POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN EVAPORATOR 420 CC DENGAN 2 PIPA HISAP Tugas Akhir - Pompa air energi termal menggunakan evaparator 420 cc dengan dua pipa hisap - USD Repository

  POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN EVAPORATOR 420 CC DENGAN 2 PIPA HISAP Tugas Akhir

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

  Diajukan Oleh:

  CHRISTIAN MICHAEL NIM : 065214044 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2010

  THERMAL WATER PUMP USING 420 CC EVAPORATOR WITH 2 SUCTION PIPE Final Project

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

  CHRISTIAN MICHAEL NIM : 065214044 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERCITY YOGYAKARTA 2010

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

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

  Yogyakarta, 18 Juni 2010 Penulis

  

INTISARI

  Air sangat penting bagi kehidupan, namun tempat sumber mata air lebih rendah dari tempat pemakaiannya sehingga diperlukan pompa untuk mengalirkannya. Pada umumnya pompa air digerakkan oleh energi listrik namun tidak semua daerah mampu menikmati jaringan listrik. Alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air adalah energi termal menggunakan bahan bakar spirtus. Untuk selanjutnya pompa termal ini akan dikembangkan dengan menggunakan pemanas dengan kolektor surya plat datar jenis CPC (Compound sehingga dilakukan penelitian pula tentang karakteristik

  Parabolic Collector)

  kolektor surya jenis cpc tersebut. Unjuk kerja pompa air energi surya di Indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajaki kemungkinan pemanfaatannya. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti, yaitu dapat mengetahui debit pemompaan, daya pompa dan efsiensi pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Puls Jet).

  Pompa air energi termal terdiri dari 3 (tiga) komponen utama, (1) evaporator dengan volume 420 cc terbuat dari 4 pipa tembaga sejajar, (2) pemanas berbentuk kotak 10x15x10 cm dari pelat tembaga, dan (3) tning pipe (pipa osilasi) dari selang berukuran ½ dan 3/8 inchi. Variabel-variabel yang diukur pada pengujian pompa adalah temperatur sisi atas evaporator (T1), temperatur sisi dibawah pemanas spirtus (T2), temperatur sisi uap (T3), temperatur udara sekitar (T4), debit keluaran dan suhu akhir pemompaan. Variasi yang dilakukan pada pengujian pompa adalah ketinggian head (2,5 m, 1,8 m dan 1,5 m). Diameter pipa osilasi (3/8 inchi dan ½ inchi). Hasil penelitian menunjukkan debit maksimum (Q) 1.13 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,5 m, daya pompa maksimum (Wp) 0.369 watt pada variasi ketinggian head 2,5 m, dan efisiensi pompa maksimum (

  η pompa) 0.084 % pada variasi ketinggian head 2,5 m.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah sebagian 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 “ Pompa Air ini

  Energi Termal Menggunakan Evaporator 285 cc Dengan 2 Pipa Hisap “

  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., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  2. Bapak Budi Sugiharto, S.T, M.T., Ketua Program studi Teknik Mesin sekaligus Dosen Pembimbing Akademik.

  3. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada M.T., Dosen Pembimbing tugas akhir yang telah memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  4. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing penulis selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

  5. Laboratorium Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ijin untuk menggunakan fasilitas yang telah dipergunakan dalam penelitian ini.

  6. Serta semua pihak yang telah membantu atas terselesainya Tugas Akhir ini serta yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.

  Penulis menyadari dalam pembahasan masalah ini masih jauh dari sempurna, maka penulis terbuka untuk menerima kritik dan saran yang bersifat membangun.

  Semoga naskah ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Apabila ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya, terima kasih.

