POMPA AIR PULSE JET ENERGI TERMAL DENGAN EVAPORATOR MIRING Tugas akhir - Pompa air pulse jet energi termal dengan evaporator miring - USD Repository
POMPA AIR PULSE JET ENERGI TERMAL DENGAN EVAPORATOR MIRING Tugas akhir
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin Diajukan Oleh:
NASIUS SARTONO NIM : 065214032 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2010
THERMAL ENERGY PULSE JET WATER PUMP WITH SLOPING EVAPORATOR Final project
Presented as partitial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering by
NASIUS SARTONO NIM : 065214032 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY 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 diterbitkan oleh orang lain. Sehingga karya tulis yang kami buat ini adalah asli karya tim penulis.
Yogyakarta 27 Juli 210 penulis
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya Mahasiswa Universitas Sanata Dharma: NAMA : NASIUS SARTONO NIM : 065214032
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
POMPA AIR PULSE JET ENERGI TERMAL
DENGAN EVAPORATOR MIRING
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap menyantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta 27 Juli 210 Yang menyatakan,
Nasius Sartono
INTISARI
Air menjadi kebutuhan pokok manusia dan dalam pemanfaatannya selalu dibutuhkan energi, baik energi manusia maupun energi mekanik yang dalam penyediaannya perlu biaya tinggi. Untuk penghematan energi perlu diadakannya rekayasa energi misalkan rekayasa energi matahari selain ramah lungkungan energi ini juga selalu tersedia sepanjang masa, selain energi matahari sumber energi lain di dunia adalah angin dan air. Sumber energi ini belum dimanfaatkan secara optimal dalam pengembangan teknologi khususnya teknologi sederhana dan tepat guna. Pada kesempatan ini penulis mengadakan penelitian pompa energi termal jenis water pulse
o
jet dengan kemiringan evaporator 40 , hal ini dimaksudkan untuk pengembangan
lebih lanjut dengan menggunakan energi surya. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti, yaitu mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi ( η pompa).
Pompa termal pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama yaitu, (1) Rangkaian katup, (2) Pipa osilasi atau tuning pipe, (3) Evaporator, (4) Pemanas. Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu, (1) Variasi diameter selang osilasi, (2) Variasi ketinggian head, (3) variasi api ( daya pemanas). Variabel-variabel yang diukur antara lain, (1) Temperatur evaporator sisi uap (T1) , (2) Temperatur evaporator sisi bagian bawah (T2), (3) Temperatur air keluaran (T3). Hasil penelitian menunjukkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.11 watt terdapat pada variasi head: 3 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi ½ inci, dan debit 238.9 ml/menit. Efisiensi pompa (
η pompa) maksimum 0,00720% terdapat pada variasi head: 3 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi ½ inci, dan debit 238.9 ml/menit. Debit (Q) maksimum 256.7 ml/menit terdapat pada variasi pemanas: 1470 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi ½ inci.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan karunia yang telah diberikan, 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 Pulse
Jet Energi Termal Dengan Evaporator Miring ” ini karena adanya bantuan dan
kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
3. Ir. FA Rusdi Sambada, M.T. Selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Ir. YB. Lukiyanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5. Seluruh Dosen Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
6. Laboratorium Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ijin untuk menggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.
7. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
maka penulis terbuka untuk menerima keritik 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.
