KARAKTERISTIK POMPA NIFTE ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN PIPA OSILASI 38 INCI

(1)

i

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

PATRICK ANANG PRIYAMBADA

NIM : 075214015

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirement To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering Study Program

By :

PATRICK ANANG PRIYAMBADA

NIM : 075214015

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii

masih banyak daerah tidak bisa menikmati jaringan listrik. Alternatif lain yang dapat digunakan sebagai penggerak pompa air adalah energi termal menggunakan bahan bakar spirtus. Tetapi unjuk kerja pompa air energi termal di indonesia belum banyak sehingga masih perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk memanfaatkannya secara optimal.

Tujuan dari penelitian ini adalah membuat model pompa termal jenis nifte meneliti daya , debit dan efisiensi maksimal yang dihasilkan oleh model pompa nifte tersebut. Model pompa nifte dapat dibagi menjadi 6 bagian utama yaitu, evaporator, kondensor, pipa osilasi, pipa nifte, keran dan bak pendingin. Dalam proses pengambilan data digunakan 6 variasi yang berbeda yaitu: variasi pada ketinggian awal air, variasi bukaan keran, variasi pendingin, variasi ukuran evaporator, variasi titik pengapian dan variasi pengeluaran udara dari dalam sistem.

Telah berhasil dibuat model pompa termal jenis nifte dengan daya maksimal sebesar 0,031 watt, debit maksimal yang terjadi sebesar 0,52 liter/menit dan efisiensi dari model pompa tersebut sebesar 0,0055 %.

(8)

viii

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 “Karakteristik Pompa Nifte Energi Termal Menggunakan Pipa Osilasi 3/8 inci” 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. Bapak Rines S.T., M.T. selaku dosen pembimbing akademik.

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

(9)

ix

Heribertus Dwi Prihantoro dan Dionisius Dewangga Aditya.

8. Pihak-pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu, yang telah memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama penyusunan skripsi ini.

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, 29 Maret 2011

(10)

x

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi

INTISARI ... vii

1.3 Tujuan Penelitian ... 4

1.4 Manfaat Penelitian ... 5

BAB II. DASAR TEORI ... 6

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 6

2.2 Dasar Teori ... 9

2.3 Penerapan Rumus ... .14

BAB III. METODE PENELITIAN ... .18

3.1 Skemai Alat Penelitian ... 18

3.2 Peralatan Pendukung ... 19

3.3 Prinsip Kerja Alat ... 19

3.4 Variabel yang Divariasikan ... 20

(11)

xi

4.1 Data Penelitian ... 31

4.2 Contoh Perhitungan ... 40

4.3 Pembahasan ... 52

BAB V. PENUTUP ... 82

5.1Kesimpulan ... 82

5.2Saran ... 83

DAFTAR PUSTAKA ... 84

(12)

xii

menggunakan udara dan keran dibuka penuh ... 31 Tabel 4.2 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan

menggunakan udara dan keran ditutup 22.50 ... 32 Tabel 4.3 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan

menggunakan udara dan keran ditutup 450 ... 32 Tabel4.4 Data pada variasi ketinggian air berada sejajar evaporator,

pendinginan menggunakan udara dan keran ditutup 450 .... ... 33 Tabel 4.5 Data pada variasi ketinggian air berada di bawah evaporator,

pendinginan menggunakan udara dan keran ditutup 450 ... 33 Tabel 4.6 Data pada variasi ketinggian air berada di atas evaporator,

pendinginan menggunakan air dan keran ditutup 450 ... 34 Tabel 4.8 Data pada variasi penambahan perangkat pompa air,ketinggian

air di atas evaporator, pendingin udara, keran ditutup 600 dan menggunakan variasi pengeluaran udara dalam sistem ... 35 Tabel 4.9 Data pada variasi penambahan perangkat pompa air, ketinggian

air di atas evaporator,pendingin udara , keran ditutup 60 0 dan menggunakan variasi pengeluaran udara dalam sistem ... 36 Tabel4.10 Data pada variasi penambahan perangkat pompa air,

ketinggian air di atas evaporator,pendingin udara , keran ditutup 30 0 dan menggunakan variasi pengeluaran udara dalam sistem ... 37 Tabel 4.11 Data pada variasi penambahan perangkat pompa air,

(13)

xiii

evaporator ,pendingin udara dan keran dibuka penuh ... 46 Tabel 4.15 Tabel perhitungan pompa pada variasi 2 ,ketinggian air di atas

evaporator ,pendingin udara dan keran ditutup 22, 5 0 ... 46 Tabel 4.16 Tabel perhitungan pompa pada variasi 3 ,ketinggian air di atas

evaporator ,pendingin udara dan keran ditutup 45 0 ... 47 Tabel 4.17 Tabel perhitungan pompa pada variasi 4 ,ketinggian air sejajar

evaporator ,pendingin udara dan keran ditutup 45 0 ... 47 Tabel 4.18 Tabel perhitungan pompa pada variasi 5 ,ketinggian air sejajar

evaporator ,pendingin udara dan keran ditutup 45 0 ... 47 Tabel 4.19 Tabel perhitungan pompa pada variasi 6 ,ketinggian air di

bawah evaporator ,pendingin air dan keran ditutup 45 0 ... 48 Tabel 4.20 Tabel perhitungan pompa pada variasi 7 ,ketinggian air di atas

evaporator ,pendingin udara dan keran ditutup 45 0 dan dilakukan variasi pengurangan udara dalam sistem ... 49 Tabel 4.21 Tabel perhitungan pompa pada variasi 8 ,penambahan

perangkat pompa dengan head 15 cm, ketinggian air di atas evaporator ,pendingin udara dan keran ditutup 60 0 dan dilakukan pengurangan udara dalam sistem ... 49 Tabel 4.22 Tabel perhitungan pompa pada variasi 9 ,penambahan

perangkat pompa dengan head 15 cm, ketinggian air di atas evaporator ,pendingin udara dan keran ditutup 45 0 dan dilakukan pengurangan udara dalam sistem ... 50 Tabel 4.23 Tabel perhitungan pompa pada variasi 10 ,penambahan

(14)

xiv

(15)

xv

Gambar 3.4 Gambar perangkat tanpa pompa22 ... 22

Gambar 3.5 Gambar perangkat dengan pompa ... 22

Gambar 3.6 Gambar variasi evaporator ... 23

Gambar 3.7 Gambar posisi penempatan termokopel ... 24

Gambar 3.8 Gambar pengukuran panjang langkah ... 24

Gambar 4.1 Gambar pengujian daya spiritus ... 39

Gambar 4.2 Grafik hubungan debit pipa osilasi dengan waktu berdasarkan jenis pendinginan ... 52

Gambar 4.3 Grafik hubungan debit pipa nifte dengan waktu berdasarkan jenis pendinginan ... 52

Gambar 4.4 Grafik hubungan debit pipa osilasi dengan waktu berdasarkan bukaan keran ... 53

