Pompa air energi termal menggunakan pelat evaporator 30 cc - USD Repository

  

POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN

EVAPORATOR PELAT 30 cc

TUGAS AKHIR

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

  Diajukan Oleh:

  

NURI HARTARTO

NIM : 075214020

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2011

  

THERMAL ENERGY WATER PUMP USING 30 cc PLATE

EVAPORATOR

FINAL PROJECT

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

  By:

  

NURI HARTARTO

NIM : 075214020

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2011

  

INTISARI

  Air sangat penting bagi kehidupan, tetapi tempat sumber mata air lebih rendah dari tempat pemakaiannya sehingga diperlukan pompa untuk mengalirkannya. Pada umumnya pompa air digerakkan oleh energi listrik tetapi banyak tidak daerah mampu menikmati jaringan listrik. Alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air adalah energi termal 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 peneliti, yaitu dapat mengetahui debit pemompaan, daya pompa dan efsiensi pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet). Pompa air energi termal terdiri dari 3 (tiga) komponen utama, (1) evaporator, (2) pemanas, dan (3) tuning pipe (pipa osilasi). ). Evaporator terbuat dari pelat tembaga dengan tebal 0,5 mm, berpenampang 10

  2

  1

  x 10 cm dengan volume 30 cc dan disambung dengan pipa tembaga /

  2 inci

  sepanjang 31 cm. Pemanas untuk pembakaran (kompor) dibuat menggunakan pelat tembaga 0,5 mm juga yang berbentuk kubus dengan penampang atas terbuka

  3

  dengan volume 125 cm . Volume spirtus yang digunakan untuk pembakaran 100

  1

  3 cc. Pipa osilasi yang digunakan memakai dua ukuran, yaitu / inci dan / inci.

  2

  8 Variabel-variabel yang diukur pada pengujian pompa adalah variasi yang dilakukan pada pengujian pompa adalah ketinggian head (1,50 ; 1,80 dan 2,50 m).

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kepada Tuhan Jesus Kristus dan Bunda Maria atas segala berkah dan anugerah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

  Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ Pompa Air

  

Energi Termal Menggunakan Evaporator Pelat 30 cc ” 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 Dwiseno Wihadi, S.T., M.T, selaku Dosen Pembimbing Akademik.

  5. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

  6. Laboran ( Ag. Rony Windaryawan ) yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.

  7. Kedua orang tua saya yang selalu bersabar dan bersemangat untuk mendidikku.

  8. Ketiga kakak saya Nicolas Wantoro Nugroho, Christina Pujiatun, Julius Aris Riyadi yang selalu setia memberi semangat dan dukungan baik secara material ataupun doa-doanya.

  9. Rekan kerja Yusup Agus Suryono, Heribertus Dwi Prihantoro dan Robertus Agung Setiyawan yang saling membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir.

  10. Seluruh karyawan dan pegawai Fakultas Tata Usaha Sains dan Teknologi yang telah membantu kelancaran proses administrasi selama penyusunan Tugas Akhir ini.

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

  Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Apabila ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima kasih.

  Yogyakarta, 14 Januari 2011 Penulis

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i TITLE PAGE .......................................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... iii

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

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................ v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

   ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMI .....................................vi

  

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

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

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

DAFTAR TABEL ................................................................................................... .xiii

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

  

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

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

  1.2 Batasan Masalah ....................................................................................... 2

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

  a. Tujuan Penelitian ................................................................................... 2

  b. Manfaat Penelitian ................................................................................ 3

  BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................4

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

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

  

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

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

  3.2 Prinsip Kerja Alat ...................................................................................... 17

  3.3 Variabel yang Divariasikan ....................................................................... 17

  3.4 Variabel yang Diukur ................................................................................ 19

  3.5 Metode dan Langkah Penelitian ................................................................ 19

  3.6 Analisa Data .............................................................................................. 20

  3.7 Peralatan Pendukung ................................................................................. 20 ................................................................ 22 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

  4.1 Data Penelitian Alat .................................................................................. 22

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

  4.3 Grafik Hubungan Gaya, Efisiensi dan Debit Pompa dengan

  Jenis Variasi......................................................................................42

