POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN POMPA MEMBRAN DENGAN FLUIDA KERJA ALKOHOL TUGAS AKHIR - Pompa air energi termal menggunakan pompa membran dengan fluida kerja alkohol - USD Repository

(1)

(2)

-! " #

$ % &

'

! " " ./ " 0 / # $%&'()$()

-

--

-

-*

(3)

(4)

(5)

(6)

%

&

% %

' $ ( ) ! * # $

+ ( , - ! . / $ "

# $

0 . 1

2 ( " * % $ % % #

3 4 # $

%

5 4 6 " #

$

(7)

% 6 %

%

% %

% 4 % %

%

(8)

(9)

&

'

&

8

& 7

7

%

& "9 *

"

:

7

(10)

ix

LEMBAR PERNYATAAN ………..……... v

KATA PENGANTAR ………... vi

INTISARI ………...……….. viii

DAFTAR ISI ………. ix

DAFTAR GAMBAR ………...………. xii

DAFTAR TABEL ………....……….……… xv

DAFTAR ISI LAMPIRAN ... xvii

BAB I PENDAHULUAN ………. 1

1.1 Latar Belakang ……….…… 1

1.2 Rumusan Masalah ………. 2

1.3 Tujuan Penelitian ………. 3

1.4 Batasan Masalah ………. 3

BAB II LANDASAN TEORI ………. 4

2.1 Prinsip Kerja ………. 5

2.2 Efisiensi………...………. 5

2.2.1 Efisiensi Sensibel Evaporator (ηS) ………. 5

2.2.2 Efisiensi Laten Evaporator (ηL) …...………. 6

2.2.3 Efisiensi Kolektor (ηC) ………. 8

2.2.4 Efisiensi Sistem (ηsistem) ………. 8

2.3 Tinjauan Pustaka ………. 9

BAB III METODE PENELITIAN ………. 11

3.1 Skema Alat ………. 11

3.2 Variabel yang Divariasikan ………. 12

(11)

x

air head 1030mm menggunakan membran ………...…. 19

4.1.4 Data Penelitian pompa air tenaga termal dengan fluida kerja

air head 1710mm menggunakan membran... …………. 21

4.1.5 Data Penelitian pompa air tenaga termal dengan

head 1030mm tanpa membran...…….……. 23

4.1.6 Data Penelitian pompa air tenaga termal dengan

head 1710mm tanpa membran ……...……. 25

4.2 Asumsi yang Digunakan dalam Perhitungan ………. 27

4.3 Perhitungan Data ………. 28

4.3.1 Perhitungan Efisiensi Sensibel Evaporator (ηS) …………. 28

4.3.1.1 Perhitungan Efisiensi sensibel dengan membran

dan fluida kerja alkohol...30

4.3.1.2 Perhitungan Efisiensi sensibel dengan membran

dan fluida kerja air...31

4.3.1.3 Perhitungan Efisiensi sensibel tanpa membran...31

4.3.2 Perhitungan Efisiensi Laten Evaporator (ηL) …………. 32

4.3.2.1 Perhitungan Efisiensi laten dengan membran dan

fluida kerja alkohol...35

4.3.2.2 Perhitungan Efisiensi laten dengan membran dan

fluida kerja air...36

4.3.2.3 Perhitungan Efisiensi laten tanpa membran...37

(12)

xi

4.3.3.3 Perhitungan Efisiensi evaporator

tanpa membran...39

4.3.4 Perhitungan Daya Pompa (Wout) ……...…... 40

4.3.4.1 Perhitungan Daya Pompa dengan membran dan fluida kerja alkohol...41

4.3.4.2 Perhitungan Daya Pompa dengan membran dan fluida kerja air...41

4.3.4.3 Perhitungan Daya pompa tanpa membran...42

4.3.5 Perhitungan Efisiensi Sistem (ηsistem) …...……. 43

4.3.5.1 Perhitungan Efisiensi sistem dengan membran dan fluida kerja alkohol...43

4.3.5.2 Perhitungan Efisiensi sistem dengan membran dan fluida kerja air...44

4.3.5.3 Perhitungan Efisiensi sistem tanpa membran...45

4.4 Analisis Data …………...………. 46

BAB V PENUTUP ………...………. 69

5.1 Kesimpulan …………...………. 69

5.2 Saran …………...………. 70

5.3 Penutup ………...…...………. 70

DAFTAR PUSTAKA ………. 71

(13)

# ! % "

$#

% ! ( ( ( ( ) *

! #

& ! ( ( ) *

! %

+ ! ( ( ) *

! &

" ! , *

! +

! ( ( ( ( *

! '"

$ ! ( ( ( ( )

,

! '

! ( ( )

,

(14)

,

! '

# ! ( ( ( ( ) ! ''

% ! ( ( ) ! '#

& ! ( ( ) ! '%

+ ! , ! '&

$" ! ( ( ( ( ! '+

$ ! ( ( ( ( ) * #"

$$ ! ( ( ) * #

$ ! ( ( ) * #$

$ ! , * #

$' ! ( ( ( ( * #

$# ! ( ( ( ( ) ,

#'

$% ! ( ( ) , ##

$& ! ( ( ) , #%

(15)

#

% ! $$

% ' *

% ! $"

& !"!

$

( % !

$#

! ' *

% ! $#

+ , , , , !"!

"!

$ + , , , , % !

"!

" + , , , , !"!

"

+ , , , , % !

(16)

% + , , !"!

")

& + , , % !

")

( + , , !"!

"#

$! + , , , , % !

"#

$ + , , !"! "%

$$ + , , % ! "%

$" + , , !"!

"&

$ + , , % !

"&

$) + , , !"!

"(

$# + , , % !

"(

$% + , , !"!

"(

$& + , , % !

!

$( + ' !"!

(17)

"% + , , - , !"!

"& + , , - , % !

"( + , , - , !"! )

(18)

(19)

(20)

#

# # !

$

(21)

'

#

!

# (

# )

) # ! # $ #

# (

# # !

# ) #

(22)

$

+ ! # ) #

+

!

,

& - !.* !/

0 1 .!2

" #

+

- $

(23)

4 digunakan dapat berbentuk tabung, koil atau rangkunan pipa.

Kolektor berfungsi sebagai evaporator, yakni menguapkan fluida kerja dan

menyalurkannya ke pompa. Karena menerima uap bertekanan pompa melakukan

kerja mekanik mendorong air yang ada di pompa ke tempat tujuan (tangki atas). Uap

masuk ke kondensor kemudian mengembun dan kembali ke evaporator.

Pengembunan uap ini menyebabkan tekanan dalam pompa turun (dibawah tekanan

atmosfir atau vakum) sehingga air dari sumber masuk dalam pompa dan proses

kembali langkah tekan pompa karena uap yang baru dari evaporator masuk ke dalam

pompa. Setiap satu langkah tekan pompa (karena uap bertekanan masuk pompa) dan

satu langkah hisap (karena uap mengembun di kondensor) disebut satu siklus. Pompa

dilengkapi dengan dua katup satu arah masing%masing pada sisi hisap dan sisi tekan.

Fungsi katup adalah agar pada langkah tekan air mengalir ke tujuan dan tidak

kembali ke sumber dan pada langkah hisap air yang dihisap adalah air dari sumber

(24)

2.1 Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari pompa air tenaga termal sederhana yaitu panas api dari kompor

memanaskan dan menguapkan air dalam evaporator. Uap bertekanan dari evaporator

mengalir menuju membran dan mendorong air dari pompa untuk keluar menuju

tangki penampung. Uap yang berada dalam tabung kondensor lalu didinginkan oleh

aliran air dan kembali ke evaporator. Pengembunan uap ini menyebabkan tekanan

dalam pompa turun (dibawah tekanan atmosfir atau vakum) sehingga air dari sumber

masuk dalam pompa dan dipanaskan kembali.

