KARAKTERISTIK POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN EVAPORATOR DUA PIPA PARALEL

KARAKTERISTIK POMPA AIR ENERGI TERMAL

MENGGUNAKAN EVAPORATOR

DUA PIPA PARALEL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

SUKMARTA PUTRA

NIM : 065214023

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

THE PROPERTIES OF THERMAL ENERGY WATER

PUMP USING TWO PIPE PARALEL EVAPORATOR

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By:

SUKMARTA PUTRA

NIM : 065214023

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

TUGAS AKHIR KARAKTERISTIK POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN EVAPORATOR DUA PIPA PARAREL

Disusun Oleh: Nama : Sukmarta Putra

NIM : 065214023 Telah disetujui oleh:

Pembimbing Utama tanggal 29 Juli 2010

Dengan ini kami menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan dan dibuat di perguruan tinggi manapun kecuali kami mengambil atau mengutip data dari buku yang tertera pada daftar pustaka. Dan sepengetahuan kami juga tidak terdapat karya tulis yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain. Sehingga karya tulis yang kami buat ini adalah asli karya penulis.

Yogyakarta,29 Juli 2010 Penulis

Sukmarta Putra Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta:

Nama : Sukmarta Putra Nim : 065214023

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

KARAKTERISTIK POMPA AIR ENERGI TERMAL

MENGGUNAKAN EVAPORATOR

DUA PIPA PARAREL

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). 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 royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta,29 Juli 2010

INTISARI

Air sangat penting bagi kehidupan, tetapi pada umumnya sumber mata air terletak lebih rendah dari tempat pemakaiannya sehingga diperlukan suatu alat untuk menaikkannya, seperti pompa. Lazimnya, pompa air digerakkan oleh energi listrik. Namun, tidak semua daerah dapat dijangkau oleh jaringan listrik. Alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air adalah energi termal menggunakan bahan bakar spirtus. Akan tetapi, pompa air energi surya belum banyak ditemui di Indonesia sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajaki kemungkinan pemanfaatannya. Untuk itu peneliti membuat karya ilmiah berupa skema alat pompa energi termal. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu dapat mengetahui debit pemompaan, daya pompa, dan efisiensi pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet).

Pompa air energi termal terdiri dari 4 (empat) komponen utama, (1) evaporator, (2) pemanas, (3) pendingin, dan (4) tuning pipe (pipa osilasi). Variabel-variabel yang diukur pada pengujian pompa adalah temperatur sisi atas evaporator (T1), temperatur sisi dibawah pemanas spirtus (T2), temperatur air keluaran (T3), temperatur udara sekitar (T4). Sedangkan pada variasi pendingin adalah temperatur pipa sisi bagian atas evaporator (T1), temperatur pipa sisi bawah kotak pemanas spirtus (T2), temperatur pipa kondenser sisi sirkulasi keluaran air dingin dari bak penampung (T3), temperatur pipa kondenser sisi sirkulasi pengisian air panas ke bak penampung (T4), temperatur air bak pendingin (T5), temperatur air keluaran (T6), Temperatur udara ruang (T7). Variasi yang dilakukan pada pengujian pompa adalah ketinggian head ( 1,50 ; 1,80 dan 2,50 m ), dan variasi pendingin (udara dan air). Hasil penelitian menunjukkan debit maksimum (Q) 0.588 (liter/menit) dengan menggunakan variasi head 1,5 m selang osilasi inci, daya pompa maksimum (Wp) 0,148 watt dengan menggunakan variasi head 2,5 m dan selang osilasi inci, efisiensi pompa maksimum (

η pompa) 0,030 % dengan menggunakan variasi head 2,5 m dan selang osilasi inci. Puji syukur kepada Tuhan Jesus Kristus dan Bunda Maria atas segala berkah dan anugerah-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ Karateristik

Pompa Air Energi Termal Menggunakan Evaporator Dua Pipa Paralel ” 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 Budi Sugiharto S.T., 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. Budi Setyahandana, S.T., M.T . selaku dosen pembimbing akademik.