  4.4 Perbandingan Debit, Daya dan Efisiensi antar Evaporator..............45

  4.4.1 Perbandingan Debit antar Evaporator..............................47

  4.4.2 Perbandingan Daya antar Evaporator...............................51

  4.4.3 Perbandingan Efisiensi antar Evaporator..........................55

  

BAB V. PENUTUP ..........................................................................................61

  5.1 Kesimpulan.......................................................................................61

  5.2 Saran.................................................................................................61

  

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................62

LAMPIRAN ....................................................................................................63

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Percobaan ke-1 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi ½ inci dan Volume 30 cc, head 1,8 m.................................... .....................22Tabel 4.2. Percobaan ke-2 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi ½ inci dan Volume 30 cc, head 1,8 m...........................................................22

  3 Tabel 4.3. Percobaan ke-3 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi /

  8 Inci dan Volume 30 cc, head 1,8 m...........................................................23

  3 Tabel 4.4. Percobaan ke-4 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi /

  8

  inci dan Volume 30 cc, head 1,8 m...........................................................23

  3 Tabel 4.5. Percobaan ke-5 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi /

  8

  inci dan Volume 30 cc, head 1,5 m...........................................................23

  3 Tabel 4.6. Percobaan ke-6 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi /

  8

  inci dan Volume 30 cc, head 1,5 m...........................................................24

  3 Tabel 4.7. Percobaan ke-7 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi /

  8

  inci dan Volume 160 cc, head 2,5 m.........................................................26

  3 Tabel 4.8. . Percobaan ke-8 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi /

  8

  inci dan Volume 160 cc, head 2,5 m.........................................................28

  3 Tabel 4.9. .Percobaan ke-9 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi /

  8

  inci dan Volume 200 cc, head 1,8 m.........................................................30

  3 Tabel 4.10. Percobaan ke-10 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi /

  8

  inci dan Volume 200 cc, head 1,8 m.........................................................32

Tabel 4.11 Data Pengujian Daya Spirtus ..........................................................................34Tabel 4.12. Perhitungan Daya Spirtus ................................................................................36Tabel 4.13. Perhitungan pompa variasi head dengan pipa osilasi

  1

  3

  /

  2 inci dan / 8 inci dengan volume evaporator pelat 30 cc, 160 cc

  dan 200 cc serta volume spirtus 100 cc...................................................37

Tabel 4.14. Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi 3/8 inci dengan Volume

  2 Evaporator 100 cc pada Evaporator berpenampang 8 x 8 cm .................39

  3 Tabel 4.15. Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi / 8 inci dengan

  Volume Evaporator 150 cc pada Evaporator berpenampang

  2

  10 x 10 cm ............................................................................................39

  1 Tabel 4.16. Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi / 2 inci dengan

  2

  volume 150 cc pada Evaporator berpenampang 10 x 10 cm ................39

  1 Tabel 4.17. Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi / 2 inci dengan

  2

  volume 60 cc pada Evaporator berpenampang 10 x 10 cm ..................40

  3 Tabel 4.18. Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi / 8 inci dengan

  2

  volume 60 cc pada Evaporator berpenampang 10 x 10 cm ...................40

  3 Tabel 4.19. Perhitungan Pompa Variasi Pipa Osilasi / inci dengan

  8

  2 Volume 170 cc pada Evaporator berpenampang 10 x 10 cm ...............40

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet.........................................................6Gambar 2.2 Dimensi Evaporator .............................................................................. ...........7Gambar 2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulse Jet ............................................. ...........8Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump......................................9Gambar 2.5 Sistem Kerja Fluidyn Pump...................................................................10Gambar 2.6 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump..........................................11Gambar 2.7 Sistem Kerja Nifte Pump........................................................................12Gambar 3.1 Skema Alat.............................................................................................15Gambar 3.2 Dimensi Evaporator...............................................................................16Gambar 3.3.1 Variasi Diameter Selang Osilasi.........................................................18Gambar 3.3.2 Variasi Ketinggian Head....................................................................18

  2 Gambar 4.1 Evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm

  dengan volume 60 cc.............................................................................37

  2 Gambar 4.2 Evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm

  dengan volume 70 cc...........................................................................38

