KARAKTERISTIK POMPA FLUIDYN ENERGI TERMAL DENGAN PIPA OSILASI ¾ "
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KARAKTERISTIK POMPA FLUIDYN ENERGI TERMAL DENGAN PIPA OSILASI ¾ " TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh: YAULIUS KAMI KAKI NIM : 075214025 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
KARAKTERISTIK POMPA FLUIDYN ENERGI TERMAL
DENGAN PIPA OSILASI ¾ "
TUGAS AKHIRDiajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh: YULIUS KAMI KAKI NIM : 075214025
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTAPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
CHARACTERISTIC OF THERMAL ENERGY FLUIDYN PUMP WITH ¾ " OSCILLATION PIPE FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirement To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Engineering Study Program
By : YULIUS KAMI KAKI NIM : 075214025 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
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
PERNYATAAN KEASLIAN KARYADengan ini kami menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah dibuat dan belum pernah diajukan di perguruan tinggi manapun. Kami dapat mempertanggung jawabkan bahwa Tugas Akhir ini merupakan hasil karya yang otentik serta sepanjang pengetahuan kami juga tidak terdapat karya yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 23 Juni 2011 YULIUS KAMI KAKI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : YULIUS KAMI KAKI Nomor Mahasiswa : 075214025 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :
KARAKTERISTIK POMPA FLUIDYN ENERGI TERMAL DENGAN PIPA OSILASI ¾ "
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal 23 Juni 2011 Yang menyatakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
Kebutuhan paling pokok bagi kehidupan manusia adalah air. Air selama ini digunakan untuk mandi, memasak, pengairan sawah, serta masih banyak lainnya.
Selain untuk kebutuhan sehari-hari (minum, mandi, mencuci, dll), air juga dapat dikonversi menjadi energi listrik yang sangat berguna bagi kehidupan masyarakat dengan menggunakan kincir air atau mikro hidro. Sumber daya alam khususnya air di Indonesia merupakan salah satu keunggulan yang dimiliki bangsa kita yang belum dioptimalkan. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat model pompa air energi termal jenis fluidyn dengan meneliti dan mengetahui daya pemompaan dan efisiensi. Alat penelitian yang digunakan terdiri dari; bak air, selang, tabung pendingin, karet, kran, evaporator, pipa osilasi, pipa fluidyn, pipa tembaga dan rangka. Pada penelitian ini ada beberapa variasi antara lain; bukaan keran 0 , 22,5 45 dengan pendingin air dan pendingin udara. Variabel yang diukur dalam penelitian ini yakni; temperatur (T), panjang langkah (i), frekwensi (waktu dalam 10 kali osilasi), masa air untuk pengukuran daya spirtus. Hasil penelitian menunjukan, daya pompa (Wp) maksimum
pompa
) maksimum 0,029 % terjadi pada pada variasi 0,106 W dan efisiensi pompa (η pendingin udara dan keran ditutup 45 , posisi awal air ditengah evaporator.
Kata kunci: pompa, fluidyn, daya, efisiensi.
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 Fluidyn
dengan Pipa osilasi ¾” 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 RB. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si. 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 membantu memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.
7. Orang tua dan saudara-saudariku yang selalu memberikan dukungan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8. Tarekat SVD yang telah membantu saya baik dalam bentuk moril maupun materil.
9. Teman – teman yang turut membantu menyelesaikan tugas akhir ini.
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. Apabila ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf.
