KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA TERMOAKUSTIK PISTON AIR DENGAN DIAMETER SELANG OSILASI 1 INCI

(1)

KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA

TERMOAKUSTIK PISTON AIR DENGAN DIAMETER

SELANG OSILASI 1 INCI

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh: Aditya Nugraha NIM : 095214073

Kepada

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(2)

CHARACTERISTIC OF WATER PISTON

THERMOACCOUSTIC ENGINE WITH 1 INCH

DIAMETER OF OSCILLATION HOSE

FINAL PROJECT

Presented as fulfillment of the Requirements To obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering Study Programme

By: Aditya Nugraha Student Number : 095214073

To

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND

ENGINEERING FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

i

TUGAS AKHIR

KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA

TERMOAKUSTIK PISTON AIR DENGAN DIAMETER

SELANG OSILASI 1 INCI

Disusun oleh: ADITYA NUGRAHA

NIM: 095214073

Telah disetujui oleh:

Pembimbing 1

Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T.

(4)

ii

TUGAS AKHIR

KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA

TERMOAKUSTIK PISTON AIR DENGAN DIAMETER

SELANG OSILASI 1 INCI

Dipersiapkan dan ditulis oleh: ADITYA NUGRAHA

Telah dipertahankan didepan panitia penguji pada tanggal 28 Februari 2011 dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji:

Nama lengkap Tanda tangan

Ketua : Ir. Petrus Kanisius Purwadi , M.T. ……….

Sekretaris : Ir. Rines, M.T. ……….

Anggota : Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T. ……….

Yogyakarta, 3 Maret 2011 Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

Dekan

(5)

iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 25 Februari 2011 Penulis

(6)

iv

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Aditya Nugraha

Nomor Mahasiswa : 095214073

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

KARAKTERISTIK PENGGERAK MULA TERMOAKUSTIK PISTON

AIR DENGAN DIAMETER SELANG OSILASI 1 INCI

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me-ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta, 25 Februari 2011

Yang menyatakan

(7)

pada suatu saat akan habis, dan juga polusi yang ditimbulkan.. Karena kesadaran akan semakin menipisnya cadangan minyak bumi itulah, para ilmuwan berlomba untuk mencari dan mengembangkan sumber energi alternatif. Termoakustik adalah salah satu prinsip yang bisa digunakan untuk menciptakan energi alternatif

Penelitian ini bertujuan membuat model alat untuk memanfaatkan energi panas yakni penggerak mula termoakustik. Energi panas dapat berasal dari energi surya, panas bumi, biogas atau panas buangan industri. Penggerak mula termoakustik mengkonversikan energi panas menjadi gerak mekanik. Gerak mekanik dapat dimanfaatkan misalnya untuk pompa air. Penelitian ini juga dilakukan untuk mengetahui karakteristik penggerak mula termoakustik yakni daya dan efisiensi maksimal.

Alat ini terdiri dari bagian pendingin, regenerator dari steelwool dengan panjang 60mm, tabung pendingin dengan diameter tabung 25 mm dan panjang tabung 100 mm, dan bagian osilasi berupa selang transparan dengan diameter 1 inci. Energi mekanik ini berupa gerak osilasi fluida zat cair dalam hal ini air yang berada di dalam selang yang sudah dibuat sedemikian rupa sehingga membentuk profil U. Osilasi adalah variasi periodik dalam hal ini terhadap waktu dari suatu hasil pengukuran. Osilasi dapat terbentuk karena adanya perbedaan tekanan di dalam alat. Untuk mengetahui karakteristik dilakukan beberapa variasi. Bagian yang divariasikan adalah tabung resonator yaitu tabung dengan diameter luar tabung 15,7 mm dan panjang 70 mm, tabung dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang 90 mm, tabung dengan diameter luar tabung 25,2 mm dan panjang 100 mm

Hasil yang didapat dari penelitian ini adalah daya maksimal yang terjadi sebesar 0,226 watt dan efisiensi maksimal terjadi yakni 0,279 %, terjadi pada penggunaan tabung resonator dengan diameter luar 25, 2 mm.

(8)

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Tugas akhir ini mengambil judul “Karakteristik Penggerak Mula Termoakustik Piston Air Dengan Diameter Selang Osilasi 1 Inci”.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini karena adanya bantuan dan kerjasama berbagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Romo Andreas Sugijopranoto, S.J., Direktur ATMI Surakarta yang memberikan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan studi di Universitas Sanata Dharma.

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

3. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Dosen Pembimbing Akademik.

4. Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T., Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 5. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing

penulis selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

(9)

vii

7. Milka Mangesti, S.Psi. atas dorongan semangat dan kasih sayang nya.

8. Semua rekan-rekan ATMI - Sanata Dharma angkatan pertama, terimakasih atas dukungan dan kerjasamanya.

9. Serta semua pihak yang telah membantu atas terselesaikannya tugas akhir ini dan tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari dalam pembahasan masalah ini masih jauh dari sempurna, maka penulis terbuka untuk menerima kritik dan saran yang membangun.

Semoga naskah ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Jika ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya, terima kasih.

Surakarta, 25 Februari 2011 Penulis

(10)

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN PERSETUJUAN ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ... iv

ABSTRAK ... v

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Tujuan ... 2

1.3 Manfaat ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ... 3

2.2 Dasar Teori ... 5

BAB III METODE PENELITIAN ... 14

3.1 Skema alat penelitian ... 14

3.2 Variabel - variabel yang divariasikan ... 16

3.3 Variabel - variabel yang diukur dan cara pengukuran ... 17

(11)

ix

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25

4.1 Hasil pengambilan data ... 25

4.2 Pembahasan ... 41

BAB V ... 54

5.1 Kesimpulan ... 54

5.2 Saran ... 54

DAFTAR PUSTAKA ... 56

(12)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Siklus termodinamika pada gas ... 5

Gambar 2.2 Siklus termoakustik………...………...6

Gambar 2. 3 Resonator ... 7

Gambar 2. 4 Material regenerator dari steel wool ... 8

Gambar 2. 5 Material regenerator dari aluminium ... 8

Gambar 2. 6 Posisi awal mesin ... 9

Gambar 2. 7 Posisi pertama setelah diberi daya input (panas)…. ... 9

Gambar 2. 8 Posisi kedua setelah diberi daya input (panas) ... 10

Gambar 2. 9 Posisi ekspansi maksimal ... 10

Gambar 2. 10 Regenerator melepas panas ke arah gas ... 10

Gambar 2. 11 Posisi kompresi maksimal ... 11

Gambar 3.1 Penggerak mula termoakustik piston air…….……...………...14

Gambar 3.2 Penggerak mula termoakustik piston pejal………...15

Gambar 3.3 Posisi ketinggian awal air ( h0 )………....17

Gambar 3.4 Penampil termokopel………..……….…18

Gambar 3.5 Papan ukur…..……….…19

(13)

xi

Gambar 4.1 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60

mm………..…..41

Gambar 4.2 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60

mm………41

Gambar 4.3 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60

mm………....42

Gambar 4.4 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60

(14)

xii

Gambar 4.5 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60

mm………..…43

Gambar 4.6 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60

mm………..…44

Gambar 4.7 Perbandingan antara suhu tabung pendingin, suhu regenerator, dan suhu tabung resonator terhadap waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………..45

Gambar 4.8 Perbandingan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm, diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm, diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool

dengan panjang regenerator 60

(15)

xiii

Gambar 4.9 Perbandingan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm, diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm, diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel

wool dengan panjang regenerator 60

mm………..……47

(16)

xiv

Gambar 4.13 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm………..…50 Gambar 4.14 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak

mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm………...…50 Gambar 4.15 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 30 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm………...…51 Gambar 4.16 Perbandingan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 30 mm, 50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120

(17)

xv

Gambar 4.17 Perbandingan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 30 mm, 50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang

(18)

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………..25 Tabel 4.1 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. (lanjutan)………....26 Tabel 4.2 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan

menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm………. ………26 Tabel 4.2 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. (lanjutan)………...….27 Tabel 4.3 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan

(19)

xvii

Tabel 4.4 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm……….…...29 Tabel 4.4 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. (lanjutan)……….….…30 Tabel 4.5 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm……….………...30 Tabel 4.5 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. (lanjutan)…………...………31 Tabel 4.6 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan

(20)

xviii

Tabel 4.7 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.……….….…33 Tabel 4.8 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. ……….………34 Tabel 4.9 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan

menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 30 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. ……….……35 Tabel 4.10 Tabel data untuk mencari daya spiritus dengan massa air yang dipakai

0,238 kg ………35

Tabel 4.11 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. ………..……….…38 Tabel 4.12 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang

(21)

xix

(22)

xx

DAFTAR NOTASI

-CP : panas spesifik pada tekanan tetap (kJ/kg.K) -f : frekuensi (Hz)

-g : percepatan gravitasi (9,81 m/det2) -h max : beda tinggi kolom air (m)

