POMPA AIR ENERGI TERMAL MENGGUNAKAN DUA EVAPORATOR PARALEL DENGAN VOLUME 70 CC TUGAS AKHIR - Pompa air energi termal menggunakan dua evaporator pararel dengan volume 70 cc - USD Repository

  

POMPA AIR ENERGI TERMAL

MENGGUNAKAN DUA EVAPORATOR PARALEL

DENGAN VOLUME 70 CC

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Untuk

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Di Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

  

ARDI SUSATYA

NIM : 065214055

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

  

THERMAL ENERGY WATER PUMP

USING TWO PARALLEL EVAPORATOR

WITH 70 CC VOLUME

Final Project

  

Presented as a partial fulfillment to obtain

the Sarjana Teknik degree

In Mechanical Engineering study program

by

  

ARDI SUSATYA

Student Number : 065214055

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

  

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 yang kita kenal 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.

  Dalam penelitian ini dibuat pompa air energi termal menggunakan dua

evaporator paralel dengan volume 70 cc dengan simulasi penelitian menggunakan

bahan bakar spirtus.. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh penelitian ini, yaitu

dapat mengetahui debit pemompaan, daya pompa dan efsiensi pompa air energi

termal mengggunakan dua evaporator paralel, Pompa air energi termal terdiri dari 4

(empat) komponen utama, (1) evaporator, (2) Kotak pemanas/pembakar dengan

bahan spirtus, (3) katup satu arah dan (4) selang osilasi. Variabel-variabel yang

diukur pada pengujian pompa adalah temperatur sisi uap (T1) dan (T2), temperatur

sisi dibawah pemanas pada sambungan T (T3), temperatur 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) 281,4 ml/menit, daya pompa

maksimum (Wp) 0.102 watt, efisiensi pompa maksimum ( η pompa) 0,065 %.

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., selaku Dekan Fakultas Sains dan Tekonogi Universitas Sanata Dharma.

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

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

  4. Bapak Ir, FA. Rusdi Sambada, M.T., selaku 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. Aluisius Kris Martanto, Ag. Budi Santosa dan Natan Vino Harsanto, teman seperjuangan dalam pembuatan penyelesaian Tugas Akhir ini.

  10. Yang terkasih Fransisca Yeni Subagyo yang memberikan motivasi dalam berbagai hal.

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

  12. 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 ...................................................................................... viii

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

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii

DAFTAR TABEL …………………………………………………………… xvi

  

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

  1.1. Latar Belakang ............................................................................... 1

  1.2. Rumusan Masalah .......................................................................... 2

  1.3. Tujuan Penelitian ........................................................................... 3

  1.4. Manfaat Penelitian ......................................................................... 3

  1.5. Batasan Masalah ............................................................................. 4

  

BAB II DASAR TEORI .................................................................................. 5

  2.1. Penelitian Yang Pernah Dilakukan ............................................... 5

  2.2. Dasar Teori .................................................................................... 7

  2.3. Penerapan Rumus .......................................................................... 13

  3.4. Variabel Yang Diukur ................................................................... 20

  3.5. Metode dan Langkah Pengambilan Data ....................................... 21

  3.6. Analisa Data .................................................................................. 22

  3.7. Peralatan Pendukung ..................................................................... 22

  

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 24

  4.1. Data Penelitian Alat ....................................................................... 24

  4.2. Perhitungan Pompa ....................................................................... 32

  4.3. Grafik dan Pembahasan Pompa ..................................................... 35

  

BAB V PENUTUP ........................................................................................... 53

  5.1. Kesimpulan .................................................................................... 53

  5.2. Saran .............................................................................................. 54

  5.3. Penutup ........................................................................................... 54

  

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 55

LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

  2.1 Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis Pulsajet Air .............................. 8

  2.2 Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump .......................... 9

  2.3 Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump ............................ 9

  10 2.4 Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ..........................

  2.5 Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump .................................. 10

  2.6 Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump .................................. 11

  2.7 Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump .................................. 11

  2.8 Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis Water Pulsejet ............................ 12

  2.9 Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis Water Pulsejet ............................ 12 3.1 Gambar Skema Alat Penelitian .......................................................................

  15 .................................................................................

  3.2 Gambar Detil Evaporator 16 3.3 Gambar Variasi Head .......................................................................................

  18 ......................................................

  3.4 Gambar Variasi Diameter Selang Osilasi

  19

  3.5 Gambar Posisi Evaporator ........................................................................ 19 ...............................................

