Karakteristik pompa air energi termal dengan massa fluida kerja 185 gr - USD Repository
Karakteristik Pompa Air Energi Termal Dengan Massa
Fluida Kerja 185 gr
Skripsi Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Program Studi Sains dan Teknologi
Oleh:
Pramuditya Asmara Yunanta
NIM : 055214040
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
CHARACTERISTIC OF THERMAL WATER PUMP WITH 185 GRAM
MASS OF WORKING FLUID
FINAL ASSIGNMENT
Presented as a meaning for gaining engineering holder in Mechanical Engineering study programme by
Pramuditya Asmara Yunanta
Student Number : 055214040
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
ii
ABSTRAK
Sumber air umumnya terletak lebih rendah dari tempat air tersebut digunakan, sehingga diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber ke tempat dimana air tersebut digunakan. Dalam kehidupan sehari–hari banyak kita jumpai, pompa air yang dioperasikan menggunakan 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 untuk mendapatkan bahan bakar minyak. Selain bahan bakar minyak, sebenarnya ada energi alternatif lain yang dapat digunakan untuk penggerak pompa air, salah satunya adalah energi termal. Sebagai contoh energi termal dapat berasal dari alam (energi surya atau panas bumi) dapat juga menggunakan panas buang sisa hasil industri. Tetapi informasi tentang 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 untuk menjajagi kemungkinan pembuatan pompa air energi surya. Karena kendala cuaca, energi surya disimulasikan dengan kompor spirtus. Dari penelitian ini dapat diketahui debit, efisiensi sensibel, efisiensi laten, efisiensi sistem dan daya pompa yang dapat dihasilkan.
Pada penelitian ini akan dibuat model pompa air menggunakan pompa membran, dengan menggunakan fluida kerja spirtus. Pompa air energi surya umumnya terdiri dari 3 (tiga) komponen utama yaitu: (1) evaporator, (2) pompa air dan (3) kondenser. Sebagai data diperlukan variabel-variabel yang harus diukur vi dengan menguanakan fluida kerja spirtus 185 gram antara lain temperatur fluida kerja mula-mula (T k1 minimum ), temperatur fluida kerja setelah selang waktu tertentu (T k1 ), temperatur air pendingin masuk kondenser (T ), temperatur air pendingin
maksimum k3
keluar kondenser (T k2 ), dan Daya Kompor (Wk). Untuk selanjutnya dari variabel- variabel tersebut dilakukan perhitungan untuk mendapatkan massa uap fluida kerja (m g ), daya pemompaan (Wp), fraksi uap (X uap ), efisiensi evaporator ( η C ) dan efisiensi sistem ( η Sistem ). Efisiensi kolektor terdiri dari efisiensi sensibel kolektor ( η S ) dan efisiensi laten kolektor ( η L ). Data tersebut diperoleh dengan fluida kerja spirtus dan memvariasikan (head) pemompaan yaitu 0,5 m; 1 m; 1,5 m; 2 m.
Dari hasil penelitian diperoleh, daya pompa maksimum sebesar 0,1002 Watt, pada ketinggian 1,5 meter. Efisiensi sensibel kolekor maksimum sebesar 42,6628 %, terjadi pada ketinggian 0,5 meter. Efisiensi laten maksimum sebesar 2.3103 % terjadi pada ketinggian 1,5 meter. Efisiensi sistem maksimum sebesar 0,1506 % terjadi pada ketinggian head 1,5 meter dan debit maksimum sebesar 0,4084 ltr/menit terjadi pada ketinggian head pemompaan 1,5 meter. vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan . anugrah-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat penulis selesaikan tepat pada waktunya. Tugas akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
.
