• Tidak ada hasil yang ditemukan

KARAKTERISTIK MOTOR STIRLING PISTON BEBAS BERPENDINGIN UDARA DENGAN SATU PEGAS TUGAS AKHIR - Karakteristik motor stirling piston bebas berpendingin udara dengan satu pegas - USD Repository

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2019

Membagikan "KARAKTERISTIK MOTOR STIRLING PISTON BEBAS BERPENDINGIN UDARA DENGAN SATU PEGAS TUGAS AKHIR - Karakteristik motor stirling piston bebas berpendingin udara dengan satu pegas - USD Repository"

Copied!
59
0
0

Teks penuh

(1)

i

KARAKTERISTIK MOTOR STIRLING PISTON BEBAS

BERPENDINGIN UDARA DENGAN SATU PEGAS

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

DENNY CHRISTIAN NIM : 095214014

Kepada

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

THE CHARACTERISTIC OF AIR COOLED FREE PISTON

STIRLING ENGINE WITH SINGLE SPRING

FINAL PROJECT

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

By :

DENNY CHRISTIAN NIM : 095214014

To

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2011

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(3)
(4)

iv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(5)

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah dibuat dan belum pernah diajukan di perguruan tinggi manapun. Penulis dapat mempertanggung jawabkan bahwa Tugas Akhir ini merupakan hasil karya yang otentik serta sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka

Yogyakarta, 22 September 2011

(6)

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

Nomor Mahasiswa : 095214014

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :

KARAKTERISTIK MOTOR STIRLING PISTON BEBAS

BERPENDINGIN UDARA DENGAN SATU PEGAS

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 22 September 2011

Yang menyatakan

Denny Christian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(7)

vii

INTISARI

Energi mempunyai peranan penting dalam berbagai kegiatan manusia. Hampir semua kebutuhan manusia didukung dengan penggunaan sumber energi fosil. Mesin-mesin kendaraan, mesin pompa, mesin pembangkit listrik (genset), tidak lepas dari penggunaan energi fosil. Dalam waktu jangka panjang hal ini mengakibatkan persediaan sumber energi tersebut semakin menipis. Menanggapi situasi ini perlu dikembangkan alternatif-alternatif sebagai langkah untuk menekan konsumsi penggunaan energi tersebut. Penggunaan motor stirling dapat menjadi salah satu alternatif kerena hanya memerlukan energi panas untuk menghasilkan daya.

Unjuk kerja mengenai stirling saat ini belum banyak diteliti sehingga masih perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk bisa dimanfaatkan secara optimal. Tujuan penelitian ini adalah membuat model stirling jenis piston bebas (free piston) untuk mengetahui daya dan efisiensi yang dihasilkan.

Model stirling piston bebas ini menggunakan spiritus sebagai sumber energi termal. Komponen utama yang digunakan terdiri dari bahan bahan yang mudah didapat di pasaran, seperti silinder stainless steel Ø250 x 49 mm sebagai silinder. Silinder aluminium Ø 220 x 41 mm sebagai displacer, pegas dengan panjang 270 mm dan silikon sebagai membran. Model alat yang dibuat memiliki dimensi utama 350 x 350 x 800 mm. Variasi yang dilakukan pada stirling piston bebas ini adalah variasi pada penambahan beban pada displacer dan variasi ketinggian displacer dari sisi panas.

Dari hasil perancangan model stirling piston bebas didapatkan daya maksimal sebesar 3,8 mWatt dengan efisiensi 24,99 % pada kondisi ketinggian displacer 0 mm (panjang pegas 320 mm), tanpa beban displacer (variasi 2). Sedangkan efisiensi maksimal yang dihasilkan sebesar 29,61 % dengan daya 0,3 mWatt pada kondisi ketinggian displacer 0 mm (panjang pegas 305 mm), dengan beban displacer 50 gr (variasi 1).

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah Bapa di Surga yang Maha Kuasa dan Kekal atas segala berkah dan anugerah-Nya sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini merupakan salah satu syaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Karakteristik Motor Stirling Piston Bebas Berpendingin Udara Dengan Satu Pegas” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

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

2. Bapak Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin.

3. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku Dosen Pembimbing tugas akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Doddy Purwadianto S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing Akademik.

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

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(9)

ix

7. Orang tua yang telah membiayai dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

8. Rekan sekelompok penulis yaitu Ronald Udo Saliem, dan Febritya Christ Sujatmoko, yang telah membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.

Penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini, namun sebagai manusia tentunya penulis juga menyadari bahwa yang penulis kerjakan masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Saran serta kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis harapkan demi penyempurnaan isi dan susunan laporan ini.

Penulis berharap semoga Tugas Akhir yang telah penulis susun ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca.

Yogyakarta, 22 September 2011

(10)

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ...iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi

INTISARI ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Batasan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat ... 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(11)

xi

2.1 Dasar Teori ... 5

2.2 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ... 10

2.3 Rumus Yang Digunakan ... 11

BAB III. METODE PENELITIAN ... 14

3.1 Skema Alat Penelitian ... 14

3.2 Prinsip Kerja Alat ... 18

3.3 Variabel Yang Diukur ... 18

3.4 Variabel Yang Divariasikan ... 20

3.5 Metode Langkah Pengambilan Data ... 21

3.6 Analisa Data ... 23

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25

4.1 Data Penelitian ... 25

4.2 Perhitungan dan Pembahasan ... 28

BAB V. PENUTUP ... 41

5.1 Kesimpulan ... 41

5.2 Saran ... 41

DAFTAR PUSTAKA ... 43

(12)

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data variasi pertama ketinggian displacer 0 mm, (panjang pegas 305 mm), tanpa beban ... 25 Tabel 4.2 Data variasi kedua ketinggian displacer 0 mm, (panjang

pegas 320 mm), beban displacer 50 gr ... 26 Tabel 4.3 Data variasi ketiga ketinggian displacer 1 mm, (panjang

pegas 325 mm), beban displacer 50 gr ... 26 Tabel 4.4 Data variasi keempat ketinggian displacer 2,5 mm, (panjang

pegas 328 mm), beban displacer 50 gr ... 27 Tabel 4.5 Data variasi kelima ketinggian displacer 0,4 mm, (panjang

pegas 330 mm), beban displacer 50 gr ... 27 Tabel 4.6 Hasil perhitungan variasi pertama ketinggian displacer 0 mm,