  Yogyakarta, 22 Juni 2010 Penulis

   

   

DAFTAR ISI

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

  TITLE PAGE ................................................................................................ ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ......................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ....................................................... v PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ....................................... vi

  

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

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

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

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

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xv

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

  1.l Latar Belakang ................................................................................ 1

  1.2 Perumusan Masalah ........................................................................ 2

  1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ....................................................... 2

  BAB II. DASAR TEORI ............................................................................... 4 Penelitian yang pernah dilakukan ................................................................... 4

  2.1 Dasar Teori ..................................................................................... 5

   

  

BAB III. METODE PENELITIAN ............................................................. .... 11

  3.1 Deskripsi Alat ................................................................................. .... 11

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

  3.3 Variabel Yang Divariasikan ............................................................ .... 13

  3.4 Variabel Yang Diukur ..................................................................... .... 15

  3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data ........................................ .... 16

  3.6 Analisa Data ........................................................................................ 17

  3.7 Peralatan Pendukung ....................................................................... .... 17

  

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... … 19

  4.1 Data Penelitian ................................................................................ … 19

  4.2 Perhitungan Pompa ......................................................................... .... 25

  4.3 Grafik dan Pembahasan Pompa ...................................................... .... 28

  

BAB V. PENUTUP ........................................................................................ .... 43

  5.1 Kesimpulan ..................................................................................... .... 43

  5.2 Saran ............................................................................................... .... 43

  

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... .... 44

LAMPIRAN

   

DAFTAR TABEL

  4.1 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi

  ⅜ inchi...................................................................................... 19

  4.2 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi

  ⅜ inchi...................................................................................... 19

  4.3 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi

  ⅜ inchi...................................................................................... 19

  4.4 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan Pipa Osilasi ..............................................................................................

  20 ⅜ inchi

  4.5 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan Pipa Osilasi ..............................................................................................

  20 ⅜ inchi

  4.6 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan .............................................................................................. Pipa Osilasi

  20 ⅜ inchi

  4.7 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 2,5 m dengan .............................................................................................. Pipa Osilasi

  20 ⅜ inchi

  4.8 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 2,5 m dengan Pipa Osilasi ..............................................................................................

  21 ⅜ inchi

  4.9 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 2,5 m dengan

   

  4.10 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi ½ inchi ............................................................................................

  21

  4.11 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi ½ inchi ............................................................................................

  22

  4.12 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan ............................................................................................ Pipa Osilasi ½ inchi

  22

  4.13 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan ............................................................................................ Pipa Osilasi ½ inchi

  22

  4.14 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan Pipa Osilasi ½ inchi ............................................................................................

  23

  4.15 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan Pipa Osilasi ½ inchi ............................................................................................

  23

  4.16 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 2,5 m dengan ............................................................................................ Pipa Osilasi ½ inchi

  23

  4.17 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan ............................................................................................ Pipa Osilasi ½ inchi

  24

  4.18 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi ½ inchi ............................................................................................

  24

   

  4.19 Hasil Penelitian Variasi Diameter Pipa Osilasi........................................... 24

  4.20 Hasil Penelitian Pompa Variasi Ketinggian Head....................................... 25

  4.21 Perhitungan Daya Spritus............................................................................. 26

  4.22 Perhitungan Pompa Variasi Ketinggian Head.............................................. 27

  4.23 Perhitungan Pompa Variasi Diameter Pipa Osilasi....................................... 27

  4.24 Hasil Perhitungan Kecepatan Aliran (Flow) ............................................... 27

   

DAFTAR GAMBAR

  2.1. Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis pulsajet air ................................... 5

  2.2. Pompa Air Energi Termal Jenis Water Pulse Jet (Suhanto, 2009)............................................................................................. 6

  2.3. Detail Evaporator (Erwan, 2009).................................................................. 6

  2.4. Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyne Pump........................................... 7

  2.5. Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump................................................. 7

  2.6. Grafik Hubungan Head VS Flow pada Penelitian Nifte Pump..................... 8

  3.1 Gambar Skema Alat Penelitian................................................................... 11

  3.2 Gambar Detail Evaporator.......................................................................... 12

  3.3 Bukaan keran untuk variasi pipa osilasi 3/8 inchi....................................... 14

  3.4 Bukaan keran untuk variasi pipa osilasi 1/2 inchi....................................... 14

  3.5 Gambar Variasi Ketinggian Head............................................................... 15

  3.6 Posisi Termokopel Pada Pompa….............................................................. 18

  4.1.1 Grafik Hubungan Variasi Head vs Daya Pompa menggunakan pipa osilasi ⅜ inchi........................................................................................... 28

   

  4.1.2 Grafik Hubungan Diameter Penampang Pipa Osilasi vs Daya Pompa pada Head 1,5 m....................................................................................... 29

