UNJUK KERJA POMPA AIR ENERGI TERMAL DENGAN EVAPORATOR MIRING MENGGUNAKAN DUA PIPA PARALEL

(1)

i

EVAPORATOR MIRING MENGGUNAKAN DUA PIPA

PARALEL

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh :

ORYZA SATIVA ANDRIANTO

095124021

Kepada

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

SLOPES EVAPORATOR USING TWO PARALLEL PIPE

FINAL PROJECT

Presented As Partitial Fulfilment of The Requirement As To Obtain The Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

proposed by:

ORYZA SATIVA ANDRIANTO

095124021

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

iii

UNJUK KERJA POMPA AIR ENERGI TERMAL DENGAN

EVAPORATOR MIRING MENGGUNAKAN DUA PIPA PARALEL

Disusun oleh:

Nama : Oryza Sativa Andrianto

NIM : 095214021

Telah disetuji oleh

Pembimbing Utama tanggal 9 November 2012

(4)

(5)

v

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak memuat karya yang pernah diajukan pada suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang secara tertulis dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 26 Juni 2012

Penulis

Oryza Sativa Andrianto

(6)

(7)

vii

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat-Nya maka penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul “UNJUK KERJA POMPA AIR ENERGI TERMAL DENGAN EVAPORATOR MIRING

MENGGUNAKAN DUA PIPA PARALEL”. Penulisan laporan Tugas akhir ini merupakan prasyarat kelulusan di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan penelitian ini, khususnya kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi.

2. Ir.Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin. 3. Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 4. Doddy Purwadianto, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Dosen-dosen Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi.

6. Terima kasih kepada Ayah dan Ibu yang telah memberi motivasi dan doa sehingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir.

7. Terima kasih kepada Christian Halim, Albertus Theo Sugiarto, Galih Aji Sanjaya untuk bantuannya dalam proses pembuatan alat dan pengambilan data.

(8)

viii bantuan dalam penulisan Tugas Akhir.

Akhir kata, dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini penulis merasa masih banyak kekurangan-kekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan

kemampuan yang dimiliki penulis. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penulis harapkan demi penyempurnaan pembuatan laporan Tugas Akhir ini.

Yogyakarta, 26 Juni 2012

(9)

ix

Halaman Judul ... i

Title Page ... ii

Halaman Persetujuan ... iii

Halaman Pengesahan ... iv

Pernyataan Keaslian Karya ... v

Halaman Publikasi ... vi

Kata Pengantar ... vii

Daftar Isi ... ix

Daftar Gambar ... xi

Daftar Tabel ... xiii

Abstrak ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan ... 2

1.3 Manfaat ... 2

1.4 Batasan Masalah... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ... 4

2.1 Tinjauan Pustaka ... 4

2.2 Dasar Teori ... 10

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 13

3.1 Skema Alat Penelitian ... 13

(10)

x

3.4 Langkah Penelitian ... 18

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN ... 19

4.1 Data Penelitian ... 19

4.2 Perhitungan Unjuk Kerja Pompa ... 23

4.3 Pembahasan ... 28

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 41

5.1 Kesimpulan ... 41

5.2 Saran ... 41

(11)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pompa Dasar ... 8

Gambar 2.2 Pompa Kwant... 9

Gambar 2.3 Pompa Modifikasi ... 9

Gambar 3.1 Skema Alat Penelitian ... 13

Gambar 3.2 Variasi volume eter ... 15

Gambar 3.3 Variasi udara awal pada tabung udara tekan ... 15

Gambar 3.4 Variasi head ketinggian ... 16

Gambar 3.5 Variasi tabung udara tekan ... 16

Gambar 3.6 Posisi variabel yang diukur ... 17

Gambar 4.1 Grafik perbandingan debit dengan head dengan variasi volume eter 675 ml, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan. ... 28

Gambar 4.2 Grafik perbandingan daya pompa dengan head dengan variasi volume eter 675 ml, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan. ... 29

Gambar 4.3 Grafik perbandingan efisiensi dengan head dengan variasi volume eter 675 ml, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan. ... 30

Gambar 4.4 Grafik perbandingan debit dengan volume eter pada variasi head pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan... 31

