KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA TERMOAKUSTIK
PISTON AIR DENGAN DIAMETER SELANG OSILASI 0,5 INCI
JUDUL
Tugas Akhir
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Oleh :
Albertus Yustinus Novi Misgi Prabowo Adi NIM : 095214077
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
CHARACTERISTIC OF WATER PISTON THERMOACOUSTIC ENGINE WITH 0,5 INCH HOSE OSCILLATION
Final Project
Presented as fulfillments of the Riquirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering Study Programme
By :
Albertus Yustinus Novi Misgi Prabowo Adi Student Number : 095214077
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
iii
TUGAS AKHIR
KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA TERMOAKUSTIK PISTON AIR DENGAN DIAMETER SELANG OSILASI 0,5 INCI
Disusun oleh:
Albertus Yustinus Novi Misgi Prabowo Adi NIM: 095214077
Telah disetujui oleh :
Pembimbing 1
Ir. FA. Rusdi Sambada M.T.
iv
TUGAS AKHIR
KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA TERMOAKUSTIK PISTON AIR DENGAN DIAMETER SELANG OSILASI 0,5 INCI
Dipersiapkan dan ditulis oleh: Albertus Yustinus Novi Misgi Prabowo Adi
NIM: 095214077
Telah dipertahankan didepan panitia penguji pada tanggal 28 Februari 2011 dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji:
Nama lengkap Tanda tangan
Ketua : Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. ……….
Sekretaris : Doddy Purwadianto, S.T., M.T. ……….
Anggota : Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T. ……….
Yogyakarta, 3 Maret 2011
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta Dekan
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 3 Maret 2011 Penulis
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Albertus Yustinus Novi Misgi Prabowo Adi
Nomor Mahasiswa : 095214077
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA TERMOAKUSTIK PISTON
AIR DENGAN DIAMETER SELANG OSILASI 0,5 INCI
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me-ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta, 3 Maret 2011
Yang menyatakan
vii
INTISARI
Dunia mulai menyadari bahwa energi yang tidak terbarukan seperti minyak bumi mulai menipis dan pemakaianya telah membuat begitu banyak polusi. Telah dilaksanakan berbagai jenis usaha untuk menemukan alternatif sumber-sumber energi terbarukan yang memanfaatkan alam seperti angin, matahari, panas bumi, dan beragam alat yang memanfaatkan panas.
Penelitian ini bertujuan membuat model alat untuk memanfaatkan sumber energi panas yakni Penggerak Mula Thermoakustik. Energi panas dapat berasal dari energi surya, panas bumi, dari bahan bakar biogas, atau panas buangan dari industri. Penggerak Mula Termoakustik mengkonversikan energi panas menjadi gerak mekanik. Gerak mekanik dapat dimanfaatkan sebagai contoh untuk pompa air. Penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui karakteristik yakni daya dan efisiensi yang dihasilkan.
Alat ini terdiri dari bagian pendingin, regenerator dari steelwool dengan panjang 60mm, tabung pendingin dengan diameter tabung 25 mm dan panjang tabung 100 mm, dan bagian osilasi berupa selang transparan dengan diameter 0,5 inci. Gerak mekanik ini berupa gerak osilasi fluida zat cair dalam hal ini air yang berada di dalam selang yang sudah dibuat sedemikian rupa sehingga membentuk profil U. Osilasi adalah variasi periodik dalam hal ini terhadap waktu dari suatu hasil pengukuran. Osilasi dapat terbentuk karena adanya perbedaan tekanan di dalam alat. Untuk mengetahui karakteristik dilakukan beberapa variasi. Bagian yang divariasikan adalah tabung resonator yaitu tabung resonator dengan volume tabung 13,5 ml dan 28,3 ml.
Dari penelitian ini telah berhasil dibuat Penggerak Mula Termoakustik Piston Air dengan selang osilasi 0,5 inci dan juga Penggerak Mula Termoakustik Piston Pejal. Dalam penelitian Penggerak Mula Termoakustik Piston Air ini dihasilkan daya maksimal sebesar 0,14 watt dan efisiensi maksimal sebesar 0,16% yang didapat dari penggunaan resonator dengan diameter luar 20 mm dengan panjang 90 mm. Sedangkan untuk Penggerak Mula Termoakustik Piston Pejal dihasilkan rpm maksimal sebesar 128 rpm.
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Tugas akhir ini mengambil judul “Karakteristik Penggerak Mula Termoakustik Piston Air Dengan Diameter Selang Osilasi 0,5 Inci”.
Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini karena adanya bantuan dan kerjasama beberapa pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Romo Andreas Sugijopranoto, S.J., selaku Direktur ATMI Surakarta. 2. Romo Clay Pareira, S.J., selaku Pudir II ATMI Surakarta.
3. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
4. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin dan dosen Pembimbing Akademik.
5. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T., Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 6. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing
penulis selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
ix
8. Bapak-bapak dan ibu-ibu bagian administrasi Fakultas Sains dan Teknologi Sanata Dharma yang telah banyak membantu proses perkuliahan dan juga Tugas Akhir ini.