(panjang pegas 305 mm), tanpa beban displacer ... 31 Tabel 4.7 Hasil perhitungan variasi kedua ketinggian displacer 0 mm,

(panjang pegas 320 mm), beban displacer 50 gr ... 31 Tabel 4.8 Hasil perhitungan variasi ketiga ketinggian displacer 1 mm,

(panjang pegas 325 mm), beban displacer 50 gr ... 32 Tabel 4.9 Hasil perhitungan variasi keempat ketinggian displacer 2,5

mm, (panjang pegas 328 mm), beban displacer 50 gr ... 32

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(13)

xiii

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Siklus stirling ... 5

Gambar 2.2 Skema stirling tipe alpha ... 7

Gambar 2.3 Skema stirling tipe beta ... 8

Gambar 2.4 Skema stirling tipe gamma ... 8

Gambar 2.5 Skema stirling free piston ... 9

Gambar 3.1 Model konstruksi alat penelitian ... 14

Gambar 3.2 Model konstruksi membran ... 15

Gambar 3.3 Model konstruksi alat penelitian ... 16

Gambar 3.4 Ilustrasi pengukuran suhu ... 19

Gambar 3.5 Ilustrasi pengukuran panjang osilasi ... 19

Gambar 3.6 Ilustrasi variasi ketinggian displacer ... 20

Gambar 3.7 Ilustrasi variasi penambahan beban ... 21

Gambar 4.1 Hubungan temperatur tiap sisi dengan waktu ... 34

Gambar 4.2 Hubungan beda temperatur dengan waktu ... 35

Gambar 4.3 Hubungan daya dengan waktu ... 36

Gambar 4.4 Hubungan daya dengan beda temperatur ... 38

Gambar 4.5 Hubungan efisiensi dengan waktu ... 39

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(15)

xv

(16)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi memiliki peranan penting dalam kehidupan manusia dan dalam proses pembangunan serta merupakan pendukung bagi kegiatan ekonomi. Penggunaan energi di Indonesia meningkat pesat seiring dengan bertambahnya penduduk dan pertumbuhan ekonomi. Sedangkan energi yang handal dan terjangkau merupakan syarat utama untuk meningkatkan standar hidup masyarakat. Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat, maka perlu dikembangkan berbagai energi alternatif seperti energi terbarukan mengingat potensi energi di Indonesia tidaklah sedikit. Potensi energi terbarukan misalnya seperti: biomassa, energi surya, energi angin, energi air, dan lainnya sampai saat ini belum banyak dimanfaatkan.

Secara umum, masyarakat mengenal sumber penggerak untuk pembangkitan listrik, pemompaan air, penggerak mesin padi, genset, dihasilkan dari motor - motor yang menggunakan sumber energi fosil. Salah satu contohnya adalah motor diesel yang sangat populer di masyarakat. Sebenarnya masih ada teknologi lain sebagai alternatif sumber penggerak yang dapat di aplikasikan pada kehidupan sehari – hari. Salah satu contohnya adalah Stirling Engine (motor stirling) yang ditemukan oleh Robert Stirling (1790-1878) pada tahun 1816.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(17)

Teknologi motor ini sudah tercipta sejak lama, namun ditinggalkan karena dianggap tidak efisien dan kurang kompetitif dari segi daya dibandingkan dengan motor - motor yang ada saat ini. Tetapi, dalam menghadapi situasi energi yang semakin tipis, teknologi tersebut mulai mendapat perhatian kembali.

Motor stirling adalah jenis motor yang memiliki ciri pembakaran luar (external combustion engine). Tidak memerlukan banyak pemeliharaan atau perawatan, dan tidak banyak mengeluarkan polutan karena hanya membutuhkan sumber energi termal untuk menggerakkannya. Atau dengan kata lain multi bahan bakar, bahkan energi matahari pun bisa dimanfaatkan.

1.2 Batasan Masalah

Pada tugas akhir ini akan diteliti mengenai karakteristik yang dihasilkan motor stirling jenis piston bebas. Dipilihnya stirling piston bebas ini dengan alasan bahwa jenis ini merupakan jenis stirling yang sederhana, terdiri dari komponen - komponen yang mudah didapat dan tidak perlu menggunakan teknologi tinggi dalam pembuatannya. Sehingga mampu dilakukan oleh bengkel – bengkel lokal untuk pengembangan lebih lanjut.

(18)

3

a. Penelitian ini akan dilakukan dengan menggunakan spritus sebagai sumber energi. Spritus akan digunakan untuk membakar bidang bakar yang berbentuk lingkaran yang merupakan sisi panas dari stirling.

b. Masa jenis (ρ) air yang digunakan adalah 1000 kg/m3 dan tidak

mengalami perubahan sama sekali.

c. Nilai gravitasi yang digunakan untuk perhitungan adalah 9,8 m/detik2.

d. Rugi – rugi yang disebabkan gesekan antara pegas dan batang displacer, kebocoran dalam skala kecil, diabaikan.

e. Fluida kerja yang digunakan adalah udara.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian antara lain:

a. Membuat model motor stirling piston bebas berpendingin udara dengan satu pegas, panjang langkah piston 8 mm.

b. Meneliti daya (W) maksimal yang dihasilkan.

c. Meneliti efisiensi (η) maksimal dari stirling piston bebas.

1.4 Manfaat

Manfaat yang akan didapat dari pembuatan tugas akhir ini adalah: a. Menambah kepustakaan tentang motor stirling.

b. Membantu mahasiswa berlatih berpikir aktif, kreatif dan logis dalam menemukan penyelesaian masalah.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(19)
(20)

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Motor stirling merupakan motor kalor yang mengambil panas dari luar silinder kerjanya untuk dapat bergerak. Sumber panas apapun selama temperaturnya cukup tinggi, bisa digunakan untuk menggerakkan motor stirling. Motor stirling juga merupakan salah satu motor kalor dengan emisi terbersih dan juga termasuk kategori motor dengan pembakaran luar. Motor ini memanfaatkan siklus tertutup regeneratif. Dalam konteks ini, siklus tertutup berarti bahwa fluida kerja secara permanen terkurung di dalam sistem. Regeneratif menunjukkan bahwa adanya penggunaan penukar panas internal, yang dapat meningkatkan efisiensi atau biasa disebut regenerator. Siklus stirling terdiri dari dua proses isotermal dan dua proses volume konstan.

a. Tekanan - Volume b. Suhu - Entropi

Gambar 2.1 Siklus ideal motor stirling

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(21)

a) Proses 1-2 : udara berekspansi secara isotermal (temperatur tetap).

b) Proses 2-3 : udara berpindah menuju sisi dingin melewati regenerator.

c) Proses 3-4 : udara dikompresi secara isotermal.

d) Proses 4-1 : udara dipanaskan pada volume konstan dengan melewatkan udara ke regenerator dalam arah yang berlawanan dengan proses 2-3.