Yogyakarta 27 Juli 2010
Penulis
DAFTAR ISI
TITLE PAGE ................................................................................................ iiHALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ......................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ....................................................... vPERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ....... vi
INTISARI ...................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ................................................................................... viii
DAFTAR ISI .................................................................................................. xDAFTAR TABEL ......................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xviii
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................. 1 1.l Latar Belakang ................................................................................ 1
1.2 Perumusan Masalah ........................................................................ 2
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ....................................................... 2
x
BAB II. DASAR TEORI ............................................................................... 4
2.2 Dasar Teori ..................................................................................... 6
BAB III. METODE PENELITIAN ............................................................. 12
3.1 Deskripsi Alat ................................................................................. 12
3.2 Prinsip Kerja Alat ............................................................................ 14
3.3 Variabel Yang Divariasikan ............................................................ 15
3.4 Variabel Yang Diukur ..................................................................... 17
3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data ........................................ 18
3.6 Analisa Data ................................................................................... 18
3.7 Peralatan Pendukung ....................................................................... 19
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 20
4.1 Data Penelitian ................................................................................ 20
4.2 Perhitungan ..................................................................................... 34
4.2.1. Perhitungan Pompa ............................................................... 34
4.3 Grafik dan Pembahasan Pompa ...................................................... 39 xi
BAB V. PENUTUP ........................................................................................ 55
Kesimpulan ..................................................................................... 555.2 Saran ................................................................................................ 55
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 57
LAMPIRAN xiixiii DAFTAR TABEL head: 2 m, diameter selang osilasi:
20
4.9 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 735 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
3 /
8
inci.......................................................4.10 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi head: 1 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
3 /
8 inci.......................................
20
3 /
21
21
21
22
22
22
23
8
inci.......................................................4.8 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 735 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
3 /
8
inci......................................................
8
inci.......................................................4.2 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1470 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
3 /
8
inci.......................................................4.3 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1470 watt, head:2 m, diameter selang osilasi: 3 /inci..........................................................
4.4 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1102.5 watt, Head: 2 m, diameter selang osilasi:
3
/
4.5 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1102.5 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
8
inci.......................................................3 /
8
inci.......................................................4.6 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1102.5 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
3 /
8
inci......................................................4.7 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 735 watt, head: 2 m diameter selang osilasi:
3 /
23
xiv
2
inci......................................................4.19 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 735 watt, head: 2 m diameter selang osilasi:
1
/
2 inci...................................................
4.20 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 735 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
1 /
2
inci......................................................4.21 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 735 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
1 /
23
3 /
24
24
24
25
25
25
26
26
26
8
inci.......................................................4.18 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi head: 3 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
4.11 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi head: 1 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
4.14 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi head: 2 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
3 /
8
inci.......................................................4.12 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi head: 1 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
3 /
8
inci.......................................................4.13 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi head: 2 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
3 /
8
inci.......................................................3 /
8
inci.......................................................
8
inci.......................................................4.15 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi head: 2 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
3 /
8
inci.......................................................4.16 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi head: 3 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
3 /
8
inci.......................................................4.17 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi head: 3 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
3 /
27
xv
2
inci.......................................................4.30 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi head:1 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
1
/
2
inci....................................................4.31 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi head:2 m, pemanas: 1470 watt diameter selang osilasi:
1 /
2 inci........................................................
4.32 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi head:2 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
1 /
27
1 /
27
28
28
28
29
29
29
30
30
2
inci.......................................................4.29 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi head:1 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
4.22 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1102.5 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
4.25 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1470 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
1 /
2
inci.......................................................4.23 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1102.5 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
1 /
2
inci.......................................................4.24 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1102.5 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
1 /
2
inci.......................................................1 /
2 inci........................................................
2
inci.......................................................4.26 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1470 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
1 /
2
inci......................................................4.27 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1470 watt, head: 2 m, diameter selang osilasi:
1 /
2
inci.......................................................4.28 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi head:1 m, pemanas: 1470 watt diameter selang osilasi:
1 /
30
xvi
31
4.41 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi diameter selang osilasi:
1 /
2 inci, pemanas: 1470 watt, head: 2 m...........................................................
4.42 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi diameter selang osilasi:
1 /
2 inci, pemanas: 1470 watt, head: 2 m..........................................................
4.43 Data perhitungan daya spritus...........................................................................
4.44 Perhitungan pompa variasi api dengan diameter selang osilasi: ⅜ inci
head: 2 m.........................................................................................................
31
1 /
31
32
32
32
33
33
33
34
35
2 inci, pemanas: 1470 watt, head:..................................................................
4.40 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi diameter selang osilasi:
4.33 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi head:2 m, pemanas: 1470 watt diameter selang osilasi:
4.36 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi head:3 m, pemanas: 1470 watt diameter selang osilasi:
1 /
2 inci........................................................
