POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN. EVAPORATOR PELAT 20 cc

(1)

i

POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN

EVAPORATOR PELAT 20 cc

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh: YUSUP AGUS SURYONO

NIM : 075214018

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

THERMAL ENERGY WATER PUMP USING 20 cc PLATE

EVAPORATOR

FINAL PROJECT

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

in Mechanical Engineering

By:

YUSUP AGUS SURYONO

NIM : 075214018

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

vi

mengalirkannya. Pada umumnya pompa air digerakkan oleh energi listrik namun belum semua daerah mampu menikmati jaringan listrik. Alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air adalah energi termal menggunakan bahan bakar spirtus. Tetapi unjuk kerja pompa air energi termal di Indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinan pemanfaatannya. Adapun tujuan yang ingin dicapai dengan penelitian yang dilakukan yaitu dapat mengetahui debit pemompaan, daya pompa dan efsiensi pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet)..

Pompa air energi termal terdiri dari 3 (tiga) komponen utama, (1) evaporator, (2) kompor, dan (3) tuning pipe (pipa osilasi). Pompa air energi termal yang digunakan untuk penelitian adalah pompa air energy termal menggunakan evaporator pelat dengan pelat tembaga dengan tebal 0,5 mm. Evaporator berpenampang 8 x 8 cm2 dengan volume 70 cc dan disambung dengan pipa tembaga 1/2 inci sepanjang 31 cm. Pemanas dibuat menggunakan pelat tembaga 0,5 mm yang dibuat kubus dengan penampang atas terbuka dengan volume 125 cm3. Kompor ini digunakan sebagai tempat spirtus yang akan dibakar sebagai sumber panas. Spirtus yang digunakan sebanyak 100 cc. Variabel-variabel yang diukur pada pengujian pompa adalah volume air yang keluar ( V ) dan waktu ( t ), sedangkan variasi yang dilakukan pada pengujian pompa adalah ketinggian head ( 1,50 ; 1,80 dan 2,50 m) dan ukuran pipa osilasi ( ½ inci dan 3/8 inci ). Hasil penelitian menunjukkan debit maksimum (Q) 0.35 (liter/menit), daya pompa maksimum (Wp) 0,1 watt, efisiensi pompa maksimum (η pompa) 0,03 % pada head 1,8 m menggunakan pipa osilasi 3/8 inci.

(6)

(7)

vi

mengalirkannya. Pada umumnya pompa air digerakkan oleh energi listrik namun belum semua daerah mampu menikmati jaringan listrik. Alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air adalah energi termal menggunakan bahan bakar spirtus. Tetapi unjuk kerja pompa air energi termal di Indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinan pemanfaatannya. Adapun tujuan yang ingin dicapai dengan penelitian yang dilakukan yaitu dapat mengetahui debit pemompaan, daya pompa dan efsiensi pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet)..

Pompa air energi termal terdiri dari 3 (tiga) komponen utama, (1) evaporator, (2) kompor, dan (3) tuning pipe (pipa osilasi). Pompa air energi termal yang digunakan untuk penelitian adalah pompa air energy termal menggunakan evaporator pelat dengan pelat tembaga dengan tebal 0,5 mm. Evaporator berpenampang 8 x 8 cm2 dengan volume 70 cc dan disambung dengan pipa tembaga 1/2 inci sepanjang 31 cm. Pemanas dibuat menggunakan pelat tembaga 0,5 mm yang dibuat kubus dengan penampang atas terbuka dengan volume 125 cm3. Kompor ini digunakan sebagai tempat spirtus yang akan dibakar sebagai sumber panas. Spirtus yang digunakan sebanyak 100 cc. Variabel-variabel yang diukur pada pengujian pompa adalah volume air yang keluar ( V ) dan waktu ( t ), sedangkan variasi yang dilakukan pada pengujian pompa adalah ketinggian head ( 1,50 ; 1,80 dan 2,50 m) dan ukuran pipa osilasi ( ½ inci dan 3/8 inci ). Hasil penelitian menunjukkan debit maksimum (Q) 0.35 (liter/menit), daya pompa maksimum (Wp) 0,1 watt, efisiensi pompa maksimum (η pompa) 0,03 % pada head 1,8 m menggunakan pipa osilasi 3/8 inci.

(8)

(9)

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Jesus Kristus dan Bunda Maria atas segala berkah dan anugerah-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ Pompa Air Energi Termal Menggunakan Evaporator Pelat 20 cc ” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

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

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

yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Ir. Rines, M.T. selaku dosen pembimbing akademik.

5. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

6. Laboran ( Ag. Rony Windaryawan ) yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.

(10)

ix

7. Rekan kerja Robertus Agung Setiawan, Heribertus Dwi Prihantoro dan Nuri Hartarto yang saling membantu dalam penyelesaian tugas akhir. Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, Oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Apabila ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima kasih.

Yogyakarta, 19 Januari 2010

(11)

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

INTISARI ... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI... x

DAFTAR TABEL ... .xi

DAFTAR GAMBAR ... xiii

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.l Latar Belakang ... 1

1.2 Batasan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 4

2.1 Penelitian yang Pernah Dialakukan ... 4

2.2 Dasar Teori ... 6

BAB III. METODE PENELITIAN ... .15

(12)

x

3.2 Variabel yang Divariasikan ... 16

3.3 Variabel Pengukuran ... 18

3.4 Metode dan Langkah Pengambilan Data ... 18

3.5 Analisa Data ... 19

3.6 Peralatan Pendukung ... 19

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 21

4.1 Hasil Penelitian ... 21 4.2 Pembahasan ... 35 BAB V. PENUTUP ... 63 5.1 Kesimpulan ... 63 5.2 Saran ... 64 DAFTAR PUSTAKA ... 65 LAMPIRAN... 67

(13)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Percobaan ke-1 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,5 m dengan Volume Evaporator 70 cc...21 Tabel 4.2. Percobaan ke-2 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,5 m dengan Volume Evaporator 70 cc...21 Tabel 4.3. Percobaan ke-3 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi

3/8 inci dan Head 1,8 m dengan Volume Evaporator 70

cc...22 Tabel 4.4. Percobaan ke-4 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,8 m dengan Volume Evaporator 70 cc...22 Tabel 4.5. Percobaan ke-5 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 2,5 m dengan Volume Evaporator 70 cc...23 Tabel 4.6. Percobaan ke-6 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 2,5 m dengan Volume Evaporator 70 cc...24 Tabel 4.7. Percobaan ke-7 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,8 m dengan Volume Evaporator 100 cc...25 Tabel 4.8. Percobaan ke-8 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 3/8

inci dan Head 1,8 m dengan Volume Evaporator 100 cc...27 Tabel 4.9. Percobaan ke-9 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 1/2 inci dan Head 1,8 m dengan Volume Evaporator 100 cc...29