7. Kedua orang tua yang selalu setia memberi semangat dan dukungan baik secara material ataupun doa-doanya.

8. Rekan kerja Leo Sukoto dan Alm.Septian Andi Aditya yang saling membantu dalam penyelesaian tugas akhir.

9. Yang terkasih Christina Ramya Hening yang selalu setia mendampingi dan memberikan motivasi dalam berbagai hal.

10. _{Seluruh keluarga besar mahasiswa Teknik Mesin yang telah} memberikan dukungan selama ini.

11. _{Semua pihak yang telah membantu atas terselesainya Tugas Akhir ini} yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, Oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi mahasiswa teknik mesin dan pembaca lainnya.

Yogyakarta, 29 Juli 2010 Penulis Sukmarta Putra

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................... i

TITLE PAGE ............................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN .................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................. v

HALAMAN PERNYATAAN PUBLIKASI ................................ vi

INTISARI ..................................................................................... vii

KATA PENGANTAR .................................................................. viii

DAFTAR ISI ................................................................................. x

DAFTAR TABEL ........................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ................................................................... xvi

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................ 1

1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ....................................... 3

BAB II. DASAR TEORI ............................................................... 4

2.1 Penelitian yang Pernah Dialakukan .......................................... 4

2.2 Dasar Teori ............................................................................... 6

2.3 Penerapan Rumus .................................................................... 13

BAB III. METODE PENELITIAN ........................................... .15

3.1 Deskripsi Alat ........................................................................... 15

3.1.1 Komponen Utama Alat .......................................................... 17

3.1.2 Perancangan Evaporator ........................................ 17

3.2 Prinsip Kerja Alat ...................................................................... 18

3.2.1 Pompa tanpa pendingin..........................................18

3.2.2 Pompa dengan pendingin air .................................19

3.3 Variabel yang Divariasikan ....................................................... 19

3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data .................................. 24

3.6 Analisa Data .................................................................... .......... 25

3.7 Peralatan Pendukung ............................................................... 26

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................... 27

4.1 Data Penelitian Alat ................................................................. 27

4.2 Perhitungan Pompa ................................................................. 35

4.2.1 Data Pengujian Spirtus ................................................. 35

4.2.2 Perhitungan Pompa Variasi selang osilasi ½ inci ........ 37

4.2.3 Perhitungan Pompa Variasi selang osilasi 3/8 inci .... .38

4.2.4 Perhitungan Pompa dengan Variasi Pendingin dengan selang osilasi 3/8 inci……………………………….38

4.3 Pembahasan Pompa ................................................................... 39

4.3.1 Grafik Hubungan Suhu dengan Jenis Variasi ............ 48

4.4 Grafik Hubungan Suhu dengan Waktu .................................... 54

5.1Kesimpulan..................................................................................62

5.2 Saran .......................................................................................... 62

DAFTAR PUSTAKA .................................................................... 63

LAMPIRAN ........................................................................................ 64

Gambar Alat .................................................................................... 65

DAFTAR TABEL

4.1 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inchi dan Head 1,5 m .................................................................................... 27

4.2 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inchi dan Head 1,5 m ............................................................ 27

4.3 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inch dan Head 1,5 m ............................................................ 28

4.4 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 Inci dan Head 1,5 m ....................................................................................... 28

4.5 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 Inci dan Head 1,5 m ...................................................................................... 28

4.6 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 Inci dan Head 1,5 m ....................................................................................... 28

4.7 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 Inci

dan Head 1,8 m ....................................................................................... 29

4.9 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 Inci dan Head 1,8 m ....................................................................................... 29

4.10 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 Inci dan Head 1,8 m ...................................................................................... 30

4.11 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 Inci dan Head 1,8 m ..................................................................................... 30

4.12 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 Inci dan Head 1,8 m ...................................................................................... 30

4.13 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 Inci dan Head 2,5 m ...................................................................................... 31

4.14 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 Inci dan Head 2,5 m ...................................................................................... 31

4.15 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 Inci dan Head 2,5 m ...................................................................................... 31