9. Semua rekan-rekan ATMI - Sanata Dharma angkatan pertama, terima kasih atas dukungan dan kerjasamanya.
10. Orang tua, saudara, dan teman teman WBS yang telah turut mendukung pelaksaan perkuliahan dan juga Tugas Akhir ini.
11. Regina Westrianita atas dorongan semangat dan kasih sayangnya. 12. Serta semua pihak yang telah membantu atas terselesaikannya Tugas
Akhir ini serta yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari dalam pembahasan masalah ini masih jauh dari sempurna, maka penulis terbuka untuk menerima kritik dan saran yang membangun.
Semoga naskah ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Jika ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis minta maaf yang sebesar-besarnya, terima kasih.
Surakarta, 28 Februari 2011
Penulis
x
DAFTAR ISI
JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ... vi
INTISARI ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR NOTASI ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.1 Tujuan ... 2
1.2 Manfaat ... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3
2.1 Penelitian yang pernah dilakukan ... 3
2.2 Dasar Teori ... 6
2.3 Rumus – rumus yang digunakan ... 10
BAB III METODE PENELITIAN... 12
xi
3.2 Prinsip kerja Penggerak Mula Termoakustik Piston Air ... 13
3.3 Skema Alat Penelitian Penggerak Mula Termoakustik Piston Pejal ... 14
3.4 Variabel - Variable Yang Divariasikan ... 15
3.5 Variabel-Variabel Yang Diukur Dan Cara Pengukuran ... 16
3.6 Langkah – Langkah Penelitian ... 19
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28
4.1 Tabel – tabel pengambilan data ... 28
4.2 Contoh Cara Perhitungan ... 36
4.3 Tabel – Tabel Hasil ... 39
4.2 Pembahasan ... 41
BAB V PENUTUP ... 57
5.1 Kesimpulan ... 57
5.2 Saran ... 57
DAFTAR PUSTAKA ... 59
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus termodinamika pada gas ... 6
Gambar 2.2 Siklus termoakustik... 7
Gambar 2.3 Resonator ... 8
Gambar 2.4 Material regenerator dari steelwool ... 9
Gambar 2.5 Material regenerator dari aluminium ... 9
Gambar 3.1. Mesin Termoakustik Piston Air ... 12
Gambar 3.2. Mesin Penggerak Termoakustik Piston Pejal dengan aplikasi Flywheel (sebagai referensi) ... 14
Gambar 3.3 Penampil Termokopel ... 17
Gambar 3.4 Papan Ukur ... 17
Gambar 3.5 Stopwatch... 18
Gambar 3.6 Tabung Pendingin ... 19
Gambar 3.7 Steel Woll ... 19
Gambar 3.8 Tabung Resonator ... 19
Gambar 3.9 Selang Osilasi 0,5 inci ... 20
Gambar 3.10 Pemanas berbahan bakar spirtus ... 20
Gambar 3.11 Stand Penggerak Mula Termoakustik Piston Air ... 21
Gambar 3.12 Pembentukan Selang Osilasi menjadi huruf ... 21
Gambar 3.13 Tabung Resonator diameter 15,7 mm ... 22
Gambar 3.14. Pemanas ... 22
xiii
xiv
Gambar 4.7 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. ... 47 Gambar 4.8 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak
xv
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Tabel Hasil Pengujian Mesin Termoakustik diameter selang osilasi 0,5 mm, Tabung Pendingin bervolume 80 ml, regenerator Steel Wool dengan panjang 60 mm dengan variasi tabung resonator volume 13,5 ml, h0=10cm ... 28
Tabel 4.2. Tabel Hasil Pengujian Mesin Termoakustik diameter selang osilasi 0,5 mm, Tabung Pendingin bervolume 80 ml, regenerator Steel Wool dengan panjang 70 mm dengan variasi tabung resonator volume 28,3 ml. h0=11,2 cm ... 29
Tabel 4.3 Tabel Hasil Pengujian Menggunakan regenerator Steel wool dengan panjang 70 mm ... 30 Tabel 4.4 Tabel Hasil Pengujian Menggunakan regenerator Steel wool dengan panjang 50 mm ... 31 Tabel 4.5 Tabel Hasil Pengujian Menggunakan regenerator Steel wool
xvii
xviii
DAFTAR NOTASI
Cp : panas spesifik pada tekanan tetap (kJ/kg.°C) f : frekuensi (Hz)
g : percepatan gravitasi (m/det2) h max : beda tinggi kolom air (m)
h0 : posisi ketinggian awal air (m)
m : masa (kg)
P : tekanan hidrostatis (N/m2)
V : volume perbedaan tinggi kolom air (m3) W : daya (watt)
Wo : daya keluaran (watt) Wi : daya masuk (watt)
ΔT : selisih temperatur (oK)
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Beragam sumber energi alternatif yang dapat diperbarui telah menjadi topik umum pembicaraan para peneliti di bergagai belahan dunia. Angin, matahari, panas bumi, dan biomassa adalah beberapa sumber energi alternatif yang telah dicoba untuk dikembangkan sebagai pengganti bahan bakar fosil yang tidak dapat diperbarui. Hal ini dikarenakan manusia telah menyadari bahwa sumber energi fosil yang digunakan sekarang tidak bisa diperbarui dan diperkirakan akan habis dalam waktu dekat.
Telah banyak alat yang dibuat untuk menemukan pembangkit energi dari sumbar daya terbarukan termasuk diantaranya Penggerak Mula Termoakustik. Alat ini dapat mengkonversikan energi panas menjadi gerak mekanik. Alat ini sering disebut sebagai lamina lag atau penggerak mula resonan. Alat ini tergantung pada fluktuasi tekanan yang cepat untuk proses operasi. Fenomena osilasi gelombang suara dimana di dalamnya terdapat aktifitas kompresi dan ekspansi terhadap partikel gas merupakan ide dasar dari teknologi ini.