(14)

xii

Tabel 4.10. Percobaan ke-10 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 1/2 inci dan Head 1,8 m dengan Volume Evaporator 100 cc...31 Tabel 4.11. Data Pengujian Daya Spirtus...34 Tabel 4.12. Perhitungan Daya Spirtus...36 Tabel 4.13. Perhitungan Pompa Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan 1/2

inci pada Evaporator berpenampang 8 x 8 cm2 dengan Volume Evaporator 70 cc dan 100 cc ( setelah menggelembung )...37 Tabel 4.14. Perhitungan Pompa Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan 1/2 inci pada Evaporator berpenampang 10 x 10 cm2 dengan Volume Evaporator 60 cc dan 170 cc ( setelah menggelembung )...39 Tabel 4.15. Perhitungan Pompa Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan 1/2 inci pada Evaporator berpenampang 10 x 10 cm2 dengan Volume Evaporator 70 cc dan 150 cc ( setelah menggelembung )...39

(15)

xiii

DAFTAR GAMBAR

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

Gambar 2.2. Dimensi Evaporator ... 7

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

Gambar 2.4. Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ... 9

Gambar 2.5. Sistem Kerja Fluidyn Pump ... 10

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

Gambar 2.7. Sistem Kerja Nifte Pump ... 12

Gambar 3.1. Skema Pompa Air Energi Termal ... 15

Gambar 3.2. Dimensi Evaporator ... 16

Gambar 3.3. Variasi Diameter Selang Osilasi ... 17

Gambar 3.4. Variasi Ketinggian Head ... 17

Gambar 4.1. Evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 70 cc ... 38

Gambar 4.2. Evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 60 cc ... 38

Gambar 4.3. Hubungan Variasi Head, Pipa Osilasi dengan Debit Pompa menggunakan Evaporator Pelat berpenampang 8 x 8 cm2 ... 40

Gambar 4.4. Hubungan Variasi Head, Pipa Osilasi dengan Daya Pompa menggunakan Evaporator Pelat berpenampang 8 x 8 cm2 ... 41

Gambar 4.5. Hubungan Variasi Head, Pipa Osilasi dengan Efisiensi Pompa menggunakan Evaporator Pelat berpenampang 8 x 8 cm2 ... 43

Gambar 4.6. Evaporator Pipa Tunggal dengan Volume 44 cc ... 44

Gambar 4.7. Evaporator 2 Pipa Pararel ... 45

Gambar 4.8. Perbandingan Debit Antar Evaporator pada head 1,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci ... 45

(16)

xiv

Gambar 4.11. Perbandingan Debit Antar Evaporator pada head 2,5 m dengan pipa osilasi 1/2 inci ... 49 Gambar 4.12. Perbandingan Daya Antar Evaporator pada head 1,5 m dengan pipa

osilasi 3/8 inci ... 51 Gambar 4.13. Perbandingan Daya Antar Evaporator pada head 1,8 m dengan pipa

osilasi 1/2 inci ... 55 Gambar 4.16. Perbandingan Efisiensi Antar Evaporator pada head 1,5 m dengan

pipa osilasi 3/8 inci ... 56 Gambar 4.17. Perbandingan Efisiensi Antar Evaporator pada head 1,8 m dengan

(17)

1

1.1. Latar Belakang

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

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

(18)

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

1.2. Batasan Masalah

Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka perlu adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu:

1. Massa jenis air yang digunakan 1000 kg/m3 untuk berbagai kondisi. 2. Panas jenis air yang digunakan 4192,47 J/Kg ºC untuk berbagai

kondisi.

3. Rugi – rugi gesekan, belokan dan kekentalan fluida dalam pipa diabaikan.

(19)

1.3. Tujuan Penelitian

1. Membuat pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet) menggunakan evaporator pelat berpenampang 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc.

2. Mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi (η pompa) maksimum pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet) menggunakan evaporator pelat berpenampang 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc.

3. Membadingkan hasil yang diperoleh dari pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet) menggunakan evaporator pelat berpenampang 8 x 8 cm2 bervolume 20 cc dengan pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet) menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 bervolume 60 cc dan pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet) menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 bervolume 70 cc.

4. Membadingkan hasil yang diperoleh dari pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet) menggunakan evaporator pelat berpenampang 8 x 8 cm2 bervolume 20 cc dengan penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya.

1.4. Manfaat Penelitian

(20)

4

2.1. Penelitian yang Pernah Dilakukan

Penelitian pada pompa air energi surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor ( Sumathy et. al., 1995 ). Penelitian pompa energi panas berbasis motor stirling dapat secara efektif memompa air dengan variasi head antara 2 – 5 m ( Mahkamov, 2003 ). Penelitian pompa air energi panas oleh Smith menunjukkan bahwa ukuran kondenser yang sesuai dapat meningkatkan daya output sampai 56% ( Smith, 2005 ). Penelitian secara teoritis pompa air energi panas surya dengan dua macam fluida kerja, yaitu n-pentane dan ethyl ether memperlihatkan bahwa efisiensi pompa dengan ethyl ether 17% lebih tinggi dibanding n-pentane untuk tinggi head 6 m ( Wong, 2000 ). Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi panas surya pada beberapa ketingian head memperlihatkan bahwa jumlah siklus/ 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 ).

Penelitian lain yang pernah dilakukan seperti dalam Tugas Akhir “Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk Pompa Air Energi Termal

(21)

Menggunakan Pompa Rendam” mampu menghasilkan Efisiensi sensibel kolektor maksimum adalah 12,68 %, daya pemompaan maksimum adalah 0,0893 Watt, Efisiensi sistem maksimum sebesar 0,132 %, faktor efisiensi maksimum adalah 57,218 % ( Yoanita, 2009 ).

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

Dalam 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 0ºC dengan pendingin udara (Nugroho, 2009).

Selanjutnya dalam penelitian “Pompa Air Energi Termal Menggunakan Evaporator 2 Pipa Paralel” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.148 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0,03 %, dan debit (Q) maksimum 0.588 liter/menit pada variasi ketinggian head 1,5 m, selang osilasi 1/2 inci tanpa pendingin. ( Putra, 2010 ).

(22)

2.2 Dasar Teori

Pompa air energi termal pada umumnya menggunakan jenis pulsa jet air (water pulse jet) seperti pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.3, pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump seperti Gambar 2.4, serta pompa air energi termal dengan jenis nifte pump pada Gambar 2.6. Pada penelitian ini dibuat pompa energi termal jenis pulsa jet air (water pulse jet) dengan menggunakan fluida kerja spirtus karena merupakan jenis pompa air energi termal yang paling sederhana dibandingkan yang lain.