2.2 Efisiensi

Efisiensi dari suatu alat adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan

dengan masukan yang diberikan. Unjuk kerja pompa air tenaga termal dinyatakan

dengan efisiensi evaporator (ηE) dan efisiensi sistem (ηSistem). Efisiensi evaporator

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

2.2.1 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 alkohol

sekitar 78OC dan air 100OC ) dengan jumlah energi yang disediakan selama interval

waktu tertentu.

=

. .

(25)

4t :selang waktu yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur air

mencapai sekitar (940C)

Besarnya energi yang tersedia dihitung dengan cara memanaskan sejumlah

air dalam panci kemudian selang beberapa waktu di ukur temperaturnya. Pengukuran

daya input dilakukan secara terpisah yaitu setelah pengambilan data kerja pompa

selesai.

1 1 1. .

= (2)

dengan :

Win : daya input (watt)

mf : massa fluida kerja (kg)

mf1 : massa fluida untuk pengukuran daya input (kg)

CP : panas jenis fluida kerja (J/(kg.°C))

T : kenaikan temperatur alkohol (°C)

T1 : kenaikan temperatur alkohol pada pengukuran daya input (°C)

4t : lama waktu pemanasan (detik)

(26)

2.2.2 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 waktu tertentu. Efisiensi laten evaporator dapat dihitung dengan

persamaan :

.

=

η (3)

dengan :

mg : massa uap fluida kerja (kg/detik)

hfg : panas laten air (J/(kg))

Win : daya input (watt)

Massa uap fluida kerja (mg) dapat dihitung dengan:

⋅

=ρ (4)

dengan:

ρ : massa jenis uap (kg/m3)

V : volume pemompaan (m3/detik)

Massa jenis uap (ρ) dihitung dengan :

1

=

ρ (5)

dengan :

(27)

dengan :

mg : massa uap (kg)

malkohol : massa alkohol total mula%mula dalam evaporator (kg)

2.2.3 Efisiensi Evaporator (ηE)

Efisiensi evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi

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

disediakan selama waktu tertentu atau efisiensievaporator merupakan jumlah efisiensi

sensibel dan efisiensi laten evaporator. Efisiensi evaporator dapat dihitung dengan

persamaan :

ηE= ηS+ ηL (7)

dengan:

ηS : efisiensi sensibel evaporator

ηL : efisiensi laten evaporator

2.2.4 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 :

=

(28)

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:

. . .

ρ

= (9)

dengan:

ρ : massa jenis air (kg/m3)

g : percepatan gravitasi (m/detik2)

Q : debit pemompaan (m3/detik)

H : head pemompaan (m)

2.3 Tinjauan Pustaka

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 kolektor pelat datar seluas 1 m2, variasi

tinggi head 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 17% lebih

tinggi dibanding n%pentane untuk tinggi head 6 m (Wong, 2000). Analisa

termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi surya termal pada

beberapa ketingian head memperlihatkan bahwa jumlah siklus/ hari tergantung pada

(29)

700%1400 l/hari tergantung pada ketinggian head (6%10 m). Efisiensi sistem mencapai

0,42%0,34% (Wong, 2001). Penelitian pompa air energi surya termal dengan

menggunakan model matematis memperlihatkan unjuk kerja pompa ditentukan oleh

fraksi uap dari siklus. Daya pompa meningkat dengan naiknya temperatur maksimum

siklus, sementara penurunan efisiensi disebabkan kerugian panas karena proses

(30)

" %

& $

'

(

)

*

+

$

(31)

' %

(

+

-) ,

*

-,

$

#

' .

/ #

, # # $

! !

, 0 1 ,0

(32)

0 3 6

7

" #

2 #

0

1

" # (

#

3 # " 0 1 ,0

0 2 ,0$ # 4

2 " 0 0

0 #

2

$ % # &

2

(33)

9 0 0 0

(34)

15 Kita akan mengetahui data yang telah diambil dengan variasi yang berbeda.

Pengambilan data tiap variasi hanya dilakukan sekali saja.

4.1.1 Data Penelitian pompa air energi termal dengan fluida kerja alkohol

head 1030 mm menggunakan membran.

Tempat Percobaan = Laboratorium Mekanika Fluida

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Tanggal = 13 September 2007.

Jenis Pompa = Pompa air dengan membran.

Fluida kerja = Alkohol

Lama uji coba = 95 menit

Hasil dari pengamatan yang diperoleh selama percobaan

Pengamatan dilakukan pada pukul 11.20 WIB

kondensor menggunakan tabung tembaga.

Kemiringan Evaporator = 180°

Pompa air sudah dijalankan selama ± 70 menit.

Temperatur evaporator (T rata5rata) = 72,5670C.

Jumlah evaporator = 3 buah.

Diameter evaporator = ½ inch.

Panjang evaporator = 70 cm.

Panas termal menggunakan kompor minyak tanah.

(35)

Gambar 4.1 Skema pompa air energi termal menggunakan pompa membran dengan fluida kerja alkohol head 1030 mm.

Tabel 4.1 Data penelitian pompa air tenaga termal menggunakan pompa

membran dengan fluida kerja alkohol head 1030 mm.

Volume T1 T2 P tekan P hisap No Waktu

(ml) (oC) (oC) (psi) (psi) Keterangan

Sudah berjalan ± 20 menit 68.3 76.4 2 0.9 Ditopang

kran 1 : buka penuh 1 11:51 –

12:01 3750 68 76.6 2 0.9 _{kran 2 : buka penuh}

12:11 3300 67.4 76.2 2 0.8 _{kran 2 : buka penuh}

12:21 3300 67.3 79.1 2 0.8 _{kran 2 : buka penuh}

12:31 3600 68.7 75.7 2 0.8 _{kran 2 : buka penuh}

12:41 3850 71.3 75.8 2 0.5 _{kran 2 : buka penuh} T1

T2

1

(36)

4.1.2 Data Penelitian pompa air energi termal dengan fluida kerja alkohol head 1710 mm menggunakan membran.

Tempat Percobaan = Laboratorium Mekanika Fluida.

Fluida kerja = Alkohol.

Lama uji coba = 125 menit.

Pengamatan dilakukan pada pukul 11.15 WIB.

Kemiringan Evaporator = 180°.

Panas termal menggunakan kompor minyak tanah.

(37)

Gambar 4.2 Skema pompa air energi termal menggunakan pompa membran dengan fluida kerja alkohol head 1710 mm.

Tabel 4.2 Data penelitian pompa air energi termal menggunakan pompa

membran dengan fluida kerja alkohol head 1710 mm.

Sudah berjalan ± 75 menit 69.1 76.9 3 1

12:53 2550 68.8 77.6 3 1 kran 2 : buka penuh

13:03 2650 69.1 77.3 3 1 kran 2 : buka penuh

13:13 2450 69 76.3 3 1 kran 2 : buka penuh

13:23 2450 69.3 76.4 3 1 kran 2 : buka penuh

13:33 2450 68.9 76.5 3 1 _{kran 2 : buka penuh} T1

T2

1

(38)

Tabel 4.3 Data pengambilan daya kompor

Waktu T B T Bt mf1 Win

(menit) (oC) (oC) (detik) (kg) (watt)

0 27,5 0 0 5

2 35,6 8,1 120 283,5

4 41 13,5 240 236,25

6 46,8 19,3 360 225,167

8 51,6 24,1 480 210,875

10 58,1 30,6 600

1

214,2

Winrata5rata

233,998

4.1.3 Data Penelitian pompa air energi termal dengan fluida kerja air head

1030 mm menggunakan membran.

Temperatur evaporator (T rata5rata) = 89.8580C. Jumlah evaporator = 3 buah.

Panas termal menggunakan kompor minyak tanah

(39)

Gambar 4.3 Skema pompa air energi termal menggunakan pompa membran dengan fluida kerja air head 1030 mm.

Tabel 4.4 Data penelitian pompa air energi termal menggunakan pompa

membran dengan fluida kerja air head 1030 mm.

