INTISARI
Air sangat penting bagi mahluk hidup. Air yang bearada di bawah tanah sulit dijangkau sehingga memerlukan sebuah alat pompa air. Tujuan penelitian adalah membuat pompa air energi termal menggunakan kolektor seri untuk mengetahui debit pemompaan, daya pemompaan, efisiensi pompa, dan efisiensi termal yang dihasilkan pompa.
Variasi yang di teliti adalah lama bukaan katup fluida kerja (10 detik, 15 detik, 20 detik), variasi pendinginan pada kondensor menggunakan air yang terpompa, air kran, dan kipas. Parameter yang diukur adalah temperatur plat atas kolektor, temperatur plat bawah kolektor, temperatur input kolektor, temperatur output kolektor, temperatur output pendinginan kondensor, temperature output kondensor, temperatur input kondensor, temperature kondensor, tekanan udara pipa pemanas, tekanan air pada tabung air tekan, tekanan udara pada tabung tekan udara, alat ukur untuk mengukur temperatur menggunakan termologer dan alat ukur untuk mengukur tekanan menggunakan manometer.
Data dari hasil penelitian pompa air termal kolektor seri menunjukkan hasil daya pemompaan dan debit pemompaan yang terbaik adalahpompa air termal kolektor seri dengan variasi pendinginan menggunakan air terpompa dan udara alami dengan daya pompa sebesar 3,338 watt dan debit pemompaan 6,475 liter/menit. Pompa air energi termal dengan hasil efisiensi yang terbaik adalah pompa air termal kolektor seri dengan variasi bukaan katup fluida ether 10 detik yaitu 3,303%.Pompa air energi termal dengan hasil efisiensi termal yang terbaik adalah pompa air termal berkolektor seri dengan variasi bukaan katup fluida 20 detik yaitu 5,01%.
ABSTRACT
Water is essential for living. Water pump is an equipment to raise water from the ground. The research objective is to make the water pump using a thermal energy with series collector, to determine discharge pumping, pumping power , pump efficiency , and thermal efficiency of the pump.
Variation was conducted on working fluid valve opening (10 seconds, 15 seconds, 20 seconds), condenser cooling using pumped water, taps water , and a fan. Parameters measured were the temperature of the collector plate top, the temperature of collector plate bottom, the temperature of collector inlet, temperature of collector outlet, condenser temperature, temperature of condenser outlet,air pressure of heating pipes, the pressure ofwater tubes , the pressure of pressure tube, temperature measuring devices using termologer and use a pressure gauge manometer.
The data show that the best pumping resault and discharge pumping power is water pumping water and natural air cooling with of 3.34 watts pumping power and of 6.48 liters / minute discharge. The best efficiency thermal energy is the result of a water pump thermal collectors series with a variety of valve opening 10 seconds of fluid ether is 3.303 %, the best thermal efficiency thermal water pump is a thermal water pump with a variation of the fluid valve opening 20 seconds is 5.01 %.
i
UNJUK KERJA POMPA AIR ENERGI TERMAL
MENGGUNAKAN FLUIDA KERJA DIETIL ETER DENGAN
PEMANAS KOLEKTOR SERI
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Oleh :
ANTONIUS PUTRA WAHYUDI NIM : 115214076
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
ii
PERFORMANCE OF DIETHYL ETHER WORKING
FLUIDSTHERMAL ENERGY WATER PUMP
WITH SERIAL COLLECTOR HEATER
FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
Presented by:
ANTONIUS PUTRA WAHYUDI
NIM : 115214076
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY
TUGAS
AKIIIR
I.INJUK
KERJA
POMPAAIR
ENERGITERMAL
DENGAN
FLUIDA KERJA
DIETIL
ETERMEIYGGTNAKAN PEMANAS
KOLEKTOB SEBI
Pembimbing,
nub6i,
s.si, M.siTINJUK KERJA POMPA
AIR
ENERGITERMAL
MENGGUT}*AKAFI
FIJIDA
KE,RJADIf,TIL
S,TE,R DENGANPEMANAS
KOLEKTOR
SERIDipersiapkan dan ditulis oleh:
Antonius Putra Wahyudi
NIM. 1T5T4476
Panitia Penguji
1-s
Ta&data$wn
Sekertaris
Anggota
Yogyakarta,22 Jurrrt2015
D. ekan Fak$ltas S.ains darr Teknologr
lv
tanegel 22
rffi
PERNYATAAN KEASLIAN
TUGAS
AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Tugas Akhir yang saya tulis dengan judul :
UNJUK
KERJA POMPA
AIR
ENERGI
TERMAL
MENGGUNAKAN
FLUIDA KERJA
DIETIL
ETER DENGAN
PEMANAS
KOLEKTOR
SERI
Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk
menjadi Sarjana teknik pada Program Strata-1, Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas anata Dharma. Sejauh yang saya
ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas akhir yang sudah dipublikasi di
universitas Sanata Dharma atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah
disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarla, 22 luni 2015
Penulis,
PUBLIKASI KARYA
ILMIAH
UNTUK I(EPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Urrir"rritm Sanata Dharma:
Nama : Antonius Putra Wahvudi
NomorlndukMahasiswa
: 115214016Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
UNJUK
KERJA POMPA
AIR
ENERGI
TERMAL
MENGGUNAKAN FLUIDA KERJA
DIETIL
ETER
DENGAN
PEMANAS KOLEKTOR
SERI
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas
Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain,
mengelola dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan
mempublikasikan di intemet atau media lain untuk kepentingan akademis, tanpa
perlu meminta tzin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian ini pernyataan yang saya buat dengan sebenamya.
Yogyakafia,22 Juni 2075
V1
vii INTISARI
Air sangat penting bagi mahluk hidup. Air yang bearada di bawah tanah sulit dijangkau sehingga memerlukan sebuah alat pompa air. Tujuan penelitian adalah membuat pompa air energi termal menggunakan kolektor seri untuk mengetahui debit pemompaan, daya pemompaan, efisiensi pompa, dan efisiensi termal yang dihasilkan pompa.
Variasi yang di teliti adalah lama bukaan katup fluida kerja (10 detik, 15 detik, 20 detik), variasi pendinginan pada kondensor menggunakan air yang terpompa, air kran, dan kipas. Parameter yang diukur adalah temperatur plat atas kolektor, temperatur plat bawah kolektor, temperatur input kolektor, temperatur output kolektor, temperatur output pendinginan kondensor, temperature output kondensor, temperatur input kondensor, temperature kondensor, tekanan udara pipa pemanas, tekanan air pada tabung air tekan, tekanan udara pada tabung tekan udara, alat ukur untuk mengukur temperatur menggunakan termologer dan alat ukur untuk mengukur tekanan menggunakan manometer.
Data dari hasil penelitian pompa air termal kolektor seri menunjukkan hasil daya pemompaan dan debit pemompaan yang terbaik adalahpompa air termal kolektor seri dengan variasi pendinginan menggunakan air terpompa dan udara alami dengan daya pompa sebesar 3,338 watt dan debit pemompaan 6,475 liter/menit. Pompa air energi termal dengan hasil efisiensi yang terbaik adalah pompa air termal kolektor seri dengan variasi bukaan katup fluida ether 10 detik yaitu 3,303%.Pompa air energi termal dengan hasil efisiensi termal yang terbaik adalah pompa air termal berkolektor seri dengan variasi bukaan katup fluida 20 detik yaitu 5,01%.
viii ABSTRACT
Water is essential for living. Water pump is an equipment to raise water from the ground. The research objective is to make the water pump using a thermal energy with series collector, to determine discharge pumping, pumping power , pump efficiency , and thermal efficiency of the pump.