Dharma Judul tugas akhir yang diambil adalah Karakteristik Pompa Air Energi termal
Dengan Massa Fluida Kerja 185 gram. Adapun alasan penulis memilih judul ini, adalah adanya penggunaan pompa air listrik di masyarakat untuk memenuhi kebutuhan air dalam kehidupan sehari-hari, sehingga penulis mencoba mencari solusi bagaimana cara untuk mengatasi kebutuhan akan air dalam masyarakat tanpa menggunakan energi listrik. Jika dibuat dalam skala ukuran yang besar, pompa air energi termal ini akan menghasilkan debit air yang sangat besar. Pada kesempatan ini perkenankan 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 Program Studi Teknik Mesin dan Dosen Pembimbing Akademik.
3. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
4. Serta semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu per satu, yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
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 penelitian dan tugas akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.Terima kasih.
Yogyakarta, 30 Desember 2008 Penulis ix
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i TITLE PAGE .................................................................................................. ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................. iii HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ......................................................... v ABSTRAK ...................................................................................................... vi HALAMAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ................................................ viii KATA PENGANTAR .................................................................................... ix DAFTAR ISI ................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiii
BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................. 1 1.l Latar Belakang ................................................................................. 1
1.2 Perumusan Masalah ........................................................................ 2
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ....................................................... 2
BAB II. LANDASAN TEORI
2.1 Dasar Teori ..................................................................................... 3
2.1 Cara Kerja Alat .............................................................................. 7 2.2 Penelitian ........................................................................................
8 BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Deskripi Alat ................................................................................... 10
3.2 Peralatan Pendukung ....................................................................... 11
3.3 Variabel Yang Divariasikan ............................................................ 12
3.4 Analisa Data .................................................................................... 13
3.5 Jalannya Penelitian .......................................................................... 13
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian dengan Massa Fluida Kerja 185 gram ................... 15
4.2 Pengolahan Dan Perhitungan .......................................................... 20
4.2.1 Perhitungan Untuk Variasi head 0.5 meter ............................ 20
4.2.2 Hasil Perhitungan Variasi head 1 meter ................................ 23
4.2.3 Hasil Perhitungan Variasi head 1.5 meter ............................. 24
4.2.4 Hasil Perhitungan Variasi head 2 meter ................................ 24
4.3 Grafik Hasil Perhitungan Data Dan Pembahasan ........................... 25
BAB V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 40
5.2 Saran ................................................................................................ 40 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 41 LAMPIRAN .................................................................................................... 42
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Skema sistem alat penelitian ...................................................... 7Gambar 3.1. Penempatan termokopel ............................................................ 10Gambar 4.1. Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 0.5 meter. ...................................................... 26Gambar 4.2. Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 1 meter .......................................................... 26Gambar 4.3. Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 1.5 meter ....................................................... 27Gambar 4.4. Grafik hubungan daya pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 2 meter .......................................................... 28Gambar 4.5. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada head pemompaan 0.5 meter ....................................................... 28Gambar 4.6. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada head pemompaan 1 meter .......................................................... 29Gambar 4.7. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada head pemompaan 1.5 meter........................................................ 30Gambar 4.8. Grafik hubungan efisiensi sensibel dengan waktu pada head pemompaan 2 meter........................................................... 31Gambar 4.9. Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu pada head pemompaan 0.5 meter ....................................................... 