Prinsip kerja dari motor stirling yaitu memanfaatkan sifat udara yang memuai bila dipanaskan dan menyusut bila didinginkan. Fluida yang berada dalam stirling akan mengalami pemuaian dan penyusutan karena terdapat perbedaan temperatur sehingga motor dapat bergerak. Perbedaan temperatur mengakibatkan adanya perbedaan tekanan yang menghasilkan ekspansi dari fluida kerja. Ekspansi ini mengakibatkan piston yang dihubungkan dengan poros engkol akan berpindah dan menjadi kerja mekanik. Poros engkol dihubungkan dengan flywheel agar terjadi siklus selanjutnya.

Secara umun motor stirling dikelompokkan menjadi 3 kelompok besar yaitu Stirling Alpha, Stirling Beta, dan Stirling Gamma.

1. Stirling Tipe Alpha

(22)

7

a. Sudut poros 0° (Sumber: Urieli 1984)

b. Sudut poros 90° (Sumber: Chan 2008)

Gambar 2.2 Skema stirling alpha 2. Stirling Tipe Beta

Stirling tipe ini memiliki dua piston dalam silinder yang sama dan dihubungkan ke poros engkol yang sama. Salah satu piston berfungsi sebagai piston tenaga, dan yang lain berfungsi sebagai displacer pemindah fluida dari sisi panas ke sisi dingin.

a. (Sumber: Urieli 1984)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(23)

b. (Sumber: Urieli 1984)

Gambar 2.3 Skema stirling beta 3. Stirling Tipe Gamma

Stirling ini hampir sama dengan stirling tipe beta yaitu menggunakan displacer dan merupakan penyederhanaan dari tipe beta. Dimana displacer dan piston tenaga berada pada silinder yang berbeda tetapi masih terhubung dalam satu flywheel.

a. (Sumber: Urieli 1984)

b. (Sumber: Chan 2008)

(24)

9

A B C D

Selain stirling type alpha, beta dan gamma, motor stirling berkembang menjadi beberapa jenis salah satu contoh adalah free piston stirling engine (stirling piston bebas).

a. Displacer, piston tenaga terhubung (Sumber: Gyroscope)

b. Displacer, piston tenaga terpisah (Sumber: Hirata)

Gambar2.5 Skema stirling free piston

Stirling piston bebas memiliki design sangat sederhana. Karena tidak memiliki mekanisme engkol ataupun flywheel seperti pada stirling tipe alpha, beta, maupun gamma. Prinsip kerja dari stirling piston bebas ini adalah :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(25)

A. Fase pendinginan

Piston displacer (piston yang besar) bergerak ke bawah, pendinginan udara di dalam motor dimulai.

B. Fase kompresi

Suhu udara di dalam motor sudah dingin maka tekanan turun. Piston tenaga (piston yang kecil) tertarik ke bawah karena tekanan yang menurun. Piston displacer berada di dasar silinder dan pendinginan sudah mencapai puncaknya. C. Fase pemanasan

Piston displacer terdorong ke atas oleh pegas. Pemanasan udara di dalam motor dimulai.

D. Fase ekspansi

Suhu udara di dalam motor meningkat maka tekanan udara juga meningkat. Udara memuai dan piston tenaga akan terdorong ke atas. Piston displacer berada di sisi atas dan pemanasan mencapai puncaknya.

2.2 Penelitian yang Pernah Dilakukan

(26)

11

Penelitian pompa energi panas berbasis motor stirling dapat secara efektif memompa air dengan variasi head antara 2 – 5 m ( Mahkamov, 2003 ).

Penelitian lain yang pernah dilakukan seperti dalam Tugas Akhir “Motor Stirling Piston Air Dengan Menggunakan Pendingin”

menghasilkan daya maksimun sebesar 0,513 watt pada alat, daya pemompaan maksimum sebesar 0,188 watt, efisiensi fluidine maksimum sebesar 0,171 sedangkan efisiensi pompa maksimum sebesar 4,020. (Tulistiono, 2006).

Penelitian tentang “Pemodelan Pompa Air Dengan Penggerak

Stirling Piston Air”. Mampu memompa air dengan ketinggian head

maksimum 40 cm dengan menghasilkan efisiensi motor stirling sebesar 0,1 – 0,25%, dan efisiensi pompanya maksimum 0,45 %. (Wijaya, 2006).

2.3 Rumus – Rumus Yang Digunakan

Frekuensi adalah banyaknya osilasi tiap satuan waktu. Dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

𝑓

=

𝑛

𝑡

(Hz)

(2.1)

dengan :

n : jumlah langkah

t : waktu yang diperlukan (detik)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(27)

Kecepatan air yang dipindahkan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

v = f x 2 x h (m/s) (2.2) dengan :

f : frekuensi (Hz) h : panjang langkah (m)

Volume Air yang Dipindahkan dapat dihitung dengan persamaan :

𝑉 = A x v (m3/s) (2.3)

dengan :

` A : luas penampang selang (m2) v : kecepatan osilasi (m/detik)

Tekanan yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan : P = ρ x g x h (N/m²) (2.4)

dengan :

ρ : massa jenis air (kg/m3)

g : percepatan grafitasi (m/s²)

h : panjang osilasi (m)

(28)

13

W = P x 𝑉 (watt)

(2.5)

dengan:

P : tekanan yang dihasilkan (N/m2)

𝑉 : Volume Air yang Dipindahkan pada selang osilasi (m3/s)

Efisiensi stirling dapat dihitung dengan persamaan (Cengel,2006):

𝜂𝑠𝑡𝑖𝑟𝑙𝑖𝑛𝑔= 1− 𝑇𝐿

𝑇𝐻 × 100 % (2.6)

dengan:

𝑇𝐿 : temperatur sisi dingin (Kelvin)

𝑇𝐻 : temperatur sisi panas (Kelvin)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(29)

14

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Skema Alat Penelitian

Model stirling piston bebas yang dibuat terdiri dari beberapa komponen utama yaitu displacer (piston), membran, silinder dan pegas. Sistem osilasi air menggunakan selang waterpas yang dihubungkan pada bagian sisi dingin dari alat stirling. Motor striling piston bebas ini menggunakan plat besi siku lubang sebagai dudukannya.

