TUGAS AKHIR - Pompa air energi termal menggunakan dua evaporator paralel dengan volume 110 CC - USD Repository

  

POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN

DUA EVAPORATOR PARALEL DENGAN VOLUME 110 CC

TUGAS AKHIR

  Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Di Program Studi Teknik Mesin Diajukan Oleh:

  

ALUISIUS KRIS MARTANTO

NIM : 065214008

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

  

THERMAL ENERGY WATER PUMP USING

TWO PARALLEL EVAPORATOR WITH VOLUME 110 CC

Final Project

  Presented as a partial fulfillment to obtain the Sarjana Teknik degree In Mechanical Engineering study program by

  

ALUISIUS KRIS MARTANTO

NIM : 065214008

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Dengan ini Saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi di sepanjang pengetahuan Saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 11 Agustus 2010 Penulis

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

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

  Nama : Aluisius Kris Martanto Nim : 065214008

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

  

POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN

DUA EVAPORATOR PARALEL DENGAN VOLUME110 CC

  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 yang saya buat dengan sebenarnya.

  

INTISARI

  Air sangat penting bagi kehidupan masyarakat pada umumnya, tetapi tempat sumber air biasanya lebih rendah dari tempat pemakaiannya sehingga diperlukan pompa untuk mengalirkannya. Pompa air pada umumnya digerakkan dengan energi minyak bumi (dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua daerah di Indonesia terdapat jaringan listrik atau belum memiliki sarana transportasi yang baik sehingga bahan bakar minyak tidak mudah didapat. Alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air adalah energi termal,untuk simulasi penelitian menggunakan bahan bakar spirtus. Tetapi unjuk kerja pompa air energi surya di indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinan pemanfaatannya. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh penelitian ini, yaitu dapat mengetahui debit pemompaan, daya pompa dan efsiensi pompa air energi termal menggunakan dua evaporator parallel dengan volume 110 cc. Pompa air energi termal terdiri dari 4 (empat) komponen utama, (1) evaporator, (2) Kotak pemanas/pembakar dengan bahan spirtus, (3) Direct valve (katup satu arah) dan (4) tuning pipe (selang osilasi). Variabel-variabel yang diukur pada pengujian pompa adalah temperatur sisi uap (T1) dan (T2), temperatur sisi dibawah pemanas pada sambungan tee (T3), temperature udara lingkungan (T4), V out dan t out pemompaan Variasi yang dilakukan pada pengujian pompa adalah ketinggian head (1,5m, 1,8m dan 2,5m), selang osilasi (1/2 inci dan 3/8 inci). Hasil penelitian menunjukkan debit maksimum (Q) 98,79 (mililiter/menit), daya pompa maksimum (Wp) 0,029 watt, efisiensi pompa maksimum (

  η pompa) 0,019%,

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugrah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat tersusun dan dapat terselesaikan dengan lancar. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan yang berupa dorongan, motivasi, doa, sarana, materi sehingga dapat terselesaikannya Tugas akhir ini. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya, antara lain

  1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Tekonogi Universitas Sanata Dharma.

  2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Tekonogi Universitas Sanata Dharma.

  3. Bapak Ir. YB. Lukiyanto, M.T., Dosen Pembimbing Akademik.

  4. Bapak Ir, FA. Rusdi Sambada, M.T., dosen Pembimbing Utama Tugas Akhir.

  5. Seluruh Dosen Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  6. Segenap staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis sehingga sangat berguna dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

  7. Segenap staf karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  9. Natan Vino Harsanto, Ardi Susatya dan Ag. Budi Santosa, teman seperjuangan dalam pembuatan penyelesaian Tugas Akhir ini.

  10. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin khususnya angkatan 2006 yang telah berjuang bersama dan memberikan masukan-masukan serta dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhi ini.

  11. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan Laporan Tugas akhir.

  Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki dalam penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga penulisan Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL ……………………………………………………………... i TITLE PAGE …………………………………………………………………….. ii LEMBAR PENGESAHAN ……………………………………………………… iii DAFTAR DEWAN PENGUJI …………………………………………………… iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ………………………………………….. v PERNYATAAN PUBLIKASI …………………………………………………… vi

  INTISARI ………………………………………………………………………… vii KATA PENGANTAR ……………………………………………………………. ix DAFTAR ISI……………………………………………………………………… x DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………….. xii DAFTAR TABEL………………………………………………………………… xv BABI PENDAHULUAN………………………………………………………...

  1

  1.1 Latar Belakang………………………………………………………

  1

  1.2 Rumusan Masalah…..…………………………….…………………

  2

  1.3 Tujuan Penelitian…………………………….………………………

  3

  1.4 Batasan Masalah………………………….…………………………

  3

  2.2 Dasar Teori………………………………………….………………..

  7 BAB III METODE PENELITIAN…………………………….…………………..

  13 3.1 Deskripsai Alat……………………………………………................

  13 3.2 Prinsip Kerja Alat…...………………………..………….………….

  15 3.3 Variabel Yang Divariasikan……...……………………...…...……..

  16 3.4 Metode dan Langkah Pengambilan Data…….…………..…………..

  19 3.5 Analisa Data……………….………………………………………..

  20 3.6 Peralatan Pendukung.………………………………………………..

  20 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN…………………………………………..

  22 4.1 Data Penelitian…………….………………………………………..

  22

  4.2

  34 Perhitungan………………………………………………………….

  4.2.1Perhitungan Pompa.………….…...…………….……………..

  34

  4.3 Grafik dan Pembahasan Pompa……..……………………….……

  38 BABV PENUTUP………………………………………………………………..

  51

  5.1 Kesimpulan…………………………………………………….……

  51 5.2 Saran……………….………………………………………….…….

  52 5.3 Penutup………...…………………………………………………….

  52 DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………..…………

  53

  

DAFTAR GAMBAR

  8

  38

  18

  17

  17

  16

  14

  13

  10

  10

  9

  9

  8

  7

  2.1. Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis pulsajet air ……………………… 2.2. Gambar Pompa Air energi Termal Jenis Fluidyn Pump .................................

  4.2 Grafik Hubungan Variasi Head dengan Daya Pompa Menggunakan Dua Evaporator dan Selang Osilasi 3/8 inci .……………………………………

  4.1 Grafik Hubungan Variasi Head dengan Daya Pompa Menggunakan Dua Evaporator dan Selang Osilasi 3/8 inci……………………………………..

  3.6 Gambar Posisi Termokopel Pada Pompa........................................................

  3.5 Gambar Variasi Letak Evaporator ..................................................................

  3.4 Gambar Variasi Diameter Selang Osilasi........................................................

  3.3 Gambar Variasi Head......................................................................................

  3.2 Gambar Detail Evaporator................................................................................

  3.1 Gambar Skema Alat Penelitian.......................................................................

  2.7 Feedback Fluidyne Engine Concept ………………………………………...

  2.6 Fluidyne Pompe Dehari …………………………………………………….

  2.5. Evaporator Tegak Pompa Air Energi Termal Jenis water pulse jet .............

  2.4. Gambar Pompa Air energi Termal Jenis Water Pulse Jet...............................

  2.3. Gambar Pompa Air energi Termal Jenis Nifte Pump .....................................

  39

  4.4 Grafik Hubungan Variasi Diameter Selang Osilasi dengan Daya Pompa Menggunakan Dua Evaporator dan Head 1.8 m.…………………………

  42

  46

  46

  45

  44

  43

  43

  41

  4.5 Grafik Hubungan Variasi Diameter Selang Osilasi dengan Efisiensi Pompa Menggunakan Dua Evaporator dan Head 1.8 m. ……………………...............