(12)

xii

pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan. ... 33 Gambar 4.7 Grafik perbandingan debit dengan kolom udara tabung tekan dengan daya

pompa pada variasi head 325 cm, volume eter 675 ml dan 2 tabung udara tekan. ... 34 Gambar 4.8 Grafik perbandingan antara volume tabung udara tekan dengan daya

pompa pada variasi head 325 cm, volume eter 675 ml dan 2 tabung udara tekan. ... 35 Gambar 4.9 Grafik perbandingan antara efisiensi dengan volume tabung udara tekan

pada variasi head 325 cm, volume eter 675 ml dan 2 tabung udara tekan. ... 36 Gambar 4.10 Grafik perbandingan debit dengan jumlah variasi tabung udara tekan pada

saat variasi volume eter 755 ml, head 325 cm ... 37 Gambar 4.11 Grafik perbandingan antara daya pompa dengan jumlah tabung udara

tekan pada saat variasi volume eter 755 ml, head 325 cm ... 38 Gambar 4.12 Grafik perbandingan antara efisiensi dengan jumlah tabung udara tekan

pada saat variasi volume eter 755 ml, head 325 cm ... 39 Gambar 4.13 Grafik perbandingan antara tekanan hasil pemompaan dengan tabung

(13)

xiii

Tabel 4.1 Data variasi dengan menggunakan volume eter 675 ml, head 325 cm, volume udara tekan 11,9 l dan 2 tabung udara tekan. ... 19 Tabel 4.2 Data variasi dengan menggunakan volume eter 755 ml, head

pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 9,2 l dan 2 tabung udara tekan. ... 19 Tabel 4.3 Data variasi dengan menggunakan volume eter 910 ml, head

pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 5,9 l dan 1 tabung

udara tekan. ... 20 Tabel 4.5 Data variasi dengan menggunakan volume eter 675 ml, head

pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 9,2 l dan 2 tabung udara tekan... 21 Tabel 4.6 Data variasi dengan menggunakan volume eter 675 ml, head

(14)

xiv

pemompaan 325 cm, volume udara tekan 11,9 l dan 2 tabung udara tekan... 22 Tabel 4.10 Hasil perhitungan data variasi dengan menggunakan volume eter 675

ml, head 325 cm, volume udara tekan 11,9 l dan 2 tabung udara tekan. ... 24 Tabel 4.11 Hasil perhitungan data variasi dengan menggunakan volume eter 755

ml, head pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 9,2 l dan 2 tabung udara tekan. ... 25 Tabel 4.12 Hasil perhitungan data variasi dengan menggunakan volume eter 910

ml, head pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2

tabung udara tekan. ... 25 Tabel 4.13 Hasil perhitungan data variasi dengan menggunakan volume eter 755

ml, head pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 9,2 l dan 2 tabung udara tekan ... 26 Tabel 4.15 Hasil perhitungan data variasi dengan menggunakan volume eter 675

(15)

xv

(16)

xvi

Air merupakan kebutuhan pokok bagi manusia.Setiap hari air digunakan untuk kebutuhan hidup seperti makan, mandi, dan sebagainya. Pada umumnya cara mendapatkan air masih

menggunakan cara tradisional yaitu dengan cara menimba atau mengambil dari mata air maupun sungai. Selain menimba juga dapat menggunakan pompa air listrik. Energi tersebut diperoleh dari energi yang menggunakan bahan bakar fosil. Sedangkan saat ini bahan bakar fosil sudah mulai habis karena bahan bakar fosil merupakan bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui lagi. Untuk mengurangi kebutuhan akan bahan bakar fosil maka dibuat model pompa air energi termal. Pompa air ini dapat menggunakan panas yang berasal dari batu bara atau kayu bakar. Dalam penilitian ini digunakan uap air sebagai sumber panas yang digunakan untuk menguapkan fluida kerja eter. Untuk meneliti unjuk kerja pompa maka dilakukan variasi seperti volume eter (675 ml, 755 ml, 910 ml), head pemompaan (325cm, 288cm, 244cm), volume tabung udara tekan (5,9 l; 4,6 l; 3,4 l) dan jumlah tabung udara tekan yaitu menggunakan satu dan dua tabung udara tekan. Dari hasil penelitian tersebut diperoleh hasil debit maksimal yaitu 1,1 1/menit, efisiensi pompa terbesar 0,08 %, dan daya pompa maksimal yang dihasilkan 0,55 watt pada saat volume eter 675 ml, head pemompaan 325 cm, volume tabung tekan 6,8 l dan menggunakan 2 tabung udara tekan.

