i
Karakteristik Pompa Air Energi Termal Dengan Massa Fluida Kerja 185 gr
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Program Studi Sains dan Teknologi
Oleh:
Pramuditya Asmara Yunanta NIM : 055214040
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
ii
CHARACTERISTIC OF THERMAL WATER PUMP WITH 185 GRAM MASS OF WORKING FLUID
FINAL ASSIGNMENT
Presented as a meaning for gaining engineering holder
in Mechanical Engineering study programme
by
Pramuditya Asmara Yunanta Student Number : 055214040
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA
vi ABSTRAK
Sumber air umumnya terletak lebih rendah dari tempat air tersebut digunakan, sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber ke tempat dimana air tersebut digunakan. Dalam kehidupan sehari–hari banyak kita jumpai, pompa air yang dioperasikan menggunakan energi minyak bumi (dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua daerah di Indonesia, terdapat jaringan listrik atau belum memiliki sarana transportasi yang baik untuk mendapatkan bahan bakar minyak. Selain bahan bakar minyak, sebenarnya ada energi alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air, salah satunya adalah energi termal. Sebagai contoh energi termal dapat berasal dari alam (energi surya atau panas bumi) dapat juga menggunakan panas buang sisa hasil industri. Tetapi informasi tentang unjuk kerja pompa air energi surya di indonesia belum banyak, sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinan pemanfaatannya. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti, yaitu untuk menjajagi kemungkinan pembuatan pompa air energi surya. Karena kendala cuaca, energi surya disimulasikan dengan kompor spirtus. Dari penelitian ini dapat diketahui debit, efisiensi sensibel, efisiensi laten, efisiensi sistem dan daya pompa yang dapat dihasilkan.
vii
dengan menguanakan fluida kerja spirtus 185 gram antara lain temperatur fluida kerja mula-mula (Tk1 minimum), temperatur fluida kerja setelah selang waktu tertentu (Tk1 maksimum), temperatur air pendingin masuk kondenser (Tk3), temperatur air pendingin keluar kondenser (Tk2), dan Daya Kompor (Wk). Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut dilakukan perhitungan untuk mendapatkan massa uap fluida kerja (mg), daya pemompaan (Wp), fraksi uap (Xuap), efisiensi evaporator (ηC) dan efisiensi sistem (ηSistem). Efisiensi kolektor terdiri dari efisiensi sensibel kolektor (ηS) dan efisiensi laten kolektor (ηL). Data tersebut diperoleh dengan fluida kerja spirtus dan memvariasikan (head) pemompaan yaitu 0,5 m; 1 m; 1,5 m; 2 m.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugrah-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat penulis selesaikan tepat pada waktunya.. Tugas akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Judul tugas akhir yang diambil adalah Karakteristik Pompa Air Energi termal Dengan Massa Fluida Kerja 185 gram. Adapun alasan penulis memilih judul ini, adalah adanya penggunaan pompa air listrik di masyarakat untuk memenuhi kebutuhan air dalam kehidupan sehari-hari, sehingga penulis mencoba mencari solusi bagaimana cara untuk mengatasi kebutuhan akan air dalam masyarakat tanpa menggunakan energi listrik. Jika dibuat dalam skala ukuran yang besar, pompa air energi termal ini akan menghasilkan debit air yang sangat besar. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Budi Sugiharto S.T.,M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin dan Dosen Pembimbing Akademik.
3. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
4. Serta semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu per satu, yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki dalam penulisan tugas akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga penelitian dan tugas akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.Terima kasih.
Yogyakarta, 30 Desember 2008
x DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
ABSTRAK ... vi
HALAMAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.l Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 2
BAB II. LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori ... 3
2.1 Cara Kerja Alat ... 7
2.2 Penelitian ... 8
BAB III. METODE PENELITIAN 3.1 Deskripi Alat ... 10
3.2 Peralatan Pendukung ... 11
3.3 Variabel Yang Divariasikan ... 12
3.4 Analisa Data ... 13
3.5 Jalannya Penelitian ... 13
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Penelitian dengan Massa Fluida Kerja 185 gram ... 15
4.2 Pengolahan Dan Perhitungan ... 20
4.2.1 Perhitungan Untuk Variasi head 0.5 meter ... 20
4.2.2 Hasil Perhitungan Variasi head 1 meter ... 23
4.2.3 Hasil Perhitungan Variasi head 1.5 meter ... 24
4.2.4 Hasil Perhitungan Variasi head 2 meter ... 24
4.3 Grafik Hasil Perhitungan Data Dan Pembahasan ... 25
BAB V. PENUTUP 5.1Kesimpulan ... 40
5.2Saran ... 40
DAFTAR PUSTAKA ... 41
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Skema sistem alat penelitian ... 7 Gambar 3.1. Penempatan termokopel ... 10 Gambar 4.1. Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu pada
head pemompaan 0.5 meter. ... 26 Gambar 4.2. Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu pada
head pemompaan 1 meter ... 26 Gambar 4.3. Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu pada
head pemompaan 1.5 meter ... 27 Gambar 4.4. Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu pada
head pemompaan 2 meter ... 28 Gambar 4.5. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada
head pemompaan 0.5 meter ... 28 Gambar 4.6. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada
head pemompaan 1 meter ... 29 Gambar 4.7. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada
head pemompaan 1.5 meter... 30 Gambar 4.8. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada
head pemompaan 2 meter... 31 Gambar 4.9. Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu pada
head pemompaan 0.5 meter ... 32 Gambar 4.10. Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu pada
xii
Gambar 4.11. Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu pada
head pemompaan 1.5 meter... 33 Gambar 4.12. Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu pada
head pemompaan 2 meter... 34 Gambar 4.13. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada
head pemompaan 0.5 meter ... 35 Gambar 4.14. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada
head pemompaan 1 meter... 35 Gambar 4.15. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada
head pemompaan 1.5 meter... 36 Gambar 4.16. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada
head pemompaan 2 meter... 37 Gambar 4.17. Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu pada
head pemompaan 0.5 meter ... 38 Gambar 4.18. Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu pada
head pemompaan 1 meter... 38 Gambar 4.19. Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu pada
head pemompaan 1.5 meter... 39 Gambar 4.20. Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu pada
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data variasi ketinggian 0.5 meter ... 15
Tabel 4.2. Data variasi ketinggian 1, meter . ... 16
Tabel 4.3. Data variasi ketinggian 1.5 meter . ... 17
Tabel 4.4. Data variasi ketinggian 2 meter ... 18
Tabel 4.5. Data percobaan pemansan air ... 21
Tabel 4.6. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 0,5 meter ... 23
Tabel 4.7. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 1 meter. ... 24
Tabel 4.8. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 1,5 meter. ... 24
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air merupakan salah satu kebutuhan pokok masyarakat, yang dapat digunakan
untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari masyarakat untuk minum, memasak,
mencuci dan lain-lain. Sumber air yang tersedia biasanya terletak lebih rendah atau
berada di bawah permukaan tanah, misalnya sumur atau bak penampungan. Maka
diperlukan pompa air untuk mengalirkan dari sumber air menuju ke tempat dimana
air tersebut akan digunakan.