(30)

15

Keterangan :

1. Beban 6. Sisi Panas

2. Pegas 7. Silinder

3. Batang displacer 8. Displacer

4. Membran 9. Rangkai

5. Sisi dingin 10. Selang osilasi

Gambar 3.2 Model konstruksi membran membran

multiplex

karet

karet

karet multiplex

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(31)

Gambar 3.3 Model konstruksi alat penelitian

Gambar 3.1 memperlihatkan model dari alat stirling piston bebas yang telah dibuat. Gambar 3.2 dan 3.3 memperlihatkan susunan membran serta dimensi dari silinder, displacer dan batang displacer.

Komponen-komponen dari stirling piston bebas terdiri dari beberapa komponen yang mudah didapat dan mudah dikerjakan.

(32)

17

akan terjadi gesekan yang menghambat laju dari langkah displacer tersebut. Displacer ini hanya berfungsi sebagai pemindah fluida dari sisi panas ke sisi dingin atau sebaliknya.

Membran terbuat dari bahan yang elastis dan tahan terhadap panas. Pada alat ini digunakan membran dengan susunan seperti pada Gambar 3.2.

Pegas yang digunakan memiliki angka kekakuan pegas sebesar 24,5 (k= 24,5 N/m) dengan panjang normal 270 mm. Pegas ini berfungsi sebagai pembawa displacer dan juga memberikan gaya angkat pada displacer.

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

a. Stopwatch

Digunakan untuk mengukur waktu saat air mulai berosilasi dan menghitung frekuensi / langkah terhadap waktu.

b. Termokopel & Termometer

Digunakan untuk mengukur suhu pada sisi panas dan sisi dingin. c. Milimeter blok

Digunakan untuk mengukur panjang langkah osilasi. d. Spiritus

Digunakan sebagai sumber energi termal dari pompa.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(33)

3.2. Prinsip Kerja Alat

Prinsip kerja dari motor stirling piston bebas ini adalah, ketika bagian sisi panas menerima panas dari sumber energi termal maka fluida kerja (udara) di dalam stirling akan mengembang sehingga tekanan menjadi naik. Karena tekanan naik, membran akan mengembang dan displacer akan bergerak ke atas (ekspansi). Pergerakan displacer ini menyebabkan udara yang berada di sisi dingin berpindah ke sisi panas.

Ketika displacer mencapai titik mati atas, maka semua udara yang semula berada di sisi dingin sudah berpindah ke sisi panas. Selain memindahkan udara, displacer juga menekan pegas. Karena pegas memiliki gaya balik, maka ketika tertekan akan memberikan gaya dorong kepada displacer.

Displacer yang mendapat gaya dorong dari pegas akan bergerak ke bawah (kompresi). Pergerakan displacer ini menyebabkan udara yang berada di sisi panas berpindah ke sisi dingin. Karena udara menjadi lebih dingin, maka tekanan menjadi turun dan membran akan menyusut. Proses ini akan terjadi terus menerus selama terdapat perbedaan temperatur antara sisi panas dan sisi dingin.

3.3. Variabel yang Diukur

Variabel-variabel yang diukur antara lain :

(34)

19

Gambar 3.4 Ilustrasi pengukuran suhu

b. Panjang langkah osilasi adalah jarak air yang diukur antara titik atas dangan titik bawah pada selang osilasi saat stirling mulai bergerak.

h

a. Keadaan air awal b. Keadaan air ketika osilasi

Gambar 3.5 Ilustrasi pengukuran panjang osilasi

c. Jumlah langkah : bahwa 1 kali langkah dihitung saat displacer mencapai titik atas (TMA) / titik mati bawah (TMB).

misal 1 kali langkah = TMB – TMA – TMB T2

T1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(35)

3.4. Variabel yang Divariasikan

Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu: 1. Posisi ketinggian awal displacer.

Posisi ketinggian awal displacer dari sisi panas antara lain: 0 mm, 1 mm, 2,5 mm, dan 4 mm. Posisi ketinggian displacer juga dipengaruhi oleh kondisi pertambahan panjang pegas..

Gambar 3.6 Ilustrasi variasi ketinggian displacer 2. Penambahan beban pada batang displacer.

Variasi penambahan beban pada displacer antara lain: 0 gram (tanpa beban), dan 50 gram.

a. Posisi ketinggian displacer 0 mm dari sisi panas.

y₁ y₂

y ₁

(36)

21

a. Tanpa beban b. Dengan Beban

Gambar 3.7 Ilustrasi variasi penambahan beban

Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan daya stirling (W) dan efisiensi stirling (η stirling).

3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data

Pengambilan data diperoleh melalui percobaan alat. Metode yang dipakai untuk mengumpulkan data yaitu dengan menggunakan metode langsung.

Berikut adalah langkah langkah pengambilan data :

A. Variasi pertama, ketinggian displacer 0 mm, (panjang pegas 305 mm), tanpa beban :

1. Pegas diturunkan, panjang pegas diukur 305 mm. 2. Penambahan beban pada displacer adalah tanpa beban. 3. Posisi ketinggian displacer dari sisi panas adalah 0 mm. 4. Pemanas mulai dinyalakan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(37)

5. Suhu sisi panas dan sisi dingin, panjang langkah osilasi, frekuensi yang dihasilkan stirling piston bebas dicatat setiap 10 menit selama 60 menit.

