POMPA AIR TENAGA TERMAL DENGAN EVAPORATOR PIPA TUNGGAL

(1)

DENGAN EVAPORATOR PIPA TUNGGAL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh Ignasius Kurniadi NIM : 035214012

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

(2)

WITH SINGLE PIPE EVAPORATOR

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

By Ignasius Kurniadi Student Number : 035214012

Mechanical Engineering Study Program

Science and Technology Faculty

Sanata Dharma University

Yogyakarta

(3)

(4)

(5)

Saya menyatakan dengan sesunggunya bahwa dalam tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta , 28 Januari 2008

Ignasius Kurniadi

(6)

Ketersediaan air di Indonesia sangat melimpah namun umumnya sumber air terletak lebih rendah dari tempat air tersebut diperlukan sehingga diperlukan pompa air. Pompa air yang kita kenal umumnya digerakkan dengan energi minyak bumi atau energi listrik. Alternatif lain untuk memompa air adalah memanfaatkan sumber energi alam, salah satunya adalah energi surya. Pemanfaatan energi surya untuk memompa air dapat dilakukan dengan menggunakan evaporator termal atau yang lebih sering disebut pompa air energi termal. Penelitian ini bertujuan untuk menjajagi kemungkinan pembuatan pompa air energi termal menggunakan bahan-bahan yang ada di pasar lokal dan dapat didukung kemampuan industri lokal, mengetahui debit; efisiensi evporator; dan efisiensi sistem yang dihasilkan, serta membandingkan hasil penelitian ini dengan hasil penelitian lain yang ada.

Pada penelitian ini akan dibuat model pompa air energi termal dengan menggunakan fluida kerja air pada beberapa variasi evaporator (φ 3/8 in, φ 1/2 in dan φ 3/4 in; panjang 200 mm dan 250 mm), daya pemanas (160 watt, 240 watt dan 320 watt), dan head pemompaan (0,8 m; 0,9 m; 1,1 m; 1,2 m dan 1,3 m) serta akan diteliti pengaruhnya pada unjuk kerja alat.

Hasil yang diperoleh adalah Debit Pemompaan maksimum sebesar 7x10-7 m3/s pada percobaan dengan 4 pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm. Efisiensi Evaporator maksimum sebesar 55,453 % pada percobaan dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; φ 3/4 in x 250 mm. Efisiensi Sistem maksimum sebesar 0,0049 % pada percobaan dengan 2 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; φ 3/4 in x 250 mm.

(7)

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Ignasius Kurniadi

Nomor Mahasiswa : 035214012

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : POMPA AIR TENAGA TERMAL DENGAN EVAPORATOR PIPA TUNGGAL beserta perangkat yang dibutuhkan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 26 Februari 2008 Yang menyatakan

(Ignasius Kurniadi)

(8)

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat tersusun dan dapat terselesaikan dengan lancar. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan yang berupa dorongan, motivasi, doa, sarana, materi sehingga dapat terselesaikannya Tugas Akhir ini. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya, antara lain :

1. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Teknik 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 Utama Tugas Akhir. 4. Segenap staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis sehingga sangat berguna dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

5. Segenap staf karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. 6. Paijo, Ag, Yulius, Yakobus Ipnu dan teman-teman seperjuangan dalam pembuatan

Tugas Akhir ini.

7. Rekan-rekan mahasiswa khususnya angkatan 2003 yang telah berjuang bersama dan memberikan masukan-masukan serta dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

(9)

membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki dalam penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta, 28 Januari 2008

Penulis

(10)

HALAMAN JUDUL...i

HALAMAN PERSETUJUAN...iii

HALAMAN PENGESAHAN...iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA...………..……...v

INTISARI………..…..………..………...vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI...vii

KATA PENGANTAR…...….………...………...viii

DAFTAR ISI…..……….………...x

DAFTAR GAMBAR………...xiii

DAFTAR TABEL……….………..……….…...xvi

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang……..……….……...1

I.2 Rumusan Masalah………….………...2

I.3 Tujuan Penelitian……….... ...3

I.4 Manfaat Penelitian...………...3

I.5 Batasan Masalah………..……….3

BAB II DASAR TEORI II.1 Prinsip Kerja………...4

II.2 Efisiensi...………...5

II.2.1 Efisiensi Sensibel Evaporator (ηS)...………...5

II.2.2 Efisiensi Laten Evaporator (ηL)…...………...6

(11)

II.2.4 Efisiensi Sistem (ηsistem)………...…………...7

II.3 Penelitian yang pernah Dilakukan...………...8

BAB III METODE PENELITIAN III.1 Skema Alat……….………...10

III.2 Variabel yang Divariasikan………...11

III.3 Variabel yang Diukur...………...…...11

III.4 Langkah Penelitian...………...12

III.5 Pengolahan dan Analisa Data...………...12

BAB IV HASIL PENELITIAN IV.1 Data Penelitian………….………...14

IV.1.1 Variasi head pemompaan dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200mm………...14

IV.1.2 Variasi head pemompaan dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250mm……...17

IV.1.3 Variasi head pemompaan dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm……...19

IV.1.4 Variasi pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm…...21

IV.1.5 Variasi pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm…...23

IV.1.6 Variasi evaporator dengan 2 Pemanas pada head pemompaan 1,1 m………...25

(12)

head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas,

evporator φ 3/8 in x 200 mm………...26

IV.2. Asumsi yang Digunakan dalam Perhitungan…….………28

IV.3 Perhitungan Data……….………...29

IV.3.1 Perhitungan Efisiensi Sensibel Evaporator………...29

IV.3.2 Perhitungan Efisiensi Laten Evaporator...31

IV.3.3 Perhitungan Efisiensi Evaporator……...41

IV.3.4 Perhitungan Daya Pemompaan………...49

IV.3.5 Perhitungan Efisiensi Sistem...57

IV.4 Analisis Data………...65

IV.4.1 Grafik Variasi Head Pemompaan...65

IV.4.2 Grafik Variasi Pemanas...67

IV.4.3 Grafik Variasi Evaporator...69

IV.4.3.1 Variasi Diameter Evaporator...69

IV.4.3.2 Variasi Panjang Evaporator...71

IV.4.4 Grafik Pengaruh Air Pendingin...72

(13)