Karena perkembangan teknologi yang pesat maka ada beberapa alternatif pompa
yang dapat dipilih diantaranya pompa air yang digerakkan dengan energi minyak
bumi (dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua
daerah di Indonesia terdapat jaringan listrik atau belum memiliki sarana transportasi
yang baik sehingga bahan bakar minyak tidak mudah didapat, sehingga biaya yang
dikeluarkan relatif lebih mahal. Jika penyediaan air dilakukan dengan tenaga
manusia maka bukan hanya tenaga tetapi waktu untuk melakukan kegiatan lain yang
lebih produktif akan berkurang.
Alternatif lain adalah memanfaatkan sumber energi alam untuk memompa
air, adalah dengan memanfaatakan energi air, angin atau energi surya. Pemanfaatan
energi surya untuk memompa air dapat dilakukan dengan dua cara yaitu
menggunakan sel surya atau menggunakan kolektor surya. Menggunakan kolektor
termal merupakan teknologi yang sederhana dan murah sehingga mempunyai
2
kerja kolektor surya untuk memompa air atau yang lebih sering disebut pompa air
energi surya di indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian
untuk menjajagi kemungkinannya.
1.2. Perumusan Masalah
Untuk mengetahui debit (Q) dan Efisiensi (η) yang dihasilkan pompa air energi
surya kolektor kaca parabola silinder dengan fluida kerja spirtus dengan
menggunakan pipa alumunium dan variasi ketinggian pemompaan yang digunakan
yaitu 0,5 m; 1 m; 1,5 m dan 2 meter. Karena faktor cuaca maka energi termal yang
dihasilkan dari radiasi sinar matahari diganti dengan menggunakan kompor spirtus.
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan penelitian yaitu mengetahui daya pemompaan, efisiensi sensibel,
efisiensi laten, efisiensi sistem dan debit yang dihasilkan.
Manfaat penelitian yaitu :
1. Dapat dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan energi
surya, sehingga dapat diaplikasikan menjadi alat yang berguna bagi
masyrakat.
2. Pembuatan pompa air energi surya menggunakan bahan yang ada di
3 BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Dasar Teori
Daya Kompor
Daya kompor diperoleh dengan memanaskan sejumlah air dengan
menggunakan kompor spirtus. Sehingga untuk memperoleh daya kompor dapat
menggunakan persaman berikut
t T C
m
Wk = a. p.Δ (1)
Dengan :
Wk : Daya Kompor (W)
ma : massa air (kg)
CP : panas jenis fluida kerja (J/(kg.K))
t : waktu pemanasan (s)
ΔT : kenaikan temperatur air (0C)
Efisiensi Sensibel Evaporator
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 dengan jumlah
energi termal yang datang selama interval waktu tertentu.
(2) dt
Wk
T C
m f P
S .
.
. Δ
=
4 dengan :
CP : panas jenis fluida kerja (J/kg.K)
dt : lama waktu pemanasan (s)
Wk : Daya Kompor (W)
mf : massa fluida kerja pada evaporator (kg)
ΔT : kenaikan temperatur fluida kerja (0C)
Efisiensi Laten Evaporator
Efisiensi laten evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah
energi yang digunakan dalam proses penguapan fluida kerja dengan jumlah energi
yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi laten evaporator dapat dihitung dengan
persamaan :
(3)
dengan :
dt : lama waktu pembentukan uap (s)
Wk : Daya kompor (W)
hfg : panas laten fluida yang dipanasi (J/(kg))
mg : massa uap fluida kerja (kg)
Massa uap fluida kerja (mg)
Massa uap fluida kerja adalah bersarnya uap yang dihasilkan fluida kerja saat
penguapan. Massa uap fluida kerja (mg) dapat dihitung dengan:
V
mg = ρ ⋅ (4)
dt Wk
h m g fg L
. . =
5 dengan:
ρ : massa jenis uap (kg/m3)
V : volume langkah kerja pompa membran (m3)
Efisiensi Evaporator
Efisiensi evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi
yang berguna (menaikkan temperatur dan menguapkan fluida kerja) dengan jumlah
energi yang datang selama waktu tertentu atau efisiensi evaporator merupakan
jumlah efisiensi sensibel dan efisiensi laten evaporator. Efisiensi kolektor dapat
dihitung dengan persamaan :
L S
C
η
η
η
=
+
(5)dengan:
ηS : efisiensi sensibel kolektor
ηL : efisiensi laten kolektor
Daya Pemompaan
Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:
H Q g
WP = ρ. . . (6)
dengan:
ρ : massa jenis air (kg/m3)
g : percepatan gravitasi (m/s2)
Q : debit pemompaan (m3/s)
6 Fraksi Uap
Fraksi uap yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:
% 100 × =
evp uap uap
m m
X (7)
dengan :
muap = massa uap (kg)
mevp = massa evaporator (kg)
Efisiensi Sistem
Efisiensi sistem didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan
yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan jumlah radiasi surya yang datang
selama waktu tertentu. Efisiensi sistem dapat dihitung dengan persamaan :
(8)
dengan :
Wk : daya kompor (Watt)
Wp : daya pemompaan (Watt)
Debit pemompaan
Debit yang dihasilkan setiap kali pemompaan setiap satu satuan waktu. Persamaan
untuk menghitung debit adalah sebagai berikut :
Qbuang = 1 t Vbuang
Δ (9) Wk
W P Sistem =
7 Dengan :
Qbuang = Debit pemompaan (ltr/s)
buang
V = Volume air yang dihasilkan (ltr)
1 t
Δ = Waktu pemompaan (s)
2.2. Cara Kerja Alat
Gambar 2.1. Skema alat penelitian
Pompa air yang digunakan adalah pompa jenis membran. Kondenser yang
digunakan dapat berbentuk tabung. Pada penelitian ini sebagai pendingin kondenser
digunakan air dalam tangki dan dihubungkan ke kondenser dengan pipa. Tangki
diletakkan lebih tinggi dari kondenser agar air pendingin dapat bersirkulasi secara
8
Evaporator dipanasi dengan kompor spirtus yang berfungsi untuk
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 kondenser mengalami pengembunan dan
fluida kerja kembali ke evaporator. Pengembunan uap ini menyebabkan tekanan
dalam pompa turun (dibawah tekanan atmosfir atau vakum) sehingga air dari sumber
masuk dalam pompa melalui katup satu arah, dan proses langkah tekan pompa akan
terjadi kembali, 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 kondenser) 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 bukan air
dari tangki atas. Fluida kerja yang digunakan umumnya adalah fluida cair misalnya
air atau fluida cair yang mempunyai titik didih yang rendah (agar mudah menguap).
