pompa air energi termal menggunakan dua …repository.usd.ac.id/29970/2/065214010_full[1].pdf ·...

POMPA AIR ENERGI TERMAL

MENGGUNAKAN DUA EVAPORATOR PARALEL

DENGAN VOLUME 115 CC

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Untuk

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Di Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

AGUSTINUS BUDI SANTOSA

NIM : 065214010

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2010

i

POMPA AIR ENERGI TERMAL

MENGGUNAKAN DUA EVAPORATOR PARALEL

DENGAN VOLUME 115 CC

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Untuk

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Di Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

NIM : 065214010


PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2010

ii

THERMAL ENERGY WATER PUMP

USING TWO PARALLEL EVAPORATOR

WITH 115 CC VOLUME

Final Project

Presented as a partial fulfillment to obtain

the Sarjana Teknik degree

In Mechanical Engineering study program

by

Student Number : 065214010


MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2010

vii

INTISARI

Air sangat penting bagi kehidupan, tetapi tempat sumber mata air lebih

rendah dari tempat pemakaiannya sehingga diperlukan pompa untuk

mengalirkannya. Pada umumnya pompa air digerakkan oleh energi listrik tetapi

tidak semua daerah mampu menikmati jaringan listrik. Alternatif lain yang dapat

digunakan untuk penggerak pompa air adalah energi termal menggunakan bahan

bakar spritus. Tetapi unjuk kerja pompa air energi surya di Indonesia belum

banyak sehingga perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinan

pemanfaatannya. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti, yaitu dapat

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

jenis pulsajet air (Water Pulse Jet), Pompa air energi termal dengan Evaporator

Paralel 115cc terdiri dari 4 (empat) komponen utama, (1) evaporator, (2) pemanas,

(3) pendingin dan (4) tuning pipe (pipa osilasi). Variabel-variabel yang diukur

pada pengujian pompa adalah temperatur sisi bawah evaporator (T1), temperatur

sisi di bawah pemanas spirtus (T2), temperature sisi uap (T3), temperatur udara

sekitar (T4), V out dan t out pemompaan. Variasi yang dilakukan pada pengujian

pompa adalah ketinggian head (2,5 m, 1,8 m dan 1,5 m).Hasil penelitian

menunjukkan debit maksimum (Q) 478 (ml/menit), daya pompa maksimum (Wp)

0,1405 watt, efisiensi pompa maksimum (η pompa) 0,0901%.

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat

dan anugrah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat tersusun dan dapat terselesaikan

dengan lancar. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan

yang berupa dorongan, motivasi, doa, sarana, materi sehingga dapat

terselesaikannya Tugas Akhir ini. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima

kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya, antara lain

1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

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

4. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen Pembimbing Utama

Tugas Akhir.

5. Seluruh Dosen Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma.

6. Segenap staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan ilmu

pengetahuan kepada penulis sehingga sangat berguna dalam penyelesaian

Tugas Akhir ini.

7. Segenap staf karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata

Dharma.

ix

8. Aluisius Kris Martanto ,Natan Vino Harsanto dan Ardi susanto, teman

seperjuangan dalam pembuatan Tugas Akhir ini.

9. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin khususnya angkatan 2006 yang

telah berjuang bersama dan memberikan masukan-masukan serta dorongan

dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

10. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah

ikut membantu dalam menyelesaikan Laporan Tugas akhir.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki

dalam penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan saran dan

kritik, serta masukan dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga

penulisan Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun

pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta,10 Agustus2010

Penulis

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL …………………………………………………………..

TITLE PAGE …………………………………………………………………..

LEMBAR PENGESAHAN ……………………………………………………

DAFTAR DEWAN PENGUJI ………………………………………………..

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ……………………………………….

PERNYATAAN PUBLIKASI ………………………………………………...

INTISARI ……………………………………………………………………...

KATA PENGANTAR …………………………………………………………

DAFTAR ISI …………………………………………………………………..

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………….

DAFTAR TABEL ……………………………………………………………..

BAB I PENDAHULUAN …………………………………………………….

1.1 Latar Belakang ……………………………………………………

1.2 Rumusan Masalah ………………………………………………...

1.3 Tujuan Penelitian ………………………………………………....

1.4 Batasan Masalah ………………………………………………….

1.5 Manfaat Penelitian ………………………………………………..

BAB II DASAR TEORI ………………………………………………………

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ……………………………….

2.2 Dasar Teori ………………………………………………………..

2.3 Penerapan Rumus …………………………………………………

BAB III METODE PENELITIAN ……………………………………………

3.1 Deskripsi Alat ……………………………………………………

3.2 Prinsip Kerja Alat ……………………………………………….

3.3Variabel Yang Divariasikan ……………………………………………

i

ii

iii

iv

v

vi

vii

viii

x

xii

xvii

1

1

2

3

3

3

4

4

7

12

15

15

16

17

xi

3.4 Variabel Yang Diukur …………………………………………………..

3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data ………………………...

3.6 Analisa Data ……………………………………………………...

3.7 Peralatan Pendukung …………………………………………….

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN ……………………………………….

4.1 Data Penelitian …………………………………………………...

4.2 Perhitungan ………………………………………………………

4.3 Grafik dan Pembahasan Pompa ………………………………….

BAB V PENUTUP …………………………………………………………..

5.1 Kesimpulan ………………………………………………………

5.2 Saran ……………………………………………………………..

5.3 Penutup …………………………………………………………..

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………….