4.34 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi head:3 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
1 /
2
inci.......................................................4.35 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi head:3 m, pemanas: 1470 watt, diameter selang osilasi:
1 /
2
inci.......................................................1 /
8 inci, pemanas: 1470 watt, head: 2 m..........................................................
2 inci........................................................
4.37 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi diameter selang osilasi:
3 /
8 inci, pemanas: 1470 watt, head: 2 m..........................................................
4.38 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi diameter selang osilasi:
3 /
8 inci, pemanas: 1470 watt, head: 2 m..........................................................
4.39 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi diameter selang osilasi:
3 /
36
xvii
4.45 Perhitungan pompa variasi api dengan diameter selang osilasi: ½ inci
head: 2 m.........................................................................................................
4.46 Perhitungan pompa variasi head dengan diameter selang osilasi: ⅜ inci
pemanas 1470 watt...........................................................................................
4.47 Perhitungan pompa variasi head dengan diameter selang osilasi: ½ inci
pemanas 1470 wat............................................................................................
4.48 Perhitungan pompa dengan variasi diameter selang osilasi, dengan head: 2m
pemanas 1470 watt...........................................................................................
37
38
38
38
DAFTAR GAMBAR
2.2. Gambar pompa air energi termal jenis fluidyn pump .................................. 7
2.3. Gambar pompa air energi termal jenis nifte pump ...................................... 7
2.4. Gambar pompa air energi termal jenis water pulse jet................................ 8
2.5. Evaporator tegak pompa air energi termal jenis water pulse jet ............... 8
2.6. Gambar pharaoh pump saat siklus hisap.................................................... 9
2.7. Gambar pharaoh pump saat siklus buang................................................... 9
3.1 Gambar skema alat penelitian..................................................................... 12
3.2 Gambar detail evaporator............................................................................ 13
3.3 Gambar variasi pemanas............................................................................. 15
3.4 Gambar variasi head.................................................................................... 16
3.5 Gambar variasi diameter selang osilasi....................................................... 16
3.6 Gambar posisi termokopel pada pompa...................................................... 17
4.1 Grafik hubungan variasi diameter selang osilasi dengan daya pompa, pada head: 2m, pemanas: 1470 watt.................................................................... 39
4.2 Grafik hubungan variasi diameter selang osilasi dengan efisiensi pompa, pada head: 2m, pemanas: 1470 watt…….................................................... 40
xviii
4.3 Grafik hubungan pemanas dengan daya pompa pada head: 2 m .............. 41
4.5 Grafik hubungan head dengan daya pompa pada pemanas: 1470 watt.... 42
4.6 Grafik hubungan head dengan efisiensi pompa pada pemanas: 1470 watt....…………………………………………………………….. 43
4.7 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi pemanas:
1470 watt, head: 2 m, dan diameter selang osilasi: ½ inci……………...
44
4.8 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi pemanas:
1102.5 watt, head: 2 m, dan diameter selang osilasi: ½ inci…………...
45
4.9 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi pemanas: 735
watt, head: 2 m, dan diameter selang osilasi: ½ inci...............................
45
4.10 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi variasi pemanas: 1470 watt, head: 2 m, dan diameter selang osilasi: 46 ⅜ inci......................
4.11 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi head: 1 m, pemanas: 1102.5 watt, dan diameter selang osilasi: 46 ⅜ inci…………….
4.12 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi head: 2 m,
pemanas: 735 watt, dan diameter selang osilasi: ½ inci..........................
47
4.13 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi head: 3 m,
pemanas: 1470 watt, dan diameter selang osilasi: ½ in………………...
47
4.14 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi head: 1 m,
pemanas: 1470 watt, dan diameter selang osilasi: ½ inci……………....
48
xix
xx
49
54
53
51
51
50
49
48
4.15 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi head: 2 m,
pemanas: 1470 watt, dan diameter selang osilasi: ½ inci…………..…..
