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........................................................ 40

  DAFTAR 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 ................... 25

  1

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 penelitian

  Pompa 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 aluminium

  2. 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 ⋅ gHQ 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 %