  3.6 Gambar Posisi Termokopel Pada Evaporator

  20

  4.1 Gambar Grafik Hubungan Variasi Head Dengan Daya Pompa .......................

  Menggunakan Dua Evaporator dan Selang Osilasi 3/8 inci

  35

  4.2 Gambar Grafik Hubungan Head Dengan Efisiensi Pompa ......................

  Menggunakan Dua Evaporator dan Selang Osilasi 3/8 inci

  36

  4.3 Gambar Grafik Hubungan Variasi Diameter Selang Osilasi Dengan ...................

  Daya Pompa Menggunakan Dua Evaporator dan Head 1,8 m

  37

  4.4 Gambar Grafik Hubungan Variasi Diameter Selang Osilasi Dengan .........................

  Efisiensi Menggunakan Dua Evaporator dan Head 1,8 m.

  38

  4.5 Gambar Grafik Hubungan Posisi Evaporator (35 cc) Dengan Daya Pompa Menggunakan Selang Osilasi 3/8 dan Head 1,8 m ..........................

  39

  4.7 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Temperatur (ºC) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,5 m dan Diameter Selang ................................................................................................... Osilasi 3/8 inci

  40

  4.8 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Debit (ml/men) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci ...................................................................................................

  41

  4.9 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Daya Pompa (watt) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8inc i……………………………………………………………….

  41

  4.10 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan η Pompa (%)

  Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci ...................................................................................................

  42

  4.11 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Temperatur (ºC) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. .................................................................................................

  42

  4.12 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Debit (ml/men) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,8 m dan Diameter Selang ................................................................................................... Osilasi 3/8 inci

  43

  4.13 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Daya Pompa (watt) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci ...................................................................................................

  43

  4.14 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan η Pompa (%)

  Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci ...................................................................................................

  44

  4.15 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Temperatur (ºC) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 2,5 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. .................................................................................................

  44

  4.17 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Daya Pompa (watt) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 2,5 m dan Diameter Selang ................................................................................................. Osilasi 3/8 inci.

  45

  4.18 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan η Pompa (%)

  Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 2,5 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci ...................................................................................................

  46

  4.19 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Temperatur (ºC) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 1/2 inci. .................................................................................................

  46

  4.20 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Debit (ml/men) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 1/2 inci. .................................................................................................

  47

  4.21 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Daya Pompa (Watt) Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 1/2 inci ...................................................................................................

  47

  4.22 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan η Pompa (%)

  Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,8 m dan Diameter Selang ................................................................................................. Osilasi 1/2 inci.

  48

  4.23 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Temperatur (ºC) Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kiri, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ............................................................

  48

  4.24 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Debit (ml/men) Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kiri, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ............................................................

  49

  4.25 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Daya Pompa (watt) Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kiri, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ...........................................................

  49

  4.27 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Temperatur (ºC) Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kanan, Head 1,8 m ............................................................ dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci

  50

  4.28 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Debit (ml/men) Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kanan, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ............................................................

  51

  4.29 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Daya Pompa (Watt) Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kanan, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ..........................................................

  51

  4.30 Gambar Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan η Pompa (%)

  Menggunakan Satu Evaporator (35cc) Pada Posisi Kanan, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ..........................................................

  52

  

DAFTAR TABEL

  4.1 Tabel Data I Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 1,5 m dan Diameter ........................................................................................ Selang Osilasi 3/8 inci.

  24

  4.2 Tabel Data II Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ........................................................................................

  24

  4.3 Tabel Data III Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 1,5 m dan Diameter ........................................................................................ Selang Osilasi 3/8 inci.

  25

  4.4 Tabel Data I Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ........................................................................................

  25

  4.5 Tabel Data II Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ........................................................................................

  26

  4.6 Tabel Data III Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 1,8 m dan Diameter ........................................................................................ Selang Osilasi 3/8 inci.

  26

  4.7 Tabel Data I Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 1/2 inci. ........................................................................................

  26

  4.8 Tabel Data II Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 1,8 m dan Diameter ........................................................................................ Selang Osilasi 1/2 inci.

  27

  4.9 Tabel Data III Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal

  4.10 Tabel Data I Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 2,5 m dan Diameter ...................................................................................... Selang Osilasi 3/8 inci.

  28

  4.11 Tabel Data II Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 2,5 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ......................................................................................

  28

  4.12 Tabel Data III Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Dua Evaporator, Head 2,5 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. .....................................................................

  29

  4.13 Tabel Data I Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kiri, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. .................................................

  29

  4.14 Tabel Data II Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kiri, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. .................................................

  30

  4.15 Tabel Data III Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kiri, ....................................... Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci.

  30

  4.16 Tabel Data I Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kanan, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. .................................................

  31

  4.17 Tabel Data II Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kanan, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. .................................................

  31

  4.18 Tabel Data III Temperatur dan Debit Penelitian Pompa Air Energi Termal Dengan Menggunakan Satu Evaporator (35 cc) Pada Posisi Kanan, Head 1,8 m dan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci. ..........................

  31

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Air adalah sumber kehidupan dan sumber daya alam yang tidak akan

pernah tergantikan untuk kebutuhan hidup manusia sehari-hari. Pada umumnya air

dipergunakan 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 air tersebut dipergunakan

sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber ke tempat yang

memerlukan.