(17)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Air merupakan salah satu kebutuhan paling penting bagi kehidupan manusia. Setiap harinya manusia tidak dapat lepas dari kebutuhan akan air, seperti minum, memasak, mencuci, mandi, dan sebagainya. Untuk itu dibutuhkan alat yang dapat digunakan untuk memperoleh air dari beberapa sumber mata air. Salah satu dari alat tersebut yaitu pompa air.

(18)

2 digunakan untuk pekerjaan lain yang lebih produktif. Selain itu waktu yang digunakan untuk melakukan pekerjaan yang lebih produktif juga lebih lama.

Untuk itu dibutuhkan pompa air yang dapat digunakan untuk daerah yang belum dapat dijangkau oleh sarana transportasi. Salah satunya yaitu pompa air dengan tenaga termal. Pompa ini tidak membutuhkan minyak bumi maupun listrik karena energi yang digunakan didapat dari panas matahari maupun dari batu bara atau dari sumber panas yang lainnya. Untuk itu penelitian ini dibuat agar energi yang ada dapat di optimalkan. Pompa air energi termal yang dibuat pada penelitian ini adalah pompa air dengan evaporator miring menggunakan dua pipa paralel. Untuk fluida kerja yang digunakan pada penelitian ini yaitu dietil eter. Pemilihan fluida kerja tersebut karena mempunyai titik didih yang rendah.

1.2.Tujuan

1. Membuat pompa air energi termal yang sederhana dan bahan yang ada di pasar lokal, dan teknologi lokal yang ada.

2. Meneliti unjuk kerja pompa (efisiensi, daya pompa dan debit).

1.3. Manfaat

Beberapa manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini yaitu

1. Untuk menambah kepustakaan mengenai model pompa air energi termal. 2. Dapat dikembangkan sebagai pompa air alternatif yang menggunakan

(19)

3

1.4.Batasan masalah

Untuk mengetahui unjuk kerja pompa air termal diperlukan fluida kerja yang mempunyai karakteristik yang sama. Pada penelitian ini fluida kerja yang digunakan yaitu dietil eter. Dalam kenyataannya karakteristik dietil eter yang dijual di toko kimia belum tentu sama. Untuk itu ditetapkan nilai hfg dietil eter digunakan yaitu 360,2 kJ/kg dan untuk massa jenis eter sebesar 0,7134gr/cm3. Untuk cp eter sebesar 2,21 kJ/kg K. Sedangkan daya kompor listrik yang digunakan untuk memanaskan eter sebesar 1000 watt.

(20)

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Penelitian pompa air energi panas oleh Smith menunjukkan bahwa ukuran kondenser yang sesuai dapat meningkatkan daya 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 et. al., 2000). Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi panas surya 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). Eksperimen dan pengembangan pompa air energi termal “sederhana” yang bekerja dengan prinsip siklus stirling dapat memompa air

(21)

(22)

(23)

7 dan debit sebesar 20m3/hari (Oppen et. al.,2001). Simulasi untuk mengetahui unjuk kerja pompa air energi surya termal di Iran menggunakan data cuaca tahunan setempat menghasilkan efisiensi dan debit rata-rata sebesar 2,804% dan 20m3/hari. Debit terbesar terjadi pada bulan Juli sebesar 35m3/hari dan terendah pada bulan Januari sebesar 12m3/hari. Pompa bekerja berdasarkan prinsip siklus Rankine dan sebagai fluida kerja digunakan refrijeran R114 (Aghamohammadi et. al.).

(24)

(25)

9 Gambar 2.2 Pompa Kwant

(26)

10

2.2. Dasar Teori

Pompa air energi termal umumnya terdiri dari b e b e r a p a komponen yaitu penggerak pompa air, saluran hisap, saluran tekan, evaporator. Pada bagian evaporator terhubung ke bagian penggerak pompa. Di dalam evaporator terdapat fluida kerja eter. Ketika e v a p o r a t o r menerima panas maka eter d id a la m mengalami pengembunan. Setelah terjadi pengembunan maka tekanan dalam pompa turun se h ingga air dari sumber akan terhisap masuk ke dalam pompa benam, bersamaan dengan hal ini eter akan mengalir kembali ke evaporator untuk dipanasi kembali. Siklus ini akan terjadi berulang-ulang selama masih ada sumber panas yang dapat digunakan untuk memanasi evaporator. Setiap satu langkah kerja tekan pompa (penguapan fluida kerja) dan satu langkah hisap (pengembunan uap fluida kerja) disebut satu siklus pemompaan. Pompa benam dilengkapi dengan dua katup satu arah, masing-masing t e r d a p a t pada sisi hisap (katup hisap) dan sisi tekan (katup tekan). Fungsi katup adalah agar pada langkah tekan air h a n y a mengalir ke tangki penampung atas dan pada langkah hisap, air yang dihisap hanya air dari tangki sumber. Unjuk kerja pompa air energi termal dinyatakan dengan efisiensi pompa (η Pompa), daya pompa, dan debit