  4.12 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC), Menggunakan Dua Evaporator dengan Head: 2,5 m, dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci ………………

  4.11 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC), Menggunakan Dua Evaporator dengan Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci.…………………

  4.10 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC), Menggunakan Dua Evaporator dengan Head: 1,5 m, dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci ………………..

  4.9 Grafik Hubungan Letak Evaporator 35cc dengan Efisiensi Pompa head: 1.8 m, Selang Osilasi:3/8 inci ………………………………………………

  4.8 Grafik Hubungan Letak Evaporator 35cc dengan Daya Pompa head: 1.8 m, Selang Osilasi:3/8 inci …………………………………………………

  4.7 Grafik Hubungan Letak Evaporator 75cc dengan Efisiensi Pompa head: 1.8 m, Selang Osilasi:3/8 inci ………………………………………………

  4.6 Grafik Hubungan Letak Evaporator 75cc dengan Daya Pompa head: 1.8 m, Selang Osilasi:3/8 inci…………………………………………………...

  47

  4.14 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Evaporator 75 cc di Kiri, Head: 1,8 m, dan Diameter Selang Osilasi ⅜ inci …………………….

  4.15 Grafik Hubungan t (menit) denganT (ºC) Pada Variasi Evaporator 75 cc di Kanan, Head: 1,8 m, dan Diameter Selang Osilasi

  ⅜ inci.…………………

  4.16 Grafik Hubungan t (menit) denganT (ºC) Pada Variasi Evaporator 35 cc di Kiri, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi ⅜ inci ……………………..

  4.17 Grafik Hubungan t (menit) dengan T (ºC) Pada Variasi Evaporator 35 cc di Kanan, Head: 1,8 m, dan Diameter Selang Osilasi

  ⅜ inci .…………………

  48

  48

  49

  49

  

DAFTAR TABEL

  /

Tabel 4.6 Data ke-3 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator

  Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  / 8 inci ...................................

Tabel 4.7 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  1

  2 inci ..................................

  3

Tabel 4.8 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  22

  23

  23

  24

  24

  25

  / 8 inci ...................................

  Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

Tabel 4.1 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator ,Tabel 4.3 Data ke-3 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  Head: 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  / 8 inci ....................................

Tabel 4.2 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  Head: 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  / 8 inci ....................................

  Head: 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi

Tabel 4.5 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  3

  / 8 inci ...................................

Tabel 4.4 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  /

  8 inci ...................................

  25

Tabel 4.10 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator

  / 8 inci ..................................................................................................

Tabel 4.15 Data ke-3 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 75cc dikiri yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  /

  8 inci ........................................................................................................

Tabel 4.16 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 75cc dikanan yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

Tabel 4.17 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 75cc

  /

  27

  27

  28

  28

  29

  29

  8 inci ........................................................................................................

  3

  Head: 2,5 m dan Diameter Selang Osilasi

  8 inci .................................

  3

  / 8 inci .................................

Tabel 4.11 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  Head: 2,5 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  /

Tabel 4.12 Data ke-3 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporatorTabel 4.14 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 75cc dikiri yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  Head: 2,5 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  / 8 inci ................................

Tabel 4.13 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 75cc dikiri yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  /

  8 inci ........................................................................................................

  30

Tabel 4.18 Data ke-3 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 75cc dikanan yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  / 8 inci ............................................................................................. ........

  31 Tabel 4.19 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 35cc

  3

  dikiri yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi /

  8

  31 inci ..........................................................................................................

Tabel 4.20 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 35cc

  3

  dikiri yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi /

  8

  32 inci ..........................................................................................................

Tabel 4.21 Data ke-3 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 35cc

  3

  dikiri yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi /

  8 inci ..........................................................................................................

  32 Tabel 4.22 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 35cc dikanan yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  33 / 8 inci .....................................................................................................

Tabel 4.23 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 35cc dikanan yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  33 / 8 inci .....................................................................................................

Tabel 4.24 Data ke-3 penelitian pompa air energi termal dengan evaporator 35cc dikanan yang dinyalakan, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  34 / 8 inci .....................................................................................................