Gambar 3.1. Skema Alat Penelitian...10 Gambar 4.1 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu

pada Variasi Head Pemompaan...65 Gambar 4.2 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu

pada Variasi Head Pemompaan...65 Gambar 4.3 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu

pada Variasi Head Pemompaan...66 Gambar 4.4 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu

pada Variasi Head Pemompaan...66 Gambar 4.5 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu

pada Variasi Pemanas...67 Gambar 4.6 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu

pada Variasi Pemanas...67 Gambar 4.7 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu

pada Variasi Pemanas...67 Gambar 4.8 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu

pada Variasi Pemanas...68 Gambar 4.9 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu

pada Variasi Diameter Evaporator...69 Gambar 4.10 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu

pada Variasi Diameter Evaporator...69

(14)

pada Variasi Diameter Evaporator...70 Gambar 4.12 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu

pada Variasi Diameter Evaporator...70 Gambar 4.13 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu

pada Variasi Panjang Evaporator...71 Gambar 4.14 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu

pada Variasi Panjang Evaporator...71 Gambar 4.15 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu

pada Variasi Panjang Evaporator...71 Gambar 4.16 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu

pada Variasi Panjang Evaporator...72 Gambar 4.17 Grafik hubungan Temperatur T2, T3, dan T4 dengan Waktu

pada Pengaruh Air Pendingin...72 Gambar 4.18 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu

pada Pengaruh Air Pendingin...73 Gambar 4.19 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu

pada Pengaruh Air Pendingin...73 Gambar 4.20 Grafik hubungan Waktu dengan Daya Pemompaan

pada Pengaruh Air Pendingin...73 Gambar 4.21 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu

pada Pengaruh Air Pendingin...74 Gambar 4.22 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan

Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas………...74

(15)

Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas………...…………75 Gambar 4.24 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan

Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas………...…..75 Gambar 4.25 Grafik hubungan dengan Efisiensi Sistem dengan

Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas……….………75

(16)

Tabel 4.1 Data penelitian pompa air energi termal pada head pemompaan 0,8 m

dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm……...14 Tabel 4.2 Data penelitian pompa air energi termal pada head pemompaan 0,9 m

dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm...15 Tabel 4.3 Data penelitian pompa air energi termal pada head pemompaan 1,2 m

dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm...20 Tabel 4.8 Data penelitian pompa air energi termal dengan 3 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm...21 Tabel 4.9 Data penelitian pompa air energi termal dengan 4 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm...22 Tabel 4.10 Data penelitian pompa air energi termal dengan 2 pemanas

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm…...23

(17)

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm...24 Tabel 4.12 Data penelitian pompa air energi termal dengan evaporator

φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas...25

Tabel 4.13 Data penelitian pompa air energi termal dengan evaporator

Tabel 4.14 Data penelitian pompa air energi termal pengaruh air pendingin selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas,

evaporator φ 3/8 in x 200 mm...26 Tabel 4.15 Data perhitungan daya input pada penelitian pompa air energi termal…...30 Tabel 4.16 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head pemompaan

0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm...33 Tabel 4.17 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head pemompaan

1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm...36

(18)

1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm...36 Tabel 4.23 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan 3 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm...37 Tabel 4.24 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan 4 pemanas

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm...38 Tabel 4.27 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan evaporator

Tabel 4.28 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan evaporator

Tabel 4.29 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pengaruh air pendingin selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas,

evaporator φ 3/8 in x 200 mm...40 Tabel 4.30 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 0,8 m

dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm...41 Tabel 4.31 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 0,9 m

dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm...42

(19)

dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm...44 Tabel 4.37 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 3 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm...45 Tabel 4.38 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 4 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm...45 Tabel 4.39 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 2 pemanas

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm...46 Tabel 4.40 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 3 pemanas

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm………….…..46 Tabel 4.41 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan evaporator

φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas………...47

Tabel 4.42 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan evaporator

(20)

selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas,

evaporator φ 3/8 in x 200 mm………....48 Tabel 4.44 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 0,8 m

dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm………....49 Tabel 4.45 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 0,9 m

dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm……….…...50 Tabel 4.47 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 1,2 m

dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm………...51 Tabel 4.49 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 1,2 m

dengan 3 pemanas, evaportor φ 1/2 in x 250 mm……….….52 Tabel 4.50 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 1,3 m

dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm………....52 Tabel 4.51 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 3 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm………...53 Tabel 4.52 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 4 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm………...53 Tabel 4.53 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 2 pemanas

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm………...54

(21)

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm………...54 Tabel 4.55 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan evaporator

Tabel 4.56 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan evaporator

Tabel 4.57 Hasil perhitungan daya pemompaan pengaruh air pendingin selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas,

evaporator φ 3/8 in x 200 mm...56 Tabel 4.58 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 0,8 m

dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm...57 Tabel 4.59 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 0,9 m

dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm...60

(22)

pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm………...61 Tabel 4.66 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 4 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm………...61 Tabel 4.67 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 2 pemanas

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm………...62 Tabel 4.68 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 3 pemanas

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm………….…..62 Tabel 4.69 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan evaporator

Tabel 4.70 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan evaporator

Tabel 4.71 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengaruh air pendingin selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas6

evaporator φ 3/8 in x 200 mm………....64

(23)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan yang sangat vital dan tak tergantikan oleh bahan lain. Air diperlukan oleh masyarakat untuk minum, memasak, mencuci dan keperluan lainnya. Ketersediaan air di Indonesia sangat melimpah namun umumnya sumber air terletak lebih rendah dari tempat air tersebut diperlukan (lokasi pemakaian) sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber ke tempat yang memerlukan.