(16)

xvi

Gambar 4.8 Grafik hubungan debit pipa osilasi dengan waktu berdasarkan jumlah udara dalam system ... 55 Gambar 4.9 Grafik hubungan debit pipa nifte dengan waktu berdasarkan

jumlah udara dalam system ... 55 Gambar 4.10 Grafik hubungan debit dengan waktu pada variasi pemasangan

pompa dan berdasarkan bukaan keran ... 56 Gambar 4.11 Grafik hubungan debit dengan waktu pada variasi pemasangan

pompa dan berdasarkan ukuran evaporator ... 57 Gambar 4.12 Grafik hubungan daya pipa osilasi dengan waktu berdasarkan

jenis pendinginan ... 57 Gambar 4.13 Grafik hubungan daya pipa nifte dengan waktu berdasarkan

jenis pendinginan ... 58 Gambar 4.14 Grafik hubungan daya pipa osilasi dengan waktu berdasarkan bukaan keran ... 58 Gambar 4.15 Grafik hubungan daya pipa nifte dengan waktu berdasarkan

jenis pendinginan ... 59 Gambar 4.16 Grafik hubungan daya pipa osilasi dengan waktu berdasarkan

posisi air ... 59 Gambar 4.17 Grafik hubungan daya pipa nifte dengan waktu berdasarkan

posisi air ... 60 Gambar 4.18 Grafik hubungan daya pipa osilasi dengan waktu berdasarkan

jumlah udara dalam sistem ... 60 Gambar 4.19 Grafik hubungan daya pipa nifte dengan waktu berdasarkan

jumlah udara dalam sistem ... 61 Gambar 4.20 Grafik hubungan debit dengan waktu pada variasi

(17)

xvii

Gambar 4.23 Grafik hubungan efisiensi pipa nifte dengan waktu berdasarkan jenis pendinginan ... 63 Gambar 4.24 Grafik hubungan efisiensi pipa osilasi dengan waktu

berdasarkan bukaan keran ... 64 Gambar 4.25 Grafik hubungan efisiensi pipa nifte dengan waktu

berdasarkan bukaan keran ... 64 Gambar 4.26 Grafik hubungan efisiensi pipa osilasi dengan waktu

berdasarkan posisi air ... 65 Gambar 4.27 Grafik hubungan efisiensi pipa nifte dengan waktu

berdasarkan posisi air ... 65 Gambar 4.28 Grafik hubungan efisiensi pipa osilasi dengan waktu

berdasarkan jumlah udara dalam sistem ... 66 Gambar 4.29 Grafik hubungan efisiensi pipa nifte dengan waktu

berdasarkan jumlah udara dalam sistem ... 66 Gambar 4.30 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada variasi

pemasangan pompa dan berdasarkan jumlah udara dalam sistem ... 67 Gambar 4.31 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada variasi

(18)

xviii Gambar 4.46 Grafik hubungan efisiensi pemompaan dengan waktu antara

variasi 8 – 10 ... 76 Gambar 4.47 Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu antara variasi

10 dan 11 ... 77 Gambar 4.48 Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu antara variasi

10 dan 11 ... 78 Gambar 4.49 Grafik hubungan efisiensi pemompaan dengan waktu antara

(19)

1

1.1 Latar Belakang

Krisis Timur Tengah mendongkrak harga minyak bumi di atas 100 dollar Amerika ( AS ) per barrel. Harga minyak bumi impor Indonesia yang diukur dengan Indonesia Crude Prices hingga akhir Februari bertahan pada 100,2 dollar AS per barrel,jauh di atas harga perkiraan pemerintah, sebesar 80 dollar AS. Akibatnya subsidi bahan bakar minyak ikut membengkak. Energi nuklir tampaknya bukan pilihan yang mantap setelah peristiwa Fukusima. Di Eropa,negara-negara yang semula melirik energi nuklir mengkaji ulang aspek teknologi dan keselamatan nuklir.Pada saat bersamaan, laporan ilmiah tentang perubahan iklim mengubah cara pandang tentang pembangunan.Solusinya energi terbarukan ramah lingkungan. ( Kompas, 2011 )

(20)

diragukan adalah konsistensi implementasi program berbagai kebijakan yang tampak indah sebagai konsep. Di dalam tugas akhir ini saya akan membahas contoh pemanfaatan energi terbarukan yang berkaitan dengan air. Air merupakan zat cair yang sangat berguna bagi kehidupan, baik untuk manusia maupun untuk mahkluk hidup lain. Selain untuk kebutuhan sehari-hari (minum, mandi, mencuci, dll), air juga dapat dikonversi menjadi energi listrik yang sangat berguna untuk kehidupan masyarakat dengan menggunakan kincir air atau mikro hidro ( PLTMH ). Indonesia merupakan negara dengan bentuk kepulauan dan termasuk negara yang subur, air tersedia secara luas di seluruh daerahnya. Bahkan disetiap pulau di Indonesia terdapat sungai yang mengalir dengan lancar, misalnya sungai Batanghari di Jambi, sungai Musi di Palembang, sungai Bengawan di Solo hingga sungai Mahakam di Kalimantan. Selain memanfaatkan sungai, penduduk Indonesia juga dapat menggali sumur sebagai sumber air mereka. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam penggunaan dan pemilihan sumber energi terbarukan adalah sebagai berikut : a) Ketersediaan sumber energi dan usaha pelestarian, b) Kemampuan manusia untuk menguasai dan mengelola energi, c) Ketersediaan dana untuk menguasai sumber energy, d) Masalah lingkungan.

(21)

Pompa air yang menggunakan energi listrik, digunakan dengan tujuan mempermudah perkerjaan manusia. Namun tidak semua daerah di Indonesia saat ini terjangkau listrik, seperti misalnya di daerah terpencil yang sulit dijangkau. Penggunaan energi listrik juga menyebabkan penyediaan air menjadi mahal, sehingga mengurangi kemampuan masyarakat untuk memenuhi kebutuhan hidup yang lain. Selain itu pemanasan global juga menjadi alasan untuk mengurangi penggunaan energi listrik, jadi harus dicari solusi untuk mengatasi masalah ini.

Untuk daerah yang dekat dengan aliran sungai, dapat digunakan pompa hidram sebagai solusinya. Namun pompa hidram memiliki batas ketinggian dan jauh aliran yang dapat dijangkau. Daerah yang jauh dari aliran sungai tidak akan dapat menggunakan sistem ini. Alternatif yang dapat digunakan untuk daerah ini adalah dengan menggunakan pompa air energi termal. Ada 3 jenis pompa air anergi termal yang dapat digunakan yaitu : a) Jenis pompa air energy termal dengan jenis pulsa jet ( water pulsa jet ), b) Jenis pompa air anergi termal dengan jenis Fluidyn Pump, c) Jenis pompa air anergi termal dengan jenis Nifte Pump.

1.2 Batasan Masalah

(22)

Agar penelitian yang dilakukan dapat berjalan lancar tanpa mengalami kesulitan, diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut:

a. Penelitian ini akan dilakukan dengan menggunakan spritus sebagai sumber energi. Spritus akan digunakan untuk membakar pipa dan bidang bakar berbentuk persegi, dimana pipa memiliki diameter 0,75 inci, dengan panjang 20 cm,pipa osilasi ukuran 3/8 inci dengan panjang 1 m, sedangkan bidang bakar memiliki penampang dengan ukuran 20 cm x 20 cm dan tebal 1 mm.

b. Fluida kerja yang digunakan adalah air.

c. Pada penelitian ini dianggap tidak tejadi rugi – rugi aliran dari pipa dan selang.

d. Masa jenis (ρ) air yang digunakan adalah 1000 Kg/m3.

e. Gravitasi yang digunakan untuk perhitungan adalah 9,8 m/detik2.

f. Pada saat mencari data yang akan digunakan untuk menghitung daya spritus, dengan cara memanaskan air menggunakan bahan bakar spritus, panas yang dihasilkan oleh spritus dianggap ditangkap oleh air secara keseluruhan tanpa mengalami kehilangan temperatur sedikit pun.