2.3. Penelitian yang Pernah Dilakukan
Penelitian pada pompa air energi surya memperlihatkan bahwa waktu
pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk
kondensor (Sumathy et. al., 1996). Sebuah prototipe pompa air energi surya yang
bekerja dengan siklus Rankin diuji untuk mengetahui unjuk kerjanya menggunakan
9
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 ethyl ether 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 waktu
pemanasan fluida kerja dan waktu yang diperlukan untuk pengembunan uap. Waktu
pemanasan tergantung pada jumlah fluida awal dalam sistem. Waktu pengembunan
tergantung pada luasan optimum koil pendingin (Wong, 2001). Penelitian pompa air
energi surya termal menggunakan kolektor pelat datar sederhana seluas 1 m2, fluida
kerja ethyl ether menghasilkan kapasitas pemompaan 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 penguapan dan
10
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Deskripsi Alat
Pompa air energi termal pada penelitian ini terdiri dari 3 komponen utama:
1. evaporator berupa pipa aluminium
2. Pompa membran ( balon ) dengan fluida kerja.
3. Kondenser sebagai tempat pengembunan sehingga uap air dapat
menjadi fluida cair dan kembali ke kolektor.
Gambar dan Keterangan
Skema pompa air energi surya dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 3.2. Penempatan Termokopel
1 2
3
4 5
6
8 7
9
10 11
13 12
11
Keterangan:
1.Pipa alumunium yang dipanasi sebagai evaporator
2.Saluran fluida kerja
3.Kondenser
4.Pompa membran
5.Tangki pendingin kondenser
6.Bak penampung air bagian bawah
7.Katup satu arah sisi masuk pompa
8.Katup satu arah sisi tekan pompa
9.Saluran air hasil pemompaan
10.Bak penampung hasil pemompaan
11.Termokopel pada evaporator
12.Termokopel pada air masuk kondenser
13.Termokopel pada air keluar kondenser
14.Pipa penampung air
3.2 Peralatan Pendukung
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :
a. Manometer
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan fluida kerja pada saat
12
b. Stopwatch
Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pengoperasian pompa air,
waktu yang diperlukan untuk penguapan, maupun untuk menghitung
waktu air mengalir .
c. Gelas Ukur
Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari
pompa air setelah jangka waktu tertentu. Gelas ukur yang dipakai
maksimal dapat mengukur 1 liter.
d. Ember
Ember digunakan untuk menampung air yang akan dipompa. Air
didalam ember ini juga dijaga ketinggiannya agar sama dari waktu ke
waktu dengan cara diisi secara terus menerus.
f. Thermometer Loger
Alat ini digunakan untuk mengukur suhu pada evaporator, dan suhu air
setelah atau sebelum masuk kondensor. Pencatatan dilakukan setiap 1
menit.
3.3 Variabel Yang Divariasikan
Adapun variabel yang digunakan dalam pengujian yaitu dengan
menggunakan fluida spirtus dan variasi head pompa yang digunakan
13
3.4 Analisa Data
Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian yaitu :
1. Volume out put air (V) dan waktu tekan air (s) yang digunakan
untuk menghitung debit aliran air (Q).
2. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan debit aliran (Q) untuk
menghitung daya pompa (Wp).
3. Massa fluida pada evaporator (mf), perbedaan suhu (∆T) dan
waktu pemanasan dan penguapan (s) untuk menghitung efisiensi
kolektor (ηc).
4. Perhitungan daya pompa (Wp) dan perhitungan daya kompor yang
digunakan (Wk) untuk menghitung efisiensi sistem (ηsistem).
Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :
1. Hubungan daya pemompaan, efisiensi sensibel evaporator, efisiensi
laten evaporator dan efisiensi sistem dengan waktu, menurut jumlah
fluida kerja mula-mula, dan ketinggian head pemompaan
2. Hubungan efisiensi sensibel evaporator, efisiensi laten evaporator dan
efisiensi sistem dengan daya pemompaan
3.5 Jalannya Penelitian
Tahapan Pelaksanaan :
a. Mempersiapkan pompa yang telah berisi fluida kerja dengan head
pemompaan yang diinginkan.
14
c. Mencatat suhu fluida kerja mula-mula (Tk1 minimum), suhu air
pendingin setelah (Tk2) dan sebelum (Tk3 )melalui kondensor, diikuti
pencatatan waktu menggunakan stopwacth.
d. Mencatat suhu fluida kerja pada saat terjadi pemompaan (Tk1
maksimum), suhu air pendingin setelah (Tk2) dan sebelum (Tk3)
melalui kondensor, serta tekanan yang terbaca pada manometer (Pf).
e. Mencatat out put air yang dihasilkan (ml), bersamaan dengan
pencatatan waktu air mengalir (t.uap).
f. Mencatat suhu fluida kerja pada saat terjadi penghisapan (Tk1
minimum), suhu air pendingin setelah (Tk2) dan sebelum (Tk3)
melalui kondensor.
g. Percobaan tersebut diulangi dengan ketinggian head pemompaan
15
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Hasil Penelitian dengan Massa Fluida Kerja 185 gram
Tabel 4.1. Data variasi ketinggian 0.5 meter.