Variation was conducted onworking fluidvalve opening (10 seconds, 15 seconds, 20 seconds), condenser cooling using pumped water, taps water , and a fan. Parameters measured were the temperature of the collector platetop, the temperature of collector platebottom, the temperature of collector inlet, temperature ofcollector outlet, condensertemperature, temperature of condenser outlet,air pressure of heating pipes, the pressure ofwater tubes , the pressure of pressure tube, temperature measuring devices using termologer and use a pressure gauge manometer.
The data show that the best pumping resault and discharge pumping poweriswater pumping water and natural air cooling with of 3.34 watts pumping powerand of 6.48 liters / minute discharge. The best efficiency thermal energyis the result of a water pump thermal collectors series with a variety of valve opening 10 seconds of fluid ether is 3.303 %, the best thermal efficiency thermal water pump is a thermal water pump with a variation of the fluid valve opening 20 seconds is 5.01 %.
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus,
Penuntunku atas segala berkat dan rahmat yang diberikan-Nya sehingga penulis
dapat menyusun skripai ini untuk menyelesaikan tugas akhir. Skripsi ini sebagai
salah satu syarat wajib untuk setiap mahasiswa jurusan Teknik Mesin agar
mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Selamapenelitian, penulisan dan penyelesaian skripsi ini penulis banyak
mendapatkan bimbingan, bantuan, sarana, dukungan, semangat dan doa dari
berbagai pihak untuk menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis menyampaikan rasa
terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta yang memberikan bimbingan, kerja sama, dukungan kepada
penulis selama penulis berada di Program Studi Teknik Mesin.
3. Ir. Rines, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademi yang memberikan
saran dan kritik, kerja sama, nasihat, dukungan dan bimbingan selama
penulis berada di Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
4. A. Prasetyadi, M.Si. selaku DosenPembimbing Tugas Akhir yang telah
memberikan bimbingan, waktu, kerja sama, semangat, dukungan, nasihat
dan membantu penulis selama menyelesaikan penyelesaian Tugas Akhir
ini.
5. Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T., atas kerja sama, bantuan,
bimbingan yang di berikan selama penelitian.
6. Keluarga saya tercinta, Bapak saya yang saya banggakan dan sayangi
x
saya sayangi, cintai dan adik saya Agatha Ratna Pratiwi yang saya sayangi
yangselalu memberi kepercayaan dan dukungan baik material maupun
spiritual kepada saya hingga saat ini.
7. Keluarga besar yang berada di Klaten Jawa Tengah, untuk bude, pakde,
simbah, mamas, mbak, bulek, oom dan semua yang tidak dapat disebutkan
satu persatu yang selalu memberikan dukungan baik moril dan materil
kepada saya selama saya tinggal di Yogyakarta.
8. Segenap dosen dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas
Sanata Dharma yang memberikan bimbingan dan semangat serta memberi
fasilitas sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi saya ini.
9. Bagas Waras Hartanto, Candra Dwi Wichaksana, Deni Sulistiyawan,
selaku rekan kelompok saya, yang telah membantu dalam perancangan,
dan pembuatan proposal.
10.Ignatia Yulistyowati tersayang yang selalu memberikan semangat,
perhatian, doa, dukungan, kritik, saran, waktu, ocehan, dan bantuannya
agar skripsi ini segera terselesaikan.
11.Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2011 selaku teman seperjuangan
yang memberi semangat, fasilitas, dukungan moril dan doa dalam
kelancaran penelitian ini.
Penulis menyadari dalam penulisan proposal masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk
meningkatkan kualitas skripsi ini. Akhir kata seperti yang penulis harapkan
semoga proposal ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Penulis,
xi DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
TITTLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ...v
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi
INTISARI ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ...xv
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Rumusan Masalah ...3
1.3 Tujuan Penelitian ...5
1.4 Manfaat Penelitian ...5
1.5 Batasan Masalah ...6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...7
2.1 Dasar Teori...7
2.2 Persamaan yang Digunakan ...9
2.3 Penelitian Terdahulu ...11
xii
3.1 Skema Alat ...13
3.2 Variabel yang Divariasikan...17
3.3 Parameter yang Diukur ...24
3.4 Langkah Penelitian ...25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...28
4.1 Hasil Penelitian ...27
4.2 Pembahasan...42
BAB V PENUTUP ...48
5.1 Kesimpulan ...48
5.2 Saran ...49
DAFTAR PUSTAKA ...50
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja dietil eter selama 20 detik dan bukaan katup 0,75 level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara... 29 Tabel 4.2 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida
kerja dietil eter selama 20 detik dan bukaan katup 0,75 level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara... 29 Tabel 4.3 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida
kerja dietil eter selama 15 detik dan bukaan katup 0,75 level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara... 30 Tabel 4.4 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida
kerja dietil eter selama 15 detik dan bukaan katup 0,75 level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara... 30 Tabel 4.5 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida
kerja dietil eter selama 10 detik dan bukaan katup 0,75 level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara... 31 Tabel 4.6 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida
kerja dietil eter selama 10 detik dan bukaan katup 0,75 level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara... 31 Tabel 4.7 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan menggunakan
kran + air terpompa dengan bukaan katup 0,75 selama 15. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara... 32 Tabel 4.8 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan menggunakan
hasil pompa + udara alami dengan bukaan katup fluida kerja dietil eter 0,75 selama 15. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara... 32 Tabel 4.9 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan menggunakan
hasil kipas dengan bukaan katup fluida kerja dietil eter 0,75 selama 15. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tektan udara... 33 Tabel 4.10 Rata-rata hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup
xiv
Tabel 4.11 Rata-rata hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja dietil eter selama 15 detik dan bukaan katup 0,75 Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakkan 2 tabung tekan udara... 39 Tabel 4.12 Rata-rata hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan
katup fluida kerja dietil eter selama 10 detik dan bukaan katup 0,75 . Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara... 39 Tabel 4.13 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan fluida kerja