1.3 Tujuan Penelitian

(23)

a. Membuat pompa air energi termal jenis nifte dengan menggunakan bidang bakar dengan ukuran 20 cm x 20 cm, tebal 0,5 mm, pipa nifte 3/4 inci dan dengan pipa osilasi 3/8 inci dengan panjang evaporator 20 cm dan tebal 1 mm.

b. Meneliti debit (Q),daya pemompaan (Wn), dan efisiensi pompa air energi termal dengan jenis Nifte sebelum penambahan perangkat pompa.

c. Meneliti debit (Q),daya pompa (Wp), dan efisiensi pompa air energi termal dengan jenis Nifte setelah penambahan perangkat pompa.

d. Meneliti efisiensi pompa total dengan membandingkan daya pompa dibagi daya pemompaan.

1.4 Manfaat

Manfaat yang akan didapat dari pembuatan tugas akhir ini adalah:

a. Berpartisipasi dalam penelitian green energi.

b. Menambah kepustakaan tentang pompa air energi termal.

c. Memanfaatkan energi termal agar dapat dilakukan penghematan sumber energi lain seperti minyak bumi dan kayu bakar.

(24)

6

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan

Penelitian mengenai pompa nifte ini sejauh sepengetahuan peneliti belum banyak dilakukan, hanya beberapa penelitian saja yang dapat peneliti ketahui dari proses pengumpulan sumber yang meneliti tentang pompa energi panas jenis nifte.

Teknologi Non-Inertive Komentar Thermofluidic Engine ( NIFTE )dan pompa sedang dikembangkan oleh Dr Tom Smith dan Dr Christos Markides. Pompa nifte yang dibuat oleh Smith dan Markides masih belum sempurnah namun telah dapat menghasilkan debit sebesar 480 liter/jam dengan energi panas yang diperoleh dari kolektor dengan luas 1 m2 dan panas yang dihasilkan mencapai 600W. ( Smith, 2006 )

(25)

2005). Penelitian pompa air energi panas surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor (Sumathy et. al., 1995).

Penelitian secara teoritis pompa air energi panas surya dengan dua macam fluida kerja, yaitu n-pentane dan ethyl ether memperlihatkan bahwa efisiensi pompa dengan 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

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

(26)

ketinggian head 1,75 m dan bukaan kran penuh atau 0 ºC dengan pendingin udara (Suhanto, 2009).

Selanjutnya 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).

Gambar 2.1. Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet ( Sumber : Nugroho 2009)

(27)

Penelitian terbaru dilakukan dengan judul penelitian “Pompa Air Energi Termal Menggunakan Evaporator 2 Pipa Pararel” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum sebesar 0,0148 watt, efisiensi pompa (ηpompa)

maksimum sebesar 0,03 % dan debit (Q) sebesar maksimum 0,588 liter/menit pada variasi ketinggian 1,5 m dan pipa osilasi ½ inci tanpa pendingin (Putra, 2010).

2.2 Dasar Teori

Pompa air energi termal pada umumnya menggunakan jenis nifte (Gambar 2.3, Gambar 2.4 dan Gambar 2.5), pompa air energi termal dengan jenis ( pulsa jet air) ( Gambar 2.6 ), serta pompa air energi termal dengan jenis fluidyn(Gambar 2.7). Pada penelitian ini dibuat pompa energi termal jenis nifte (nifte pump) dengan menggunakan fluida kerja spirtus karena merupakan jenis pompa air energi termal yang paling sederhana dibandingkan yang lain.

(28)

Gambar 2.3. Pompa air tenaga panas jenis nifte ( Sumber : www.thermofluidics.co.uk)

(29)

Gambar 2.5. Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump ( Sumber : Smith 2005 )

(30)

Keterangan bagian-bagian pulse jet :

1. Fluida air 5. Tuning pipe

2. Sisi uap 6. Katup hisap

3. Sisi panas 7. Katup buang

4. Sisi dingin

(31)

Gambar 2.7. Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ( Sumber : Smith 2005 )

Keterangan bagian-bagian Fluidyn Pump :

1. Displacer 6. Katup hisap

2. Penukar panas 7. Katup buang

3. Pemicu regenerasi 8. Sisi volume mati

4. Penukar panas 9. Pengapung

5. Tuning pipe

(32)

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

2.3 Persamaan yang digunakan

Frekuensi dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

f = (2.1)

dengan :

n : banyak langkah osilasi

t : waktu yang diperlukan (detik)

Kecepatan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

v = f x C (m/detik) (2.2)

dengan :

f : frekuensi

C : 2 x panjang langkah ( 1 x osilasi )

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

(33)

dengan :

A : luas penampang selang (m2)

v : kecepatan alir air (m/detik)

Tekanan yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan :

P = ρ x g x H (2.4)

dengan :

ρ : massa jenis air (kg/m3

)

g : percepatan grafitasi (m/s2)

H : head pemompaan / tinggi langkah (m)

Daya pemompaan yang dihasilkan nifte pump dapat dihitung dengan persamaan :

Wn = P x Q (2.5)

dengan :

P : tekanan yang dihasilkan (N/m2) f : frekuensi (Hz)

v : kecepatan alir air (m/detik)

Q : debit pemompaan (m3/s)

(34)

digunakan sebagai fluida kerjanya. Air digunakan sebagai pendekatan untuk menghitung daya spiritus, karena air kapasitasnya diketahui dan mudah didapat:

W spiritus = (2.6)

Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan besarnya daya fluida yang dihasilkan. Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :

(35)

Daya pemompaan yang dihasilkan pompa air dapat dihitung dengan persamaan

Perhitungan debit air yang dikeluarkan oleh pompa

t V

Q (2.9)

(Sumber : Giles 1986) dengan:

V : volume air keluaran (m3) t : waktu yang diperlukan (detik)

Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :

(2.10)

(36)

18 3.1. Skema Alat Penelitian

Sistem pompa energi termal jenis nifte ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu bagian saluran air dan pompa (evaporator). Sistem saluran air menggunakan pipa dan disusun pada rangka yang terbuat dari pelat besi siku. Pompa akan dihubungkan ke sistem saluran air dengan bantuan pipa dan katup searah.

Gambar 3.1. Skema Alat

3/8 inci 1

2

1

9

3

8 4

5

7

6

3/4 inci

10

(37)

Keterangan :

1. Pendingin 6. Kondensor 11. Bak air 2. Karet tahan panas 7. Keran

3. Evaporator 8. Lubang udara

4. Pipa nifte 9. Pipa pengembunan

5. Pipa osilasi 10. Pompa

Selain alat utama dalam penelitian seperti Gambar 3.1, digunakan alat-alat pendukung sebagai berikut:

a. Stopwatch

Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mulai mengalir sampai air berhenti mengalir.

b. Termokopel

Dipakai untuk mengetahui suhu. c. Gelas ukur

Dipakai untuk menghitung volume air yang dikeluarkan oleh pompa. 3.2. Prinsip Kerja Alat

(38)

terulang secara terus menerus, hal tersebut dapat dikatakan osilasi, osilasi ini dimanfaatkan untuk menggerakkan katup hisap dan katup tekan secara bergantian pada pompa sehingga dapat menghisap air dari sumbernya dan memindahkannya ke posisi yang lebih tinggi.