Yogyakarta, 23 Juni 2011 Penulis
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
INTISARI ................................................................................................................ vii
KATA PENGANTAR .............................................................................................viii
DAFTAR ISI................................................................................................ .............. x
DAFTAR TABEL ....................................................................................................xii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................xivBAB I. PENDAHULUAN .......................................................................................1
1.l Latar Belakang .......................................................................................1
1.3 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian ..................................................2
1.4 Batasan Masalah .......................................................................................2
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA.... ...........................................................................4
2.1 Dasar Teori .................................................................................................4
2.2 Penelitian yang pernah dilakukan ............................................................... 12
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3.1 Deskripsi Alat .....................................................................................15
3.2Variabel yang Divariasikan ......................................................................... 16
3.3 Variabel yang Diukur ................................................................................. 17
3.4 Metode dan Langkah Pengambilan Data ................................................... 18
3.5 Peralatan Pendukung .................................................................................. 23
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 24
4.1 Data Hasil setiap Variasi ............................................................................ 24
4.1.1 Data Hasil Perhitungan Pengujian Spirtus ..................................... 35
4.2.2 Data hasil perhitungan Pompa .......................................................... 35
4.2.3 Hasil Maksimum Setiap Variasi yang .............................................. 39
BAB V. PENUTUP................................................................................................... 70
5.1 ............................................................................................................ K esimpulan .................................................................................................. 70 5.2 ............................................................................................................ S aran ............................................................................................................. 70
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 71
LAMPIRAN.............................................................................................................. 72
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data pada variasi keran dibuka penuh pendingin udara dan posisi air ditengah evaporator ........................................................... 25Tabel 4.2 Data pada variasi keran ditutup 22,5 pendingin udara dan posisi air ditengah evaporator ........................................................... 25Tabel 4.3 Data pada variasi keran ditutup 45 pendingin udara dan posisi air ditengah evaporator ............................................................ 26Tabel 4.4 Data pada variasi keran dibuka penuh dengan pendingin air dan posisi air ditengah evaporator ...................................... 26Tabel 4.5 Data pada variasi keran ditutup 22,5 dengan pendingin air dan posisi air ditengah evaporator ....................................................... 27Tabel 4.6 Data pada variasi keran ditutup 45 dengan pendingin air dan posisi air ditengah evaporator ....................................................... 27PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
udara dan posisi air diatas evaporator........................................................ 28
Tabel 4.8 Data pada variasi keran ditutup 22,5 pendingin udara dan posisi air diatas evaporator ................................................................ 28Tabel 4.9 Data pada variasi keran ditutup 45 pendingin udara dan posisi air diatas evaporator ................................................................. 29Tabel 4.10 Data pada variasi keran dibuka penuh dengan pendingin air dan posisi air diatas evaporator ......................................... 29Tabel 4.11 Data pada variasi keran ditutup 22,5 dengan pendingin air dan posisi air diatas evaporator ....................................... 30Tabel 4.12 Data pada variasi keran ditutup 45 dengan pendingin air dan posisi air diatas evaporator ......................................... 30Tabel 4.13 Data Pengujian daya Spirtus .................................................................... 31Tabel 4.14 Perhitungan Daya Spirtus........................................................................ 35Tabel 4.15 Perhitungan pompa pada variasi keran dibuka penuh pendingin udara dan posisi air ditengah evaporator................................. 35pendingin udara dan posisi air ditengah evaporator ................................. 36