LAMPIRAN …………………………………………………………………..

19

20

22

22

24

24

35

38

62

62

63

63

64

66

xii

DAFTAR GAMBAR

2.1. Gambar Pompa Air Energi Termal Jenis pulsajet air ……………………………...

2.2 Gambar Pompa Air energi Termal Jenis Fluidyn Pump ...................................

2.3 Gambar Pompa Air energi Termal Jenis Nifte Pump .........................................

2.4 Gambar Pompa Air energi Termal Jenis Fluidyn Pump .....................................

2.5 Gambar Pompa Air energi Termal Jenis Nifte Pump ........................................



2.8 Gambar Pompa Air energi Termal Jenis Water Pulse Jet .................................

2.9 Evaporator Tegak Pompa Air Energi Termal Jenis water pulse jet ..................

3.1 Gambar Skema Alat Penelitian ........................................................................

3.2 Gambar Detail Evaporator ………………………………………………………..

3.3 Gambar Variasi Head ......................................................................................

3.4 Gambar Variasi Diameter Selang Osilasi .........................................................

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

3.6 Gambar Posisi Termokopel Pada Evaporator ..................................................

4.1 Grafik Hubungan Variasi Head Dengan Daya Pompa Menggunakan Dua

Evaporator dan Selang Osilasi 3/8 inci …………….........................................

4.2 Grafik Hubungan Head Dengan Efisiensi Pompa Menggunakan Dua Evaporator

dan Selang Osilasi 3/8 inci ….........................................................................

4.3 Grafik Hubungan Variasi Diameter Selang Osilasi Dengan Daya Pompa

Menggunakan Dua Evaporator dan Head 1.8 m ……………..........................

4.4 Grafik Hubungan Variasi Diameter Selang Osilasi Dengan Efisiensi

Menggunakan Dua Evaporator dan Head 1.8 m..……………………………...

4.5 Grafik Hubungan Posisi Evaporator (80cc) Dengan Daya Pompa Menggunakan

Selang Osilasi 3/8 dan Head 1,8 m ……….……………………………...........

4.6 Grafik Hubungan Posisi Evaporator (80cc) Dengan Efisiensi Pompa

Menggunakan Selang Osilasi 3/8 dan Head 1,8 m .…………………………….

7

8

8

9

9

10

10

11

11

14

15

17

18

18

20

38

39

40

41

42

43

xiii

4.7 Grafik Hubungan Posisi Evaporator (35cc) Dengan Daya Pompa

Menggunakan Selang Osilasi 3/8 dan Head 1,8 m .……........................................

4.8 Grafik Hubungan Posisi Evaporator 35cc vs Daya Pompa

Menggunakan Selang Osilasi 3/8 dan head 1,8 m ..….....................................

4.9 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Temperatur (ºC) Menggunakan Dua

Evaporator Pada Head 1,5m dan Menggunakan Diameter Selang Osilasi

3/8 inci ..........................................................................................................

4.10 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Debit (ml/menit) Menggunakan Dua


3/8 inci ……………………………………………….......................................

4.11 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Daya Pompa (watt) Menggunakan Dua


3/8 inci .……………………………………………………………..……...……

4.12 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Efisiensi Pompa (%) Menggunakan

Dua Evaporator Pada Head 1,5m dan Menggunakan Diameter Selang Osilasi

3/8 inci ……………………………………………..........................................



3/8 inci ………………………………………………..…………………...……

4.14 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Debit (ml/menit Menggunakan Dua


3/8 inci ……………………………………………….…….……………...……



3/8 inci …………………………………………………………………...…….



3/8 inci ……………….……………………………..…………………...……..


44

44

45

46

46

47

47

48

48

49

xiv

Evaporator Pada Head 1,8m dan Menggunaka Diameter Selang Osilasi

1/2 inci ………………………………………………………………….……...



1/2 inci ………………………………………………………………..….........

4.19 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Daya Pompa (watt) MenggunakanDua


1/2 inci ...……..…………………………………………………………………..



1/2 inci ……..……………………………………………………………………



3/8 inci .………………………………………….………………………………



3/8 inci ……..……………………………………………………….………….



3/8 inci ………………………………………………………………………….



3/8 inci ………………………………………………………………………….

4.25 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Temperatur (ºC) Menggunakan Satu

Evaporator(80cc) Dikiri Pada Head 1,8m dan Menggunakan Diameter Selang

Osilasi 3/8 inci ………………………………………………………………….

4.26 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Debit (ml/menit) Menggunakan Satu


49

50

50

51

51

52

52

53

53

xv

Osilasi 3/8 inci ..…………………………………………………………………

4.27 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Daya Pompa (watt) Menggunakan

Satu Evaporator(80cc) Dikiri Pada Head 1,8m dan Menggunakan Diameter

Selang Osilasi 3/8 inci ………………………………………………………….





Evaporator(80cc) Dikanan Pada Head 1,8m dan Menggunakan Diameter Selang

Osilasi 3/8 inci ………………………………………………………………….



Osilasi 3/8 inci ………………………………………………………………….


Satu Evaporator(80cc) Dikanan Pada Head 1,8m dan Menggunakan Diameter




Selang Osilasi 3/8 inci…………………………………………………………..



Osilasi 3/8 inci …………………………………………………………………...



Osilasi 3/8 inci ………………………………………………………………….