Gambar 2.1. Pompa Air Energi Termal Jenis Pulsajet ( Nugroho, 2009 )

(23)

Gambar 2.2. Dimensi Evaporator ( Nugroho, 2009 )

Keterangan Gambar 2.1 :

1. Pipa osilasi 7. Selang keluaran

2. Kran osilasi 8. Evaporator

3. Gelas ukur 9. Pendingin

4. Tangki hisap 10. Kran pengisi fluida

5. Katup hisap satu arah 11. Rangka

(24)

Gambar 2.3. Pompa Air Energi Termal Jenis pulse jet ( Smith, T. C. B, 2005 )

Keterangan bagian-bagian pulse jet :

1. Fluida air 5. Pipa osilasi

2. Sisi uap 6. Katup hisap

3. Sisi panas 7. Katup buang

4. Sisi dingin

Pompa air yang digunakan adalah pompa air jenis pulsa jet (water pulse jet pump). Evaporator dan sistem yang berisi air mula mula dipanaskan dengan pemanas bahan bakar spritus. Evaporator berfungsi untuk menguapkan fluida kerja air sehingga terjadi osilasi. Pada saat menerima uap bertekanan yang cukup, air dalam sistem terdorong keluar melelui saluran buang,

(25)

kemudian uap mengalami pengembunan. Pengembunan uap ini menyebabkan tekanan dalam pompa turun (dibawah tekanan atmosfir atau vakum) sehingga air dari sumber masuk / terhisap mengisi sistem, dan proses langkah tekan pompa akan terjadi kembali, karena uap yang baru dari evaporator masuk ke dalam pompa. Setiap satu langkah tekan pompa (karena uap bertekanan masuk pompa) dan satu langkah hisap (karena uap mengembun karena pendinginan) disebut satu siklus namun siklus ini berlangsung cepat. Pompa dilengkapi dengan dua katup satu arah masing-masing pada sisi hisap dan sisi tekan. Fungsi katup adalah agar pada langkah tekan air mengalir ke tujuan dan tidak kembali ke sumber.

Gambar 2.4. Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ( Smith, T. C. B, 2005 )

(26)

Keterangan bagian-bagian Fluidyn Pump :

1. Displacer 6. Katup hisap

2. Penukar panas 7. Katup buang

3. Pemicu regenerasi 8. Sisi volume mati

4. Penukar panas 9. Pengapung

5. Pipa osilasi

Gambar 2.5. Sistem Kerja Fluidyn Pump ( Smith, T. C. B, 2005 )

Prinsip kerja jenis fluidyn pump ialah pada bagian yang dipanasi menghasilkan uap, sehingga fluida di bagian sisi panas turun dan memberikan tekanan pada bagian sisi dingin yang menyebabkan air terdorong keluar. Selanjutnya pada proses penghisapan terjadi karena uap di bagian sisi panas mengalami pengembunan disertai dengan bantuan penukar panas, kemudian fluida pada sisi dingin menggantikan atau mengisi kembali fluida sistem di bagian sisi panas.

(27)

Gambar 2.6. Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump ( Smith, T. C. B, 2005 )

Keterangan bagian-bagian Nifte Pump :

1. Kekuatan piston 6. Katup

2. Beban 7. Saturator

3. Silinder displacer 8. Difusi kolom

4. Evaporator 9. Perpindahan panas

(28)

Gambar 2.7. Sistem Kerja Nifte Pump ( Sumber : www.Wikipedia.co.id )

Nifte pump memiliki dua silinder vertikal (1 dan 2) yang terhubung pada bagian atas (3), Sambungan lain terdapat di bagian bawah menggunakan katup penghambat atau penutup (4). Pada saat tekanan uap yang dihasilkan oleh evaporator meningkat (5), fluida (2) akan menekan beban atau fluida sistem (7) mengalir keluar. Selanjutnya pada proses penghisapan terjadi ketika uap air mengembun dengan bantuan kondenser, hal ini terus terulang secara terus menerus.

Untuk menghitung unjuk kerja dari pompa air energi termal, dapat dugunakan persamaan-persamaan yang tercantum di bawah ini.

Debit pemompaan yaitu jumlah volume yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan ( Giles, 1986 )

t V

(29)

Dengan:

V : volume air keluaran (ml)

t : waktu yang diperlukan (detik)

Daya pemompaan yang dihasilkan pompa air dapat dihitung dengan persamaan ( Giles, 1986 )

H

Q

g

P

W

=

ρ

.

(2.2) Dengan:

ρ

: massa jenis air (kg/m3) g : percepatan gravitasi (m/s2) Q : debit pemompaan (m3/s) H : head pemompaan (m)

Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan seperti berikut ( Giles, 1986 )

t

T

c

m

W

_spirtus

=

.

p

.

∆

_(2.3) Dengan :

mair : massa air yang dipanasi (kg)

Cp : panas jenis air (J/Kg ºC)

∆ T : kenaikan temperatur (o C)

(30)

Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan besarnya daya fluida yang dihasilkan. Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan ( Giles, 1986 )

(2.4)

Dengan :

Wp : daya pemompaan (watt)

Wspritus : daya spritus (watt) Wspritus P W pompa = η

(31)

15

3.1.Deskripsi Alat

Gambar 3.1. Skema Pompa Air Energi Termal

Keterangan :

1. Evaporator 6. Corong keluaran 11. Tangki air

2. Tempat spritus 7. Pipa osilasi 1/2 inci 12. Gelas ukur

3. Katup tekan 8. Pipa osilasi 3/8 inci 13. Rangka

4. Katup hisap 9. Kran pipa osilasi 3/8 inci

(32)

Gambar 3.2. Dimensi Evaporator

Pompa termal pada penelitian ini terdiri dari 3 komponen utama yaitu:

1. Evaporator menggunakan bahan dari pelat tembaga sebagai bagian yang dipanasi yang berukuran 8 x 8 cm2.

2. Pipa tembaga sebagai tempat masukknya air dan sebagai tempat kotak pemanas.

3. Kotak pemanas / pembakaran yang terbuat dari plat tembaga sebagai tempat bahan bakar spirtus.

3.2.Variabel Yang Divariasikan

Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu:

1. Variasi diameter selang osilasi ( 3/8 incidan 1/2 inci ). 2. Variasi ketinggian head ( 1,50 ; 1,80 dan 2,50 m ).

(33)

Gambar 3.3. Variasi Diameter Selang Osilasi

(34)

3.3.Variabel yang Diukur

Variabel-variabel yang diukur antara lain : - Volum air yang keluar (V) - Waktu (t)

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

pompa (η pompa) serta daya spirtus (W spirtus).

3.4.Langkah Penelitian

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

Langkah – langkah pengambilan data pompa : 1. Alat diatur pada ketinggian head 1,80 m.

2. Uji diameter selang osilasi yang menghasilkan volume air keluaran terbanyak.

3. Gunakan diameter selang osilasi yang menghasilkan volume air keluaran terbanyak.

4. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem. 5. Mengisi bahan bakar spirtus.

6. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

(35)

8. Ulangi no 3 – 7 pada pengujian selanjutnya dengan menggunakan head 1,5 m kemudian dilanjutkan kembali dengan head 2,5 m.

3.5.Analisa Data

Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : volume output air (V) dan waktu pemompaan (s) untuk menghitung debit aliran air (Q) pada variasi tertentu. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan debit aliran (Q) untuk menghitung daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η pompa).

Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik debit pompa, daya pemompaan, dan efisiensi pompa.

3.6.Peralatan Pendukung

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

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

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

c. Gelas Ukur Kecil

Gelas ukur kecil dipakai untuk mengukur volume spritus yang digunakan sebagi bahan bakar pembakaran agar waktu padamnya api sama.

(36)

d. Ember

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

(37)

21

4.1. Hasil Penelitian

Pengambilan data pada penelitian pompa air energi termal menggunakan evaporator pelat berpenampang 8 x 8 cm2 bervolume 20 cc dengan volume spirtus 100 ml diperoleh data-data pompa seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.10.

Tabel 4.1. Percobaan ke-1 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,5 m dengan Volume Evaporator 20 cc

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:00:49 0:01:08 160 0:04:11 0:04:26 330 0:04:30 0:04:43 420 0:05:00 0:08:07 1860 0:08:12 0:27:21 9350

Tabel 4.2 Percobaan ke-2 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,5 m dengan Volume Evaporator 20 cc

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:00:38 0:01:01 170 0:03:30 0:03:42 280 0:03:48 0:04:00 360 0:04:26 0:06:44 1360 0:06:50 0:27:12 8140

(38)

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:01:15 0:01:41 160 0:03:24 0:03:34 240 0:04:10 0:25:46 8290

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:00:41 0:00:57 160 0:03:07 0:03:10 170 0:03:39 0:04:24 440 0:04:28 0:05:04 700 0:05:15 0:07:12 1590 0:07:20 0:28:30 9890

(39)

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:03:44 0:03:45 50 0:04:07 0:04:10 80 0:04:20 0:04:30 120 0:04:55 0:05:10 240 0:05:25 0:05:40 360 0:05:58 0:06:10 770 0:07:20 0:08:17 1000 0:08:33 0:08:42 1120 0:08:55 0:09:09 1190 0:09:21 0:09:40 1300 0:09:58 0:10:50 1580 0:11:22 0:11:25 1640 0:11:42 0:12:40 2000 0:12:50 0:14:09 2500 0:14:16 0:14:20 2560 0:14:30 0:16:36 3240 0:16:44 0:16:48 3300 0:17:02 0:17:36 3460 0:17:45 0:18:30 3580 0:18:38 0:21:42 4700 0:21:50 0:22:54 5000 0:23:00 0:23:30 5200 0:23:38 0:27:50 6600

(40)

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:00:50 0:01:07 120 0:02:44 0:02:48 200 0:03:24 0:03:32 240 0:03:42 0:04:12 370 0:04:27 0:04:53 500 0:05:10 0:05:27 580 0:05:40 0:05:42 600 0:05:51 0:06:00 660 0:06:16 0:06:22 710 0:06:38 0:06:40 740 0:06:52 0:06:56 780 0:07:06 0:07:10 820 0:07:21 0:07:25 840 0:07:36 0:07:38 880 0:07:45 0:07:47 920 0:08:05 0:08:20 1040 0:08:37 0:09:12 1240 0:09:22 0:09:32 1300 0:09:42 0:09:56 1400 0:10:09 0:10:46 1610 0:11:00 0:11:40 1850 0:11:52 0:12:00 1900 0:12:14 0:12:28 2000 0:12:30 0:13:00 2100 0:13:23 0:13:48 2330 0:13:56 0:13:58 2360 0:14:19 0:14:35 2460 0:14:44 0:14:50 2520 0:15:00 0:15:15 2580 0:15:28 0:16:12 2760 0:16:32 0:18:30 3300 0:18:42 0:19:54 3580 0:20:04 0:21:50 4000 0:22:08 0:24:00 4920

(41)

Setelah mengalami beberapa kali pemanasan, evaporator mengalami penggelembungan dan setelah dilakukan pengukuran ulang terhadap volume evaporator, ternyata volumenya naik menjadi 100 cc.

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:01:44 0:01:50 20 0:01:55 0:02:01 160 0:02:08 0:02:14 200 0:03:36 0:03:38 240 0:04:12 0:04:18 280 0:04:30 0:04:33 340 0:04:50 0:04:54 370 0:05:04 0:04:08 400 0:05:13 0:05:16 440 0:05:27 0:05:35 550 0:05:48 0:05:54 610 0:06:06 0:06:20 780 0:06:31 0:06:35 840 0:06:46 0:06:50 870 0:07:00 0:07:05 940 0:07:22 0:07:26 1000 0:07:38 0:07:41 1060 0:07:51 0:07:53 1090 0:08:04 0:08:08 1140 0:08:22 0:08:24 1180 0:08:36 0:08:38 1220 0:08:55 0:09:00 1340 0:09:14 0:09:18 1380 0:09:28 0:09:34 1460 0:09:44 0:10:04 1600 0:10:18 0:10:25 1700

(42)

Tabel 4.7. Percobaan ke-7 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan Head 1,8 m dengan Volume Evaporator 100 cc ( lanjutan )

Waktu air mulai keluar Waktu berhenti keluarnya air Keluaran (ml) 0:10:36 0:10:48 1800 0:10:59 0:10:06 1860 0:11:14 0:11:17 1940 0:11:30 0:11:38 2100 0:12:09 0:12:15 2300 0:12:30 0:12:34 2400 0:12:53 0:12:57 2460 0:13:14 0:13:18 2500 0:13:25 0:13:29 2560 0:13:40 0:13:42 2600 0:14:00 0:14:06 2700 0:14:14 0:14:18 2760 0:14:34 0:13:40 2860 0:14:54 0:15:04 2960 0:15:12 0:15:17 3020 0:15:25 0:15:32 3120 0:15:44 0:15:47 3160 0:15:55 0:16:09 3260 0:16:20 0:16:24 3300 0:16:30 0:16:33 3360 0:16:40 0:16:44 3400 0:16:50 0:16:53 3460 0:17:04 0:17:12 3500 0:17:20 0:17:28 3580 0:17:37 0:17:56 3720 0:18:02 0:18:26 3880 0:18:55 0:19:03 4100 0:19:28 0:19:36 4260 0:19:44 0:19:48 4360 0:20:10 0:20:26 4500 0:20:32 0:20:38 4580 0:20:46 0:21:00 4620 0:21:10 0:21:15 4800

(43)

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:01:42 0:02:14 200 0:03:15 0:03:21 240 0:03:36 0:03:40 270 0:04:04 0:04:09 320 0:04:20 0:04:26 410 0:04:49 0:04:53 440 0:05:00 0:05:05 480 0:05:13 0:05:17 500 0:05:32 0:05:44 600 0:05:56 0:06:02 640 0:06:09 0:06:15 700 0:06:24 0:06:35 800 0:07:07 0:07:19 960 0:07:25 0:07:33 1060 0:07:39 0:07:51 1140 0:07:57 0:08:25 1260 0:08:33 0:08:41 1340 0:08:49 0:09:00 1400 0:09:05 0:09:14 1460 Waktu air mulai keluar Waktu berhenti keluarnya air Keluaran (ml) 0:21:25 0:21:29 4880 0:21:36 0:23:00 5340 0:23:08 0:23:16 5400 0:23:20 0:33:30 9020