-h0 : posisi ketinggian awal air (m) -m : massa (kg)

-P : tekanan hidrostatis (N/m2)

-V : volume perbedaan tinggi kolom air (m3) -W : daya (watt)

(23)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pada kondisi saat ini, ketergantungan dunia akan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi masih sangat tinggi. Hal ini menjadi keprihatinan global, karena cadangan minyak bumi yang lambat laun semakin menipis dan pada suatu saat akan habis, dan juga polusi yang ditimbulkan. Cuaca ekstrim yang terjadi akhir – akhir ini merupakan bukti nyata dari akibat pemanasan global yang terjadi akibat efek rumah kaca, yang penyebab utamanya adalah gas CO2 hasil pembakaran dari bahan bakar yang berasal dari minyak bumi.

(24)

akan terjadi aliran panas/kalor ke dan dari dinding-dinding celah tersebut. Peristiwa semacam ini disebut sebagai efek termoakustik. Osilasi suhu ini tentu saja tidak terlalu berarti misalnya dalam kejadian gelombang suara dari manusia yang berbicara. Tetapi dengan menggunakan udara yang mendapatkan tekanan tinggi maka osilasi yang terjadi menunjukkan efek termoakustikyang signifikan.

1.2 Tujuan

1) Membuat model penggerak mula termoakustik yang berupa aplikasi dengan piston air dan dengan menggunakan piston pejal yang menggerakkan flywheel sebagai pembanding.

2) Mengetahui karakteristik yakni daya dan efisiensi maksimal dari penggerak mula termoakustik piston air yang menggunakan diameter selang osilasi 1 inci.

3) Mengetahui karakteristik dari penggerak mula termoakustik piston pejal yakni kecepatan putaran dari flywheel sebagai referensi.

1.3 Manfaat

1) Sebagai referensi untuk pengembangan prinsip termoakustik di masa mendatang untuk diaplikasikan dalam kehidupan sehari – hari.

(25)

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

Penelitian tentang termoakustik sudah dimulai sejak kira-kira 125 tahun yang lalu ketika Lord Rayleigh pertama kali memberikan paparan tentang efek thermoaccoustic melalui tulisannya “The Theory of Sound”, yang dipublikasikan pada tahun 1887. Dia mengungkapkan bahwa gelombang suara bisa menghasilkan perbedaan temperatur pada media yang dilaluinya ( gas ). Tetapi penelitian ini sempat berhenti selama kira-kira 80 tahun sampai saat Rott memulai publikasi penelitian tentang termoakustik pada tahun 1969 ( Peter Timbie, 2006).

Lebih dari 20 tahun yang lalu, Ceperley menunjukkan kemungkinan untuk mengembangkan mesin kalor tanpa bagian yang bergerak (piston). Dia mengakui bahwa gas yang berada pada aliran gelombang suara akan mengalami perubahan suhu regenerator yang berupa siklus thermodinamika seperti siklus stirling dan menyarankan sebagai mesin stirling tanpa piston dimana aliran gelombang suara berfungsi sebagai piston pada mesin stirling conventional (Yuku Ueda, 1996).

(26)

et. al., 1995 ). Penelitian pompa energi panas berbasis motor stirling dapat secara efektif memompa air dengan variasi head antara 2 – 5 m ( Mahkamov, 2003 ). Penelitian pompa air energi panas oleh Smith menunjukkan bahwa ukuran kondenser yang sesuai dapat meningkatkan daya output sampai 56% ( Smith, 2005 ). Penelitian pompa air energi panas surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor ( Sumathy et. al., 1995 ). Penelitian secara teoritis pompa air energi panas surya dengan dua macam fluida kerja, yaitu n-pentane dan ethyl ether memperlihatkan bahwa efisiensi pompa dengan ethyl ether 17% lebih tinggi dibanding n-pentane untuk tinggi head 6 m ( Wong, 2000 ). Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi panas surya pada beberapa ketingian head memperlihatkan bahwa jumlah siklus atau hari tergantung pada waktu pemanasan fluida kerja dan waktu yang diperlukan untuk pengembunan uap. Waktu pemanasan tergantung pada jumlah fluida awal dalam sistem waktu pengembunan tergantung pada luasan optimum koil pendingin ( Wong, 2001 ).

Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 39 CC dan Pemanas 266 Watt” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.139 watt, efisiensi pompa (η pompa) maksimum 0.060 % pada variasi bukaan kran 30 ºC, dan debit (Q) maksimum 0.697 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran penuh atau 0 ºC dengan pendingin udara (Suhanto, 2009).

