KARAKTERISTIK POMPA NIFTE ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN PIPA OSILASI 12 Ǝ
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KARAKTERISTIK POMPA NIFTE ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN PIPA OSILASI 1/2 Ǝ TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh: FX. IVAN NUGROHO NIM : 075214034 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2011 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
CHARACTERISTIC OF THERMAL ENERGY NIFTE PUMP
USING 1/2 Ǝ OF OSILATION PIPE
Presented as Partial Fulfillment of the Requirement
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Engineering Study Program
By :
FX. IVAN NUGROHO
NIM : 075214034
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2011
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
Air sangat penting bagi kehidupan, tetapi tempat sumber mata air lebihrendah dari tempat pemakaiannya sehingga diperlukan pompa untuk
mengalirkannya. Pada umumnya pompa air digerakkan oleh energi listrik tetapi
masih banyak daerah tidak bisa menikmati jaringan listrik. Alternatif lain yang
dapat digunakan sebagai penggerak pompa air adalah energi termal menggunakan
bahan bakar spirtus. Tetapi unjuk kerja pompa air energi termal di Indonesia
belum banyak sehingga masih perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk
memanfaatkannya secara optimal.Tujuan dari penelitian ini adalah membuat model pompa termal jenis nifte
untuk meneliti daya , debit dan efisiensi maksimal yang dihasilkan oleh pompa
tersebut. Pompa nifte terdiri menjadi 6 bagian utama yaitu, evaporator, kondensor,
pipa osilasi, pipa nifte, keran dan bak pendingin. Dalam proses pengambilan data
digunakan 11 variasi yang berbeda yaitu: variasi pada ketinggian awal air, variasi
bukaan keran, variasi pendingin dan variasi pada pengeluaran udara dari dalam
sistem.Telah berhasil dibuat model pompa termal jenis nifte. Sebelum
pemasangan pompa daya maksimal sebesar 0,0883 watt, debit maksimal yang
3
terjadi di selang osilasi sebesar 0,000052 m /s (3,12 liter/menit) dan efisiensi
maksimal sebesar 0.04 %. Setelah pemasangan pompa daya maksimal sebesar
3
0,0065 watt, debit maksimal sebesar 0,0000045 m /detik (0,27 liter/menit) dan
efisiensi maksimal sebesar 0,0030 %.Kata kunci: pompa nifte, daya, debit efisiensi, energi termal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yesus 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 “Karakteristik
Pompa NIFTE Energi Termal Menggunakan Pipa Osilasi ½” 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. Bapak Rines, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing akademik.
5. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
6. Laboran (Ag. Rony Windaryawan) yang telah memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i
TITLE PAGE ....................................................................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................ v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI......................... vi
2.3 Persamaan Yang digunakan................................................................... 12
3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data ............................................... 23
3.4 Variabel yang Diukur ............................................................................ 21
3.3 Variabel yang Divariasikan ................................................................... 18
3.2 Prinsip Kerja Alat .................................................................................. 17
3.1 Skema Alat Penelitian ........................................................................... 16
BAB III. METODE PENELITIAN .................................................................... 16
2.2 Dasar Teori ............................................................................................ 7
INTISARI ............................................................................................................. vii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... viii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv
2.1 Penelitian yang Pernah Dialakukan ....................................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 4
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................. 3
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................... 3
1.2 Batasan Masalah .................................................................................... 2
BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.l Latar Belakang ....................................................................................... 13.6 Analisa Data .......................................................................................... 27 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 28
4.1 Data Penelitian ....................................................................................... 28
4.2 Contoh Perhitungan ............................................................................... 38
4.3 Pembahasan ........................................................................................... 49
4.4 Kesimpulan Umum dari Pembahasan .................................................... 65
BAB V. PENUTUP ............................................................................................... 77
5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 77
5.2 Saran ...................................................................................................... 78
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 79