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm2 ml detik detik
1 13:00 0 26 25 26 0.00
2 13:05 120 45 24 25 0.02
3 13:06 60 49 25 25 0.03 140 133 14
4 13:10 240 65 25 25 0.05
5 13:11 60 69 25 25 0.07 25 25 17
6 13:15 240 48 25 25 0.00
7 13:16 60 53 26 25 0.05 38 49 8
8 13:18 120 61 26 25 0.05 100 69 12
9 13:20 120 69 26 25 0.08
10 13:25 300 49 27 26 0.00
11 13:28 180 54 26 26 0.05 150 120 7
12 13:30 120 69 27 26 0.08
13 13:33 300 72 27 26 0.08 23 24 17
14 13:35 120 73 27 26 0.08
15 13:40 300 70 27 26 0.00
16 13:43 180 75 27 27 0.06 23 33 18
17 13:45 120 73 27 27 0.05
18 13:47 120 75 27 27 0.08 8 10 8
19 13:50 180 44 27 27 0.00
20 13:51 60 53 27 27 0.04 110 63 9
21 13:55 240 73 27 27 0.07 42 97 15
22 14:00 300 70 27 27 0.00
23 14:02 120 57 27 27 0.04 145 82 20
24 14:05 180 74 27 27 0.08
25 14:08 180 57 27 27 0.04 140 80 9
26 14:10 120 69 27 27 0.07
27 14:14 240 74 27 27 0.05 20 8 34
28 14:15 60 73 27 26 0.07
16
Tabel 4.1. Data variasi ketinggian 0,5 meter ( lanjutan ).
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm2 ml detik detik
30 14:25 60 46 27 27 0.00
31 14:27 120 52 27 26 0.04 25 9 7 32 14:28 60 58 27 27 0.05 25 17 8 33 14:30 120 59 27 27 0.05 85 49 12 34 14:34 240 59 27 27 0.05 120 83 11
35 14:35 60 68 27 27 0.06
36 14:37 120 69 27 27 0.05 25 23 21
37 14:40 180 72 27 27 0.07
38 14:45 300 75 27 27 0.00
39 14:46 60 75 27 27 0.08 55 10 18
40 14:50 240 74 27 27 0.00
41 14:51 60 75 27 27 0.08 40 7 23
42 14:55 240 74 27 27 0.00
43 14:56 60 72 27 26 0.07 45 27 17
Tabel 4.2. Data Variasi ketinggian 1 meter.
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm2 ml detik detik
1 09:30 0 24 24 24 0.00
2 09:35 300 35 25 25 0.07
3 09:37 120 43 25 24 0.08 45 60 20
4 09:40 180 51 25 25 0.00
5 09:45 300 48 25 25 0.01
6 09:46 60 49 25 25 0.09 100 107 15
7 09:50 240 52 26 25 0.10
8 09:53 180 61 26 26 0.10 32 24 17
9 09:55 120 60 26 26 0.08
10 10:00 300 62 26 25 0.05
11 10:05 300 59 27 26 0.00
12 10:10 300 46 27 26 0.08
13 10:11 60 49 26 26 0.09 40 59 12
14 10:13 120 54 27 26 0.10 85 66 9
17
Tabel 4.2. Data Variasi ketinggian 1 meter ( lanjutan ).
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm2 ml detik detik
15 10:15 180 64 27 27 0.10 20 16 9
16 10:20 300 65 27 26 0.09
17 10:22 120 65 27 27 0.01 30 22 32
18 10:25 180 65 27 26 0.00
19 10:30 300 65 27 27 0.00
20 10:34 240 50 27 27 0.08 65 67 9
21 10:35 60 51 27 27 0.08
22 10:39 240 64 27 27 0.10 40 50 27
23 10:40 60 66 27 27 0.10
24 10:45 300 67 27 27 0.05
25 10:50 300 44 27 27 0.00
26 10:52 120 51 27 26 0.08 80 74 10
27 10:55 180 65 27 27 0.10 40 37 24
28 11:00 300 44 27 27 0.05
29 11:05 300 44 27 27 0.00
30 11:10 300 53 27 27 0.08 85 63 8
Tabel 4.3. Data Variasi ketinggian 1,5 meter.
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm2 ml detik detik
1 11:19 0 35 26 25 0.00
2 11:20 60 35 25 25 0.00
3 11:25 300 44 26 25 0.05
4 11:26 60 50 26 25 0.10 150 124 15
5 11:30 240 67 26 25 0.09
6 11:35 300 66 27 25 0.09
7 11:38 180 38 27 26 0.00
8 11:40 120 41 27 26 0.00
9 11:43 180 51 26 26 1.20 141 229 10
10 11:45 120 54 27 26 0.12
11 11:50 300 67 27 26 0.13
12 11:55 300 67 27 26 0.10
13 12:00 300 68 27 26 0.12
18
Tabel 4.3. Data Variasi ketinggian 1,5 meter ( lanjutan ).
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam Detik °C °C °C kg/cm2 ml detik detik
15 12:10 420 67 27 26 0.00
16 12:11 60 67 27 26 0.12 48 142 37
17 12:15 240 69 27 26 0.13
18 12:20 300 67 27 26 0.00
19 12:22 120 68 26 26 0.13 30 90 19
20 12:25 180 69 27 26 0.13
21 12:30 300 70 27 26 0.08
22 12:32 120 41 27 26 0.00
23 12:35 180 48 27 26 0.08
24 12:35 0 50 27 26 0.11 115 140 15 25 12:41 360 66 27 26 0.14 26 67 2
26 12:45 240 69 27 26 0.13
27 12:50 300 69 27 26 0.12
28 12:55 300 69 27 27 0.11
29 12:57 120 40 27 26 0.00
30 13:00 180 44 27 27 0.11 143 87 17
31 13:03 180 58 26 26 0.13
32 13:10 420 41 27 26 0.00
33 13:13 180 49 27 26 0.11 140 241 15
34 13:15 120 61 27 27 0.13
35 13:20 300 67 27 26 0.13
36 13:25 300 67 27 26 0.00
37 13:30 300 67 27 27 0.10
38 13:35 300 66 27 26 0.12 5 15 2
39 13:40 300 67 27 26 0.08
40 13:47 420 38 27 26 0.00
41 13:50 180 43 27 26 0.08
42 13:51 60 50 27 27 0.12 138 254 15
43 13:55 240 62 27 27 0.13
Tabel 4.4. Data Variasi ketinggian 2 meter
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm2 ml detik detik
1 12:08 0 24 24 24 0.00
19
Tabel 4.4. Data Variasi ketinggian 2 meter (lanjutan).