Tabel 4.17 Perhitungan pompa pada variasi keran ditutup 45 pendingin udara dan posisi air ditengah evaporator ................................... 36Tabel 4.18 Perhitungan pompa pada variasi keran dibuka penuh dengan pendingin air dan posisi air ditengah evaporator......................... 36Tabel 4.19 Perhitungan pompa pada variasi keran ditutup (22,5°) dengan pendingin air dan posisi air ditengah evaporator......................... 37Tabel 4.20 Perhitungan pompa pada variasi keran ditutup (45°) dengan pendingin air dan posisi air ditengah evaporator......................... 37Tabel 4.21 Perhitungan pompa pada variasi keran dibuka penuh dengan pendingin udara dan posisi air diatas evaporator........................ 37Tabel 4.22 Perhitungan pompa pada variasi keran dibuka(22,5 ) penuh dengan pendingin udara dan posisi air diatas evaporator .............. 38Tabel 4.23 Perhitungan pompa pada variasi keran dibuka (45 ) dengan pendingin udara dan posisi air diatas evaporator......................... 38PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
dengan pendingin air dan posisi air diatas evaporator ............................. 38
Tabel 4.25 Perhitungan pompa pada variasi keran dibuka (22,5 ) dengan pendingin air dan posisi air diatas evaporator ............................. 39Tabel 4.26 Perhitungan pompa pada variasi keran dibuka (45 ) dengan pendingin air dan posisi air diatas evaporator ............................ 39PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulsa Jet ............................................... 4Gambar 2.2 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ....................................... 6Gambar 2.3 Sistem Kerja Fluidyn Pump ..................................................................... 6Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump ............................................ 7Gambar 2.5 Sistem kerja Jenis Nifte Pump .................................................................. 8Gambar 3.1 Skema Alat Penelitian ............................................................................ 15Gambar 3.2 Posisi Awal Air Terhadap Pemanas ....................................................... 16Gambar 3.3 Variasi Posisi Kran................................................................................. 16Gambar 3.4 Posisi Pengukuran Suhu ......................................................................... 17Gambar 3.5 Panjang Langkah Pada Pipa Osilasi ....................................................... 18Gambar 4.1 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa osilasi dengan ketinggian air awal ditengah evaporatorkeran dibuka penuh (0 ).......................................................................... 40
Gambar 4.2 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa fluidyn dengan ketinggian air awal ditengahevaporator, keran dibuka penuh (0 )....................................................... 41
Gambar 4.3 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa osilasiPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
dibuka penuh (0 ).................................................................................... 42
Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa fluidyn dengan ketinggian air awal ditengah evaporator,keran dibuka penuh (0 )......................................................................... 42
Gambar 4.5 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa osialsi dengan ketinggian air awal ditengah evaporator,keran dibuka 22,5 .................................................................................. 43
Gambar 4.6 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa fluidyn dengan ketinggian air awal ditengah evaporator,keran dibuka 22,5 .................................................................................. 44
Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa osilasi dengan ketinggian air awal ditengah evaporator,keran dibuka 22,5 . ................................................................................. 45
Gambar 4.8 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa fluidyn dengan ketinggian air awal ditengah evaporator,keran dibuka 22,5 . ................................................................................ 46
Gambar 4.9 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa osialsi dengan ketinggian air awal ditengah evaporator,keran dibuka 45 . .................................................................................... 47
Gambar 4.10 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa fluidynPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
keran dibuka 45 .................................................................................. 47
Gambar 4.11 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa osilasi dengan ketinggian air awal ditengah evaporator,keran dibuka 45 ................................................................................. 48
Gambar 4.12 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa fludyn dengan ketinggian air awal ditengah evaporator,keran dibuka 45 . ................................................................................. 49
Gambar 4.13 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa osilasi dengan ketinggian air awal diatas evaporator,keran dibuka penuh (0 )....................................................................... 50
Gambar 4.14 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa fluidyn dengan ketinggian air awal ditas evaporator,keran dibuka penuh (0 )....................................................................... 51
Gambar 4.15 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa osilasi dengan ketinggian air awal diatas evaporator,keran dibuka penuh (0 )....................................................................... 52
Gambar 4.16 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa fluidyn dengan ketinggian air awal diatas evaporator,keran dibuka penuh (0 )....................................................................... 53
Gambar 4.17 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa osilasiPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