4.17 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 Inci dan Head 2,5 m ...................................................................................... 32

4.18 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 3/8 Inci dan Head 2,5 m ...................................................................................... 32

4.19 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin dengan Selang Osilasi 3/8 inchi dan Head 2,5 m ................................................. 33

4.20 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin dengan Selang Osilasi 3/8 inchi dan Head 2,5 m ............................................... 33

4.21 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin dengan Selang Osilasi 3/8 inchi dan Head 2,5 m ................................................. 33

4.22 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin dengan Selang Osilasi 3/8 inchi dan Head 1,5 m ............................................... 34

4.23 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin dengan Selang Osilasi 3/8 inchi dan Head 1,5 m .............................................. 34

4.24 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Pendingin dengan

DAFTAR GAMBAR

2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet ............................................. 6

2.2 Dimensi Evaporator ............................................................................... 7

2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet ............................................. 8

2.4 _{.......................................................................................................... P} ompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ....................................... 9

2.5 Sistem Kerja Fluidyn Pump ..................................................................

2.6 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump......................................... 11

2.7 Sistem Kerja Nifte Pump ...................................................................... 12

3.1 Skema Pompa Air Energi Termal ......................................................... 15

3.2 Skema Pompa Air Energi Termal Dengan Variasi Pendingin Ai ......... 16 3.3 Dimensi Evaporator ..............................................................................

3.3.1 Variasi Diameter Selang Osilasi ........................................................... 20

3.3.2 Variasi Ketinggian Head ....................................................................... 21

3.4.2 Posisi Termokopel Pada Pompa Dengan Variasi Pendingin................. 23

4.1 Grafik Hubungan Variasi Head 1,5 m , Variasi Selang dan Jenis Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Debit Pompa Maksimum ............................................................................................ 39

4.2 Grafik Hubungan Variasi Head 1,8 m , Variasi Selang dan Jenis Pompa Tanpa Pendingin dengan Debit Pompa Maksimum ............... 40

4.3 Grafik Hubungan Variasi Head 1,5 m , Variasi Selang dan Jenis Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Debit Pompa Maksimum ............................................................................................ 41

4.4 Grafik Hubungan Variasi Head 1,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) Daya Pompa Maksimum .. 42

4.5 Grafik Hubungan Variasi Head 1,8 m, Selang Osilasi dan Jenis PompaTanpa Pendingin Daya Pompa Maksimum ............................... 43

4.6 Grafik Hubungan Variasi Head 2,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) Daya Pompa Maksimum .. 44

4.7 Grafik Hubungan Variasi Head1,5 m, Selang Osilasi dan Jenis

4.8 Grafik Hubungan Variasi Head 1,8 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa Tanpa Pendingin dengan Efisiensi Pompa Maksimum ........... 46

4.9 Grafik Hubungan Variasi Head 2,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) dengan Efisiensi Pompa Maksimum ........................................................................................... 47

4.10 Grafik Hubungan Suhu T1 Dengan Variasi Head 1,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin Air atau Kondenser dan Tanpa Pendingin) ............................................................................................. 48

4.11 Grafik Hubungan Suhu T1 Dengan Variasi Head 1,8 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa Tanpa Pendingin ........................................... 49

4.12 Grafik Hubungan Suhu T1 Dengan Variasi Head 2,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa (Pendingin Air atau Kondenser dan Tanpa Pendingin) ............................................................................................. 50

4.13 Grafik Hubungan Suhu T2 Dengan Variasi Head 1,5 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa ( Pendingin dan Tanpa Pendingin) .............. 51

4.14 Grafik Hubungan Suhu T2 Dengan Variasi Head 1,8 m, Selang Osilasi dan Jenis Pompa Tanpa Pendingin .......................................... 52

4.16 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada Variasi Selang Osilasi ½ inci dengan Head 1,5 m ......................................................... 54

4.17 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inci dengan Head 1,5 m ....................................................... 55

4.18 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inci dengan Head 1,8 m ....................................................... 56