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm2 Ml detik detik 3 12:13 180 43 25 24 0.02 48 57 5
4 12:15 120 48 25 24 0.10
5 12:20 300 70 25 24 0.16
6 12:25 300 69 25 24 0.16
7 12:30 300 54 26 24 0.00
8 12:35 300 54 26 25 0.17 32 27 10
9 12:45 600 53 26 25 0.04
10 12:50 300 54 27 26 0.05
11 12:53 180 58 27 26 0.17 40 37 37
12 12:55 120 72 27 27 0.12
13 13:00 300 59 27 27 0.11
14 13:02 120 67 27 27 0.16 8 28 48
15 13:05 180 57 27 26 0.02
16 13:10 300 59 27 26 0.10
17 13:11 60 61 27 27 0.16 10 40 5
18 13:15 240 54 27 27 0.03
19 13:20 300 56 27 27 0.05
20 13:25 300 57 27 26 0.09
21 13:30 300 54 27 27 0.05
22 13:34 240 56 27 27 0.17 6 13 18
23 13:35 60 54 27 27 0.15
24 13:40 300 53 27 27 0.06
25 13:44 240 53 27 27 0.16 3 17 19
26 13:45 60 58 27 27 0.16
27 13:50 300 51 27 27 0.01
28 13:54 240 58 27 26 0.17 3 5 39
29 13:55 60 54 27 27 0.07
20
4.2. Pengolahan dan perhitungan
4.2.1. Perhitungan Untuk Variasi Head 0.5 meter
Perhitungan debit dapat dihitung dengan persamaan 9, halaman 6:
Vbuang = 140 ml = 140.10-6 m3
∆t = 133 s
Qbuang = 1 t Vbuang
Δ = 133( ) ) ( 10
140 6 3
s m − ⋅
= 0.0000011
( )
s m3Perhitungan daya pompa ( Wp ) :
Perhitungan daya pompa dapat dihitung dengan persamaan 6, halaman 5 :
Wp =ρ⋅g⋅H⋅Q
= ⎟⋅
( )
⋅ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 2 3 9,81 1000s m m
kg 0.5
( )
m ⋅ 0.0000011( )
s m3= 0,00516 Watt
Fraksi uap yang dihasilkan ( X uap ):
Perhitungan fraksi uap dapat dihitung dengan persamaan 7, halaman 6 :
%
100
×
=
evp uap uapm
m
X
% 100 185 , 0 000011 , 0 × = uap X % 00592 , 0 = uap XPerhitungan Daya Kompor ( Wk )
Perhitungan daya kompor dapat dihitung dengan persamaan 1, halaman 3 :
dt
T
C
m
21
Dengan menggunakan percobaan memanasakan air 300 ml. Diperoleh data sebagai
berikut :
Tabel 4.5. Data percobaan pemanasan air.
menit Suhu ΔT Wk
0 27
3 34 7 73.5 4 37.5 3.5 73.5 5 40.5 3 63 6 43.5 3 63 7 46.5 3 63 8 49.5 3 63
Jadi Wk rata-rata yang dipakai dalam perhitungan adalah 66.5 Watt,
PERHITUNGAN EFISIENSI SENSIBEL EVAPORATOR.
Perhitungan efisiensi sensibel evaporator dapat dihitung dengan persamaan 2,
halaman 3:
PERHITUNGAN MASSA UAP FLUIDA KERJA ( Mg ).
Perhitungan massa uap fluida kerja dihitung dengan persamaan 4, halaman 4:
membran
g
V
m
=
ρ
⋅
Mg = 0,07825 (kg/m3 ) x 0,000140 ( m3 )
Mg = 0,000011 kg
dt
Wk
T
C
m
f PS
.
.
.
Δ
=
η
(
)
100 %22
PERHITUNGAN EFISIENSI LATEN EVAPORATOR.
Perhitungan efisiensi laten evaporator dihitung dengan persamaan 3, halaman 4 :
PERHITUNGAN EFISIENSI EVAPORATOR (ηC)
Perhitungan efisiensi evaporator dapat dihitung dengan persamaan 5, halaman 5 :
L S
C
η
η
η
=
+
= 74.7583 %
PERHITUNGAN EFISIENSI SISTEM (
η
sistem)Perhitungan efisiensi sistem dapat dihitung dengan persamaan 8, halaman 6 :
dt Wk t WP Sistem . . = Δ
η
(
)
100 %) ( 360 5 , 66 2385100 ) ( 00001 , 0 x s watt kg J kg L × ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ × = η % 1091 , 0 = L η % 1091 , 0 % 6491 . 74 + = C
η
(
)
360 ( ) 5 , 65 ) ( 360 ) ( 00516 , 0 s Watt s Watt Sistem × × = η % 0,0121 = Sistemη
dt
Wk
T
C
m
f PS
.
.
.