LAMPIRAN .......................................................................................................... 80
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan keran dibuka penuh ........................................ 29Tabel 4.2 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan udara dan keran ditutup 22.5 ................................................................ 30Tabel 4.3 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan udara dan keran ditutup 45 ................................................................... 30Tabel 4.4 Data pada variasi ketinggian air berada pada bagian evaporator, pendinginan udara dan keran ditutup 45 .............................................. 31Tabel 4.5 Data pada variasi ketinggian air berada di bawah evaporator, pendinginan udara dan keran ditutup 45 .............................................. 32Tabel 4.6 Data pada variasi ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan air dan keran ditutup 45 ................................................... 32Tabel 4.7 Data pada variasi ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan udara, keran ditutup 45 dan variasi pengeluaranudara di dalam sistem ............................................................................ 33
Tabel 4.8 Data pada variasi pemasangan pompa, ketinggian air di atas evaporator, pendinginan udara, keran ditutup 60 danpengeluaran udara di dalam sistem ........................................................ 34
Tabel 4.9 Data pada variasi pemasangan pompa, ketinggian air di atas evaporator, pendinginan udara, keran ditutup 45 danpengeluaran udara di dalam sistem ........................................................ 34
Tabel 4.10 Data pada variasi pemasangan pompa, ketinggian air di atas evaporator, pendinginan udara, keran ditutup 30 danpengeluaran udara di dalam sistem ........................................................ 35
Tabel 4.11 Data pada variasi pemasangan pompa, evaporator 40 cm dan merubah posisi pembakaran (kompor), air di atas evaporator,pendinginan udara, keran ditutup 45 dan pengeluaran udara di dalam sistem .......................................................................................... 36
Tabel 4.12 Data Pengujian Daya Spiritus ................................................................ 37Tabel 4.13 Perhitungan Daya Spiritus ..................................................................... 42Tabel 4.14 Perhitungan pompa pada variasi air di atas evaporator, pendinginan udara dan keran dibuka penuh .......................................... 43Tabel 4.15 Perhitungan pompa pada variasi air di atas evaporator, pendinginan udara dan keran ditutup 22.5 ........................................... 43Tabel 4.16 Perhitungan pompa pada variasi air di atas evaporator, pendinginan udara dan keran ditutup 45 . ............................................. 44Tabel 4.17 Perhitungan pompa pada variasi air berada pada bagian evaporator, pendinginan udara dan keran ditutup 45 . .......................... 44Tabel 4.18 Perhitungan pompa pada variasi air berada di bawah evaporator, pendinginan udara dan keran ditutup 45 . ............................................. 45Tabel 4.19 Perhitungan pompa pada variasi air berada di atas evaporator, pendinginan air dan keran ditutup 45 ................................................... 45Tabel 4.20 Perhitungan pompa pada variasi air berada di atas evaporator, pendinginan udara, keran ditutup 45 dan pengurangan udara didalam sistem .......................................................................................... 46
Tabel 4.21 Perhitungan penambahan pompa pada variasi air berada di atas evaporator, pendinginan udara, keran ditutup 60 danpengurangan udara di dalam sistem....................................................... 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Tabel 4.22 Perhitungan penambahan pompa pada variasi air berada di atas evaporator, pendinginan udara, keran ditutup 45 danpengurangan udara di dalam sistem....................................................... 47
Tabel 4.23 Perhitungan penambahan pompa pada variasi air berada di atas evaporator, pendinginan udara, keran ditutup 30 danpengurangan udara di dalam sistem....................................................... 48
Tabel 4.24 Perhitungan penambahan pompa pada variasi air berada di atas evaporator, pendinginan udara, keran ditutup 45 danpengurangan udara di dalam sistem....................................................... 48
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet .......................................... 6Gambar 2.2 Dimensi Evaporator............................................................................ 6Gambar 2.3 Pompa air tenaga panas jenis nifte ..................................................... 8Gambar 2.4 Pompa air tenaga panas matahari jenis nifte ...................................... 8Gambar 2.5 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump ..................................... 9Gambar 2.6 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet .......................................... 9Gambar 2.7 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ................................. 11Gambar 3.1 Skema Alat ......................................................................................... 16Gambar 3.2 Variasi ketinggian awal air terhadap pemanas ................................... 19Gambar 3.3 Variasi bukaan keran .......................................................................... 