  4.2.1 Grafik Hubungan Variasi Head vs Efisiensi Pompa menggunakan pipa osilasi ⅜ inchi.................................................................................. 30

  4.2.2 Grafik Hubungan Diameter Pipa Osilasi vs Efisiensi Pompa pada Head 1,5 m.............................................................................................. 31

  4.3 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Head 1,5 m dan Diameter Pipa Osilasi

  ⅜ inchi..................................................................... 32

  4.4 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Head 1,8 m dan Diameter Pipa Osilasi

  ⅜ inchi.................................................................... 33

  4.5 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Head 2,5 m dan Diameter Pipa Osilasi

  ⅜ inchi..................................................................... 34

  4.6 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Head 1,5 m dan Diameter Pipa Osilasi 1/2 inchi................................................................... 35

  4.7 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Head 1,8 m dan Diameter Pipa Osilasi 1/2 inchi.................................................................. 36

  4.8 Grafik Hubungan t (menit) vs T (ºC) Pada Variasi Head 2,5 m dan Diameter Pipa Osilasi 1/2 inchi................................................................... 37

  4.9 Grafik Hubungan Head (m) dengan T1 (ºC) pada Variasi Diameter Pipa Osilasi 3/8 inchi.......................................................................................... 38

   

  4.10 Grafik Hubungan Head (m) dengan T2 (ºC) pada Variasi Diameter Pipa Osilasi 3/8 inchi.......................................................................................... 39

  4.11 Grafik Hubungan Head (m) dengan T1 (ºC) pada Variasi Diameter Pipa Osilasi 1/2 inchi.......................................................................................... 40

  4.12 Grafik Hubungan Head (m) dengan T2 (ºC) pada Variasi Diameter Pipa Osilasi 1/2 inchi.......................................................................................... 41

  4.13 Grafik Hubungan Head (m) dengan Flow (L/kWh) Pada Variasi Head 2,5 m dan Diameter Pipa Osilasi ½ inchi........................................................ 42

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Air merupakan kebutuhan penting atau pokok bagi kehidupan manusia. Air

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

  Selama ini pada umumnya pompa air dapat digerakkan energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua daerah di Indonesia dapat menikmati jaringan listrik, selain itu penggunaan energi listrik menyebabkan biaya penyediaan air menjadi mahal, sehingga mengurangi kemampuan masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidup yang lain. Alternatif lain yang dapat di gunakan yaitu pompa air energi termal, jenis pompa air energi termal yaitu pompa air energi termal dengan jenis pulsajet (Water Puls Jet), pompa air energi termal dengan jenis Fluidyn Pump dan pompa air energi termal dengan jenis Nifte Pump.

  Pada penelitian ini memilih pompa air energi termal jenis pulsajet air karena merupakan jenis pompa air yang paling sederhana serta mempunyai komponen yang mudah dibuat. Untuk memanfaatkan pompa air energi thermal tersebut akan _. digunakan pemanas berupa kompor sederhana Karakteristik dari pompa jenis pulsajet ini merupakan teknologi sederhana sehingga mempunyai peluang dimanfaatkan masyarakat untuk diaplikasikan dalam keperluan sehari-hari. Unjuk kerja energi thermal untuk memompa air, atau yang lebih sering disebut pompa air energi thermal di Indonesia belum banyak, sehingga perlu dilakukan penelitian agar dapat diaplikasikan menjadi alat yang berguna bagi masyarakat.

  1.2. Perumusan Masalah

  Pada penelitian ini adalah model pompa air energi termal dengan variasi diameter penampang selang oksilasi dan ketinggian head dan untuk mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa ( η pompa) yang dihasilkan. Pada pengujian pompa, beberapa variabel yang diukur saat pengujian yaitu suhu T1, T2, T3, T4, waktu pemompaan (t out) dan besarnya volume keluaran yang dihasilkan (V).

  1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian

  Tujuan penelitian :

• Mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi (

  η pompa) maksimum pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Puls Jet). Manfaat penelitian : 1. Menambah kepustakaan tentang pompa air energi termal.