Δ
23
Dengan perhitungan yang sama, maka didapatkan data hasil perhitungan
massa fluida kerja mula-mula 185 gr, dengan ketinggian head pemompa 0,5 meter, 1
meter, 1,5 meter, 2 meter sebagai berikut :
Tabel 4.6.Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 0,5 meter
t-tekan
t-hisap Q Wp X Uap
Efisiensi Sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Total Efisiensi Sistem
s s ltr/menit Watt (%) (%) (%) (%) (%)
133 14 0.0632 0.00516 0.00592 74.65 0.10915 74.7583 0.00776 25 17 0.0600 0.00491 0.00255 77.89 0.66225 78.5570 0.00738 49 8 0.0465 0.00380 0.00192 51.93 0.25836 52.1882 0.00572 69 12 0.0870 0.00711 0.00730 77.89 0.69311 78.5878 0.01069 120 7 0.0750 0.00613 0.00788 13.63 0.43364 14.0652 0.00922 24 17 0.0575 0.00470 0.00266 70.11 0.71748 70.8227 0.00707 33 18 0.0418 0.00342 0.00301 3.89 0.58896 4.4837 0.00514 10 8 0.0480 0.00392 0.00105 9.74 0.67603 10.4129 0.00590 63 9 0.1048 0.00856 0.00555 43.82 0.58168 44.3975 0.01288 97 15 0.0260 0.00212 0.00505 97.37 0.33695 97.7054 0.00319 82 20 0.1061 0.00867 0.00873 44.51 0.70063 45.2119 0.01304 80 9 0.1050 0.00858 0.00843 55.18 0.69338 55.8688 0.01291 8 34 0.1500 0.01226 0.00251 47.29 2.02550 49.3187 0.01844 9 7 0.1667 0.01363 0.00121 32.96 0.89016 33.8456 0.02049 17 8 0.0882 0.00721 0.00158 58.42 0.61178 59.0328 0.01085 49 12 0.1041 0.00851 0.00567 9.74 0.75967 10.4965 0.01279 83 11 0.0867 0.00709 0.00800 4.87 0.63315 5.5015 0.01066 23 21 0.0652 0.00533 0.00255 97.37 0.71984 98.0883 0.00802 10 18 0.3300 0.02698 0.00720 12.98 4.64768 17.6301 0.04057 7 23 0.3429 0.02803 0.00523 3.89 4.82875 8.7234 0.04215 27 17 0.1000 0.00818 0.00520 7.79 1.24780 9.0372 0.01229
4.2.2. Hasil perhitungan Untuk Variasi Head 1 meter
Tabel 4.7. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 1 meter
t-tekan
t-hisap Q
Daya
Pompa X Uap
Efisiensi Sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Total Efisiensi Sistem s s ltr/menit ( Watt ) (%) (%) (%) (%) (%)
24
Tabel 4.7. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 1 meter (lanjutan)
24 17 0.0800 0.0131 0.00002 33.3834 0.6377 34.0211 0.019669 59 12 0.0407 0.0067 0.00002 12.2991 0.1903 12.4895 0.010001 66 9 0.0773 0.0126 0.00004 48.6842 0.4468 49.1310 0.018999 16 9 0.0750 0.0123 0.00002 97.3684 0.6669 98.0354 0.018440 22 32 0.0818 0.0134 0.00003 2.7819 0.7567 3.5388 0.020116 67 9 0.0582 0.0095 0.00003 24.3421 0.2890 24.6311 0.014312 50 27 0.0480 0.0079 0.00003 54.5263 0.4268 54.9532 0.011802 74 10 0.0649 0.0106 0.00004 19.4736 0.3338 19.8074 0.015948 37 24 0.0649 0.0106 0.00003 68.1578 0.6000 68.7579 0.015948 63 8 0.0810 0.0132 0.00004 15.5789 0.4495 16.0284 0.019903
4.2.3. Hasil Perhitungan Untuk Variasi Head 1,5 meter
Tabel 4.8. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 1,5 meter
t-tekan
t-hisap Q
Daya
Pompa X Uap
Efisiensi Sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Total Efisiensi Sistem
s s ltr/menit Watt (%) (%) (%) (%) (%)
124 15 0.7258 0.1780 0.00067 41.7293 3.6029 45.3322 0.27 229 10 0.3694 0.0906 0.00066 1.1455 1.9009 3.0464 0.14 142 37 0.2028 0.0497 0.00044 11.1278 2.0410 13.1689 0.07 90 19 0.2000 0.0491 0.00029 1.7703 2.1055 3.8758 0.07 140 15 0.4929 0.1209 0.00052 26.9636 2.4465 29.4101 0.18 67 2 0.2328 0.0571 0.00023 51.9298 2.2444 54.1742 0.09 87 17 0.9862 0.2419 0.00047 22.5485 3.5856 26.1341 0.36 241 15 0.3485 0.0855 0.00059 7.4899 1.6304 9.1203 0.13 15 2 0.2000 0.0491 0.00044 15.0478 1.9279 16.9757 0.07 254 15 0.3260 0.0799 0.00062 19.4737 1.6182 21.0919 0.12
4.2.4. Hasil Perhitungan Untuk Variasi Head 2 meter
Tabel 4.9. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 2 meter
t- tekan
t-
hisap Q
Daya
pompa X Uap
Efisiensi Sensibel Efisiensi Laten Efisiensi Total Efisiensi Sistem
s s ltr/menit Watt (%) (%) (%) (%) (%)
57 5 0.0505 0.01652 1.5E-05 74 0.17591 74.1759 0.02485
25
Tabel 4.9. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 2 meter (lanjutan)
40 5 0.0150 0.00491 7.3E-06 12.9825 0.11956 13.102 0.00738 13 18 0.0277 0.00906 3.4E-06 4.42584 0.17458 4.60042 0.01362 17 19 0.0106 0.00346 1.5E-06 5.84211 0.05879 5.9009 0.00521 5 39 0.0360 0.01177 1.9E-06 9.73684 0.24961 9.98645 0.0177
4.3. Grafik Hasil Data Perhitungan Dan Pembahasan
Dari Gambar 4.1. merupakan grafik hubungan antara waktu dengan daya
pemompaan pada variasi head 0,5 meter. dapat dilihat pada ketinggian head
pemompaan 0,5 meter daya pemompaan menggunakan fluida kerja mula mula
sebanyak 185 gram, mengalami kenaikan dari waktu ke waktu, dan waktu yang
diperlukan untuk 21 kali pemompaan membutuhkan waktu sekitar 2 jam. Hal ini
dipengaruhi oleh waktu pengembunan.
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Waktu (s)
Day
a
P
o
m
p
a (Wa
tt)
26
0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Waktu (s)
D
aya p
o
m
p
a (
W
at
t)
Gambar 4.2. Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 1 meter.
Dari Gambar 4.2. dapat dilihat pada ketinggian head pemompaan 1 meter, daya
pemompaan menggunakan fluida kerja sebanyak 185 gram, mengalami kenaikan
dari waktu ke waktu, waktu yang diperlukan untuk 12 kali pemompaan relative lebih
lama, hal ini dikarenakan alat belum bekerja secara optimal. Pengembunan
memerlukan waktu yang lama. Penurunan daya pompa juga dapat disebabkan adanya
kebocoran saluran fluida kerja, sehingga tekanan menurun dari waktu ke waktu.