19Gambar 3.4 Perangkat pompa ................................................................................ 20Gambar 3.5 Penerapan pompa pada nifte pump ..................................................... 20Gambar 3.6 Variasi evaporator .............................................................................. 21Gambar 3.7 Posisi penempatan termokopel .......................................................... 22Gambar 3.8 Pengukuran panjang langkah ............................................................ 22Gambar 4.1 Hubungan debit dengan waktu untuk pipa osilasi, dengan evaporator 20 cmdan keran tertutup 45 derajat berdasarkanjenis pendinginan. ........................................................................... 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 4.2 Hubungan debit dengan waktu untuk pipa nifte, dengan evaporator 20 cm dan keran tertutup 45 derajat berdasarkanjenis pendinginan ............................................................................ 49
Gambar 4.3 Hubungan debit dengan waktu untuk pipa osilasi berdasarkan bukaan keran dengan pendingin udara danposisi air di atas evaporator ............................................................ 50
Gambar 4.4 Hubungan debit dengan waktu untuk pipa nifte berdasarkan bukaan keran dengan pendinginan udara dan posisi air di atasevaporator ....................................................................................... 50
Gambar 4.5 Hubungan debit dengan waktu untuk pipa osilasi berdasarkan posisi air dengan variasi keran tertutup 45derajat, evaporator 20 cm dan pendinginan udara .......................... 51
Gambar 4.6 Hubungan debit dengan waktu untuk pipa nifte berdasarkan posisi air dengan variasi keran tertutup 45 derajat,evaporator 20 cm dan pendinginan ud............................................ 51
Gambar 4.7 Hubungan debit dengan waktu untuk pipa osilasi berdasarkan jumlah udara dalam sistem dengan variasi kerantertutup 45 derajat, evaporator 20 cm, posisi air di atas evaporator dan pendinginan udara .................................................. 52
Gambar 4.8 Hubungan debit dengan waktu untuk pipa nifte berdasarkan jumlah udara dalam sistem dengan variasi keran tertutup 45derajat, evaporator 20 cm, posisi air di atas evaporator dan pendinginan udara .......................................................................... 52
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 4.9 Hubungan debit dengan waktu pada variasi pemasangan pompa dan berdasarkan bukaan keran dengan posisi air diatas evaporator, pengeluaran udara di dalam sistem, dan pendinginan udara .......................................................................... 53
Gambar 4.10 Hubungan debit dengan waktu berdasarkan ukuran evaporator pada variasi pemasangan pompa, posisi air di atasevaporator, pendinginan udara dan pengeluaran udara dalam sistem .............................................................................................. 54
Gambar 4.11 Hubungan daya dengan waktu untuk pipa osilasi, dengancm evaporator 20 dan keran tertutup 45 derajat berdasarkan jenis pendinginan ............................................................................ 54
Gambar 4.12 Hubungan daya dengan waktu untuk pipa nifte, dengancm evaporator 20 dan keran tertutup 45 derajat berdasarkan jenis pendinginan ............................................................................ 55
Gambar 4.13 Hubungan daya dengan waktu untuk pipa osilasi berdasarkan bukaan keran dengan pendinginan udara dan posisi air di atasevaporator ....................................................................................... 55
Gambar 4.14 Hubungan daya dengan waktu untuk pipa nifte berdasarkan bukaan keran dengan pendinginan udara dan posisi air di atasevaporator ....................................................................................... 56
Gambar 4.15 Hubungan daya dengan waktu untuk pipa osilasi berdasarkan posisi air dengan variasi keran tertutup 45derajat evaporator 20 cm dan pendinginan udara ........................... 56
Gambar 4.16 Hubungan daya dengan waktu untuk pipa nifte berdasarkan posisi air dengan variasi keran tertutup 45 derajat evaporator20 cm dan pendinginan udara ......................................................... 57
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 4.17 Hubungan daya dengan waktu untuk pipa osilasi berdasarkan jumlah udara dalam sistem dengan variasi kerantertutup 45 derajat, evaporator 20 cm, posisi air di atas evaporator dan pendinginan udara .................................................. 57
Gambar 4.18 Hubungan daya dengan waktu untuk pipa nifte berdasarkan jumlah udara dalam sistem dengan variasi keran tertutup 45derajat, evaporator 20 cm, posisi air di atas evaporator dan pendinginan udara .......................................................................... 58
Gambar 4.19 Hubungan daya dengan waktu pada variasi pemasangan pompa dan berdasarkan bukaan keran dengan posisi airdiatas evaporator, pengeluaran udara di dalam sistem, dan pendinginan udara .......................................................................... 58
Gambar 4.20 Hubungan daya dengan waktu berdasarkan ukuran evaporator pada variasi pemasangan pompa, posisi air di atasevaporator, pendinginan udara dan pengeluaran udara di dalam sistem ................................................................................... 59
Gambar 4.21 Hubungan efisiensi dengan waktu untuk pipa osilasi, dengan evaporator 20 cm dan keran tertutup 45 derajat berdasarkanjenis pendinginan ............................................................................ 60