  2. Dapat diaplikasikan dimasyarakat luas khususnya masyarakat Indonesia pada umumnya.

  3. Menambah pengetahuan tentang pompa air energi termal.

BAB II DASAR TEORI 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 dapat secara efektif memompa air dengan variasi head antara 2 – 5 m

  stirling

  (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 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 head ketingian memperlihatkan bahwa jumlah siklus / hari tergantung pada waktu pemanasan fluida kerja dan waktu yang diperlukan untuk pengembunan uap.

  Waktu pemanasan tergantung pada jumlah fluida awal dalam sistem. Waktu pengembunan tergantung pada luasan optimum koil pendingin (Wong, 2001).

  Penelitian dengan pompa air energi termal dengan pipa tunggal yang pernah dilakukan terdapat data sebagai berikut:

  1. Volume evaporator 39 cc menghasilkan daya pemompaan 0,114 watt dan efisiensi 0.043 % untuk head 1 m (Suhanto, 2009).

  2. Volume evaporator 44 cc menghasilkan daya pemompaan 0.050 watt dan efisiensi 0.064 % untuk head 1 m (Triyono, 2009)

  3. Volume evaporator 69 cc menghasilkan daya pemompaan 0,034 watt dan efisiensi 0.044 % untuk head 1 m (Erwan, 2009)

2.1. Dasar Teori

  Pompa air energi termal umumnya adalah pompa dengan jenis pulsajet air (water puls jet), jenis fluidyn pump dan jenis nifte pump. Pada penelitian ini dibuat pompa energi termal jenis pulsajet air (water puls jet) dengan menggunakan fluida kerja spirtus karena merupakan jenis pompa air energi termal yang paling sederhana dibandingkan yang lain.

  Keterangan : 1. Fluida air

  2. Sisi uap

  3. Sisi panas

  4. Sisi dingin

  5. Tuning pipe

  6. Katup hisap

  7. Katup buang

Gambar 2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis pulsajet Air (Water Pulse Jet)Gambar 2.2 Pompa Air Energi Termal Jenis Water Pulse Jet (Suhanto, 2009), menggunakan evaporator tunggal 39 cc. ( Pompa Air Energi Thermal dengan

  Evaporator 39 cc dan Pemanas 280 Watt)

Gambar 2.3 Detail Evaporator (Erwan, 2009) pada penelitian Pompa Air Energi

  Thermal dengan Evaporator 39 cc dan Pemanas 280 Watt

  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 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyne Pump

  Keterangan :

  1. Kekuatan piston

  2. Beban

  3. Silinder displacer

  4. Evaporator

  5. Kondenser

  6. Katup

  7. Saturator

  8. Difusi kolom

  9. Perpindahan panas

Gambar 2.5 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte PumpGambar 2.6 Grafik Hubungan Head dengan Flow (Q (rata-rata)/ Ws)

  (L/kWh) pada penelitian Nifte Pump (Markides, C.N, 2003) Kinerja Nifte Pump dapat dilihat dari grafik hubungan head dengan laju aliran, semakin tinggi head maka semakin rendah debit untuk daya pemompaan yang tetap. Tiga kurva ditampilkan untuk Nifte Pump, kurva Initial menunjukan hasil penelitian sebelumnya, kurva Current menunjukan hasil penelitian sampai saat ini, dan kurva Project adalah kurva yang diinginkan untuk hasil penelitian selanjutnya. Nifte pump dapat dirancang untuk memberikan laju aliran yang diinginkan sesuai dengan kalor yang didapat dari kolektor surya serta ruang yang memadai untuk menampung energi surya.

  Kemudian dilakukan penelitian serta perhitungan untuk mendapatkan: Debit pemompaan, yaitu jumlah volume yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan:

  V Q = (2.1) t

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

  Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:

  W = ρ . g . Q . H (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 :

  . . Δ m c T p

  W =

  (2.3)

  spirtus t dengan : m

  air

  : massa air (kg) C

  p

  : panas jenis air (J/K) Δ 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

  6

  5

  4

  3

  2

  Pompa Thermal Keterangan pompa :

Gambar 3.1 Skema Alat Penelitian

  12

  11

  9

  10

  8

  7

  13

  80 cm 75 cm

  10 cm 15 cm

Gambar 3.2 Detail Evaporator

  Pompa termal pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama yaitu:

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

  2. Kotak pemanas / pembakar dengan bahan bakar spirtus

  3. Pendingin yaitu terdiri dari udara alami

  4. Tuning pipe atau pipa osilasi

  3.2 Prinsip Kerja Alat

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

  

pump). Kondenser yang digunakan berbahan dasar pipa pvc. Pada penelitian ini

  menggunakan satu macam pendingin yaitu pendingin udara (bersirkulasi secara alami).