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Air merupakan sumber kehidupan dan sumber daya alam yang tidak akan

  pernah tergantikan untuk kebutuhan hidup manusia sehari –hari .Pada umumnya air digunakan oleh masyarakat untuk minum, memasak, mencuci dan untuk keperluan lainnya. Ketersediaan air di Indonesia sangat melimpah namun pada umumnya sumber air terletak lebih rendah dari tempat dimana air tersebut akan digunakan sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber air ke tempat yang memerlukan.

  Pompa air pada umumnya digerakkan dengan energi minyak bumi (dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua daerah di Indonesia terdapat jaringan listrik atau belum memiliki sarana transportasi yang baik sehingga bahan bakar minyak tidak mudah didapat, disamping itu efek dari hasil pembakaran bahan bakar minyak selalu menimbulkan polusi udara dan pencemaran lingkungan yang dapat menimbulkan global warming, oleh sebab itu energi terbarukan yang ramah lingkungan menjadi alternatif lain yang sangat

  2 tenaga tetapi waktu untuk melakukan kegiatan lain yang lebih produktif akan berkurang.

  Alternatif lain adalah memanfaatkan sumber energi terbarukan untuk memompa air, tergantung potensi yang ada di daerah tersebut.Maka sumber- sumber energi terbarukan yang dapat dimanfaatkan untuk memompa air adalah energi air, angin atau energi surya. Pemanfaatan energi surya untuk memompa air dapat dilakukan dengan dua cara yaitu menggunakan sel surya atau menggunakan kolektor termal plat parabolik jenis tabung. Sel surya masih merupakan teknologi yang tinggi dan mahal bagi masyarakat terutama masyarakat di negara berkembang seperti Indonesia sehingga penerapannya sangat terbatas. Disisi lain kolektor termal plat parabolik jenis tabung merupakan teknologi yang sederhana dan murah sehingga mempunyai peluang dimanfaatkan masyarakat untuk memompa air. Informasi tentang unjuk kerja kolektor termal untuk memompa air atau yang lebih sering disebut pompa air energi surya termal di Indonesia belum banyak dijumpai sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinannya. Sebagai simulasi pompa air energi surya termal, panas yang digunakan adalah panas dari api.

  3 jumlah awal fluida kerja dalam sistem. Pada penelitian ini model pompa air energi termal yang digunakan yaitu dengan evaporator paralel 110cc, ketinggian head (2.5 m,1.8 m dan 1.5m), diameter selang osilasi (3/8 inci) dan ( 1/2 inci ) untuk head 1.8 m. Diameter selang osilasi bertujuan untuk mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (

  η pompa), waktu pemompaan (t out) dan besarnya volume keluaran yang dihasilkan (V).

  I.3 Tujuan Penelitian a.

  Membuat model pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet) variasi dua evaporator paralel dengan volume fluida kerja 110 cc.

  b.

  Mengetahui debit, daya, dan efisiensi pompa yang dapat dihasilkan.

  I.4 Batasan Masalah a.

  Pompa air tenaga termal dengan membran menggunakan panas dari api kompor.

  b.

  Fluida kerja yang digunakan adalah air.

  c.

  Ketinggian head pemompaan (2.5 m,1.8 m dan 1.5 m) d. inci untuk head 1.8 m)

  Diameter selang osilasi (3/8 inci dan 1/2

  4

I.5 Manfaat a.

  Menambah kepustakaan teknologi pompa air energi termal.

  b.

  Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pompa air dengan energi termal yang dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

  c.

  Mengurangi ketergantungan penggunaan minyak bumi dan listrik.