Gambar 4.3 Hubungan Variasi Head, Pipa Osilasi dengan

  2 Daya Pompa Evaporator 10 x 10 cm ................................................42

Gambar 4.4 Hubungan Variasi Head, Pipa Osilasi dengan

  2 Efisiensi Pompa Evaporator 10 x 10 cm ...........................................43

Gambar 4.5 Hubungan Variasi Head, Pipa Osilasi dengan

  2 Debit Pompa Evaporator 10 x 10 cm ...............................................44

Gambar 4.6 Evaporator pipa tunggal......................................................................46Gambar 4.7 Evaporator 2 pipa pararel....................................................................46Gambar 4.8 Perbandingan Debit antar Evaporator Menggunakan

  

3

Head 1,5 m dengan pipa osilasi / 8 inci..............................................47

Gambar 4.9 Perbandingan Debit antar Evaporator pada Head 1,8 m

  3

  dengan pipa osilasi /

  8 inci..................................................................48

Gambar 4.10 Perbandingan Debit antar Evaporator pada Head 2,5 m

  3

  dengan pipa osilasi /

  8 inci..............................................................49

Gambar 4.11. Perbandingan Debit antar Evaporator pada Head 1,8 m

  1

  dengan pipa osilasi /

  2 inci............................................................50

Gambar 4.12. Perbandingan Daya antar Evaporator pada Head 1,5 m

  3

  dengan pipa osilasi /

  8 inci............................................................51

Gambar 4.13. Perbandingan Daya antar Evaporator pada Head 1,8 m

  3

  dengan pipa osilasi /

  8 inci............................................................52

Gambar 4.14. Perbandingan Daya antar Evaporator pada Head 2,5 m

  3

  dengan pipa osilasi / inci............................................................53

  8 Gambar 4.15. Perbandingan Daya antar Evaporator pada Head 1,8 m

  1

  dengan pipa osilasi /

  2 inci............................................................54

Gambar 4.16. Perbandingan Efisiensi antar Evaporator pada Head 1,5 m

  3

  dengan pipa osilasi /

  8 inci...........................................................56

Gambar 4.17. Perbandingan Efisiensi antar Evaporator pada Head 1,8 m

  3

  dengan pipa osilasi /

  8 inci...........................................................57

Gambar 4.18. Perbandingan Efisiensi antar Evaporator pada Head 1,8 m

  3

  dengan pipa osilasi /

  8 inci...........................................................58

Gambar 4.19. Perbandingan Efisiensi antar Evaporator pada Head 1,8 m

  1

  dengan pipa osilasi / inci...........................................................59

  2

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.

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

  Pada penelitian ini menggunakan pompa air energi termal jenis pulsa jet air karena merupakan jenis pompa air yang paling sederhana serta mempunyai komponen yang mudah dibuat dan bisa dikembangkan dengan menggunakan energi surya. Untuk memanfaatkan energi surya tersebut salah satunya bisa menggunakan kolektor surya plat datar jenis Compound Parabolic Collector

  

(CPC) sehingga perlu dilakukan penelitian berikutnya tentang karakteristik

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

  Unjuk kerja kolektor surya untuk memompa air atau yang lebih sering disebut penelitian agar dapat diaplikasikan menjadi alat yang berguna bagi masyrakat.

  1.2. Batasan Masalah

  Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka perlu adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu:

  3 1. Massa jenis air yang digunakan 1000 kg/m untuk berbagai kondisi. o

  2. Panas jenis air yang digunakan 4192,47 J/Kg C untuk berbagai kondisi.

  3. Rugi-rugi gesekan, belokan pada pipa, kekentalan fluida dalam pipa diabaik.

  1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian

  a. Tujuan Penelitian

  1. Membuat pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse

  2 Jet ) menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm dengan volume 30 cc.

  2. Unjuk kerja pompa debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi (η pompa ) maksimum dengan variasi evaporator mulai 30 cc, 60cc dan 70 cc pompa air energi termal jenis pulsa jet air (Water Pulse

  Jet ) masing-masing sama menggunakan pelat berpenampang 10 x

  2

  10 cm . Selanjutnya hasil ke tiga evaporator tersebut digunakan sebagai pembanding.