Gambar 4.22 Hubungan efisiensi dengan waktu untuk pipa nifte, dengan evaporator 20 cm dan keran tertutup 45 derajat berdasarkanjenis pendinginan ............................................................................ 60
Gambar 4.23 Hubungan efisiensi dengan waktu untuk pipa osilasi berdasarkan bukaan keran dengan pendinginan udara dan posisi air di atasevaporator ....................................................................................... 61
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 4.24 Hubungan efisiensi dengan waktu untuk pipa nifte berdasarkan bukaan keran dengan pendinginan udara dan posisi air di atasevaporator ....................................................................................... 61
Gambar 4.25 Hubungan efisiensi dengan waktu untuk pipa osilasi berdasarkan posisi air dengan variasi keran tertutup 45derajat evaporator 20 cm dan pendinginan udara ........................... 62
Gambar 4.26 Hubungan efisiensi dengan waktu untuk pipa nifte berdasarkan posisi air dengan variasi keran tertutup 45derajat evaporator 20 cm dan pendinginan udara ........................... 62
Gambar 4.27 Hubungan efisiensi dengan waktu untuk pipa osilasi berdasarkan jumlah udara dalam sistem dengan variasi kerantertutup 45 derajat, evaporator 20 cm, posisi air di atas evaporator dan pendinginan udara .................................................. 63
Gambar 4.28 Hubungan efisiensi dengan waktu untuk pipa nifte berdasarkan jumlah udara dalam sistem dengan variasi kerantertutup 45 derajat, evaporator 20 cm, posisi air di atas evaporator dan pendinginan udara .................................................. 63
Gambar 4.29 Hubungan efisiensi dengan waktu pada variasi pemasangan pompa dan berdasarkan bukaan keran dengan posisi air diatas evaporator, pengeluaran udara di dalam sistem, dan pendinginan udara .......................................................................... 64
Gambar 4.30 Hubungan efisiensi dengan waktu berdasarkan ukuran evaporator pada variasi pemasangan pompa, posisi air di atasevaporator, pendinginan udara dan pengeluaran udara di dalam sistem ................................................................................... 64
Gambar 4.31 Hubungan frekuensi dengan waktu dari pipa osilasi antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ............................................................ 65Gambar 4.32 Hubungan frekuensi dengan waktu dari pipa nifte antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ............................................................ 66Gambar 4.33 Hubungan kecepatan osilasi dengan waktu dari pipa osilasi antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ................................................. 66Gambar 4.34 Hubungan kecepatan osilasi dengan waktu dari pipa osilasi antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan .................................................... 67Gambar 4.35 Hubungan waktu dengan debit dari pipa osilasi antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ....................................................................... 67Gambar 4.36 Hubungan waktu dengan debit dari pipa nifte antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ....................................................................... 68Gambar 4.37 Hubungan waktu dengan tekanan dari pipa osilasi antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ............................................................ 68Gambar 4.38 Hubungan waktu dengan tekanan dari pipa nifte antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ............................................................ 69Gambar 4.39 Hubungan waktu dengan daya dari pipa osilasi antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ....................................................................... 69Gambar 4.40 Hubungan waktu dengan daya dari pipa nifte antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ....................................................................... 70Gambar 4.41 Hubungan waktu dengan efisiensi dari pipa osilasi antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ............................................................ 70PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 4.42 Hubungan waktu dengan efisiensi dari pipa nifte antara variasi 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 ............................................................ 71Gambar 4.43 Hubungan debit pemompaan dengan waktu antara variasi 8, 9, dan 10 ......................................................................................... 71Gambar 4.44 Hubungan daya pemompaan dengan waktu antara variasi 8, 9, dan 10 ......................................................................................... 72Gambar 4.45 Hubungan efisiensi pemompaan dengan waktu antara variasi 8, 9, dan 10 ..................................................................................... 72Gambar 4.46 Hubungan debit pemompaan dengan waktu antara variasi 10 dan 11 ............................................................................................. 73Gambar 4.47 Hubungan daya pemompaan dengan waktu antara variasi 10 dan 11 ............................................................................................. 74Gambar 4.48 Hubungan efisiensi pompa dengan waktu antara variasi 10 dan 11 ............................................................................................. 74PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB III METODE PENELITIAN.