32Gambar 4.10. Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu pada head pemompaan 1 meter........................................................ 32Gambar 4.11. Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu pada head pemompaan 1.5 meter..................................................... 33Gambar 4.12. Grafik hubungan efisiensi laten dengan waktu pada head pemompaan 2 meter........................................................ 34Gambar 4.13. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada head pemompaan 0.5 meter ....................................................... 35Gambar 4.14. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada head pemompaan 1 meter........................................................ 35Gambar 4.15. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada head pemompaan 1.5 meter..................................................... 36Gambar 4.16. Grafik hubungan efisiensi sistem dengan waktu pada head pemompaan 2 meter........................................................ 37Gambar 4.17. Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 0.5 meter ...................................................... 38Gambar 4.18. Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 1 meter........................................................ 38Gambar 4.19. Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 1.5 meter..................................................... 39Gambar 4.20. Grafik hubungan debit pemompaan dengan waktu pada head pemompaan 2 meter........................................................ 40DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data variasi ketinggian 0.5 meter ....................................................... 15Tabel 4.2. Data variasi ketinggian 1, meter . ........................................................ 16Tabel 4.3. Data variasi ketinggian 1.5 meter . ...................................................... 17Tabel 4.4. Data variasi ketinggian 2 meter .......................................................... 18Tabel 4.5. Data percobaan pemansan air ............................................................. 21Tabel 4.6. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 0,5 meter ................ 23Tabel 4.7. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 1 meter. .................. 24Tabel 4.8. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 1,5 meter. ............... 24Tabel 4.9. Data hasil perhitungan dengan head pemompaan 2 meter ................... 251
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air merupakan salah satu kebutuhan pokok masyarakat, yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari masyarakat untuk minum, memasak, mencuci dan lain-lain. Sumber air yang tersedia biasanya terletak lebih rendah atau berada di bawah permukaan tanah, misalnya sumur atau bak penampungan. Maka diperlukan pompa air untuk mengalirkan dari sumber air menuju ke tempat dimana air tersebut akan digunakan.
Karena perkembangan teknologi yang pesat maka ada beberapa alternatif pompa yang dapat dipilih diantaranya pompa air yang 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, sehingga biaya yang dikeluarkan relatif lebih mahal. Jika penyediaan air dilakukan dengan tenaga manusia maka bukan hanya tenaga tetapi waktu untuk melakukan kegiatan lain yang lebih produktif akan berkurang.
Alternatif lain adalah memanfaatkan sumber energi alam untuk memompa air, adalah dengan memanfaatakan energi air, angin atau energi surya. Pemanfaatan energi surya untuk memompa air dapat dilakukan dengan dua cara yaitu menggunakan sel surya atau menggunakan kolektor surya. Menggunakan kolektor termal merupakan teknologi yang sederhana dan murah sehingga mempunyai peluang dimanfaatkan masyarakat untuk memompa air. Informasi tentang unjuk
2 kerja kolektor surya untuk memompa air atau yang lebih sering disebut pompa air energi surya di indonesia belum banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinannya.
1.2. Perumusan Masalah
Untuk mengetahui debit (Q) dan Efisiensi ( η) yang dihasilkan pompa air energi surya kolektor kaca parabola silinder dengan fluida kerja spirtus dengan menggunakan pipa alumunium dan variasi ketinggian pemompaan yang digunakan yaitu 0,5 m; 1 m; 1,5 m dan 2 meter. Karena faktor cuaca maka energi termal yang dihasilkan dari radiasi sinar matahari diganti dengan menggunakan kompor spirtus.
Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.3.
Tujuan penelitian yaitu mengetahui daya pemompaan, efisiensi sensibel, efisiensi laten, efisiensi sistem dan debit yang dihasilkan.
Manfaat penelitian yaitu :
1. Dapat dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan energi surya, sehingga dapat diaplikasikan menjadi alat yang berguna bagi masyrakat.
2. Pembuatan pompa air energi surya menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang didukung kemampuan industri lokal.
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Dasar Teori
Daya Kompor Daya kompor diperoleh dengan memanaskan sejumlah air dengan menggunakan kompor spirtus. Sehingga untuk memperoleh daya kompor dapat menggunakan persaman berikut
m . C . Δ T a p Wk =
(1)
t
Dengan : Wk : Daya Kompor (W) m a : massa air (kg) C P : panas jenis fluida kerja (J/(kg.K)) t : waktu pemanasan (s)
: kenaikan temperatur air (
C) ΔT
Efisiensi Sensibel Evaporator Efisiensi sensibel evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa fluida kerja dalam evaporator dari temperatur awal sampai temperatur penguapan dengan jumlah energi termal yang datang selama interval waktu tertentu.