  3. Membadingkan hasil yang diperoleh dari pompa air energi termal jenis pulsa jet air (Water Pulse Jet) menggunakan evaporator pelat

  

2

  berpenampang 10 x 10 cm bervolume 30 cc dengan penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya.

  .

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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan

  Penelitian pada pompa air energi surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor ( Sumathy et. al., 1995 ). Penelitian pompa energi panas berbasis motor

  

stirling dapat secara efektif memompa air dengan variasi head antara 2 – 5 m

  (Mahkamov, 2003). Penelitian pompa air energi panas oleh Smith menunjukkan bahwa ukuran kondenser yang sesuai dapat meningkatkan daya output sampai 56% ( Smith, 2005 ). Penelitian pompa air energi panas surya memperlihatkan bahwa waktu pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk kondensor ( Sumathy et. al., 1995 ). Penelitian secara teoritis pompa air energi panas surya dengan dua macam fluida kerja, yaitu n-pentane dan

  ethyl ether memperlihatkan bahwa efisiensi pompa dengan ethyl ether 17% lebih

  tinggi dibanding n-pentane untuk tinggi head 6 m ( Wong, 2000 ). Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi panas surya pada beberapa ketinggian head 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 lain yang pernah dilakukan seperti dalam Tugas Akhir

  

“Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk Pompa Air Energi Termal

Menggunakan Pompa Rendam ” mampu menghasilkan efisiensi sensibel kolektor

  maksimum adalah 12,68 %, daya pemompaan maksimum adalah 0,0893 Watt, Efisiensi sistem maksimum sebesar 0,132 %, faktor efisiensi maksimum adalah 57,218 % (Yoanita, 2009).

  Pada penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan Evaporator 39 CC dan

  

Pemanas 266 Watt” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum adalah

  0,139 watt, efisiensi pompa (η pompa ) maksimum 0,060 % pada variasi bukaan kran 30 ºC, dan debit (Q) maksimum 0,697 liter/menit pada variasi ketinggian head 1,75 m dan bukaan kran penuh atau 0 ºC dengan pendingin udara (Suhanto, 2009).

  Selanjutnya dalam penelitian “Pompa Air Energi Termal dengan

  

Evaporator 44 CC dan Pemanas 78 Watt” mampu menghasilkan daya pompa

  (Wp) maksimum adalah 0,167 watt, efisiensi pompa (η pompa ) maksimum 0,213 %, dan debit (Q) maksimum 0,584 liter/menit pada variasi ketinggian head 1,75 m dan bukaan kran 0ºC dengan pendingin udara (Nugroho, 2009).

  Selanjutnya dalam penelitian “Pompa Air Energi Termal Menggunakan

  

Evaporator 2 Pipa Paralel ” mampu menghasilkan daya pompa (Wp) maksimum

  adalah 0,148 watt, efisiensi pompa (η pompa ) maksimum 0,03 %, dan debit (Q) maksimum 0,588 liter/menit pada variasi ketinggian head 1,5 m, pipa osilasi ½ inci tanpa pendingin (Putra, 2010).

2.2 Dasar Teori

  Pompa air energi termal pada umumnya menggunakan jenis pulsa jet air (water pulse jet) seperti pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.3, pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump seperti Gambar 2.4, serta pompa air energi termal dengan jenis nifte pump pada Gambar 2.6. Pada penelitian ini dibuat pompa energi termal jenis pulsa jet air (water pulse jet) dengan menggunakan fluida kerja spirtus karena merupakan jenis pompa air energi termal yang paling sederhana dibandingkan yang lain.

  Pada Gambar 2.2, menunjukkan dimensi evaporator pipa tunggal yang digunakan untuk penelitian yang pernah dilakukan (Nugroho, 2009).