dietil eter menggunakan air kran+air terpompa dengan bukaan katup 0,75 selama 15 detik. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara... 40 Tabel 4.14 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan fluida kerja
dietil eter menggunakan air terpompa + udara alami dengan bukaan katup 0,75 selama 15 detik. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara... 40 Tabel 4.15 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan fluida kerja
dietil eter menggunakan kipas dengan bukaan katup 0,75 selama 15 detik. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara... 40 Tabel 4.16 Hasil data perhitungan pada penelitian dengan variasi bukaan
katup fluida kerja dietil eter dengan bukaan katup 0,75 selama 20, 15, 10 detik yang dirata-ratakan. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara... 41 Tabel 4.17 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan fluida kerja
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Skema alat ...13
Gambar 3.2 Tabung pemisah fluida kerja cair dan gas ...15
Gambar 3.3 Skema tabung pemisah fluida kerja cair dan gas ...15
Gambar 3.4 Pendinginan kondensor menggunakan air pompa dan air kran ..18
Gambar 3.5 Pendinginan kondensor menggunakan air hasil pompa dan udara alami ...18
Gambar 3.6 Pendinginan kondensor menggunakan kipas ...19
Gambat 3.7 Bukaan katup dietil eter ¾ selama 20 detik ...19
Gambar 3.8 Bukaan katup dietil eter ¾ selama 15 detik ...20
Gambar 3.9 Bukaan katup dietil eter ¾ selama 10 detik ...20
Gambar 3.10 Bukaan katup dietil eter 15 detik dengan pendingin air pompa dan kran ...21
Gambar 3.11 Bukaan katup dietil eter 15 detik dengan pendingin kipas ...21
Gambar 3.12 Katup kedua tabung tekan terbuka ...22
Gambar 3.13 Ketinggian Head pompa 3,20 m ...22
Gambar 3.14 Posisi alat ukur ...23
Gambar 4.1 Grafik variasi lama bukaan katup terhadap rata-rata debit pemompaan menggunakan kolektor seri ...42
Gambar 4.2 Grafik variasi lama bukaan katup dietil eter terhadap rata-rata daya pemompaan menggunakan kolektor seri ...42
Gambar 4.3 Grafik variasi lama bukaan katup dietil eter terhadap rata-rata efisiensi pompa menggunakan kolektor seri ...43
xvi
Gambar 4.5 Grafik variasi pendinginan terhadap debit pemompaan
menggunakan kolektor seri ...45
Gambar 4.6 Grafik variasi pendinginan terhadap daya pemompaan Menggunakan kolektor seri...45
Gambar 4.7 Grafik variasi pendinginan terhadap efisiensi energi pompa menggunakan kolektor seri ...46
Gambar 4.8 Grafik variasi pendinginan terhadap efisiensi termal Menggunakan kolektor seri...46
Gambar L.1 Kolektor pemanas seri ...51
Gambar L.2 Tabung pemisah uap ...51
Gambar L.3 Tabung air tekan ...51
Gambar L.4 Bohlam pemanas...51
Gambar L.5 Kondensor ...52
Gambar L.6 Tekanan P1 ...52
Gambar L.7 Tabung tekan udara ...52
Gambar L.8 Kipas pendingin kondensor ...53
Gambar L.9 Tabung penampung dietil eter ...53
Gambar L.10 Termokopel ...53
Gambar L.11 Ketinggian head pompa ...54
Gambar L.12 Bak penampung bawah ...54
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Setiap makhluk hidup membutuhkan sumber makanan untuk
bertahan hidup. Sumber makanan terbaik ialah berasal dari alam. Alam
memiliki berbagai macam sumber daya alami yang berisi semua yang
diperlukan makhluk hidup. Sumber daya alami yang pada umumnya dapat
dimanfaatkan sebagai bahan makanan ialah tumbuhan, hewan dan air.
Sumber tersebut dapat diolah menjadi berbagai bentuk kebutuhan yang
diperlukan makhluk hidup untuk memperoleh energi. Oleh karena itu,
makhluk hidup wajib untuk merawat dan menjaga semua sumber daya alam
demi kelestarian alam.
Salah satu sumber daya alam yang terpenting bagi makhluk hidup
ialah air. Air adalah suatu sumber daya alami yang sangat penting bagi
kehidupan makhluk hidup. Peran air yang tidak bisa digantikan adalah
sebagai air minum. Akan tetapi sumber air sering dijumpai dengan keadaan
yang tidak diinginkan. Misalnya sumber air yang berada jauh di bawah yang
sulit untuk digunakan dalam kehidupan.
Di zaman sekarang kendala tersebut sudah bisa teratasi berkat
kemajuan manusia dalam mengembangkan sebuah alat. Manusia membuat
alat yang dapat memindahkan air dari suatu tempat ke tempat lainnya dengan
ada dua yaitu pompa air modern dan pompa air tradisional. Pompa air
modern sudah sering dijumpai pada masyarakat sekarang ini dan sudah lebih
banyak berkembang. Pompa air ini bisa digerakkan dengan menggunakan
sumber tenaga listrik ataupun menggunakan sumber bahan bakar,
selanjutnya pompa air yang dilakukan secara tradisional, tetapi pompa jenis
ini di zaman sekarang dianggap sudah tidak begitu efisien, itu dikarenakan
pengoperasiannya yang masih menggunakan manual (tenaga manusia) serta
memakan waktu yang lebih lama hanya untuk memindahkan air dari suatu
tempat ke tempat yang diinginkan. Pompa air modern dengan menggunakan
listrik dan bahan bakar dapat dikatakan lebih efisien di zaman sekarang
karena tidak dikerjakan secara manual dan tidak memakan waktu yang lebih
lama, sehingga pompa air modern banyak digunakan di zaman sekarang ini.
Akan tetapi, pompa air modern belum bisa dikatakan efisien apabila pompa
tersebut ditempatkan pada daerah-daerah terpencil yang belum memiliki
sumber listrik dan masih sulit mendapatkan bahan bakar sebagai sumber
penggerak pompa tersebut. Faktor inilah yang menyebabkan daerah-daerah
terpencil sulit untuk bisa mendapatkan pasokan air yang mencukupi untuk
keperluan mereka sehari-hari.
Salah satu cara yang dapat digunakan untuk membantu mengurangi
masalah tersebut adalah dengan melakukan suatu terobosan baru dalam
memanfaatkan energi yang ada yang sudah tersedia dari alam seperti energi
dari sinar matahari yang kemudian bisa dijadikan energi termal. Energi
termal disebut dengan energi panas. Energi panas dapat diperoleh dengan
energi surya dari alam yaitu matahari. Energi surya dapat ditemukan dengan
mudah di dalam kehidupan sehari-hari karena selalu ada setiap harinya dan
ada di setiap daerah-daerah terpencil di Indonesia, sehingga energi inilah
yang akan dimanfaatkan untuk dapat menjadi energi utama dalam sumber
penggerak pompa air sehingga dapat digunakan dalam wilayah terpencil
sekalipun.
1.1 Rumusan Masalah
Penelitian ini menggunakan media kolektor seri yang dipanaskan
dengan 6 buah bohlam lampu, untuk mengoperasikan pompa air dengan
sistem termodinamik maka diperlukan juga fluida kerja untuk pemompaan.
Penelitian ini menggunakan fluida kerja dietil eter. Ketika proses penguapan
yang terjadi akibat pemanasan melalui pemanasan pada kolektor seri dengan
pemanas 6 buah bohlam lampu yang memanaskan fluida kerja (dietil eter),
akan terjadi proses penguapan fluida kerja, ketika proses penguapan tersebut
tekanan fluida kerja akan naik sehingga pompa dapat memompa ke tempat
yang membutuhkan air. Sedangkan pada saat fluida kerja mengalami
pengembunan tekanan fluida kerja akan turun, penurunan tekanan ini
digunakan untuk membawa air dari sumber air ke dalam pompa. Proses
tersebut memerlukan suatu energi panas untuk penguapan dan pendinginan
untuk pengembunan. Energi panas dapat diperoleh dari energi surya
sedangkan pada pendinginan dapat diperoleh dari udara yang bergerak dan
air. Kinerja pompa tergantung pada proses penguapan fluida kerja dan
oleh sifat fluida kerja, massa fluida kerja dan beban (head) pemompaan.
Perumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Fluida kerja yang digunakan harus dapat memenuhi kriteria yang
mudah untuk menguap dan mudah untuk diembunkan. Fluida
kerja yang digunakan adalah dietil eter yang bertitik didih 35 oC
dan memiliki massa jenis 0.713gr/ml.
2. Banyaknya massa fluida kerja juga dapat mempengaruhi sistem
pemompaan. Dengan massa fluida yang lebih banyak
menghasilkan tekanan yang lebih besar tetapi proses penguapan
yang lama. Penelitian ini meneliti besarnya pengaruh massa dietil
eter yang digunakan terhadap kerja pompa air dengan sistem
termodinamik.
3. Beban pemompaan dapat mempengaruhi kecepatan penguapan
fluida kerja sehingga dapat berpengaruh pada kinerja pompa.
Penelitian ini akan meneliti pengaruh beban pemompaan tersebut
pada kinerja pompa air termodinamik.
4. Penelitian ini meneliti pengaruh volume udara tekan dengan
jumlah yang berbeda yang terkompresi pada tabung udara tekan
terhadap kinerja pompa air termodinamik.
5. Penelitian ini meneliti pengaruh volume udara pada panas dan
1.2 Tujuan
Tujuan dalam penelitian ini:
1. Membuat pompa air energi thermal dengan fluida kerja dietil eter
dengan sumber pemanas 6 buah bohlam lampu yang digunakan
untuk memanaskan kolektor seri.
2. Meneliti daya pemompaan maksimum.
3. Meneliti debit pemompaan maksimum.
4. Meneliti efisiensi maksimum pompa.
5. Meneliti efisiensi maksimum kolektor.
1.3 Manfaat
Manfaat pada penelitian ini:
1. Menambah pengetahuan teknologi pompa air yang menggunakan
energi termal.
2. Dapat memanfaatkan sumber daya alami.
3. Dapat mengurangi penggunaan bahan bakar dan energi listrik
dalam pengoperasian pompa air.
4. Dapat digunakan di daerah-daerah yang sulit mendapatkan
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah penelitian ini adalah:
1. Pada penelitian ini dibuat pompa air energi termal dengan
pemanasan menggunakan 6 buah bohlam lampu dengan 350 watt
per bohlamnya yang digunakan sebagai sumber panas dengan
cara memanaskan kolektor pipa seri.
2. Tekanan udara untuk perhitungan kompresi udara. Udara sekitar
diasumsikan bertekanan 1 bar.
3. Variasi yang akan dilakukan bukaan katup fluida (dietil eter)
7 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Energi surya dapat digunakan untuk pemanas pada sistem pompa air
energi termal. Terdapat dua metode dalam pemanfaatan energi surya agar
dapat menghasilkan energi mekanik. Dua metode tersebut ialah: metode
konversi dan metode termodinamik. Pada metode konversi, energi surya
langsung dikonversikan menjadi energi listrik. Energi yang dihasilkan dari
energi listrik digunakan untuk menggerakan pompa air termal.
Pengkonversian energi surya ke tenaga listrik tersebut menggunakan
photovoltaic atau thermoelektrik. Pada metode termodinamik alat yang
digunakan untuk mengumpulkan energi termal tenaga surya adalah kolektor
termal, baik jenis pelat datar maupun fokus. Energi termal inilah yang
digunakan untuk menaikan tekanan dan temperatur fluida kerja yang dapat
memompa air. Fluida kerja dengan tekanan dan temperatur yang tinggi ini
akan dimanfaatkan untuk menghasilkan energi mekanik baik langsung
maupun tidak langsung. Energi mekanik yang telah dihasilkan akan
dimanfaatkan untuk menggerakan pompa air konvensional (dengan siklus
Rankine, Brayton atau Stirling) dan pompa air yang didisain dengan desain
media pendingin uap fluida kerjanya yaitu menggunakan pendinginan air
atau udara.
Komponen yang utama pada pompa air energi termal ini adalah
penggerak pompa air, pompa air dan kondensor. Pompa air yang digunakan
ialah jenis pompa air benam. Pompa air benam ini selalu terletak dibawah
pemukaan air. Kondensor digunakan untuk mempercepat proses
pendinginan. Pendinganan dilakukan dengan dua cara yaitu dengan
menggunakan fluida air dan udara. Pada penelitian ini kondensor yang
digunakan adalah pipa tembaga yang berbentuk spiral. Pada penggerak
pompa air, terdapat penampung fluida kerja cair dan pemanas fluida kerja.
Selain pemanasan dengan energi surya tenaga termal fluida kerja juga bisa
dipanaskan menggunakan media kolektor, dalam penelitian kali ini
digunakan media kolektor seri yang dipanaskan dengan cara disinari oleh
lampu berjumlah 6 buah lampu dimana 1 buah bohlam lampu tersebut
berkapasitas 350 watt. Pada penelitian ini, fluida kerja yang digunakan
adalah fluida kerja dietil eter.
Prinsip kerja pompa air pada penelitian ini adalah sebagai berikut,
Bagian katub pemanas fluida kerja yang menampung fluida kerja cair (dietil
eter) dibuka. Fluida kerja (dietil eter) cair masuk ke bagian pemanas yang
berbentuk seri dan terpanasi oleh lampu yang kemudian akan menguapkan
dietil eter yang berbentuk cair tersebut menjadi uap. Dietil eter yang telah
berubah menjadi uap akan mendorong dan memberi tekanan hingga
melewati kondensor berbentuk spiral yang terhubung ke tabung udara tekan.
eter) terbentuk. Setelah itu, air di pompa benam akan terpompa ke atas itu
terjadi selama tekanan di dalam tabung tekan mengalami kenaikan tekanan.
Air yang terpompa pada pompa benam akan mengalir ke dalam bak
penampung atas. Proses mengalirnya air dari pompa benam ke bak
penampung atas tersebut disebut sebagai langkah tekan. Sebagian air yang
terdapat pada bak penampungan akan mengalir ke kondensor. Akibat di
permukaan kondensor teraliri air maka di dalam kondensor mengalami
pendinginan sehingga uap yang menguap pada waktu proses pemanasan akan
mengalami pengembunan. Proses pengembunan inilah yang menyebabkan
tekanan pada sistem akan mengalami penurunan. Penurunan tekanan ini
menyebabkan air di dalam sumber air terhisap ke dalam pompa benam
sehingga proses tersebut dapat disebut dengan proses hisap. Dalam satu
siklus pemompaan terdiri dari satu langkah tekan dan satu langkah hisap.
Siklus pemompaan akan terus berlangsung selama masih ada energi panas
yang cukup untuk kembali menguapkan fluida kerja (dietil eter) agar dapat
melakukan pemompaan air kembali.
2.2 Persamaan yang Digunakan
Untuk mengetahui unjuk kerja pompa air energi termal ini
dibutuhkan persamaan yang dapat membantu mengetahui unjuk kerja sistem
pompa air ini. Unjuk kerja pompa air energi termal di antaranya dinyatakan
dengan daya pompa dan efisiensi pompa. Efisiensi pompa merupakan
Menghitung daya pemompaan dapat dengan menggunakan
persamaan berikut (Soemitro, 1986):
P
pompa
gQH
(1)
Q =
dengan adalah daya pemompaan, ρ adalah massa jenis air, g adalah
percepatan gravitasi, Q adalah debit pemompaan, H adalah head
pemompaan.