4.19 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inci dengan Head 1,8 m ....................................................... 57

4.20 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inci dengan Head 2,5 m ....................................................... 58

4.21 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inci dengan Head 2,5 m ....................................................... 59

4.22 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada Variasi Selang Osilasi 3/8 inci dengan Head 1,5 m dan Pendingin Air ......................... 60

1.1. Latar Belakang Air merupakan kebutuhan penting atau pokok bagi kehidupan manusia. Air selama ini digunakan untuk mandi, memasak, pengairan sawah, serta masih banyak lainnya. Ketersediaan air di Indonesia merupakan salah satu keunggulan yang dimiliki bangsa kita yang belum digali dan dioptimalkan. Tapi semua itu akan menjadi sia-sia jika apa yang kita punya tidak kita olah dengan sebaik- baiknya. Selama ini kita selalu mempunyai ketergantungan terhadap bangsa lain padahal potensi yang dimiliki bangsa ini sangatlah mampu untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Negara kita sebenarnya sangatlah kaya, karena tidak hanya air yang tersedia dengan melimpah, tapi sarana untuk mengolah atau mengelola pun sudah tersedia.

Selama ini pada umumnya pompa air dapat digerakkan energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua daerah di Indonesia dapat menikmati jaringan listrik, selain itu penggunaan energi listrik menyebabkan biaya penyediaan air menjadi mahal, sehingga mengurangi kemampuan masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidup yang lain. Alternatif lain pompa air energi termal, jenis pompa air energi energi surya. Untuk memanfaatkan energi surya tersebut salah satunya bisa menggunakan kolektor surya plat datar jenis Compound Parabolic Collector

(CPC) sehingga perlu dilakukan penelitian berikutnya tentang karakteristik

kolektor tersebut yang merupakan teknologi sederhana sehingga mempunyai peluang dimanfaatkan masyarakat untuk diaplikasikan pada pompa tersebut.

Unjuk kerja kolektor surya untuk memompa air atau yang lebih sering disebut pompa air energi surya di Indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan penelitian agar dapat diaplikasikan menjadi alat yang berguna bagi masyrakat.

1.2. Perumusan Masalah Pada penelitian ini yaitu model pompa air energi termal dengan variasi evaporator, ketinggian head, diameter selang osilasi dan jenis pendingin air untuk mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa ( η pompa).

Variabel pengukuran saat pengujian pompa keseluruhan antara lain :

a) _{Pompa tanpa pendingin} _{suhu ( T1, T2, T3, T4 )}

_{waktu pemompaan (t out)}
_{volume keluaran yang dihasilkan (V)}
b) _{Pompa dengan mengunakan pendingin air}

1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan penelitian :

1. Mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi ( η pompa) maksimum pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse

Jet ).

2. Menerapkan teori yang sudah ada ke dalam praktek pembuatan dan pengujian alat.

Manfaat penelitian : 1. Menambah kepustakaan tentang pompa air energi termal.

2. Dapat diaplikasikan dimasyarakat luar negri khusunya pada masyarakat Indonesia.

3. Menambah pengetahuan tentang pompa air energi termal.

2.1 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., 1995 ). Penelitian pompa energi panas berbasis motor stirling dapat secara efektif memompa air dengan variasi head antara 2 – 5 m ( Mahkamov, 2003 ). Penelitian pompa air energi panas oleh Smith menunjukkan bahwa ukuran kondenser yang sesuai dapat meningkatkan daya output sampai 56% ( Smith, 2005 ). Penelitian pompa air energi panas surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor ( Sumathy et. al., 1995 ). Penelitian secara teoritis pompa air energi panas surya dengan dua macam fluida kerja, yaitu n- pentane dan ethyl ether memperlihatkan bahwa efisiensi pompa dengan

ethyl ether 17% lebih tinggi dibanding n-pentane untuk tinggi head 6 m

( Wong, 2000 ). Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi panas surya pada beberapa ketingian head

5 sistem.Waktu pengembunan tergantung pada luasan optimum koil pendingin ( Wong, 2001 ).

