Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Program Studi Sains dan Teknologi
Oleh:
Beri Fajar Wicaksono NIM : 055214016
PROGRAM STUDI TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
2009
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Program Studi Sains dan Teknologi
Oleh:
Beri Fajar Wicaksono NIM : 055214016
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
2009
Presented as a meaning for gaining engineering holder
in Mechanical Engineering study programme
by
Beri Fajar Wicaksono NIM : 055214016
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2009
kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 10 Januari 2009
Penulis
Beri Fajar Wicaksono
sumber ke tempat dimana air tersebut digunakan. Dalam kehidupan sehari–hari banyak kita jumpai, pompa air yang dioperasikan menggunakan 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.Selain bahan bakar minyak, sebenarnya ada energi alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air, salah satunya adalah energi termal. Sebagai contoh energi termal dapat berasal dari alam (radiasi surya) dengan menggunakan kolektor CPC karena yang sederhana dan ekonomis biayanya. Tetapi informasi tentang unjuk kerja pompa air energi surya di indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinan pemanfaatannya. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti, yaitu dapat mengetahui debit, head, efisiensi kolektor dan efisiensi pompa yang dapat dihasilkan..
Pada penelitian ini akan dibuat model pompa air tanpa menggunakan pompa tanpa membran, dengan menggunakan fluida kerja bensin. Pompa air energi surya umumnya terdiri dari 3 (tiga) komponen utama yaitu: (1) evaporator, (2) pompa air dan (3) kondenser.Sebagai data diperlukan variabel-variabel yang harus diukur antara lain temperatur evaporator (T1), temperatur evaporator pipa
kecil(T2), temperatur fluida kerja setelah selang waktu tertentu (T3), temperatur air
pendingin masuk kondenser (T4),dan radiasi surya yang datang (G). Untuk
selanjutnya dari variabel-variabel tersebut dilakukan perhitungan untuk mendapatkan radiasi surya yang datang (Gt), faktor efisiensi kolektor (F’), efisiensi sensibel kolektor (η sensibel), debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi sistem (ηSistem). Efisiensi kolektor terdiri dari efisiensi sensibel kolektor (ηS).
Dari hasil penelitian yang diperoleh radiasi surya yang datang maksimal sebesar 1225watt/m2 terjadi pada data percobaan kolektor I, faktor efisiensi maksimal sebesar 32,373%, efisiensi sensibel kolektor maksimal sebesar 16,1 %, debit maksimal sebesar 0,1875 l/menit terjadi pada head 1,3 meter, daya pompa maksimal sebesar 0,0279 watt, terjadi pada ketinggian head 1,6 meter. Efisiensi sistem maksimal sebesar 0,00948 % terjadi pada ketinggian head 1,3 meter
.
Nama : Beri Fajar Wicaksono Nomor Mahasiswa : 055214016
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah ini saya yang berjudul :
KARAKTERISTIK KOLEKTOR SURYA CPC DENGAN PENYIMPAN
PANAS SENSIBEL UNTUK POMPA AIR ENERGI THERMAL.
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universiras 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. Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal 10 Februari 2009
Yang menyatakan
(Beri Fajar Wicaksono)
waktunya.. Tugas akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat
sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Judul tugas akhir yang penulis ambil adalah Pompa Air Energi Surya Dengan Fluida Kerja Air. Adapun alasan penulis memilih judul ini, adalah adanya penggunaan pompa air listrik di masyarakat untuk memenuhi kebutuhan air dalam kehidupan sehari-hari, sehingga penulis mencoba mencari solusi bagaimana cara untuk mengatasi kebutuhan akan air dalam masyarakat tanpa menggunakan energi listrik. Jika dibuat dalam skala ukuran yang besar, pompa air energi surya ini akan menghasilkan debit air yang sangat besar. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ir. Greg. Heliarko, S.J.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.S.C. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Budi Sugiharto S.T.,M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin dan selaku. Dosen Pembimbing Akademik.
3. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
4. Serta semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu per satu, yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
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 penelitian dan tugas akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.Terima kasih.