Pompa air yang kita kenal umumnya digerakkan dengan energi minyak bumi (dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Energi minyak bumi telah lama bersahabat dengan kita, karena minyak bumi praktis dan mudah digunakan. Akan tetapi krisis energi saat ini mengajarkan kepada kita bahwa usaha serius untuk mengembangkan dan menerapkan sumber energi terbarukan guna mengurangi ketergantungan bahan bakar fosil perlu segera dilakukan. Alternatif lain yang dapat digunakan untuk memompa air adalah dengan memanfaatkan sumber energi alam terbarukan, yang tergantung potensi di daerah tersebut. Beberapa sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan dan dinilai efisien adalah energi angin, energi air, ataupun energi surya.

Energi surya yang berasal dari radiasi matahari merupakan potensi energi terbesar dan terjamin keberadaannya di muka bumi. Berbeda dengan sumber energi lainnya, energi matahari bisa dijumpai di seluruh permukaan bumi. Pemanfaatan energi surya untuk memompa air dapat dilakukan dengan dua cara yaitu

(24)

menggunakan sel surya atau menggunakan evaporator termal. Sel surya masih merupakan teknologi yang tinggi dan mahal bagi masyarakat terutama masyarakat di negara berkembang seperti Indonesia sehingga penerapannya sangat terbatas.

Disisi lain evaporator termal merupakan teknologi yang sederhana dan murah sehingga mempunyai peluang dimanfaatkan masyarakat untuk memompa air. Informasi tentang unjuk kerja evaporator termal untuk memompa air atau yang lebih sering disebut pompa air energi surya termal di Indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinannya.

I.2 Rumusan Masalah

Unjuk kerja pompa air energi termal tergantung pada lama waktu penguapan fluida kerja dan lama waktu pengembunan uap. Waktu yang diperlukan untuk penguapan tergantung pada efisiensi evaporator dalam mengumpulkan energi termal dan mengkonversikannya ke fluida kerja, juga tergantung pada sifat-sifat fluida kerja dalam sistem. Waktu yang diperlukan untuk pengembunan tergantung pada keefektifan kondensor dalam mendinginkan uap, hal ini meliputi metode pendinginan dan bentuk konstruksi kondensor.

(25)

I.3 Tujuan Penelitian

1. Menjajagi kemungkinan pembuatan pompa air energi termal menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang dapat didukung kemampuan industri lokal.

2. Mengetahui debit, efisiensi evaporator dan efisiensi sistem (pompa) yang dapat dihasilkan.

3. Membandingkan hasil penelitian ini dengan hasil penelitian lain yang ada.

I.4 Manfaat Penelitian

1. Menambah kepustakaan teknologi pompa air energi termal.

2. Mendapatkan pengalaman tentang cara kerja pompa air energi termal.

I.5 Batasan Masalah

1. Pompa air energi termal menggunakan panas dari pemanas spiritus. 2. Fluida kerja yang digunakan adalah air.

3. Evaporator yang digunakan yaitu pipa tembaga berdiameter 3/8 in, 1/2 in, dan 3/4 in dengan kemiringan 15°.

(26)

BAB II

DASAR TEORI

Pompa air energi termal umumnya terdiri dari 3 komponen utama, yaitu : evaporator, pompa air, dan kondensor.

Evaporator yang digunakan umumnya evaporator pelat datar jenis pipa seri (serpentin) atau pipa pararel. Evaporator berfungsi untuk menguapkan fluida kerja dan menyalurkannya ke pompa. Pompa air yang digunakan umumnya pompa jenis membran. Pompa dilengkapi dengan dua katup satu arah masing-masing pada sisi hisap dan sisi tekan. Fungsi katup adalah agar pada saat langkah tekan air mengalir ke tangki atas dan tidak kembali ke sumber dan pada langkah hisap air yang dihisap adalah air dari sumber bukan air dari tangki atas. Kondensor yang digunakan dapat berbentuk tabung, koil atau rangkunan pipa. Kondensor berfungsi untuk mendinginkan uap yang berasal dari evaporator sehingga uap tersebut mengembun. Fluida kerja yang digunakan adalah air.

II.1 Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari pompa air energi termal yaitu evaporator dipanaskan dengan api (pemanas spiritus). Evaporator yang dipanasi membuat air dalam evaporator mendidih dan menguap, hal ini diikuti dengan kenaikan tekanan. Uap yang berada pada evaporator mempunyai tekanan yang lebih besar dari pada bagian lain dari pompa sehingga uap akan mendorong air yang ada di sekitar katup tekan keluar mengalir ke tangki atas. Pada waktu uap air tersebut melewati bagian pipa yang didinginkan (kondensor) uap air akan segera mengembun dan diikuti dengan

(27)

penurunan tekanan. Penurunan tekanan menyebabkan terjadinya vakum didalam sistem sehingga air dari sumber bisa masuk (tersedot) ke pompa melalui katup hisap. Sampai akhir proses ini dinamakan satu siklus, demikianlah selanjutnya proses tersebut di atas terjadi berulang-ulang.

II.2 Efisiensi

Efisiensi dari suatu alat adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan dengan masukan yang diberikan. Unjuk kerja pompa air energi termal dinyatakan dengan efisiensi evaporator (ηE) dan efisiensi sistem (ηSistem). Efisiensi evaporator terdiri

dari efisiensi sensibel evaporator (ηS) dan efisiensi laten evaporator (ηL).