BAB II DASAR TEORI

2.1. Penelitian yang pernah dilakukan

  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 memperlihatkan bahwa jumlah siklus/ hari tergantung pada waktu pemanasan fluida kerja dan waktu yang diperlukan untuk

  Pemodelan pompa air energi surya dengan kolektor pelat datar, dari gerafik data diketahui suhu tertinggi mencapai 60 C dengan demikian diperlukan fluida kerja yang memiliki titik didih dibawah 60

  C, unjuk kerja wash benzene yang titik didihnya 40 C bisa deterapkan sebagai fluida kerja ( Triyono setiyo nugroho, V.

  Erwan widyarto. W, Bima tambara putra, 2009 ) Pompa air energi termal dengan evaporator 26 cc dan pemanas 78 watt, menunjukkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.119 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara, efisiensi pompa (

  ηpompa) maksimum 0,152 % padavariasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara, debit (Q) maksimum 0,417 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,75, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara (Widagdo, 2009).

  Pompa air energi termal dengan evaporator 44 cc dan pemanas 78 watt, dari data yang diperoleh menunjukkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.167 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara, efisiensi pompa (

  ηpompa) maksimum 0,213 % pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara, debit (Q) maksimum 0,376 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,75, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara (Triyono Setiyo Nugroho, 2009).

2.2.Dasar Teori

  Pompa air energi termal umumnya adalah pompa air energi termal dengan jenis pulsajet air (water pulse jet), pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump dan pompa air energi termal dengan jenis nifte pump. 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.

  Untuk jenis-jenis pompa air dapat dilihat pada gambar berikut ini: Keterangan :

  1. Fluida air

  2. Sisi uap

  3. Sisi panas

  4. Sisi dingin

  5. Tuning pipe

  6. Katup hisap

  7. Katup buang

  Keterangan :

  1. Displacer

  2. Penukar panas

  3. Pemicu regenerasi

  4. Penukar panas

  5. Tuning pipe

  6. Katup hisap

  7. Katup buang

  8. Sisi volume mati

  9. Pengapung

Gambar 2.2 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump

  Keterangan :

  1. Kekuatan piston

  2. Beban

  3. Silinder displacer

  4. Evaporator

  5. Kondenser

  6. Katup

  Keterangan : 1.

  Tuning pipe 2. Kran osilasi 3. Gelas ukur 4. Tangki hisap 5. Katup hisap satu arah 6. Katup buang satu arah 7. Selang keluaran 8.

   vaporator 9. Pendingin 10.

  Kran pengisi fluida 11. Rangka Gambar 2.4 Pompa air energi termal jenis water pulse jet.

Gambar 2.6 Fluidyne Pompe Dehari

  Keterangan 1. water level in open tube 2. cold section 3. hot section 4. connecting tube and regenerator 5. displacer tube Debit pemompaan yaitu jumlah volume yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan:

  V

  (2.1)

  Q = t

  dengan: v : volume air tiap satuan waktu (ml) t : waktu yang diperlukan (detik)

  Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:

  W = . g . Q . H ρ (2.2)

  P

  dengan:

  3

  ρ : massa jenis air (kg/m )

  2

  g : percepatan gravitasi (m/s )

3 Q : debit pemompaan (m /s)

  H : head pemompaan (m) Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan : dengan : m air : massa air (kg) C p : panas jenis air (J/kg

  o

  C) ∆ T : kenaikan temperatur (

  o

  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 W P pompa

  =

  η

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Deskripsi Alat

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8

  9

  10

  11

  12 Keterangan pompa :

  1. Evaporator

  7. Katup hisap satu arah

  2. Kotak Pemanas (spritus)

  8 Tangki hisap

  3. Corong Air Keluaran 9. Selang Osilasi 1/2 inci

  4. Gelas ukur 10. Selang Osilasi 3/8 inci

  5. Selang air keluaran 11. Kran Osilasi

  6. Katup buang satu arah 12. Kerangka Evaporator : Bahan : pipa tembaga,

  1,3cm 2,54cm 11,5 cm

30 cm

18,5 cm

  5cm 5cm Pompa air energi termal pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama: 1.