m . C . Δ T f P
(2) η =
S Wk . dt dengan : C P : panas jenis fluida kerja (J/kg.K) dt : lama waktu pemanasan (s) Wk : Daya Kompor (W) m f : massa fluida kerja pada evaporator (kg) ΔT
: kenaikan temperatur fluida kerja (
C) Efisiensi Laten Evaporator
Efisiensi laten evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan fluida kerja dengan jumlah energi yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi laten evaporator dapat dihitung dengan persamaan :
(3) dengan : dt : lama waktu pembentukan uap (s) Wk : Daya kompor (W) h fg : panas laten fluida yang dipanasi (J/(kg)) m g : massa uap fluida kerja (kg)
Massa uap fluida kerja (m
g
) Massa uap fluida kerja adalah bersarnya uap yang dihasilkan fluida kerja saat penguapan. Massa uap fluida kerja (m
g
) dapat dihitung dengan:
V m g ⋅ = ρ (4) Wk dt h m fg g L
. .
= η dengan:
3
ρ : massa jenis uap (kg/m )
3 V : volume langkah kerja pompa membran (m )
Efisiensi Evaporator Efisiensi evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang berguna (menaikkan temperatur dan menguapkan fluida kerja) dengan jumlah energi yang datang selama waktu tertentu atau efisiensi evaporator merupakan jumlah efisiensi sensibel dan efisiensi laten evaporator. Efisiensi kolektor dapat dihitung dengan persamaan :
= + η η η (5)
C S L
dengan: η S : efisiensi sensibel kolektor η L : efisiensi laten kolektor
Daya Pemompaan Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:
W g Q H P = ρ . . . (6)
dengan:
3
: massa jenis air (kg/m ) ρ
2
g : percepatan gravitasi (m/s )
3 Q : debit pemompaan (m /s)
H : head pemompaan (m) Fraksi Uap Fraksi uap yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:
m uap
X = × 100 % uap
(7)
m evp
dengan : m = massa uap (kg)
uap
m evp = massa evaporator (kg) Efisiensi Sistem
Efisiensi sistem didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi sistem dapat dihitung dengan persamaan :
W P
η = (8)
Sistem Wk
dengan : Wk : daya kompor (Watt) Wp : daya pemompaan (Watt)
Debit pemompaan Debit yang dihasilkan setiap kali pemompaan setiap satu satuan waktu. Persamaan untuk menghitung debit adalah sebagai berikut :
V buang
Q buang = Δ t 1
(9) Dengan : Q buang = Debit pemompaan (ltr/s)
=
V Volume air yang dihasilkan (ltr) buang =
Δ t Waktu pemompaan (s) 1
2.2. Cara Kerja Alat
Gambar 2.1. Skema alat penelitianPompa air yang digunakan adalah pompa jenis membran. Kondenser yang digunakan dapat berbentuk tabung. Pada penelitian ini sebagai pendingin kondenser digunakan air dalam tangki dan dihubungkan ke kondenser dengan pipa. Tangki diletakkan lebih tinggi dari kondenser agar air pendingin dapat bersirkulasi secara alami tanpa perlu menggunakan pompa.
Evaporator dipanasi dengan kompor spirtus yang berfungsi untuk menguapkan fluida kerja dan menyalurkannya ke pompa. Karena menerima uap bertekanan pompa melakukan kerja mekanik mendorong air yang ada di pompa ke tempat tujuan (tangki atas). Uap masuk ke kondenser mengalami pengembunan dan fluida kerja kembali ke evaporator. Pengembunan uap ini menyebabkan tekanan dalam pompa turun (dibawah tekanan atmosfir atau vakum) sehingga air dari sumber masuk dalam pompa melalui katup satu arah, 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 di kondenser) disebut satu siklus. 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, dan pada langkah hisap air yang dihisap adalah air dari sumber bukan air dari tangki atas. Fluida kerja yang digunakan umumnya adalah fluida cair misalnya air atau fluida cair yang mempunyai titik didih yang rendah (agar mudah menguap).