Volume T1 T2

P tekan

P Hisap

No Waktu

(ml) (oC) (oC) (psi) (psi)

Keterangan

Sudah berjalan ± 30 menit 89,7 87,8 2 52,5

kran 1 : buka ½ 1 14:14 – 14:24 2200 90,2 90 2 52,5

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 2 14:24 – 14:34 2250 89,6 90 2 52,5

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 3 14:34 – 14:44 2250 89,9 90 2 52,5

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 4 14:44 – 14:54 2150 89,7 91,5 2 52,5

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 5 14:54 – 15:04 2200 89,5 90,4 2 52,5

kran 2 : buka penuh T1

T2

1

(40)

0 26,6 0 0 5

2 38 11,4 120 399

4 49,4 22,8 240 399

6 58,4 31,8 360 371

8 68 41,4 480 362,25

10 75,9 49,3 600

1

345,1

Winrata5rata

375,27

4.1.4 Data Penelitian pompa air energi termal dengan fluida kerja air head

1710 mm menggunakan membran.

Temperatur evaporator (T rata5rata) = 93.8080C. Jumlah evaporator = 3 buah.

(41)

Gambar 4.4 Skema pompa air energi termal menggunakan pompa membran dengan fluida kerja air head 1710 mm.

Tabel 4.6 Data penelitian pompa air energi termal menggunakan pompa membran dengan fluida kerja air head 1710 mm.

Volume T1 T2

P

Tekan P Hisap

No Waktu

(ml) (oC) (oC) (psi) (psi)

Keterangan

sudah berjalan ± 45 menit 93,6 91,3 2,5 52 Ditopang kran 1 : buka ½ 1 11:39 5 11:49 1800 96,1 91,7 2,5 52

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 2 11:49 5 11:59 1750 96,6 91,3 2,5 52

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 5 12:19 5 12:29 1750 96,4 92 2,5 52

kran 2 : buka penuh T1

T2

1

(42)

0 26,8 0 0 5

2 38,8 12 120 420

4 49 22,2 240 388,5

6 58,1 31,3 360 365,167

8 66,2 39,4 480 344,75

10 73,2 46,4 600

1

324,8

Winrata5rata

368,643

4.1.5 Data Penelitian pompa air energi termal dengan head 1030 mm tanpa

membran.

Jenis Pompa = Pompa air tanpa membran.

Lama uji coba = dilakukan dalam 2 sesi yaitu:

a. Percobaan pertama selama 120 menit.

b. Percobaan kedua selama 90 menit.

Tabung penampung air/kondensor menggunakan tabung tembaga.

Pendinginan Tabung pompa menggunakan air keran

(43)

Gambar 4.5 Skema pompa air energi termal dengan head 1030 mm tanpa membran.

Tabel 4.8 Data penelitian pompa air energi termal dengan head 1030 mm

tanpa membran.

sudah berjalan ± 30 menit 92,6 93,6 1,5 1 ditopang X1 (mm)

X2 (mm) Kran 1 : buka ½

1 16:52 5 17:02 1250 89,9 94,6 1,5 1 _{kran 2 : buka} penuh

380 5

Kran 1 : buka ½

2 17:02 5 17:12 600 94,6 96,8 1,5 1 kran 2 : buka penuh

380 5

Kran 1 : buka ½ 3 17:12 5 17:22 900 94 96,3 1,5 1 _{kran 2 : buka}

penuh

380 5

Kran 1 : buka ½ 4 17:22 5 17:32 1750 93,3 95,7 1,5 1 _{kran 2 : buka}

penuh

5 410

Kran 1 : buka ½ 5 17:32 5 17:42 1550 93,8 94,5 1,5 1 _{kran 2 : buka}

penuh

5 410

Kran 1 : buka ½ 6 17:42 5 17:52 1700 95 94 1,5 1 _{kran 2 : buka}

(44)

4.1.6 Data Penelitian pompa air energi termal dengan head 1710 mm tanpa membran.

Jenis Pompa = Pompa air tanpa membran.

Temperatur evaporator (T rata5rata) = 92.10C.

(45)

Gambar 4.6 Skema pompa air energi termal dengan head 1710 mm tanpa membran

Tabel 4.9 Data penelitian pompa air energi termal dengan head 1710 mm

tanpa membran.

(ml) (oC) (oC) (psi) (psi) Keterangan sudah berjalan ± 10 menit 87 96 2.5 3

kran 1 : buka ½ 1 10:08 5 10:18 1600 88 94 2 3

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 2 10:18 5 10:28 1450 89 96,6 2 2

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 3 10:28 5 10:38 1350 88,4 97 2 1,5

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 4 10:38 5 10:48 1350 89,8 95,2 2 1,5

kran 2 : buka penuh kran 1 : buka ½ 5 10:48 5 10:58 1300 91,2 92,2 2 1

kran 2 : buka penuh

B T Waktu Q

T awal 26,4 0 0

T 2 menit 37,1 10,7 120 374.5

T 4 menit 47,9 21,5 240 376.25

T 6 menit 57,5 31,1 360 362.833

1710mm

330mm

(46)

4.2 Asumsi yang Digunakan dalam Perhitungan

Asumsi yang digunakan untuk menghitung efisiensi sensibel evaporator :

Volume fluida yang dipanasi adalah volume air dan alkohol dalam evaporator

Massa air mula5mula yang dipanasi = 0,9 kg

Titik didih air 100oC dan titik didih alkohol 78oC

Selisih suhu adalah hasil pengurangan dari 100oC dengan rata – rata suhu

terukur (T1dan T2)

Faktor difusivitas (perambatan panas) lambat

Selang waktu pemanasan pada kondensor tabung tembaga 60 detik

Jika daya input (api) tidak di ukur maka daya input (api) dianggap 365 watt

Asumsi yang digunakan untuk menghitung efisiensi laten evaporator :

Massa fluida yang diuapkan adalah massa fluida yang dipompakan per satuan

waktu

Perhitungan menggunakan tabel saturated water dan berdasarkan pada

tekanan P tekan

Faktor difusivitas (perambatan panas) lambat

Jika daya input (api) tidak di ukur maka daya input (api) dianggap 365 watt

B T Waktu Q

T awal 26,4 0 0

T 8 menit 67,8 41,4 480 362.250

T 10 menit 74,9 48,5 600 339.500

(47)

sekitar 940C) dengan jumlah energi termal yang diberikan selama interval waktu

tertentu.

in P f S

W

Bt

BT

.

.C

m

η

=

dengan :

CP : panas jenis fluida kerja (J/(kg.K))

Win : kalor yang digunakan untuk memanaskan evaporator (W)

mf : massa fluida kerja (kg)

T : kenaikan temperatur air (C)

Bt :selang waktu yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur air

mencapai sekitar (940C)

Asumsi

1. Massa fluida kerja didekati dengan massa fluida yang terdapat dalam

evaporator .

2. Massa fluida dicari dengan menggunakan persamaan Volume fluida dalam

evaporator dikalikan dengan massa jenis cairan.

3. Volum fluida didapat dengan =π₄. 2.

4. Massa fluida didapat = V.ρ

5. Temperatur rata5rata air dalam evaporator diambil dengan cara mencari

selisih antara temperatur tidik didih air denagan temperatur rata5rata dari T1

(48)

6. Selisih suhu diambil dari titik didih alkohol yang diasumsikan dengan 78 0C

dikurangi dengan temperature rata5rata dalam evaporator

Diketahui :

Diameter pipa evaporator = 0.5 in = 12,5 mm = 0,0125 m

Panjang evaporator pipa evaporator = 700 m = 0,7 m

Massa jenis air = 1000 kg/m3

Jumlah pipa evaporator = 3 batang

Volum = =π₄. 2.

Dengan V = volume evaporator

D = diameter pipa evaporator

L = panjang pipa evaporator

n = Jumlah pipa evaporator

7 . 0 * ) 0125 . 0 ( * 4 / .