54

54

55

55

56

56

57

57

58

58

xvi





Osilasi 3/8 inci …….……………………………………………………………



Osilasi 3/8 inci …………………………………………………………………..






Selang Osilasi 3/8 inci …………………………………………………………...

.

59

59

60

60

61

xvii

DAFTAR TABEL

4.1 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan

menggunakan dua evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi

3/8 inci.............................................................................................................

4.2 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan


3/8 inci.............................................................................................................

4.3 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan

dengan menggunakan dua evaporator, head 1,5 m dan diameter selang

osilasi 3/8 inci................................................................................................



3/8 inci.............................................................................................................



3/8 inci.............................................................................................................



3/8 inci.............................................................................................................



24

24

25

25

26

26

xviii

1/2 inci.............................................................................................................



1/2 inci.............................................................................................................



1/2 inci............................................................................................................



3/8 inci............................................................................................................



3/8 inci...........................................................................................................



3/8 inci............................................................................................................


menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kiri, head 1,8 m dan

diameter selang osilasi 3/8 inci......................................................................



diameter selang osilasi 3/8 inci.....................................................................



diameter selang osilasi 3/8 inci..................................................................


27

27

28

28

29

29

30

30

31

xix

menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kanan, head 1,8 m dan
















diameter selang osilasi 3/8 inci. ....................................................................










4.25 Perhitungan Pompa Variasi Head Dengan Diameter Selang Osilasi ⅜ inci

31

31

32

32

32

33

33

34

34

xx

Dengan Dua Evaporator………………………..………………………….

4.26 Perhitungan Pompa Variasi Diameter Selang Osilasi,Dengan Head 1.8 m

Dengan Dua Evaporator……………………………………………………

4.27 Perhitungan Pompa Variasi Letak Dengan Satu Evaporator Diameter elang

Osilasi ⅜ inci……………………………………………………………….

4.28 Perhitungan Pompa Variasi Letak Dengan Satu Evaporator Diameter

Selang Osilasi ⅜ inci……………..................................................................

36

37

37

38

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Air adalah sumber kehidupan yang melimpah dan tidak akan pernah habis

atau tergantikan.Banyak sekali kegunaan air,misalnya untuk

minum,memasak,mencuci dan masih banyak lagi, tetapi tidaksemua tempat di

Indonesia dapat langsung menikmati air tersebut, kebanyakan masih

diperlukan bantuan alat agar air tersebut dapat dinikmati. Alat yang paling

umum digunakan adalah pompa air.

Pompa air pada umumnya digerakkan dengan energi minyak bumi

(dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Tetapi belum semua

daerah di Indonesia terdapat jaringan listrik atau belum memiliki sarana

transportasi yang baik sehingga bahan bakar minyak tidak mudah didapat,

disamping itu efek dari hasil pembakaran bahan bakar minyak banyak

menimbulkan polusi udara dan merusak lingkungan hidup, oleh sebab itu

diperlukan energi alternatif untuk mengatasi masalah tersebut.

Untuk daerah terpencil kita dapat memanfaatkan sumber energi terbarukan

untuk memompa air, tergantung potensi yang ada di daerah tersebut.Maka

sumber-sumber energi terbarukan yang dapat dimanfaatkan untuk memompa

air adalah energi air, angin atau energi surya. Pemanfaatan energi surya untuk

memompa air dapat dilakukan dengan dua cara yaitu menggunakan sel surya

atau menggunakan kolektor termal plat parabolik jenis tabung. Sel surya

2

masih merupakan teknologi yang tinggi dan mahal bagi masyarakat terutama

masyarakat di negara berkembang seperti Indonesia sehingga penerapannya

sangat terbatas. Disisi lain kolektor thermal plat parabolik jenis tabung

merupakan teknologi yang sederhana dan murah sehingga mempunyai

peluang dimanfaatkan masyarakat untuk memompa air. Informasi tentang

unjuk kerja kolektor termal untuk memompa air atau yang lebih sering disebut

pompa air energi surya di Indonesia belum banyak dijumpai sehingga perlu

dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinannya. Sebagai

simulasi pompa air energi surya, panas yang digunakan adalah panas dari api.

I.2 Rumusan Masalah

Unjuk kerja pompa air energi termal tergantung pada lama waktu penguapan

fluida kerja dan lama waktu pengembunan uap. Waktu yang diperlukan untuk

penguapan tergantung pada efisiensi pompa dalam mengumpulkan energi

termal dan mengkonversikannya ke fluida kerja, juga tergantung pada sifat-

sifat dan jumlah awal fluida kerja dalam sistem. Pada penelitian ini model

pompa air energi termal yang digunakan yaitu dengan evaporator paralel

volume fluida kerja115cc, ketinggian head (2,5 m,1,8 m dan 1,5m), diameter

selang osilasi (3/8 inci) dan ( 5/8 inci ) untuk head 1.8 m. Diameter selang

osilasi bertujuan untuk mengetahui debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi

pompa (η pompa), waktu pemompaan (t out) dan besarnya volume keluaran

yang dihasilkan (V).

3

I.3 Tujuan Penelitian

a. Membuat model pompa air energi termal jenis pulsejet air (water pulse

jet) menggunakan dua evaporator paralel dengan volume 115cc.

b. Mengetahui debit, daya, dan efisiensi pompa yang dapat dihasilkan.

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

inci.