3.1 Skema Alat
Sistem pompa energi termal jenis nifte ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu bagian saluran air dan pompa (evaporator). Sistem saluran air menggunakan pipa dan disusun pada rangka yang terbuat dari pelat besi siku. Pompa akan dihubungkan ke sistem saluran air dengan bantuan pipa dengan klep.
7
1
8
3
2
9
4 5 ¾ inchi
6 Gambar 3.1 Skema Alat
17
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Keterangan :
1. Pendingin 6. Keran
2. Evaporator 7. Pipa pengembunan
3. Karet tahan panas 8. Pipa osilasi
4. Pipa nifte 9. Lubang udara
5. Kondensor Selain alat utama seperti Gambar 3.1, digunakan alat-alat pendukung sebagai berikut:
a. Stopwatch
Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mulai mengalir sampai air berhenti mengalir.
b. Termokopel Dipakai untuk mengetahui suhu.
c. Gelas ukur Dipakai untuk menghitung volume air yang dikeluarkan oleh pompa.
3.2 Prinsip Kerja Alat
Pompa air yang digunakan adalah pompa air jenis nifte. Prinsip kerja jenis nifte 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
18
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
penukar panas, kemudian fluida pada sisi dingin menggantikan atau mengisi kembali fluida sistem di bagian sisi panas, hal ini disebut osilasi, osilasi ini dimanfaatkan untuk menggerakkan katup hisap dan katup tekan pada pompa air sehingga dapat menghisap air dari sumbernya dan memindahkannya ke posisi yang lebih tinggi.
3.3 Variabel Yang Divariasikan
Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu:
1. Variasi fluida pendingin
2. Variasi ketinggian awal air terhadap pemanas (a) Posisi awal air berada (b) Posisi awal air berada di atas evaporator pada evaporator
19
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
(c) Posisi awal air berada di bawah evaporator
Gambar 3.2 Variasi ketinggian awal air terhadap pemanas3. Variasi bukaan keran ( buka penuh, tutup 45°, tutup 22,5° ) (a) Keran buka penuh (b) Keran ditutup 22.5
(c) Keran ditutup 45
Gambar 3.3 Variasi bukaan keran20
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4. Variasi pengurangan udara dalam sistem
5. Variasi penambahan perangkat pompa keluaran air dari hasil pemompaan Tosen klep arah buka ke atas Sambungan ke pipa nifte
Sambungan ke pipa osilasi Masukan air dari sumber
Gambar 3.4 Perangkat pompaTosen klep arah buka ke atas Sambungan ke pipa nifte
Sambungan ke pipa osilasi keluaran air dari hasil pemompaan masukan air dari hasil pemompaan
Gambar 3.5 Penerapan pompa pada nifte pump21
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6. Variasi Ukuran Evaporator ( 20cm dan 40cm)
20 cm 40 cm
Gambar 3.6 Variasi evaporator3.4 Variabel yang Diukur
Variabel-variabel yang diukur antara lain :
a. Suhu (T) Pada pipa pengembunan (T1) Pada pipa pemanas (T2) Pada sebelum pendingin (T3) Pada setelah pendingin (T4)
22
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 3.7 posisi penempatan termokopelb. Panjang langkah (l)
a. Posisi awal air b. Posisi air c.Posisi air . osilasi naik osilasi turun
Gambar 3.8 Pengukuran panjang langkahT1 T2 T3 T4
l
23
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
c. Waktu untuk melakukan 10 kali osilasi Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan debit (Q), tekanan pompa (P), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (Ș 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 :
a. Percobaan pertama ( variasi 1) 1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas pemanas.