B. Variasi kedua, ketinggian displacer 0 mm, (panjang pegas 320 mm), beban displacer 50 gr :

1. Pegas diturunkan, panjang pegas diukur 320 mm. 2. Penambahan beban pada displacer adalah 50gr.

3. Posisi ketinggian displacer dari sisi panas adalah 0 mm. 4. Pemanas mulai dinyalakan.

5. Suhu sisi panas dan sisi dingin, panjang langkah osilasi, frekuensi yang dihasilkan stirling piston bebas dicatat setiap 10 menit selama 60 menit.

C. Variasi ketiga, ketinggian displacer 1 mm, (panjang pegas 325 mm), beban displacer 50 gr :

1. Pegas diturunkan, panjang pegas diukur 325 mm. 2. Penambahan beban pada displacer adalah 50 gr.

3. Posisi ketinggian displacer dari sisi panas adalah 1 mm. 4. Pemanas mulai dinyalakan.

5. Suhu sisi panas dan sisi dingin, panjang langkah osilasi, frekuensi yang dihasilkan stirling piston bebas dicatat setiap 10 menit selama 60 menit.

(38)

23

1. Pegas diturunkan, panjang pegas diukur 328 mm. 2. Penambahan beban pada displacer adalah 50 gr.

3. Posisi ketinggian displacer dari sisi panas adalah 2,5 mm.

4. Pemanas mulai dinyalakan.

5. Suhu sisi panas dan sisi dingin, panjang langkah osilasi, frekuensi yang dihasilkan stirling piston bebas dicatat setiap 10 menit selama 60 menit.

E. Variasi kelima, ketinggian displacer 4 mm, (panjang pegas 330 mm), beban displacer 50 gr :

1. Pegas diturunkan, panjang pegas diukur 330 mm. 2. Penambahan beban pada displacer adalah 50 gr.

3. Posisi ketinggian displacer dari sisi panas adalah 4 mm (ditengah-tengah).

4. Pemanas mulai dinyalakan.

5. Suhu sisi panas dan sisi dingin, panjang langkah osilasi, frekuensi yang dihasilkan stirling piston bebas dicatat setiap 10 menit selama 60 menit.

3.6 Analisa Data

Data yang diambil akan dipakai dalam perhitungan. Panjang langkah osilasi (h) dan frekuensi (f) yang didapat dari percobaan digunakan untuk menghitung kecepatan air yang dipindahkan pada selang osilasi (v). Dengan mengetahui hasil perhitungan kecepatan air yang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(39)
(40)

25

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Penelitian

Data pengujian yang didapat terdiri dari beberapa variasi yang telah dituliskan penulis pada BAB III metode penelitian.

Pengambilan data pada percobaan pertama, kondisi panjang pegas 305 mm, ketinggian displacer 0 mm dari sisi panas, tanpa beban. Berikut data yang didapatkan :

Tabel 4.1 Data variasi pertama ketinggian displacer 0 mm, (panjang pegas 305 mm), tanpa beban.

Menit T1 T2 Panjang Jumlah Langkah

Pada percobaan ini, alat berhenti pada menit ke 40 dan juga karena temperatur pada sisi panas yang terjadi terlalu tinggi dikhawatirkan akan merusak membran.

Pengambilan data pada percobaan kedua, ketinggian displacer 0 mm dari sisi panas, kondisi panjang pegas 320 mm, beban pada displacer 50 gr. Berikut data yang didapatkan:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(41)

Tabel 4.2 Data variasi kedua ketinggian displacer 0 mm, (panjang pegas 320 mm), beban displacer 50 gr.

Menit T 1 T 2 Panjang Jumlah langkah

Pengambilan data pada percobaan ketiga, ketinggian displacer 1 mm dari sisi panas, kondisi panjang pegas 325 mm, beban pada displacer 50 gr. Berikut data yang didapatkan:

Tabel 4.3 Data variasi ketiga ketinggian displacer 1 mm, (panjang pegas 325mm), beban displacer 50 gr.

(42)

27

Pengambilan data pada percobaan keempat, ketinggian displacer 2,5 mm dari sisi panas, kondisi panjang pegas 328 mm, beban pada displacer 50 gr. Berikut data yang didapatkan:

Tabel 4.4 Data variasi keempat ketinggian displacer 2,5 mm, (panjang pegas 328mm), beban displacer 50 gr.

Menit T 1 T 2 Panjang Jumlah langkah

Pengambilan data pada percobaan kelima, ketinggian displacer 0,4 mm dari sisi panas, kondisi panjang pegas 330 mm, beban pada displacer 50 gr. Berikut data yang didapatkan :

Tabel 4.5 Data variasi kelima ketinggian displacer 0,4 mm, (panjang pegas 330mm), beban displacer 50 gr.

Menit T 1 T 2 Panjang Jumlah langkah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(43)

4.2. Perhitungan dan Pembahasan

Berikut ini adalah contoh perhitungan yang digunakan untuk menghitung data percobaan dari variasi pertama hingga variasi kelima. Contoh perhitungan diambil dari data 4.1 pada menit ke sepuluh. Jumlah langkah osilasi yang terjadi adalah 17 kali, maka frekuensi yang dihasilkan adalah :

𝑓 =𝑛𝑡 = 17

10×60 = 0,028 𝐻𝑧 𝑛 : banyak langkah osilasi

𝑡 : waktu yang diperlukan (s)

Karena frekuensi didapat 0,02833 maka kecepatan air yang dipindahkan pada selang osilasi didapat :

𝑣 =𝑓× 2 ×𝑕

Volume air yang dipindahkan dihitung dengan :

𝑉 =𝐴×𝑣

𝑉 =𝜋

(44)

29

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

Sedangkan daya didapatkan :

𝑊 =𝑃×𝑉

𝑊 = 735,75𝑁 𝑚2× 0,0000003027 m

3 s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(45)

𝑊 = 0,0002227 𝑁𝑚 𝑠

𝑊 = 0,0002227 𝑊𝑎𝑡𝑡

𝑊 = 222,7 × 10−6 𝑊𝑎𝑡𝑡

𝑃 : Tekanan (𝑁 𝑚2)

𝑉 : Volume air yang dipindahkan pada selang osilasi (𝑚3 𝑠)

Efisiensi stirling :

𝜂 = 1−𝑇𝐿

𝑇𝐻 × 100%

𝜂 = 1−39,3+273 ,15

135 +273 ,15 × 100%

𝜂 = 23,37 %

(46)

31

Tabel 4.6 Hasil perhitungan variasi pertama ketinggian displacer 0 mm, (panjang pegas 305 mm), tanpa beban.