Efisiensi pompa merupakan perbandingan antara daya output
pompadengan daya input pompa. Efisiensi pompa dapat dihitung dengan
persamaan sebagai berikut.
(2)
P.output pompa = daya pompa
P.output pompa =
Kompresi udara tekan adalah besarnya tekanan yang terjadi akibat
perubahan volume udara didalam tabung tekan pada massa udara tetap.
Untuk dapat menghitung kompresi udara tekan ditabung tekan maka
menggunakan persamaan sebagai berikut.
p1 adalah tekanan udara awal, p2 adalah kompresi udara tekan, V1
adalah volume udara awal, dan V2 adalah volume udara akhir.
Efisisensi termal adalah perbandingan antara daya pemanas output
dengan daya pemanas input, efisiensi termal dapat dihitung dengan
persamaan sebagai berikut.
% 100 ) (
) (
input pemanas
output pemanas termal
P P
(4)
P pemanas output = daya input pompa
P pemanas input = daya lampu
2.3 Penelitian Terdahulu
Pada penelitian pompa air energi surya termal menunjukkan waktu yang diperlukan untuk pengembunan uap fluida kerja dipengaruhi oleh debit
dan temperatur air pendingin yang masuk ke dalam kondensor (Sumathy et.
al., 1995). Penelitian prototipe pompa air energi surya termal dengan siklus
Rankin menggunakan fluida kerja refrijeran R 113 diuji untuk mengetahui
cara kerjanya (Spindler et. al., 1996). Penelitian secara teoritis pompa air
energi surya termal yang menggunakan dua fluida kerja, yaitu n-pentane dan
etil eter menunjukkan bahwa efisiensi pompa dengan etil eter lebih tinggi
17% dibanding n-pentane pada head 6 m (Wong, 2000). Penelitian pompa air
energi surya menggunakan kolektor pelat datar sederhana seluas 1 m2 dengan
tergantung dari ketinggian head pemompaan (6-10 m). Efisiensi sistem
mencapai 0,34-0,42% (Wong, 2001b). Penelitian pompa air energi surya
termal dengan menggunakan metode matematis menunjukkan unjuk kerja
pompa ditentukan oleh fraksi uap dari siklus yang terjadi. Naiknya temperatur
maksimum pemanasan meningkatkan daya pemompaan, sementara penurunan
efisiensi disebabkan oleh kerugian panas karena proses penguapan dan
13
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
3.1 Skema Alat
Pompa air energi termal yang di buat ini bekerja dengan cara
memanfaatkan panas kolektor pipa seri yang dipanaskan dengan bohlam
lampu pemanas sebanyak 6 buah bohlam lampu yang berdaya 375 watt/buah
sebagai sumber panas. Pompa air energi termal ini menggunakan dietil eter
sebagai fluida kerjanya. Berikut ini adalah gambar skema alat pada Gambar
[image:31.595.101.528.190.690.2]3.1.
Gambar 3.1 Skema alat
1
13
15
8
9 6
4
3
5
14
2
7
11 10
Bagian-bagian utama pada alat penelitian di Gambar 3.1 :
1. Pipa tembaga dengan diameter ½ inchi sepanjang 5,20 m dipasang
secara seri dan diletakan pada pelat tembaga seperti pada Gambar L.1.
2. Plat tembaga sebagai penampang kolektor seperti pada Gambar L.1.
3. Lampu pemanas sebanyak 6 buah lampu seperti pada Gambar. L.4.
4. Tabung pemisah uap terbuat dari stainless steel dengan ukuran
diameter 10 cm dan tinggi 15,5 cm seperti pada Gambar L.2.
5. Penampung dietil eter cair dengan diameter 15 cm, tinggi 20 cm
terbuat dari stainless steel seperti pada Gambar L.9.
6. Kipas pendingin kondensor seperti pada Gambar. L.8.
7. Kondensor spiral dari stainless steel diameter ¾ inci dengan panjang 8
m seperti pada Gambar. L.5.
8. Tabung air tekan, dengan diameter 40 cm, tinggi 100 cm dan terbuat
dari plat baja dengan tebal 1 mm seperti pada Gambar. L.3.
9. Katup bukaan air kran.
10.Tabung tekan udara dari pipa PVC diameter 4 inci, tinggi 2 m seperti
pada Gambar. L.7.
11.Pipa PVC diameter ¾ inchi dengan panjang 2m.
12.Pompa benam, terbuat dari PVC diameter 4 inci, panjang 2 seperti
pada Gambar. L13.
13.Katup searah pada sisi tekan.
14.Bak penampung bawah seperti pada Gambar L.12.
Pompa air termal ini terdapat tabung pemisah uap yang berguna
untuk meminimalisir fluida kerja cair yang ikut terbawa uap supaya dapat
terpisah sesuai Gambar 3.2.
[image:33.595.99.496.188.697.2]Gambar. 3.2 Tabung pemisah fluida kerja cair dan gas
Sistem kerja pompa air energi termal pada penelitian ini bekerja
pada saat pemanasan pipa tembaga yang disusun secara seri dan dipasang
di penampang plat datar yang terpanasi oleh lampu yang berjumlah 6 buah
bohlam lampu. Pemanasan menggunakan lampu yang dinyalakan
menggunakan listrik hingga mencapai panas 114°C. Setelah mencapai
pemanasan yang cukup, katup dibuka sehingga fluida kerja (dietil eter)
akan mengalir masuk ke dalam pipa tembaga seri yang dan akan
mengalami penguapan. Uap dietil eter yang telah terpanasi akan masuk ke
tabung pemisah fluida kerja. Di tabung pemisah uap ini, dietil eter yang
masih cair akan terdorong sampai tabung pemisah yang akan memisahkan
antara uap dan dietil eter yang masih cair. Dietil eter yang masih cair akan
dikembalikan ke pemanas dan uap dietil eter yang terpanaskan kemudian
akan mengalir masuk ke kondensor. Dietil eter yang menguap tersebut
selanjutnya akan menuju tabung tekan air dan akan memberikan tekanan
di tabung tekan air. Air yang tertekan uap dietil eter pada tabung tekan
akan memberi tekanan yang menuju tabung tekan udara. Di tabung tekan
udara, air mengalami kenaikan dan menyebabkan terjadinya kompresi.
Pada saat udara terkompresi, pompa benam bekerja dan katup searah pada
sisi tekan akan membuka, karena mendapat tekanan dari air yang
terpompa sampai tangki air out put. Pada saat proses pendinginan, udara
kipas dan air hasil pompa dibantu dengan air kran di alirkan ke pipa
kondensor agar suhu pemanasan menurun. Dengan demikian uap dietil
menyebabkan tekanan menurun dan air yang berada di tabung tekan udara
juga akan menurun. Pada saat penurunan air pada tabung tekan udara dan
penurunan tekanan, katup searah sisi hisap di pompa benam terbuka dan
akan mulai bekerja sehingga akan terjadi proses penghisapan air dari
sumur. Siklus pemompaan akan terus berlangsung selama masih ada
energi panas yang cukup untuk kembali menguapkan dietil eter agar dapat
melakukan pemompaan air kembali.