Dalam penelitian ini dibangun dua tipe rancangan sistem penggerak mula termoakustik, yaitu:
1. Penggerak Mula Termoakustik Piston Air.
Sistem inilah yang akan dilihat karakteristiknya yakni daya dan efisiensinya Sistem ini memakai fluida air sebagai piston.
2. Penggerak Mula Termoakustik Piston Pejal.
Sistem penggerak termoakustik piston pejal yang dirancang memakai material grafit sebagai piston. Sistem ini yang digunakan untuk referensi dalam melihat variasi panjang regenerator dan jenis bahan regenerator.
1.1 Tujuan
1. Membuat model Penggerak Mula Termoakustik Piston Air dengan selang osilasi 0,5 inci
2. Membuat Penggerak Mula Termoakustik Piston Pejal.
3. Mengetahui karakteristik yaitu daya dan efisiensi model Penggerak Mula Termoakustik Piston Air dengan selang osilasi 0,5 inci.
1.2 Manfaat
1. Menambah kepustakaan tentang penggerak mula termoakustik
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian yang pernah dilakukan
Penelitian tentang pompa air energi panas yaitu Pompa Air Energi Termal menggunakan Evaporator Plat 35 cc. Penelitian pada pompa air energi surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor (Sumathy, 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 surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor (Sumathy, 1995).
Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi panas surya pada beberapa ketingian head memperlihatkan bahwa jumlah siklus atau hari tergantung pada waktu pemanasan fluida kerja dan waktu yang diperlukan untuk pengembunan uap. Waktu pemanasan tergantung pada jumlah fluida awal dalam sistem waktu pengembunan tergantung pada luasan optimum koil pendingin (Wong, 2001).
maksimum adalah 12.68 %, daya pemompaan maksimum adalah 0.0893 Watt, Efisiensi sistem maksimum sebesar 0.132 %, faktor efisiensi maksimum adalah 57.218 % (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 (η pompa) maksimum 0.060 % pada variasi bukaan kran 30 ºC, dan debit (Q) maksimum 0.697 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran penuh atau 0 ºC dengan pendingin udara (Suhanto, 2009).
Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.167 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.213 %, dan debit (Q)
maksimum 0.584 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran 0 ºC dengan pendingin udara (Nugroho, 2009).
Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 35 CC ”
mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.053 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.015 %, dan debit (Q) maksimum 0.179 liter/menit
pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran 0 ºC dengan pendingin udara (Setiyawan, 2011).
Sedangkan penelitian yang berkaitan langsung dengan Penggerak Mula Termoakustik mulai dilakukan oleh Lord Rayleigh yaitu saat pertama kali memberikan paparan tentang efek thermoaccoustik melalui tulisannya “The
5
ini sempat terhenti dan baru berlanjut kira-kira 800 tahun kemudian pada saat Rott mulai mempublikasikan penelitian tentang termoakustik pada tahun 1969 (Fahey,2006).
2.2 Dasar Teori
Prinsip kerja dari penggerak mula termoakustik yang diteliti sebenarnya adalah proses kebalikan dari apa yang pertama kali dikemukakan oleh Lord Rayleigh. Dimana input daya adalah panas kemudian diubah menjadi energi tekanan dan gelombang suara.
Tekanan dan temperatur
Kondisi normal Kondisi kompresi Kondisi gas ekspansi
Gambar 2.1 Siklus termodinamika pada gas
7
Gambar 2.2 Siklus termoakustik
(-dU), ini terjadi pada saat temperatur gas (T1) lebih tinggi daripada regenerator. Kemudian diikuti oleh ekspansi dan pengambilan panas dari regenerator (Q2) di sebelah kanan (+dU) pada saat temperatur gas yang rendah (T2) (ASTER, 2000-2011).
Resonator
Pada kenyataannya proses termodinamika dikendalikan dengan rambatan gelombang. Untuk meminimalkan kerugian dan menghasilkan gelombang sekuat mungkin, diperlukan suatu resonator suara. Resonator ini dapat dibandingkan dengan suatu pipa organ.
Gambar 2.3 Resonator
Frekuensi tergantung pada panjangnya, lebih panjang pipa resonator maka akan menurunkan frekwensi. Daya tergantung dari area melintang dari resonator. Sebagai tambahan, resonator berfungsi sebagai pemisah antara termoakustik di sebelah kiri dan pompa kalor di sebelah kanan.
9
Regenerator
Selama terjadi siklus termodinamika regenerator akan menyerap kalor pada setengah siklus dan akan melepaskan panas ini pada setengah siklus yang lain. Syarat utama dari regenerator adalah materialnya bersifat konduktor panas. Kemampuan untuk menyerap dan melepas panas juga harus baik (konstan terhadap waktu saat mengalami perubahan suhu). Hal ini akan membuat efisiensi lebih maksimal jika waktu yang dibutuhkan regenerator untuk menyerap dan melepas panas lebih kecil daripada waktu siklus termodinamika. Dan juga regenerator ini tidak boleh menghambat aliran gas. Material yang sesuai kriteria diatas antara lain steelwool, metal gauze atau metal foam, dan aluminium.