Menit T 1 T 2 Panjang Jumlah Langkah f v 𝑉 P W η

Ke (°C) (°C) Osilasi Osilasi (Hz) (m/detik) (m³/detik) (N/m²) (Watt) Stirling

(cm) (kali) x10⁻⁶ x10⁻⁶ x10⁻⁶ (%)

0 30,2 28,4 0,0 0 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,59

4 122,1 31,8 3,0 1 0,004 230,95 0,02 294,30 4,84 22,85

10 134,6 39,3 7,5 17 0,028 4250,00 0,30 735,75 222,70 23,37

20 136,3 47,4 7,0 26 0,043 6066,67 0,43 686,70 296,70 21,71

30 190,4 53,7 9,0 28 0,047 8400,00 0,60 882,90 528,19 29,49

40 197,3 58,0 7,0 30 0,050 7000,00 0,50 686,70 342,35 29,61

Tabel 4.7 Hasil perhitungan variasi kedua ketinggian displacer 0 mm, (panjang pegas 320 mm), beban displacer 50 gr.

Menit T 1 T 2 Panjang Jumlah Langkah f v 𝑉 P W η

Ke (°C) (°C) Osilasi Osilasi (Hz) (m/detik) (m³/detik) (N/m²) (Watt) Stirling

(cm) (kali) x10⁻⁶ x10⁻⁶ x10⁻⁶ (%)

0 40,0 37,2 0,0 0 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,89

1 53,0 36,0 2,5 1 0,017 833,33 0,06 245,25 14,56 5,21

10 79,5 44,3 11,0 41 0,068 15033,33 1,07 1079,10 1155,36 9,98

20 135,0 50,7 17,5 43 0,072 25083,33 1,79 1716,75 3066,85 20,65

30 174,3 62,5 20,0 41 0,068 27333,33 1,95 1962,00 3819,37 24,99

40 178,6 65,9 18,0 38 0,063 22800,00 1,62 1765,80 2867,32 24,95

50 183,0 70,4 17,5 34 0,057 19833,33 1,41 1716,75 2424,95 24,68

60 177,0 68,0 16,0 37 0,062 19733,33 1,41 1569,60 2205,92 24,21

31

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(47)

32

Tabel 4.8 Hasil perhitungan variasi ketiga ketinggian displacer 1 mm, (panjang pegas 325 mm), beban displacer 50 gr.

Menit T 1 T 2 Panjang Jumlah Langkah f v 𝑉 P W η

Ke (°C) (°C) Osilasi Osilasi (Hz) (m/detik) (m³/detik) (N/m²) (Watt) Stirling

(cm) (kali) x10⁻⁶ x10⁻⁶ x10⁻⁶ (%)

0 32,7 31,4 0,0 0 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,43

3 63,0 31,5 2,0 1 0,007 266,67 0,02 196,20 3,73 9,37

10 83,4 42,1 10,5 43 0,072 15050,00 1,07 1030,05 1104,06 11,58

20 90,2 47,3 9,5 48 0,080 15200,00 1,08 931,95 1008,87 11,81

30 96,7 49,7 8,5 50 0,083 14166,67 1,01 833,85 841,31 12,71

40 107,1 50,4 8,5 50 0,083 14166,67 1,01 833,85 841,31 14,91

50 112,0 51,0 8,5 49 0,082 13883,33 0,99 833,85 824,48 15,84

60 115,8 51,4 8,3 51 0,085 14025,00 1,00 809,33 808,40 16,56

Tabel 4.9 Hasil perhitungan variasi keempat ketinggian displacer 2,5 mm, (panjang pegas 328 mm), beban displacer 50 gr.

Menit T 1 T 2 Panjang Jumlah Langkah f v 𝑉 P W η

Ke (°C) (°C) Osilasi Osilasi (Hz) (m/detik) (m³/detik) (N/m²) (Watt) Stirling

(cm) (kali) x10⁻⁶ x10⁻⁶ x10⁻⁶ (%)

0 33,9 32,5 0,0 0 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,46

3 100,8 33,5 6,0 1 0,006 666,67 0,05 588,60 27,95 18,00

10 136,4 43,6 10,0 31 0,052 10333,33 0,74 981,00 721,95 22,66

20 150,8 49,6 10,0 44 0,073 14666,67 1,04 981,00 1024,71 23,87

30 145,6 50,9 9,5 45 0,075 14250,00 1,01 931,95 945,82 22,61

40 144,0 51,8 8,5 46 0,077 13033,33 0,93 833,85 774,00 22,10

50 151,0 53,0 8,0 48 0,080 12800,00 0,91 784,80 715,43 23,11

(48)

33

Tabel 4.10 Hasil perhitungan variasi kelima ketinggian displacer 0,4 mm, (panjang pegas 330mm), beban displacer 50gr.

Menit T 1 T 2 Panjang Jumlah Langkah f v 𝑉 P W η

Ke (°C) (°C) Osilasi Osilasi (Hz) (m/detik) (m³/detik) (N/m²) (Watt) Stirling

(cm) (kali) x10⁻⁶ x10⁻⁶ x10⁻⁶ (%)

0 29,9 28,8 0,0 0 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,36

5 113,0 33,0 3,0 1 0,003 200,00 0,01 294,30 4,19 20,72

10 122,7 39,5 9,8 19 0,032 6175,00 0,44 956,48 420,64 21,02

20 125,1 46,4 9,5 46 0,077 14566,67 1,04 931,95 966,84 19,76

30 127,7 49,2 8,8 47 0,078 13708,33 0,98 858,38 838,03 19,58

40 132,5 50,0 8,3 47 0,078 12925,00 0,92 809,33 744,99 20,34

50 142,2 50,7 7,8 49 0,082 12658,33 0,90 760,28 685,40 22,03

60 128,0 49,6 7,0 49 0,082 11433,33 0,81 686,70 559,16 19,54

33

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(49)

Untuk lebih memudahkan dalam pembahasan, maka hasil perhitungan dapat disajikan dalam bentuk gambar grafik.

a. Variasi 1 dan variasi 2

b. Variasi 3, variasi 4, dan variasi 5

Gambar 4.1 Hubungan temperatur tiap sisi dengan waktu. 0

1. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 305 mm), tanpa beban

2. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 320 mm), beban displacer 50 gr

T

3. Posisi displacer = 1 mm, (panjang pegas 325 mm), beban displacer 50 gr

4. Posisi displacer = 2,5 mm, (panjang pegas 328 mm), beban displacer 50 gr

5. Posisi displacer = 4 mm, (panjang pegas 330 mm), beban displacer 50 gr

(50)

35

35

Gambar 4.2 Hubungan beda temperatur dengan waktu.