3π 2

=

=0.000257578125 m3

Massa fluida = .ρ

Dengan V= volume evaporator

ρ = massa jenis fluida

Massa fluida = 0.00025758125 3*1000 / 3

Massa fluida = 0.2575 kg.

• Panas jenis air / Cp = 2400 J/kg°C

• Selisih suhu :

∆ T = 78 5 

     + 2 2

1 _{= 78 5} _

     + 2 6 , 76 68

= 5,7 °C

• Selang waktu pemanasan (∆ t ) = 60 detik

(49)

= 25,139%

Dengan perhitungan yang sama diperoleh :

4.3.1.1 Perhitungan Efisiensi sensibel dengan membran dan fluida kerja alkohol

Tabel 4.11 Perhitungan Efisiensi sensibel pada head 1030 mm

Waktu _m_f _Cp _Trata5rata _BT _Bt _W_in _{Eff. Sensibel} (menit) _(kg) _(J/kg°C) _(°C) _(°C) _(s) _(watt) _(%)

10 _0,258 ₂₄₀₀ _72,3 _5,7 _{60 233.9983} _25.1386

20 0,258 2400 71,8 6,2 60 233.9983 27.3438

30 _0,258 ₂₄₀₀ _73,2 _4,8 _{60 233.9983} _21.1694

40 0,258 2400 72,2 5,8 60 233.9983 25.5797

50 0,258 2400 73,55 4,45 60 233.9983 19.6258

10 _0,258 ₂₄₀₀ _73,2 _4.8 _{60 233.9983} _21.1694

20 _0,258 ₂₄₀₀ _73,2 _4.8 _{60 233.9983} _21.1694

30 _0,258 ₂₄₀₀ _72,65 _5.35 _{60 233.9983} _23.595

40 _0,258 ₂₄₀₀ _72,85 _5.15 _{60 233.9983} _22.713

(50)

4.3.1.2 Perhitungan Efisiensi sensibel dengan membran dan fluida kerja air

Tabel 4.13 Perhitungan Efisiensi sensibel pada head 1030 mm.

10 _0,258 ₄₂₀₀ _90,1 _9,9 _{60 375,27} _47,57

20 _0,258 ₄₂₀₀ _89,8 _10,2 _{60 375,27} _49,01

30 _0,258 ₄₂₀₀ _89,95 _10,05 _{60 375,27} _48,29

40 _0,258 ₄₂₀₀ _90,6 _9,4 _{60 375,27} _45,16

50 0,258 4200 89,95 10,05 60 375,27 48,29

Tabel 4.14 Perhitungan Efisiensi sensibel pada head 1710 mm.

Waktu mf Cp Trata5rata BT Bt Win Eff. Sensibel

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

10 0,258 4200 93,9 6,1 60 368,643 29,84

20 0,258 4200 93,95 6,05 60 368,643 29,59

30 0,258 4200 94,9 5,1 60 368,643 24,94

40 0,258 4200 93,45 6,55 60 368,643 32,04

50 0,258 4200 94,2 5,8 60 368,643 28,37

4.3.1.3 Perhitungan Efisiensi sensibel tanpa membran.

Waktu mf Cp Trata5rata BT Bt Win Eff. Sensibel

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

10 0,258 4200 92.25 7.75 60 365 38.283872

20 0,258 4200 95.7 4.3 60 365 21.2413741

30 0,258 4200 95.15 4.85 60 365 23.9582941

40 0,258 4200 94.5 5.5 60 365 27.1691995

50 0,258 4200 94.15 5.85 60 365 28.8981485

(51)

40 0,258 4200 92.5 7.5 60 363.067 37.246

50 0,258 4200 91.7 8.3 60 363.067 41.219

4.3.2 Perhitungan Efisiensi laten evaporator

Efisiensi laten evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah

energi yang digunakan dalam proses penguapan fluida kerja dengan jumlah kalor

yang datang yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi laten evaporator dapat

dihitung dengan persamaan :

.

=

η

dengan :

Win : kalor yang digunakan untuk memanaskan evaporator (Watt)

hfg : panas laten air (J/(kg))

mg : massa uap fluida kerja (kg)

Massa uap fluida kerja (m) dapat dihitung dengan:

⋅ =ρ

dengan:

ρ : massa jenis uap (kg/m3)

V : volume uap air dalam evaporator (m3)

Asumsi:

1. Tekanan diubah dari PSI menjadi kPa absolute

2. Fluida di dalam evaporator berfasa campuran (cair dan gas)

(52)

4. Volume uap air dalam evaporator didekati dengan volume air yang keluar.

5. Nilai panas laten ( hfg ) didekati dengan tekanan kerja pompa.

6. farksi uap dalam evaporator=

7. M total adalah massa air yang ada di evaporator

Diketahui:

Tekanan P tekan = 2 psi (terukur) = 115.14 kPa (absolut)

• Debit air pemompaan = 10

3750

= 375 ml/menit = 6,25.1056m3/s

• Volume spesifik saturated vapor ( ) dicari dengan interpolasi linier :

6729 , 1 4194 , 1 6729 , 1 35 , 101 82 , 120 35 , 101 14 , 115 − − = − − ν

13,79 (50,2535 ) = ( – 1,6729)(19,47)

5 3,49577 = 19,47 532,571363

!1,493 m3/kg

• Massa jenis (ρ) = 1 = 493 , 1

1

= 0,6698 kg/m3

• Massa fluida yang diuapkan per satuan waktu

mg= Q . ρ = 6,25.1056m3/s . 0,6698 kg/m3 = 4,18625.1056kg/s

• Panas laten (hfg) dicari dengan interpolasi linier

0 , 2257 7 , 2243 0 , 2257 35 , 101 82 , 120 35 , 101 14 , 115 − − = − −

13,79 (513,3 ) = ( – 2257)(19,47)

5183,407 = 19,47 – 43943,79

(53)

= 100% 998

, 233

58 , 2247 10

. 186 ,

4 −6

= 4,021 %

• Fraksi uap (X)

Massa uap yang dihasilkan per siklus(mg/per siklus) :

mg/per siklus= ρ

"

= 0,6698 10

3750

= 0.00025117 kg

X = / 100%

= 100%

000258 ,

0

00025117 ,

0

(54)

4.3.2.1 Perhitungan Efisiensi laten dengan membran dan fluida kerja alkohol

Tabel 4.17 Perhitungan Efisiensi laten pada pada head 1030mm.

Tekanan Debit Spesifik Volume @P Massa Jenis Massa

camp Entalpi @P

Fraksi uap Q kompor Efisiensi Laten

Absolut Q vg ρ mg hfg Xg ηL

No.

(kPa) (m3/s) (m3/kg) (kg/m3) (kg/s) (kJ/kg) (%) (W) (%)

1 115.14

6.25E506 1.493

0.66979

24 4.186E506 2247.580

0.97512 282 233.998 33 4.02089 2 115.14 5.50E506 1.493 0.66979

24 3.684E506 2247.580

0.85810 808 233.998 33 3.53839 3 115.14 5.5E506 1.493 0.66979

24 3.684E506 2247.580

0.85810 808 233.998 33 3.53839 4 115.14 6.00E506 1.493 0.66979

24 4.019E506 2247.580

0.93611 791 233.998 33 3.86006 5 115.14 6.42E506 1.493 0.66979

24 4.298E506 2247.580

1.00112 61

233.998

33 4.12812

Tabel 4.18 Perhitungan Efisiensi laten pada pada head 1710mm.

Tekanan Debit

Spesifik Volume @P

Massa

Jenis Massa camp

Entalpi @P Fraksi uap Q kompor Efisiensi Laten

Absolut Q vg Ρ mg hfg Xg ηL

No.

1 122

4,25.1056 1.4086 0.70993 3.01719E506

2243.0028

5 0.70282 233,998 2.89214

2 122

4.4167E5 06

1.4086 0.70993 3.13551E506

2243.0028 5

0.73038 233,998 3.00556

3 122

4.0833E5 06

1.4086 0.70993 2.89887E506

2243.0028 5

0.67525 233,998 2.77872

4 122

4.0833E5 06

1.4086 0.70993 2.89887E506

2243.0028 5

0.67525 233,998 2.77872

5 122

4.0833E5 06

1.4086 0.70993 2.89887E506

2243.0028 5

(55)

No.