3.3. Variabel Yang Divariasikan

Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu: 1. Fluida pendingin (udara dan air).

2. Ketinggian awal air (di atas, sejajar, dan di bawah).

(39)

(c) Posisi awal air berada di bawah evaporator Gambar 3.2. Variasi ketinggian awal air terhadap pemanas

3. Variasi bukaan keran ( buka penuh, tutup 45°, tutup 22,5° ).

(a) Keran buka penuh (b) Keran ditutup 22.50

(c) Keran ditutup 450

Gambar 3.3. Variasi bukaan keran

(40)

5. Variasi penggunaan pompa (dengan dan tanpa pompa).

Gambar 3.4 Perangkat pompa

Gambar 3.5 Penerapan pompa pada nifte pump

Tosen klep arah buka ke atas Sambungan ke pipa nifte

Sambungan ke pipa osilasi

osilasi

Input ( sumber air )

Output pompa

pompa

Input (bak air)

pipa nifte Pendingin air

Pipa osilasi Evaporator

(41)

6. Ukuran evaporator (20cm dan 40cm).

Gambar 3.6 Variasi evaporator

Variabel yang Diukur

Variabel-variabel yang diukur antara lain : a. Suhu (T).

Pada pipa pengembunan (T1) Pada pipaevaporator (T2)

20 cm

(42)

Pada sebelum masuk pendingin (T3) Pada setelah masuk pendingin (T4)

Gambar 3.7 Posisi penempatan termokopel

b. Panjang langkah (l).

a. Posisi awal air b. Posisi air c.Posisi air . osilasi naik osilasi turun Gambar 3.8 Pengukuran panjang langkah

c. Waktu untuk melakukan 10 kali osilasi.

T1 T2

T3

T4

(43)

Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan debit (Q), tekanan pompa (P), daya pompa (Wp)

dan efisiensi pompa (η pompa).

3.4 Metode dan Langkah Pengambilan Data

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

Langkah – langkah pengambilan data pompa : a. Variasi 1

1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas evaporator. 2. Percobaan pertama, keran buka penuh dan tanpa pendingin. 3. Pemanas diletakkan pada pipa evaporator.

4. Pemanas mulai dinyalakan.

5. Suhu, waktu serta panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.

b. Variasi 2

1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas evaporator. 2. Percobaan kedua, keran ditutup 22.50 dan tanpa pendingin. 3. Pemanas diletakkan pada pipa evaporator.

(44)

c. Variasi 3

1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas evaporator. 2. Percobaan ketiga, keran ditutup 450 dan tanpa pendingin.

3. Pemanas diletakkan pada pipa evaporator. 4. Pemanas mulai dinyalakan.

d. Variasi 4

1. Air diisikan kedalam alat sampai sejajar evaporator.

2. Percobaan keempat, keran ditutup 450 dan tanpa pendingin. 3. Pemanas diletakkan pada pipa evaporator.

e. Variasi 5

1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian bawah evaporator. 2. Percobaan kelima, keran ditutup 450 dan tanpa pendingin.

f. Variasi 6

(45)

2. Percobaan keenam, keran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan air. 3. Pemanas diletakkan pada pipa evaporator.

g. Variasi 7

1. Air diisi kedalam alat sampai dengan bagian atas evaporator.

2. Percobaan ketujuh, keran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan udara. 3. Pemanas diletakkan pada pipa evaporator.

5. Ketika terjadi osilasi, udara didalam sistem dikeluarkan dengan cara membuka kemudian menutup lubang udara.

h. Variasi 8

1. Menambah perangkat pompa pada sistem.

2. Percobaan kedelapan, keran ditutup 600 dan pendinginan menggunakan udara.

3. Pemanas diletakan pada pipa evaporator. 4. Pemanas mulai dinyalakan.

(46)

6. Suhu, waktu, debit serta panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.

i. Variasi 9

2. Percobaan kesembilan, keran ditutup 450 dan pendinginan menggunakan udara.

j. Variasi 10

2. Percobaan kedelapan keran ditutup 300 dan pendinginan menggunakan udara.

(47)

Langkah percobaan kesebelas sama dengan percobaan ke sepuluh, tetapi hanya dilakukan penggantian evaporator dengan ukuran panjang 40 cm dan diameter tetap ¾ inci

3.5 Analisa Data

Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : panjang langkah (m) dan frekuensi yang didapat dari percobaan digunakan untuk menghitung kecepatan aliran air (V). Dengan mengetahui hasil perhitungan kecepatan (V) maka dapat dihitung debit air yang mengalir (Q). Dari tinggi head (H) maka dapat menghitung tekanan yang terjadi di dalam pompa (P). Dari tekanan pompa, debit, kecepatan alir dan frekuensi dapat menghitung daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η pompa), untuk percobaan penambahan perangkat

pompa pada nifte pump dilakukan pengambilan data debit air yang dipompakan dan beda ketinggian antara keluaran pompa dengan permukaan air sumber untuk menghitung daya pompa (Wp), efisiensi pompa (η pompa) .

(48)

30

Dalam pengambilan data secara keseluruhan terdapat 11 variasi sbb :

1. Variasi keran dibuka penuh pendingin udara dan air di atas evaporator. 2. Variasi keran ditutup 22,50 pendingin udara dan air di atas evaporator. 3. Variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di atas evaporator. 4. Variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air sejajar evaporator. 5. Variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di bawah evaporator. 6. Variasi keran ditutup 450 pendingin air dan air di atas evaporator.

7. Variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air diatas evaporator dengan variasi pengurangan udara dalam sistem.

8. Variasi penambahan perangkat pompa air, ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 600 dan menggunakan variasi pengeluaran udara di dalam sistem.

9. Variasi penambahan perangkat pompa air, ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 450 dan menggunakan variasi pengeluaran udara di dalam sistem.

10.Variasi penambahan perangkat pompa air, ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 300 dan menggunakan variasi pengeluaran udara di dalam sistem.

(49)

(kompor), ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 300 dan menggunakan variasi pengeluaran udara di dalam sistem.

Secara lengkap data dari 11 variasi yang dilakukan dapat dilihat pada tabel 4.1 sampai dengan 4.11 sbb :

Tabel 4.1 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan keran dibuka penuh.

Menit T1

Langkah (cm) Waktu 10 x osilasi

(detik)

(50)

Tabel 4.2 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan keran ditutup 22.50.

Menit T1

(detik)

Pada variasi ini osilasi terjadi menit 1 setelah kompor dinyalakan,langkah pipa osilasi terus naik sampai menit akhir.Suhu juga relatif stabil.

Tabel 4.3 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan keran ditutup 450.

Menit T1

(51)

Tabel 4.4 Data pada variasi ketinggian air berada sejajar dengan evaporator, pendinginan menggunakan udara dan keran ditutup 450.

Menit T1

(detik) dimulai. Osilasi cukup tinggi tetapi tidak stabil sampai menit terakhir,hal ini mungkin disebabkan karena air yang akan diuapkan jumlahnya sedikit.

Tabel 4.5 Data pada variasi ketinggian air berada di bawah evaporator, pendinginan menggunakan udara dan keran ditutup 450.

Menit T1

(detik)

(52)

Tabel 4.6 Data pada variasi ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan air dan keran ditutup 450.