II.2.1 Efisiensi Sensibel Evaporator (ηS)

Efisiensi sensibel evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa fluida kerja dalam evaporator dari temperatur awal sampai temperatur penguapan (untuk air sekitar 95OC) dengan jumlah energi yang disediakan selama selang waktu tertentu. Efisiensi sensibel evaporator dapat dihitung dengan persamaan :

(28)

Besarnya energi yang tersedia dapat dihitung dengan persamaan :

II.2.2 Efisiensi Laten Evaporator (ηL)

Efisiensi laten evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi

yang digunakan dalam proses penguapan fluida kerja dengan energi yang disediakan

selama selang waktu tertentu. Efisiensi laten evaporator dapat dihitung dengan

persamaan :

dengan mfg : massa uap fluida kerja (kg/detik) hfg : panas laten air (J/kg)

Win : daya input (watt)

Massa uap fluida kerja (mfg) dapat dihitung dengan persamaan :

mfg = ρ .Q (2.4)

(29)

II.2.3 Efisiensi Evaporator (ηE)

Efisiensi evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang

berguna (menaikkan temperatur dan menguapkan fluida kerja) dengan energi yang

disediakan selama selang waktu tertentu atau efisiensi evaporator merupakan jumlah

efisiensi sensibel evaporator dan efisiensi laten evaporator. Efisiensi evaporator dapat

dihitung dengan persamaan :

ηE = ηS + ηL (2.5)

dengan ηS : efisiensi sensibel evaporator

ηL : efisiensi laten evaporator

II.2.4 Efisiensi Sistem (ηsistem)

Efisiensi sistem didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang

dihasilkan selama waktu tertentu dengan energi yang disediakan selama waktu tertentu.

Efisiensi sistem dapat dihitung dengan persamaan :

Win

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :

Wout= ρ.g.Q.H (2.7)

dengan ρ : massa jenis air (kg/m3)

(30)

II.3 Penelitian yang pernah Dilakukan

Penelitian pompa air energi surya termal memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor (Sumathy et. al., 1995). Sebuah prototipe pompa air energi surya termal yang bekerja dengan siklus Rankin diuji untuk mengetahui unjuk kerjanya menggunakan fluida kerja refrijeran R 113 (Spindler et. al, 1996). Penelitian unjuk kerja pompa air energi surya termal dengan evaporator pelat datar seluas 1 m2, variasi tinggi head pemompaan 6, 8 dan 10 m memperlihatkan bahwa ukuran vesel uap fluida kerja berpengaruh pada unjuk kerja pompa (Sumathy, 1999). Penelitian secara teoritis pompa air energi surya termal 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 pemompaan 6 m (Wong, 2000).

Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi surya termal pada beberapa ketinggian head pemompaan 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).

(31)

(32)

BAB III

METODE PENELITIAN

III.1 Skema Alat

Skema pompa air energi termal dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.1. Skema alat penelitian

(33)

Keterangan: 1.Tangki atas

2.Saluran air menuju tangki atas 3.Katup tekan

4.Manometer 5.Katup hisap

6.Saluran air dari tangki bawah 7.Tangki bawah

8.Tangki air pendingin 9.Kondenser

10.Evaporator 11.Pemanas

III.2 Variabel yang Divariasikan

1.Diameter evaporator divariasikan sebanyak 3 variasi : 3/8 in, 1/2 in, dan 3/4 in. 2.Panjang evaporator divariasikan sebanyak 2 variasi : 200 mm dan 250 mm. 3.Daya pemanas divariasikan sebanyak 3 variasi :160 watt, 240 watt, dan 320 watt. 4.Head pemompaan pemompaan divariasikan sebanyak 5 variasi : 0,8 m; 0,9 m; 1,1

m; 1,2 m dan 1,3 m.

III.3 Variabel yang Diukur

1.Temperatur fluida kerja (T1).

(34)

4.Temperatur fluida didalam tangki pendingin (T4). 5.Head pemompaan pemompaan.

6.Daya masukan yang diberikan. 7.Lama waktu pencatatan data. 8.Selang waktu pemanasan.

9.Tekanan fluida kerja (hisap dan tekan). 10.Debit pemompaan.

Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel, dan pengukuran tekanan menggunakan manometer.

III.4 Langkah Penelitian

1.Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada gambar 3.1. 2.Pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan head pemompaan. 3.Pengambilan data dilakukan sebanyak 6 data tiap 10 menit.

4.Pada variasi salah satu parameter, harga parameter yang lain tetap.

5.Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk variasi berikutnya alat didiamkan beberapa saat agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan pengambilan data untuk variasi yang lain.

6.Pada penelitian ini juga diamati pengaruh pendinginan, dengan cara menjalankan pompa selama 3 jam dan pengambilan data dilakukan setiap 10 menit.

III.5 Pengolahan dan Analisa Data

(35)

dengan persamaan (2.7). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik :

1.Hubungan efisiensi laten evaporator, efisiensi evaporator, daya pemompaan dan efisiensi sistem dengan waktu.

2.Hubungan temperatur T2, T3 dan T4 dengan waktu.

(36)

BAB IV

HASIL PENELITIAN

IV.1 Data Penelitian

IV.1.1 Variasi head pemompaan dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

1. Head pemompaan 0,8 m

Hari/Tanggal : Kamis, 20 September 2007 Pukul : 10.29 WIB

Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida Fluida kerja : Air

Pemanas : Pemanas Spiritus

(37)

Evaporator : Pipa Tembaga, kemiringan 15° Kondensor : Pipa PVC 1 in x 350 mm

Tabel 4.2 Data penelitian pompa air energi termal pada head

pemompaan 0,9 m dengan 2 pemanas, evaporator

φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max. (menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)

0 0 29,3 26,3 27,3 27,3 0 0

(38)

φ 3/8 in x 200 mm.

0 0 29,3 26,5 27,5 27,1 0 0

(39)

IV.1.2 Variasi head pemompaan dengan 3 pemanas, evaporator

φ 3/8 in x 250 mm.

Hari/Tanggal : Senin, 1 Oktober 2007 Pukul : 10.52 WIB

φ 3/8 in x 250 mm.