2. Percobaan pertama, keran buka penuh dan tanpa pendingin.
3. Pemanas diletakkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Suhu, waktu dan panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
b. Percobaan kedua (variasi 2) 1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas pemanas.
2. Percobaan kedua, keran ditutup 22.5 dan tanpa pendingin.
3. Pemanas diletakkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
24
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Suhu, waktu dan panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
c. Percobaan ketiga (variasi 3) 1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas pemanas.
2. Percobaan ketiga, keran ditutup 45 dan tanpa pendingin.
3. Pemanas diletakkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Suhu, waktu dan panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat..
d. Percobaan keempat (variasi 4) 1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas pemanas.
2. Percobaan keempat, keran ditutup 45 dan tanpa pendingin.
3. Pemanas diletakkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Suhu, waktu dan panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
e. Percobaan kelima (variasi 5) 1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas pemanas.
2. Percobaan kelima, keran ditutup 45 dan tanpa pendingin.
3. Pemanas diletakkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Suhu, waktu dan panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
f. Percobaan keenam (variasi 6) 1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas pemanas.
2. Percobaan keenam, keran ditutup 45 dan pendinginan menggunakan air.
3. Pemanas diletakkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Suhu, waktu dan panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
g. Percobaan ketujuh (variasi 7) 1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas pemanas.
2. Percobaan ketujuh, keran ditutup 45 dan pendinginan menggunakan udara.
3. Pemanas diletakkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Ketika terjadi osilasi, udara didalam sistem dikeluarkan dengan cara membuka kemudian menutup lubang udara.
6. Suhu, waktu dan panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
h. Percobaan kedelapan (variasi 8) 1. Menambah perangkat pompa pada sistem.
2. Percobaan kedelapan, keran ditutup 60 dan pendinginan menggunakan udara.
3. Pemanas diletakkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
26
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Ketika terjadi osilasi, udara didalam sistem dikeluarkan dengan cara membuka kemudian menutup lubang udara.
6. Suhu, waktu dan panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat. i. Percobaan kesembilan (variasi 9) 1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas pemanas.
2. Percobaan kesembilan, keran ditutup 45 dan pendinginan menggunakan udara.
3. Pemanas diletakkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Ketika terjadi osilasi, udara didalam sistem dikeluarkan dengan cara membuka kemudian menutup lubang udara.
6. Suhu, waktu dan panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat. j. Percobaan kesepuluh (variasi 10) 1. Air diisikan kedalam alat sampai dengan bagian atas pemanas.
2. Percobaan kedelapan keran ditutup 30 dan pendinginan menggunakan udara.
3. Pemanas diletakkan pada pipa pemanas.
4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Ketika terjadi osilasi, udara didalam sistem dikeluarkan dengan cara membuka kemudian menutup lubang udara.
27
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6. Suhu, waktu dan panjang langkah yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat. k. Percobaan kesebelas (variasi 11)
Langkah percobaan kesebelas sama dengan percobaan ke sepuluh, tetapi hanya dilakukan penggantian evaporator dengan ukuran 40 cm dan diameter tetap.