Penelitian lain yang pernah dilakukan seperti dalam Tugas Akhir “Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk Pompa Air Energi Termal Menggunakan Pompa Rendam” mampu menghasilkan Efisiensi sensibel kolektor maksimum adalah 12,68 %, daya pemompaan maksimum adalah 0,0893 Watt, Efisiensi sistem maksimum sebesar 0,132 %, faktor efisiensi maksimum adalah 57,218 % ( Yulia Venti Yoanita, 2009 ).

Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 39 CC dan Pemanas 266 Watt” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.139 watt, efisiensi pompa (

ηpompa) maksimum 0.060 % pada variasi bukaan kran 30 ºC, dan debit (Q) maksimum 0,697 liter/menit pada variasi ketinggian head 1,75 m dan bukaan kran penuh atau 0 ºC dengan pendingin udara (Mohammad Suhanto, 2009).

Selanjutnya dalam penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.167 watt, efisiensi pompa (

ηpompa) maksimum 0,213 %, dan debit (Q) maksimum 0.584 liter/menit pada

2.2 Dasar Teori Pompa air energi termal pada umumnya menggunakan jenis pulsa jet air (water pulse jet) seperti pada gambar 2.1 dan gambar 2.2, pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump seperti gambar 2.4, serta pompa air energi termal dengan jenis nifte pump pada gambar 2.6. Pada penelitian ini dibuat pompa energi termal jenis pulsa jet air (water pulse jet) dengan menggunakan fluida kerja spirtus karena merupakan jenis pompa air energi termal yang paling sederhana dibandingkan yang lain.

7 Gambar 2.2 Dimensi Evaporator

( Sumber : Triyono,2009)

Keterangan bagian-bagian Gambar 2.1 : 1. _{Tuning pipe 7. Selang keluaran} 2. _{Kran osilasi 8. Evaporator} 3. _{Gelas ukur 9. Pendingin} 4. _{Tangki hisap 10. Kran pengisi fluida} 5. _{Katup hisap satu arah 11. Rangka} 6. _{Katup buang satu arah}

8 Gambar 2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis pulse jet

( Sumber : Smith,2005 )

Keterangan bagian-bagian Pulse jet :

1. Fluida air

5. Tuning pipe

2. Sisi uap

6. Katup hisap

3. Sisi panas

7. Katup buang

4. Sisi dingin

9 Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump

( Sumber : Smith,2005 )

Keterangan bagian-bagian Fluidyn Pump :

1. Displacer

6. Katup hisap

2. Penukar panas

7. Katup buang

3. Pemicu regenerasi

8. Sisi volume mati

4. Penukar panas

9. Pengapung

5. Tuning pipe

10 Gambar 2.5 Sistem Kerja Fluidyn Pump

( Sumber : Reinhold, 1983 )

Prinsip kerja jenis fluidyn pump ialah pada bagian yang dipanasi menghasilkan uap, sehingga fluida di bagian sisi panas turun dan memberikan tekanan pada bagian sisi dingin yang menyebabkan air terdorong keluar. Selanjutnya pada proses penghisapan terjadi karena uap di bagian sisi panas mengalami pengembunan disertai dengan bantuan penukar panas, kemudian fluida pada sisi dingin menggantikan atau mengisi kembali fluida sistem di bagian sisi panas.

11 Gambar 2.6 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump

( Sumber : Smith,2005 )

Keterangan bagian-bagian Nifte Pump :

1. Kekuatan piston

6. Katup

2. Beban

7. Saturator

3. Silinder displacer

8. Difusi kolom

4. Evaporator

9. Perpindahan panas

12 Gambar 2.7 Sistem Kerja Nifte Pump Hopkinson, Cambridge University Engineering)

( Sumber :

Nifte pump memiliki dua silinder vertikal (1 dan 2) yang terhubung pada bagian atas (3), Sambungan lain terdapat di bagian bawah menggunakan katup penghambat atau penutup (4). Pada saat tekanan uap yang dihasilkan oleh evaporator meningkat (5), fluida (2) akan menekan beban atau fluida sistem (7) mengalir keluar. Selanjutnya pada proses penghisapan terjadi ketika uap air mengembun dengan bantuan kondenser, hal ini terus terulang secara terus menerus.