I.4 Batasan Masalah

a. Pompa air energi termal menggunakan sumber panas dengan bahan bakar

spirtus.

I.5 Manfaat

a. Menambah kepustakaan teknologi pompa air energi termal.

b. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototipe dan produk teknologi pompa air dengan energi termal yang dapat

diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

c. Mengurangi ketergantungan penggunaan minyak bumi dan listrik.

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1.

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 yang pernah dilakukan

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

Penelitian lain yang pernah dilakukan seperti dalam Tugas Akhir

“Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk Pompa Air Energi Termal

Menggunakan Pompa Rendam” mampu menghasilkan Efisiensi sensibel

kolektor maksimum adalah 12,68 %, daya pemompaan maksimum adalah

0,0893 Watt, Efisiensi sistem maksimum sebesar 0,132 %, faktor

efisiensi maksimum adalah 57,218 % ( Yulia Venti Yoanita, 2009 ).

Pemodelan pompa air energi surya dengan kolektor pelat datar, dari

grafik data diketahui suhu tertinggi mencapai 60 0C dengan demikian

diperlukan fluida kerja yang memiliki titik didih dibawah 60 0C, unjuk

kerja wash benzene yang titik didihnya 40 0

Pompa air energi termal dengan evaporator 26 cc dan pemanas 78

watt, dari data yang diperoleh menunjukkan daya pompa (Wp) maksimum

adalah 0,119 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC

dan pendingin udara, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0,152 % pada

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

debit (Q) maksimum 0,417 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,75,

bukaan kran 0 ºC dan pendingin udara (Widagdo, 2009).

C bisa deterapkan sebagai

fluida kerja ( Triyono setiyo nugroho, V. Erwan widyarto. W, Bima

tambara putra, 2009 )



adalah 0,167 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0 ºC


6



bukaan kran 0ºC dan pendingin udara (Triyono Setiyo Nugroho, 2009).



adalah 0,139 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 30ºC

dan pendingin udara, efisiensi pompa (ηpompa) maksimum 0.060 % pada



bukaan kran terbuka penuh dan pendingin udara (Mohammad Suhanto,

2009).



adalah 0.162 watt pada variasi ketinggian head 1,75 m, bukaan kran 0ºC



debit (Q) maksimum 0,568 (liter/menit) pada variasi ketinggian head 1,75

bukaan kran 0ºC dan pendingin udara (V. Erwan widyarto, 2009).

7

2.2.

Pompa air energi termal umumnya adalah pompa air energi termal

dengan jenis pulsajet 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.

Dasar Teori

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)

8

Keterangan :

1. Displacer

2. Penukar panas

3. Pemicu regenerasi

4. Penukar panas

5. Tuning pipe

6. Katup hisap

7. Katup buang

8. Sisi volume mati

9. Pengapung

Gambar 2.2 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump

Keterangan :

1. Kekuatan piston

2. Beban

3. Silinder displacer

4. Evaporator

5. Kondenser

6. Katup

7. Saturator

8. Difusi kolom

9. Perpindahan panas

Gambar 2.3 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump

9

Discharge Suction

Gambar 2.4 Pompa Air Energi Termal Jenis Fluidyn Pump ( www.thermofluidics.com )

Discharge Suction

Gambar 2.5 Pompa Air Energi Termal Jenis Nifte Pump ( www.thermofluidics.com )

http://www.thermofluidics.com/�


10





11

Keterangan :

1. Tuning pipe

2. Kran osilasi

3. Gelas ukur

4. Tangki hisap

5. Katup hisap satu arah

6. Katup buang satu arah

7. Selang keluaran

8. Evaporator

9. Pendingin

10. Kran pengisi fluida

11. Rangka

Gambar 2.8 Pompa Air Energi Termal Jenis water pulse jet.

Gambar 2.9 Evaporator Tegak Pompa Air Energi Termal Jenis water pulse jet.

12

2.3 Penerapan Rumus

Debit pemompaan yaitu jumlah volume yang dihasilkan tiap satuan

waktu (detik) dapat dihitung dengan persamaan:

tVQ = (2.1)

dengan:

V : volume air tiap satuan waktu (ml)

t : waktu yang diperlukan (detik)

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan

persamaan:

HQgPW ...ρ= (2.2)

dengan:

ρ : massa jenis air (kg/m3

g : percepatan gravitasi (m/s

)

2

Q : debit pemompaan (m

)

3

H : head pemompaan (m)

/s)

13

Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :

tTcm

W pspirtus

∆=

.. (2.3)

dengan :

mair

C

: massa air (kg)

p

Δ T : kenaikan temperatur (

: panas jenis air (J/kg K)

o

t : waktu yang diperlukan untuk pemanasan (detik)

C)

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)

Wspirtus : daya spirtus (watt)

WspirtusPW

pompa =η

14

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1

Deskripsi Alat

Gambar 3.1 Skema Alat Penelitian

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

11

12

15

Keterangan pompa :

1. Evaporator 7. Katup hisap satu arah

2. Kotak Pemanas (spirtus) 8 Tangki hisap

3. Corong Air Keluaran 9. Selang Osilasi 1/2 inci

4. Gelas ukur 10. Selang Osilasi 3/8 inci

5. Selang air keluaran 11. Kran Osilasi

6. Katup buang satu arah 12. Kerangka

Evaporator :

Bahan : pipa tembaga,

Gambar 3.2 Detail Evaporator

30 cm

5cm

30 cm

5cm

1,3cm 1,6cm

1,3cm 1,3cm

16

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

1. Dua buah evaporator dengan panjang masing-masing 30 cm.

2. Kotak pemanas/pembakar dengan bahan spirtus.

3. Pompa termal evaporator parallel dilengkapi 2 katup satu arah pada sisi

masuk dan sisi keluar.