(44)

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran (ml) 0:09:22 0:09:41 1590 0:09:47 0:09:59 1680 0:10:07 0:10:15 1710 0:10:27 0:10:40 1820 0:10:49 0:10:55 1840 0:10:58 0:11:03 1880 0:11:07 0:11:25 1950 0:11:27 0:11:51 2080 0:12:00 0:12:04 2100 0:12:12 0:12:16 2140 0:12:26 0:12:32 2180 0:12:39 0:12:49 2260 0:12:53 0:12:59 2280 0:13:10 0:13:16 2340 0:13:21 0:13:26 2380 0:13:31 0:13:43 2460 0:13:50 0:14:00 2510 0:14:08 0:14:14 2610 0:14:22 0:14:29 2660 0:14:35 0:14:42 2700 0:14:48 0:14:55 2710 0:15:00 0:15:12 2800 0:15:22 0:15:42 2900 0:15:49 0:16:00 2960 0:16:07 0:16:19 3060 0:16:28 0:16:39 3120 0:16:48 0:17:00 3320 0:17:07 0:17:19 3300 0:17:32 0:17:43 3400 0:17:52 0:17:56 3440 0:18:00 0:18:08 3500 0:18:15 0:18:27 3560 0:18:34 0:18:39 3600

(45)

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran (ml) 0:18:46 0:18:48 3640 0:18:52 0:19:00 3700 0:19:04 0:19:12 3760 0:19:20 0:19:29 3840 0:19:40 0:20:06 3980 0:20:09 0:20:22 4080 0:20:33 0:20:41 4160 0:20:56 0:32:55 7500

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:02:40 0:02:44 180 0:03:51 0:03:59 280 0:04:12 0:04:18 340 0:04:33 0:04:38 420 0:05:18 0:05:22 440 0:05:29 0:05:35 460 0:05:44 0:05:48 470 0:06:10 0:06:13 500 0:07:40 0:07:53 520 0:08:02 0:08:12 540 0:08:55 0:09:00 580 0:09:22 0:09:24 600 0:09:43 0:09:47 650 0:10:04 0:10:07 680 0:10:26 0:10:29 720 0:10:48 0:10:51 760

(46)

Tabel 4.9. Percobaan ke-9 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 1/2 inhi dan Head 1,8 m dengan Volume Evaporator 100 cc ( lanjutan )

(47)

Tabel 4.9. Percobaan ke-9 Volume Air Keluaran Menggunakan Pipa Osilasi 1/2 inhi dan Head 1,8 m dengan Volume Evaporator 100 cc ( lanjutan )

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:25:26 0:25:28 2940 0:25:37 0:25:42 3040 0:25:58 0:26:04 3120 0:26:18 0:26:21 3160 0:26:30 0:26:34 3240 0:26:52 0:27:04 3350 0:27:14 0:27:28 3490 0:27:42 0:27:42 3750 0:27:52 0:27:56 3760 0:28:05 0:28:17 3640 0:28:36 0:28:40 3700 0:29:04 0:29:06 3806 0:29:15 0:29:18 3860 0:29:45 0:29:48 3900 0:30:00 0:30:09 4020 0:30:36 0:30:42 4180 0:31:34 0:31:36 4200 0:32:54 0:34:00 5160

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:01:38 0:01:42 180 0:03:22 0:03:30 340 0:03:53 0:03:55 380 0:04:19 0:04:22 430 0:04:53 0:05:02 540 0:05:25 0:05:28 600 0:09:35 0:09:37 650

(48)

(49)

(50)

Waktu air mulai keluar ( menit ) Waktu berhenti keluarnya air ( menit ) Volume Air Keluaran ( ml ) 0:30:08 0:30:11 5360 0:30:22 0:30:25 5420 0:30:35 0:30:44 5500 0:31:10 0:31:14 5580 0:31:30 0:31:36 5640 0:31:40 0:31:50 5760 0:32:09 0:32:11 5780 0:32:24 0:32:27 5840 0:32:46 0:32:54 5960 0:33:22 0:33:29 6000 0:33:35 0:33:40 6100

Data pengujian daya spirtus diperoleh dengan memanaskan 1 kg air menggunakan bahan bakar spirtus. Air yang dipanaskan tidak boleh sampai mendidih dan diukur suhunya setiap satu menit.

Tabel 4.11. Data Pengujian Daya Spirtus

Waktu (detik) Suhu (⁰C)

0 27,1 60 30,2 120 39,1 180 44,7 240 49,2 300 52,5 360 59,1 420 66,8 480 67,4 540 72,0 600 78,4

(51)

4.2. Pembahasan

Dari data-data yang diperoleh pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.10 dapat dihitung unjuk kerja pompa air energi termal dengan menggunakan persamaan 2.1 samppai 2.4.

Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Tabel 4.1 Percobaan ke-I variasi head 1,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci.

Perhitungan nilai Q ( debit )

Dimana besarnya volume keluaran sebesar 9350 ml , dan waktu yang diperlukan selama 27 menit 21 detik atau 1641 detik, sehingga debit yang dihasilkan : Q = detik 1641 9350 mililiter = 5,697 mililiter/detik = 341,82 mililiter/menit = 0,342 liter/menit

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan

ρ

sebesar 1000 kg/m3 dan g sebesar 9,8 m/s2 :

Wp = 1000 kg/m3 . 9,8 m/s2 . 0,0000057 m3/s . 1,5 m = 0,084 watt

Daya spritus dapat dihitung dari Tabel 4.11. Tabel 4.11 diperoleh dengan memanaskan 1 kg air dengan menggunakan spirtus. Air yang dipanaskan tidak boleh sampai mendidih dan diukur suhunya setiap satu menit. Daya spritus yang dihasilkan

(52)

dapat dihitung setelah diketahui mair 1kg dan ∆T 51,3 ºC dengan Cp sebesar 4192,47

J/kg ºC melalui persamaan seperti berikut :

W spirtus ik C kg J kg det 600 C 3 , 51 . / 47 , 4192 . 1 0 0 = = 358,44 watt

Hasil dari perhitungan daya spirtus tiap menit terdapat dalam Tabel 4.12. Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :

η pompa = Watt 358,44 0,084 x 100 % = 0,023 %

Hasil perhitungan dari data-data Tabel 4.1 sampai 4.10 dapat dilihat dalam Tabel 4.13.

Tabel 4.12. Perhitungan Daya Spirtus

T (⁰C) ∆T (⁰C) waktu (detik) W spirtus

27,1 0 0 30,2 3,1 60 216,600 39,1 8,9 120 621,850 44,7 5,6 180 391,277 49,2 4,5 240 314,419 52,5 3,3 300 230,574 59,1 6,6 360 461,148 66,8 7,7 420 538,005 67,4 0,6 480 41,923 72 4,6 540 321,406 78,4 6,4 600 447,173 W spirtus total 3584,370 W spirtus rata-rata 358,440

(53)

Setelah melakukan perhitungan terhadap data-data yang terdapat dalam Tabel 4.1 sampai Tabel 4.10 maka diperoleh hasil perhitungan yang meliputi debit, daya, dan efisiensi pompa yang terdapat dalam Tabel 4.13.