0 0 32,0 26,0 28,0 30,2 0 0

(40)

Hari/Tanggal : Senin, 1 Oktober 2007 Pukul : 11.56 WIB

φ 3/8 in x 250 mm.

0 0 39,2 29,4 32,2 34,8 0 0

(41)

IV.1.3 Variasi head pemompaan dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm.

Hari/Tanggal : Kamis, 4 Oktober 2007 Pukul : 09.30 WIB

φ 1/2 in x 250 mm.

0 0 28,1 28,0 28,0 27,7 0 0

(42)

Hari/Tanggal : Kamis, 4 Oktober 2007 Pukul : 10.42 WIB

φ 1/2 in x 250 mm.

0 0 34,5 28,9 31 33,6 0 0

(43)

IV.1.4 Variasi pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator

φ 3/8 in x 200 mm.

1. Dengan 3 pemanas

Hari/Tanggal : Sabtu, 22 September 2007 Pukul : 10.03 WIB

Tabel 4.8 Data penelitian pompa air energi termal dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

0 0 28,4 28,2 28,9 28,4 0 0

(44)

Hari/Tanggal : Sabtu, 22 September 2007 Pukul : 11.31 WIB

Tabel 4.9 Data penelitian pompa air energi termal dengan 4 pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

0 0 29,8 29,5 31,1 30,6 0 0

(45)

IV.1.5 Variasi pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator

φ 3/4 in x 250 mm.

Hari/Tanggal : Sabtu, 6 Oktober 2007 Pukul : 09.37 WIB

(46)

Hari/Tanggal : Sabtu, 6 Oktober 2007 Pukul : 10.45 WIB

Evaporator : Pipa Tembaga, kemiringan 15° Kondensor : Pipa PVC 1 in x 350 mm T max. : 91,9° C

T min. : 55,1° C

Tabel 4.11 Data penelitian pompa air energi termal dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator

φ 3/4 in x 250 mm.

0 0 41,5 29,3 32,2 33,7 0 0

(47)

IV.1.6 Variasi evaporator dengan 2 pemanas pada head pemompaan 1,1 m.

1. Evaporator φ 3/8 in x 200 mm

φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m;

2 pemanas.

0 0 25,2 25 24,9 24,8 0 0

(48)

2. Evaporator φ 3/8 in x 250 mm

IV.1.7 Pengaruh air pendingin selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan

2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

Hari/Tanggal : Selasa, 25 September 2007 Pukul : 07.59 WIB

(49)

Fluida kerja : Air

(50)

IV.2 Asumsi yang Digunakan dalam Perhitungan

Asumsi yang digunakan untuk menghitung efisiensi sensibel evaporator :

o Massa fluida yang dipanasi adalah massa air dalam evaporator.

o Panjang evaporator (L) yang dipanasi adalah (0,04 x jumlah pemanas) m. o Jika tidak diketahui maka selisih temperatur (ΔT) adalah 37°C.

o Faktor difusivitas (perambatan panas) lambat. o Selang waktu pemanasan (Δt) adalah 40 detik.

o Daya input (api) yang dipakai sebesar (80 x jumlah pemanas) watt.

Asumsi yang digunakan untuk menghitung efisiensi laten evaporator :

o Massa fluida yang diuapkan adalah massa fluida yang dipompakan per satuan

waktu.

o Perhitungan menggunakan tabel Saturated Water (A-5) dan berdasarkan pada

tekanan P tekan / max..

o Besar fraksi uap 100%.

o Faktor difusivitas (perambatan panas) lambat.

(51)

IV.3 Perhitungan Data

IV.3.1 Perhitungan Efisiensi Sensibel Evaporator (ηS)

Efisiensi Sensibel Evaporator pada head pemompaan 0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm.

Diketahui :

Ukuran evaporator : d = 3/8 in = 0,009525 m L = 0,08 m

Volume air yang dipanasi :

V = ⋅d2⋅L

(52)

Selang waktu pemanasan :

∆t = 40 detik

Besar daya input untuk 1 pemanas dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 4.15 Data perhitungan daya input pada penelitian pompa air energi termal. Karena memakai 2 pemanas, maka : W in = 2 x 80 watt → W in = 160 watt Efisiensi Sensibel Evaporator :

%

Dengan perhitungan yang sama, maka diperoleh :

o Efisiensi sensibel evaporator pada head pemompaan 0,9 m dan 1,2 m dengan 2

(53)

pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm = 13,834 %

pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm = 24,594 %

o Efisiensi sensibel evaporator dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,1 m,

evaporator φ 3/8 in x 200 mm = 13,834 %

o Efisiensi sensibel evaporator dengan 4 pemanas pada head pemompaan 1,1 m,

o Efisiensi sensibel evaporator dengan 2 pemanas pada head pemompaan 1,2 m;

o Efisiensi sensibel evaporator dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m;

o Efisiensi sensibel evaporator dengan evaporator φ 3/8 in x 200 mm dan 3/8 in x

250 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas = 13,834 %

o Efisiensi sensibel evaporator pengaruh air pendingin selama 3 jam pada head

pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm = 13,834 %

IV.3.2 Perhitungan Efisiensi Laten Evaporator (ηL)

Efisiensi Laten Evaporator pada head pemompaan 0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm.

Diketahui :

(54)

Debit pemompaan :

Volume Spesifik (Vg) dicari dengan interpolasi linier :

Vg

Massa fluida yang diuapkan per satuan waktu : mfg = Q . ρ

= 6 x 10-7 m3/s . 0,638 kg/m3 = 3,82 x 10-7 kg/s

Entalpi (hfg) dicari dengan interpolasi linier :

(55)

Daya input : W in = 160 watt

Efisiensi Laten Evaporator :

%

Tabel 4.16 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head

φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu mfg hfg W in ηL

(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)

10 3,828x10-7 2251841 160 0,539

20 3,721x10-7 2251841 160 0,524

30 2,924x10-7 2251841 160 0,412

40 3,934x10-7 2251841 160 0,554

50 3,455x10-7 2251841 160 0,486

(56)

φ 3/8 in x 200 mm.