(27)

5

maksimum 0.584 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran 0 ºC dengan pendingin udara (Nugroho, 2009).

Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 35 CC ” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.053 watt, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.015 %, dan debit (Q) maksimum 0.179 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran 0 ºC dengan pendingin udara (Setiyawan, Agung, 2011).

2.2 Dasar Teori

Prinsip kerja dari penggerak mula termoakustik yang kami teliti sebenarnya adalah proses kebalikan dari apa yang pertama kali dikemukakan oleh Lord Rayleigh. Dimana input daya adalah panas kemudian diubah menjadi energi tekanan (gas) dan gelombang suara (meskipun dalam sistem penggerak kami tidak terindikasi terdengar suara yang kemungkinan dikarenakan frekuensinya dibawah area pendengaran manusia ).

Kondisi normal Kondisi gas mampat Kondisi gas mengembang

Gambar 2.1 Siklus termodinamik pada gas

“Gambar di atas menunjukkan apa yang terjadi pada sebuah partikel gas

(28)

temperatur akan berkurang dengan seketika. Suatu partikel gas yang dimampatkan cenderung melepaskan panas ke lingkungan, sedangkan saat mengembang gas akan menyerap panas dari lingkungannya. Karakteristik ini penting untuk mesin termoakustik sebab dengan cara ini panas dapat pindahkan dari satu ruang ke ruang yang lain.

Gambar 2.2 Siklus termoakustik

(29)

7

kiri posisi seimbang). Pada setengah siklus yang kedua terjadi proses yang kebalikan. Kemudian saat ekspansi gas bergerak ke kanan (+dU) dari posisi seimbang dan disitu gas akan menyerap panas (Qc) dari regenerator. Sebuah siklus yang lengkap dikendalikan oleh suatu gelombang berjalan (suara) akan mengakibatkan kompresi gas, dan penurunan temperatur gas (Qw) di sisi kiri (-dU), ini terjadi pada saat temperatur gas (Tw) lebih tinggi daripada regenerator. Kemudian diikuti oleh ekspansi dan pengambilan panas dari regenerator (Qc) di sebelah kanan (+dU) pada saat temperatur gas yang rendah (Tc)”.

Resonator

Pada kenyataannya proses termodinamika dikendalikan dengan rambatan gelombang. Untuk meminimalkan kerugian dan menghasilkan gelombang sekuat mungkin, diperlukan suatu resonator suara. Resonator ini dapat dibandingkan dengan suatu pipa organ.

Gambar 2.3 Resonator

Frekuensi tergantung pada panjangnya, lebih panjang pipa resonator maka akan menurunkan frekuensi. Daya tergantung dari area melintang dari resonator. Sebagai tambahan, resonator berfungsi sebagai pemisah antara termoakustik di sebelah kiri dan pompa kalor di sebelah kanan.

(30)

dengan fungsi kebalikan, menciptakan kompresi dan ekspansi pada gas yang periodik. Fungsi dari resonator dapat dibandingkan dengan roda gila pada motor konvensional (ASTER, 2000-2011).

Regenerator

Selama terjadi siklus termodinamika regenerator akan menyerap kalor pada setengah siklus dan akan melepaskan panas ini pada setengah siklus yang lain. Syarat utama dari regenerator adalah materialnya bersifat konduktor panas. Kemampuan untuk menyerap dan melepas panas juga harus baik ( konstan terhadap waktu saat mengalami perubahan suhu). Hal ini akan membuat efisiensi lebih maksimal jika waktu yang dibutuhkan regenerator untuk menyerap dan melepas panas lebih kecil daripada waktu siklus termodinamika dan juga regenerator ini tidak boleh menghambat aliran gas. Material yang sesuai kriteria diatas antara lain steelwool, metal gauze atau metal foam, dan aluminium.

Gambar 2.4 Material regenerator dari steelwool

(31)

9

Prinsip kerja mesin

Dibawah ini akan dijelaskan prinsip kerja dari alat yang kami buat, yang merupakan siklus kebalikan dari konsep dasar awal dari termoakustik.

Dimulai dari kondisi saat mesin belum diberi daya input (Gambar 2. 6)

Gambar 2. 6 Posisi awal mesin

Gambar 2. 7 Posisi pertama setelah diberi daya input (panas)

(32)

Gambar 2. 8 Posisi kedua setelah diberi daya input (panas) Pada Gambar 2. 8 terlihat seiring memuainya gas suhu gas juga akan

cenderung menurun.