keran dibuka 22,50 .............................................................................. 53
Gambar 4.18 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa fluidyn dengan ketinggian air awal diatas evaporator,keran dibuka 22,50 .............................................................................. 54
Gambar 4.19 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa osilasi dengan ketinggian air awal diatas evaporator,keran dibuka 22,5 . ............................................................................. 55
Gambar 4.20 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa fluidyn dengan ketinggian air awal diatas evaporator,keran dibuka 22,5 . ............................................................................. 56
Gambar 4.21 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa osilasi dengan ketinggian air awal diatas evaporator,keran dibuka 45 ................................................................................. 57
Gambar 4.22 Grafik hubungan daya dengan waktu pada pipa fluidyn dengan ketinggian air awal diatas evaporator,keran dibuka 45 . ................................................................................. 58
Gambar 4.23 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipa osilasi dengan ketinggian air awal diatas evaporator,keran dibuka 45 ................................................................................ 58
Gambar 4.24 Grafik hubungan efisiensi dengan waktu pada pipaPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
keran dibuka 45 .................................................................................. 59
Gambar 4.25 Grafik hubungan daya pada pipa osilasi dengan waktu dalam variasi setiap bukaan keran, pendingin udara,ketinggian air awal ditengah evaporator.............................................. 60
Gambar 4.26 Grafik hubungan efisiensi pada pipa osilasi dengan waktu dalam variasi setiap bukaan keran, pendinginudara, ketinggian airawal ditengah evaporator. ................................... 61
Gambar 4.27 Grafik hubungan daya pada pipa osilasi dengan waktu dalam variasi setiap bukaan keran, pendingin air,ketinggian air awal ditengah evaporator.............................................. 62
Gambar 4.28 Grafik hubungan efisiensi pada pipa osilasi dengan waktu dalam variasi setiap bukaan keran, pendingin air,ketinggian air awal ditengah evaporator............................................. 63
Gambar 4.29 Grafik hubungan daya pada pipa osilasi dengan waktu dalam variasi setiap bukaan keran, pendingin udara,ketinggian air awal diatas evaporator .................................................. 64
Gambar 4.30 Grafik hubungan efisiensi pada pipa osilasi dengan waktu dalam variasi setiap bukaan keran, pendinginudara, ketinggian air awal diatas evaporator ...................................... 65
Gambar 4.31 Grafik hubungan daya pada pipa osilasi dengan waktuPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ketinggian air awal diatas evaporator. ................................................. 67
Gambar 4.32 Grafik hubungan efisiensi pada pipa osilasi dengan waktu dalam variasi setiap bukaan keran, pendingin air,ketinggian air awal diatas evaporator. .............................................. 68
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan paling pokok bagi kehidupan manusia adalah air. Air selama ini digunakan untuk mandi, memasak, pengairan sawah, serta masih banyak lainnya. Selain untuk kebutuhan sehari-hari (minum, mandi, mencuci, dll), air juga dapat dikonversi menjadi energi listrik yang sangat berguna bagi kehidupan masyarakat dengan menggunakan kincir air atau mikro hidro. Sumber daya alam khususnya air di Indonesia merupakan salah satu keunggulan yang dimiliki bangsa kita yang belum dioptimalkan. Tetapi itu semua akan menjadi sia-sia jika kita tidak mengolah sumber daya alam dengan sebaik-baiknya.
Untuk memanfaatkan air, manusia memerlukan alat bantu yang digunakan untuk mengumpulkan air. Alat bantu yang digunakan beragam, mulai dari timba air yang menggunakan sistem katrol hingga pompa air yang menggunakan listrik untuk menjalankannya. Namun pada jaman globalisasi ini, untuk memudahkan pekerjaan menusia pompa air yang digerakkan dengan energi listrik (motor listrik) lebih banyak digunakan.
Pompa air yang menggunakan energi listrik digunakkan dengan tujuan mempermudah perkerjaan manusia, tetapi belum semua daerah di Indonesia dapat menikmati jaringan listrik. Selain itu penggunaan energi listrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Alternatif yang dapat dipakai untuk menggantikan pompa listrik adalah dengan menggunakan pompa air energi termal. Jenis-jenis pompa air energi termal yaitu pompa air energi termal dengan jenis pulsejet (Water Pulse Jet), pompa air energi termal dengan jenis Fluidyne Pump dan pompa air energi termal dengan jenis Nifte Pump.
Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.2.
Tujuan penelitian : 1. Membuat model pompa air energi termal jenis fluidyn.
2. Mengetahui dan meneliti daya pemompaan pompa air energi termal (Wp) dengan jenis fluidyn.
3. Mengetahui dan meneliti efisiensi yang dihasilkan oleh pompa air energi termal jenis fluidyn.
Manfaat penelitian :
1. Menambah kepustakaan atau pengetahuan tentang pompa air energi termal.
2. Dapat dikembangkan melalui penelitian lanjutan agar dapat diterapkan di masyarakat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1.4. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini digunakan beberapa batasan masalah sebagai berikut:
1. Pengambilan semua data dimulai pada saat mulai dipanaskannya pipa evaporator dengan pemanas selama 60 menit.
2.
3.
4.
5.
6. Rugi-rugi aliran dalam pipa diabaikan.
Massa jenis air diasumsikan 1000 kg/m 3 Panas jenis air diasumsikan 4200 kJ/kg °C Rugi-rugi perpindahan panas dari pemanas ke air diabaikan.