3.6 Analisa Data
Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : panjang langkah (m) dan frekuensi yang didapat dari percobaan digunakan untuk menghitung kecepatan aliran air (V). Dengan mengetahui hasil perhitungan kecepatan (V) maka dapat dihitung debit air yang mengalir (Q). Dari tinggi head (H) maka dapat menghitung tekanan yang terjadi di dalam pompa (P). Dari tekanan pompa, debit, kecepatan alirdan frekuensi dapat menghitung daya pompa (W p ) dan efisiensi pompa (Ș pompa ), untuk percobaan penambahan perangkat pompa pada nifte pump dilakukan pengambilan data debit air yang dipompakan dan beda ketinggian antara keluaran pompa dengan permukaan air sumber untuk menghitung daya pompa (Wp), efisiensi pompa (Ș ) .
pompa
Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan : waktu dengan daya pemompaan dan efisiensi pompa.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Dalam pengambilan data secara keseluruhan terdapat 11 variasi sebagai berikut: 1. keran dibuka penuh tanpa pendingin dan air di atas pemanas. 2. keran ditutup 22,5 tanpa pendingin dan air di atas pemanas. 3. keran ditutup 45 tanpa pendingin dan air di atas pemanas. 4. keran ditutup 45 tanpa pendingin dan air pas bidang bakar. 5. keran ditutup 45 tanpa pendingin dan air di bawah pemanas. 6. keran ditutup 45 dengan pendingin dan air di atas pemanas. 7. keran ditutup 45 tanpa pendingin dan air diatas pemanas dengan variasi pengurangan udara dalam sistem.
8. Variasi penambahan pompa air dengan ketinggian air diatas evaporator, keran ditutup 60 dan menggunakan variasi pengeluaran udara dalam sistem.
9. Variasi penambahan pompa air dengan ketinggian air diatas evaporator, keran ditutup 45 dan menggunakan variasi pengeluaran udara dalam sistem.
10. Variasi penambahan pompa air dengan ketinggian air diatas evaporator, keran ditutup 30 dan menggunakan variasi pengeluaran udara dalam sistem.
11. Variasi penambahan pompa air dengan ketinggian air diatas evaporator, dengan ukuran pipa evaporator menjadi 40 cm dan merubah posisi pembakaran. Pendinginan dengan menggunakan udara, keran ditutup 45 dengan pengeluaran udara didalam sistem.
Hasil pengambilan data untuk 11 variasi dapat dilihat pada tabel 4.1 sampai dengan 4.11 adalah sebagai berikut:
Tabel 4.1 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan keran dibuka penuh.Pada variasi ini osilasi terjadi 1 menit setelah pemanas dinyalakan. Osilasi Stabil sampai menit yang ke 20. Setelah itu osilasi menurun pada menit ke 26. Mungkin dikarenakan uap air panas terhalang oleh udara, sehingga menghambat jalannya Osilasi.
Tabel 4.2 Data pada variasi ketinggian air di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara dan keran ditutup 22.5 .Pada variasi ini osilasi terjadi pada 50 detik setelah pemanas dinyalakan. Osilasi yang terjadi lebih baik. Tapi pada menit ke 50 dan 60 Osilasi menurun. Mungkin dikarenakan api pembakaran yang mulai melemah.
Tabel 4.4 Data pada variasi ketinggian air berada pada bagian evaporator, pendinginan menggunakan udara dan keran ditutup 45 .Tabel 4.5 Data pada variasi ketinggian air berada di bawah evaporator, pendinginan menggunakan udara dan keran ditutup 45 .Pada variasi ini, osilasi mulai terjadi pada 1 menit setelah pemanasan dilakukan. Osilasi yang terjadi tidak stabil sampai menit ke 20 dikarenakan pemanasan sistem terhalang oleh pendingin, setelah suhu pendingin naik dan berhasil bersirkulasi maka osilasi stabil tepatnya pada menit ke 30 sampai 40. Pada menit ke 50 Osilasi tidak stabil dan menurun.
Tabel 4.7 Data pada variasi ketinggian air berada di atas evaporator, pendinginan menggunakan udara, keran ditutup 45 dan menggunakan variasi pengeluaranudara didalam sistem.
Tabel 4.8 Variasi penambahan pompa air dengan ketinggian air di atas evaporator, keran ditutup 60 dan menggunakan variasi pengeluaran udara dalamsistem.