  Dua buah evaporator dengan panjang masing-masing 30 cm.

  2. Kotak pemanas/pembakar dengan bahan spirtus.

  3. Pompa termal evaporator parallel dilengkapi 2 katup satu arah pada sisi masuk dan sisi keluar.

  4. Dua buah selang osilasi dengan diameter 3/8 inci dan 1/2 inci.

3.2 Prinsip Kerja Alat

  Prisip kerja pompa dapat dijelaskan sebagai berikut : Pompa air yang digunakan adalah pompa air jenis pulsa jet (water pulse

jet pump) dengan evaporator paralel. Evaporator mula-mula disisi dengan air

sebagai fluida kerja kemudian evaporator dipanaskan dengan pemanas bahan

bakar spritus. Evaporator ini berfungsi untuk penguapan dan pengembunan 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 dikarenakan adanya penurunan tekanan didalam pompa

(dibawah tekanan atmosfir atau vakum), sehingga air dari sumber masuk / terhisap

mengisi sistem, dan proses langkah tekan hisap pompa akan terjadi kembali,

karena uap yang baru dalam evaporator mendorong air masuk ke dalam pompa.

  

pada sisi hisap dan sisi tekan. Fungsi katup adalah agar pada langkah tekan air

mengalir ke tujuan dan tidak kembali ke sumber.

3.3 Variabel Yang Divariasikan

  Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu: 1.

  Variasi ketinggian head ( 1.5, 1.8 dan 2.5 m ) dengan selang osilasi (3/8 inci).

2. Variasi diameter selang osilasi (1/2 inci untuk Head 1.8 m).

  3. Variasi letak evaporator volume fluida kerja yang berbeda dengan selang osilasi 3/8 inci dan hanya dinyalakan satu evaporator untuk mengetahui kerja masing-masing pompa..

  Berikut ini adalah skema gambar variabel yang divariasikan 2,5 m 1,8 m 1,5 m Selang Osilasi Selang Osilasi 1/2 inci 3/8 inci

  Kran Selang Osilasi

Gambar 3.4 Variasi Diameter Selang Osilasi

  T2 T1 T4 Lingkungan

  Variabel yang Diukur Variabel-variabel yang diukur antara lain :

• Temperatur pipa sisi uap (T1 dan T2 )
• Temperatur pada sambungan tee (T3)
• Temperatur udara lingkungan (T4) Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut dilakukan

  perhitungan untuk mendapatkan debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi

  pompa ( η pompa) serta daya spirtus (W spirtus).

3.4 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 : 1.

  Alat diatur pada ketinggian head 1.5,1.8 dan 2.5 m.

  2. Mengatur penggantian diameter selang osilasi yang akan dipakai.

  3. Mengatur penggantian jumlah volume spritus ( volume spritus, masing- masing 100 cc ).

  4. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem.

  5. Memasang termokopel dan alat ukur yang digunakan.

  6. Mengisi bahan bakar spirtus.

  7. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

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

  9. Pengambilan data dilakukan sebanyak 3 data tiap 3 menit.

  10. Ulangi no 1 – 8 pada pengujian selanjutnya .

  3.5 Analisa Data Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : temperatur sisi

uap (T1) dan (T2), temperatur sambungan tee (T3), temperature udara lingkungan

sekitar (T4),volume output air (V) dan waktu pemompaan (t) 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 ( ).

p pompa

  η

Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan : waktu vs

daya pemompaan dan efisiensi pompa.

  3.6 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 d.

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

  e.

  Adaptor Alat ini digunakan untuk merubah arus AC menjadi arus DC. Adaptor yang digunakan memiliki tegangan 12 Volt f. Termokopel

Digunakan untuk mendeteksi suhu dan menghubungkan ke display

g.