3.2 Variasi Variabel
Variasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140
cm dan pendinginan uap fluida kerja (dietil eter) pada
kondensor menggunakan air pompa + air keran, air pompa +
udara alami, dan kipas dengan ketinggian pipa buang 3,20 m.
2. Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140
cm dan bukaan katup ¾ selama 20 detik, 15 detik, 10 detik
dengan pendinginan uap fluida kerja pada kondensor
menggunakan air pompa dan air kran.
3. Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140
cm dan bukaan katup 15 detik dan variasi pendinginan
menggunakan air pompa + air keran, air pompa + udara alami,
Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140 cm
dan pendinginan uap fluida kerja pada kondensor menggunakan air pompa
+ air keran, air pompa + udara alami, dan kipas seperti yang ditunjukkan
[image:36.595.101.514.194.675.2]pada Gambar 3.4, Gambar 3.5, Gambar 3.6.
Gambar. 3.4 Pendinginan kondensor menggunakan air pompa dan air kran.
Gambar 3.5 Pendinginan kondensor menggunakan air hasil pompa dan udara alami
Air hasil pompa
Udara alami Kondensor
Air hasil pompa
Air Kran
Gambar 3.6 Pendinginan kondensor menggunakan kipas.
Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140 cm dan
bukaan katup ¾ selama 20 detik, 15 detik, 10 detik seperti ditunjukkan pada
Gambar 3.7, Gambar 3.8, dan Gambar 3.9.
Gambar 3.7 Bukaan katup dietil eter ¾ selama 20 detik Kipas
Kondensor
Level air 140cm
Gambar 3.8 Bukaan katup dietil eter ¾ selama 15 detik.
Gambar 3.9 Bukaan katup dietil eter ¾ selama 10 detik.
Level air 140cm
Level air 140cm Bukaan katup 15 detik
Variasi dengan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140 cm dan
bukaan katup 15 detik dan variasi pendinginan menggunakan air pompa + air
[image:39.595.101.524.194.728.2]keran, air pompa + udara alami, dan kipas seperti ditunjukkan pada Gambar 3.10,
Gambar 3.11 dan Gambar 3.12
Gambar 3.10 Bukaan katup dietil eter 15 detik dengan pendinginan air pompa dan kran.
Gambar 3.11 Bukaan katup dietil eter 15 detik dengan pendingin kipas.
Level air 140cm
Bukaan katup 15 detik Kondensor
Air pompa
Air kran
Kipas
Bukaan katup 15 detik
Tabung tekan yang digunakan dalam penelitian ini semua menggunakan
[image:40.595.101.491.189.711.2]variasi 2 tabung tekan dan head pompa 3.20 m. Gambar 3.12. dan gambar 3.13.
Gambar. 3.12 Katup kedua tabung tekan terbuka.
Gambar. 3.13 Ketinggian Head pompa 3,20. Kran atas tabung tekan
terbuka keduanya
Kran bawah tabung tekan terbuka
3.3 Parameter yang diukur
Gambar 3.14 Posisi alat ukur
Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah :
1. T1(A) : Temperatur pada plat atas.
2. T2(A) : Temperatur pada plat bawah.
3. T3( A) : Temperatur pada input kondensor.
4. T4(A) : Temperatur pada output evaporator.
5. T1(B) : Temperatur pada output pendinginan air
kondensor.
6. T2(B) : Temperatur pada output kondensor.
7. T3(B) : Temperatur pada input evaporator.
8. T4(B) : Temperatur pada air di kondensor.
9. Tekanan pada bagian pemanas ( )
P1
P2
P3 h
Vap
Vat T1(A)
T4( A)
T4(B)
T1(B)
T3(A)
T2(A)
T2(B)
10. Tekanan pada bagian tabung fluida kerja (dietil eter) ( )
11.Tekanan pada Tekanan pada bagian tabung udara tekan ( )
12.Kenaikan air pada tabung udara tekan (h)
13.Volume pemompaan (Vap)
14.Volume air terhisap (Vat)
15.Waktu pemompaan ( )
16.Waktu pemanasan ( )
17.Waktu pendinginan ( )
Pada penelitian ini, pengukuran temperatur menggunakan
thermologger sedangkan untuk pengukuran waktu menggunakan
stopwatch. Dan pengukuran volume menggunakan bak penampung dan
alat ukur meteran.
3.4 Langkah Penelitian
Berikut ini adalah langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan
data penelitian :
1. Persiapkan alat pompa air termal.
2. Panaskan kolektor seri dengan lampu pemanas.
3. Pengambilan data dimulai saat temperatur pada kolektor sudah
mencapai 114°C.
4. Pada variasi bukaan katup fluida kerja (dietil eter) mula-mula
dilakukan pengisian fluida kerja dietil eter dengan bukaan
kondensor, menggunakan 2 tabung pipa tekan, dengan
pendinginan menggunakan air pompa dan air kran yang
dilakukan sebanyak 2 kali pengambilan data.
5. Data yang dicatat adalah temperatur bagian dasar pada
pemanas ( ), temperatur bagian tengah pada pemanas (
temperatur bagian pipa pemanas yang mengalir ke tabung
pemisah ( ), temperatur bagian pipa pemanas yang mengalir
dari tabung penampung ke pemanas ( ), tekanan pada bagian
pemanas ditujukkan pada ( ), tekanan pada bagian tabung air
tekan ditunjukkan pada ( ), tekanan pada bagian tabung udara
tekan ditunjukkan pada ( ), kenaikan air pada tabung udara
tekan (h), volume pemompaan (v), waktu pemompaan
( ), waktu pemanasan ( ) dan waktu pendinginan
( ).
6. Langkah 2 diulangi dengan menggunakan variasi pengisian
fluida kerja dietil eter, tetapi dengan bukaan katup ¾ selama 15
detik ke pemanas kolektor seri dan kondensor, menggunakan 2
tabung pipa tekan, dengan pendinginan menggunakan air
pompa dan air kran yang dilakukan sebanyak 2 kali
pengambilan data.
7. Langkah 2 diulangi dengan menggunakan variasi pengisian
fluida kerja dietil eter dengan bukaan katup ¾ selama 10 detik
tabung pipa tekan, dengan pendinginan air pompa dan air kran
yang dilakukan sebanyak 2 kali pengambilan data.
8. Langkah 2 diulangi dengan menggunakan variasi pengisian
fluida kerja dietil eter dengan bukaan katup ¾ selama 15 detik
ke pemanas kolektor seri dan kondensor, menggunakan 2
tabung pipa tekan, dengan pendinginan air pompa dan udara
alami yang dilakukan sebanyak 2 kali pengambilan data.
9. Langkah 2 diulangi dengan menggunakan variasi pengisian
fluida kerja dietil eter dengan bukaan katup ¾ selama 15 detik
ke pemanas kolektor seri dan kondensor, menggunakan 2
tabung pipa tekan, dengan pendinginan menggunakan udara
kipas yang dilakukan sebanyak 2 kali pengambilan data.
