pipa bagian atas evaporator terkena pemanasan yang paling besar. Kenaikan suhu maksimum pada T1 sebesar 299 ºC pada menit keduabelas dan terjadi penurunan suhu sewaktu api padam menjadi 292 ºC, Sedangkan T2 terlihat terjadi kenaikan suhu maksimum 81 ºC pada menit terakhir sewaktu api padam, karena uap air yang berada diatas evaporator sebagian ada yang menekan turun sampai kebawah, sehingga T3 air keluaran juga ikut naik dari 37ºC menjadi 38ºC, sedangkan untuk suhu T4 sebesar 27 ºC cenderung selalu tetap dari waktu awal pembakaran sampai api padam. Dapat dilihat pada gambar 4.16

(75)

Gambar 4.17 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) Pada Variasi Head1,5 m Selang Osilasi 3/8 inci dan Tanpa Pendingin Air

(76)

56

Gambar 4.18Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) Pada Variasi Head 1,8m Selang Osilasi 3/8 inci dan Tanpa Pendingin Air

(77)

Gambar 4.19 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) Pada Variasi Head 1,8m Selang Osilasi 1/2 inci dan Tanpa Pendingin Air

(78)

58

Gambar 4.20Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) Pada Variasi Head 2,5 m Selang Osilasi 1/2 inci dan Tanpa Pendingin Air

(79)

Gambar 4.21 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) Pada Variasi Head 2,5m Selang Osilasi 3/8 inci dan Tanpa Pendingin Air

(80)

60

Gambar 4.22 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) Pada Variasi Head 1,5 m Selang Osilasi 3/8 inci dan Pendingin Air

(81)

Gambar 4.23 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) Pada Variasi Head 2,5 m Selang Osilasi 3/8 inci dan Pendingin Air

(82)

62 BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan analisis data, perhitungan dan pembahasan diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Debit ( Q ) maksimum 0,588 ( liter/menit ) pada variasi ketinggian head 1,5 m dan diameter selang osilasi inci .

2. Daya pompa ( Wp ) maksimum adalah 0,148 Watt pada variasi ketinggian head 2,5 m dan diameter selang osilasi inci .

3. Efisiensi pompa ( η pompa ) maksimum 0,030 % pada variasi ketinggian head 2,5 m dan diameter selang osilasi inci .

5.2 Saran

Saran berdasarkan pada pembuatan dan pengujian alat yang telah dilakukan supaya dapat mengurangi kendala selanjutnya antara lain :

1. Dalam pembuatan evaporator, sebaiknya menggunakan pipa tembaga batangan atau jangan memakai pipa gulungan, karena selain mempermudah dalam perakitan.

(83)

3. Pada bagain tutup evaporator, pasangkan TBA secara rapat dan ditutup dengan kencang, hal ini dapat mengurangi kebocoran di bagian lubang pengisian fluida pada evaporator .

4. Periksa sambungan dan pastikan tidak ada kebocoran agar tidak mempengaruhi sistem kerja pada pompa .

5. Penggunaan selang osilasi dan selang air keluaran pakailah bahan yang transparan untuk mempermudah pengamatan.

(84)

64

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, Wiranto, Teknologi Rekayasa Surya, Material Penyimpan Panas (Bab 4), Cetakan Pertama, PT.Pradnya Paramitha, Jakarta.

Cengel, Yunus. A , Thermodynamics An Engieering Approach, Property Tables and Charts ( SI Units ). Fourth Edition, New York, San Fransisco, St.Louis, Edisi ke-5, Chapter 2.

Giles, Ranald, V., (1986). Schaum Series Mekanika Fluida dan Hidraulika, Edisi ke-2, Erlangga, hal 75.

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.

Nugroho, Triyono, S., (2009). Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt, Tugas Akhir, hal 48-49.

Reinhold, Van Nostrnad, Publishing., (1983).Liquid Piston Stirling Engines.

West, C.D. 1983.

Smith, Thomas. C. B, (2005), Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston Engines . Pages 1-3.

Sumathy, K.; Venkatesh, A.; Sriramulu, V., (1995). The importance of the condenser in a solar water pump, Energy Conversion and Management, Volume 36, Issue 12, December 1995, Pages 1167-1173.

Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2000). Performance of a solar water pump with n-pentane and ethyl ether as working fluids, Energy Conversion and Management, Volume 41, Issue 9, 1 June 2000, Pages 915-927.

Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2001). Thermodynamic analysis and optimization of a solar thermal water pump, Applied Thermal Engineering, Volume 21, Issue 5, April 2001, Pages 613-627.

WWW.Wikipedia.co.id Thermofluidics, c/o Hopkinson Laboratory, Cambridge University Engineering

Department, Trumpington Street, Cambridge, CB2 1PZ, U.K.

(85)

65