1 115.14 _3.67E506 1.493 0.669 2,455.1056 2247.580 0,0572 375,27 1,4706

2 115.14 _3.75E506 1.493 0.669 _2,511.1056 _2247.580 _0,0585 _375,27 _1,5040

3 115.14 _3.75E506 1.493 0.669 _2,511.1056 _2247.580 _0,0585 _375,27 _1,5040

4 115.14 _3.58E506 1.493 0.669 _2,399.1056 _2247.580 _0,0559 _375,27 _1,4372

5 115.14 _3.67E506 1.493 0.669 _2,455.1056 _2247.580 _0,0572 _375,27 _1,4706

Tabel 4.20 Perhitungan Efisiensi sensibel pada pada head 1710mm.

Tekanan Debit

Spesifik Volume @P

Massa

Jenis Massa camp

No.

1

118.55 3.00E506 1.449

0.69013

1125 2,070.1056 2245.251 0,0482 368,64

1.2609903 9

2

118.55 2.92E506 1.449

0.69013

1125 2,013.1056 2245.251 0,0469 368,64

1.2259628 8

3

118.55 3.08E506 1.449

0.69013

1125 2,128.1056 2245.251 0,0496 368,64 1.2960179 4

118.55 3.00E506 1.449

0.69013

1125 2,070.1056 2245.251 0,0482 368,64

1.2609903 9

5

118.55 2.92E506 1.449

0.69013

1125 2,013.1056 2245.251 0,0469 368,64

(56)

4.3.2.3 Perhitungan Efisiensi laten tanpa membran.

Tabel 4.21 Perhitungan Efisiensi laten pada head 1030mm

Tekanan Debit

Spesifik Volume @P

Massa

Jenis Massa camp

No.

1 111.7 2.1E506 1.539 0.650 1.35396E506 2249.96 _0.3154 365 0.835

2 111.7 1E506 1.539 0.650 6.49899E507 2249.96 _0.1514 365 0.401

3 111.7 1.5E506 1.539 0.650 9.74849E507 2249.96 _0.2271 365 0.601

4 111.7 2.9E506 1.539 0.650 1.89554E506 2249.96 _0.4415 365 1.168

5 111.7 2.6E506 1.539 0.650 1.67891E506 2249.96 _0.3911 365 1.035

6 111.7 2.8E506 1.539 0.650 1.84138E506 2249.96 _0.4289 365 1.135

Tabel 4.22 Perhitungan Efisiensi laten pada head 1710mm

Tekanan Debit

Spesifik Volume @P

Massa

Jenis Massa camp

No.

1 115.14 2.667E506 1.493 0.669 1.78504E506 2247.580 _0.0416 363.067 1.105

2 115.14 2.417E506 1.493 0.669 1.61769E506 2247.580 _0.0377 363.067 1.001

3 115.14 2.25E506 1.493 0.669 1.50612E506 2247.580 _0.0351 363.067 0.932

4 115.14 2.25E506 1.493 0.669 1.50612E506 2247.580 _0.0351 363.067 0.932

5 115.14 2.167E506 1.493 0.669 1.45034E506 2247.580 _0.0338 363.067 0.898

4.3.3 Perhitungan Efisiensi evaporator

Efisiensi evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi

yang berguna (menaikkan temperatur dan menguapkan fluida kerja dengan jumlah

kalor yang datang selama waktu tertentu atau efisiensi evaporator merupakan jumlah

efisiensi sensibel dan efisiensi laten evaporator, Efisiensi evaporator dapat dihitung

dengan persamaan :

L S C ====ηηηη ++++ηηηη η

(57)

η η

η = +

= 25.1386+ 4.02089

= 29.1595%

4.3.3.1 Perhitungan Efisiensi evaporator dengan membran dan fluida kerja

alkohol

Tabel 4.23 Perhitungan Efisiensi Evaporator pada head 1030mm.

Waktu ηS ηL ηC

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

10 25.1386 4.02089 29.1595 20 27.3438 3.53839 30.8822 30 21.1694 3.53839 24.7078 40 25.5797 3.86006 29.4398 50 19.6258 4.12812 23.7539

Waktu ηS ηL ηC

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

(58)

4.3.3.2 Perhitungan Efisiensi evaporator dengan membran dan fluida kerja air.

Waktu ηS ηL ηC

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

10 47,5662 1.4706 49.0368 20 49,0076 1.5040 50.5116 30 48,2869 1.5040 49.7909 40 45,1639 1.4372 46.6010 50 48,2869 1.4706 49.7575

Waktu ηS ηL ηC

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

10 29,8353 1.26099039 31.0963 20 29,5908 1.22596288 30.8167 30 24,9443 1.2960179 26.2403 40 32,0363 1.26099039 33.2973 50 28,3680 1.22596288 29.5940

4.3.3.3 Perhitungan Efisiensi evaporator tanpa membran.

Tabel 4.27 Perhitungan Efisiensi Evaporator pada head 1030mm

Efisiensi Sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Evaporator

ηS ηL ηK

No

(%) (%) (%)

1 38,284 0,835 39,118

2 21,241 0,401 21,642

3 23,958 0,601 24,559

4 27,169 1,168 28,338

5 28,898 1,035 29,933

(59)

3 36,253 0.933 37.186

4 37,246 0.933 38.179

5 41,219 0.898 42.117

4.3.4 Perhitungan Daya Pompa (Wout)

Diketahui :

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:

H . Q . g . W_P ====ρρρρ

dengan:

ρ : massa jenis air (kg/m3)

g : percepatan gravitasi (m/detik2)

Q : debit pemompaan (m3/detik)

H : head pemompaan (m)

• Debit pemompaan (Q) = 3750 ml/10 menit = 6,25.1056m3/s

• Head pemompaan (H) = 1,03 m

Wout = ρ g Q H

= 1000 kg/m3. 9,81 m/s2. 6,25.1056m3/s . 1,03 m

(60)

4.3.4.1 Perhitungan Daya pompa dengan membran dan fluida kerja alkohol.

Tabel 4.29 Perhitungan Daya pompa pada head 1030 mm.

Massa Jenis Perc, Gravitasi Debit Head Daya Pompa

ρ G Q H Pout

No,

(kg/m3) (m/s2) (ml/10menit) (m3/s) (m) (W) 1 1000 9,81 3750 6,25.1056 1,03 0.0631519 2 1000 9,81 3300 5,5.1056 1,03 0.0555737 3 1000 9,81 3300 5,5.1056 1,03 0.0555737 4 1000 9,81 3600 6.1056 1,03 0.0606258 5 1000 9,81 3850 6,417.1056 1,03 0.0648359

Tabel 4.30 Perhitungan Daya pompa pada head 1710 mm.

Massa Jenis Perc. Gravitasi Debit Head Daya Pompa

ρ G Q H Pout

No.

(kg/m3) (m/s2) (ml/10menit) (m3/s) (m) (W) 1 1000 9.81 2550 4.25E506 1.71 0.07129418

2 1000 9.81 2650 4.417E506 1.71 0.07409003

3 1000 9.81 2450 4.083E506 1.71 0.06849833

4 1000 9.81 2450 4.083E506 1.71 0.06849833

5 1000 9.81 2450 4.083E506 1.71 0.06849833

4.3.4.2 Perhitungan Daya pompa dengan membran dan fluida kerja air.

Tabel 4.31 Perhitungan Daya pompa pada head 1030mm.

ρ G Q H Pout

No,

(61)

3 1000 9,81 1850 3.083.10 1,71 0,05172 4 1000 9,81 1800 3.1056 1,71 0,05033 5 1000 9,81 1750 2.917.1056 1,71 0,04893

4.3.4.3 Perhitungan Daya pompa tanpa membran.

Tabel 4.33 Perhitungan Daya pompa pada head 1030mm.