Gambar 2.4 Material regenerator dari steelwool
2.3 Rumus – rumus yang digunakan
Perhitungan Tekanan (P)
Tekanan (P) dihitung dengan Persamaan 2.1:
P = ρ . g . h (2.1) dengan :
P∶ tekanan Hidrostatis (𝑁/𝑚2) ρ ∶ massa jenis Air (kg/m³) g∶ percepatan Gravitasi (m/det²) h∶ beda tinggi kolom air (m)
Perhitungan Daya (W)
Daya (W) dihitung dengan Persamaan 2.2 :
W = 𝑃 .𝑉 .𝑓 𝑤𝑎𝑡𝑡 (2.2) dengan :
𝑃 = 𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑠 (𝑁/𝑚²)
𝑉 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑝𝑒𝑟𝑏𝑒𝑑𝑎𝑎𝑛𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖𝑘𝑜𝑙𝑜𝑚𝑎𝑖𝑟 (𝑚𝑙) 𝐹 = 𝑓𝑟𝑒𝑘𝑢𝑒𝑛𝑠𝑖 (𝐻𝑧)
Dengan analisis Dimensionalnya sebagai berikut:
11
Dari rumus tersebut maka didapatkan tekanan dan daya dari mesin yang dibuat, dengan ini perancangan mesin dengan skala besar bisa dibuat lebih lanjut.
Perhitungan Efisiensi
Efisiensi (𝜂) dihitung dengan Persamaan 2.3
𝜂
=
𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑔𝑒𝑟𝑎𝑘𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑠𝑝𝑖𝑟𝑡𝑢𝑠 𝑟𝑎𝑡𝑎 −𝑟𝑎𝑡𝑎
𝑥
100%
(2.3)Perhitungan Daya Spiritus
Perhitungan Daya Spiritus (W) dihitung dengan persamaan 2.4
𝑊 =𝑚.𝑐𝑝.∆𝑇 Δt = perbedaan waktu (second)
12
BAB III
METODE PENELITIAN
Penelitian telah dilaksanakan di kampus ATMI Surakarta. Pengambilan data dilaksanakan pada 2-12 Februari 2011 di ATMI Surakarta.
3.1 Skema Alat Penelitian Penggerak Mula Termoakustik Piston Air
Gambar 3.1. Mesin Termoakustik Piston Air Keterangan:
1. Tabung Pendingin 2. Regenerator 3. Tabung Resonator 4. Pipa Osilasi 5. Air
6. Papan Ukur
7. Pemanas berbahan bakar spirtus
4
5 7
2 1
13
3.2 Prinsip kerja Penggerak Mula Termoakustik Piston Air
Pada Penggerak Mula Termoakustik Piston Air, energi panas dari pemanas dikonversikan menjadi gerak mekanik yaitu gerak osilasi air di dalam selang osilasi. Seperti yang terlihat di dalam Gambar 3.1. Pemanas (No.7) diletakkan di bawah Tabung Resonator (No.3) Pemanas yang dinyalakan memanasi Tabung Resonator. Dengan bertambahnya waktu, udara di dalam tabung Resonator temperaturnya menjadi naik. Udara yang telah naik temperaturnya membuat tekanan udara menjadi naik. Tekanan udara menekan air di selang osilasi (No.4). Selain menekan air, Udara di dalam Tabung Resonator juga mengalir menuju Tabung Pendingin (No.1) melalui Regenerator (2). Karena Regenerator terbuat dari steel wool bahan yang mudah menyerap panas dan melepaskan panas maka udara yang melalui regenerator terserap panasnya dan menuju ke tabung pendingin dalam keadaan tidak terlalu tinggi temperaturnya. Ketika udara dari resonator telah berada di tabung Pendingin maka udara sekitar di luar tabung pendingin mendinginkan udara di dalam tabung pendingin.
Udara yang dingin kemudian mengalir menuju bagian resonator dan melewati regenerator. Di regenerator, udara dingin dipanaskan oleh regenerator sehingga ketika mencapai resonator udara dari tabung pendingin tidak terlalu dingin. Sedangkan air yang berada di selang osilasi telah mencapai h max sehingga ada tekanan yang menekan udara.
3.3 Skema Alat Penelitian Penggerak Mula Termoakustik Piston Pejal
Gambar 3.2. Mesin Penggerak Termoakustik Piston Pejal dengan aplikasi Flywheel (sebagai referensi)
Keterangan :
1. Pemanas berbahan bakar spirtus 2. Regenerator
3. Tabung Resonator 4. Silinder
5. Piston 6. Flywheel 7. Stand 1
2
3 4 5
6
15
Metode yang digunakan dalam pembuatan Penggerak Mula Termoakustik Piston Air ini adalah:
1. Studi lapangan
Mencari data-data yang di perlukan dalam pembuatan Penggerak Mula Termoakustik Piston air dan Piston Pejal, sehingga dapat digunakan dengan baik dilapangan. Kami melakukan studi lapangan dengan melihat dan membandingkan alat-alat dari internet.
2. Studi Literatur
Mendalami teori dasar yang dipakai dalam penyusunan Tugas Akhir ini dari beberapa buku referensi yang kemudian disusun secara sistematis dan sejelas mungkin sebagai penunjang teori dasar dengan batasan masalah yang akan dibahas.