10.Data yang diperoleh dianalisa dengan menggunakan Persamaan
27
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Hasil penelitian ini adalah hasil pengambilan data penelitian yang telah
diperoleh dengan memvariasikan waktu bukaan katup fluida kerja (dietil eter) dengan
waktu 20 detik, 15 detik, dan 10 detik, masing-masing data dari variasi waktu bukaan
tersebut diambil sebanyak 2 kali. Variasi selanjutnya yang divariasikan adalah
pendinginan kondensor pada alat pompa termal dengan menggunakan air hasil
pemompaan dan air kran, air hasil pemompaan dan udara alami, dan kipas. Pada data
yang dimuat di bagian kolom data terdapat 2 baris data yang menyatakan awal dan
akhir, 2 baris kolom awal dan bukaan 0,75 tersebut akan dijelaskan sebagai berikut :
Awal : Kondisi saat mulai siklus (keadaan sebelum pompa termal di operasikan dan
proses pemanasan fluida kerja (dietil eter) belum terjadi di kolektor pemanas),
serta kondisi alat-alat ukur sudah kembali ke posisi awal. Bisa dikatakan awal
siklus tekan atau akhir siklus hisap.
Lama buka katup : Lamanya waktu bukaan katp fluida kerja dietil eter
Termokopel A
T1 : Temperatur pada plat atas.
T2 : Temperatur pada plat bawah.
T3 : Temperatur pada input kondensor.
T4 : Temperatur pada output evaporator.
Termokopel B
T1 : Temperatur pada output pendinginan air kondensor.
T2 : Temperatur pada output kondensor.
T3 : Temperatur pada input evaporator.
T4 : Temperatur pada air di kondensor.
P1 : Tekanan udara pada pada pipa pemanas.
P2 : Tekanan udara pada 2 tabung tekan air.
P3 : Tekanan udara pada tabung tekan udara.
T pompa : Lama waktu pemompaan. Dimulai ketika air terpompa
keluar dari ujung tertinggi pipa buang sampai air berhenti
terpompa.
T dingin : Lama waktu pendinginan. Dimulai ketika kondensor mulai
di dinginkan sampai alat ukur dan fluida pada tabung tekan
kembali
Level air : Ketinggian air pada tabung tekan udara.
Tabel 4.1 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja dietil eter selama 20 detik dan bukaan katup 0,75 . Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama
buka
katup
Variasi
katup
Tekanan Termokopel A Termokopel B Level
air (cm) Jml hisap (cm) Head Pompa (m) T Dingin (s) T Pompa (s) Level Sumur (L)
P1 P2 P3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
20 s Awal 0,07 0,01 0 131 112 30 34 25 26 33 25 140 0,0444
0,75 0,59 0,54 0,44 60 61 42 40 27 37 35 27 221,2 4,3 3,2 2280 84 0,0812
Tabel 4.2 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja dietil eter selama 20 detik dan bukaan katup 0,75 . Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama
buka
katup
Variasi
katup
Tekanan Termokopel A Termokopel B Level
air (cm) Jml hisap (cm) Head Pompa (m) T Dingin (s) T Pompa (s) Level Sumur (L)
P1 P2 P3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
20 s Awal 0,06 0,01 0 131 112 30 28 25 25 34 25 140 0,0444
0,75 0,59 0,57 0,45 61 61 44 43 27 27 37 26 231,5 4,9 3,2 2400 87 0,0915
Tabel 4.3 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja dietil eter selama 15 detik dan bukaan katup 0,75 . Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama
buka
katup
Variasi
katup
Tekanan Termokopel A Termokopel B Level
air (cm) Jml Hisap (cm) Head Pompa (m) T Dingin (s) T Pompa (s) Level Sumur (L)
P1 P2 P3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
15 s Awal 0,09 0,03 0 123 107 28 34 25 27 45 26 140 0,0444
[image:48.842.114.758.147.365.2]0,75 0,6 0,55 0,42 58 54 42 40 27 37 35 27 234,2 4,7 3,2 3600 90 0,0942
Tabel 4.4 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja selama 15 detik dan bukaan katup 0,75 . Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama
buka
Variasi
katup
Tekanan Termokopel A Termokopel B Level
Air (cm) Jml Hisap (cm Head Pompa (m) T Dingin (s) T Pompa (s) Level Sumur (L)
P1 P2 P3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
15 s Awal 0,07 0 0 124 101 30 36 27 27 39 26 140 0,0444
0,75 0,59 0,52 0,42 59 59 41 40 26 37 37 26 231.5 4,3 3,2 2280 93,6 0,0915
Tabel 4.5 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja dietil eter selama 10 detik dan bukaan katup 0,75 . Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama
buka
Variasi
katup
Tekanan Termokopel A Termokopel B Level
air (cm) Jmlah hisap (cm) Head Pompa (m) T Dingin (s) T Pompa (s) Level Sumur (L)
P1 P2 P3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
10 s Awal 0,08 0,02 0 132 113 29 33 25 25 37 26 140 0,0444
0,75 0,58 0,55 0,42 77 62 46 46 27 37 34 26 219 3,9 3,2 2640 72 0,079
Tabel 4.6 Hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja dietil eter selama 10 detik dan bukaan katup 0,75 Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama
buka
Variasi
katup
Tekanan Termokopel A Termokopel B Level
air (cm) Jmlah hisap (cm) Head Pompa (m) T Dingin (s) T Pompa (s) Level Sumur (L)
P1 P2 P3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
10 s Awal 0,08 0 0 130 110 27 33 25 27 48 25 140 0,0444
0,75 0,59 0,55 0,42 65 60 43 43 27 38 35 26 217 3,9 3,2 2460 71,4 0,077
[image:49.842.119.770.138.309.2]Tabel 4.7 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan menggunakan kran + air terpompa dengan bukaan katup 0,75 selama 15. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara.
Tabel 4.8 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan menggunakan hasil pompa + udara alami dengan bukaan katup fluida kerja dietil eter 0,75 selama 15. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara. Lama buka katup Variasi katup
Tekanan Termokopel A Termokopel B Level
air (cm) Jmlah hisap (cm) Head Pompa (m) T Dingin (s) T Pompa (s) Level Sumur (L)
P1 P2 P3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
15 s Awal 0,1 0,06 0 130 116 25 29 25 24 20 29 140 0,0444
0,75 0,58 0,52 0,42 82 66 43 43 26 35 22 25 222 3,5 3,2 23400 60 0,082
Lama
buka
katup
Variasi
katup
Tekanan Termokopel A Termokopel B Level
air (cm) Jmlah hisap (cm) Head Pompa (m) T Dingin (s) T Pompa (s) Level Sumur (L)
P1 P2 P3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
15 s Awal 0,07 0 0 124 101 30 36 27 27 39 26 140 0,0444
0,75 0,59 0,52 0,42 59 59 41 40 26 37 37 26 231.5 4,3 3,2 2280 93,6 0,0915
[image:50.842.113.756.262.464.2]0,75 selama 15. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama
buka
katup
Variasi
katup
Tekanan Termokopel A Termokopel B Level
air
(cm)
Jmlah
hisap
(cm)
Head
Pompa
(m)
T
Dingin
(s)
T
Pompa
(s)
Level
Sumur
(L)
P1 P2 P3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
15 s Awal 0,07 0,02 0 126 112 27 27 22 24 27 27 140 0,0444
0,75 0,62 0,57 0,42 81 66 42 45 27 40 42 45 229,5 4,1 3,2 14400 85,5 0,0895
Untuk mengetahui unjuk kerja pompa air energi thermal ini dibutuhkan
persamaan yang dapat membantu mengetahui unjuk kerja sistem pompa air ini.