10 2,658x10-7 2251841 160 0,374

20 2,764x10-7 2251841 160 0,389

30 2,764x10-7 2251841 160 0,389

40 2,445x10-7 2251841 160 0,344

50 2,552x10-7 2251841 160 0,359

60 2,445x10-7 2251841 160 0,344

φ 3/8 in x 200 mm.

(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)`

10 1,078x10-7 2250600 160 0,152

20 1,186x10-7 2250600 160 0,167

30 1,078x10-7 2250600 160 0,152

40 1,294x10-7 2250600 160 0,182

50 1,078x10-7 2250600 160 0,152

(57)

φ 3/8 in x 250 mm.

10 1,968x10-7 2249359 240 0,184

20 2,624x10-7 2249359 240 0,246

30 3,006x10-7 2249359 240 0,282

40 1,968x10-7 2249359 240 0,184

50 2,186x10-7 2249359 240 0,205

60 1,968x10-7 2249359 240 0,184

φ 3/8 in x 250 mm.

10 0,820x10-7 2249359 240 0,077

20 1,640x10-7 2249359 240 0,154

30 1.366x10-7 2249359 240 0,128

40 1.312x10-7 2249359 240 0,123

50 1.093x10-7 2249359 240 0,102

(58)

φ 1/2 in x 250 mm.

10 3,389x10-7 2249359 240 0,318

20 3,826x10-7 2249359 240 0,359

30 2,733x10-7 2249359 240 0,256

40 2,186x10-7 2249359 240 0,205

50 2,733x10-7 2249359 240 0,256

60 2,733x10-7 2249359 240 0.,256

φ 1/2 in x 250 mm.

10 1,110x10-7 2248118 240 0,104

20 1,998x10-7 2248118 240 0,187

30 2,220x10-7 2248118 240 0,208

40 1.998x10-7 2248118 240 0,187

50 1,998x10-7 2248118 240 0,187

(59)

Tabel 4.23 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator

φ 3/8 in x 200 mm.

10 1,776x10-7 2248118 240 0,166

20 1,998x10-7 2248118 240 0,187

30 1,942x10-7 2248118 240 0,182

40 2,109x10-7 2248118 240 0,198

50 1,665x10-7 2248118 240 0,156

60 1,776x10-7 2248118 240 0,166

φ 3/8 in x 200 mm.

10 2,109x10-7 2248118 320 0,148

20 2,775x10-7 2248118 320 0,195

30 3,607x10-7 2248118 320 0,253

40 4,329x10-7 2248118 320 0,304

50 4,107x10-7 2248118 320 0,289

(60)

φ 3/4 in x 250 mm.

10 3,235x10-7 2249359 160 0,455

20 2,695x10-7 2249359 160 0,379

30 3,774x10-7 2249359 160 0,531

40 2,588x10-7 2249359 160 0,364

50 4,313x10-7 2249359 160 0,606

60 2,588x10-7 2249359 160 0,364

Tabel 4.26 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.

10 2,775x10-7 2248118 240 0,260

20 3,885x10-7 2248118 240 0,364

30 3,996x10-7 2248118 240 0,374

40 2,775x10-7 2248118 240 0,260

50 3,607x10-7 2248118 240 0,338

(61)

Tabel 4.27 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan evaporator φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas.

10 1,401x10-7 2250600 160 0,197

20 1,617x10-7 2250600 160 0,228

30 1,617x10-7 2250600 160 0,228

40 1,509x10-7 2250600 160 0,212

50 1,617x10-7 2250600 160 0,228

60 1,725x10-7 2250600 160 0,243

Tabel 4.28 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan evaporator φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas.

10 0,874x10-7 2249359 160 0,123

20 1,093x10-7 2249359 160 0,154

30 1,366x10-7 2249359 160 0,192

40 0,656x10-7 2249359 160 0,092

50 0,328x10-7 2249359 160 0,046

(62)

(63)

IV.3.3 Perhitungan Efisiensi Evaporator

Efisiensi Evaporator pada head pemompaan 0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator

φ 3/8 in x 250 mm.

L S

E η η

η = +

= 13,834 % + 0,539 % = 14,373 %

Tabel 4.30 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head

φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,539 14,373

20 13,834 0,524 14,358

30 13,834 0,412 14,246

40 13,834 0,554 14,388

50 13,834 0,486 14,320

(64)

Tabel 4.31 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 0,9 m dengan 2 pemanas, evaporator

φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,374 14,208

20 13,834 0,389 14,223

30 13,834 0,389 14,223

40 13,834 0,344 14,178

50 13,834 0,359 14,193

60 13,834 0,344 14,178

φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,152 13,986

20 13,834 0,167 14,001

30 13,834 0,152 13,986

40 13,834 0,182 14,016

50 13,834 0,152 13,986

(65)

φ 3/8 in x 250 mm

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,184 14,018

20 13,834 0,246 14,080

30 13,834 0,282 14,116

40 13,834 0,184 14,018

50 13,834 0,205 14,039

60 13,834 0,184 14,018

Tabel 4.34 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head

φ 3/8 in x 250 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,077 13,911

20 13,834 0,154 13,988

30 13,834 0,128 13,962

40 13,834 0,123 13,957

50 13,834 0,102 13,936

(66)

φ 1/2 in x 250 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 24,594 0,318 24,918

20 24,594 0,359 24,959

30 24,594 0,256 24,856

40 24,594 0,205 24,805

50 24,594 0,256 24,856

60 24,594 0,256 24,856

φ 1/2 in x 250 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 24,594 0,104 24,698

20 24,594 0,187 24,781

30 24,594 0,208 24,802

40 24,594 0,187 24,781

50 24,594 0,187 24,781

(67)