Gambar 2. 9 Posisi ekspansi maksimal

Pada gambar 2. 9 Terjadi ekspansi udara maksimal, disini suhu gas menjadi lebih rendah daripada suhu regenerator, dan tekanan hidrostatik air lebih besar daripada tekanan gas.

(33)

11

Pada Gambar 2.10 terlihat regenerator melepaskan panas ke gas, hal ini terjadi karena suhu gas lebih kecil daripada suhu regenerator, dan piston air akan menekan balik gas di dalam mesin.

Gambar 2. 11 Posisi kompresi maksimal

(34)

Rumus – rumus yang dipakai

Untuk menghitung tekanan dipergunakan Persamaan (2.1)

P = ρ . g . h ( 2.1 )

Pada Persamaan (2.1)

P = tekanan hidrostatis (N/m²)

ρ = massa jenis air (kg/m³)

g = percepatan gravitasi (m/det²) h = beda tinggi kolom air (m)

Dilihat secara analisis dimensional :

Secara logika ketika head nya semakin besar, maka tekanan yang terjadi semakin besar pula, maka Persamaan (2.1) dapat digunakan.

Untuk menghitung daya dipergunakan Persamaan (2.2)

W = P . V . f ( 2.2 )

Pada Persamaan (2.2) W = daya (watt)

P = tekanan hidrostatis (N/m²)

V = volume perbedaan tinggi kolom air (m3) f = frekuensi (Hz)

Dilihat secara analisis dimensional :

(35)

13 terjadi semakin besar pula, maka Persamaan (2.2) dapat digunakan.

Untuk menghitung efisiensi dipergunakan Persamaan (2.3)

η = daya penggerak x 100 % ( 2.3 ) daya spirtus rata-rata

Untuk menghitung daya spiritus dipergunakan Persamaan (2.4)

Daya spiritus = m . Cp. ΔT/Δt ( 2.4 )

Pada Persamaan (2.4) m = massa air (kg)

Cp =

ΔT = perbedaan temperature (oC)

Δt = perbedaan waktu (second)

Persamaan (2.4) merupakan pendekatan untuk mencari daya rata – rata dari spiritus. Dengan asumsi rugi – rugi akibat hilangnya kalor ke lingkungan dianggap tidak ada, dan juga kalor yang diserap oleh bejana dianggap tidak ada.

(36)

14

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema alat penelitian

Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah penggerak mula termoakustik piston air dengan diameter selang osilasi 1 inci. Sedangkan sebagai alat referensi kami memakai penggerak mula termoakustik piston pejal.

3.1.1 Penggerak mula termoakustik piston air.

Pada penggerak mula termoakustik piston air terdiri dari beberapa bagian penting. (lihat Gambar 3. 1).

Gambar 3.1 Penggerak mula termoakustik piston air 1

2

3 4

5 6

7

(37)

15

Keterangan :

1. tabung pendingin 2. pemanas spiritus 3. regenerator 4. tabung resonator 5. papan ukur 6. selang osilasi 7. fluida (air) 8. stand

3.1.2 Penggerak mula termoakustik piston pejal

Pada penggerak mula termoakustik piston pejal terdiri dari beberapa bagian penting. (lihat Gambar 3. 2).

Gambar 3.2 Penggerak mula termoakustik piston pejal dengan aplikasi flywheel 1

2

3 ₄ ₅

6

(38)

Keterangan : 1. pemanas spiritus 2. regenerator 3. tabung resonator 4. silinder

5. piston 6. flywheel 7. stand

3.2 Variabel - variabel yang divariasikan

Dari percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston air, variabel yang divariasikan adalah :

a) Ukuran tabung resonator

 Diameter luar 15,7 mm dengan panjang tabung 70 mm

 Diameter luar 20 mm dengan panjang tabung 90 mm

 Diameter luar 25,2 mm dengan panjang tabung 100 mm

Sedangkan dari percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston pejal dengan aplikasi flywheel, variabel yang divariasikan adalah :

(39)

17

3.3 Variabel - variabel yang diukur dan cara pengukuran

Untuk percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston air, variabel yang diukur adalah :

a) Suhu pada tabung pendingin. b) Suhu pada regenerator. c) Suhu pada tabung resonator. d) Panjang osilasi fluida. e) Frekuensi osilasi.

f) Ketinggian awal permukaan air (h0) dihitung dari skala pengukuran, sebelum mesin diberi daya input (energi panas).

(40)

Sedangkan untuk percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston pejal dengan aplikasi flywheel, variabel yang diukur adalah :

a) Suhu pada tabung pendingin. b) Suhu pada regenerator. c) Suhu pada titik pemanasan. d) Suhu pada silinder.

e) Putaran dari flywheel.