Tabel 4.13. Perhitungan Pompa Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci dan 1/2 inci pada Evaporator berpenampang 8 x 8 cm2 dengan Volume Evaporator 20 cc dan 100 cc ( setelah menggelembung )

Percobaan Ke- Head (m) Pipa osilasi (inci) Volume Evaporator (cc) Debit Q (liter/menit) Daya pompa Wp(watt) η Pompa (%) 1 1,5 3/8 70 0,342 0,084 0,023 2 1.5 3/8 70 _0,299 _0,073 _0,020 3 1,8 3/8 70 _0,322 _0,095 _0,026 4 1,8 3/8 70 _0,347 _0,102 _0,028 5 2,5 3/8 70 _0,237 _0,097 _0,027 6 2,5 3/8 70 _0,205 _0,084 _0,023 7 1,8 3/8 100 _0,269 _0,079 _0,022 8 1,8 3/8 100 _0,228 _0,067 _0,019 9 1,8 1/2 100 _0,152 _0,045 _0,0124 10 1,8 1/2 100 _0,181 _0,053 _0,0149

Selain melakukan perhitungan pada data untuk pompa menggunakan evaporator pelat berpenampang 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc, juga dilakukan perhitungan pada data pompa menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 60 cc dan pompa menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 70 cc. Hasil dari perhitungan pompa menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 60 cc terdapat dalam Tabel 4.14 dan hasil dari perhitungan pompa menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 60 cc terdapat dalam Tabel 4.15.

(54)

Gambar 4.1. Evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 60 cc

(55)

Head (m) Pipa Osilasi (m) Volume Evaporator (cc) Debit Q (liter/menit) Daya pompa Wp(watt) η Pompa(%) 1,8 1/2 60 0,190 0,0559 0,0156 1,8 1/2 60 0,352 0,1035 0,0289 1,8 1/2 60 0,104 0,0305 0,0085 1,8 3/8 60 0,285 0,0837 0,0233 1,8 3/8 60 0,155 0,0454 0,0127 1,5 3/8 60 0,179 0,0439 0,0123 1.5 3/8 60 0,123 0,0302 0,0084 2,5 3/8 60 0,062 0,0255 0,0071 2,5 3/8 60 0,059 0,0243 0,0068 1,8 1/2 170 0,090 0,0265 0,0074 1,8 1/2 170 0,122 0,0360 0,0100

Head (m) Pipa Osilasi (m) Volume Evaporator (cc) Debit Q (liter/menit) Daya pompa Wp(watt) η Pompa (%) 1,8 1/2 70 0,032 0,009 0,003 1,8 1/2 70 0,029 0,009 0,002 1,8 3/8 70 0,129 0,038 0,011 1,8 3/8 70 0,122 0,036 0,010 1,5 3/8 70 0,175 0,043 0,012 1.5 3/8 70 0,206 0,051 0,014 2,5 3/8 150 0,063 0,026 0,007 2,5 3/8 150 0,047 0,019 0,005 1,8 1/2 150 0,121 0,035 0,010 1,8 1/2 150 0,104 0,030 0,008

(56)

Untuk mempermudah dalam pembahasan maka perlu dibuat grafik yang menunjukkan debit maksimum pompa, daya maksimum pompa, dan efisiensi maksimum pompa untuk setiap variasi pengambilan data yang diambil dari Tabel 4.13.

Gambar 4.3. Hubungan Variasi Head, Pipa Osilasi dengan Debit Pompa menggunakan Evaporator Pelat berpenampang 8 x 8 cm2 Dari Gambar 4.3 terlihat bahwa debit pompa maksimum adalah 0,347 liter/menit yang terdapat pada variasi ketinggian head 1,8 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 20 cc. Sedangkan untuk variasi ketinggian head 1,8 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 100 cc memiliki debit pompa maksimum 0,269 watt. Ini menunjukkan bahwa peningkatan volume evaporator berpengaruh terhadap turunnya debit pompa. Untuk variasi head 1,5 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 20 cc mampu menghasilkan

0.342 0.347 0.181 0.269 0.237 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 d e b it p o m p a ( li te r/ m e n it ) 1,5 1,8 1,8 1,8 2,5

pipa osilasi 3/8 inci volume evaporator 20 cc

(57)

debit maksimum sebesar 0,342 osilasi 3/8 inci

maksimum 0,237 pada head 1,8 m

yang cukup jauh antara debit yang dihasilkan oleh 1/2 inci. Pipa

1,8 m hanya mempunyai debit 0,181 lite

3/8 inci menghasilkan debit yang lebih baik bila dibandingkan dengan osilasi 1/2 inci. Hal ini

osilasi 3/8 inci lebih cepat dan tinggi sehingga tekanan yang dihasi lebih tinggi dan volume air yang keluar menjadi lebih banyak.

Gambar 4.4. Hubungan

menggunakan Evaporator Pelat berpenampang 8 x 8 cm

0.084 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 d a y a p o m p a ( w a tt ) 1,5 1,8 1,8 1,8 2,5

maksimum sebesar 0,342 liter/menit dan pada head 2,5

osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 20 cc hanya memiliki d maksimum 0,237 liter/menit. Dari data yang terlihat pada

pada head 1,8 m dengan volume evaporator 100 cc terdapat perbedaan yang cukup jauh antara debit yang dihasilkan oleh pipa osilasi 3/8 inci dan

osilasi 1/2 inci dengan volume evaporator 100 cc 1,8 m hanya mempunyai debit 0,181 liter/menit. Dalam hal ini,

3/8 inci menghasilkan debit yang lebih baik bila dibandingkan dengan inci. Hal ini bisa terjadi karena osilasi yang terjadi pada osilasi 3/8 inci lebih cepat dan tinggi sehingga tekanan yang dihasi lebih tinggi dan volume air yang keluar menjadi lebih banyak.

Hubungan Variasi Head, Pipa Osilasi dengan

menggunakan Evaporator Pelat berpenampang 8 x 8 cm

0.084 0.102 0.053 0.079 0.097 1,5 1,8 1,8 1,8 2,5

pipa osilasi 1/2 inci volume evaporator 100 cc pipa osilasi 3/8 inci volume evaporator 100 cc

dan pada head 2,5 m pada pipa nya memiliki debit i data yang terlihat pada Gambar 4.1. terdapat perbedaan osilasi 3/8 inci dan dengan volume evaporator 100 cc pada head r/menit. Dalam hal ini, pipa osilasi 3/8 inci menghasilkan debit yang lebih baik bila dibandingkan dengan pipa terjadi karena osilasi yang terjadi pada pipa osilasi 3/8 inci lebih cepat dan tinggi sehingga tekanan yang dihasilkan lebih tinggi dan volume air yang keluar menjadi lebih banyak.