Yogyakarta, 2 Januari 2008
Penulis
HALAMAN PENGESAHAN ...v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ...vi
ABSTRAK...vii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEIMIS ...viii
KATA PENGANTAR ...ix
DAFTAR ISI...x
DAFTAR TABEL...xi
DAFTAR GAMBAR ...xii
BAB I. PENDAHULUAN...1
1.l Latar Belakang...1
1.2 Perumusan Masalah ...2
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ...3
BAB II. Tinjauan pustaka ...5
2.1 Penelitian yang pernah dilakukan ...5
2.2 Dasar teori...6
2.5 Prinsip Kerja Alat ...10
BAB III. METODE PENELITIAN ...13
3.1 Deskripi Alat...13
3.2 Peralatan Pendukung...14
3.3 Variabel Yang Divariasikan...15
3.4 Variabel Yang Diukur...15
3.5 Analisa Data...16
3.6 Tahapan Pelaksanaan ...16
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...19
4.1 Data penelitian ...19
4.2 Perhitungan ...22
4.3.Hasil Perhitungan...26
4.4 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan...31
BAB V. PENUTUP ...38
5.1Kesimpulan ...38
DAFTAR PUSTAKA ...39
LAMPIRAN...40
4.1 Data Penelitian Kolektor CPC I...…..….19
4.2 Data Penelitian Kolektor CPC II ...……...19
4.3 Data Penelitian Kolektor CPC III ...…..….20
4.4 Data Penelitian Kolektor CPC IV...…..…20
4.5 Data Pompa dengan head 1 meter...…..….21
4.6 Data Pompa dengan head 1,3 meter...21
4.7 Data Pompa dengan head 1,6 meter……….…….…...22
4.8 Data Hasil Penelitian Kolektor CPC I...…...…. 26
4.9 Data Hasil Penelitian Kolektor CPC II... 27
4.10 Data Hasil Penelitian Kolektor CPC III... 28
4.11 Data Hasil Penelitian Kolektor CPC IV... 29
4.12 Hasil Penelitian Q,Wspritus,Wpompa, η(head 1m)... 28
4.13 Hasil Penelitian Q,Wspritus,Wpompa, η(head 1,3m)…………....….….. 28
4.14 Hasil Penelitian Q,Wspritus,Wpompa, η(head 1,6m)...…... 29
1.1. Gambar deskripsi alat... ...3
2.1. Gambar prinsip kerja alat ...10
3.1 Gambar skema alat penelitian...13
3.2 Gambar posisi thermokopel...14
3.3 Skema pengujian kolektor CPC.... ...17
3.4 Skema pengujian pompa dengan spritus...18
4.1 Grafik hubungan waktu , GT , F’ pada percobaan I ...31
4.2 Grafik hubungan waktu , GT , F’ pada percobaan II...32
4.3 Grafik hubungan waktu , GT , F’ pada percobaan III ...33
4.4 Grafik hubungan Efisiensi sensibel ...34
4.5 Grafik hubungan Efisiensi sistem ...35
4.6 Grafik Hubungan Debit ...36
4.7 Grafik Hubungan Daya Pompa ...37
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Air merupakan keperluan sehari-hari masyarakat untuk minum, memasak, mencuci dan lain-lain. Air juga diperlukan untuk proses-proses tertentu di dalam industri. Sumber air umumnya terletak lebih rendah dari tempat air tersebut diperlukan sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber ke tempat yang memerlukan.
Kebutuhan sehari-hari masyarakat akan air (air tanah), dalam jumlah besar untuk minum, memasak, mencuci dan lain-lain. Umumnya sumber air terletak lebih rendah dari tempat air tersebut digunakan sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber ke tempat yang memerlukan.
tetapi waktu untuk melakukan kegiatan lain yang lebih produktif akan berkurang.