  Pompa air yang kita kenal 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 penting

dalam mengatasi masalah tersebut.

  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.

1.2 Rumusan Masalah

  Unjuk kerja pompa air energi termal tergantung pada lama waktu penguapan

  3

awal fluida kerja dalam sistem. Pada penelitian ini model pompa air energi termal

yang digunakan yaitu menggunakan dua evaporator paralel dengan volume 70 cc,

ketinggian atau head (2,5 m; 1,8 m dan 1,5 m), 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).

1.3 Tujuan Penelitian

  Tujuan dari penelitian pompa air energi termal yang telah dilakukan ini antara lain :

  1. Membuat model pompa air energi termal jenis pulsejet air (water pulse jet) menggunakan dua evaporator paralel dengan volume 70 cc

  2. Mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi (η pompa) maksimum pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulsejet).

  3. Membandingkan kinerja selang osilasi 3/8 inci dengan selang osilasi 1/2 inci.

1.4 Manfaat Penelitian

  Manfaat perancangan karya Tugas Akhir yang telah dibuat adalah sebagai berikut :

  4 3. Mengurangi ketergantungan penggunaan minyak bumi dan listrik

1.5 Batasan Masalah

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

  1. Perancangan pompa air energi termal menggunakan menggunakan dua evaporator paralel dengan volume 70 cc yang terbuat dari tembaga.

  2. Variasi pengambilan data yang dilakukan mencangkup head selang air keluaran 1,5 m ; 1,8 m dan 2,5 m serta diameter selang osilasi berukuran 1/2 inci dan 3/8 inci untuk head 1,8 m.

  3. Pengukuran suhu meliputi temperatur kedua pipa evaporator bagian atas, temperatur pada sambungan pipa paralel dan temperatur udara ruang.

  4. Pengambilan semua data dan volume air keluaran diambil saat memulai pembakaran dan setiap selang waktu 3 menit selanjutnya sampai api padam.

  5. Rugi-rugi gesekan, belokan dan kekentalan fluida dalam pipa diabaikan.

  6. Pompa air energi termal menggunakan sumber panas dengan bahan bakar spirtus.

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

pengembunan uap. Waktu pemanasan tergantung pada jumlah fluida awal dalam

  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

Y.V., 2009).

  Pemodelan pompa air energi surya dengan kolektor pelat datar, dari grafik

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 (Nugroho S.T., dkk, 2009) Pompa air energi termal dengan evaporator 26 cc dan pemanas 78 watt, dari

data yang diperoleh 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 (

  η pompa) maksimum 0,152 % pada variasi 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 m, 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

  

kran 0 ºC dan pendingin udara, debit (Q) maksimum 0,376 (liter/menit) pada variasi

ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0ºC dan pendingin udara (Nugroho S.T., 2009).

  Pompa air energi termal dengan evaporator 39 cc dan pemanas 266 watt, dari

data yang diperoleh menunjukkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.139 watt

pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 30ºC dan pendingin udara, efisiensi

pompa ( 0.060 % pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan

  η pompa) maksimum

  0,697

  

kran 30 ºC dan pendingin udara, debit (Q) maksimum (liter/menit) pada variasi

  bukaan kran terbuka penuh

  

ketinggian head 1,75 m, dan pendingin udara (Suhanto M.,

2009).

  Pompa air energi termal dengan evaporator 64 cc dan pemanas 266 watt, dari

data yang diperoleh menunjukkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.162 watt

pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0ºC dan pendingin udara, efisiensi

  %

  

pompa ( pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan

η pompa) maksimum 0,208

kran 0 ºC dan pendingin udara, debit (Q) maksimum 0,568 (liter/menit) pada variasi

ketinggian head 1,75 m bukaan kran 0ºC dan pendingin udara (Widyarto V.E.,

2009).

2.2. Dasar Teori

  Pompa air energi termal umumnya adalah pompa air energi termal dengan

  

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

Gambar 2.1 Pompa Air Energi Termal Jenis pulsajet Air (Water Pulsejet)

  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 7. Saturator

  

Discharge Suction

Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump (Sumber : Reinhold, 1983)

   Discharge Suction

Gambar 2.5 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte PumpGambar 2.6 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump (Sumber : http://www.packratworkshop.com/pics/single-ani.gif)

  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.

  Evaporator

9.

Pendingin

10.

  Kran pengisi fluida

11.

Rangka Gambar 2.8 Pompa Air Energi Termal Jenis water pulse jet.

2.3 Penerapan Rumus

  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 : t T c m

  W p spirtus

  ∆ = . .