4.22 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada posisi T2 (temperatur
bagian bawah evaporator), selang osilasi: ½ inci, head 2 m……………
4.21 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada posisi T1 (temperatur
bagian atas evaporator / uap), selang osilasi: ½ inci, head 2 m……….
4.20 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada posisi T2 (temperatur bagian bawah evaporator), selang osilasi: ⅜ inci, head 2 m………........
4.19 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada posisi T1 (temperatur bagian atas evaporator / uap), selang osilasi: ⅜ inci, head 2 m………...
4.18 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi head: 3 m, pemanas: 1470 watt, dan diameter selang osilasi: ⅜ inci. ………………
4.17 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi head: 2 m, pemanas: 1470 watt, dan diameter selang osilasi: ⅜ inci. ……………....
4.16 Grafik hubungan t (menit) dengan T (ºC) pada variasi head: 3 m, pemanas: 1470 watt, dan diameter selang osilasi: ⅜ inci…....................
1.1.
Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan pokok manusia bahkan semua makhluk hidup membutuhkannya, dalam pemanfaatannya selalu dibutuhkan energi untuk memindahkan dari suatu tempat ketempat lain baik dengan energi manusia ataupun energi listrik seperti pompa dengan energi listrik atau jenis pompa yang menggunakan sumber energi minyak bumi yang dapat meringankan kerja manusia, tetapi semua itu memiliki dampak yaitu pembakaran dari sumber energi selalu menimbulkan polusi udara dan pencemaran lingkungan yang dapat menimbulkan
global warming , oleh sebab itu energi terbarukan yang ramah lingkungan menjadi
alternatif penting dalam mengatasi masalah tersebut. Selain itu belum semua daerah di Indonesia dapat menikmati jaringan listrik dan penggunaan energi listrik menyebabkan biaya penyediaan air menjadi lebih mahal, sehingga mengurangi kemampuan masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidup yang lain.
Sumber energi terbesar di dunia adalah energi matahari selain ramah lungkungan energi ini juga selalu tersedia sepanjang masa, selain energi matahari sumber energi lain di dunia adalah angin dan air. Sumber energi ini belum dimanfaatkan secara optimal dalam pengembangan teknologi khususnya teknologi sederhana dan tepat guna.
2
Pada kesempatan ini penulis mengadakan penelitian pompa energi termal
o
pengembangan lebih lanjut dengan menggunakan energi surya. Dalam memanfaatkan energi surya tersebut bisa menggunakan kolektor plat parabolik jenis tabung sehingga mempunyai peluang dimanfaatkan dalam masyarakat untuk diaplikasikan sebagai teknologi sederhana dan tepat guna.
1.2. Perumusan Masalah
Pada penelitian ini membuat model pompa air energi termal dengan kemiringan evaporator 40 , ketinggian head ( 1 m, 2 m, dan 3 m ), diameter selang osilasi ( inci ⅜
1
dan / inci ), daya pemanas 735 watt, 1102.5 watt, dan 1470 watt, mengetahui debit
2
(Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa ( η pompa). waktu pemompaan (t out) dan besarnya volume keluaran yang dihasilkan (V).
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian adalah: Mengetahui kinerja pompa air energi termal jenis pulsa jet air (Water Pulse
o Jet ) dengan posisi kemiringan evaporator 40 , dengan menghitung debit (Q),
daya pompa (Wp) dan efisiensi ( η pompa).
3
Adapun manfaat dari penelitian adalah: 1. Menambah kepustakaan tentang pompa air energi termal.
2. Menambah pengetahuan tentang pompa air energi termal.
3. Dapat dikembangkan menjadi pompa air energi surya.
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 sistem. Waktu pengembunan tergantung pada luasan optimum koil pendingin (Wong, 2001).
5 Pemodelan pompa air energi surya dengan kolektor pelat datar, dari gerafik data
yang memiliki titik didih dibawah 60
C, unjuk kerja wash benzene yang titik didihnya 40 C bisa deterapkan sebagai fluida kerja ( Triyono setiyo nugroho, V.