Alternatif lain adalah memanfaatkan sumber energi alam untuk memompa air, tergantung potensi yang ada di daerah tersebut maka sumber-sumber energi alam yang dapat dimanfaatkan untuk memompa air adalah energi air, energi angin atau energi surya. Pemanfaatan energi surya untuk memompa air dapat dilakukan dengan dua cara yaitu menggunakan sel surya atau menggunakan kolektor surya. Sel surya masih merupakan teknologi yang mahal bagi masyarakat terutama masyarakat di negara berkembang seperti Indonesia sehingga penerapannya sangat terbatas. Alternatif lain kolektor termal yang murah dari segi ekonomis yaitu dengan menggunakan Compound Parabolic Collector (CPC) merupakan teknologi yang sederhana dan murah sehingga
mempunyai peluang dimanfaatkan masyarakat untuk memompa air. Informasi tentang unjuk kerja kolektor surya untuk memompa air atau yang lebih sering disebut pompa air energi surya di Indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk memaksimalkan penggunaannya.
1.2. Perumusan Masalah
Pada penelitian ini adalah model pompa air dengan kolektor CPC untuk mengetahui : debit (Q), efisiensi sensibel (η), faktor efisiensi kolektor (η), efisiensi sistem (η) yang dihasilkan dari penelitian kolektor dan variasi ketinggian head pemompaan.
Beberapa variabel yang diukur saat pengujian kolektor yaitu suhu fluida kolektor (T1, T2, T3, T4)
Gambar 1.1 deskripsi alat Pengujian pompa :
Beberapa variabel yang diukur saat pengujian pompa yaitu suhu fluida kolektor (T1, T2, T3, T4), besarnya tekanan, dan besarnya volume keluaran yang dihasilkan (ml/detik)
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan penelitian yaitu :
Manfaat penelitian yaitu :
1. Dapat dilakukan penelitian lebih lanjut, sehingga dapat diaplikasikan menjadi alat yang berguna bagi masyrakat.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Penelitian yang pernah dilakukan
menggunakan kolektor pelat datar sederhana seluas 1 m2, fluida kerja ethyl ether menghasilkan kapasitas pemompaan 700-1400 l/hari tergantung pada ketinggian head (6-10 m). Efisiensi sistem mencapai 0,42-0,34 % (Wong, 2001). Penelitian pompa air energi surya termal dengan menggunakan model matematis memperlihatkan unjuk kerja pompa ditentukan oleh fraksi uap dari siklus. Daya pompa meningkat dengan naiknya temperatur maksimum siklus, sementara penurunan efisiensi disebabkan kerugian panas karena proses penguapan dan pengembunan air (Mahkamov, 2005).
2.2 Dasar Teori
Efisiensi sensibel kolektor didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa fluida kerja dalam kolektor dari temperatur awal sampai temperatur penguapan dengan jumlah energi termal yang datang selama interval waktu tertentu.
ΔT : kenaikan temperatur spritus (0C)
(G yang digunakan adalah G rata-rata, karena pengambilan data tidak berdasarkan interval waktu yang tetap akan tetapi berdasar siklus pompa).
Debit pemompaan yaitu jumlah volume yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan:
t V
Q= (2)
dengan:
v : volume air tiap satuan waktu (ml)
t : waktu yang diperlukan (detik)
Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:
H
Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :
t T c m
dengan :
mair : massa air (kg)
Cp air : panas jenis air (J/K)
Δ T : kenaikan suhu (o C)
t : waktu yang diperlukan untuk pemanasan (detik)
Efisiensi sistem didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan besarnya daya spritus yang dihasilkan. Efisiensi sistem dapat dihitung dengan persamaan :
Sistem Wspritus (5)
Faktor efisiensi kolektor didefinisikan sebagai perbandingan antara energi yang diberikan evaporator dengan yang diterima kolektor. Efisiensi kolektor dapat dihitung dengan persamaan:
ms : massa oli evaporator ( kg )
cs : panas jenis oli (J/(kg.K))
Ts : temperatur oli pada evaporator (0C) θ : waktu pemanasan oli ( s )
Ac : luasan kolektor ( m2 ) τ.α : transfusifitas kaca
GT : radiasi surya yang datang (W/m2)
UL : faktor koefisien panas di kolektor
Ts2 : temperatur rata – rata oli masuk dan keluar (0C)
Ta : suhu lingkungan (0C)
As : luasan evaporator ( m2 )
2.3 Prinsip Kerja Alat
Gambar 2.1Prinsip kerja alat Keterangan bagian :
1. Kotak kayu kolektor 11. Tanki kondenser 2. Pipa evaporator 12. Pipa U
3. Busa isolasi 13. Selang fluida bensin 4. Tabung Kondensor (letak T4) 14. Kaca kolektor 5. Tabung Tanpa Membran 15. Letak T3 6. Tanki air 16. Letak T1 7. Katup searah 17. Letak T2 8. Manometer 18. Gelas Ukur 9. Selang out put
Prinsip kerja kolektor dapat dijelaskan sebagai berikut:
Kolektor yang digunakan adalah jenis CPC. Fluida yang digunakan didalam pipa evaporator yaitu oli. Kolektor menerima radiasi energi surya yang datang dipantulkan oleh reflektor ke pipa pemanas dalam kolektor yang berisi oli. Oli yang panas akan mengalir secara alami kedalam evaporator yang terletak diatas kolektor. Panas dari oli diteruskan pada evaporator. Evaporator berfungsi untuk menguapkan bensin yang kemudian nanti digunakan untuk memanaskan oli dalam evaporator.