4. Dua buah selang osilasi dengan diameter 3/8 inci dan 1/2 inci.

3.2

Prisip kerja pompa dapat dijelaskan sebagai berikut :

Prinsip Kerja Alat

Pompa air yang digunakan adalah pompa air jenis pulsa jet (water pulse

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

sebagai fluida kerja ,kemudian evaporator dipanaskan dengan pemanas bahan

bakar spritus. Evaporator berfungsi untuk penguapan dan pengembunan fluida

kerja air sehingga terjadi osilasi. Pada saat menerima uap bertekanan yang cukup,

air dalam sistem terdorong keluar melalui saluran buang, kemudian uap

mengalami pengembunan dikarenakan adanya penurunan tekanan di dalam pompa

(dibawah tekanan atmosfir atau vakum), sehingga air dari sumber masuk / terhisap

mengisi sistem, dan proses langkah tekan hisap pompa akan terjadi kembali,

karena uap yang baru dalam evaporator mendorong air masuk ke dalam pompa.

Setiap satu langkah tekan pompa (karena uap bertekanan mendorong air masuk

pompa) dan satu langkah hisap (karena uap mengembun yang disebabkan oleh

pendinginan) disebut satu siklus namun siklus ini berlangsung cepat dengan

hentakan (pulse). Pompa dilengkapi dengan dua katup satu arah masing-masing

17

pada sisi hisap dan sisi tekan. Fungsi katup adalah agar pada langkah tekan air

mengalir ke tujuan dan tidak kembali ke sumber.

3.3

Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu:

Variabel Yang Divariasikan

1. Variasi ketinggian head ( 1,5 , 1,8 dan 2,5 m ) dengan selang osilasi

(3/8 inci).

2. Variasi diameter selang osilasi (1/2 inci untuk Head 1,8 m).

3. Variasi letak evaporator volume fluida kerja yang berbeda dengan

selang osilasi 3/8 inci dan hanya dinyalakan satu evaporator untuk

mengetahui kerja masing-masing pompa..

Berikut ini adalah skema gambar variabel yang divariasikan ;

Gambar 3.3 Variasi Head

2,5 m

1,8 m

1,5 m

18

Gambar 3.4 Variasi Diameter Selang Osilasi

Gambar 3.5 Variasi Letak Evaporator

Selang Osilasi 1/2 inci

Selang Osilasi 3/8 inci

Kran Selang Osilasi

19

Variabel-variabel yang diukur antara lain :

Variabel yang Diukur

- Temperatur pipa sisi uap (T1 dan T2 )

- Temperatur pada sambungan tee (T3)

- Temperatur udara lingkungan (T4)

Untuk selanjutnya dari variabel-variabel tersebut dilakukan

perhitungan untuk mendapatkan debit (Q), daya pompa (Wp) dan efisiensi

pompa (η pompa) serta daya spirtus (W spirtus).

20

Gambar 3.6 Posisi Termokopel Pada Pompa

3.4

Metode pengumpulan data adalah cara-cara memperoleh data melalui

percobaan alat. Metode yang dipakai untuk mengumpulkan data yaitu

Metode dan Langkah Pengambilan Data

T2 T1

T3

T4 Lingkungan

21

menggunakan metode langsung. Penulis mengumpulkan data dengan menguji

langsung alat yang telah dibuat.

Langkah – langkah pengambilan data pompa :

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

2. Mengatur penggantian diameter selang osilasi yang akan dipakai.

3. Mengatur penggantian jumlah volume spritus ( volume spirtus, masing-

masing 100 cc ).

4. Mengisi fluida kerja evaporator dan sistem.

5. Memasang termokopel dan alat ukur yang digunakan.

6. Mengisi bahan bakar spirtus.

7. Mulai penyalaan pemanas evaporator.

8. Mencatat suhu T1, T2, T3,T4, waktu, serta volume air yang dihasilkan

pompa.

9. Pengambilan data dilakukan sebanyak 3 data tiap 3 menit.

10. Ulangi no 1 – 8 pada pengujian selanjutnya.

22

3.5 Analisa Data

Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian pompa yaitu : temperatur sisi

uap (T1) dan (T2), temperatur sambungan tee (T3), temperature udara lingkungan

sekitar (T4),volume output air (V) dan waktu pemompaan (t) untuk menghitung

debit aliran air (Q) pada variasi tertentu. Tinggi head (H) dan hasil perhitungan

debit aliran (Q) untuk menghitung daya pompa (Wp) dan efisiensi pompa (η

pompa

Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan : waktu vs

daya pemompaan dan efisiensi pompa.

).

3.6

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :

Peralatan Pendukung

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.

23

d. Thermo Logger

Alat ini digunakan untuk mengukur suhu pada kolektor, dan suhu air

kondensor per menit.

e. Adaptor

Alat ini digunakan untuk merubah arus AC menjadi arus DC. Adaptor

yang digunakan memiliki tegangan 12 Volt

f. Termokopel

Digunakan untuk mendeteksi suhu dan menghubungkan ke display

g. Kerangka

Kerangka digunakan sebagai tempat dimana pompa dipasang dan juga

untuk mengatur head.