Gambar 2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis Pulsa Jet

  (Nugroho, 2009) Keterangan Gambar :

  1. Tuning pipe 7. Selang keluaran

  2. Kran osilasi 8. Evaporator

  3. Gelas ukur 9. Pendingin

  4. Tangki hisap 10. Kran pengisi fluida

  5. Katup hisap satu arah 11. Rangka

  6. Katup buang satu arah

Gambar 2.2 Dimensi Evaporator

  (Nugroho, 2009)

Gambar 2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis pulse jet

  (Smith, T. C. B, 2005) Keterangan bagian-bagian pulse jet :

  1. Fluida air

  5. Tuning pipe

  2. Sisi uap

  6. Katup hisap

  3. Sisi panas

  7. Katup buang

  4. Sisi dingin

Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump

  (Smith, T. C. B, 2005) Keterangan bagian-bagian Fluidyn Pump :

  1. Displacer

  6. Katup hisap

  2. Penukar panas

  7. Katup buang

  3. Pemicu regenerasi

  8. Sisi volume mati

  4. Penukar panas

  9. Pengapung

  5. Tuning pipe

  Sistem Kerja Fluidyn Pump

  Gambar 2.5

  (Smith, T. C. B, 2005) 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 2.6 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump

  (Smith, T. C. B, 2005) Keterangan bagian-bagian Nifte Pump :

  1. Kekuatan piston

  6. Katup

  2. Beban

  7. Saturator

  3. Silinder displacer

  8. Difusi kolom

  4. Evaporator

  9. Perpindahan panas

  5. Kondenser

Gambar 2.7 Sistem Kerja Nifte Pump\

  (Smith, T. C. B, 2005) Nifte pump memiliki dua silinder vertikal (1 dan 2) yang terhubung pada bagian atas (3), Sambungan lain terdapat di bagian bawah menggunakan katup penghambat atau penutup (4). Pada saat tekanan uap yang dihasilkan oleh evaporator meningkat (5), fluida (2) akan menekan beban atau fluida sistem (7) mengalir keluar. Selanjutnya pada proses penghisapan terjadi ketika uap air mengembun dengan bantuan kondenser, hal ini terus terulang secara terus menerus. Untuk selanjutnya melakukan perhitungan debit air keluaran, daya pemompaan, daya spirtus dan efisiensi pompa.

  Debit pemompaan yaitu jumlah volume yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan (Giles, V. R, 1986) :

  V

  (2.1)

  Q = t

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

  Daya pemompaan yang dihasilkan pompa air dapat dihitung dengan persamaan (Giles, V. R, 1986) :

  W g Q H . . .

  (2.2)

  = ρ p

  Dengan: : daya pompa

  W p

  3

  : massa jenis air (kg/m )

  ρ

  2

  g : percepatan gravitasi (m/s )

  3 Q : debit pemompaan (m /s)

  H : head pemompaan (m) Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan seperti berikut (Giles, V. R, 1986) :

  m . c . ∆ T p

  W = spirtus

  (2.3)

  t

  Dengan : W spirtus : daya spirtus m : massa air yang dipanasi (kg)

  C p : panas jenis air (J/Kg ºC)

  o

  T : kenaikan temperatur (

  C) t : waktu yang diperlukan untuk pemanasan (detik) Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan besarnya daya fluida yang dihasilkan. Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan (Giles, V. R, 1986) :

  W P

  (2.4)

  η = pompa Wspritus

  Dengan :

  pompa : efisiensi pompa (%)

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

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Deskripsi Alat

  Pada penelitian Pompa Energi Termal Evaporator Pelat 30 cc ini, peneliti menggunakan alat yang terlihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Skema Alat

  Keterangan :

  1. Evaporator 6. Corong keluaran 11. Tangki air

  2. Tempat spritus 7. Pipa osilasi 1/2 inci 12. Gelas ukur

  3. Katup tekan 8. Pipa osilasi 3/8 inci 13. Rangka

  4. Katup hisap 9. Kran pipa osilasi 3/8 inci

  Evaporator pelat pada Gambar 3.2 di bawah ini adalah dimensi-dimensi yang digunakan untuk penelitian.

  10 cm 10 cm

Gambar 3.2 Dimensi Evaporator

  Pompa termal pada penelitian ini terdiri dari 3 komponen utama yaitu:

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

  2. Pipa tembaga sebagai tempat masukknya air dan sebagai tempat kotak pemanas.

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

  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). 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 atau 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:

  

3

  1 1. Variasi diameter selang osilasi ( / dan / inchi ).