Daya pemompaan adalah kapasitas pemompaan pompa fluidyn yang ditunjukan oleh frekwensi dan panjang langkah yang dihasilkan oleh pipa osilasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Pompa air energi termal pada umumnya menggunakan jenis pulsa jet air (water pulse jet) seperti pada Gambar 2.1, pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump seperti Gambar 2.2, sistem kerja fluidyn pump seperti pada Gambar 2.3, serta jenis nifte pump pada Gambar 2.4 dan sistem kerja nifte pump pada Gambar 2.5. Pada penelitian ini dibuat pompa energi termal jenis fluidyn pump dengan menggunakan pipa osilasi ¾ inci untuk mengetahui debit, daya pompa dan efisiensi pompa maksimum yang dapat dihasilkan.
Gambar 2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis pulsa jet( Sumber : Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Keterangan (Gambar 2.1):
1. Fluida air
5. Pipa osilasi
2. Sisi uap
6. Katup hisap
3. Sisi panas
7. Katup buang
4. Sisi dingin Prinsip kerja jenis pulsa jet ialah Evaporator dan sistem yang berisi air mula-mula dipanaskan dengan 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 melalui 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 pendinginan pompa) dan satu langkah hisap (karena uap mengembun karena) 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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 2.2 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump
( Sumber : Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid
Piston Engines of Thomas Smith )Keterangan :
1. Displacer
6. Katup hisap
2. Penukar panas
7. Katup buang
3. Pemicu regenerasi
8. Sisi volume udara
4. Penukar panas
9. Pengapung 5. pipa osilasi
Gambar 2.3 Sistem Kerja Fluidyn PumpPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump
( Sumber : Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle Liquid-Piston
Engines of Thomas Smith )Keterangan:
1. Piston air
4. Evaporator
7. Saturator
2. Beban
5. Kondenser
8. Pipa osilasi
3. Silinder displacer
6. Katup
9. Perpindahan panas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 2.5 Sistem Kerja Nifte Pump
( Sumber : WWW.Wikipedia.co.id )
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 (8) atau fluida sistem (7) mengalir keluar (6). Selanjutnya pada proses penghisapan terjadi (9) ketika uap air mengembun dengan bantuan kondenser, hal ini terus terulang secara terus menerus.
Kemudian dilakukan penelitian serta perhitungan untuk mendapatkan : Frekwensi adalah banyaknya osilasi tiap satuan waktu. Dapat dihitung menggunakan persamaan : f (Hz) (2.1)
=
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
n : jumlah langkah t : waktu yang diperlukan (detik) Kecepatan adalah panjang langkah yang ditempuh tiap satuan waktu. Dapat dihitung menggunakan persamaan :
V = f x l (m/s) (2.2) dengan : V : kecepatan (m/s) f : frekwensi (Hz) l : panjang langkah (m) 3 Debit adalah besaran yang menunjukkan volume fluida atau cairan
(m ) yang mengalir melalui suatu penampang per satuan waktu (sekon), debit dinyatakan sebagai hasil kali antara laju aliran fluida dengan luas penampang. Dapat dihitung menggunakan persamaan:
(2.3) dengan : Q : debit (m³/s) A : luas penampang selang (m) V : laju aliran fluida atau cairan (m/s)
3 Q = A x V (m /s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Tekanan yang dihasilkan pompa dapat dihitung menggunakan persamaan : P = ρ x g x H (N/m 2
) dengan : P : tekanan (N/m 2 )
ρ : massa jenis air (kg/m3) g : percepatan grafitasi (m/s 2 ) H : panjang osilasi (m)
Daya pemompaan yang dihasilkan pompa air dapat dihitung menggunakan persamaan : Wp = P x Q (watt)
(2.4) (2.5) dengan:
Wp : daya pompa (watt) P : tekanan yang dihasilkan (N/m 2 )
Q : debit pemompaan (m 3 /s) Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan besarnya daya fluida yang dihasilkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
(2.6) dengan : η
pompa : efisiensi pompa (%)
Wp : daya pemompaan (watt) W : daya pemanas (watt)
Dalam penelitian ini daya pemanasan dihasilkan oleh pembakaran spirtus. Untuk mengetahui besar daya pemanas dilakukan eksperimen sederhana yakni dengan memanaskan sejumlah massa air tertentu. Kenaikan temperatur air dalam selang waktu tertentu digunakan untuk memperkirakan daya pemanasan.