(27)

11 Debit pemompaan dapat dihitung dengan persamaan :

Q = 𝑉

𝑡 ( l/detik ) ( 1 ) dengan :

V volume air keluar (l)

t waktu yang diperlukan (detik)

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :

𝑊𝑃 = 𝜌 x 𝑔 x 𝑄 x ℎ ( watt ) ( 2 )

dengan :

ρ massa jenis air (kg/m3)

g percepatan gravitasi (m/detik2)

Q debit pemompaan (l/detik)

h head pemompaan (m)

Untuk memperoleh efisiensi diperlukan daya pemanasan laten. Oleh karena itu daya pemanasan dapat dihitung dengan persamaan :

Wpemanasan laten= m eter x hfg eter ( watt ) ( 3 ) t pemanasan

dengan :

meter massa eter (kg)

(28)

12 Untuk efisiensi dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

𝜂𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎 = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑒𝑚𝑜𝑚𝑝𝑎𝑎𝑛

𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑒𝑚𝑎𝑛𝑎𝑠𝑎𝑛 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛 𝑥 100% ( 4 )

Untuk kompresi udara pada tabung tekan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut

P1 x V1 = P2 x V1 ( 5 ) P2 = P1 x V1

V2 dengan :

(29)

13

METODOLOGI PENELITIAN

3.1.Skema Alat Penelitian

Pada penelitian ini alat yang digunakan seperti pada skema ( Gambar 3.1 )

Gambar 3.1 Skema Alat Penelitian

Keterangan :

1. Evaporator dengan kemiringan 30o. 2. Tabung pemisah eter.

(30)

14 6. Tabung udara tekan bagian bawah.

7. Tabung udara tekan bagian atas. 8. Manometer.

9. Pipa buang. 10.Pompa benam.

11.Tangki penampung air. 12.Katup hisap.

13.Katup tekan. 14.Gelas ukur.

Selain itu digunakan juga alat-alat pendukung pada penelitian ini. Alat-alat pendukung tersebut seperti :

1. Termo logger : digunakan untuk mengukur temperatur di evaporator.

2. Stopwatch : digunakan untuk mengukur waktu pemompaan, pendinginan kondensor, dan waktu pemanasan.

3. Gelas ukur : digunakan untuk mengukur volume air hasil pemompaan dan volume eter yang digunakan pada saat penelitian.

4. Pompa listrik : digunakan untuk menaikan kolom air pada saat penelitian.

5. Pompa vakum : digunakan untuk mengeluarkan udara pada pipa tembaga di evaporator untuk uji kebocoran.

3.2. Variabel Yang Divariasikan

Ada beberapa variabel yang divariasikan pada penelitian ini yaitu :

(31)

15 Gambar 3.2 Variasi volume eter

2. Untuk volum udara awal divariasikan berdasarkan tinggi air dalam tabung. Dengan memvariasikan tinggi air dalam tabung maka dapat dihitung volum udara pada tabung udara tekan. Dari hasil variasi tersebut diperoleh volum udara pada tabung tekan sebesar 6,8 liter; 9,2 liter dan 11,8 liter. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.3.

(32)

16 Gambar 3.4 Variasi head ketinggian

4. Jumlah tabung udara tekan yang divariasikan ada dua yaitu menggunakan satu tabung dan dua tabung udara tekan.

(33)

17 Ada beberapa variabel yang diukur pada saat penelitian. Variabel tersebut seperti :

1. Temperatur fluida yang keluar dari evaporator ( T1 ). 2. Temperatur fluida yang masuk ke evaporator ( T2 ). 3. Temperatur fluida di pipa penampung ( T3 ).