ρ G Q H Pout

No,

(kg/m3) (m/s2) (ml/10menit) (m3/s) (m) (W) 1 1000 9,81 1250 2,08E506 1,03 0,0211 2 1000 9,81 600 0,000001 1,03 0,0101 3 1000 9,81 900 0,0000015 1,03 0,0152 4 1000 9,81 1750 2,92E506 1,03 0,0295 5 1000 9,81 1550 2,58E506 1,03 0,0261 6 1000 9,81 1700 2,83E506 1,03 0,0286

Tabel 4.34 Perhitungan Daya Pompa pada head 1710mm

ρ G Q H Pout

No,

(62)

4.3.5 Perhitungan Efisiensi system (ηsistem)

Efisiensi sistem didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan

yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan jumlah kalor yang diterima selama

waktu tertentu,

Efisiensi evaporator dapat dihitung dengan persamaan :

#

=

η

dengan :

Win : kalor yang digunakan untuk memanaskan evaporator

WP : daya pemompaan (Watt)

% 100

=

η = 100%

998 , 233 0632 , 0

= 0,02699 %

Dengan cara perhitungan yang sama diperoleh:

4.3.5.1 Perhitungan Efisiensi sistem dengan membran dan fluida kerja alkohol.

Tabel 4.35 Perhitungan Efisiensi sistem pada head 1030mm.

Daya Pompa Daya Kompor Eff Sistem

Pout Pin Η

No,

(W) (W) (%)

(63)

4 0.06849833 233.998 0.029273 5 0.06849833 233.998 0.029273

4.3.5.2 Perhitungan Efisiensi sistem dengan membran dan fluida kerja air.

Tabel 4.37 Perhitungan Efisiensi Sistem head 1030mm.

Pout Pin η

No,

(W) (W) (%)

1 0,0370 375,27 0,0099 2 0,0379 375,27 0,0101 3 0,0379 375,27 0,0101 4 0,0362 375,27 0,0096 5 0,0370 375,27 0,0099

Tabel 4.38 Perhitungan Efisiensi Sistem head 1710mm.

Pout Pin η

No,

(W) (W) (%)

(64)

4.3.5.3 Perhitungan Efisiensi sistem tanpa membran.

Tabel 4.39 Perhitungan Efisiensi Sistem pada head 1030

Pout Pin Η

No,

(W) (W) (%)

1 0,0211 365 0,0058 2 0,0101 365 0,0028 3 0,0152 365 0,0042 4 0,0295 365 0,0081 5 0,0261 365 0,0072 6 0,0286 365 0,0078

Tabel 4.40 Perhitungan Efisiensi sistem pada head 1710mm.

Pout Pin Η

No,

(W) (W) (%)

(65)

Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi sensibel evaporator dengan waktu menggunakan

pompa membran dengan fluida kerja alkohol.

Dari grafik dapat dilihat pada head 1030 mm mengalami penurunan grafik

kemungkinan dikarenakan ada udara yang terjebak sehingga air dalam evaporator

berangsur mengalami penurunan,dan semakin lama proses berlangsung maka suhu

juga semakin meningkat sedangkan pada head 1710 mm mengalami kenaikan

(66)

Gambar 4.8 Grafik hubungan efisiensi laten evaporator dengan waktu menggunakan

Nilai efisiensi laten evaporator lebih baik pada saat head pemompaan 1030

mm karena tekanan kerja (P

tekan

) lebih kecil dan dari grafik rata)rata mengalami

kenaikan. Berbeda pada saat head pemompaan 1710 mm, pada head ini tekanan

kerja lebih besar jadi harus banyak air yang diuapkan. Dengan harus disediakannya

(67)

Gambar 4.9 Grafik hubungan efisiensi evaporator dengan waktu menggunakan

Pada gambar 4.9 dengan head 1030 mm mengalami penurunan grafik dikarenakan

penguapan dan pengembunan yang terjadi tidak stabil antara pemanasan dan

pendinginan, sedangkan pada head 1710 mm lebih stabil karena dengan head yang

(68)

Gambar 4.10 Grafik hubungan daya pompa dengan waktu menggunakan

Pada head 1710 mm mengalami daya pompa lebih besar karena harus

memompakan air lebih tinggi, begitu sebaliknya pada head 1030 mm daya

(69)

Gambar 4.11 Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu menggunakan

Pada head 1710 mm mengalami kenaikan pada 10 menit pertama karena tabung

kondensor masih dalam keadaan dingin tetapi berangsur turun karena tabung

kondensor mengalami ketidakseimbangan antara pemanasan dan pendinginan,

tetapi pada head 1030 mm mengalami kenaikan pada head 1030 mm lebih karena

(70)

Gambar 4.12 Grafik hubungan efisiensi sensibel evaporator dengan daya pompa

menggunakan pompa membran dengan fluida kerja alkohol.

Dari Gambar 4.12 dapat dilihat bahwa efisiensi sensibel

dengan daya

pemompaan mengalami penurunan grafik dikarenakan pada fluida kerja alkohol,

tabung kondensor lebih cepat mengalami panas berlebih sehingga lebih cepat

(71)

Gambar 4.13 Grafik hubungan efisiensi laten evaporator dengan daya pompa

menggunakan pompa membran dengan fluida kerja alkohol.

Dari Gambar 4.13 dapat langsung dilihat secara garis besar bahwa efisiensi

laten naik seiring dengan daya pompa, ini disebabkan karena semakin besar daya

pompa semakin baik pula unjuk kerja sebuah sistem. Hal itu disebabkan karena

langkah kerja dari sebuah system secara optimum, efisiensi laten dapat di ketahui

dengan persamaan 3, walupun secara matematis daya pompa tidak mempengaruhi

(72)

Gambar 4.14 Grafik hubungan efisiensi evaporator dengan daya pompa

menggunakan pompa membran dengan fluida kerja alkohol.

Dengan head 1030 mm kinerja evaporator lebih ringan sehingga prosentasenya

lebih tinggi dari pada head 1710 mm tetapi secara rata)rata kedua head mengalami

penurunan karena ketidakseimbangan antara pemanasan dan pendinginan pada

(73)

Gambar 4.15 Grafik hubungan efisiensi sistem dengan daya pompa

menggunakan pompa membran dengan fluida kerja alkohol.

Dari Gambar 4.15 Hubungan efisiensi sistem terhadap daya pompa bisa

dilihat bahwa efisiensi sistem akan naik seiring dengan kenaikan daya pompa.

Efisiensi sistem dapat dicari dengan persamaan 8, dari persamaan tersebut dapat

(74)

Gambar 4.16 Grafik hubungan efisiensi sensibel evaporator dengan head.

Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi head pemompaan maka

semakin rendah nilai efisiensi sensibelnya, namun pada kondesor tabung tembaga

dengan membran dan fluida kerja air meningkat dari awal sampai pertengahan

proses, hal ini dimungkin bahwa pada proses tersebut terdapat udara yang terjebak

(75)

Gambar 4.17 Grafik hubungan efisiensi laten evaporator dengan head.

Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi head pemompaan maka semakin

rendah efisiesi laten yang terjadi. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi head

pemompaan maka semakin tinggi pula tekanan kerjanya. Untuk menghasilkan

tekanan yang tinggi dibutuhkan banyak uap dan untuk mendapatkan tekanan yang

(76)

Gambar 4.18 Grafik hubungan efisiensi evaporator dengan head.

Pada grafik tanpa membran mengalami kenaikan disebabkan karena head

berpengaruh terhadap tekanan kerja dari sistem sedangkan tekanan naik dipengaruhi

oleh temperatur, sedangkan pada fluida kerja air dengan membran efisiensi

evaporator mengalami penurunan karena kemungkinan tidak seibangnya antara

pemanasan yang terjadi di evaporator dengan pendinginan di tabung kondensor dan

pada fluida kerja alkohol dengan membran lebih stabil tapi cenderung mengalami

(77)

Gambar 4.19 Grafik hubungan daya pompa dengan head.