2.3. 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., 1996). Sebuah prototipe pompa air energi surya yang bekerja dengan siklus Rankin diuji untuk mengetahui unjuk kerjanya menggunakan fluida kerja refrijeran R 113 (Spindler et. al, 1996). Penelitian unjuk kerja pompa air energi surya termal dengan kolektor pelat datar seluas 1 m2, variasi tinggi head 6, 8 dan 10 m memperlihatkan bahwa ukuran vesel uap fluida kerja berpengaruh pada unjuk kerja pompa (Sumathy, 1999). Penelitian secara teoritis pompa air energi surya termal 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 surya termal 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). Penelitian pompa air
2
energi surya termal menggunakan kolektor pelat datar sederhana seluas 1 m , fluida kerja ethyl ether menghasilkan kapasitas pemompaan 700-1400 l/hari tergantung pada ketinggian head (6-10 m). Efisiensi sistem mencapai 0,42-0,34 % (Wong, 2001). Penelitian pompa air energi surya termal dengan menggunakan model matematis memperlihatkan unjuk kerja pompa ditentukan oleh fraksi uap dari siklus.
Daya pompa meningkat dengan naiknya temperatur maksimum siklus, sementara penurunan efisiensi disebabkan kerugian panas karena proses penguapan dan pengembunan air (Mahkamov, 2005).
10
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Deskripsi Alat
Pompa air energi termal pada penelitian ini terdiri dari 3 komponen utama:
1. evaporator berupa pipa aluminium2. Pompa membran ( balon ) dengan fluida kerja.
3. Kondenser sebagai tempat pengembunan sehingga uap air dapat menjadi fluida cair dan kembali ke kolektor.
Gambar dan Keterangan
Skema pompa air energi surya dapat dilihat sebagai berikut :
5
9
3
4
2
12
13
14
8
7
10
11
1
6 Gambar 3.2. Penempatan Termokopel
11 Keterangan:
1.Pipa alumunium yang dipanasi sebagai evaporator
2.Saluran fluida kerja
3.Kondenser
4.Pompa membran
5.Tangki pendingin kondenser
6.Bak penampung air bagian bawah
7.Katup satu arah sisi masuk pompa
8.Katup satu arah sisi tekan pompa
9.Saluran air hasil pemompaan
10.Bak penampung hasil pemompaan
11.Termokopel pada evaporator
12.Termokopel pada air masuk kondenser
13.Termokopel pada air keluar kondenser
14.Pipa penampung air
3.2 Peralatan Pendukung
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :
a. Manometer Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan fluida kerja pada saat pemompaan, pada sisi sebelum pompa.
12 b.
Stopwatch Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pengoperasian pompa air, waktu yang diperlukan untuk penguapan, maupun untuk menghitung waktu air mengalir .
c. Gelas Ukur Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari pompa air setelah jangka waktu tertentu. Gelas ukur yang dipakai maksimal dapat mengukur 1 liter.
d. Ember Ember digunakan untuk menampung air yang akan dipompa. Air didalam ember ini juga dijaga ketinggiannya agar sama dari waktu ke waktu dengan cara diisi secara terus menerus.
f. Thermometer Loger Alat ini digunakan untuk mengukur suhu pada evaporator, dan suhu air setelah atau sebelum masuk kondensor. Pencatatan dilakukan setiap 1 menit.
3.3 Variabel Yang Divariasikan
Adapun variabel yang digunakan dalam pengujian yaitu dengan menggunakan fluida spirtus dan variasi head pompa yang digunakan divariasikan sebanyak empat variasi yaitu 0,5 m; 1 m; 1,5 m dan 2 m.
13
3.4 Analisa Data
Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian yaitu :
1. Volume out put air (V) dan waktu tekan air (s) yang digunakan untuk menghitung debit aliran air (Q).
2. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan debit aliran (Q) untuk menghitung daya pompa (W p ).