Setelah mendapatkan data dari unjuk kerja pompa air ini maka dapat dilakukan
perhitungan untuk mengetahui unjuk kerja pompa air energi termal. Perhitungan di
bawah ini menggunakan data pertama pada variasi lama bukaan katup fluida kerja
selama 20 detik dan bukaan katup 0,75 (Tabel 4.1)
Perhitungan yang pertama adalah menghitung daya pompa. Untuk
mengetahui perhitungan daya pompa ini dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (1), variabel yang diketahui adalah :
Head = 3,2 m ΔVsumur = 7,955 liter
air = 1000 kg/m3 tpompa = 84 s
g = 9,81 m/det2
Perhitungan daya pompa adalah :
Ppompa = g Q H
Ppompa = (1000 kg/m3)(9,81 m/s2)(
) (3,2meter)
Perhitungan kedua adalah menghitung efisiensi pompa. Untuk mengetahui
efisiensi pompa dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2). variabel yang
diketahui adalah :
Vol ether cair = 1,06 ltr ρ eter = 0,7138 kg/m3
Hfg = 358,37 kj/g P pompa = 13,620 watt
T pemanas = 2364 s
Perhitungan massa ether :
= V ether cair. ρ
= 1,06 ltr x 0,7138 kg/m3
= 0,75657 kg
= 756,57 gr
Penghitungan daya input pompa :
=
=
Penghitungan daya output pompa :
Output pompa = P pompa
= 2,9728 watt
Penghitungan efisiensi pompa :
11,85
Perhitungan ketiga adalah perhitungan kompresi udara tekan. Untuk
menghitung kompresi udara tekan dapat diggunakan persamaan (3). Variabel yang
diketahui adalah :
P1 = 1 bar
V2 = 5, 9639 liter
V1 = liter
Berikut ini adalah perhitunganya :
Perhitungan keempat adalah perhitungan efisiensi termal. Untuk menghitung
efisiensi termal dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (4) . Variabel yang
digunakan adalah :
P pemanas ( input ) = 2250
P pemanas ( output ) = 114,692
% 100 ) ( ) ( input pemanas output pemanas termal P P % 100 2250 114,692 termal % 10 , 5 termal
Untuk menghitung daya keluaran dan daya hisap pompa dapat digunakan
dengan perhitungan sebagai berikut:
Diketahui :
Massa air pompa = 7.43613858 liter
Δt = 2364 s
ΔP3 = 44000 Pa
V tabung tekan = 0,006579806 m3
Perhitungan energi yang dikeluarkan :
Daya keluaran =
Daya keluaran =
Daya keluaran = 0,0987458 watt
Perhitungan energi hisap :
Daya hisap = Δ Δ
Daya hisap =
Tabel 4.10 Rata-rata hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja dietil eter selama 20 detik dan bukaan katup 0,75 Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama Bukaan Air terpompa (liter) Jumlah Hisap (liter) Efisiensi Pompa (%) Efisiensi Termal (%) Waktu Dingin (s) Daya Hisap (watt) Daya Keluar (watt) Waktu Pompa (s) ΔVolume Sumur (liter)
20 7,436 7,96 2,588 5,104 2280 0,225 0,098 84 7,955
20 9,241 9,07 2,961 4,909 2400 0,259 0,118 87 9,065
Rata-rata 8,338 8,51 2,774 5,006 2340 0,24 0,107 85,5 8,51
Tabel 4.11 Rata-rata hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja dietil eter selama 15 detik dan bukaan katup 0,75 Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama Bukaan Air terpompa (liter) Jumlah Hisap (liter) Efisiensi Pompa (%) Efisiensi Termal (%) Waktu Dingin (s) Daya Hisap (watt) Daya Keluar (watt) Waktu Pompa (s) Δvolume Sumur (liter)
15 8,381 8,695 4,003 3,366 3600 0,146 0,07 90 8,695
15 8,166 7,955 2,374 4,993 2280 0,24 0,108 93,6 7,955
Rata-rata 8,274 8,325 4,50 12,20 2940 0,193 0,089 91,8 8,325
Tabel 4.12 Rata-rata hasil data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja dietil eter selama 10 detik dan bukaan katup 0,75 . Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama Bukaan Air Terpompa (liter) Jumlah Hisap (liter) Efisiensi Pompa (%) Efisiensi Termal (%) Waktu Dingin (s) Daya Hisap (watt) Daya Keluar (watt) Waktu Pompa (s) ΔVolume Sumur (liter)
10 7,092 7,215 3,361 4,159 2640 0,143 0,082 72 7,215
10 6,662 7,215 3,245 4,343 2460 0,206 0,082 71,4 7,215
Rata-rata 6,877 7,215 6,46 4,251 2550 0,174 0,082 71,7 7,215
Tabel 4.13 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan fluida kerja dietil eter menggunakan air kran+air terpompa dengan bukaan katup 0,75 selama 15 detik. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter menggunakan 2 tabung tekan udara.
Tabel 4.14 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan fluida kerja dietil eter menggunakan air terpompa + udara alami dan bukaan katup 0,75 selama 15 detik. Level air 140 cm, head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama Buka Katup Air Terpompa (liter) Jumlah Hisap (liter) Efisiensi Energi Pompa(%) Efisiensi Energi Termal(%)
Q Input Energi (joule) Q Output Energi (Joule) Daya Hisap (watt) Daya Keluar (watt) Δvolume Sumur (liter)
[image:58.842.137.756.338.445.2]15 7.436 6,475 0,213 0,0081 255431,88 543,082 0,240 0,108 6,475
Tabel 4.15 Hasil data penelitian dengan variasi pendinginan fluida kerja menggunakan kipas dengan bukaan katup 0,75 selama 15 detik. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama Buka katup Air terpompa (liter) Jumlah Hisap (liter) Efisiensi Energi Pompa (%) Efisiensi Energi Kolektor (%) Q Input Energi (joule) Q Output Energi (Joule) Daya Hisap (watt) Daya Keluar (watt) ΔVolume Sumur (liter)
15 9.112 7,585 0,244 0,824 273103,27 665,510 0,0335 0,01974 7,585
Lama Buka katup Air terpompa (liter) Jumlah Hisap (liter) Efisiensi Pompa (%) Efisiensi Termal (%) Waktu Dingin (s) Daya Hisap (watt) Daya Keluar (watt) Waktu Pompa (s) Δvolume Sumur (liter)
15 8.166 7.955 2,374 4,993 2280 0,24 0,108 93,6 8,325
Tabel 4.16 Hasil data perhitungan pada penelitian dengan variasi bukaan katup fluida kerja dengan bukaan katup 0,75 selama 20, 15, 10 detik yang dirata-ratakan. Level air 140 cm dengan head pemompaan 3,20 meter dan menggunakan 2 tabung tekan udara.
Lama Buka katup Debit Pompa (liter/mnt) Jumlah Hisap (liter) Efisiensi Pompa (%) Efisiensi Kolektor (%) Waktu Dingin (s) Daya hisap Daya Pompa (watt) Waktu Pompa (s) ΔVolume Sumur (liter) Rata-rata 20
5,967 8,51 2,775 5,006 2340 0,24 3,122 85,5 8,51
Rata-rata 15
6,024 8,33 3,189 4,18 2940