  

8

  2 2. Variasi ketinggian head ( 1,50 ; 1,80 dan 2,50 m ). Pada Gambar 3.3.1 dibawah ini menunjukkan letak variasi selang osilasi yang masing-masing selang dipasang kran, sedangkan pada Gambar 3.3.2 menunjukkan variasi-variasi untuk ketinggian keluaran air (head).

Gambar 3.3.1 Variasi Diameter Selang Osilasi

• Volum air yang keluar (V)
• Waktu (t) 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).

  2

  5. Mengisi bahan bakar spirtus.

  2 inchi ) yang menghasilkan volume air keluaran terbanyak.

  /

  1

  dan

  8

  3 /

  4. Gunakan diameter selang osilasi (

  inchi ) yang menghasilkan volume air keluaran terbanyak.

  /

  3.4. Variabel yang Diukur

  1

  dan

  8

  3 /

  3. Uji diameter selang osilasi (

  2. Alat diatur pada ketinggian head 1,80 m.

  Langkah – langkah pengambilan data pompa : 1. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem (selang-selang osilasi).

  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.

  3.5 Metode dan Langkah Penelitian

  Variabel-variabel yang diukur antara lain :

  6. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

  7. Mencatat waktu serta volume air yang dihasilkan pompa hingga sistem berakhir.

  8. Ulangi no 3 – 7 pada pengujian selanjutnya dengan menggunakan head 1,5 m kemudian dilanjutkan kembali dengan head 2,5 m (sebelum memulai pengujian menggunakan head yang lain sebaiknya fluida diisi lagi hingga rata-rata head yang mau diuji).

  3.6 Analisa Data

  Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : volume keluaran (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) digunakan untuk menghitung daya pompa (W p ) dan efisiensi pompa (η pompa ).

  Selanjutnya hasil analisis ditampilkan pada bentuk grafik hubungan antar daya pompa, efisiensi pompa terhadap waktu.

  3.7 Peralatan Pendukung

  Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :

a. Stopwatch Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mengalir.

  b. Gelas Ukur Besar Gelas ukur besar dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari pompa air setelah jangka waktu tertentu. c. Gelas Ukur Kecil Gelas ukur kecil dipakai untuk mengukur volume spritus yang digunakan sebagi bahan bakar pembakaran agar waktu padamnya api sama.

  d. 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.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Penelitian Alat

  Pengambilan data pada penelitian pompa air energi termal menggunakan evaporator pelat berpenampang 10 x 10 cm

  2

  bervolume 30 cc (Gambar dapat dilihat di lampiran) dengan volume spirtus 100 ml diperoleh data-data pompa seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.10.

Tabel 4.1. Percobaan ke-1, Volume Air Keluaran Menggunakan Evaporator 30 cc, Pipa Osilasi

  1 /

  2 inci dan head 1,8 m.

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume Keluaran air (ml) Waktu rata-rata (menit)

  0:01:08 0:02:02 150 0:01:35 0:02:10 0:04:38 180 0:03:24 0:05:25 0:05:53 200 0:05:39 0:05:52 0:06:11 220 0:06:01 0:07:29 0:34:26 9200 0:20:57

Tabel 4.2. Percobaan ke-2, Volume Air Keluaran Menggunakan Evaporator 30 cc, Pipa Osilasi

  1 /

  2 inci dan, head 1,8 m.

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume keluaran air (ml) Waktu rata- rata (menit)

  0:00:07 0:00:32 160 0:00:20 0:02:06 0:33:43 9500 0:17:55

Tabel 4.3. Percobaan ke-3, Volume Air Keluaran Menggunakan Evaporator 30 cc, Pipa Osilasi

  3 /

  8 inci dan head 1,8 m.

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume keluaran air (ml) Waktu rata- rata (menit)

  0:00:57 0:01:40 140 0:01:18 0:04:26 0:04:38 160 0:04:32 0:04:52 0:04:57 200 0:04:55 0:05:23 0:05:38 240 0:05:31 0:05:53 0:06:01 270 0:05:57 0:06:13 0:06:20 300 0:06:16 0:06:32 0:06:46 340 0:06:39 0:07:00 0:30:25 9260 0:18:43

Tabel 4.4. Percobaan ke-4, Volume Air Keluaran Menggunakan Evaporator 30 cc, Pipa Osilasi

  3 /

  8 inci dan head 1,8 m.