Daya Pemanas (W) dapat dihitung menggunakan persamaan : dengan : W = m air x Cp x ∆T (watt) (2.7)
W m air Cp
∆T : daya Pemanas (watt)
: massa jenis air (kg/m³) : panas jenis fluida kerja (J/(kg.°C)) : kenaikan temperatur sepi
( Sumber : Mekanika Fluida dan Hidraulika oleh Ranald V. Giles)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2.2 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 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 memperlihatkan bahwa jumlah siklus atau hari tergantung pada waktu pemanasan fluida kerja dan waktu yang diperlukan untuk pengembunan uap. Waktu pemanasan tergantung pada jumlah fluida awal dalam sistem Waktu pengembunan tergantung pada luasan optimum koil pendingin ( Wong, 2001 ).
Penelitian lain yang pernah dilakukan seperti dalam Tugas Akhir “Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk Pompa Air Energi Termal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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) pompa ) maksimum 0.060 maksimum adalah 0.139 watt, efisiensi pompa (η
% 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).
Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) pompa
) maksimum 0.213 maksimum adalah 0.167 watt, efisiensi pompa (η %, dan debit (Q) maksimum 0.584 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.75 m dan bukaan kran 0 ºC dengan pendingin udara (Triyono Setiyo Nugroho, 2009).
Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 4 Pipa Pararel” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah pompa
) maksimum 0.026 %, dan debit (Q) 0.136 watt, efisiensi pompa (η maksimum 0.461 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.8 m (Leo Sukoto, 2010).
Selanjutnya pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 2 Pipa Pararel” mampu menghasilkan daya pompa (Wp)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
%, dan debit (Q) maksimum 0.588 liter/menit pada variasi ketinggian head 1.5 m (Sukmarta Putra, 2010).
Selanjutnya pada penelitian “Pompa Air Energi Termal jenis fluidyn” menggunakan daya pemanas 150 W, diameter pipa osilasi 5/8 inci, berpendingin air, tanpa regenerator, ketinggian air awal ditengah pemanas dan bukaan keran 45 , menghasilkan daya pompa (Wp) pompa
) maksimum 0,0000622 %, maksimum 0,0933 mW, efisiensi pompa (η dan debit (Q) maksimum 0,432 1/menit. (Renat, 2011).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Deskripsi Alat
Gambar 3.1 Skema Alat PenelitianKeterangan :
1. Bak Air
6. Karet
11. Rangka
2. Selang
7. Pipa Fluidyn
3. Tabung Pendingin
8. Kran
4. Regenerator
9. Pipa Tembaga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3.2 Variabel Yang Divariasikan
Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu:
a. Variasi fluida pendingin ( berpendingin udara dan berpendingin air )
b. Variasi posisi ketinggia air terhadap evaporator (tengah dan atas evaporator) c. Variasi posisi kran (buka penuh, tutup 22,5° dan tutup 45° (Gambar 3.3) evaporator evaporator a. b.
Gambar 3.2 Posisi awal air terhadap pemanas: (a) posisi air Kran Kran Kran ditengah evaporator, (b) posisi air diatas evaporatorPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Untuk variasi pendingin air dengan menghubungkan tabung pendingin dengan bak air menggunakan selang. Untuk variasi keran diputar sampai pada derajat yang diinginkan dan diukur dengan busur derajat. Pada variasi fluida pendingin, apabila pendingin menggunakan air tabung pendingin diisi dengan air sampai penuh. Sedangkan apabila pendingin menggunakan udara, tabung pendingin dikosongkan airnya.
3.3 Variabel yang Diukur
Variabel-variabel yang diukur antara lain :
a. Suhu (T) : pada evaporator (T1), pada karet (T2), pada pipa tembaga (T3), pada pendingin (T4).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
b. Panjang langkah (l) Panjang langkah adalah pebedaan jarak antara titik atas dengan titik bawah pada saat terjadi osilasi.
a) Air keadaan awal
b) Air batas atas
Gambar 3.5 Panjang langkah pada pipa osilasiUntuk panjang langkah pada pipa fluidyn diukur dengan cara yang sama.
c. Frekwensi (Waktu dalam 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 (η pompa).