Menit T1

(detik) dikarenakan pemanasan sistem terhalang oleh pendingin, setelah suhu pendingin naik dan berhasil bersirkulasi maka osilasi stabil tepatnya pada menit ke 50 sampai 60.

Tabel 4.7 Data pada variasi ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 450 dan menggunakan variasi pengeluaran udara didalam sistem.

Menit T1

(53)

Pada variasi kali ini osilasi pertama kali terjadi 35 detik setelah pemanasan dilakukan, kemudian setelah osilasi terjadi dilakukan pengurangan udara didalam sistem dengan cara membuka tutup udara kemudian menutupnya kembali agar sebagian udara yang berada didalam sistem berkurang dan akan digantikan oleh uap air yang berasal dari pemanasan evaporator. Hasilnya osilasi lebih stabil.

Tabel 4.8 Data pada variasi penambahan perangkat pompa air, ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 600 dan menggunakan variasi pengeluaran udara didalam sistem.

Menit T1

(54)

Tabel 4.9 Data pada variasi penambahan perangkat pompa air, ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 450 dan menggunakan variasi pengeluaran udara di dalam sistem.

Menit T1

(55)

Tabel 4.10 Data pada variasi penambahan perangkat pompa air, ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 300 dan menggunakan variasi pengeluaran udara di dalam sistem.

Menit T1

(56)

Tabel 4.11 Data pada variasi penambahan perangkat pompa air, penggantian ukuran panjang evaporator menjadi 40 cm serta merubah posisi pembakaran (kompor), ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 300 dan menggunakan variasi pengeluaran udara di dalam

(detik) Q pompa

Pada variasi ini osilasi terjadi pada menit ke 3 setelah kompor dinyalakan tetapi belum stabil, kemudian dilakukan pengurangan udara menit ke 8 dengan cara membuka lubang udara dan menutupnya kembali, kemudian setelah pengurangan udara dalam sistem itu dilakukan osilasi relatif stabil,menit ke 13 osilasi sempat berhenti sekitar 1 menit kemudian osilasi berjalan kembali.Pada variasi ini terjadi peningkatan kinerja secara signifikan pompa nifte.

Pengambilan Data Pengujian Daya Spirtus

(57)

Tabel 4.12 Data Pengujian Daya Spirtus

Waktu (detik) suhu (⁰C)

0 26

60 29

120 34

180 38

240 43

300 48

360 51

420 54

480 58

540 61

600 64

660 67

720 70

780 73

840 75

900 76

Gambar 4.1. Pengujian daya spritus

Pengambilan data daya spiritus dapat digambarkan dari Gambar 4.1 menggunakan cara sederhana yaitu memanaskan 1 kg (1 liter) air yang

(58)

dimasukkan kedalam tabung dengan catatan tidak sampai mendidih, pemanasan menggunakan kompor spiritus yang digunakan untuk memanasi evaporator, kemudian dilakukan pencatatan kenaikan suhu air tiap menitnya selama 15 menit seperti pada tabel 4.12. Perhitungan daya spiritus menggunakan persamaan 2.6 dihitung tiap menit kemudian dilakukan penjumlahan dan pengambilan rata-rata daya spiritus yang nantinya digunakan sebagai daya spiritus untuk menghitung efisiensi. Diasumsikan tidak ada panas yang hilang dari kompor menuju air dan tidak adanya hambatan yang berarti seperti suhu ruangan maupun massa jenis tabung, hasil dari perhitungan daya spiritus dapat dilihat pada tabel 4.13.

Contoh Perhitungan

Berikut ini adalah contoh perhitungan yang digunakan utuk menghitung data percobaan variasi pertama hingga kesebelas.

Contoh perhitungan untuk pipa osilasi

Contoh: pada data tabel 4.1 menit ke 10 dimana banyak langkah yang diambil adalah 10 kali dan waktu yang diperlukan adalah 19,09 detik, maka frekuensi dapat dihitung sbb :

f = 19,09

10

= 0,52 Hz

Karena frekuensi didapatkan 0,52 detik, maka kecepatan alir didapat : v = Jarak x waktu

(59)

Debit air yang didapat dapat dihitung dengan :

Tekanan pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan  sebesar 1000 kg/m3 dan g sebesar 9,8 m/s2 :

P = 1000 kg/m3x 9,8 m/s2x 0,11 m = 1078 N/m2

Sedangkan daya pemompaan didapatkan : Wn = P x Q

= 1078 N/m2 x 0,0000080 m3/s = 0,0086 W

Daya spiritus dapat dihitung dari Tabel 4.12 Perhitungan Daya Spiritus:

Daya spiritus yang dihasilkan dapat dihitung setelah diketahui mair 1kg dan ΔT 50ºC denganCpsebesar 4192,47J/kg ºC melalui persamaan seperti berikut :

(60)

Maka efisiensi pompa didapatkan sebesar :

pompa



=

0 00

232 1 x100%

=

0,0037 %

Contoh perhitungan untuk pipa nifte

Contoh: pada data tabel 4.1 menit ke 10 dimana banyak langkah yang diambil adalah 10 kali dan waktu yang diperlukan adalah 18,4 detik, maka frekuensi dapat dihitung sbb :

f =

18,4 10

= 0,54 Hz

Karena frekuensi didapat 0,54 detik maka kecepatan aliran didapat : v = Jarak x waktu

= 0,04 m x 0,54 detik = 0,022 m/detik

Debit air yang didapat dapat dihitung dengan : Q = A x v

Tekanan pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan

 sebesar1000 kg/m3 dan g sebesar 9,8 m/s2 :

P = 1000 kg/m3x 9,8 m/s2x 0,02 m

(61)

Sedangkan daya pemompaan didapatkan :

Wn = 196 kg/m2 x 0,0000062 m3/s

= 0,0012 W

pompa



=

x 100%

=0,00052 %

Contoh perhitungan untuk penambahan perangkat pompa air memakai evaporator ukuran ¾ inci dengan panjang 20 cm

Contoh: pada data tabel 4.9 menit ke 10 dimana debit sudah diketahui sebesar 42 ml/2mnt. Dikonversi sbb :

Q =

= 0,00000035 m3/s

Jika debit sudah diketahui dan beda ketinggian juga sudah diketahui selanjutnya dapat dicari daya pompa dengan menggunakan persamaan 2.8:

Contoh:

Wpompa = ρ. g. Q. head

(62)

pompa

 = 0 00051

2 2. 1 x 100%

= 0,00022 %

Contoh Perhitungan Untuk penambahan perangkat pompa air memakai evaporator ukuran 3/4 inci dengan panjang 40 cm

Contoh: pada data tabel 4.11 menit ke 10 dimana debit sudah diketahui sebesar 300 ml/mnt. Dikonversi sbb :

Q

=

= 0,000005m

3

/s

Jika debit sudah diketahui dan beda ketinggian juga sudah diketahui selanjutnya dapat dicari daya pompa dengan menggunakan persamaan 2.8:

Contoh:

Wpompa = ρ. g. Q. head

= 1000 kg/m3x 9,8m/detik2 x 0,0000007 m3/detik x 0,15 m = 0,0073 W

pompa

 =

x 100%

(63)

Data Hasil Pengujian Spiritus

Tabel 4.13 Perhitungan daya spiritus

T(⁰C) ∆T (⁰C) Waktu (detik) W spiritus ( watt )

26 - 0 0

29 3 60 210

34 5 120 349

38 4 180 279

43 5 240 349

48 5 300 349

51 3 360 210

54 3 420 210

58 4 480 279

61 3 540 210

64 3 600 210

67 3 660 210

70 3 720 210

73 3 780 210

75 2 840 140

76 1 900 70

W spiritus total 3,494

(64)

Data Hasil Pengujian Pompa

Tabel 4.14 Perhitungan pompa pada variasi 1, ketinggian air di atas evaporator, pendingin udara dan keran buka penuh.