3.4 Variabel - Variable Yang Divariasikan
Untuk mengetahui karakteristik Penggerak Mula Termoakustik Piston Air terdapat beberapa variabel penelitian. Adapun variabel penelitian yang dilakukan adalah variasi volume tabung resonator. Yaitu volume 13,5 ml dan volume 28,3 ml.
Sedangkan dari percobaan dengan menggunakan Penggerak Mula Termoakustik Piston Pejal dengan aplikasi Flywheel, yang divariasikan adalah :
1. Material Regenerator yakni dari 1) dari Steel Wool dan dari 2) tatal Alumunium
3.5 Variabel-Variabel Yang Diukur Dan Cara Pengukuran
Untuk percobaan dengan menggunakan Penggerak Mula Termoakustik Piston Air, variabel yang diukur adalah :
a) Temperatur pada tabung pendingin. b) Temperatur pada regenerator. c) Temperatur pada tabung resonator. d) Panjang Osilasi fluida.
e) Frekuensi Osilasi.
Sedangkan untuk percobaan dengan menggunakan Mesin Penggerak Termoakustik Piston Pejal dengan aplikasi flywheel, variabel yang diukur adalah:
a) Temperatur pada tabung pendingin. b) Temperatur pada regenerator. c) Temperatur pada tabung resonator. d) Temperatur pada silinder.
17
Cara pengukuran variabel tersebut adalah :
a) Untuk pengukuran temperatur, cara pengukuran dengan menggunakan Termokopel.
Gambar 3.3 Penampil Termokopel
b) Untuk pengukuran panjang osilasi pada fluida digunakan papan ukur yang dipasang pada stand.
c) Untuk mengukur frekuensi dan putaran rpm pada flywheel digunakan stopwatch.
19
3.6 Langkah – Langkah Penelitian
Penggerak Mula Termoakustik Piston Air
1. Peralatan dan bahan disiapkan.
Adapun alat dan bahan yang dibutuhkan adalah: a. Tabung Pendingin
Gambar 3.6 Tabung Pendingin b. Regenerator terbuat dari Steel Woll
Gambar 3.7 Steel Woll
c. Tabung Resonator diameter 15,7 mm dan 20 mm
Gambar 3.8 Tabung Resonator
Gambar 3.9 Selang Osilasi 0,5 inci e. Air
f. Papan ukur
g. Pemanas berbahan bakar spirtus (bahan bakar spirtus)
Gambar 3.10 Pemanas berbahan bakar spirtus h. Plat pembuat Stand
2. Stand disiapkan.
21
Gambar 3.11 Stand Penggerak Mula Termoakustik Piston Air 3. Penyiapan Regenerator
Regenerator yang terbuat dari steel wool dimasukkan ke dalam tabung resonator
4. Penyiapan rangkaian mesin Termoakustik.
Bahan bahan yang sudah disiapkan mulai dirakit membentuk Rangkaian Termoakustik.
5. Selang osilasi 0,5 inchi dirangkai sehingga membentuk huruf U dengan baik dan diatur ketinggian sesuai dengan kebutuhan.
U
6. Air dimasukkan ke dalam selang osilasi sebagai piston air kedalam selang osilasi
7. Tabung Resonator diameter 15,7 mm dipasangkan pada rangkaian
Gambar 3.13 Tabung Resonator diameter 15,7 mm 8. Pemanas berbahan bakar spirtus disiapkan.
Gambar 3.14. Pemanas 9. Ketinggian awal sebelum osilasi (h0) dicatat
10.Termokopel untuk penghitungan data temperatur disiapkan.
11.Termokopel ditempatkan di tabung pendingin, regenerator, dan di resonator.
23
12.Temperatur awal sebelum Mesin Termoakustik dipanasi dicatat terlebih dahulu.
13.Stopwatch disiapkan untuk perhitungan waktu
14.Proses pengambilan data dimulai dengan mulai menyalakan pemanas 15.Perubahan temperatur di tabung pendingin, regenerator, resonator, dan
udara ruangan dicatat setiap satu menit
16.Perbedaan ketinggian selama osilasi dicatat dalam selang tiap satu menit 17.Waktu (detik) yang dipakai untuk berosilasi 10 kali dicatat.
18.Setelah menit ke 30 pemanas dicatat dan ditunggu beberapa saat hingga tabung resonator turun temperaturnya menjadi 30 °C
19.Tabung Resonator diameter 15,7 mm dilepas dan diganti dengan Tabung Resonator diameter 20 mm
20.Langkah 8 sampai langkah 18 diulangi lagi. 21.Pemanas dan Penampil Termokople dimatikan. 22.Alat-alat dilepas dan disimpan di tempat yang aman 23.Data-data yang ada diolah menjadi tabel hasil dan grafik
24.Pembuatan Grafik hubungan waktu dengan daya untuk tabung resonator volume 13,5 dan 28,3 ml.
25.Pembuatan Grafik hubungan waktu dengan efisiensi untuk tabung resonator volume 13,5 dan 28,3 ml.
27.Pembuatan Grafik perbandingan efisiensi antara tabung resonator volume 13,5 dan 28,3 ml.
Penggerak Mula Termoakustik Piston Pejal
Untuk percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston pejal, langkah – langkah yang dilakukan adalah :
1. Penyiapan peralatan dan bahan. a) tabung resonator b) regenerator
c) pemanas berbahan bakar spirtus d) piston
e) silinder f) flywheel g) stand h) o ring 2. Pembuatan stand.