Tabel 4.37 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 3 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m, evaporator

φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,166 14,000

20 13,834 0,187 14,021

30 13,834 0,182 14,016

40 13,834 0,198 14,032

50 13,834 0,156 13,990

60 13,834 0,166 14,000

Tabel 4.38 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 4 pemanas pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,148 13,982

20 13,834 0,195 14,029

30 13,834 0,253 14,087

40 13,834 0,304 14,138

50 13,834 0,289 14,123

(68)

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator

φ 3/4 in x 250 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 52,645 0,455 53,100

20 52,645 0,379 53,024

30 52,645 0,531 53,176

40 52,645 0,364 53,009

50 52,645 0,606 53,251

60 52,645 0,364 53,009

pada head pemompaan 1,2 m; evaporator

φ 3/4 in x 250 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 55,029 0,260 55,298

20 55,029 0,364 55,402

30 55,029 0,374 55,412

40 55,029 0,260 55,298

50 55,029 0,338 55,376

(69)

2 pemanas.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,197 14,031

20 13,834 0,228 14,062

30 13,834 0,228 14,062

40 13,834 0,212 14,046

50 13,834 0,228 14,062

60 13,834 0,243 14,077

2 pemanas.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,123 13,957

20 13,834 0,154 13,988

30 13,834 0,192 14,026

40 13,834 0,092 13,926

50 13,834 0,046 13,880

(70)

(71)

IV.3.4 Perhitungan Daya Pemompaan

Head pemompaan pemompaan : H = 0,8 m

Daya pemompaan : W out = ρ g Q H

= 1000 kg/m3 . 9,81 m/s2 . 6x10-7 m3/s . 0,8 m = 0,004708 Watt

(72)

Tabel 4.45 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 0,9 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu ρ air g Q H W out

(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)

10 1000 9,81 4,1666x10-7 0,9 0,0036

20 1000 9,81 4,3333x10-7 0,9 0,0038

30 1000 9,81 4,3333x10-7 0,9 0,0038

40 1000 9,81 3,8333x10-7 0,9 0,0033

50 1000 9,81 4,0000x10-7 0,9 0,0035

60 1000 9,81 3,8333x10-7 0,9 0,0033

10 1000 9,81 1,6666x10-7 1,2 0,0019

20 1000 9,81 1,8333x10-7 1,2 0,0021

30 1000 9,81 1,6666x10-7 1,2 0,0019

40 1000 9,81 2,0000x10-7 1,2 0,0023

50 1000 9,81 1,6666x10-7 1,2 0,0019

(73)

10 1000 9,81 3,0000x10-7 1,2 0,0035

20 1000 9,81 4,0000x10-7 1,2 0,0047

30 1000 9,81 4.5833x10-7 1,2 0,0053

40 1000 9,81 3,0000x10-7 1,2 0,0035

50 1000 9,81 3.3333x10-7 1,2 0,0039

60 1000 9,81 3,0000x10-7 1,2 0,0035

10 1000 9,81 1,2500x10-7 1,3 0,0015

20 1000 9,81 2,5000x10-7 1,3 0,0031

30 1000 9,81 2.0833x10-7 1,3 0,0026

40 1000 9,81 2,0000x10-7 1,3 0,0025

50 1000 9,81 1.6666x10-7 1,3 0,0021

(74)

Tabel 4.49 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 1,2 m dengan 3 pemanas, evaportor φ 1/2 in x 250 mm.

10 1000 9,81 5,1666x10-7 1,2 0,0060

20 1000 9,81 5,8333x10-7 1,2 0,0068

30 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

40 1000 9,81 3,3330x10-7 1,2 0,0039

50 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

60 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

10 1000 9,81 1,6666x10-7 1,3 0,0021

20 1000 9,81 3,0000x10-7 1,3 0,0038

30 1000 9,81 3,3333x10-7 1,3 0,0042

40 1000 9,81 3,0000x10-7 1,3 0,0038

50 1000 9,81 3,0000x10-7 1,3 0,0038

(75)

Tabel 4.51 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

10 1000 9,81 2,6666x10-7 1,1 0,0028

20 1000 9,81 3,0000x10-7 1,1 0,0032

30 1000 9,81 2,9166x10-7 1,1 0,0031

40 1000 9,81 3,1666x10-7 1,1 0,0034

50 1000 9,81 2,5000x10-7 1,1 0,0026

60 1000 9,81 2,6666x10-7 1,1 0,0028

Tabel 4.52 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 4 pemanas pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

10 1000 9,81 3,1666x10-7 1,1 0,0034

20 1000 9,81 4,1666x10-7 1,1 0,0044

30 1000 9,81 5,4166x10-7 1,1 0,0058

40 1000 9,81 6,5000x10-7 1,1 0,0070

50 1000 9,81 6,1666x10-7 1,1 0,0066

(76)

Tabel 4.53 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 2 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.

10 1000 9,81 5,0000x10-7 1,2 0,0058

20 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

30 1000 9,81 5,8333x10-7 1,2 0,0068

40 1000 9,81 4,0000x10-7 1,2 0,0047

50 1000 9,81 6,6666x10-7 1,2 0,0078

60 1000 9,81 4,0000x10-7 1,2 0,0047

Tabel 4.54 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.

10 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

20 1000 9,81 5,8333x10-7 1,2 0,0068

30 1000 9,81 6,0000x10-7 1,2 0,0070

40 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

50 1000 9,81 5,4166x10-7 1,2 0,0063

(77)

2 pemanas.

10 1000 9,81 2,1666x10-7 1,1 0,0023

20 1000 9,81 2,5000x10-7 1,1 0,0026

30 1000 9,81 2,5000x10-7 1,1 0,0026

40 1000 9,81 2,3333x10-7 1,1 0,0025

50 1000 9,81 2,5000x10-7 1,1 0,0026

60 1000 9,81 2,6666x10-7 1,1 0,0028

2 pemanas.