Tabel 4.15 Perhitungan pompa pada variasi 2, ketinggian air di atas evaporator, pendingin udara dan keran ditutup 22.50.

pipa osilasi pipa nifte pipa osilasi pipa nifte pipa osilasi pipa nifte pipa osilasi pipa nifte pipa osilasi pipa nifte pipa osilasi pipa nifte

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 0,52 0,54 0,12 0,022 0,48 0,37 1078 196 0,0086 0,0012 0,0037 0,0005 20 0,52 0,56 0,14 0,033 0,57 0,57 1274 294 0,0121 0,0028 0,0052 0,0012 30 0,57 0,53 0,33 0,064 1,37 1,10 2842 588 0,0648 0,0107 0,0278 0,0046 40 0,56 0,57 0,31 0,057 1,31 0,97 2744 490 0,0599 0,0079 0,0257 0,0034 50 0,44 0,44 0,27 0,036 1,13 0,61 3038 392 0,0574 0,0040 0,0246 0,0017 60 0,44 0,51 0,28 0,051 1,16 0,87 3136 490 0,0607 0,0071 0,0261 0,0030 Efisiensi (%) Menit Frekuensi ( Hz ) V m/detik Q (liter/menit) P (N/m

2

) Daya (W)

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 0,74 0,71 0,21 0,057 0,87 0,98 1372 392 0,0198 0,0064 0,0085 0,0027 20 0,59 0,58 0,35 0,082 1,46 1,40 2940 686 0,0717 0,0160 0,0308 0,0069 30 0,45 0,43 0,30 0,043 1,26 0,73 3332 490 0,0699 0,0060 0,0300 0,0026 40 0,42 0,42 0,25 0,051 1,06 0,87 2940 588 0,0517 0,0085 0,0222 0,0037 50 0,42 0,42 0,30 0,051 1,27 0,86 3528 588 0,0746 0,0085 0,0320 0,0036 60 0,41 0,41 0,30 0,049 1,26 0,84 3626 588 0,0764 0,0082 0,0328 0,0035 Menit Frekuensi ( Hz ) V m/detik Q (liter/menit) P (N/m

2

(65)

Tabel 4.16 Perhitungan pompa pada variasi 3, ketinggian air di atas evaporator, pendingin udara dan keran ditutup 450.

Tabel 4.17 Perhitungan pompa pada variasi 4, ketinggian air sejajar dengan bidang bakar, pendingin udara dan keran ditutup 450.

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2

) Daya (W)

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2

(66)

Tabel 4.18 Perhitungan pompa pada variasi 5, ketinggian air berada di bawah evaporator, pendingin udara dan keran ditutup 450.

Tabel 4.19 Perhitungan pompa pada variasi 6, ketinggian air berada di atas evaporator, pendingin air dan keran ditutup 450.

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2

) Daya (W)

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2

(67)

Tabel 4.20 Perhitungan pompa pada variasi 7 ,ketinggian air berada di atas evaporator, pendingin udara, keran ditutup 450 dan dilakukan pengurangan udara dalam sistem.

Tabel 4.21 Perhitungan pompa pada variasi 8, penambahan perangkat pompa air, dengan head pompa 15 cm, ketinggian air berada di atas evaporator, pendingin udara, keran ditutup 600 dan dilakukan pengurangan udara dalam sistem.

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

(68)

Q ( liter/menit ) daya (watt) efisiensi ( % )

0 0 0

0,021 0,00051 0,00022

0,030 0,00074 0,00032

0,031 0,00076 0,00033

0,021 0,00050 0,00022

0,023 0,00056 0,00024

0,071 0,00173 0,00074

Q ( liter/menit ) Daya (watt) Efisiensi ( % )

0 0 0

0,010 0,00023 0,00010

0,018 0,00044 0,00019

0,065 0,00158 0,00068

0,057 0,00140 0,00060

0,061 0,00148 0,00064

(69)

Tabel 4.24 Perhitungan pompa pada variasi 11, variasi penambahan perangkat pompa air, penggantian ukuran panjang evaporator menjadi 40 cm,diameter 3/4 inci dan merubah posisi pembakaran (kompor), ketinggian air berada di atas evaporator, pendingin udara, keran ditutup 300 dan menggunakan variasi pengeluaran udara dalam sistem.

Q ( liter/menit ) Daya (watt) Efisiensi ( % )

0 0 0

0,300 0.00735 0,0032

0,357 0.00875 0,0038

0,514 0.01259 0,0054

0,498 0.0122 0,0052

0,527 0.01291 0,0055

(70)

4.2.Pembahasan

Data yang telah didapat, akan dibandingan setiap variasi yang dilakukan dalam percobaan. Untuk mempermudah melihat perbedaan data, dibuat grafik berdasarkan hasil pembahasan yang didapat.

Gambar 4.2 Grafik hubungan debit pipa osilasi dengan waktu berdasarkan jenis pendinginan

Gambar 4.3 Grafik hubungan debit pipa nifte dengan waktu berdasarkan jenis pendinginan

Dari (Gambar 4.2 dan 4.3) di atas disimpulkan bahwa debit variasi penutupan keran 450, pendingin udara lebih baik daripada debit variasi penutupan keran 450, pendingin air, hal tersebut dikarenakan pendinginan dilakukan dari menit awal

(71)

percobaan (sebelum sistem melakukan kerja) sehingga proses penguapan yang akan berlangsung terganggu (memerlukan waktu yang lebih lama dan panas yang lebih besar untuk dapat menguapkan air) maka debit yang dihasilkan juga akan sesuai dengan uap yang tersedia.

Gambar 4.4 Grafik hubungan debit pipa osilasi dengan waktu berdasarkan penutupan keran

Gambar 4.5 Grafik hubungan debit pipa nifte dengan waktu berdasarkan penutupan keran

(72)

dikarenakan variasi penutupan keran 450 merupakan variasi penutupan keran yang paling besar, hal tersebut menahan proses pergantian posisi air di dalam evaporator menjadi lebih lambat sehingga memaksimalkan proses penguapan dan debit yang diperoleh akan lebih besar.

Gambar 4.6 Grafik hubungan debit pipa osilasi dengan waktu berdasarkan posisi air

Gambar 4.7 Grafik hubungan debit pipa nifte dengan waktu berdasarkan posisi air

(73)

bagus daripada 2 variasi lainya, hal itu dikarenakan posisi air di bawah evaporator menyebabkan air cepat menguap dan uap yang dihasilkan juga banyak. Karena posisi air sejajar evaporator maupun variasi air di bawah evaporator menyebabkan pipa nifte meleleh maka untuk variasi berikutnya digunakan variasi air di atas evaporator yang osilasinya stabil serta tidak menyebabkan pipa nifte meleleh.