Gambar 4.2, menunjukkan hubungan beda temperatur tiap variasi terhadap waktu. Pada awal motor stirling bekerja beda temperatur yang terjadi semakin besar. Ketika mencapai waktu tertentu beda temperatur cenderung mengalami penurunan. Hal ini dipengaruhi oleh kondisi temperatur yang terjadi pada sisi panas maupun sisi dingin. Dari gambar 4.1 terlihat bahwa temperatur sisi panas yang terjadi semakin tinggi pada saat awal karena kompor spiritus masih menghasilkan panas yang maksimal. Setelah waktu tertentu panas yang dihasilkan kompor spiritus menurun karena berkurangnya jumlah spiritus yang ada di kompor spiritus.

0

1. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 305 mm), tanpa beban

2. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 320 mm), beban displacer 50 gr 3. Posisi displacer = 1 mm, (panjang pegas 325 mm), beban displacer 50 gr 4. Posisi displacer = 2,5 mm, (panjang pegas 328 mm), beban displacer 50 gr 5. Posisi displacer = 4 mm, (panjang pegas 330 mm), beban displacer 50 gr

B

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(51)

36 Menurunnya panas yang dihasilkan mengakibatkan turunnya temperatur pada sisi panas.

Kenaikan temperatur juga dialami pada sisi dingin, tetapi tidak secepat pada sisi panas. Kenaikan temperatur sisi dingin disebabkan oleh rambatan panas yang terjadi di dalam silinder.

Gambar 4.3 Hubungan daya dengan waktu.

Gambar 4.3 menunjukkan bahwa variasi 2 menghasilkan daya paling besar diantara variasi yang lain. Daya maksimal yang dihasilkan pada variasi 2 sebesar 3819,7 x 10-6 Watt (3,8 mWatt). Hal ini

1. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 305 mm), tanpa beban

2. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 320 mm), beban displacer 50 gr 3. Posisi displacer = 1 mm, (panjang pegas 325 mm), beban displacer 50 gr 4. Posisi displacer = 2,5 mm, (panjang pegas 328 mm), beban displacer 50 gr 5. Posisi displacer = 4 mm, (panjang pegas 330 mm), beban displacer 50 gr

(52)

37

37 memiliki rata – rata paling tinggi diantara variasi yang lain. Dapat dilihat dari data yang diperoleh bahwa variasi 2 juga memiliki rata – rata panjang langkah osilasi yang paling besar yaitu 12,8 cm.

Variasi 1 dan variasi 2 meskipun memiliki volume udara yang dipanaskan sama, daya rata – rata yang dihasilkan variasi 2 lebih besar karena terdapat penambahan beban sebesar 50 gram pada batang displacer. Daya rata – rata pada variasi 2 yaitu 1,9 mWatt sedangkan pada variasi 1 sebesar 0,2 mWatt.

Pada variasi 2 ketika displacer bergerak menuju sisi panas terdapat dua gaya yang bekerja yaitu gaya pegas dan gaya berat. Berbeda dengan variasi 1 hanya terdapat gaya pegas saja ketika displacer bergerak menuju sisi panas. Gaya pegas terjadi karena perubahan panjang pegas pada saat displacer bergerak ke sisi dingin. Sedangkan gaya berat terjadi karena adanya beban tambahan. Gaya pegas pada variasi 1 dan variasi 2 bisa dianggap sama karena pergerakan displacer ke sisi dingin menyebabkan perubahan panjang pegas yang sama.

Gaya berat pada variasi 2 menyebabkan displacer bergerak ke sisi panas lebih cepat sehingga mengakibatkan kecepatan aliran osilasi menjadi lebih cepat (rata – rata kecepatan aliran pada variasi 2 sebesar 1,6 cm/detik, sedangkan variasi 1 sebesar 0,4 cm/detik).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(53)

38

Gambar 4.4 Hubungan daya dengan beda temperatur.

Daya yang dihasilkan untuk tiap variasi tidak hanya dipengaruhi oleh beda temperatur. Hal ini dapat dilihat dari Gambar 4.4 yang menunjukkan daya yang dihasilkan setiap variasi berbeda meskipun mempunyai beda temperatur yang sama. Variasi 2 menghasilkan daya maksimal sebesar 3,8 mWatt pada beda temperatur 111,8 °C. Sedangkan variasi 1 yang memiliki beda temperatur paling besar yaitu 139,9 °C menghasilkan daya sebesar 0,3 mWatt.

0

1. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 305 mm), tanpa beban

2. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 320 mm), beban displacer 50 gr 3. Posisi displacer = 1 mm, (panjang pegas 325 mm), beban displacer 50 gr 4. Posisi displacer = 2,5 mm, (panjang pegas 328 mm), beban displacer 50 gr 5. Posisi displacer = 4 mm, (panjang pegas 330 mm), beban displacer 50 gr

(54)

39

39

Gambar 4.5 Hubungan efisiensi dengan waktu.

Gambar 4.5 menunjukkan bahwa variasi 1 menghasilkan efisiensi paling tinggi diantara semua variasi. Efisiensi maksimal yang dihasilkan pada variasi ini adalah 29,61%. Hal ini dikarenakan pada variasi 1 beda temperatur yang terjadi juga paling tinggi diantara semua variasi. Semakin besar beda temperatur yang terjadi maka efisiensi yang dihasilkan juga akan semakin tinggi.

Gambar 4.6 menunjukkan bahwa efisiensi yang dihasilkan dari tiap variasi hampir sama dalam setiap beda temperatur. Hal ini berarti hanya beda temperatur yang mempengaruhi efisiensi yang dihasilkan.