Cara pengukuran variabel tersebut adalah :

a) Untuk pengukuran suhu, cara pengukuran dengan menggunakan termokopel.

(41)

19

b) Untuk pengukuran panjang osilasi pada fluida digunakan papan ukur yang dipasang pada stand.

Gambar 3.5 Papan ukur

c) Untuk mengukur frekuensi dan putaran rpm pada flywheel digunakan stopwatch.

(42)

3.4 Langkah – Langkah Penelitian

a) Untuk percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston air, langkah – langkah yang dilakukan adalah :

1. Menyiapkan peralatan dan bahan. a) tabung resonator g) besi untuk stand h) tabung pendingin 2. Membuat stand.

Dengan menggunakan potongan besi profil L dan bentuk stand sesuai kebutuhan dalam rangkaian tersebut.

3. Regenerator.

Memasukkan bahan regenerator yang terbuat dari bahan steel wool dalam tabung resonator dengan diameter luar tabung 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm, dengan panjang regenerator 60 mm.

4. Membuat tabung ruang dengan menggunakan selotip listrik dan selang, tabung pendingin dengan diameter luar 25 mm dan panjang 100 mm dihubungakan dengan tabung resonator yang telah terisi regenerator. 5. Merangkai selang osilasi hingga membentuk U dengan ketinggian sesuai

(43)

21

6. Memasukan air dalam selang dan ukur ketinggian air tersebut sesuai penelitian yang akan diuji.

7. Menyiapkan pemanas spiritus untuk membakar udara di dalam tabung resonator, dengan besar api yang konstan dan sesuaikan peletakan api supaya jangan membakar generator.

8. Mencatat ketinggian awal sebelum osilasi ( ho ). Ketinggian ho diukur dari posisi skala 0 di papan ukur.

9. Pembakaran dimulai dengan menyalakan api pada pemanas spiritus dan data mulai dicatat.

10.Mencatat waktu yang diperlukan untuk 10 kali osilasi.

11.Mencatat hasil percobaan dengan rentang waktu 1 menit hingga mencapai waktu yang telah ditentukan.

12.Mengulangi langkah 3 sampai 11 dengan menggunakan tabung resonator dengan diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm sehingga di dapatkan data yang lain.

13.Mengulangi langkah 3 sampai 11 kembali dengan menggunakan tabung resonator dengan diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm sehingga di dapatkan data yang lain.

14.Melakukan perhitungan dari data – data yang telah diperoleh sehingga diperoleh daya yang terjadi.

(44)

b) Sedangkan untuk percobaan dengan menggunakan penggerak mula termoakustik piston pejal, langkah – langkah yang dilakukan adalah :

1. Menyiapkan peralatan dan bahan. a) tabung resonator

Merangkai material kayu dan plat aluminium yang telah disiapkan, serta penguat dari bahan nylon dan kaca mikha.

3. Memasang choke pada piston.

4. Memasang piston pada stand yang telah disiapkan. 5. Regenerator.

Memasukkan bahan regenerator yang terbuat dari bahan steel wool dalam tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm, dengan panjang regenerator 70 mm diukur dari ujung tabung. 6. Memasang tabung resonator yang sudah berisi regenerator ke piston yang

sudah terpasang pada stand. Diantara ring penekan dan piston, dipasang o ring agar ruangan di dalam tabung resonator benar – benar vacum.

(45)

23

8. Memasang piston dan shaft yang dihubungkan ke flywheel.

9. Memasang pemanas spiritus pada stand, dengan jarak 10 mm dari regenerator, agar regenerator tidak ikut terbakar.

10.Mencatat data awal sebelum pemanas spiritus dinyalakan.

11.Pembakaran dimulai dengan menyalakan api pada pemanas spiritus dan data mulai dicatat.

12.Mencatat waktu yang diperlukan untuk 20 kali putaran flywheel.

13.Mencatat hasil percobaan dengan rentang waktu 2 menit hingga mencapai waktu yang telah ditentukan, yaitu 60 menit.