24

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.

Dari penelitian ini diperoleh data pompa seperti pada tabel 4.1 sampai

dengan tabel 4.24

Data Penelitian

Tabel 4.1 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi

3/8

Waktu (menit)

inci.

T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Volume(ml)

3 320 469 51 27 420 6 220 588 53 27 800 9 219 568 52 27 1100 12 177 519 51 27 1300 15 186 440 52 27 1040 18 168 424 51 27 1300 21 146 387 53 26 1240 22 132 377 57 27 240

Tabel 4.2 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal

dengan menggunakan dua evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 81 102 41 27 140 6 283 343 56 27 540 9 216 499 51 27 1300

12 219 460 50 27 1100 15 195 443 51 27 920 18 190 344 51 27 1400 21 132 385 50 27 980

25

Tabel 4.3 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal

dengan dengan menggunakan dua evaporator, head 1,5 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 170 425 56 26 180 6 237 476 51 27 920 9 265 445 51 26 900 12 249 480 51 27 1060 15 243 414 52 27 1100 18 245 409 52 27 1200

20,11 154 428 54 27 780 Tabel 4.4 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 60 245 40 27 100 6 173 310 48 27 620 9 204 193 46 27 1640 12 240 187 46 27 1700 15 240 222 46 27 1900 18 217 216 48 27 2000 21 203 178 46 27 2120

22,22 195 118 46 27 740

26

Tabel 4.5 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan

menggunakan dua evaporator, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 248 314 46 27 720 6 246 289 49 27 1740 9 233 216 46 27 2000 12 209 208 45 26 2160 15 211 185 48 27 1680 18 211 188 49 27 1380 21 211 195 50 27 800

22,3 162 97 51 27 180 Tabel 4.6 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal


Waktu (menit)

inci.


3 235 295 45 26 780 6 200 260 45 27 2200 9 243 201 45 26 1900 12 241 206 46 27 1360 15 243 206 48 27 1200 18 219 198 49 27 840

19,1 213 155 50 27 180 21 195 98 49 26 160

27

Tabel 4.7 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan dua evaporator, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 1/2

Waktu (menit)

inci.


3 224 171 48 27 240 6 217 134 50 27 980 9 211 125 50 27 800 12 189 197 51 27 780 15 196 202 53 27 700 18 189 196 56 27 480 21 160 173 56 27 520



Waktu (menit)

inci.


3 195 115 54 26 280 6 211 294 53 27 560 9 211 187 54 27 600 12 201 163 58 26 480 15 204 176 61 26 300

17,11 190 100 67 27 100 3 195 115 54 26 280



Waktu (menit)

inci.


3 217 89 54 27 220 6 219 80 54 27 520 9 210 59 56 27 580 12 203 110 57 27 540 15 203 134 61 27 340

17,27 152 146 67 27 100 3 217 89 54 27 220

28

Tabel 4.10 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan


Waktu (menit)

inci.


3 210 185 40 26 240 6 219 221 40 26 960 9 214 155 40 26 1160 12 196 131 41 26 1200 15 187 115 41 26 900 18 180 243 43 26 720 21 171 91 43 26 700

20,02 169 58 44 26 180 Tabel 4.11 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal


Waktu (menit)

inci.


3 206 122 41 26 320 6 218 154 41 26 1100 9 210 141 41 27 1100 12 188 142 42 26 680 15 192 125 43 26 620 18 192 126 43 26 500

20,05 177 114 43 26 320

21 171 74 43 26 100

29

Tabel 4.12 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan


Waktu (menit)

inci.


3 197 124 41 26 380 6 121 156 41 26 840 9 208 145 42 26 700 12 195 124 43 26 540 15 190 120 43 26 500 18 182 115 44 26 400

20,27 182 80 45 26 180 21 182 54 45 27 40

Tabel 4.13 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal

dengan menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kiri, head 1,8 m dan

diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 240 27 53 27 240 6 218 27 51 27 960 9 211 32 51 26 1320 12 204 30 51 27 1280 15 196 33 51 27 1360 18 186 29 51 27 1420 21 149 28 53 27 980

30

Tabel 4.14 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kiri, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 226 30 49 27 440 6 213 33 50 26 1400 9 226 33 50 26 1200 12 190 33 49 26 1320 15 187 29 48 27 1380 18 176 28 48 26 1240 21 162 28 50 26 820

Tabel 4.15 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kiri, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

.Waktu (menit)

inci.


3 249 32 48 27 240 6 230 32 49 27 900 9 200 30 48 27 1280 12 195 30 48 27 1300

15 184 29 46 27 1140 18 169 29 49 26 980 21 174 29 50 26 760

Tabel 4.16 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kanan, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 36 77 36 27 20 6 33 179 53 27 40 9 30 257 59 27 960 12 37 235 60 27 1260 15 37 213 62 27 1120 18 35 190 59 27 1200

31

Tabel 4.17 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kanan, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 35 246 56 27 240 6 36 305 56 27 960 9 35 229 59 27 1020 12 36 348 49 27 600 15 37 339 45 27 400 18 34 137 57 27 20

Tabel 4.18 Data III Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (80cc) pada posisi kanan, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 35 246 56 27 240 6 36 257 60 27 960 9 35 235 62 27 1000 12 36 213 59 27 600 15 37 190 57 27 130 18 34 137 57 27 10