Prinsip kerja pompa dapat dijelaskan sebagai berikut :
Pompa air yang digunakan adalah pompa jenis tanpa membran. Kondenser yang digunakan dapat berbentuk tabung. Pada penelitian ini sebagai pendingin kondenser digunakan air dalam tangki dan dihubungkan ke kondenser dengan pipa. Tangki diletakkan lebih tinggi dari kondenser agar air pendingin dapat bersirkulasi secara alami tanpa perlu menggunakan pompa.
BAB III
METODE PENELITIAN 3.1 Deskripsi Alat
Pompa air energi surya pada penelitian ini terdiri dari 3 komponen utama: 1. Kolektor CPC (Compound Parabolic Collector ) dengan reflektor
aluminium foil dan fluida pemanas oli. 2. Pompa tanpa membran dengan fluida kerja.
3. Kondenser sebagai tempat pengembunan sehingga uap air dapat menjadi fluida cair dan kembali ke pemanas. Berilut adalah skema alat penelitian dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 3.2 Posisi Thermokopel
3.2 Peralatan Pendukung
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a. Piranometer
Alat ini berfungsi untuk menerima radiasi surya yang datang per detik.
b. Manometer
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan fluida kerja pada saat pemompaan, pada sisi sebelum pompa.
Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mengalir . d. Gelas Ukur
Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari pompa air setelah jangka waktu tertentu. Gelas ukur yang dipakai maksimal dapat mengukur 1 liter.
e. Ember
Ember digunakan untuk menampung air yang akan dipompa. 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. Selang U
Alat ini digunakan untuk pemisah tercampurnya benzine dengan pompa membran.
3.3 Variabel Yang Divariasikan
Adapun variabel yang digunakan dalam pengujian yaitu:
Tinggi head pompa yang digunakan divariasikan sebanyak 3 variasi yaitu head 1m, 1,3m dan 1,6m
3.4 Variabel yang diukur
variabel yang diukur pada pengujian kolektor yaitu suhu pada kolektor dan energi surya yang datang
3.5 Analisa Data
Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian yaitu :
1. Volume output air (V) dan waktu uap terbentuk (s) yang digunakan untuk menghitung debit aliran air (Q).
2. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan debit aliran (Q) untuk menghitung daya pompa (Wp).
3. Perhitungan daya pompa (Wp), luas kolektor (Ac) dan
perhitungan radiasi surya yang datang (G) untuk menghitung efisiensi sistem (ηsistem).
Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan : Hubungan daya pemompaan, efisiensi sensibel kolektor, efisiensi sistem dengan waktu menurut ketinggian head pemompaan
3.6 Tahapan Pelaksanaan :
Pada penelitian ini dibagi menjadi 2 tahap pengujian yaitu Pengujian kolektor dengan cara :
a. Mempersiapkan pompa yang telah berisi fluida kerja dengan head pemompaan yang diinginkan.
e. Percobaan tersebut diulangi dengan periode waktu 10 menit.