14.Mengulangi langkah 5 sampai 13 kembali dengan regenerator yang terbuat dari bahan steel wool dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 50 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 15.Mengulangi langkah 5 sampai 13 kembali dengan regenerator yang terbuat

dari bahan steel wool dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 30 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 16.Mengulangi langkah 5 sampai 13 kembali dengan regenerator yang terbuat

dari bahan aluminium dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 70 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 17.Mengulangi langkah 5 sampai 13 kembali dengan regenerator yang terbuat

dari bahan aluminium dalam tabung resonator, dengan panjang regenerator 50 mm diukur dari ujung tabung, sehingga didapatkan data yang lain. 18.Mengulangi langkah 5 sampai 13 kembali dengan regenerator yang terbuat

(46)

(47)

25

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil pengambilan data

4.1.1 Dari pengambilan data yang telah dilakukan pada penggerak mula

termoakustik piston air dengan menggunakan selang osilasi 1 inci maka hasil yang didapat dapat dilihat pada Tabel 4.1 hingga Tabel 4.3.

(48)

Tabel 4.1 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. (lanjutan)

No Menit

(49)

27

Tabel 4.2 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm. (lanjutan)

(50)

Tabel 4.3 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25.2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

(51)

29

4.1.2 Dari pengambilan data yang telah dilakukan pada Mesin Penggerak Termoakustik Piston Pejal dengan aplikasi Flywheel (sebagai referensi) dengan menggunakan regenerator Steel wool dan alumunium dengan panjang regenerator yang divariasi dapat dilihat pada tabel 4.4 hingga tabel 4.9

Tabel 4.4 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.

(52)

Tabel 4.4 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. (lanjutan)

No Menit ke-

(53)

31

Tabel 4.5 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 50 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm. (lanjutan)

(54)

(55)

33

Tabel 4.7 Data pengujian penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.

(56)

(57)

35

No Menit ke- rata dari spiritus .

(58)

Dari tabel diatas, maka didapatkan daya spiritus rata - rata 81,2 watt.

4.1.3 Cara Perhitungan

Dari data pengamatan yang kami lakukan maka kita bisa menghitung daya yang dihasilkan oleh mesin yang kami teliti.

Misalkan kita akan menghitung daya yang dihasilkan dari variasi pertama (data dari Tabel 4.1), maka kita ambil rata-rata dari data tersebut didapat :

H-maxosilasi yang dihasilkan = 6,5 cm. Frekuensi (f) = 2,8 Hz

Maka volume air dari h-max :

Setelah dicari Volume nya, dan sudah diketahui yaitu :

(59)

37

Maka didapatkan tekanan hidrostatis air :

( Persamaan 2.1 )

Sehingga daya yang dihasilkan :

( Persamaan 2.2 )

Dari persamaan tersebut maka didapatkan Tekanan dan Daya dari mesin yang dibuat,dengan ini perancangan mesin dengan skala besar bisa dibuat lebih lanjut.

Untuk menghitung Efisiensi dari data yang peroleh, kami menghitung dengan persamaan sebagai berikut :

η = daya penggerak x 100 % ( Persamaan 2.3 ) daya spirtus rata-rata

Maka η = 0,05874 watt x 100 % 81,2 watt

(60)

4.1.4 Tabel – tabel hasil

Tabel 4.11 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

(61)

39

Tabel 4.12 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

(62)

Tabel 4.13 Tabel hasil perhitungan penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

(63)

41

4.2Pembahasan

Dibawah ini adalah grafik dan pembahasan dari penelitian yang kami lakukan.

Gambar 4.1 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

Dari Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa daya mulai naik pada menit ke 2, pada menit ke 10 sampai ke 30 daya berlangsung stabil dan mulai berfluktuasi setelah menit ke 30. Daya maksimal yang terjadi adalah 0,058 watt dan berlangsung pada menit ke 6 dan ke 8.

(64)

Dari Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa efisiensi mulai naik pada menit ke 2, pada menit ke 10 sampai ke 30 daya berlangsung stabil dan mulai berfluktuasi setelah menit ke 30. Efisiensi maksimal yang terjadi adalah 0,072 % dan berlangsung pada menit ke 6 dan ke 8.

Gambar 4.3 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa daya mulai naik pada menit ke 4, daya yang terjadi cukup stabil pada menit ke 6 sampai menit ke 48, dan setelah itu terus berfluktuasi. Daya maksimal yang terjadi adalah 0,124 watt.

(65)

43

Gambar 4.4 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa efisiensi mulai naik pada menit ke 4, efisiensi yang terjadi cukup stabil pada menit ke 6 sampai menit ke 48, dan setelah itu terus berfluktuasi. Efisiensi maksimal yang terjadi adalah 0,153 %.

Gambar 4.5 Hubungan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

(66)

Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa daya mulai terjadi pada menit ke 6, daya berfluktuasi cukup signifikan. Daya maksimal yang terjadi adalah 0,226 watt dan terjadi pada menit ke 26.