Osilasi terjadi pada detik ke 40 tapi belum stabil. Menit ke 5 dilakukan pengeluaran udara agar udara didalam tidak menghalangi uap air panas. Pada menit ke 17 osilasi berhenti dan dilakukan pengeluaran udara lagi. Osilasi menjadi stabil sampai menit ke 60.
Tabel 4.10 Variasi penambahan pompa air dengan ketinggian air di atas evaporator, keran ditutup 30 dan menggunakan variasi pengeluaran udara dalamsistem.
Tabel 4.11 Variasi penambahan pompa air dengan ketinggian air di atas evaporator, dengan ukuran pipa evaporator menjadi 40 cm dan merubah posisipembakaran. Pendinginan dengan menggunakan udara, keran ditutup 45 dengan pengeluaran udara didalam sistem. spiritus yang nantinya digunakan sebagai daya spiritus untuk menghitung efisiensi. Diasumsikan tidak ada panas yang hilang dari kompor menuju air, hambatan panas konveksi diabaikan, dan tidak ada air yang menguap, hasil dari perhitungan daya spiritus dapat dilihat pada table 4.13.
Tabel 4.12 Pengambilan Data Pengujian Spirtussuhu ( Waktu (detik)
4.2 Contoh Perhitungan data
/s Tekanan pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan ρ sebesar 1000 kg/m
2 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x 0,15m = 1470 kg/m
2
x 9,8 m/s
3
: P = ȡ x g x H P = 1000 kg/m
2
dan g sebesar 9,8 m/s
3
Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data percobaan variasi pertama.
Untuk pipa osilasi Dimana banyak langkah yang diambil adalah 10 kali osilasi dan waktu yang diperlukan adalah 11,97 detik, maka frekuensi yang dihasilkan : f =
x 0,0835 m/s = 0,000011 m
2
)m
2
x v = (3.14(0,00635)
2
Q = A x v = ʌ r
Karena frekuensi didapat 0,835 Hz maka kecepatan alir didapat : v = 0,835 x 0,1 = 0,0835 m/s Debit air yang didapat dapat dihitung dengan :
10 = 0,835 Hz
11,97
3 Sedangkan daya pemompaan didapatkan : Wo = P x Q x v x f
3
3 Wo = 1470 kg/m x 0,000011 m /s x 0,0835 m/s
x 0,835 Hz = 0,001 W
Dari hasil perhitungan daya spiritus menggunakan persamaan 2.6 diiperoleh daya spiritus rata-rata 218 watt Maka efisiensi pompa didapatkan sebesar :
η =
pompa Tekanan pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan
3
2
sebesar 1000 kg/m dan g sebesar 9,8 m/s :
ρ
P = ȡ x g x H
3
2 P = 1000 kg/m x 9,8 m/s x 0,15 m
2
= 1470 kg/m Sedangkan daya pemompaan didapatkan :
Wn = P x Q x v x f
3
3 Wn = 1470 kg/m x 0,0000052m /s x 0,041 m/s x 0,82 Hz
= 0,000257 W Dari hasil perhitungan daya spiritus menggunakan persamaan 2.6 diiperoleh daya spiritus rata-rata 218 watt Maka efisiensi pompa didapatkan sebesar :
η
= pompa Contoh perhitungan: Q = V/t = 166 ml / 1 menit
3
= 0,0000028 m /detik Setelah debit pompa diketahui hasilnya dan beda ketinggian sudah diketahui, selanjutnya mencari daya pompa dengan persamaan yang ada pada persamaan 2.8. Contoh perhitungan:
Wpompa = ȡ. g. Q. H
3
2
3
= 1000 kg/m . 9,8 m/detik . 0,0000028 m /detik . 0,15 m = 0,004116 watt
Daya spiritus dapat dihitung dari Tabel 4.12 Perhitungan Daya Spiritus: Daya spiritus yang dihasilkan dapat dihitung setelah diketahui m 1kg dan ǻT
air
pada setiap menit ºC dengan C sebesar 4192,47J/kg ºC melalui persamaan
p
seperti berikut:
m . Cp . ∆ t air air
W spiritus =
t