3. Massa fluida pada evaporator (mf), perbedaan suhu (
∆T) dan waktu pemanasan dan penguapan (s) untuk menghitung efisiensi kolektor ( η c ).4. Perhitungan daya pompa (W p
) dan perhitungan daya kompor yang
digunakan (Wk) untuk menghitung efisiensi sistem (
η sistem ).
Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :
1. Hubungan daya pemompaan, efisiensi sensibel evaporator, efisiensi laten evaporator dan efisiensi sistem dengan waktu, menurut jumlah fluida kerja mula-mula, dan ketinggian head pemompaan
2. Hubungan efisiensi sensibel evaporator, efisiensi laten evaporator dan efisiensi sistem dengan daya pemompaan
3.5 Jalannya Penelitian
Tahapan Pelaksanaan :
a. Mempersiapkan pompa yang telah berisi fluida kerja dengan head pemompaan yang diinginkan.
b. Memanaskan fluida kerja dengan menggunaka kompor spirtus.
14
c. Mencatat suhu fluida kerja mula-mula (Tk1 minimum), suhu air
pendingin setelah (Tk2) dan sebelum (Tk3 )melalui kondensor, diikuti
pencatatan waktu menggunakan stopwacth.
d. Mencatat suhu fluida kerja pada saat terjadi pemompaan (Tk1
maksimum), suhu air pendingin setelah (Tk2) dan sebelum (Tk3)melalui kondensor, serta tekanan yang terbaca pada manometer (Pf).
e. Mencatat out put air yang dihasilkan (ml), bersamaan dengan
pencatatan waktu air mengalir (t.uap).
f. Mencatat suhu fluida kerja pada saat terjadi penghisapan (Tk1
minimum), suhu air pendingin setelah (Tk2) dan sebelum (Tk3) melalui kondensor.
g. Percobaan tersebut diulangi dengan ketinggian head pemompaan
sesuai dengan variasi yang dilakukan.15
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm
60
27
73
9 21 13:55 240
63
27 0.04 110
27
53
8 19 13:50 180 44 27 27 0.00 20 13:51
0.07
10
8
0.08
27
27
75
18 17 13:45 120 73 27 27 0.05 18 13:47 120
33
27
42
0.06
80
34 28 14:15 60 73 27 26 0.07
8
20
0.05
27
27
74
9 26 14:10 120 69 27 27 0.07 27 14:14 240
27 0.04 140
97
27
57
20 24 14:05 180 74 27 27 0.08 25 14:08 180
82
27 0.04 145
27
57
15 22 14:00 300 70 27 27 0.00 23 14:02 120
23
27
2
25
26
53
60
17 6 13:15 240 48 25 25 0.00 7 13:16
25
25
0.07
25
0.05
69
60
14 4 13:10 240 65 25 25 0.05 5 13:11
25 0.03 140 133
25
49
60
ml detik detik 1 13:00 26 25 26 0.00 2 13:05 120 45 24 25 0.02 3 13:06
25
38
4.1. Data Hasil Penelitian dengan Massa Fluida Kerja 185 gram Tabel 4.1. Data variasi ketinggian 0.5 meter.
7 12 13:30 120 69 27 26 0.08 13 13:33 300
75
17 14 13:35 120 73 27 26 0.08 15 13:40 300 70 27 26 0.00 16 13:43 180
24
23
0.08
26
27
72
26 0.05 150 120
49
26
54
12 9 13:20 120 69 26 25 0.08 10 13:25 300 49 27 26 0.00 11 13:28 180
69
25 0.05 100
26
61
8 8 13:18 120
27
16
Tabel 4.1. Data variasi ketinggian 0,5 meter ( lanjutan ).No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap
2
jam detik °C °C °C kg/cm ml detik detik 30 14:25 60
46
27
27
0.00 31 14:27 120
52
27
26
0.04
25
9
7 32 14:28 60
58
27
27
0.05
25
17
8 33 14:30 120
59
27
27
0.05
85
49
12 34 14:34 240
59
27
27 0.05 120
83
11 35 14:35 60
68
27
27
0.06 36 14:37 120
69
27
27
0.05
25
23
21 37 14:40 180
72
27
27
0.07 38 14:45 300
75
27
27
0.00 39 14:46 60
75
27
27
0.08
55
10
18 40 14:50 240
74
27
27
0.00 41 14:51 60
75
27
27
0.08
40
7
23 42 14:55 240
74
27
27
0.00 43 14:56 60
72
27
26
0.07
45
27
17 Tabel 4.2. Data Variasi ketinggian 1 meter.
Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap No
2
jam detik °C °C °C kg/cm ml detik detik 1 09:30
24
24
24
0.00 2 09:35 300
35
25
25
0.07 3 09:37 120
43
25
24
0.08
45
60
20 4 09:40 180
51
25
25
0.00 5 09:45 300
48
25
25
0.01 6 09:46 60 49 25 25 0.09 100 107 15 7 09:50 240
52
26
25
0.10 8 09:53 180
61
26
26
0.10
32
24
17 9 09:55 120
60
26
26
0.08 10 10:00 300
62
26
25
0.05 11 10:05 300
59
27
26
0.00 12 10:10 300
46
27
26
0.08
60 13 10:11
49
26
26
0.09
40
59
12 14 10:13 120
54
27
26
0.10
85
66
9
17
25
27
66
0.09 6 11:35 300
25
26
67
0.05 4 11:26 60 50 26 25 0.10 150 124 15 5 11:30 240
25
26
44
0.00 3 11:25 300
25
0.09 7 11:38 180
35
60
0.00 2 11:20
25
26
35
ml detik detik 1 11:19
2
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm
8 Tabel 4.3. Data Variasi ketinggian 1,5 meter.
63
25
38
0.00 30 11:10 300 53 27 27 0.08
0.13 12 11:55 300
26
26
68
0.12 14 12:03 180
26
27
68
0.10 13 12:00 300
26
27
67
26
27
27
67
0.12 11 11:50 300
26
27
54
0.00 9 11:43 180 51 26 26 1.20 141 229 10 10 11:45 120
26
27
41
0.00 8 11:40 120
26
85
27
Tabel 4.2. Data Variasi ketinggian 1 meter ( lanjutan ).65
51
9 21 10:35 60
67
65
0.00 20 10:34 240 50 27 27 0.08
27
27
65
0.00 19 10:30 300
26
27
32 18 10:25 180
27
22
30
0.09 17 10:22 120 65 27 27 0.01
26
27
65
9 16 10:20 300
16
20
ml detik detik 15 10:15 180 64 27 27 0.10
2
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm
27
0.08 22 10:39 240 64 27 27 0.10
27
0.00 26 10:52 120 51 27 26 0.08
44
0.05 29 11:05 300
27
27
44
24 28 11:00 300
37
40
10 27 10:55 180 65 27 27 0.10
74
80
27
40
27
44
0.05 25 10:50 300
27
27
67
0.10 24 10:45 300
27
27
66
27 23 10:40 60
50
0.13
18
27
0.13 35 13:20 300
67
27
26
0.13 36 13:25 300
67
26
27
0.00 37 13:30 300
67
27
27
0.10 38 13:35 300
66
27
61
26
0.13 32 13:10 420
27 0.11 143
87
17 31 13:03 180
58
26
26
41
15 34 13:15 120
27
26
0.00 33 13:13 180
49
27
26 0.11 140 241
27
0.12
44
ml detik detik 1 12:08
62
27
27
0.13 Tabel 4.4. Data Variasi ketinggian 2 meter No
Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm
2
24
27 0.12 138 254
24
24
0.00 2 12:10 120
29
25
24
15 43 13:55 240
27
5
38
15
2 39 13:40 300
67
27
26
0.08 40 13:47 420
27
50
26
0.00 41 13:50 180
43
27
26
0.08 42 13:51
60
27
0.00 30 13:00 180
Tabel 4.3. Data Variasi ketinggian 1,5 meter ( lanjutan ).0.13
27
26
0.00 19 12:22 120
68
26
26
30
0.13 18 12:20 300
90
19 20 12:25 180
69
27
26
0.13 21 12:30 300
67
26
27
0.00 16 12:11
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam Detik °C °C °C kg/cm
2
ml detik detik 15 12:10 420
67
27
26
60
27
67
27
26
0.12 48 142
37 17 12:15 240
69
70
26
26
26
69
27
26
0.13 27 12:50 300
69
27
0.12 28 12:55 300
67
69
27
27
0.11 29 12:57 120
40
27
2 26 12:45 240
26
0.08 22 12:32 120
26
41
27
26
0.00 23 12:35 180
48
27
0.08 24 12:35
0.14
50
27
26 0.11 115 140
15 25 12:41 360
66
27
26
0.08
19
27
54
27
27
0.05 22 13:34 240
56
27
0.17
26
6
13
18 23 13:35
60
54
27
0.09 21 13:30 300
27
0.15 24 13:40 300
54
27
27
0.16
10
40
5 18 13:15 240
27
57
27
0.03 19 13:20 300
56
27
27
0.05 20 13:25 300
27
53
60
60
27
26
0.17
3
5
39 29 13:55
54
0.01 28 13:54 240
27
27
0.07 30 14:00 300
59
27
27
58
27
27
3
27
0.06 25 13:44 240
53
27
27
0.16
17
27
19 26 13:45
60
58
27
27
0.16 27 13:50 300
51
61
0.10 17 13:11
Tabel 4.4. Data Variasi ketinggian 2 meter (lanjutan).24
69
25
24
0.16 7 12:30 300
54
26
0.00 8 12:35 300
24
54
26
25
0.17
32
27
0.16 6 12:25 300
25
53
0.02
No Waktu t Tk1 Tk2 Tk3 Pf Output t- tekan t- hisap jam detik °C °C °C kg/cm
2 Ml detik detik
3 12:13 180
43
25
24
48
70
57
5 4 12:15 120
48
25
24
0.10 5 12:20 300
10 9 12:45 600
26
26
28
0.11 14 13:02 120
67
27
27
0.16
8
48 15 13:05 180
27
57
27
26
0.02 16 13:10 300
59
27
27
59
25
27
0.04 10 12:50 300
54
27
26
0.05 11 12:53 180
58
26
0.12 13 13:00 300
0.17
40
37
37 12 12:55 120
72
27
27
0.11
20
4.2. Pengolahan dan perhitungan
4.2.1. Perhitungan Untuk Variasi Head 0.5 meter
Perhitungan debit dapat dihitung dengan persamaan 9, halaman 6:
- 6
3 V buang = 140 ml = 140.10 m
= 133 s ∆t
− 6 3 3 V buang
140 ⋅ 10 ( m )
m
Q = = = 0.0000011
buang ( ) s
Δ t 133 ( s ) 1 Perhitungan daya pompa ( Wp ) : Perhitungan daya pompa dapat dihitung dengan persamaan 6, halaman 5 :
W p = ρ ⋅ g ⋅ H ⋅ Q 3
kg
⎛ ⎞
m m
= 1000 ⋅ 9 , 81 ⋅ 0.5 m 0.0000011 ⋅ ⎜ 3 ⎟ 2 ( )
( ) ( ) s m s
⎝ ⎠ = 0,00516 Watt
Fraksi uap yang dihasilkan ( X uap ):
Perhitungan fraksi uap dapat dihitung dengan persamaan 7, halaman 6 :
m uap
= × X 100 % uap m evp
, 000011
X
= × 100 %
uap
, 185
X
= , 00592 %