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume keluaran air (ml) Waktu rata-rata (menit)

  0:01:17 0:02:04 240 0:01:41 0:04:13 0:04:25 250 0:04:19 0:05:02 0:33:02 7740 0:19:02

Tabel 4.5. Percobaan ke-5, Volume Air Keluaran Menggunakan Evaporator 30 cc, Pipa Osilasi

  3 /

  8 inci dan head 1,5 m.

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume keluaran air (ml) Waktu rata-rata (menit)

  0:01:51 0:03:30 250 0:02:40 0:04:54 0:04:59 270 0:04:57 0:05:20 0:05:27 290 0:05:24 0:05:46 0:05:51 300 0:05:48

Tabel 4.5. Percobaan ke-5, Volume Air Keluaran Menggunakan Evaporator 30 cc, Pipa Osilasi

  3 /

  8

  inci dan head 1,5 m (lanjutan)

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume keluaran air (ml) Waktu rata-rata (menit)

  0:06:14 0:06:20 320 0:06:17 0:06:27 0:06:34 340 0:06:30 0:06:44 0:06:58 400 0:06:51 0:07:15 0:07:48 510 0:07:31 0:07:58 0:08:05 530 0:08:01 0:08:14 0:08:47 650 0:08:30 0:09:23 0:09:57 780 0:09:40 0:10:00 0:32:05 7220 0:21:03

Tabel 4.6 Percobaan ke-6, Volume Air Keluaran Menggunakan Evaporator 30 cc, Pipa Osilasi

  3 /

  8 inci dan head 1,5 m.

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume keluaran air (ml) Waktu rata-rata (menit)

  0:01:37 0:04:00 240 0:02:49 0:04:40 0:05:32 350 0:05:06 0:05:41 0:05:42 360 0:05:41 0:05:57 0:06:03 400 0:06:00 0:06:30 0:06:40 430 0:06:35 0:06:50 0:06:56 460 0:06:53 0:07:15 0:07:20 500 0:07:17 0:07:30 0:07:41 600 0:07:35 0:07:53 0:08:05 700 0:07:59 0:08:24 0:08:30 720 0:08:27 0:08:37 0:08:42 760 0:08:39 0:08:52 0:09:01 800 0:08:56 0:09:09 0:09:14 830 0:09:11 0:09:22 0:09:26 850 0:09:24 0:09:30 0:09:43 940 0:09:36

Tabel 4.6 Percobaan ke-6, Volume Air Keluaran Menggunakan Evaporator 30 cc, Osilasi

  3 /

  8

  inci dan head 1,5 m (lanjutan)

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume keluaran air (ml) Waktu rata-rata (menit)

  0:10:03 0:10:26 1080 0:10:15 0:10:41 0:10:47 1150 0:10:44 0:10:53 0:11:00 1240 0:10:56 0:11:25 0:11:32 1280 0:11:28 0:11:41 0:11:46 1300 0:11:43 0:12:22 0:12:34 1420 0:12:28 0:12:53 0:12:58 1440 0:12:56 0:13:05 0:13:11 1490 0:13:08 0:13:19 0:13:40 1560 0:13:29 0:13:50 0:13:57 1590 0:13:54 0:14:02 0:14:19 1670 0:14:10 0:14:37 0:14:54 1740 0:14:46 0:15:02 0:15:14 1820 0:15:08 0:15:21 0:15:30 1840 0:15:26 0:15:35 0:15:41 1860 0:15:38 0:15:48 0:16:00 1960 0:15:54 0:16:16 0:16:22 2000 0:16:19 0:16:30 0:16:50 2180 0:16:40 0:17:00 0:17:12 2290 0:17:06 0:17:21 0:17:28 2320 0:17:25 0:17:48 0:17:55 2350 0:17:52 0:18:13 0:18:23 2440 0:18:18 0:18:36 0:18:44 2490 0:18:40 0:19:00 0:19:18 2640 0:19:09 0:19:41 0:19:53 2780 0:19:47 0:20:13 0:20:19 2810 0:20:16 0:20:23 0:20:43 2840 0:20:33 0:20:56 0:21:04 2900 0:21:00 0:21:16 0:21:25 2960 0:21:21 0:22:54 0:23:00 3160 0:22:57 0:23:19 0:23:27 3220 0:23:23 0:23:49 0:24:08 3320 0:23:58 0:24:23 0:24:30 3360 0:24:26 0:24:43 0:24:53 3430 0:24:48