Erwan widyarto. W, Bima tambara putra, 2009 ) Pompa air energi termal dengan evaporator 26 cc dan pemanas 78 watt, menunjukkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.119 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaankran 0 ºC dan pendingin udara, efisiensi pompa (
ηpompa) maksimum 0,152 % padavariasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara, debit (Q) maksimum 0,417 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,75, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara (Widagdo, 2009).
Pompa air energi termal dengan evaporator 44 cc dan pemanas 78 watt, dari data yang diperoleh menunjukkan daya pompa (Wp) maksimum adalah 0.167 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara, efisiensi pompa (
ηpompa) maksimum 0,213 % pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara, debit (Q) maksimum 0,376 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,75, bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara (Triyono Setiyo Nugroho, 2009).
6
2.2.Dasar Teori
termal dengan jenis pulsa jet air (water pulse jet), pompa air energi termal dengan jenis fluidyn pump dan pompa air energi termal dengan jenis nifte pump. Pada penelitian ini dibuat pompa energi termal jenis pulsa jet air (water pulse jet) dengan menggunakan fluida kerja spirtus karena merupakan jenis pompa air energi termal yang paling sederhana dibandingkan yang lain.
Untuk jenis-jenis pompa air dapat dilihat pada gambar berikut ini: Keterangan :
1. Fluida air
2. Sisi uap
3. Sisi panas
4. Sisi dingin
5. Tuning pipe
6. Katup hisap
7. Katup buang
Gambar 2.1 Pompa air energi termal jenis pulsajet air (Water Pulse Jet)7 Keterangan :
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 pumpKeterangan :
1. Kekuatan piston
2. Beban
3. Silinder displacer
4. Evaporator
5. Kondenser
6. Katup
7. Saturator
8. Difusi kolom
9. Perpindahan panas Gambar 2.3 Pompa air energi termal jenis nifte pump .
8 Keterangan :
Tuning pipe 2. Kran osilasi 3. Gelas ukur 4. Tangki hisap 5. Katup hisap satu arah 6. Katup buang satu arah 7. Selang keluaran 8.
vaporator 9. Pendingin 10.
Kran pengisi fluida 11. Rangka Gambar 2.4 Pompa air energi termal jenis water pulse jet.
Gambar 2.5 Evaporator tegak pompa air energi termal jenis water pulse jet.9 Gambar 2.6 Pharaoh pump saat siklus hisap.
Gambar 2.7 Pharaoh pump saat siklus buang.10 Debit pemompaan yaitu jumlah volume air yang dihasilkan tiap satuan waktu (detik)
V
(2.1)
Q = t
dengan: v : volume air (ml) t : waktu yang diperlukan (detik)
Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:
W = . g . Q . H ρ (2.2)
P
dengan:
3
: massa jenis air (kg/m ) ρ
2
g : percepatan gravitasi (m/s )
3 Q : debit pemompaan (m /s)
H : head pemompaan (m) Daya spirtus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :
∆ m . c . T p
= W spirtus (2.3) t
11
dengan : 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 spirtus (watt)
Wspritus W P pompa
=
η
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Deskripsi Alat
pompa air jenis pulsa Pompa termal yang digunakan dalam penelitian ini adalah o jet (water pulse jet pump), . Berikut ini adalah dengan kemiringan evaporator 40 gambar skema alat penelitian.
Pompa termal
Gambar 3.1 Skema alat penelitian.
13 Keterangan pompa :
1
1. Selang osilasi / inci 8. Katup buang satu arah
2
3
2. Selang osilasi / inci 9. Katup hisap satu arah
8
3. Kran osilasi 10. Tangki hisap
4. Rangka 11. Tutup saluran udara
5. Corong air keluaran 12. Kaleng spirtus
6. Gelas ukur 13. Evaporator
7. Selang air keluaran Evaporator Bahan : pipa tembaga.
3 Diameter : / inci.
8 Gambar 3.2 Detail evaporator.
14 Pompa termal pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama yaitu: 1.
Evaporator menggunakan bahan dari pipa tembaga sebagai bagian yang dipanasi.