Gambar 4.8 Grafik hubungan debit pipa osilasi dengan waktu berdasarkan jumlah udara dalam sistem

(74)

Dari (Gambar 4.8 dan 4.9) di atas dapat disimpulkan debit paling bagus dihasilkan variasi keran tertutup 450, air di atas evaporator, pendingin udara, tanpa pengeluaran udara dalam sistem merupakan variasi yang paling bagus dibandingkan dengan variasi keran tertutup 450, air di atas evaporator, pendingin udara, dengan pengeluaran udara dalam sistem, hal itu disebabkan konsentrasi uap panas yang terjadi di dalam pipa nifte tidak terlalu banyak karena adanya kestabilan antara penutupan keran , posisi air , dan jenis pendingin.

Gambar 4.10 Grafik hubungan debit dengan waktu pada variasi pemasangan pompa dan berdasarkan penutupan keran

Dari Gambar 4.10 di atas dapat disimpulkan bahwa variasi keran tertutup 300, air di atas evaporator, pendingin udara, pengeluaran udara dalam sistem memiliki debit yang paling bagus hal tersebut dikarenakan variasi penutupan keran 300 menyebabkan suplai air yang yang akan menuju evaporator sesuai dengan jumlah air yang akan dipanaskan sehingga memaksimalkan proses penguapan dan debit yang diperoleh akan lebih besar. Pada pengambilan data yang lain didasarkan pada variasi 10 karena debit rata-rata yang dihasilkan adalah yang terbaik.

(75)

Gambar 4.11 Grafik hubungan debit dengan waktu pada variasi pemasangan pompa dan ukuran evaporator

Dari Gambar 4.11 di atas dapat disimpulkan bahwa variasi keran tertutup 300, air di atas evaporator, pendingin udara, pengeluaran udara dalam sistem, ukuran panjang evaporator 40 cm memiliki debit yang paling bagus dikarenakan dengan bertambahnya panjang evaporator maka penguapan yang terjadi semakin baik sehingga berpengaruh terhadap proses osilasi dan debit yang dihasilkan.

Gambar 4.12 Grafik hubungan daya pipa osilasi dengan waktu berdasarkan jenis pendinginan

(76)

Gambar 4.13 Grafik hubungan daya pipa nifte dengan waktu berdasarkan jenis pendinginan

Dari (Gambar 4.12 dan 4.13) di atas disimpulkan bahwa daya variasi penutupan keran 450, pendingin udara lebih baik daripada daya variasi penutupan keran 450, pendingin air, hal tersebut dikarenakan pendinginan dilakukan dari awal (sebelum sistem bekerja) sehingga proses penguapan yang akan berlangsung terganggu (memerlukan waktu yang lebih lama dan panas yang lebih besar untuk dapat menguapkan air) maka debit yang dihasilkan juga akan sesuai dengan uap yang dihasilkan.

Gambar 4.14 Grafik hubungan daya pipa osilasi dengan waktu berdasarkan penutupan keran

(77)

Gambar 4.15 Grafik hubungan daya pipa nifte dengan waktu berdasarkan penutupan keran

Dari (Gambar 4.14 dan 4.15) di atas dapat disimpulkan bahwa daya yang dihasilkan variasi keran tertutup 450 lebih bagus daripada 2 variasi lainya, hal itu dikarenakan variasi penutupan keran 450 merupakan variasi penutupan keran yang paling besar, hal tersebut menahan proses pergantian posisi air di dalam evaporator menjadi lebih lambat sehingga memaksimalkan proses penguapan sehingga daya yang diperoleh akan lebih besar.

Gambar 4.16 Grafik hubungan daya pipa osilasi dengan waktu berdasarkan posisi air

(78)

Gambar 4.17 Grafik hubungan daya pipa nifte dengan waktu berdasarkan posisi air

Dari (Gambar 4.16 dan 4.17) di atas dapat disimpulkan bahwa daya rata - rata yang dihasilkan variasi keran tertutup 450 , air di atas evaporator, pendingin udara lebih bagus daripada 2 variasi lainya, hal itu dikarenakan posisi air di atas evaporator menyebabkan kestabilan antara air yang menjadi uap dan yang menjadi embun., posisi air sejajar evaporator maupun variasi air di bawah pemanas menyebabkan pipa nifte meleleh sedangkan air di atas evaporator osilasi stabil serta pipa nifte tidak meleleh.

(79)

Gambar 4.19 Grafik hubungan daya pipa nifte dengan waktu berdasarkan jumlah udara dalam sistem

Dari (Gambar 4.18 dan 4.19) di atas dapat disimpulkan daya paling bagus dihasilkan variasi keran tertutup 450, air di atas evaporator, pendingin udara, tanpa pengeluaran udara dalam sistem merupakan variasi yang paling bagus dibandingkan dengan variasi keran tertutup 450, air di atas evaporator, pendingin udara, dengan pengeluaran udara dalam sistem, hal itu disebabkan konsentrasi uap panas yang terjadi di dalam pipa nifte tidak terlalu banyak karena adanya kestabilan antara penutupan keran , posisi air , dan jenis pendingin.

(80)

Gambar 4.21 Grafik hubungan daya dengan waktu pada variasi pemasangan pompa dan ukuran evaporator

Dari Gambar 4.21 di atas dapat disimpulkan bahwa variasi keran tertutup 300, air di atas evaporator, pendingin udara, pengeluaran udara dalam sistem, ukuran panjang evaporator 40 cm memiliki daya yang paling bagus dikarenakan dengan bertambahnya ukuran panjang evaporator maka penguapan yang terjadi akan semakin baik sehingga daya yang dihasilkan juga semakin bagus.

(81)

Gambar 4.22 Grafik hubungan efisiensi pipa osilasi dengan waktu berdasarkan jenis pendinginan

Gambar 4.23 Grafik hubungan efisiensi pipa nifte dengan waktu berdasarkan jenis pendinginan

Dari (Gambar 4.22 dan 4.23) di atas disimpulkan bahwa daya variasi penutupan keran 450, pendingin udara lebih baik daripada daya variasi penutupan keran 450, pendingin air, hal tersebut dikarenakan pendinginan dilakukan dari awal (sebelum sistem melakukan kerja) sehingga proses penguapan yang akan berlangsung terganggu (memerlukan waktu yang lebih lama dan panas yang lebih besar untuk dapat menguapkan air) maka debit yang dihasilkan juga akan sesuai dengan uap yang tersedia.

(82)

Gambar 4.24 Grafik hubungan efisiensi pipa osilasi dengan waktu berdasarkan penutupan keran

Gambar 4.25 Grafik hubungan efisiensi pipa nifte dengan waktu berdasarkan penutupan keran

Dari (Gambar 4.24 dan 4.25) di atas dapat disimpulkan bahwa efisiensi yang dihasilkan variasi keran tertutup 450 lebih bagus daripada 2 variasi lainya, hal itu dikarenakan variasi penutupan keran 450 merupakan variasi penutupan keran yang paling besar, hal tersebut menahan proses pergantian posisi air di dalam evaporator menjadi lebih lambat sehingga memaksimalkan proses penguapan dan efisiensi yang diperoleh akan lebih bagus.

(83)

Gambar 4.26 Grafik hubungan efisiensi pipa osilasi dengan waktu berdasarkan posisi air

Gambar 4.27 Grafik hubungan efisiensi pipa nifte dengan waktu berdasarkan posisi air

Dari ( Gambar 4.26 dan 4.27 ) di atas dapat disimpulkan efisiensi keran 450 air di atas evaporator lebih bagus dibandingkan variasi lainnya, hal itu dikarenakan posisi air di atas evaporator menyebabkan kestabilan antara air yang menguap dan yang mengembun., karena posisi air sejajar evaporator maupun variasi air di bawah pemanas menyebabkan pipa nifte meleleh maka untuk variasi berikutnya digunakan variasi air di atas evaporator yang osilasi lebih stabil dan tidak menyebabkan pipa nifte meleleh.