3.4 Metode dan Langkah Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
menggunakan metode langsung. Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat.
Berikut ini adalah pengambilan langkah-langkah pengambilan data : Percobaan pertama :
1. Pipa osilasi dengan ukuran 3/4 inci dipasang
2. Keran dibuka penuh 3. Alat diisi air sampai posisi air ditengah evaporator.
4. Pemanas 360 W pada pipa evaporator dipasang
5. Pemanas mulai dinyalakan
6. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
Percobaan kedua : 1. Alat diisi air sampai posisi air ditengah evaporator.
2. Keran ditutup 22,5
3. Lubang udara ditutup dengan isolasi 4. Pemanas mulai dinyalakan.
5. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasikan oleh pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
Percobaan ketiga : 1. Alat diisi air sampai posisi air ditengah evaporator.
2. Keran ditutup 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
Percobaan keempat :
1. Keran dibuka penuh
2. Alat diisi air sampai posisi air ditengah evaporator
3. Bak pendingin diisi air sampai penuh
4. Pemanas mulai dinyalakan
5. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat Percobaan kelima :
1. Keran ditutup 22,5
2. Alat diisi air sampai posisi air ditengah evaporator
3. Lubang udara ditutup dengan isolasi
4. Pemanas mulai dinyalakan
5. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatatercobaan keenam
1. Alat diisi air sampai posisi air ditengah evaporator.
2. Keran ditutup 45
3. Lubang udara ditutup dengan isolasi
4. Pemanas mulai dinyalakan
5. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Percobaan ketujuh : 1. Keran dibuka penuh.
2. Pendingin air dilepaskan
3. Alat diisi air sampai posisi air diatas evaporator
4. Lubang udara ditutup dengan isolasi
5. Pemanas mulai dinyalakan
6. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
Percobaan kedelapan :
1. Alat diisi air sampai posisi air diatas evaporator
2. Keran ditutup 22,5°
3. Lubang udara ditutup dengan isolasi
4. Pemanas mulai dinyalakan
5. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
Percobaan kesembilan :
1. Alat diisi air sampai posisi air diatas evaporator
2. Kran dibuka 45
3. Lubang udara ditutup dengan isolasi
4. Pemanas mulai dinyalakan
5. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Percobaan kesepuluh : 1. Keran dibuka kembali ke posisi awal.
2. Air diisi kedalam bak pendingin sampai penuh
3. Air diisi sampai diatas evaporator
4. Lubang udara ditutup dengan isolasi
5. Pemanas mulai dinyalakan
6. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
Percobaan kesebelas:
1. Alat diisi air sampai posisi air diatas evaporator
2. Keran ditutup 22,5
3. Lubang udara ditutup dengan isolasi
4. Pemanas mulai dinyalakan
5. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
Percobaan keduabelas: 1. Alat diisi air sampai posisi air diatas evaporator.
2. Keran ditutup 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Suhu, panjang langkah serta frekuensi yang dihasilkan pompa setiap 10 menit selama 60 menit dicatat.
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 alir dan frekuensi dapat menghitung daya pompa p pompa
(W ) dan efisiensi pompa (η ). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan , waktu dengan daya pemompaan dan efisiensi pompa.
3.5 Peralatan Pendukung
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :
a. Stopwatch
Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mulai mengalir sampai air berhenti mengalir.
b. Termokopel Dipakai untuk mengetahui suhu pada tempat yang diinginkan.
c. Busur Dipakai untuk mengukur derajat sudut keran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. DATA HASIL SETIAP VARIASI
Pada proses pengambilan data yang dilakukan untuk pompa termal fluidyn pump diberikan sebanyak 12 variasi. Variasi yang diberikan adalah sebagai berikut : 1. Keran dibuka penuh pendingin udara dan air ditengah evaporator.
2. Keran ditutup 22,5 pendingin udara dan air ditengah evaporator.
3. Keran ditutup 45 pendingin udara dan air ditengah evaporator.
4. Keran dibuka penuh dengan pendingin air dan air ditengah evaporator.
5. Keran ditutup 22,5 dengan pendingin air dan air ditengah evaporator.