…..................... (2.2) Dengan:

) Q : debit pemompaan (m

) g : percepatan gravitasi (m/s

ρ : massa jenis air (kg/m

. . . ρ =

2.3 Penerapan Rumus Debit pemompaan yaitu jumlah volume yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan :

H Q g P W

Daya pemompaan yang dihasilkan pompa air dapat dihitung dengan persamaan :

Dengan: V : volume air keluaran (ml) t : waktu yang diperlukan (detik)

= …..................... (2.1)

V Q

/s) H : head pemompaan (m)

14 Dengan : m

air

: massa air yang dipanasi (kg) C

: panas jenis air (J/Kg ºC) ∆ T

: kenaikan temperatur (

C) t : waktu yang diperlukan untuk pemanasan (detik) Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan besarnya daya fluida yang dihasilkan. Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :

…..................... (2.4) Dengan :

Wp : daya pemompaan (watt) Wspritus : daya spritus (watt)

Wspritus P W pompa

= η

3.1 Deskripsi Alat

Gambar 3.1 Skema Alat Tanpa Pendingin

Keterangan :

1. Evaporator

8. Selang keluaran

2. Tutup evaporator

9. Corong keluaran

3. Seng

10. Kran pipa osilasi

Gambar 3.2 Skema Alat Dengan Pendingin Air.

Keterangan :

1. Evaporator

2. Kondenser

3. Bak penampung air kondenser

4. Selang sirkulasi air dingin

5. Selang sirkulasi air panas

3.1.1 Komponen Utama Alat Pompa termal pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama yaitu:

1. Evaporator menggunakan bahan dari pipa tembaga sebagai bagian yang dipanasi.

2. Kotak pemanas / pembakaran yang terbuat dari plat tembaga sebagai tempat bahan bakar spirtus.

3. Pendingin dengan menggunakan fluida air dari kondenser.

4. Tuning pipe atau pipa osilasi

3.1.2 Perancangan Evaporator

3.2 Prinsip Kerja Alat Prisip kerja pompa dapat dijelaskan sebagai berikut :

3.2.1 Pompa tanpa pendingin Pompa air yang digunakan adalah pompa air jenis pulsa jet (water pulse

Evaporator dan sistem yang berisi air mula mula dipanaskan dengan jet pump). pemanas bahan bakar spritus. Evaporator berfungsi untuk menguapkan fluida kerja air sehingga terjadi osilasi. Pada saat menerima uap bertekanan yang cukup, air dalam sistem terdorong keluar melelui saluran buang, kemudian uap mengalami pengembunan. Pengembunan uap ini menyebabkan tekanan dalam pompa turun (dibawah tekanan atmosfir atau vakum) sehingga air dari sumber masuk / terhisap mengisi sistem, 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 karena pendinginan) disebut satu siklus namun siklus ini berlangsung cepat. 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.

3.2.2 Pompa dengan pendingin air Kondenser yang digunakan berbentuk pipa besi. Pada penelitian ini menggunakan sistem pendingin kondenser dengan fluida air. Air dalam bak penampung dihubungkan melalui selang menuju kondenser yang terhubung ke pipa evaporator . bak penampung diletakkan lebih tinggi dari kondenser agar air pendingin dapat bersirkulasi secara alami saat air pendingin yang berada di kondenser mulai mengalami kenaikan suhu pada waktu evaporator dipanasi.

3.3 Variabel Yang Divariasikan Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu:

1. Variasi diameter selang osilasi (

dan

2 inchi ).