0

1. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 305 mm), tanpa beban

2. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 320 mm), beban displacer 50 gr 3. Posisi displacer = 1 mm, (panjang pegas 325 mm), beban displacer 50 gr 4. Posisi displacer = 2,5 mm, (panjang pegas 328 mm), beban displacer 50 gr 5. Posisi displacer = 4 mm, (panjang pegas 330 mm), beban displacer 50 gr

Waktu (menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(55)

40

Gambar 4.6 Hubungan efisiensi dengan beda temperatur. 0

1. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 305 mm), tanpa beban

2. Posisi displacer = 0 mm, (panjang pegas 320 mm), beban displacer 50 gr 3. Posisi displacer = 1 mm, (panjang pegas 325 mm), beban displacer 50 gr 4. Posisi displacer = 2,5 mm, (panjang pegas 328 mm), beban displacer 50 gr 5. Posisi displacer = 4 mm, (panjang pegas 330 mm), beban displacer 50 gr

(56)

41

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Telah berhasil dibuat model motor stirling jenis piston bebas. 2. Variasi dengan kondisi ketinggian displacer 0 mm, panjang pegas

305 mm, tanpa beban (variasi 1) merupakan variasi yang memiliki efisiensi maksimal sebesar yaitu 29,61 %, daya yang dihasilkan sebesar 0,3 mWatt.

3. Variasi dengan kondisi ketinggian displacer 0 mm, panjang pegas 320 mm, beban pada displacer 50 gr (variasi 2) merupakan variasi yang memiliki daya maksimal yaitu sebesar 3,8 mWatt, dengan efisiensi (η stirling) sebesar 24,99 %.

5.2 Saran

1. Dalam merancang pemanas sebaiknya nyala api sewaktu proses pemanasan diberikan sungkup agar proses pemanasan berlangsung stabil.

2. Dalam proses pengambilan data sebaiknya dipastikan terlebih dahulu bahwa tidak ada kebocoran pada stirling karena dapat mempengaruhi proses osilasi air. Biasanya kebocoran terdapat pada penggunaan sealer untuk menutup sambungan dan sebaiknya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(57)

42 digunakan sealer yang memiliki ketahanan panas tinggi (high temp).

3. Dalam proses pengambilan data perhatikan suhu yang di ukur pada sisi panas maupun pada sisi dingin, karena bila suhu terlalu tinggi udara panas yang berada di dalam stirling akan mempengaruhi kondisi membran menjadi rusak / bocor.

(58)

43

DAFTAR PUSTAKA

Cengel, Yunus A., Michael A. Boles., 2006, Thermodynamics An Engineering Approach, Fifth Edition, McGraw-Hill, New York.

Chan, Yefri., 2008, Pembangkit Energi Menggunakan Mesin Stirling,

http://yefrichan.wordpress.com/2010/05/17/pembangkit-energi-menggunakan-mesin-stirling/, diakses 20 Juli 2011.

Giles, RV., 1986, Mekanika Fluida dan Hidraulika, Erlangga, Jakarta.

Gyroscope. Free Piston Stirling Engine Kit.

http://gyroscope.com/images/stirlingfreepiston/freepistonstirling.pdf, 19 Juli 2011.

Hirata, Koichi., Prototype of a free piston type Stirling engine, http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/english/fpse.htm, diakses 19 Juli 2011. Mahkamov, K.., Djumanov, D., Thermal Water Pumps On The Basis Of Fluid

Piston Solar Stirling Engine, 1st International Energy Conversion Engineering Conference, 17-21 August 2003, Portsmouth, Virginia

Tulistiono., 2006, “Motor Stirling Piston Air Dengan Menggunakan Pendingin”,

Skripsi, Teknik Mesin USD, Yogyakarta.

Tuttle, M., A Discussion of the Stirling Engine – Produced in ME 355, http://www.me.washington.edu/people/faculty/tuttle/stirling.php, diakses 20 Juli 2011.

Urieli, Israel ; Berchowitz, D.M., 1984, Stirling Cycle Analysis, http://www.ohio.edu/people/urieli/stirling/me422.html, diakses pada 20 Juli

Wijaya, Yohanes, B., 2006, “Pemodelan Pompa Air Dengan Penggerak Stirling

Piston Air”, Skripsi, Teknik Mesin USD, Yogyakarta.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(59)

44

LAMPIRAN

Gambar Alat

Gambar

Tabel 4.9 Hasil perhitungan variasi keempat ketinggian displacer 2,5
Tabel 4.10 Hasil perhitungan kelima ketinggian displacer 0,4 mm,
Gambar 4.6 Hubungan efisiensi dengan beda temperatur .............................. 40
Gambar 2.1 Siklus ideal motor stirling
+7

Referensi

Dokumen terkait

pengaruh penerapan strategi belajar aktif Giving Question and Getting Answers terhadap Pemecahan Masalah matematika materi penyajian data pada peserta didik.. kelas

RKA - SKPD 2.2.1 Rincian Anggaran Belanja Langsung Menurut Program dan Per Kegiatan Satuan Kerja Perangkat Daerah. RKA - SKPD 3.1 Rincian Penerimaan

Fase ini berfokus pada “ apa ” (what); di mana pada definisi ini pengembang perangkat lunak harus mengidentifikasi informasi apa yang akan diproses, fungsi dan

bahwa berdasarkan pertimbangan sebagaimana dimaksud dalam huruf a, perlu menetapkan Peraturan Kepala Badan tentang Pendelegasian Wewenang dan Pemberian Kuasa Penandatanganan

• Susunan dari sejumlah n antena-antena sejenis, dapat diperhatikan sebagai susunan sejumlah n sumber isotropik dengan catuan arus dan fasa tertentu, sehingga memiliki

Oleh karena itu upaya atau kebijakan apapun yang ditempuh, baik menyangkut perbaikan infrastruktur, perbaikan penyediaan sarana produksi usaha tani, seperti benih dan

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengolahan makanan di lingkungan kantin sekolah dasar wilayah Kecamatan Bangkinang telah memenuhi syarat dimana hasil observasi

Jika seseorang tidak memiliki rasa percaya diri dalam dirinya, maka ia akan cenderung bergantung pada orang lain secara berlebihan untuk merasa dirinya baik.. Sehingga ia akan