4. Temperatur kotak pendingin ( T4 ). 5. Tekanan evaporator ( P1 ).

6. Tekanan tabung udara tekan ( P2 ). 7. Waktu pemompaan.

8. Waktu pendinginan.

9. Volume hasil debit pemompaan.

Untuk gambar detil variabel yang diukur terdapat pada Gambar 3.6

(34)

18

3.4. Langkah Penelitian

Langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Alat dibuat seperti pada skema alat ( Gambar 3.1 ).

2. Alat-alat yang dibutuhkan dipersiapkan ( alat penelitian dan juga alat pendukung untuk pengambilan data ).

3. Mula-mula eter diisi ke dalam tabung penampung eter. Pengisian eter disesuaikan dengan banyaknya volume yang akan divariasikan.

4. Termokopel dipasang pada posisi sesuai gambar variabel yang diukur ( Gambar 3.6 ). 5. Posisi tabung udara tekan dan head diatur sesuai dengan ketinggian yang akan

divariasikan.

6. Evaporator dipanaskan menggunakan uap air untuk menaikan titik didih eter.

7. Setelah eter habis, bagian kotak pendingin didinginkan untuk pengembunan uap eter. 8. Data yang perlu dicatat seperti volume air hasil pemompaan, temperatur fluida yang

keluar dari evaporator ( T1 ), temperatur fluida yang masuk evaporator ( T2 ), temperatur fluida di pipa penampung ( T3 ), temperatur kotak pendingin ( T4 ), tekanan evaporator ( P1 ), tekanan tabung udara tekan ( P2 ), volume hasil pemompaan, waktu pemanasan dan pendinginan.

(35)

19

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1.

Data Penelitian

Dari hasil penelitian ini diperoleh data yang dibuat dalam tabel sebagai berikut : Tabel 4.1 Data variasi dengan menggunakan volume eter 675 ml, head 325 cm, volume udara

tekan 11,9 l dan 2 tabung udara tekan.

T1

Tabel 4.2 Data variasi dengan menggunakan volume eter 755 ml, head pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 9,2 l dan 2 tabung udara tekan.

(36)

20 volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan.

T1

Tabel 4.4 Data variasi dengan menggunakan volume eter 755 ml,head pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 5,9 l dan 1 tabung udara tekan.

(37)

21 volume tabung udara tekan 9,2 l dan 2 tabung udara tekan

T1

Tabel 4. 6 Data variasi dengan menggunakan volume eter 675 ml, head pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan.

(38)

22 volume tabung udara tekan 11,9 l dan 2 tabung udara tekan.

T1 volume tabung udara tekan 11,9 l dan 2 tabung udara tekan.

T1 volume udara tekan 11,9 l dan 2 tabung udara tekan.

(39)

23 Dari data hasil penelitian yang terdapat pada tabel 4.1 sampai tabel 4.9 dapat digunakan untuk menghitung unjuk kerja pompa. Berikut beberapa contoh perhitungan yang diambil dari tabel hasil penelitian diatas :

1. Menggunakan data dari Tabel 4.1 dapat dihitung debit pemompaan. Persamaan yang digunakan untuk menghitung debit pemompaan yaitu persamaan( 1 ).

Q=V

t

= 1,130 l

84 detik

= 13,45 𝑙/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

2. Dari hasil perhitungan debit diatas maka dapat digunakan untuk melakukan perhitungan daya pemompaan. Daya pemompaan dapat dihitung menggunakan persamaan ( 2 ). Data tabel yang digunakan yaitu Tabel 4.1.

𝑊𝑝 =𝜌 x g x 𝑄𝑥ℎ

= 1000 kg/m3x 9,81 m/detik2 x 0,807l/menit x 3,25 m = 0,43 𝑤𝑎𝑡𝑡

3. Untuk menghitung efisiensi pompa maka diperlukan perhitungan daya pemanasan laten. Daya pemanas dapat dihitung menggunakan persamaan ( 3 ). Pada 675 ml eter memiliki massa 0,481 kg. Untuk volume 755 ml memiliki massa sebesar 0,540 kg dan untuk volume 910 ml memiliki massa sebesar 0,649 kg.

(40)

24 Efisiensi pompa dapat dihitung menggunakan persamaan ( 4 ).



pompa = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑃ompa

Daya pemanasan late n x 100 %

=

0,43 watt

866,04 watt

x 100 %

= 0,049 %

5. Untuk menghitung tekanan yang dihasilkan oleh pompa menggunakan persamaan ( 5 ). P1 x V1 = P2 x V2

Dengan menggunakan rumus dan cara perhitungan seperti pada contoh maka diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut :

Tabel 4.10 Hasil perhitungan data variasidengan menggunakan volume eter 675 ml, head 325 cm, volume udara tekan 11,9 l dan 2 tabung udara tekan.