Rangkai material kayu dan plat aluminium yang telah disiapkan, serta penguat dari bahan nylon dan kaca mikha.
3. Pemasangan chuke pada piston.
4. Pemasangan piston pada stand yang telah disiapkan.
25
6. Pemasangan Tabung Resonator yang sudah berisi regenerator ke piston yang sudah terpasang pada stand. Diantara ring penekan dan piston, dipasang o ring agar ruangan di dalam tabung resonator benar – benar vacum.
7. Pemasangan flywheel pada stand.
8. Pemasangan piston dan shaft yang dihubungkan ke flywheel.
9. Pemasangan pemanas spiritus pada stand, dengan jarak 10 mm dari regenerator, agar regenerator tidak ikut terbakar.
10.Pencatatan data awal sebelum pemanas spiritus dinyalakan.
11.Pembakaran dimulai dengan menyalakan api pada pemanas spiritus dan data mulai dicatat.
12.Waktu yang diperlukan untuk 20 kali putaran flywheel dicatat.
13.Pencatatan hasil percobaan dengan rentang waktu 2 menit hingga mencapai waktu yang telah ditentukan, yaitu 60 menit.
14.Langkah 5 sampai 13 diulangi kembali dengan regenerator yang terbuat dari bahan steel wool dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 50 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 15.Langkah 5 sampai 13 diulangi kembali dengan regenerator yang terbuat
dari bahan steel wool dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 30 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 16.Langkah 5 sampai 13 diulangi kembali dengan regenerator yang terbuat
17.Langkah 5 sampai 13 diulangi kembali dengan regenerator yang terbuat dari bahan aluminium dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 50 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 18.Langkah 5 sampai 13 diulangi kembali dengan regenerator yang terbuat
dari bahan aluminium dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 30 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 19.Dari data yang diperoleh, dibuat grafik hubungan antara waktu dan
kecepatan rpm yang terjadi dari beberapa variasi yang telah dilakukan, sehingga dari grafik tersebut bisa diketahui pada variasi manakah putaran rpm maksimal terjadi.
Penelitian daya rata-rata spirtus.
Untuk mengetahui daya rata-rata spirtus dilakukan penelitian sederhana. Langkah-langkah yang dilakukan adalaah:
1. Persiapkan Alat dan bahan Alat-alat yang diperlukan
a. Kaleng Air dengan diameter 110 mm dengan tinggi kaleng 25 mm.
b. Pemanas berbahan bakar spirtus c. Stopwatch untuk pencatatan waktu
d. Termokopel dan Penampil Termokpel untuk pencatatan suhu e. Air
27
2. Perangkaian alat alat
3. Penempatan termokopel di tengah kaleng, tidak menyentuh dasar kaleng.
4. Pencatatan kondisi awal t = 0 menit dan suhu awal air sebelum dipanaskan
5. Pemanas dinyalakan
6. Setiap satu menit, dicatat perubahan suhu yang terjadi 7. Ketika mencapai suhu 50 °C pemanas dimatikan 8. Pembuatan tabel data
28
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tabel – tabel pengambilan data
Data yang dapat diperoleh dari proses pengujian dua model Penggerak Mula Termoakustik Piston Air dan Piston Pejal:
Tabel 4.1 Tabel Hasil Pengujian Mesin Termoakustik diameter selang osilasi 0,5 mm, Tabung Pendingin bervolume 80 ml, regenerator Steel Wool dengan panjang 60 mm dengan variasi tabung resonator volume 13,5 ml, h0=10cm
ke-29
Tabel 4.2. Tabel Hasil Pengujian Mesin Termoakustik diameter selang osilasi 0,5 mm, Tabung Pendingin bervolume 80 ml, regenerator Steel Wool dengan panjang 70 mm dengan variasi tabung resonator volume 28,3 ml. h0=11,2 cm
No Menit
13 12 26 81 244 10,0 2,86 mulai osilasi
Tabel 4.3 Tabel Hasil Pengujian Menggunakan regenerator Steel wool dengan
32 60 27 246 43 94 api dimatikan
31
Tabel 4.4 Tabel Hasil Pengujian Menggunakan regenerator Steel wool dengan panjang 50 mm
32 60 42 286 33 89,6 api dimatikan
Tabel 4.5 Tabel Hasil Pengujian Menggunakan regenerator Steel wool dengan panjang 30 mm
1 suhu
awal 25 26 27
-2 0 25 47 27
-sekitar 1 menit 40 detik mulai
32 60 100 200 34 112 api dimatikan
33
35
4.2 Contoh Cara Perhitungan
Dari data pengamatan penelitian yang telah dilakukan maka bisa dihitung daya yang dihasilkan oleh penggerak mula termoakustik yang diteliti.