Gambar 4.6 Hubungan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

Dari Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa efisiensi mulai terjadi pada menit ke 6, efisiensinya terus berfluktuasi. Efisiensi maksimal yang terjadi adalah 0,279 % dan berlangsung pada menit ke 26.

(67)

45

Gambar 4.7 Perbandingan antara suhu tabung pendingin, suhu regenerator, dan suhu tabung resonator terhadap waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

(68)

Gambar 4.8 Perbandingan antara daya dan waktu pada penggerak mula termoakustik disimpulkan bahwa pada proses penggerak mula termoakustik piston air dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm, semakin besar tabung resonator maka daya yang terjadi semakin besar pula.

(69)

47

Gambar 4.9 Perbandingan antara efisiensi dan waktu pada penggerak mula termoakustik piston air dengan menggunakan tabung resonator diameter luar 15,7 mm dan panjang tabung 70 mm, diameter luar 20 mm dan panjang tabung 90 mm, diameter luar 25,2 mm dan panjang tabung 100 mm dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm.

Dari Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa efisiensi yang terbesar terjadi pada penggunaan tabung resonator dengan diameter luar 25, 2 mm. Sedangkan efisiensi maksimal yang terjadi adalah 0,279%. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa pada proses penggerak mula termoakustik piston air dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm, semakin besar tabung resonator maka efisiensi yang terjadi semakin besar pula.

0.00000

Waktu (menit) Tabung Resonator 15,7 mm Tabung Resonator 20 mm

(70)

Gambar 4.10 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.

Dari Gambar 4.10 dapat terlihat bahwa flywheel mulai berputar pada menit ke 2, dan setelah itu putaran berputar cukup stabil antara 100 -110 rpm. Putaran maksimal terjadi pada menit ke 14 mencapai 120 rpm.

(71)

49

(72)

Gambar 4.13 Hubungan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.

Dari Gambar 4.13 dapat terlihat bahwa flywheel mulai berputar pada menit ke 6, dan setelah itu putaran berputar cukup stabil antara menit ke 10 sampai menit ke 28 antara 70 -85 rpm. Putaran maksimal terjadi pada menit ke 14 mencapai 85 rpm.

(73)

51

(74)

Gambar 4.16 Perbandingan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 30 mm, 50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.

Dari Gambar 4.16 dapat dilihat bahwa putaran flywheel maksimal terjadi pada panjang regenerator 30 mm, putaran maksimal yang terjadi adalah 128 rpm. Jadi dapat disimpulkan pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator steel wool dengan diameter luar tabung resonator 20 mm dan panjang tabung 120 mm bahwa semakin pendek regenerator makan putaran yang dihasilkan semakin tinggi.

0

(75)

53

Gambar 4.17 Perbandingan antara waktu dan putaran flywheel pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan regenerator aluminium dengan panjang regenerator 30 mm, 50 mm, dan 70 mm menggunakan tabung resonator dengan diameter luar tabung 20 mm dan panjang tabung 120 mm.

(76)

54

BAB V

PENUTUP

5.2 Kesimpulan

Berdasar dari beberapa data yang telah diperoleh serta hasil perhitungan dan grafik dari beberapa data tersebut, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1) Model penggerak mula termoakustik yang berupa aplikasi dengan piston air dan dengan menggunakan piston pejal yang menggerakkan flywheel sebagai pembanding berhasil dibuat dan dapat berfungsi.

2) Pada penggerak mula termoakustik piston air dengan regenerator steel wool dengan panjang regenerator 60 mm yang divariasikan tabung resonatornya yaitu diameter luar 15,7 mm, 20 mm, dan 25,2 mm daya maksimal yang terjadi adalah 0,226 watt dan efisiensi maksimal yang terjadi adalah 0,279 %. 3) Pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan

regenerator steel wool dengan panjang regenerator yang divariasikan 30 mm, 50 mm, dan 70 mm, putaran flywheel maksimal yang terjadi adalah 128 rpm. 4) Pada penggerak mula termoakustik piston pejal dengan menggunakan

(77)

55

5.2 Saran

Beberapa hal yang dapat menjadi pertimbangan bagi peneliti berikutnya agar hasil percobaan menjadi lebih efektif antara lain adalah :

1) Faktor kebocoran harus diminimalkan sekecil mungkin, atau ditiadakan sama sekali, karena apabila terjadi kebocoran maka penggerak mula termoakustik tidak akan dapat bekerja.

2) Api yang dihasilkan oleh pemanas harus stabil dengan memperhatikan faktor suhu ruangan dan adanya faktor angin.

(78)