Dari Gambar 4.3. dapat dilihat pada ketinggian head pemompaan 1,5 meter, daya
pemompaan menggunakan fluida kerja sebanyak 185 gram, mengalami penurunan
dari waktu ke waktu, waktu yang diperlukan untuk 8 kali pemompaan relative lebih
lama, hal ini dikarenakan alat belum bekerja secara optimal. Pengembunan
memerlukan waktu yang lama. Penurunan daya pompa juga dapat disebabkan adanya
27
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300
0 2000 4000 6000 8000 10000
Waktu (s)
D
a
y
a
pom
pa
(
W
a
tt
)
Gambar 4.3. Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 1,5 meter.
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Waktu (s)
D
a
y
a
pom
pa
(
W
a
tt
)
28
0 20 40 60 80 100 120
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Waktu (s)
E
ffi
si
e
n
si
s
e
n
s
ib
el
(%
)
Gambar 4.5. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada head pemompaan 0.5 meter.
Dari Gambar 4.4. dapat dilihat dengan menggunakan ketinggian head pemompaan 2
meter, mengalami penurunan yang cukup signifikan dari waktu ke waktu. Hal ini di
sebabkan fluida kerja sulit untuk melakukan pengembunan. Fluida sulit melakukan
pengembunan karena evaporator terlalu panas, hal ini dipengaruhi oleh panas yang di
hasilkan oleh kompor spirtus.
Dari Gambar 4.5. dapat dilihat pada head ketinggian 0.5 meter, efisiensi sensibel
yang dihasilkan relative kecil dan mengalami penurunan dari waktu ke waktu. Hal ini
disebabkan oleh waktu pengembunan yang lama. Pengembunan dipengaruhi oleh
pendinginan pada kondensor, fluida kerja tidak dapat mencapai temperatur minimal
29
0 20 40 60 80 100 120
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Waktu (s)
E
ffi
si
e
n
si
s
e
n
s
ib
el
(%
)
Gambar 4.6. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada head pemompaan 1 meter.
Dari Gambar 4.6. dapat dilihat pada head ketinggian 1 meter, efisiensi sensibel yang
dihasilkan dengan menggunakan massa fluida mula-mula 185 gram mengalami
penurunan yang lebih kecil bila dibandingkan dengan head 0,5 meter dari waktu ke
waktu. Karena saat perubahan ketinggian alat didinginkan terlebih dahulu agar
temparatur air di dalam kondensor dan temperatur fluida kerja kembali pada
temperatur awal.
Dari gambar 4.7 Grafik hubungan waktu dengan efisiensi sensibel dengan head
pemompaan 1,5 meter dapat dilihat pada head ketinggian 1.5 meter dan
menggunakan massa fluida kerja185 gr, efisiensi sensible yang dihasilkan
mengalami penurunan dari waktu ke waktu. Waktu yang dibutuhkan untuk 10 kali
langkah pemompaan relative lebih lama, karena proses pengembunan membutuhkan
30
0 10 20 30 40 50 60
0 2000 4000 6000 8000 10000
Waktu (s)
E
ffi
si
e
n
si
s
e
n
s
ib
el
(%
)
Gambar 4.7. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada head pemompaan 1,5 meter.
Dari Gambar 4.8. dapat dilihat pada head ketinggian 2 meter dan menggunakan
massa fluida kerja spirtus, efisiensi sensible yang dihasilkan mengalami penurunan
dari waktu ke waktu. Waktu yang dibutuhkan untuk 8 kali langkah pemompaan
relative lebih lama. Karena proses pengembunan membutuhkan waktu yang lama hal
ini disesbabkan karena kompor terlalu panas.
Pada Gambar 4.9. hubungan waktu dengan efisiensi laten dapat dilihat pada gambar
diatas efisiensi laten mengalami kenaikan dari waktu ke waktu. Hal ini dikarenakan
panas dari kompor yang diterima kolektor mampu menguapkan air, dan kondensor
mampu mengembunkan uap air secara teratur. Hal ini dipengaruhi oleh temperatur
31 0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Waktu (s) E ffi si e n si s e n s ib el (% )
Gambar 4.8. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada head pemompaan 2 meter.
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Waktu (s) E ffi s ie n s i L a te n (% )
32
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Waktu (s)
E
ffi
si
e
n
si
l
a
ten
(%
)
Gambar 4.10. Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu pada head pemompaan 1 meter.
Pada Gambar 4.10. hubungan waktu dengan efisiensi laten dapat dilihat pada
gambar diatas efisiensi laten mengalami kenaikan dari waktu ke waktu. Dengan head
pemompaan 1 meter. Pengembunan dalam sistem dapat dilakukan secara teratur.
Perpindahan panas di dalam kondensor dapat berjalan dengan baik karena terjadi
perbedaan temperatur yang besar.
Pada Gambar 4.11. hubungan waktu dengan efisiensi laten dapat dilihat pada gambar
diatas efisiensi laten mengalami penurunan dari waktu ke waktu. Hal ini disebabkan
karena fluida kerja sulit untuk mengembun. Pada head 1,5 m alat tidak dikondisikan
dalam keadaan normal sehingga fluida kerja masih dalam keadaan panas di atas
temparatur normal yang menyebabkan fluida sulit dalam melakukan pengembunan.
Air di dalam kondensor juga dalam keadaan panas di atas temperatur normal
33 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00
0 2000 4000 6000 8000 10000
waktu (s) E ffi s ie n s i l a te n (% )
Gambar 4.11. Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu pada head pemompaan 1.5 meter. 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Waktu (s) E ff isi en si l at en ( % )
34
Pada Gambar 4.12. hubungan waktu dengan efisiensi laten dapat dilihat pada gambar
diatas efisiensi laten mengalami penurunan dari waktu ke waktu. Pipa terlalu panas
sehingga fluida kerja sulit untuk mengembun. Hal ini disebabkan karena nyala api
dari kompor spirtus terlalu besar sehingga fluida kerja sulit untuk mengembun.