Tabel 4.6 Percobaan ke-6, Volume Air Keluaran Menggunakan Evaporator 30 cc, Pipa Osilasi

  3 /

  8

  inci dan head 1,5 m (lanjutan) Setelah beberapa kali penelitian dengan pembakaran evaporator, evaporator mengalami penggelembungan dan setelah dilakukan pengukuran ulang terhadap volume evaporator, ternyata volumenya naik menjadi 160 cc.

Tabel 4.7. Percobaan ke-7 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi

  3 /

  8 inci dan volume 160 cc, head 2,5 m.

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume keluaran air (ml) Waktu rata- rata (menit)

  0:03:52 0:04:10 100 0:04:01 0:05:25 0:05:30 170 0:05:28 0:05:42 0:05:45 190 0:05:44 0:06:02 0:06:06 210 0:06:04 0:06:32 0:06:38 240 0:06:35 0:06:52 0:06:57 290 0:06:54

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume keluaran air (ml) Waktu rata-rata (menit)

  0:25:30 0:25:40 3560 0:25:35 0:26:09 0:26:16 3650 0:26:12 0:26:33 0:26:41 3670 0:26:37 0:28:33 0:28:40 3880 0:28:36 0:28:50 0:28:58 3900 0:28:54 0:29:13 0:29:20 3910 0:29:17 0:29:29 0:30:03 4100 0:29:46 0:30:12 0:30:21 4120 0:30:17 0:30:38 0:30:50 4220 0:30:44 0:31:05 0:31:25 4380 0:31:15 0:31:30 0:31:38 4400 0:31:34 0:31:50 0:31:56 4440 0:31:53 0:32:04 0:32:12 4460 0:32:08 0:32:33 0:32:40 4550 0:32:36

Tabel 4.7. Percobaan ke-7 Volume Air Keluaran Pada Variasi Pipa Osilasi

  3 /

  8

  inci dan volume 160 cc, head 2,5 m (lanjutan)

  Waktu air mulai keluar (menit) Waktu berhenti keluarnya air (menit) Volume keluaran air (ml) Waktu rata- rata (menit)

  0:07:40 0:07:43 380 0:07:41 0:07:56 0:07:59 390 0:07:58 0:08:34 0:08:38 410 0:08:36 0:09:01 0:09:06 440 0:09:03 0:09:17 0:09:22 460 0:09:20 0:09:33 0:09:37 500 0:09:35 0:09:48 0:09:51 510 0:09:50 0:10:04 0:10:11 540 0:10:07 0:10:21 0:10:27 570 0:10:24 0:10:38 0:10:44 600 0:10:41 0:10:57 0:11:02 630 0:10:59 0:11:15 0:11:20 650 0:11:18 0:11:34 0:11:40 670 0:11:37 0:11:51 0:11:55 680 0:11:53 0:12:09 0:12:15 700 0:12:12 0:12:24 0:12:32 720 0:12:28 0:13:00 0:13:05 730 0:13:03 0:13:12 0:13:25 740 0:13:18 0:16:05 0:16:27 800 0:16:16 0:16:46 0:16:50 830 0:16:48 0:17:13 0:17:30 880 0:17:21 0:17:43 0:17:47 900 0:17:45 0:17:52 0:18:00 980 0:17:56 0:18:25 0:18:29 1000 0:18:27 0:18:41 0:18:45 1020 0:18:43 0:19:12 0:19:16 1080 0:19:14 0:19:42 0:19:47 100 0:19:45 0:20:00 0:20:04 1120 0:20:02 0:20:11 0:20:16 1170 0:20:13 0:20:59 0:21:03 1200 0:21:01

Tabel 4.7. Percobaan ke-7, Volume Air Keluaran menggunakan evaporator 160 cc, Pipa Osilasi

  3 /

  8 inci dan head 2,5 m (lanjutan).