  Kerangka Kerangka digunakan sebagai tempat dimana pompa dipasang dan juga untuk mengatur head.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Penelitian Dari penelitian ini diperoleh data pompa seperti pada tabel 4.1 sampai dengan

  tabel 4.24

Tabel 4.1 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator ,

  Head: 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi

  3

  / 8 inci . Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Debit (ml) 0 25

  25

  25

  25 3 109 179

  35

  25

  80 6 142 127 40 25 300 9 146 137 46 25 340 12 139 149 48 25 300 15 132 122 50 25 200 18 131 152 51 26 200 21 149 138 51 25 120

  23.19 123 118 49 26 0 23.5 90 101

  49

  25

  23 Tabel 4.2 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  75

  51 25 240 12 172 106 51 26 320 15 180 96 51 26 200

  49 26 100 6 181 86 50 25 360 9 180 105

  Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Debit (ml) 43 30 37 25 0 3 163 152

  8 inci .

  /

  3

  Head: 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi

Tabel 4.3 Data ke-3 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  53 50 26 0

  51 26 100 21.26 147

  69

  51 26 220 21 170

  51 26 200 18 180

  Head: 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi

  82

  51 25 260 15 185

  80

  50 26 240 12 180

  96

  49 25 360 9 179

  99

  25 3 163 168 43 25 200 6 173

  42

  34

  / 8 inci . Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Debit (ml) 0 45

  3

  18 169 91 53 26 140

  24 Tabel 4.4 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  46

  92

  27 3 110

  44

  57

  / 8 inci . Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Debit (ml) 0 50

  3

  30 Tabel 4.5 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator, Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  26

  44

  Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  81 51 26 0 23.4 104

  21.35 99

  26 6 138 139 50 26 480 9 122 136 49 26 700 12 115 118 51 27 620 15 114 123 50 26 300 18 107 110 51 26 320 21 104 109 51 27 280

  61

  26 3 51 362

  34

  38

  / 8 inci . Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Debit (ml) 0 27

  3

  45 27 400 6 138 121 49 27 480 9 137 123 50 26 500 12 130 139 51 27 400 15 137 131 50 27 240 18 132 122 51 26 260 21 118 107 53 26 220

  25 Tabel 4.6 Data ke-3 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator

  49 49 26 0

  99

  26 3 156 114 45 27 200 6 169 124 46 26 480 9 161 131 48 27 420 12 160 122 48 27 380 15 148 126 48 27 300 18 142

  42

  35

  / 2 inci . Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Debit (ml) 0 56

  1

  Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

Tabel 4.7 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  20.54 163 157 49 26 80 21.19 133

  Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi

  60 6 185 137 50 27 400 9 180 125 52 26 220 12 176 131 51 26 300 15 165 118 52 27 280 18 171 129 52 27 190

  26

  56

  27 3 129 136

  38

  37

  / 8 inci . Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Debit (ml) 0 46

  3

  49 27 260 19.16 145 77 49 26 0

  26 Tabel 4.8 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  1 Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi / 2 inci .

  Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Debit (ml) 0 46

  36

  41

  26 3 130 123 44 27 100 6 147 147 46 27 220 9 147 139 48 27 480 12 138 139 46 27 280 15 134 133 48 27 220 18 132 130 49 27 180

  20.16 133

  75 48 27 80 21 147

  60

  48

  27

  90 22.05 117

  50 48 26 0

Tabel 4.9 Data ke-3 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator

  1 Head: 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi / 2 inci .

  Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Debit (ml) 0 54

  29

  40

  27 3 146 168 44 27 160 6 158 101 46 26 380 9 160 101 48 27 280 12 149 107 48 26 260 15 146

  88

  49 26 200 18 145

  86

  50 27 140 21 163

  86

  50 27 100

  27 Tabel 4.10 Data ke-1 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator

  83 49 26 0 23'24 156

  Waktu (menit) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Debit (ml) 46 32 40 26 0 3 165 129

  8 inci .

  /

  3

  Head: 2,5 m dan Diameter Selang Osilasi

Tabel 4.11 Data ke-2 penelitian pompa air energi termal dengan dua evaporator,

  51 48 26 0