Dapat dilihat secara umum bahwa semakin tinggi head pemompaan maka akan

semakin tinggi pula daya yang dihasilkan. Pada kondesor tabung tembaga dengan

membran dan fluida kerja alkohol lebih tinggi prosentasenya hanya dikarenakan

(78)

Gambar 4.20 Grafik hubungan efisiensi sistem dengan head.

Hubungan antara head pemompaan dengan efisiensi sistem hampir sama dengan

hubungan antara head pemompaan dengan daya pemompaan. Nilai efisiensi sistem

(79)

Gambar 4.21 Grafik hubungan efisiensi sensibel evaporator dengan waktu.

Nilai efisiensi sensibel evaporator lebih baik pada saat head pemompaan

1030 mm karena tekanan kerja (P

tekan

) lebih kecil. Berbeda pada saat head

pemompaan 1710 mm, pada head ini tekanan kerja lebih besar jadi harus banyak

air yang diuapkan. Dengan harus disediakannya banyak uap berarti waktu yang

dibutuhkan lebih lama. Efisiensi tertinggi pada fluida kerja air dengan membran

karena air lebih lama proses penguapannya sehingga terjadi keseimbangan antara

(80)

Gambar 4.22 Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu

Dilihat dari gambar 4.22 fluida kerja alkohol dengan membran lebih tinggi

prosentasenya karena penguapan fluida kerja alkohol lebih mudah dibandingkan

(81)

Gambar 4.23 Grafik hubungan efisiensi evaporator dengan waktu.

Pada gambar 4.23 dapat dilihat hampir semua penelitian efisiensi

evaporator turun seiring berjalannya waktu kecuali pada fluida kerja alkohol dengan

head 1710 mm efisiensi evaporator pada tabung tembaga dengan membran dan

fluida kerja alkohol mengalami kenaikan grafik lebih dikarenakan semakin lama

proses berlangsung antara penguapan dan pengembunan dalam evaporator akan

semakin baik hal tersebut akan terjadi apabila didukung dengan sistem pemanasan

(82)

Gambar 4.24 Grafik hubungan daya pompa dengan waktu.

Pada grafik dapat dilihat nilai daya pompa pada head 1710 mm berada pada

prosentase yang lebih tinggi karena pada head tersebut penguapan yang dibutuhkan

lebih banyak dari pada head 1030 mm, sehingga menyebabkan naiknya daya

(83)

Gambar 4.25 Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu

Efisiensi sistem pompa paling baik pada fluida kerja alkohol karena

memiliki titik didih yang lebih rendah, dengan efisiensi sistem terbaik pada head

1710 mm akan tetapi dari waktu ke waktu mengalami penurunan dikarenakan

beban head yang lebih tinggi, berbeda dengan head 1030 mm, pada head tersebut

lebih rendah efisiensi sistemnya dibanding pada head 1710 mm akan tetapi

(84)

Gambar 4.26 Grafik hubungan efisiensi sensibel evaporator dengan daya pompa.

Dari gambar 4.26 dapat dilihat efisiensi sensibel evaporator tertinggi pada

pompa menggunakan membran dengan fluida kerja air, kemungkinan disebabkan

karena proses penguapan dan pengembunan lebih stabil dan cenderung meningkat

lebih cepat. Pada penelitian yanng lain kemungkinan karena adanya rugi)rugi baik

(85)

Gambar 4.27 Grafik hubungan efisiensi laten evaporator dengan daya pompa.

Pada rumus

η

=

.

dapat dilihat massa uap yang dimiliki alkohol lebih

besar dibandingkan dengan air dan daya input untuk menguapkan alkohol juga lebih

cepat dan waktu untuk mendidihkan alkohol juga lebih cepat sehingga untuk fluida

(86)

Gambar 4.28 Grafik hubungan efisiensi evaporator dengan daya pompa.

Pada gambar 4.28 sama dengan efisiensi sensibel dengan daya pompa

dikarenakan efisiensi kolektor berbanding lurus dengan efisiensi sensibel dengan

panas jenis air yang lebih tinggi diimbangi dengan kenaikan temperatur air yang

mencapai 100°C sehingga efisiensi evaporator juga mengalami titik maksimum

(87)

Gambar 4.29 Grafik hubungan efisiensi sistem dengan daya pompa.

Dari grafik 4.29 dapat dilihat efisiensi sistem dari kondensor tabung

tembaga dengan menggunakan alkohol jauh lebih efisien dibandingkan dengan

tanpa membran atau dengan membran dan fluida kerja alkohol,dikarenakan titik

didih alkohol yang lebih kecil, dan efisiensi sistem paling tinggi pada head 1710

mm karena pada awal pemompaan tekanannya lebih besar dan mengalami

(88)

' % ! # (

"

( % " ) * $

"

% ) #

$

+& #

# " % ) #

" # '

!!# !#

(89)

(

/

(

0

(

1 2 / ( 3 (

( 1 2 4

(

, 1 2

(90)

4 0 ..6 0 1# ! 2 4 7 # 5 4 + ) 5

& !+ 8 2 9 : 5 0 $ ! ; 0 1 ) 0 # # 3

3 # ! ; +# 0 % 4 $ 5 3 5 # # 3

< = 11 .">?

$1# 2 9 @! ( + 2 9 ! 5 ..? $ ! ( "

1 1# 3 $ 5 3 < = 4 3 ..? 0 ?." ?

$ !3 2 9 < + ! 9 $ # < .. ! # 1 % !

% # ( 1 1 5 3 @ 8 # & <

>? = , % .. 0 ? " >

$ !3 2 ... 5A1 # # ! ( 1 1

11 # ! 5 # # < . = & 3 ... 0 66."6 .

; ; 9 $ !3 2 0 % ( 1 1 (# ! "

1 !3 ! ( +# # 5 3 @ 8 # &

< 6 = . 4 0 . ".

; ; 9 $ !3 2 0 % ( 1 1 (# ! !3

! ( +# # ( 5 3 < = "> 4 3"& %!

0 >/.">.6

; ; 9 $ !3 2 ! 3 #% 3 # 1 # #- #

! ( 1 1 11 # ! 5 # # < =

(91)

(92)

Sebelum memperoleh data tentang pompa air tenaga termal dengan membran

telah dilakukan banyak pengujian untuk mencari pengaruh pengaruh yang

mungkin terjadi dalam pompa air energi termal tersebut. Kita akan mengetahui

hasil penelitian awal melalui gambar skema dan data penelitian.

1. Hari/ tanggal : Sabtu, 21 Juli 2007

Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida

Fluida Kerja : Air

Pemanas : Botol Spirtus

Flash Tank : Botol Plastik A

Evaporator : Tabung Reaksi 2 Ujung

Gambar 1. Skema pompa air energi termal penelitian ke 1 160mm

210mm

165mm

700mm

255mm JENNY Selang plastik

Evapora

tor Tangki air

Flash tank

(93)

2 100

3 30

4 160

5 160 160

6 100 90

7 100 50

8 60 100

9 40 10

10 50 30

10:55

11 150

150

12 130 100

13 140 110

14 110 130

15 100 80

16 180 80

17 10 90

11:00

18 100

70

19 100 120

20 160 160

21 90 80

11:05

22 80 60

23 70 70

24 30 10

25 70 30

26 10 20

27 25 85

28 65 55

11:10

29 120 10

30 110 140

11:15

(94)

Tabel 1. Data pompa air energi termal penelitian ke 1 (lanjutan)

Siklus P tekan P hisap

Waktu

n (mm air) (mm air)

32 90 90

33 85 135

34 30 5

35 95 90

36 40 10

11:15

37 70

50

38 50 50

39 50 80

40 50 5

41 25 65

11:20

42 30

35

43 80 80

44 40 5

45 30 55

46 85 105

11:25

47 170

48 180

49 70 60

50 60 70

11:20

51 75

10

52 5 75

53 75 120

54 95 55

55 20 65

56 135 30

57 5 95

58 55 2

59 7 10

60 15 55

61 45 2

11:35

62 37 115

Catatan :