(41)

(42)

(43)

(44)

28 pemompaan 325 cm, volume udara tekan 11,9 l dan menggunakan 2 tabung udara tekan.

Hasil data yang telah didapat melalui hasil perhitungan akan dibandingkan dengan variasi untuk mengetahui perbedaan unjuk kerja dengan berbagai variasi. Untuk dapat mempermudah mengetahui perbedaan tersebut, maka akan dibuat dalam bentuk grafik batang sebagai berikut :

Gambar 4.1 Grafik perbandingan debit dengan head dengan variasi volume eter 675 ml, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan.

Dari Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa pada head 244 cm memiliki debit terbesar. Hal ini dipengaruhi kecepatan pemompaan. Apabila head yang dicapai lebih tinggi maka kecepatan pemompaan juga semakin lama. Selain kecepatan pemompaan dipengaruhi

(45)

29 tinggi maka dibutuhkan tekanan pemompaan yang lebih besar. Oleh sebab itu debit pemompaan dengan head tekan yang lebih tinggi lebih kecil dibandingkan dengan head yang lebih rendah.

Gambar 4.2 Grafik perbandingan daya pompa dengan head dengan variasi volume eter 675 ml, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan.

Dari Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa daya terbesar terdapat pada saat head pemompaan 325 cm. Hal ini disebabkan karena semakin besar head pemompaan maka akan semakin besar pula daya yang dihasilkan.

(46)

30 Gambar 4.3 Grafik perbandingan efisiensi dengan head dengan variasi volume eter 675

ml, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan.

(47)

31 Gambar 4.4 Grafik perbandingan debit dengan volume eter pada variasi head pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan.

(48)

32 Gambar 4.5 Grafik perbandingan daya pompa dengan volume eter pada variasi head pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan.

Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa daya pompa terbesar pada saat volume eter 755 ml. Hal ini disebabkan karena waktu pemompaan pada variasi volume eter 755 ml lebih cepat dibandingkan dengan pada saat variasi 675 ml dan 910 ml. Sehingga debit yang diperoleh pada variasi 755 ml menjadi lebih besar. Akibat debit pemompaan semakin besar maka daya pompa yang dihasilkan pada saat variasi menggunakan volume eter 755 ml juga menjadi lebih besar.

(49)

33 Gambar 4.6 Grafik perbandingan antara volume eter dengan efisiensi pada variasi head pemompaan 325 cm, volume tabung udara tekan 6,8 l dan 2 tabung udara tekan.

(50)

34 Gambar 4.7 Grafik perbandingan debit dengan kolom udara tabung tekan dengan daya pompa pada variasi head 325 cm, volume eter 675 ml, dan 2 tabung udara tekan.

Pada Gambar 4.7 diatas dapat dilihat bahwa debit terbesar pada volume 6,8 l. Hal ini dipengaruhi oleh volume udara yang dimampatkan pada tabung tekan. Semakin sedikit udara yang dimampatkan, maka semakin besar tekanan yang digunakan untuk pemompaan. Dengan besarnya tekanan yang dihasilkan maka semakin besar juga debit yang dihasilkan.

(51)

35 Gambar 4.8 Grafik perbandingan antara volum tabung udara tekan dengan daya pompa

pada variasi head 325 cm, volum eter 675 ml, dan 2 tabung udara tekan.

Dari Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa daya pompa terbesar pada saat volum udara 6,8 l. Hal ini disebabkan karena debit pemompaan yang dihasilkan pada volum udara 6,8 l lebih besar daripada saat variasi 9,2 l maupun 11,9l. Pada saat debit meningkat maka akan berpengaruh juga terhadap daya pompa yang dihasilkan. Akibat peningkatan debit tersebut maka daya pemompaan yang dihasilkan akan menjadi semakin besar.

0

(52)

36 Gambar 4.9 Grafik perbandingan antara efisiensi dengan volume tabung udara tekan

pada variasi head 325 cm, volume eter 675 ml, dan 2 tabung udara tekan.