Gambar 3.3 Skema pengujian kolektor CPC Pengujian pompa :
a. Mempersiapkan pompa yang telah berisi fluida kerja dengan head pemompaan yang diinginkan.
b. Mencatat suhu fluida kolektor mula-mula (T1,T2,T3,T4) c. Menyalakan pemanas spritus pada pipa evaporator
d. Mencatat suhu fluida kerja pada saat terjadi pemompaan (T3 maksimum)
e. Mencatat out put air yang dihasilkan (ml), bersamaan dengan pencatatan waktu air mengalir.
g. Percobaan tersebut diulangi dengan menggunakan ketinggian head pemompaan sesuai dengan variasi yang dilakukan.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Penelitian
Pada pengambilan data penelitian ini didapat data-data pengukuran seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.7
Tabel 4.1 Data Penelitian Kolektor CPC I
JAM t ( MENIT ) T1 T2 T3 T4 V
Tabel 4.2 Data Penelitian Kolektor CPC II
Tabel 4.3 Data Penelitian Kolektor CPC III
Tabel 4.4 Data Penelitian Kolektor CPC IV
Tabel 4.5 Data pompa dengan head 1 meter.
Tabel 4.6 Data pompa dengan head 1,3 meter
Tabel 4.7 Data pompa dengan head 1,6 meter.
Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data percobaan kolektor I tabel 4.1.
V pada jam 11.00 = 3,15 V
Nilai resistor yang digunakan adalah 10 Ohm.
Perhitungan faktor efisiensi kolektor :
Berikut ini adalah contoh pada pengambilan data percobaan kolektor I Tabel 4.1 Dimana massa oli evaporator 0,329 kg, panas jenis oli 2300 J/kg0C, temperatur oli pada evaporator 25 0C, waku pemanasan oli 600 detik, luasan kolektor 0.625 m2 , transfusifitas kaca 0,810, radiasi surya yang datang 915 W/m2, faktor koefisien panas dikolektor 4 W/(m2K), temperatur rata-rata oli masuk dan keluar 59°C, suhu lingkungan 25°C, luasan kolektor 0,03429 m2, sehingga F’ yang dihasilkan :
Perhitungan efisiensi sensibel kolektor :
Perhitungan nilai Q ( debit ) :
Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data pertama, variasi head 1 meter :
Dimana besarnya volume keluaran sebesar 40 ml , dan waktu yang diperlukan selama 36 detik,sehingga debit yang dihasilkan :
Q=
Perhitungan W spritus (daya panas spritus ) :
Pada perhitungan ini dilakukan dengan pemanasan air dengan lampu spritus untuk pompa. Pada perhitungan ini digunakan air sebanyak 0,2 kg (mair),
harga panas jenis fluida kerja 4200 J/kg.K (Cp air), waktu yang diperlukan untuk
pemanasan 60 detik (Δ t), kenaikan temperatur air 2 o (Δ T), sehingga
didapatkan besarnya daya spritus : W 28Watt 60
Dalam pemanasan pompa menggunakan 2 lampu spritus, dan untuk perhitungan daya lampu spritus lainnya dengan cara yang sama dan Δ T yang dihasilkan sama, dapat disimpulkan daya lampu spritus keseluruhan adalah penjumlahan keduanya.