  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 pompa) dan satu langkah hisap (karena uap mengembun karena pendinginan) disebut satu siklus namun siklus ini berlangsung cepat. Pompa dilengkapi dengan dua katup satu arah masing-masing pada sisi hisap dan sisi tekan. Fungsi katup adalah agar pada langkah tekan air mengalir ke tujuan dan tidak kembali ke sumber.

  3.3 Variabel Yang Divariasikan

  Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu:

  1. Variasi ketinggian head yaitu 1 m, 1,80 m, dan 2,5 m 2. Variasi pipa osilasi yaitu pipa ukuran 3/8 inchi dan ½ inchi.

Gambar 3.3 Bukaan keran untuk variasi pipa osilasi 3/8 inchiGambar 3.4 Bukaan keran untuk variasi pipa osilasi 1/2 inchi

  Pipa ½ inch Posisi keran tertutup

  Pipa 3/8 inch Posisi keran terbuka

  Pipa ½ inch Posisi keran tertutup

  Posisi keran terbuka Pipa 3/8 inch

  2,5 m 1,8 m 1,5 m

Gambar 3.5 Variasi Ketinggian Head

3.4 Variabel yang Diukur

  Variabel-variabel yang diukur yaitu temperatur sisi atas evaporator (T1), temperatur sisi dibawah pemanas spirtus (T2), temperatur keluaran air (T3) temperatur udara sekitar (T4). Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut dilakukan perhitungan debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (

  η pompa) serta daya spirtus (W spirtus) T ¹ T4

  3 T

  T ² Gambar 3.7 Posisi Termokopel Pada Pompa

3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data

  Metode pengumpulan data yaitu cara-cara memperoleh data. Metode yang digunakan 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 m, dengan membuka kran pada selang ukuran ⅜ inchi dan ½ inchi.

  2. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem.

  3. Memasang alat ukur yang digunakan.

  5. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

  6. Setelah terjadi osilasi tutup kran selang ukuran ⅜ inchi untuk mengambil data kran dengan selang osilasi ½ inchi, dikarenakan untuk pengambilan data variasi osialsi pada kran osilasi. Apabila pengambilan data untuk kran selang ½ inchi selesai dilakukan, maka dengan sebaliknya pipa kran selang ⅜ inchi dibuka dan untuk kran selang ½ inchi ditutup.

  7. Mencatat suhu T1, T2, T3, T4, dan volume air yang dihasilkan pompa 8. Ulangi no 1 – 7 pada variasi yang selanjutnya.

  3.6 Analisa Data

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

  p pompa

  η Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan : waktu vs daya pemompaan dan efisiensi pompa.

  3.7 Peralatan Pendukung

  Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :

  a. Botol ukur Botol ukur ini digunakan untuk mengisi spritus yang akan dimasukan didalam kotak api. Botol ukur ini berguna agar spritus yang dimasukan b. Corong Corong ini berguna untuk memasukan spritus kedalam botol ukur dan kotak api dimaksudkan agar tidak ada spritus yang terbuang sia-sia.

  c. Kayu Kayu ini digunakan untuk menyalakan api untuk kemudian digunakan untuk menghidupkan spritus di dalam kotak api. Kayu ini dimaksudkan juga untuk kemudahan dan keselamatan kerja.

  d. Korek api Korek api ini bermanfaat untuk menciptakan api untuk kayu.

  e.

   Stopwatch Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mengalir .

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

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

  h. Adapter Adapter ini digunakan untuk menghidupkan termokopel. i. Termokopel Digunakan untuk mendeteksi suhu dan menghubungkan ke display .