Dari Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa efisiensi terbesar pada saat volume tabung udara tekan 6,8 l. Hal ini disebabkan karena pada saat volume udara 6,8l terjadi debit pemompaan paling maksimal sehingga efisiensi lebih besar dibandingkan dengan pada saat variasi volume 11,9 l dan 9,2 l.

0

(53)

37 Gambar 4.10 Grafik perbandingan debit dengan jumlah variasi tabung udara tekan pada

saat variasi volume eter 755 ml, head 325 cm.

Pada Gambar 4.10 diatas dapat dilihat bahwa debit terbesar apabila menggunakan tabung tekan. Hal ini disebabkan karena pada akhir pemanasan pada saat menggunakan satu tabung tekan terdapat sisa eter. Sehingga pemompaan yang terjadi kurang maksimal karena tidak semua eter menguap untuk memompa tabung tekan.

(54)

38 Gambar 4.11 Grafik perbandingan antara daya pompa dengan jumlah tabung udara

tekan pada saat variasi volume eter 755 ml, head 325 cm.

Dari Gambar 4.11 dapat dilihat bahwa daya pompa terbesar pada saat menggunakan dua tabung udara tekan. Hal ini disebakan karena waktu pemompaan lebih cepat menggunakan dua tabung udara tekan dibandingkan dengan menggunakan satu tabung udara tekan. Akibat waktu pemompaan semakin besar maka debit pemompaan semakin besar. Dan berdasarkan persamaan ( 2 ) peningkatan debit berpengaruh terhadap daya pemompaan yang dihasilkan.

(55)

39 Gambar 4.12 Grafik perbandingan antara efisiensi dengan jumlah tabung udara tekan

pada saat variasi volume eter 755 ml, head 325 cm.

Dari Gambar 4.12 dapat dilihat bahwa efisiensi terbesar adalah pada saat menggunakan dua tabung udara tekan. Hal ini disebabkan karena ketika menggunakan dua tabung udara tekan debit dan daya pompa yang diperoleh lebih baik daripada menggunakan satu tabung udara tekan.

(56)

40 Gambar 4.13 Grafik perbandingan antara tekanan hasil pemompaan dengan jumlah

tabung udara tekan pada saat variasi volume eter 755 ml, head 325 cm.

(57)

41

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Telah dibuat model pompa air energi termal sederhana.

2. Debit pemompaan terbesar 1,1 l/menit pada saat volume eter 675 ml, head pemompaan 325 cm, volume tabung tekan 6,8 l, dan 2 tabung tekan.

3. Efisiensi pompa terbesar 0,08 % pada volume eter 675 ml, head pemompaan 325 cm, volume tabung tekan 6,8 l, dan 2 tabung tekan.

4. Daya pompa maksimal yang dihasilkan 0,55 W pada volume eter 675 ml, head pemompaan 325 cm, volume tabung tekan 6,8 l dan 2 tabung tekan.

5.2. Saran

1. Perlu penyempurnaan alat agar dapat menghasilkan debit lebih maksimal.

(58)

42 Arismunandar, Wiranto, 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta : PradnyaParamita.

Cengel, Y.A.;Boles, M.A.,2008. Sigth edition Thermodynamics an Engineer approach. Mc Graw Hill.

Duffie, J.A.; Beckman, W.A., 1991. Solar Engineering of Thermal Processes, New York : John Wiley.

Mahkamov, K.; Orda, E.P., 2005. Solar Thermal Water Pumps: A Preliminary Analysis of the Working Process, Journal of Solar Energy Engineering, February 2005, Volume 127, Issue 1, pp. 29-36

Spindler, K.; Chandwalker, K.; Hahne, E., 1996. Small solar (thermal) water- pumping system, Solar Energy, Volume 57, Issue 1, July 1996, Pages 69-76

Sumathy, K.; Venkatesh, A.; Sriramulu, V., 1995. The importance of the condenser in a solar water pump, Energy Conversion and Management, Volume 36, Issue 12, December 1995, Pages 1167-1173

Sumathy, K., 1999. Experimental studies on a solar thermal water pump, Applied Thermal Engineering, Volume 19, Issue 5, May 1999, Pages 449-459

Soemitro, H.W.,1986. Mekanika Fluida dan Hidraulika edisi kedua. Jakarta Pusat : Erlangga. 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

Wong, Y.W.; Sumathy, K., 2001a. Performance of a solar water pump with ethyl ether as working fluid, Renewable Energy, Volume 22, Issues 1-3, January-March 2001, Pages 389-394

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)