2. Variasi ketinggian head ( 1,50 ; 1,80 dan 2,50 m ).

3. Variasi pendinginan dengan udara dan pendingin dengan menggunakan air (kondenser)

Gambar 3.3.1 Variasi Diameter Selang OsilasiGambar 3.3.1 Variasi Ketinggian Head

3.4 Variabel yang Diukur Variabel-variabel yang diukur antara lain :

3.4.1 Pompa tanpa pendingin Temperatur pipa sisi bagian atas evaporator (T1) , - Temperatur pipa sisi bagian bawah kotak pemanas spirtus (T2) , - Temperatur air keluaran (T3) , - Temperatur udara ruang (T4) . -

η pompa) serta daya spirtus (W spirtus).

3.4.2 Pompa dengan pendingin air

Temperatur pipa sisi bagian atas evaporator (T1) ,
Temperatur pipa sisi bagian bawah kotak pemanas spirtus (T2) ,
Temperatur pipa kondenser sisi sirkulasi keluaran air dingin dari bak penampung (T3),
Temperatur pipa kondenser sisi sirkulasi pengisian air panas ke bak penampung (T4),
Temperatur air bak pendingin (T5),
Temperatur air keluaran (T6), - Temperatur udara ruang (T7). Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut dilakukan perhitungan untuk mendapatkan debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (

3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data Metode pengumpulan data adalah cara-cara memperoleh data melalui percobaan alat. Metode yang dipakai untuk mengumpulkan data yaitu menggunakan metode langsung. Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat.

Langkah – langkah pengambilan data pompa : Pompa tanpa pendingin air : 1. Alat diatur pada ketinggian head 1,50 m.

2. Mengatur penggantian selang osilasi dengan diameter 3/8 inchi.

3. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem.

4. Memasang termokopel dan alat ukur yang digunakan.

5. Mengisi bahan bakar spirtus.

6. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

7. Mencatat suhu T1, T2, T3, T4 dan waktu serta volume air yang dihasilkan pompa.

8. Ulangi no 2 – 7 pada pengujian selanjutnya dengan diameter selang osilasi ½ inchi.

9. Ulangi no.2 – 8 pada pengujian selanjutnya menggunakan head 1,8 m kemudian dilanjutkan kembali dengan head 2,5 m. Pompa dengan pendingin air : 1. Alat diatur pada ketinggian head 1,50 m.

2. Mengatur selang osilasi dengan diameter 3/8 inchi.

3. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem.

4. Memasang termokopel dan alat ukur yang digunakan.

5. Mengisi bahan bakar spirtus.

6. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

7. Mencatat suhu T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7 dan waktu serta volume air yang dihasilkan pompa.

8. Ulangi no.2 – 8 pada pengujian selanjutnya menggunakan head 2,5 m.

3.6 Analisa Data Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : temperatur sisi bawah evaporator (T1), temperatur sisi dibawah pemanas spirtus (T2), temperatur sisi uap (T3), temperatur udara sekitar (T4), volume output air (V) dan waktu pemompaan (s) untuk menghitung debit aliran air (Q) pada variasi tertentu. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan debit aliran (Q) untuk menghitung daya pompa (W

) dan efisiensi pompa ( η pompa ).

Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan : waktu

3.7 Peralatan Pendukung Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a.

Stopwatch Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mengalir

b. Gelas Ukur Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari pompa air setelah jangka waktu tertentu.

c. Ember Ember digunakan untuk menampung air yang akan dihisap. Air didalam ember ini juga dijaga ketinggiannya agar sama dari waktu ke waktu dengan cara diisi secara terus menerus.

f. Thermo Logger Alat ini digunakan untuk mengukur suhu pada kolektor, dan suhu air kondensor per menit.

g. Termokopel Digunakan untuk mendeteksi suhu dan menghubungkan ke display.

4.1 Data Penelitian Pengambilan data pada penelitian pompa air energi termal menggunakan evaporator 2 buah pipa inci dengan volume spirtus 340 ml diperoleh

data-data pompa seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.25 Data I; Menggunakan 2 Buah Pipa Evaporator dan Tanpa Pendingin

a) _{Head 1,5 meter}

Tabel 4.1 Percobaan ke-1 Temperatur Pompa Pada Variasi Selang Osilasi 1/2 inchi dan Head (ketinggian) 1,5 m.