Grafik hubungan waktu dengan efisiensi sistem
Pada Gambar 4.13. hubungan waktu dengan efisiensi sistem dapat dilihat pada
gambar diatas efisiensi sistem dengan menggunakan massa fluida kerja 185 gram,
dan ketinggian head pemompaan 0.5 meter mengalami kenaikan dari waktu ke
waktu. Efisiensi sistem yang didapat dari penelitian sangat kecil dikarenakan
pemanasan tidak maksimal. Daya kompor sangat berpengaruh.
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Waktu (s)
Ef
fs
ie
n
s
i s
is
te
m
(
%
)
35
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Waktu (s)
E
ff
isi
e
n
si
si
st
em
(
%
)
Gambar 4.14. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada head pemompaan 1 meter
Pada Gambar 4.14. hubungan waktu dengan efisiensi sistem dapat dilihat pada
gambar diatas efisiensi sistem dengan menggunakan massa fluida kerja 185 gram,
dan ketinggian head pemompaan 1 meter mengalami kenaikan dari waktu ke waktu.
Pada Gambar 4.15. hubungan waktu dengan efisiensi sistem dapat dilihat pada
gambar diatas efisiensi sistem dengan menggunakan massa fluida kerja 185 gram,
dengan ketinggian head pemompaan 1.5 meter mengalami penurunan dari waktu ke
waktu, hal ini disebabkan karena fluida sudah dalam keadaan panas diatas suhu
36 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400
0 2000 4000 6000 8000 10000
waktu (s) E ffi si e n si s iste m (% )
Gambar 4.15. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada head pemompaan 1.5 meter 0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Waktu (s) E ffi si e n si s iste m (% )
Gambar 4.16. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada head pemompaan 2 meter
Pada Gambar 4.16. hubungan waktu dengan efisiensi sistem dapat dilihat pada
37
mengalami penurunan yang cukup signifikan dari waktu ke waktu. hal ini
disebabkan karena fluida sudah dalam keadaan panas diatas suhu normal sehingga
energi untuk menaikan suhu kecil.
Pada Gambar 4.17. hubungan debit pemompaan dengan efisiensi sistem dapat dilihat
pada gambar diatas, debit pemompaan dengan menggunakan massa fluida kerja 185
gram, dengan ketinggian head pemompaan 1.5 meter mengalami kenaikan. Semakin
tinggi efisiensi sistem yang diperoleh maka semakin tinggi pula debit pemompaan
yang dihasilkan. Proses pengembunan fluida kerja dapat berlangsung secara teratur.
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Waktu (s)
Deb
it (l
tr
/m
en
it
)
38
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Waktu (s)
Deb
it (l
tr
/m
en
it
)
Gambar 4.18. Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 1 meter.
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20
0 2000 4000 6000 8000 10000
Waktu (s)
Deb
it (l
tr
/m
en
it
)
39
Pada Gambar 4.18. hubungan debit pemompaan dengan waktu dapat dilihat pada
gambar diatas, mengalami kenaikan dari waktu ke waktu. Semakin lama waktu yang
diperoleh maka semakin tinggi pula debit pemompaan yang dihasilkan. Karena daya
pemompaan yang besar berbanding lurus dengan debit yang dihasilkan.
Pada Gambar 4.19. hubungan debit pemompaan dengan waktu dapat dilihat pada
gambar diatas daya pemompaan mengalami penurunan. Dari waktu ke waktu yang
semakin berkurang debit pemompaan yang dihasilkan. Debit yang besar di hasilkan
dari daya pemompan yang besar.
Pada Gambar 4.20. hubungan debit pemompaan dengan waktu dapat dilihat bahwa
daya pemompaan mengalami penurunan. Dari waktu ke waktu semakin berkurang
debit pemompaan yang dihasilkan. Karena fluida kerja spirtus sulit mengalami
pengembunan sehingga debit yang dihasilkan mengalami penurunan.
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Waktu (s)
Deb
it (l
tr
/m
en
it
)
40 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Dari data penelitian yang diperoleh daya pompa maksimum sebesar 0,1002 Watt, terjadi pada ketinggian head 1,5 meter.
2. Efisiensi sensibel kolekor maksimum sebesar 42,6628 %, terjadi pada ketinggian head 0.5 meter.
3. Efisiensi laten maksimum sebesar 2.3103 % terjadi pada ketinggian head 1,5 meter.
4. Efisiensi sistem maksimum sebesar 0,1506 % terjadi pada ketinggian head 1.5 meter.
5. Debit maksimum sebesar 0,4084 liter/menit terjadi pada ketinggian head pemompaan 1,5 meter.
5.2 Saran
1. Usahakan untuk mengatur besar kecil nyala api kompor agar saat digunakan untuk memanaskan fluida kerja agar tidak terlalu panas atau tidak terlalu kecil. Hal ini berakibat pada proses penguapan dan pengembunan fluida kerja.
41
DAFTAR PUSTAKA
Cengel, Yunus. A , Thermodynamics An Engieering Approach, Property Tables And Charts ( SI Units ), Fourth Edition, New York, San Fransisco, St.Louis. Mahkamov, K.; Djumanov, D.,(2005) Thermal Water Pumps On The Basis Of
Fluid Piston Solar Stirling Engine. 1st International Energy Conversion Engineering Conference, 17-21 August 2003, Portsmouth, Virginia
Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral (2003), Kebijakan Pengembangan Energi Terbarukan Dan Konservasi Energi (Energi Hijau), Departemen Energi Dan Sumber Daya Mineral, Jakarta
Smith, T.C.B., (2003). Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston Engines, Proceedings of the 2nd IECEC, August 2005.
Sulistyo, Yohanes Aji.2008.Pompa Air Energi Surya Dengan Fluida Kerja Air. Tugas Akhir. Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Yogyakarta
Sumathy, K.; Venkatesh, A.; Sriramulu, V., (1999). The importance of the condenser in a solar water pump, Energy Conversion and Management, Volume 36, Issue 12, December 1995, Pages 1167-1173
Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2000). Performance of a solar water pump with n-pentane and ethyl ether as working fluids, Energy Conversion and Management, Volume 41, Issue 9, 1 June 2000, Pages 915-927.
42 LAMPIRAN
Foto pompa air energi termal