2. Pemanas / pembakar yang terbuat dari kaleng sebagai tempat bahan bakar spirtus.
3. Rangkaian katup yang terdiri dari dua buah katup yaitu katup hisap dan katup buang.
4. Pipa osilasi atau tuning pipe.
3.1 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 dikarenakan adanya penurunan tekanan didalam pompa
(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 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. Pompa dilengkapi dengan
15
dua katup satu arah masing-masing pada sisi hisap dan sisi tekan. Fungsi katup
adalah agar pada langkah hisap atau tekan air mengalir ke tujuan dan tidak
kembali ke sumber.3.2 Variabel Yang Divariasikan
Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu: 1.
Variasi pemanas ( 735 watt, 1102.5 watt dan 1470 watt ) 2. Variasi ketinggian head ( 1 ; 2 dan 3 m ).
3
1 3. / dan / inci ).
8
2 Variasi diameter selang osilasi ( Berikut ini adalah skema gambar variabel yang divariasikan :
Gambar 3.3 Variasi pemanas.
16 Gambar 3.4 Variasi head
Gambar 3.5 Variasi diameter selang osilasi17 Variabel yang Diukur Variabel-variabel yang diukur antara lain : Temperatur evaporator sisi uap (T1) ,
- Temperatur evaporator sisi bagian bawah (T2) ,
- Temperatur air keluaran (T3) ,
- 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).
18
3.3 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; 2 dan 3 m.
2. Mengatur penggantian diameter selang osilasi yang akan dipakai. spirtus.
3.
( 2 ; 3 dan 4 volume Mengatur penggantian jumlah volume spritus, masing-masing 50 cc ).
4. Mengisi fluida kerja pada evaporator dan sistem.
5. Memasang termokopel dan alat ukur yang digunakan. 6. spirtus .
Mengisi bahan bakar 7. Mulai menyalakan bagian pemanas evaporator.
8. Mencatat suhu T1, T2, T3, waktu, serta volume air yang dihasilkan pompa 9.
.
Ulangi no 1 – 8 pada pengujian selanjutnya
3.4 Analisa Data
Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : temperatur sisi
uap (T1), temperatur sisi dibawah evaporator (T2), temperatur air keluar dari
pompa (T3), volume output air (V) dan waktu pemompaan (t) untuk menghitung
debit aliran air (Q) pada variasi tertentu. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan
debit aliran (Q) untuk menghitung daya pompa (W ) dan efisiensi pompa ( ).
p η pompa19 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 waktu dengan cara diisi secara terus menerus.
d.
Thermo Logger Alat ini digunakan untuk mengukur suhu evaporator pada posisi T1 dan T2 serta air keluaran pada posisi T3 per menit.
e.
Termokopel Digunakan untuk mendeteksi suhu dan menghubungkan ke display.
f.
Gyipsum Gyipsum digunakan sebagai dudukan kaleng spritus, karena gyipsum memiliki sifat tahan api yang baik selain itu juga mudah dibentuk.
g.
Adaptor Adaptor digunakan sebagai penyearah supply pada Thermo Logger
BAB IV 4.1. Data Penelitian Dari penelitian ini diperoleh data pompa seperti pada tabel 4.1 sampai dengan
Tabel 4.2 Data II temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1470 watt, head: 2 m dan diameter selang osilasi:09:00 89 45 28 200
400
28
51
219
51 28 200 06:00
38 28 03:00 206
C) Volume (ml) 00:00 61
C) T3 (
C) T2 (
Waktu (menit) T1 (
8 inci.
/
3
tabel 4.42
Tabel 4.1 Data I temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1470 watt, head: 2 m dan diameter selang osilasi:28
48
180
09:00 192 50 28 350 11:02
06:00 195 50 28 320
03:00 178 51 28 170
28
34
34
C) Volume (ml) 00:00
C) T3 (
C) T2 (
/ 8 inci. Waktu (menit) T1 (
3
170
21 Tabel 4.3 Data III temperatur dan debit pompa pada variasi pemanas: 1470 watt, head:
3 Waktu (menit)
C) T2 (
/ 8 inci. Waktu (menit) T1 (
10:11
221
52
27
125