Dimisalkan menghitung daya yang dihasilkan dari variasi pertama (data dari Tabel 4.1.), maka didapat :
H-max osilasi yang dihasilkan = 14,7 cm = 0,147 m Frekuensi (f) = 3,33 Hz
Maka volume air dari h-max :
V = A.𝑚𝑎𝑥
∅𝑠𝑒𝑙𝑎𝑛𝑔 = 1 inci →A =π4.∅2𝑠𝑒𝑙𝑎𝑛𝑔 = π4. 0,5 𝑖𝑛𝑐 2 = 0,000126677𝑚2
V = A. hmax = 0,000126677 𝑚2. 0,147 𝑚 = 0,000018621 𝑚3 𝜌𝑎𝑖𝑟 = 1000 𝑘𝑔 𝑚3
𝑔 = 9,81 𝑚 𝑠2
Maka didapatkan tekanan hidrostatis air :
p = ρ . g . h
p = 1000 𝑘𝑔 𝑚3. 9,81 𝑚 𝑠2. 0,147 𝑚= 1442,07 𝑁 𝑚2
Perhitungan Daya Penggerak:
𝑊 = 𝑝 .𝑉 .𝑓 (𝑤𝑎𝑡𝑡)
37
Perhitungan Daya Spirtus Rata-rata
𝑑 = 110 𝑚𝑚= 0,11 𝑚 𝑡 = 25 𝑚𝑚 = 0,025 𝑚 𝜌𝑎𝑖𝑟 = 1000 𝑘𝑔 𝑚3
Misal mengambil data pada menit ke 5
𝑊 =𝑚.𝑐𝑝.∆𝑇
Tabel 4.9 Tabel Daya spiritus rata rata
No Waktu (menit) Suhu (°C) ΔT W (watt)
Dari tabel tersebut, maka didapatkan daya spiritus rata rata sebesar 86,48 watt.
η = daya penggerak
daya spirtus rata−ratax 100 %
Maka
η
=
daya penggerakdaya spirtus rata−rata
x 100 %
η = 0,0894 watt
39
4.3 Tabel – Tabel Hasil
Tabel 4.10 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator volume 13,5 ml dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm.
Tabel 4.11 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator volume 28,3 ml dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm.
No Menit
ke-13 12 0,100 2,86 12,67 981,00 0,04 0,04
14 13 0,110 2,86 13,93 1079,10 0,04 0,05
15 14 0,125 2,86 15,83 1226,25 0,06 0,06
16 15 0,125 2,86 15,83 1226,25 0,06 0,06
17 16 0,135 2,86 17,10 1324,35 0,06 0,07
18 17 0,150 2,86 19,00 1471,50 0,08 0,09
19 18 0,145 2,86 18,37 1422,45 0,07 0,09
20 19 0,170 2,86 21,54 1667,70 0,10 0,12
21 20 0,176 2,86 22,30 1726,56 0,11 0,13
22 21 0,180 2,86 22,80 1765,80 0,12 0,13
23 22 0,190 2,86 24,07 1863,90 0,13 0,15
24 23 0,190 2,86 24,07 1863,90 0,13 0,15
25 24 0,196 2,86 24,83 1922,76 0,14 0,16
26 25 0,195 2,86 24,70 1912,95 0,14 0,16
27 26 0,195 2,86 24,70 1912,95 0,14 0,16
28 27 0,150 2,86 19,00 1471,50 0,08 0,09
29 28 0,165 2,86 20,90 1618,65 0,10 0,11
41
4.2Pembahasan
Gambar 4.1 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air menggunakan tabung resonator dengan volume 13,5 ml, regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm dan selang osilasi 0,5 inci.
Dari Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa pada menit pertama hingga menit ke 7 daya yang dihasilkan termoakustik tidak begitu tinggi. Hal ini dikarenakan panas yang diserap oleh regenerator belum begitu bagus. Di menit ke tujuh daya yang dihasilkan mulai tinggi dikarenakan sudah cukup panas yang diserap oleh sistem. Dilihat dari Gambar 4.1 terdapat fluktuasi naik turun dari daya yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan pemanas tidak bisa stabil dalam memanaskan sistem. Namun, sempat tercatat daya maksimal di menit kedelapan yaitu 0,11 watt. Kemudian di menit menit berikut sistem mulai stabil.
Gambar 4.2 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air menggunakan tabung resonator dengan volume 13,5 ml, regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm dan selang osilasi 0,5 inci.
43
Gambar 4.3 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air menggunakan tabung resonator dengan volume 28,3 ml, regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.
Gambar 4.4 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air menggunakan tabung resonator dengan volume 28,3 ml, regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.
45
Gambar 4.5 Perbandingan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air menggunakan tabung resonator dengan volume 13,5 ml dan 28,3 ml.
Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa daya yang terbesar terjadi pada penggunaan tabung resonator dengan diameter luar 20 mm. Sedangkan daya maksimal yang terjadi adalah 0,14 watt. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa pada proses penggerak mula termoakustik piston air dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm, semakin besar tabung resonator maka daya yang terjadi semakin besar pula.
0
Gambar 4.6 Perbandingan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator dengan volume 13,5 ml dan 28,3 ml.
Dari Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa efisiensi yang terbesar terjadi pada penggunaan tabung resonator dengan diameter luar 20 mm. Sedangkan efisiensi maksimal yang terjadi adalah 0,158 %. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa pada proses penggerak mula termoakustik piston air dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm, semakin besar tabung resonator maka efisiensi yang terjadi semakin besar pula.
0
47
Gambar 4.7 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
Dari Gambar 4.7 dapat terlihat bahwa flywheel mulai berputar pada menit ke 2, dan setelah itu putaran berputar cukup stabil antara 100 -110 rpm. Putaran maksimal terjadi pada menit ke 14 mencapai 120 rpm.
0 20 40 60 80 100 120
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60
R
p
m
Gambar 4.8 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
Dari Gambar 4.8 dapat terlihat bahwa flywheel mulai berputar pada menit ke 2, dan setelah itu putaran berputar cukup stabil antara 110 -120 rpm. Putaran maksimal terjadi pada menit ke 12 mencapai 124 rpm.