Tabel 4.19 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal

dengan menggunakan satu evaporator (35cc) pada posisi kiri, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 273 29 41 25 160 6 645 30 46 27 1100 9 653 32 50 27 1220 12 648 32 50 27 1080 15 606 32 49 27 1060 18 577 32 49 27 960 21 554 32 50 27 840

32

Tabel 4.20 Data II Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (35cc) pada posisi kiri, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 589 32 45 27 600 6 656 33 48 27 980 9 627 32 48 27 960 12 614 32 49 27 920 15 587 32 48 27 760 18 546 32 49 27 700


dengan menggunakan satu evaporator (35cc) pada posisi kiri, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 589 33 45 27 600 6 656 33 48 27 980 9 626 32 48 27 960 12 614 32 49 27 900 15 587 33 48 27 760 18 545 32 49 27 680 21 273 32 47 26 510

Tabel 4.22 Data I Temperatur dan Debit Penelitian pompa air energi termal dengan menggunakan satu evaporator (35cc) pada posisi kanan, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 35 228 40 27 100

6 35 506 42 27 100 9 35 515 43 27 160 12 35 539 43 27 160 15 35 478 43 27 160 18 34 427 44 27 120 21 33 235 43 27 80

33


dengan menggunakan satu evaporator (35cc) pada posisi kanan, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 33 454 41 27 40 6 34 611 42 27 140 9 34 477 42 27 180 12 34 443 43 27 180

15 33 412 43 27 180 18 33 424 43 27 120 21 33 396 43 27 140


dengan menggunakan satu evaporator (35cc) pada posisi kanan, head 1,8 m dan diameter selang osilasi 3/8

Waktu (menit)

inci.


3 33 454 41 27 40 6 34 611 42 27 140 9 34 477 42 27 180 12 34 443 43 27 180 15 33 412 43 27 160 18 33 424 43 27 120 21 33 396 43 27 130

34

4.2

4.2.1

Perhitungan

Berikut ini adalah contoh perhitungan pada pengambilan data Tabel 4.1

(Data I Temperatur dan Debit Pompa Pada Variasi Pemanas: 156 watt,

Head: 1,5 m dan Diameter Selang Osilasi

Perhitungan Pompa

3/8

Perhitungan nilai Q ( debit )

inci.

Dimana besarnya volume keluaran adalah 7.440 ml, dan waktu yang diperlukan selama 23 menit, sehingga debit yang dihasilkan :

ml/menit 48,323

menit 23ml 7440

=

=Q

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.2 :

𝑊𝑊𝑊𝑊 = 1000𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚3. 9,8𝑚𝑚/𝑠𝑠2. 0,0000054 𝑚𝑚3 𝑠𝑠⁄ . 1,5 𝑚𝑚

= 0,068 watt

Daya spritus yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.3.

𝑊𝑊𝑠𝑠𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑠𝑠 =0,5𝑘𝑘𝑘𝑘. 4200𝐽𝐽/𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘. 38

1020𝑑𝑑𝑑𝑑𝑊𝑊𝑊𝑊𝑘𝑘

= 78,24𝑤𝑤𝑤𝑤𝑊𝑊𝑊𝑊

Efisiensi pompa dapat dihitung dengan persamaan 2.4. Karena pada variasi ini

menggunakan pemanas 156 watt atau yang berarti volume spritus yang

digunakan adalah 200 cc. maka nilai daya spritus dikalikan dua.

35

η pompa = 2 Watt x 78

0,068Watt x 100

= 0,044 %

Untuk perhitungan selanjutnya terdapat dalam tabel 4.25 sampai dengan tabel

4.28

Tabel 4.25 Perhitungan Pompa Variasi Head Dengan Diameter Selang Osilasi ⅜ inci Dengan Dua Evaporator.

Data

Head (m)

Volume (ml)

Daya Pompa Wp (watt)

Efisiensi Pompa η (%)

I 1,5 323,48 0,068 0,0436 II 1,5 277,39 0,068 0,0436 III 1,5 288,26 0,071 0,0453 I 1,8 466,64 0,137 0,0879 II 1,8 478,03 0,141 0,0901 III 1,8 410,48 0,121 0,0774 I 2,5 231,85 0,095 0,0607 II 2,5 207,83 0,085 0,0544 III 2,5 159,54 0,065 0,0418

36

Tabel 4.26 Perhitungan Pompa Variasi Diameter Selang Osilasi,Dengan Head 1.8 m Dengan Dua Evaporator.

Data

Diameter Selang Osilasi

(inci) Volume

(ml) Daya Pompa

Wp (watt) Efisiensi Pompa

η (%) I 3/8 inci 466,64 0,1372 0,0879 II 3/8 inci 478,03 0,1405 0,0901 III 3/8 inci 410,48 0,1207 0,0774 I 1/2 inci 208,43 0,0613 0,0393 II 1/2 inci 127,33 0,0374 0,0240 III 1/2 inci 127,42 0,0375 0,0240

Tabel 4.27 Perhitungan Pompa Variasi Letak Dengan Satu Evaporator Diameter Selang Osilasi ⅜ inci

Data V (ml)

Di Kiri

V (ml) Di

Kanan

Wp

(watt)

Di Kiri

Wp

(watt)

DiKanan

η

Evaporator

(80cc)

Dikiri

η

Evaporator

(80cc)

Dikanan

I 360,00 255,56 0,106 0,075 0,135 0,096 II 371,43 180,00 0,109 0,053 0,140 0,068 III 314,29 163,33 0,092 0,048 0,118 0,061

Tabel 4.28 Perhitungan Pompa Variasi Letak Dengan Satu Evaporator Diameter Selang Osilasi ⅜ inci

Data

V (ml) Di

Kiri

V (ml)

Di Kanan

Wp

(watt)

Di Kiri

Wp

(watt)

DiKanan

η

Evaporator

(35cc)

Dikiri

η

Evaporator

(35cc)

Dikanan

I 41,90 305,71 0,012 0,090 0,016 0,115 II 46,67 259,05 0,014 0,076 0,018 0,097 III 45,24 256,67 0,013 0,075 0,017 0,096

37

4.3.