Daya Pompa menggunakan Evaporator Pelat berpenampang 8 x 8 cm2

pipa osilasi 1/2 inci volume evaporator 100 cc pipa osilasi 3/8 inci volume evaporator 100 cc

(58)

Dari Gambar 4.4 terlihat bahwa daya pompa maksimum adalah 0,102 Watt yang terdapat pada variasi ketinggian head 1,8 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 20 cc. Sedangkan untuk variasi ketinggian head 1,8 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 100 cc memiliki daya pompa maksimum 0,079 watt. Ini menunjukkan bahwa peningkatan volume evaporator berpengaruh terhadap turunnya daya pompa. Untuk variasi head 1,5 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 20 cc mampu menghasilkan daya maksimum sebesar 0,084 Watt dan pada head 2,5 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 20 cc hanya memiliki daya maksimum 0,097 Watt. Sedangkan pada ketinggian head 1,8 m pada pipa osilasi 1/2 inci dengan volume evaporator 100 cc memiliki daya pompa yang paling kecil yaitu 0,053 watt. Daya maksimum pada pipa osilasi 3/8 inci lebih besar bila dibandingkan dengan pipa osilasi 1/2 inci karena fluida yang berosilasi pada pipa ukuran 3/8 inci mampu menghasilkan tekanan yang lebih cepat dan lebih tinggi bila dibandingkan dengan pipa osilasi 1/2inci.

(59)

Gambar 4.5. Hubungan Variasi Head, Pipa Osilasi dengan Efisiens Pompa menggunakan Evaporator Pelat berpenampang 8 x 8 cm2 Dari Gambar 4.5 efisiensi maksimum pompa sebesar 0,028 % yang terdapat pada variasi head 1,8 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 20 cc. Sedangkan untuk variasi ketinggian head 1,8 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 100 cc memiliki efisiensi 0,022 %. Ini menunjukkan bahwa peningkatan volume evaporator berpengaruh terhadap turunnya efisiensi. Untuk variasi ketinggian head 1,5 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 20 cc memiliki efisiensi 0,023 % dan variasi ketinggian head 2,5 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan volume evaporator 20 cc memiliki efisiensi 0,027 %. Dalam grafik tersebut terlihat bahwa efisiensi pada head ketinggian 1,8 m pada pipa osilasi 1/2 inci dengan volume evaporator 100 cc mempunyai efisiensi lebih kecil bila dibandingkan efisiensi pada head ketinggian 1,8 m maupun head ketinggian 1,5 m dan 2,5 m pada pipa osilasi 3/8 inci dengan

0.023 0.028 0.015 0.022 0.027 0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 e fi si e n si ( % ) 1,5 1,8 1,8 1,8 2,5

(60)

volume evaporator 20 cc. Pada head 1,8 m pada pipa osilasi 1/2 inci dengan volume evaporator 100 cc hanya mampu menghasilkan efisiensi maksimum 0,015 %. Ini menunjukkan bahwa pipa osilasi 3/8 inci memiliki efisiensi yng lebih baik bila dibandingkan dengan selang osilasi 1/2 inci.

Selain melakukan pembahasan terhadap hasil dari pompa air menggunakan evaporator pelat berpenampang 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc, juga dilakukan perbandingan dengan pompa air menggunakan evaporator pelat dengan ukuran yang berbeda dan pompa air dengan evaporator pipa. Evaporator pelat yang digunakan sebagai pembanding adalah evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 60 cc (Gambar 4.1) dan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 70 cc (Gambar 4.2). Sedangkan evaporator pipa yang digunakan adalah evaporator pipa tunggal dengan volume 44 cc dan evaporator menggunakan 2 pipa pararel dengan volume 135 cc.

(61)

Gambar 4.7. Evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc Pada Gambar 4.8. sampai Gambar 4.11. dapat dilihat perbandingan debit pompa maksimum antar evaporator untuk setiap variasi yang sama, yaitu head yang sama dan ukuran pipa osilasi yang sama. Kecuali pada evaporator pipa tunggal dengan volume 44 cc, variasi yang sama hanya pada head 1,5 m, namun dengan pipa osilasi yang berbeda.

Gambar 4.8. Perbandingan Debit antar Evaporator pada Head 1,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci

0.342 0.1790.206 0.539 0.299 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 d e b it p o m p a ( li te r/ m e n it ) evaporator pelat penampang 8 x 8 cm² bervolume 20 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 60 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 70 cc

evaporator 2 pipa pararel bervolume 135 cc

evaporator pipa tunggal dengan volume 44 cc pipa osilasi 1/2 inci

(62)

Dari Gambar 4.8 debit maksimum pompa yang menggunakan evaporator pelat 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc sebesar 0,342 liter/menit, masih lebih kecil bila dibandingkan dengan debit maksimum pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc karena merupakan pompa yang menghasilkan debit terbaik dibandingkan evaporator lain pada head 1,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci. Debit yang dihasilkan pompa dengan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc adalah 0,539 liter/menit. Dari Gambar 4.8. terlihat bahwa terdapat perbedaan yang cukup jauh antara debit yang dihasilkan oleh pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc dengan evaporator yang lain. Hal ini kemungkinan terjadi karena osilasi yang terjadi pada pompa yang menggunakan 2 pipa pararel dengan volume 135 cc lebih stabil sehingga volume air yang keluar lebih stabil dan lebih banyak.

(63)

Dari Gambar 4.9. debit maksimum pompa yang menggunakan evaporator pelat 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc sebesar 0,347 liter/menit, masih lebih kecil bila dibandingkan dengan debit maksimum pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc karena merupakan pompa yang menghasilkan debit terbaik dibandingkan evaporator lain pada head 1,8 m dengan pipa osilasi 3/8 inci. Debit yang dihasilkan pompa dengan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc adalah 0,423 liter/menit. Hal ini kemungkinan terjadi karena osilasi yang terjadi pada pompa yang menggunakan 2 pipa pararel lebih stabil sehingga volume air yang keluar lebih stabil dan lebih banyak. Dari Gambar 4.9. terlihat bahwa pompa menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 70 cc memiliki debit paling kecil yaitu 0,129

0.347 0.285 0.129 0.423 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 d e b it p o m p a ( li te r/ m e n it ) evaporator pelat penampang 8 x 8 cm² bervolume 20 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 60 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 70 cc

(64)

liter/menit. Hal ini kemungkinan terjadi karena proses penguapan yang terjadi lebih lama sehingga berpengaruh terhadap kestabilan osilasi.