(84)

Gambar 4.28 Grafik hubungan efisiensi pipa osilasi dengan waktu berdasarkan jumlah udara dalam sistem

Gambar 4.29 Grafik hubungan efisiensi pipa nifte dengan waktu berdasarkan jumlah udara dalam sistem

Dari (Gambar 4.28 dan 4.29) di atas dapat disimpulkan efisiensi paling bagus dihasilkan variasi keran tertutup 450, air di atas evaporator, pendingin udara, tanpa pengeluaran udara dalam sistem merupakan variasi yang paling bagus dibandingkan dengan variasi keran tertutup 450, air di atas evaporator, pendingin udara, dengan pengeluaran udara dalam sistem, hal itu disebabkan konsentrasi uap panas yang terjadi

(85)

di dalam pipa nifte tidak terlalu banyak karena adanya kestabilan antara penutupan keran , posisi air , dan jenis pendingin.

Gambar 4.30 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada variasi pemasangan pompa dan berdasarkan penutupan keran

(86)

Gambar 4.31 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada variasi pemasangan pompa dan ukuran evaporator

Dari Gambar 4.31 di atas dapat disimpulkan bahwa variasi keran tertutup 300, air di atas evaporator, pendingin udara, pengeluaran udara dalam sistem, ukuran panjang evaporator 40 cm memiliki efisiensi yang paling bagus dikarenakan dengan bertambahnya ukuran panjang evaporator maka penguapan yang terjadi semakin baik sehingga efisiensi yang dihasilkan semakin bagus.

(87)

4.3. Pembahasan

Data yang telah didapat, akan dibandingan setiap variasi yang dilakukan dalam percobaan. Untuk mempermudah melihat perbedaan data, dibuat grafik berdasarkan hasil maksimum yang didapat sebagai berikut :

Gambar 4.32 Grafik hubungan frekuensi pipa osilasi dengan waktu antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7

Dari Gambar 4.32 di atas dapat diketahui bahwa frekuensi yang terjadi di pipa osilasi tertinggi terjadi pada variasi ke 5 yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di bawah evaporator.Frekuensi tertinggi 0,98 Hz.

(88)

Dari Gambar 4.33 dapat diketahui bahwa untuk frekuensi tertinggi pada pipa nifte adalah variasi ke 5 yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di bawah evaporator.Frekuensi tertinggi 1,01 Hz.

Gambar 4.34 Grafik hubungan kecepatan pipa osilasi dengan waktu antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7

Dari Gambar 4.34 dapat diketahui bahwa kecepatan osilasi terbaik terjadi pada pipa osilasi pada variasi ke 5 yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di bawah evaporator.Kecepatan tertinggi pipa osilasi adalah 0,62 m/detik

(89)

Dari Gambar 4.35 kecepatan pipa nifte terbaik dapat diketahui, kecepatan pipa nifte terbaik pada variasi 5 yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di bawah evaporator. Kecepatan tertinggi adalah 0,15 m/detik

Gambar 4.36 Grafik hubungan debit pipa osilasi dengan waktu antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7

Dari Gambar 4.36 debit terbaik yang terjadi pada pipa osilasi dapat diketahui pada variasi ke 5 yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di bawah evaporator. Debit tertinggi adalah 2,60 lt/menit

(90)

Dari Gambar 4.37 debit terbaik yang terjadi pada pipa nifte dapat kita ketahui pada variasi 5 yaitu yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di bawah evaporator. Debit tertinggi adalah 2,62 lt/menit.

Gambar 4.38 Grafik hubungan tekanan pipa osilasi dengan waktu antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7

Dari Gambar 4.38 dapat diketahui bahwa tekanan tertinggi yang terjadi pada pipa osilasi adalah pada variasi ke 3 yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di atas evaporator.Tekanan maksimal mencapai 4704 N/m2.

(91)

Dari Gambar 4.39 dapat diketahui bahwa tekanan maksimal yang terjadi pada pipa nifte adalah pada variasi ke 3 yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di atas evaporator.Tekanan maksimal adalah 1078 N/m2.

Gambar 4.40 Grafik hubungan daya pipa osilasi dengan waktu antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7

Dari Gambar 4.40 dapat diketahui bahwa daya terbaik pada pipa osilasi terjadi pada variasi ke 3 yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di atas evaporator. Daya maksimal mencapai 0,15 watt

(92)

Dari Gambar 4.41 dapat diketahui bahwa daya terbaik pada pipa nifte terjadi pada variasi ke 3 yaitu yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di atas evaporator.Daya maksimal mencapai 0,037 watt.

Gambar 4.42 Grafik hubungan efisiensi pipa osilasi dengan waktu antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7

Dari Gambar 4.42 dapat diketahui bahwa efisiensi terbaik pada pipa osilasi terjadi pada variasi ke 3 yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di atas evaporator,efisiensi maksimal mencapai 0,065 %.

(93)

Dari Gambar 4.43 dapat diketahui bahwa efisiensi terbaik pada pipa nifte terjadi pada variasi ke 3 yaitu yaitu variasi keran ditutup 450 pendingin udara dan air di atas evaporator. Efisiensi maksimal mencapai 0,016 %.

Gambar 4.44 Grafik hubungan debit pompa dengan waktu antara variasi 8, 9, dan 10

Dari Gambar 4.44 dapat diketahui bahwa debit rata – rata pompa yang paling baik pada variasi 10 yaitu variasi penambahan perangkat pompa air, ketinggian air berada di atas evaporator, pendingin udara, keran ditutup 300 dan menggunakan variasi pengeluaran udara di dalam sistem.Pada pengambilan data berikutnya didasarkan pada variasi 10 karena debit rata-rata yang dihasilkan adalah yang terbaik. Debit tertinggi adalah 0,065 lt/menit.

(94)

Gambar 4.45 Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu antara variasi 8, 9, dan 10

Dari Gambar 4.45 dapat diketahui bahwa daya rata – rata pompa yang paling stabil pada variasi 10 yaitu variasi penambahan perangkat pompa air, ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 300 dan menggunakan variasi pengeluaran udara di dalam sistem. Daya tertinggi adalah 0,0015 watt

(95)

Dari Gambar 4.46 dapat diketahui bahwa efisiensi rata – rata pompa yang paling stabil pada variasi 10 yaitu variasi penambahan perangkat pompa air, ketinggian air berada di atas evaporator, pendingin menggunakan udara, keran ditutup 300 dan menggunakan variasi pengeluaran udara didalam sistem.Efisiensi rata-rata paling baik adalah 0,00067 %

Gambar 4.47 Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu antara variasi 10 dan 11

Dari Gambar 4.47 dapat diketahui bahwa debit pompa yang paling baik pada variasi 11 yaitu variasi penambahan perangkat pompa air, penggantian ukuran panjang evaporator menjadi 40 cm, dan merubah posisi pembakaran (kompor), ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 300 dan menggunakan variasi pengeluaran udara didalam sistem. Debit maksimal yang dicapai adalah 0,52 lt/menit