1. Langkah di flash tank ± 2 mm – 5 mm

(95)

Evaporator : Tabung Reaksi 2 Ujung

210mm

180mm

640mm

265mm 50mm

(96)

Tabel 2. Data pompa air energi termal penelitian ke 2

Siklus P tekan P hisap

Waktu

n (mm air) (mm air) Keterangan

belum berjalan

1 265 90

2 50 20

3 170 170

4 90 90

5 100 90

6 160 290

17:40

7 180

130

8 150 160

9 160 145

10 165 170

11 240 535

12 205 220

13 260 240

17:45

14 290

275

15 315 300

16 110 100

17 340 337

18 487 450

19 200 210

17:50

20 300 246

21 225 225

22 330 320

23 430 460

24 220 90

25 210 280

26 260 270

27 400 400

28 400 400

17:55

29 430

415 18:00

(97)

35 300 305

36 150 25

37 100 165

38 195 200

39 300 310

40 330 330

41 380

390

42 270 270

43 310 290

44 370 440

45 330 330

18:10

46 420 405

47 425 440 tinggi air 135 mm ditambahkan menjadi 180 mm

48 320 315

49 435 710

18:15

50 400 390

51 215 5

52 390 570

53 670 680

18:20

54 290 35

55 425 750 air tumpah (menit 45)

56 240 35

57 185 390

58 255 255

18:25

59 190

Catatan :

1. Volume air = 920 ml

2. Tinggi kolom air = 495 mm

(98)

3. Hari/ tanggal : Kamis, 26 Juli 2007

Fluida Kerja : Air

Evaporator : Tabung Tembaga 2 Ujung

: panjang 385 mm

: diameter ½ “

: posisi paling bawah (165mm)

Flash Tank : Botol Plastik A

: posisi standar (260mm)

210mm

165mm

660mm

260mm 65mm

(99)

275 70

2 105 87 normal : 2 3 mm

3 67 45 max : 10 mm (1x)

17:05

4 235 230

5 30 5

6 90 60 normal : 2 3 mm

7 285 295 max : 12 mm (1x)

8 45 40

9 65 35

17:10

10 260 250

11 250 450

12 35 35

13 80 80 normal : 2 3 mm

14 20 15 max : 11 mm (1x)

17:15

15 145 95

16 100 100

17 55 35 normal : 4 6 mm

17:20

18 235 245 max : 14 mm (1x)

19 165 175

20 60 55

21 85 60 normal : 4 6 mm

22 50 50 max : 15 mm (1x)

23 95 95

24 40 55

25 120 60

26 90 85

17:25

27 85

17:30 ₉₅

28 45 70

29 50 35

30 20 50

(100)

Siklus P tekan P hisap Keterangan

Waktu

n (mm air) (mm air) (langkah flash tank)

32 60 55 max : 13 mm (1x)

33 45 70

34 55 35

35 100 20

36 35 135

37 55 15

38 70 70

17:30

39 45 55

40 100 75

41 35 60 normal : 5 7 mm

42 35 20 max : 15 mm (1x)

43 125 130

44 90 60

45 95 90

17:35

46 105

125

47 155 140

48 35 15

49 20 75

50 155 130 normal : 4 5 mm

51 65 55 max : 10 mm (1x)

52 50 30

53 20 40

54 70 35

55 115 130

17:40

56 95 80

57 100 125

58 75 25

59 140 170 normal : 5 6 mm

60 120 130 max : 12 mm (1x)

61 100 100

62 150 160

63 35 40

64 175 160

17:45

65 5 25

Catatan :

(101)

: panjang 385 mm

: diameter ½ “

: posisi tengah (200mm)

Flash Tank : Botol Plastik B

210mm

200mm

360mm

260mm 60mm

(102)

P tekan P hisap Keterangan

Waktu

belum berjalan

18:33 ₁ ₉₀ ₅ _{normal : 3 mm}

2 100 15

3 90 60

4 60 430

5 255 65

6 55 125

7 140 250

8 45 0

9 205 245 normal : 10 mm

10 280 275

11 220 200

12 250 255

13 275 275

18:38

14 240 225

15 270 270

16 245 235

17 185 115 normal : 10 mm

18 230 245 max : 22 mm (1x)

19 100 70

20 255 260

21 45 15

22 150 130

18:43

23 175

185

24 230 240

25 240 260 normal : 15 mm

26 210 200

27 85 45

28 220 230

29 160 170

30 200 195

31 235 210

18:48

(103)

36 120 135

37 50 80

38 190 185

39 190 200

40 200 200

41 190 180

42 80 90

43 40 5

44 50 40

45 135 140

46 155 165

47 140 150 normal : 9 12 mm

48 80 70 max : 20 mm (1x)

49 170 175

50 175 140

51 100 110

52 150 220

53 170 160

18:58

54 40 20

55 130 150

56 140 130 normal : 8 12 mm

57 200 180 max : 21 mm (1x)

58 175 180

59 145 150

60 190 195

61 75 55

19:03

62 5 15

63 155 175

64 205 190 normal : 10 – 13 mm

65 120 10 max : 23 mm (1x)

66 80 190

67 160 180

19:08

(104)

P tekan P hisap Keterangan

Waktu

69 170 165

70 155 170

71 160 160

72 185 180

73 185 140

74 135 150

75 150 120

76 115 130

77 135 130

19:08

78 115 90

79 60 90

80 140 155

81 155 190

82 160 110

83 110 170 normal : 7 12 mm

84 100 90 max : 20 mm (1x)

85 140 85

86 45 30

87 40 70

88 150 120

89 120 170

90 165 175

19:13

91 175 175

92 90 50

93 140 170

94 160 180 normal : 8 13 mm

95 160 170 max : 20 mm (1x)

96 125 15

97 40 105

98 125 150

99 150 155

100 50 55

101 180 175

19:18

102 175 165

Catatan :

1. Volume = 575 ml

(105)

: panjang 385 mm

: diameter ½ “

: posisi paling atas (210mm) horisontal

660mm

260mm

(106)

Siklus P tekan P hisap Keterangan

Waktu

belum berjalan

16:30 1 mm

normal : 2 mm 16:35

1 450 320

max : 20 mm (1x)

2 320 470 normal : 2 mm

3 20 20 max : 20 mm (2x)

4 400 390

16:40

5 410 395

6 405 370 normal : 3 mm

7 320 150 max : 22 mm (3x)

8 190 340

16:45

9 350

345

10 335 200

11 220 150 15 mm (5x)

12 170 350

16:50

13 360 330

14 330 140

15 40 220

16 320 295

17 295 295 20 mm (5x)

18 255 225

16:55

19 265 360

20 340 290

21 310 320 22 mm (5x)

22 260 185

23 195 280

17:00

24 290 290

25 310 310

26 270 140 20 mm (3x)

27 170 295

28 275 145

29 155 135

17:05

(107)

35 130 350

36 390 300

37 290 300

38 280 280

39 120 10

40 60 110 17 mm (3x)

41 250 270

42 200 90

17:15

43 160 280

Catatan :

1. Volume = 450 ml

(108)

6. Hari/Tanggal : Jum’at, 27 Juli 2007

Fluida Kerja : Air

Evaporator : Pipa Tembaga 2 Ujung

: panjang 385 mm

: diameter ½ “

: posisi bawah (200mm)

660mm

200mm

(109)

1 20 10

2 30 15 2 mm

17:37

3 10 5

4 80 10 normal : 2 mm

5 50 20 max : 22 mm (1x)

6 20 10

7 50 10

17:42

8 270 645

17:47 ₉ ₅₀₀ ₄₇₅

17:52 ₁₀ ₆₂₀ ₆₈₅ _{28 mm(1x)}