49
Gambar 4.9 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 30 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. Dari Gambar 4.9 dapat terlihat bahwa flywheel mulai berputar pada menit ke 2, dan setelah itu putaran berputar cukup stabil antara 120 -125 rpm. Putaran maksimal terjadi pada menit ke 6 mencapai 128 rpm.
Gambar 4.10 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
51
Gambar 4.11 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
Dari Gambar 4.11 dapat terlihat bahwa flywheel mulai berputar pada menit ke 4, dan setelah itu putaran berputar cukup stabil antara 100 -110 rpm. Putaran maksimal terjadi pada menit ke 14 mencapai 110 rpm.
Gambar 4.12 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 30 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
53
Gambar 4.13 Perbandingan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 30 mm, 50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
Dari Gambar 4.13 dapat dilihat bahwa putaran flywheel maksimal terjadi pada panjang regenerator 30 mm, putaran maksimal yang terjadi adalah 128 rpm. Jadi dapat disimpulkan pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan diameter luar tabung resonator 20 mm dan panjang tabung 120 mm bahwa semakin pendek regenerator maka putaran yang dihasilkan semakin tinggi.
0
Panjang Regenerator 70 mm Panjang Regenerator 50 mm
Gambar 4.14 Perbandingan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 30 mm, 50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.
Dari Gambar 4.14 dapat dilihat bahwa putaran flywheel maksimal terjadi pada panjang regenerator 50 mm dan 30 mm, putaran maksimal yang terjadi adalah 110 rpm. Pada pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan diameter luar tabung resonator 20 mm dan panjang tabung 120 mm dapat disimpulkan bahwa panjang regenerator
55
Berdasar dari beberapa data yang telah diperoleh serta hasil perhitungan dan grafik dari beberapa data tersebut, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Pada penggerak mula termoakustik piston air dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm yang divariasikan tabung resonatornya yaitu menggunakan tabung resonator dengan volume 13,5 ml dan 28,3 ml dapat dilihat bahwa daya yang terbesar terjadi pada penggunaan tabung resonator dengan volume 28,3ml. Daya maksimal yang terjadi adalah 0,14 watt.
2. Pada proses penggerak mula termoakustik piston air dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm dapat disimpulkan semakin besar tabung resonator maka daya yang terjadi semakin besar pula.
3. Pada penggerak mula termoakustik piston air dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm yang divariasikan tabung resonatornya yaitu menggunakan tabung resonator dengan volume 13,5 ml dan 28,3 ml dapat dilihat bahwa efisiensi yang terbesar terjadi pada penggunaan tabung resonator dengan diameter luar 20 mm. Efisiensi maksimal yang terjadi adalah 0,16 %.
4. Pada proses penggerak mula termoakustik piston air dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm dapat disimpulkan semakin besar tabung resonator maka efisiensi yang terjadi semakin besar pula.
50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm putaran flywheel maksimal terjadi pada panjang regenerator 30 mm, putaran maksimal yang terjadi adalah 128 rpm.
6. Pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator yang divariasikan 30 mm, 50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm dapat disimpulkan bahwa semakin pendek regenerator maka putaran flywheel yang dihasilkan semakin tinggi. 7. Pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan
regenerator aluminium dengan panjang regenerator yang divariasikan 30 mm, 50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm putaran flywheel maksimal terjadi pada panjang regenerator 30 dan 50 mm, putaran maksimal yang terjadi adalah 110 rpm.
57
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Telah berhasil dibuat Penggerak Mula Termoakustik Piston air dengan diameter selang osilasi 0,5 inci
2. Telah berhasil dibuat Penggerak Mula Termoakustik Piston Pejal 3. Daya maksimal sebesar 0,14 watt dan efisiensi maksimal sebesar
0,16% didapat dari penggunaan tabung resonator dengan volume tabung 28,3 ml dengan menggunakan tabung pendingin berdiameter 25 mm dan panjang tabung 100 mm, regenerator dari steel wool sepanjang 60 mm, dan menggunakan selang osilasi diameter 0,5 inci. 4. Rpm maksimal sebesar 128 rpm dihasilkan dengan menggunakan Termoakustik Piston Pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang 30 mm.
5.2 Saran
Beberapa hal yang dapat menjadi pertimbangan bagi peneliti berikutnya agar hasil percobaan menjadi lebih efektif antara lain adalah :
2. Api yang dihasilkan oleh pemanas harus stabil dengan memperhatikan faktor suhu ruangan dan adanya faktor angin.
59
DAFTAR PUSTAKA
Cengel, Yunus A. & Michael A. Thermodynamics: An Engineering Approach. Amerika: THe McGraw-Hill. 1998
Holman, J. Perpindahan Kalor. Diterjemahkan oleh E.Jasifi. Jakarta: Penerbit Erlangga. 1994
Ueda, Y. Acoustic field in a thermoacoustic Stirling engine having a looped tube. Nagoya 464. 2002
Yoanita, Yulia Venti,S.T.. Karakteristik kolektor surya CPC untuk pompa air energi termal menggunakan pompa rendam. Yogyakarta : Penerbit Universitas Sanata Dharma. 2009
60
LAMPIRAN - LAMPIRAN
Perlengkapan Pengambilan Data
61
Foto Penggerak Mula Termoakustik Piston Pejal