  

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Penelitian Pada pengambilan data penelitian ini memperoleh data pompa seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.24. Tabel 4.1 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi 3/8 inchi Volume (ml) Waktu (menit ) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  0,00

  25

  26

  28

  28 3,00

  32

  30

  38 28 3400 6,00

  80

  54

  40 28 4200 9,00 118

  75

  41 29 2600 12,00 124

  77

  32

  28

  50 12,07 113

  74

  28

  28 Tabel 4.2 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi 3/8 inchi

  Volume (ml) Waktu (menit ) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  0,00

  80

  43

  28

  28 3,00

  90

  67

  38 29 3580 6,00 118

  75

  40 29 4400 9,00 118

  75

  41 29 3820 12,00

  97

  75

  32 29 1300 12,26

  96

  80

  29

  28 Tabel 4.3 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi 3/8 inchi

  Volume (ml) Waktu (menit ) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  0,00

  92

  62

  28

  28 3,00 123

  75

  42 29 3620 6,00 154

  76

  42 29 4500 9,00 174

  84

  43 28 4400 12,00 118

  84

  43 28 1390

  20

Tabel 4.4 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan

  Pipa Osilasi 3/8 inchi

  Volume (ml) Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  0,00

  27

  26

  27

  26 3,00

  83

  60

  28 27 1600 6,00

  99

  68

  27 27 3950 9,00

  97

  67

  28 27 4400 11,15

  93

  66

  27 27 1850

Tabel 4.5 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan

  Pipa Osilasi 3/8 inchi

  Volume (ml) Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  0,00

  73

  54

  27

  27 3,00

  83

  61

  33 27 1800 6,00

  90

  66

  33 27 4200 9,00 101

  70

  34 28 5400 11,55 100

  78

  35 28 2400

Tabel 4.6 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan

  Pipa Osilasi 3/8 inchi

  Volume (ml) Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  0,00

  83

  61

  27

  28 2400

  3,00

  88

  65

  35

  28 6,00

  99

  75

  35 28 4380 9,00 101

  74

  36 28 3450 11,21

  97

  76

  37 28 1450

Tabel 4.7 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 2,5 m dengan

  Pipa Osilasi 3/8 inchi

  Volume (ml) Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  0,00

  28

  27

  27

  26 3,00

  64

  42

  27 27 250 6,00 170

  54

  34 27 3500 9,00 174

  58

  35 27 4000 12,00 156

  64

  37 27 2850 12,53 140

  67

  35 27 100

  21

Tabel 4.8 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 2,5 m dengan

  Pipa Osilasi 3/8 inchi

  Volume (ml) Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  82

  58

  27

  27 3 133

  57

  37 27 1050 6 181

  76

  37 27 4250 9 192

  69

  38 27 3600 12 147

  59

  38 27 2000

Tabel 4.9 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 2,5 m dengan

  Pipa Osilasi 3/8 inchi

  Volume (ml) Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  0,00 123

  54

  28

  27 3,00 139

  59

  40 27 2000 6,00 163

  70

  40 27 4000 9,00 163

  74

  41 27 3050 12,00 123

  71

  41 27 1000 12,60 120

  71

  41

  27 Tabel 4.10 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi 1/2 inchi

  Volume (ml) Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  0,00

  94

  66

  34

  28 3,00 118

  78

  43 28 1200 6,00 163

  83

  44 28 2100 9,00 182

  82

  46 28 1400 11,30 128

  84

  44 28 200

  22

  62

  50 28 1530 9,00 121

  76

  48 29 1130 11,54

  97

  77

  32

  29

  50 Tabel 4.13 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan Pipa Osilasi 1/2 inchi

  Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC) Volume (ml)

  0,00

  74

  30

  43 29 390 6,00 122

  28 3,00

  87

  66

  34 28 250 6,00 104

  74

  43 28 1450 9,00

  99

  89

  43 28 1430 10,53

  88

  86

  76

  75

Tabel 4.11 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan

  48 29 1520 9,00 107

  Pipa Osilasi 1/2 inchi

  Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC) Volume (ml)

  0,00

  92

  67

  33

  28 3,00

  99

  74

  48 29 1000 6,00 107

  75

  76

  88

  48 29 1030 11,41

  91

  80

  35

  28

  50 Tabel 4.12 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,5 m dengan Pipa Osilasi 1/2 inchi

  Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC) Volume (ml)