Dari Gambar 4.10. debit maksimum pompa yang menggunakan evaporator pelat 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc sebesar 0,237 liter/menit, masih lebih kecil bila dibandingkan dengan debit maksimum pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc karena merupakan pompa yang menghasilkan debit terbaik dibandingkan evaporator lain pada head 2,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci. Debit yang dihasilkan pompa dengan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc adalah 0,37 liter/menit. Dari Gambar 4.10. terlihat bahwa pompa menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan voume

0.237 0.062 0.063 0.37 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 d e b it p o m p a ( li te r/ m e n it ) evaporator pelat penampang 8 x 8 cm² bervolume 20 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 60 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 70 cc

(65)

70 cc dan pompa menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 60 cc memiliki debit yang hampir sama dan yang terkecil diantara semua evaporator. Hal ini kemungkinan terjadi karena proses penguapan yang terjadi lebih lama sehingga berpengaruh terhadap kestabilan osilasi.

Dari Gambar 4.11. debit maksimum pompa yang menggunakan evaporator pelat 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc sebesar 0,181 liter/menit, masih lebih kecil bila dibandingkan dengan debit maksimum pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc karena merupakan pompa yang menghasilkan debit terbaik dibandingkan evaporator lain pada head 1,8 m dengan pipa osilasi 1/2 inci. Debit yang

0.181 0.352 0.032 0.369 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 d e b it p o m p a ( li te r/ m e n it ) evaporator pelat penampang 8 x 8 cm² bervolume 20 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 60 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 70 cc

(66)

dihasilkan pompa dengan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc adalah 0,369 liter/menit. Selain itu, debit maksimum pompa yang menggunakan evaporator pelat 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc juga lebih kecil bila dibandingkan dengan debit pompa menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 60 cc yang hampir menyamai debit pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc yaitu 0,352 liter/menit. Namun pompa menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan voume 70 cc memiliki debit yang paling kecil dibanding yang lain. Hal ini kemungkinan terjadi karena penangaruh kekakuan pengelasan karena kekakuan pengelasan berpengaruh terhadap kembang kempis pelat yang membantu dalam pemompaan.

(67)

Pada Gambar 4.12. sampai Gambar 4.15. dapat dilihat perbandingan daya pompa maksimum antar evaporator untuk setiap variasi yang sama, yaitu head yang sama dan ukuran pipa osilasi yang sama. Kecuali pada evaporator pipa tunggal dengan volume 44 cc, variasi yang sama hanya pada head 1,5 m, namun dengan pipa osilasi yang berbeda.

Gambar 4.12. Perbandingan Daya antar Evaporator pada Head 1,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci

Dari Gambar 4.12. daya maksimum pompa yang menggunakan evaporator pelat 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc sebesar 0,084 watt, masih lebih kecil bila dibandingkan dengan daya maksimum pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc namun lebih besar bila dibandingkan dengan pompa yang menggunakan pipa tunggal maupun evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2. Pompa yang

0.084 0.044 0.051 0.132 0.073 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 d a y a p o m p a ( w a tt ) evaporator pelat penampang 8 x 8 cm² bervolume 20 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 60 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 70 cc

evaporator pipa tunggal bervolume 44 cc pipa osilasi 1/2 inci

(68)

menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc pada head 1,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci memiliki daya maksimum yang paling baik dibandingakan dengan evaporator jenis lain. Daya yang dihasilkan oleh pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc adalah 0,132 watt. Hal ini dipengaruhi oleh debit pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc merupakan debit yang terbaik. Perbedaan daya yang dihasilkan oleh pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc dengan evaporator yang lain cukup besar.

Dari Gambar 4.13. daya maksimum pompa yang menggunakan evaporator pelat 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc sebesar 0,102 watt, masih

0.102 0.084 0.038 0.124 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 d a y a p o m p a ( w a tt ) evaporator pelat penampang 8 x 8 cm² bervolume 20 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 60 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 70 cc

(69)

lebih kecil bila dibandingkan dengan daya maksimum pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc namun lebih besar bila dibandingkan dengan pompa yang menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2. Pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc pada head 1,8 m dengan pipa osilasi 3/8 inci memiliki daya maksimum yang paling baik dibandingakan dengan evaporator jenis lain. Daya yang dihasilkan oleh pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc adalah 0,124 watt. Pompa yang menggunakan evaporator pelat berpenampang 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc menghsilkan daya 0,102 watt, memiliki perbedaan yang tidak terlalu besar, namun perbedaan dengan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 60 cc maupun 70 cc cukup besar.

(70)

Gambar 4.14. Perbandingan Daya antar Evaporator pada Head 2,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci

Dari Gambar 4.14. daya maksimum pompa yang menggunakan evaporator pelat 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc sebesar 0,097 watt, masih lebih kecil bila dibandingkan dengan daya maksimum pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc. Pompa menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc pada head 2,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci memiliki daya maksimum yang paling baik dibandingakan dengan evaporator jenis lain. Daya yang dihasilkan pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc adalah 0,151 watt. Hal ini dipengaruhi oleh debit pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc merupakan debit yang terbaik. Perbedaan daya yang dihasilkan oleh pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc dengan

0.097 0.026 0.026 0.151 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 d a y a p o m p a ( w a tt ) evaporator pelat penampang 8 x 8 cm² bervolume 20 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 60 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 70 cc

(71)

pompa yang menggunakan evaporator lain cukup besar, apalagi dengan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 yang hanya menghasilkan daya 0,026 watt, jadi perbedaannya sangat besar.

Dari Gambar 4.15. pompa menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc pada head 2,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci memiliki daya maksimum yang paling baik dibandingakan dengan evaporator jenis lain. Daya yang dihasilkan pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc adalah 0,104 watt. Hal ini dipengaruhi oleh debit pompa yang menggunakan evaporator 2 pipa pararel dengan volume 135 cc merupakan debit yang terbaik. Namun daya tersebut hampir sama dengan daya yang dihasilkan oleh pompa yang

0.053 0.104 0.009 0.109 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 d a y a p o m p a ( w a tt ) evaporator pelat penampang 8 x 8 cm² bervolume 20 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 60 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 70 cc

(72)

menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 60 cc yaitu sebesar 0,104 watt dan memiliki daya pompa yang lebih besar bila dibandingkan dengan evaporator pelat berpenampang 8 x 8 cm2 dengan volume 20 cc dan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm2 dengan volume 70 cc.

Pada Gambar 4.16. sampai Gambar 4.19. dapat dilihat perbandingan efisiensi pompa maksimum antar evaporator untuk setiap variasi yang sama, yaitu head yang sama dan ukuran pipa osilasi yang sama. Kecuali pada evaporator pipa tunggal dengan volume 44 cc, variasi yang sama hanya pada head 1,5 m, namun dengan pipa osilasi yang berbeda.

Gambar 4.16. Perbandingan Efisiensi antar Evaporator pada Head 1,5 m dengan pipa osilasi 3/8 inci

0.023 0.012 0.014 0.027 0.094 0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090 0.100 e fi si e n si ( % ) evaporator pelat penampang 8 x 8 cm² bervolume 20 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 60 cc evaporator pelat penampang 10 x 10 cm² bervolume 70 cc

evaporator pipa tunggal dengan volume 44 cc pipa osilasi 1/2 inci