Pada perhitungan ini jumlah massa air 1000 kg/m3 (ρ), percepatan gravitasi 9,81 m/s2 (g), debit air hasil pemompaan 0,00000111 liter/dtk = 0,067 liter/menit (Q), ketinggian head yang digunakan adalah 1m (H), sehingga didapatkan
besarnya daya pompa :
Dengan data yang lain dapat dilakukan dengan cara yang sama
Dimana daya pompa 0,142 watt, dan daya spritus 56 watt, sehingga didapatkan
besarnya ηsistem :
Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data pertama, variasi head 1 meter :
Perhitungan η (efisiensi sistem) : Perhitungan W pompa (daya pompa ) :
4.3 Hasil perhitungan
Tabel 4.8 Hasil Penelitian Kolektor CPC I
JAM I(amp) GT
(W/m2) dTs
ms.cs.(dTs/dθ
)+us.as.(t4-ta)
Ac.((σ.α).GT
)-UL.(Ts2-Ta) F' (m.cp.∆T)/dt Ac.G
η sensibel
10:50
11:00 0,32 787,5 1,4 1,7839 461,172 0,00387 1,77062 492,188 0,0036
11:10 0,49 1225 1,2 1,5315 563,531 0,00272 1,51768 375 0,00405
11:20 0,24 600 2,1 2,6708 263,625 0,01013 5,1854 128,125 0,02073
11:30 0,08 205 2,1 2,6719 56,1563 0,04758 2,65594 496,875 0,00535
11:40 0,32 795 3 3,8818 346,469 0,011 3,79419 453,125 0,00837
11:50 0,29 725 0,9 1,1561 315,531 0,00366 1,13826 493,75 0,00231
12:00 0,32 790 2,1 2,6748 340,063 0,00787 2,65594 565,625 0,0047
12:10 0,36 905 3,6 4,5737 398,281 0,01148 4,55303 590,625 0,00771
12:20 0,38 945 2,8 3,5632 410,281 0,00868 3,54125 571,875 0,00619
12:30 0,36 915 0,2 0,275 387,469 0,00071 0,02529 -0,3063 -0,0826
JAM I(amp)
GT
(W/m2) dTs
ms.cs.(dTs/dθ
)+us.as.(t4-ta)
Ac.((σ.α).GT
)-UL.(Ts2-Ta) F' (m.cp.∆T)/dt Ac.G
η sensibel
9:40
9:50 0,33 825 23 29,1011 378,031 0,07698 29,0888 515,625 0,05641
10:00 0,18 450 6,7 8,48923 166,563 0,05097 8,4737 281,25 0,03013
10:10 0,34 855 -9,3 -11,751 381,219 -0,0308 -11,762 534,375 -0,022
10:20 0,12 300 -6,2 -7,8334 110,375 -0,071 -7,8413 187,5 -0,0418
10:30 0,1 250 0,7 0,89359 88,3125 0,01012 0,88531 156,25 0,00567
10:40 0,33 825 18,5 23,4149 360,656 0,06492 23,3975 515,625 0,04538
10:50 0,29 732,5 -2,7 -3,3988 306,828 -0,0111 -3,4148 457,813 -0,0075
11:00 0,3 750 -9,4 -11,877 332,438 -0,0357 -11,888 468,75 -0,0254
11:10 0,07 190 15,2 19,2428 46,4375 0,41438 19,2239 118,75 0,16189
11:20 0,3 750 2,5 3,18191 317,813 0,01001 3,16183 468,75 0,00675
JAM I(amp) GT
(W/m2) dTs
ms.cs.(dTs/dθ
)+us.as.(t4-ta)
Ac.((σ.α).GT
)-UL.(Ts2-Ta)
F' (m.cp.∆T)/dt Ac.G η sensibel
8:45
8:55 0,335 837,5 11,1 14,04704 408,98438 0,03435 14,03852 523,438 0,02682 9:05 0,355 887,5 13,2 16,70944 398,29688 0,04195 16,69445 554,688 0,03010
9:15 0,36 900,0 1,7 2,165870 410,37500 0,00528 2,15004 562,500 0,00382
9:25 0,369 922,5 4,4 5,582790 397,76563 0,01404 5,56482 576,563 0,00965
9:35 0,240 600,0 1 1,283200 249,62500 0,00514 1,26473 375,000 0,00337
9:45 0,382 955,0 3,4 4,320220 414,71875 0,01042 4,30009 596,875 0,00720
9:55 0,379 947,5 1,6 2,044490 399,67188 0,00512 2,02357 592,188 0,00342
10:05 0,323 807,5 0,4 0,527010 349,79688 0,00151 0,50589 504,688 0,00100
10:15 0,343 857,5 0,2 0,274160 359,60938 0,00076 0,25295 535,938 0,00047
JAM I(amp)
GT
(W/m2) dTs
ms.cs.(dTs/dθ
)+us.as.(t4-ta)
Ac.((σ.α).GT
)-UL.(Ts2-Ta) F' (m.cp.∆T)/dt Ac.G
η sensibel
9:00
9:10 0,299 747,5 10,45 13,2226 351,047 0,03767 13,2164 467,188 0,02829 9:20 0,265 662,5 3,6 4,56097 287,516 0,01586 4,55303 414,063 0,011
9:30 0,26 650 9,9 12,5336 266,688 0,047 12,5208 406,25 0,03082
9:40 0,285 712,5 -2,2 -2,7707 295,078 -0,0094 -2,7824 445,313 -0,0063 9:50 0,262 655 -5,7 -7,2001 287,719 -0,025 -7,209 409,375 -0,0176 10:00 0,231 577,5 3,9 4,94328 247,859 0,01994 4,93245 360,938 0,01367
10:10 0,312 780 -4,2 -5,3031 356,25 -0,0149 -5,3119 487,5 -0,0109
10:20 0,333 832,5 5,6 7,09401 374,328 0,01895 7,08249 520,313 0,01361 10:30 0,339 847,5 -0,8 -1,0007 385,297 -0,0026 -1,0118 529,688 -0,0019
10:40 0,266 665 -2 -2,5193 293,156 -0,0086 -2,5295 415,625 -0,0061
Tabel 4.12 Hasil Penelitian Pompa dengan Head 1 meter.