  0,00

  75

  45

  32

  28 3,00

  41 28 110

  23

  69

  48 28 250 13,01

  84

  87

  27

  27 Waktu (menit) T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC)

  Volume (ml)

  0,00

  91

  35

  82

  28 3,00 105

  78

  41 28 450 6,00 115

  76

  48 28 1650 9,00 115

  70

  44 28 875 10,12 101

  73

  35

  70

  32 27 410 12,00

Tabel 4.14 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan

  29 Tabel 4.16 Data I Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 2,5 m dengan Pipa Osilasi 1/2 inchi

  Pipa Osilasi 1/2 inchi

Tabel 4.15 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 1,8 m dengan

  Pipa Osilasi 1/2 inchi

  Waktu T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC) Volume (ml)

  0,00 81 59 32 28 3,00 86 67 41 29 430 6,00 99 74 48 29 1400 9,00 91 75 46 29 650

  10,07

  91

  77

  35

  Waktu T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC) Volume (ml)

  70

  0,00

  24

  25

  27

  27 3,00

  35

  61

  29

  27 6,00 82 76 30 27 450 9,00 91

  28

  24

  50 Tabel 4.19 Hasil Penelitian Pompa Variasi Diameter Pipa Osilasi

  34 29 400 6,00 114

  74

  38 30 720 9,00 118

  85

  41 29 320 10,55 106

  75

  26

  29

  Data Head Pipa Vol Waktu V out (m) Osilasi Spirtus (ml) (menit) (mililiter)

  97

  I 1.5 3/8 inchi 100 12,07 10250

  II 1.5 3/8 inchi 100

  12,26 13100

  III 1.5 3/8 inchi 100

  12,30 13910 I 1.5 ½ inchi

  100 11,30 4900

  II 1.5 ½ inchi 100

  11,41 3600

  III 1.5 ½ inchi 100

  74

  28 3,00

Tabel 4.17 Data II Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 2,5 m dengan

  69 36 28 290 9,00 96

  Pipa Osilasi 1/2 inchi

  Waktu T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC) Volume (ml)

  0,00

  77

  62

  27

  27 3,00 82

  70

  32 28 100 6,00 100

  80

  28

  37 28 200 10,50

  89

  82

  38

  28 Tabel 4.18 Data III Temperatur Pompa Pada Variasi Ketinggian Head 2,5 m dengan Pipa Osilasi 1/2 inchi

  Waktu T1(ºC) T2(ºC) T3(ºC) T4(ºC) Volume (ml)

  0,00

  89

  61

  11,54 3100

  25

  III 1.5 3/8 inchi 100

  = 0.258 Watt

  = 1000 9 . 8 ,

  Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan: Wp

.1,5 m m3/s 0,0000176 .

  = 1,0603 liter / menit

  13

  12 1 .

  26 .

  menit liter

  Q =

  Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Tabel 4.19 pada percobaan II, variasi penampang pipa osilasi : Perhitungan nilai Q ( debit ) Dimana besarnya volume keluaran sebesar 13100 ml , dan waktu yang diperlukan selama 746 detik,sehingga debit yang dihasilkan :

  12,30 13910

  12,26 13100

Tabel 4.20 Hasil Penelitian Pompa Variasi Ketinggian Head

  II 1.5 3/8 inchi 100

  11,21 12000 I 1.5 3/8 inchi 100 12,07 10250

  III 1.8 3/8 inchi 100

  11,55 13800

  II 1.8 3/8 inchi 100

  100 11,15 11800

  12,60 10050 I 1.8 3/8 inchi

  III 2.5 3/8 inchi 100

  12,00 10900

  II 2.5 3/8 inchi 100

  I 2.5 3/8 inchi 100 12,52 10700

  Data Head Pipa Vol Waktu V out (m) Osilasi Spirtus (ml) (menit) (mililiter)

4.2 Perhitungan Pompa

  26 Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :

  = 210 Watt W spirtus rata-rata

   x  100                                   

  438Watt 0.258

      = 

  η pompa

    

  Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan :

  = = 438 Watt

  6 2630watt

  1 =

  t T c m W p spirtus

  60 . 4200 2 . 5 ,

  det

  

ik

kg

  W spirtus

  60 27 210 120 30 210 180 34 420 240 40 630 300 45 525 360 51 630

  25