  (2.3) dengan : m air : massa air (kg) C p

  : panas jenis air (J/K) ∆ 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

  Keterangan pompa :

  1. Evaporator

  2. Kotak Pemanas (spritus)

  3

  3. Corong Air Keluaran

  4. Gelas ukur

  10

  9

  5. Selang air keluaran

  6. Katup buang satu arah

  1

  7. Katup hisap satu arah

  11

  5

  8 Tangki hisap

  6

  9. Selang Osilasi 1/2 inci

  7

  10. Selang Osilasi 3/8 inci

  4

  2

  11. Kran Osilasi

  8

  12. Kerangka

  12 Evaporator : Bahan : pipa tembaga,

Gambar 3.2 Detil Evaporator

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

  Dua buah evaporator dengan panjang masing-masing 30 cm.

  3.

  30 cm 5 cm

1,3 cm

1,3 cm

2. Kotak pemanas/pembakar dengan bahan spirtus.

  3.2 Prinsip Kerja Alat

  Pompa air yang digunakan adalah pompa air jenis pulsajet (water pulsejet

  

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

  fluida kerja dan kemudian evaporator dipanaskan dengan pemanas bahan bakar spritus. Evaporator berfungsi untuk penguapan dan pengembunan 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 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. Setiap satu langkah tekan pompa (karena uap bertekanan mendorong air masuk pompa) dan satu langkah hisap (karena uap mengembun yang disebabkan oleh pendinginan) disebut satu siklus namun siklus ini berlangsung cepat dengan hentakan (pulse). 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. Variasi posisi 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

Gambar 3.3 Variasi Head Selang Osilasi Selang Osilasi

  1/2 inci 3/8 inci Kran Selang Osilasi

Gambar 3.4 Variasi Diameter Selang Osilasi

  Evaporator kanan Evaporator kiri

3.4 Variabel yang Diukur

  Variabel-variabel yang diukur antara lain :

• Temperatur pipa sisi uap (T1 dan T2 )
• Temperatur pada sambungan T (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).

  T2 T1 T3 T4

  Lingkungan

3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data

  Metode pengumpulan data adalah cara-cara memperoleh data melalui percobaan alat. Metode yang dipakai untuk mengumpulkan data yaitu menggunakan metode langsung. Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat.

  Langkah – langkah pengambilan data pompa : 1.

  Alat diatur pada ketinggian head 1,5 m; 1,8 m dan 2,5 m.

  2. Mengatur penggantian diameter selang osilasi yang akan dipakai.

  3. Mengatur penggantian jumlah volume spirtus (volume spirtus, 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 .

  3.6 Analisa Data

  Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : temperatur sisi uap (T1) dan (T2), temperatur sambungan T (T3), temperatur 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

  p pompa ( ). 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.

  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 Alat

  Dari penelitian ini diperoleh data pompa seperti pada tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.24

Tabel 4.1 Data I Temperatur dan debit penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua Evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi

  3/8 inci.

  Waktu (menit) T1 T2 T3 T4

  Volume (ml)

  0 32

  32

  

27

  25 3 150 294 32 25 280 6 235 380 33 25 480 9 256 333 35 26 420 12 206 309

38

26 620

15 182 296 40 26 500

  

18 170 306 38 26 420

21 162 293 38 26 430

21:28 116 313 38 26

  80 22:48 67 214 37 26

  20 Tabel 4.2 Data II Temperatur dan debit penelitian pompa air energi termal dengan

  menggunakan dua Evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi 3/8 inci.

  Waktu

(menit) T1 T2 T3 T4 Volume (ml)

0 48

  64

  35

  26 3 276 355 34 26 220 6 322 355 38 26 780

Tabel 4.2 Data II Temperatur dan debit penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua Evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi

  

18 246 315 40 26 400

19:07 139 323

40

26 140 21 80 344

  Volume (ml)

  Waktu (menit) T1 T2 T3 T4

  3/8 inci.

Tabel 4.4 Data I Temperatur dan debit penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 1,8 m dan diameter selang osilasi

  20 22:18 51 213 37 26

  26

  38

  34 26 200 6 361 323 37 26 660 9 236 325 40 26 540 12 276 326

40

26 440

15 243 315 40 26 460

  3/8 inci. (Lanjutan).

  Waktu

(menit) T1 T2 T3 T4 Volume (ml)

0 42 54 35 26 3 267 339

  selang osilasi 3/8 inci.

Tabel 4.3 Data III Temperatur dan debit penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua Evaporator, head 1,5 m dan diameter

  20 21:51 67 208 37 26

  26

  38

  Waktu

(menit) T1 T2 T3 T4 Volume (ml)

21 85 308

  0 29 37 29 27 3 223 252 34 27 420 6 323 342

35

27 840 9 361 363 38 27 840

12 306 372 40 27 800

Tabel 4.5 Data II Temperatur dan debit penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 1,8 m dan diameter selang osilasi

  selang osilasi 3/8 inci.

  20 22:48 48 208 36 27