Tabel 4.14. Hasil Penelitian Pompa dengan Head 1,6 meter.
4.4 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan.
Untuk memudahkan analisa, maka hasil yang didapat dibuat grafik sebagai berikut :
11:00 11:20 11:30 11:40 11:50 12:00 12:10
JAM
datang mempunyai nilai yang kecil maka nilai dari faktor efisiensinya besar. Padahal antara energi surya yang datang dengan faktor efisiensi memiliki hubungan seperti yang ada pada persamaan 6. Dimana faktor yang sangat mempengaruhi terhadap nilai F’ dalam perhitungan yaitu besar dTs yang dihitung menurut nilai Ts karena variabel – variabel yang lain pada pembilang. Pada pengujian didapatkan nilai dTs yang besar dengan nilai energi surya yang datang yang semakin besar nilainya maka didapatkan besar faktor efisiensi yang semakin turun nilainya dari waktu ke waktu.
0
10:00 10:30 10:40 11:10 11:20
JAM
Gambar 4.2 Grafik hubungan waktu , GT , F’ pada percobaan II
tersebut besar dTs yang diperoleh dari perhitungan Ts menunjukkan perbedaan nilai yang signifikan antara dTs perhitungan pertama dengana dTs perhitungan kedua. Pada gambar 4.2 nilai energi sinar yang datang mengalami kenaikan nilainya. Maka faktor efisiensinya juga mengalami kenaikan nilainya seperti kita lihat pada gambar 4.2.
9:55 10:15 10:35 10:45 11:05 11:15
JAM
Gambar 4.3 Grafik hubungan waktu , GT , F’ pada percobaan III
yang semakin besar nilainya maka didapatkan besar faktor efisiensi yang semakin turun nilainya dari waktu ke waktu.
-2%
Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi sensibel vs waktu per10menit
0,00%
0
Gambar 4.6 Grafik hubungan debit vs siklus pemompaan tiap head
0,0000
Gambar 4.7 Grafik hubungan daya pompa vs ketinggian head
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan
1. Dari data penelitian yang diperoleh debit maksimal sebesar 0,1875 liter/menit.
2. Efisiensi sensibel maksimal sebesar 16,189% 3. Faktor efisiensi kolekor maksimal sebesar 32,373%
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, Prof.Wiranto, Teknologi Rekayasa Surya, Material Penyimpan Panas (Bab 4), Cetakan Pertama,PT. Pradnya Paramiti,Jakarta
Cengel, Yunus. A , Thermodynamics An Engieering Approach, Property Tables And Charts ( SI Units ), Fourth Edition, New York, San Fransisco, St.Louis 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
Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral (2003), Kebijakan Pengembangan Energi Terbarukan Dan Konservasi Energi (Energi Hijau), Departemen Energi Dan Sumber Daya Mineral, Jakarta
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.
Lampiran 1. Alat ukur
Daystar (Solar meter) Manometer
Lampiran 2. Alat
Gelas ukur Tabung kondenser