10 1000 9,81 1,3333x10-7 1,1 0,0014

20 1000 9,81 1,6666x10-7 1,1 0,0017

30 1000 9,81 2,0833x10-7 1,1 0,0022

40 1000 9,81 1,0000x10-7 1,1 0,0010

50 1000 9,81 5,0000x10-8 1,1 0,0005

(78)

(79)

IV.3.5 Perhitungan Efisiensi Sistem

(80)

Tabel 4.59 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 0,9 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu W out W in ηsistem

(menit) (watt) (watt) (%)

10 0,0036 160 0,0022

20 0,0038 160 0,0023

30 0,0038 160 0,0023

40 0,0033 160 0,0021

50 0,0035 160 0,0022

60 0,0033 160 0,0021

10 0,0019 160 0,0012

20 0,0021 160 0,0013

30 0,0019 160 0,0012

40 0,0023 160 0,0014

50 0,0019 160 0,0012

(81)

10 0,0035 240 0,0014

20 0,0047 240 0,0019

30 0,0053 240 0,0022

40 0,0035 240 0,0014

50 0,0039 240 0,0016

60 0,0035 240 0,0014

10 0.0015 240 0.0006

20 0.0031 240 0.0013

30 0.0026 240 0.0011

40 0.0025 240 0.0010

50 0.0021 240 0.0008

(82)

10 0,0060 240 0,0025

20 0,0068 240 0,0028

30 0,0049 240 0,0020

40 0,0039 240 0,0016

50 0,0049 240 0,0020

60 0,0049 240 0,0020

10 0,0021 240 0,0008

20 0,0038 240 0,0015

30 0,0042 240 0,0017

40 0,0038 240 0,0015

50 0,0038 240 0,0015

(83)

Tabel 4. 65 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

10 0,0028 240 0,0011

20 0,0032 240 0,0013

30 0,0031 240 0,0013

40 0,0034 240 0,0014

50 0,0026 240 0,0011

60 0,0028 240 0,0011

Tabel 4.66 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 4 pemanas pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

10 0,0034 320 0,0010

20 0,0044 320 0,0014

30 0,0058 320 0,0018

40 0,0070 320 0,0021

50 0,0066 320 0,0020

(84)

Tabel 4.67 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 2 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.

10 0,0058 160 0,0036

20 0,0049 160 0,0030

30 0,0068 160 0,0042

40 0,0047 160 0,0029

50 0,0078 160 0,0049

60 0,0047 160 0,0029

Tabel 4.68 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.

10 0,0049 240 0,0020

20 0,0068 240 0,0028

30 0,0070 240 0,0029

40 0,0049 240 0,0020

50 0,0063 240 0,0026

(85)

Tabel 4.69 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan evaporator φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas.

10 0,0023 160 0,0014

20 0,0026 160 0,0016

30 0,0026 160 0,0016

40 0,0025 160 0,0015

50 0,0026 160 0,0016

60 0,0028 160 0,0017

Tabel 4.70 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan evaporator φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas.

10 0,0014 160 0,0009

20 0,0018 160 0,0011

30 0,0022 160 0,0014

40 0,0010 160 0,0007

50 0,0005 160 0,0003

(86)

(87)

IV.4 Analisis Data

Dari hasil penelitian dan perhitungan telah didapatkan beberapa perbedaan. Perbedaan tersebut disebabkan beberapa faktor yang terjadi selama penelitian. Untuk mengetahui hal tersebut maka perlu diadakan suatu analisa dan pembahasan dari data yang diperoleh selama penelitian.

IV.4.1 Grafik Variasi Head pemompaan

0.0

Gambar 4.1 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu pada Variasi Head Pemompaan.

13.9

(88)

0.000

Gambar 4.3 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu pada Variasi Head Pemompaan.

0.000

Gambar 4.4 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu pada Variasi Head Pemompaan.

(89)

IV.4.2 Grafik Variasi Pemanas

Gambar 4.5 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu pada Variasi Pemanas.

13.95

(90)

0.000

Gambar 4.7 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu pada Variasi Pemanas.

Gambar 4.8 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu pada Variasi Pemanas.

(91)

Dari gambar 4.7 terlihat bahwa semakin semakin besar daya yang diberikan akan menaikkan daya pemompaan. Hal ini disebabkan karena semakin besar daya yang diberikan, maka proses penguapan akan berjalan semakin cepat, sehingga akan mempercepat jumlah air yang dipindahkan. Tetapi pada menit ke-50 3 pemanas mengalami penurunan, hal ini dimungkinkan sistem mengalami gangguan (suhu terlalu panas) sehingga memperkecil debit pemompaan. Hal ini dapat dilihat pada persamaan yang digunakan untuk menghitung daya pemompaan (W out = ρ g Q H)

IV.4.3 Grafik Variasi Evaporator

IV.4.3.1 Variasi Diameter Evaporator

0

(92)

0

Gambar 4.10 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu pada Variasi Diameter Evaporator.

0.000

(93)

0.0000

Gambar 4.12 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu pada Variasi Diameter Evaporator.

(94)

IV.4.3.2 Variasi Panjang Evaporator

Gambar 4.13 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu pada Variasi Panjang Evaporator.

13.85

(95)

0

Gambar 4.15 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu pada Variasi Panjang Evaporator.

Gambar 4.16 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu pada Variasi Panjang Evaporator.

(96)

IV.4.4 Grafik Pengaruh Air Pendingin

Gambar 4.17 Grafik hubungan Temperatur T2, T3, dan T4 dengan Waktu pada Penelitian Pengaruh Air Pendingin.

0.00

(97)

13.85

Gambar 4.19 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu pada Penelitian Pengaruh Air Pendingin.

0.0000

Gambar 4.20 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu pada Penelitian Pengaruh Air Pendingin.

0.0000