Grafik dan Pembahasan Pompa

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Variasi Head Dengan Daya Pompa

Menggunakan Dua Evaporator dan Selang Osilasi 3/8 inci.

Pembahasan Gambar 4.1 :

Daya pompa yang dihasilkan dengan menggunakan selang osilasi 3/8

inci

memiliki perbedaan yang cukup besar seperti terlihat ada grafik di atas, pompa

dengan head 1,5 m daya yang dihasilkan 0,069 watt, dengan head 1,8 m daya

yang dihasilkan 0,133 watt,dan dengan head 2,5 m daya yang dihasilkan 0,082

watt,hal ini menunjukkan bahwa head yang rendah belum tentu menghasilkan

daya yang terbaik karena tekanan dididalam evaporator belum tentu sesuai untuk

selang osilasi 3/8 inci sehingga mengakibatkan penurunan daya pompa

0,069

0,133

0,082

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

1,5 1,8 2,5

Day

apo

mpa

( Wat

t )

Head ( meter )

38

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Head Dengan Efisiensi Pompa Menggunakan

Dua Evaporator dan Selang Osilasi 3/8 inci


Dari grafik dapat dilihat bahwa efisiensi pompa yang dihasilkan antara

head 1,5 m,1,8 m dan 2,5 m memiliki perbedaan yang cukup besar, pompa

dengan head 1,5 m memiliki efisiensi 0,044%,pada pompa dengan head 1,8 m

memiliki efisiensi 0,085% dan pada pempa dengan head 2,5 m memiliki efisiensi

0,052%, hal ini menunjukkan bahwa head yang rendah belum tentu memiliki

efisiensi yang terbaik, karena tekanan dididalam evaporator belum tentu sesuai

untuk selang osilasi 3/8 inci sehingga mengakibatkan penurunan efisiensi

pompa.

0,044

0,085

0,052

0,0000,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0800,090

1,5 1,8 2,5Head ( meter )

Efis

iens

i Pom

pa (

% )

39

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Variasi Diameter Selang Osilasi Dengan Daya

Pompa Menggunakan Dua Evaporator dan Head 1,8 m .


Dari grafik dapat dilihat bahwa pompa dengan head 1,8 m yang dihasilkan

antara selang osilasi 3/8 dan 1/2 inci memiliki perbedaan daya pompa yang cukup

besar seperti terlihat ada grafik di atas, pompa dengan selang osilasi 3/8 inci

menghasilkan daya 0,133 watt sedangkan pada pompa dengan selang osilasi 1/2

inci memiliki daya 0,045 watt, hal ini menunjukkan bahwa semakin besar

diameter selang osilasi maka semakin besar gesekan yang terjadi dan

mengakibatkan penurunan daya pompa.

0,085

0,029

0,0000,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0800,090

3/8" 1/2"Diameter selang osilasi

Day

a po

mpa

( W

att )

40

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Variasi Diameter Selang Osilasi Dengan Efisiensi

menggunakan Dua Evaporator dan Head 1,8 m .


Dari grafik dapat dilihat bahwa pompa dengan head 1,8 m yang dihasilkan

antara selang osilasi 3/8 dan 1/2 inci memiliki perbedaan efisiensi pompa yang

cukup besar seperti terlihat ada grafik di atas, pompa dengan selang osilasi 3/8

inci menghasilkan efisiensi 0,085% sedangkan pada pompa dengan selang

osilasi 1/2 inci memiliki efisiensi 0,029%, hal ini menunjukkan bahwa semakin

besar diameter selang osilasi maka semakin besar gesekan yang terjadi dan

mengakibatkan penurunan efisiensi pompa.

0,085

0,029

0,0000,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0800,090

3/8" 1/2"Diameter selang osilasi

Efis

iens

ipom

pa (

% )

41

.

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Posisi Evaporator (80cc) Dengan Daya Pompa

Menggunakan Selang Osilasi 3/8 dan Head 1,8 m.

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Posisi Evaporator (80cc) Dengan Efisiensi

Pompa Menggunakan Selang Osilasi 3/8 dan Head 1,8 m.

0,102

0,059

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

KIRI KANAN

Day

a po

mpa

(Wat

t)

Posisi evaporator

0,131

0,075

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

KIRI KANAN

Efis

iens

i pom

pa (%

)

Posisi evaporator

42

Pembahasan Gambar 4.5 dan Gambar 4.6:

Dari grafik dapat dilihat bahwa posisi evaporator sangat berpengaruh

terhadap daya pompa dan efisiensi pompa, Diposisi kiri menghasilakan daya

0,102 watt dan diposisi kanan menghasilkan daya 0,059 watt.Sehingga efisiensi

pompa yang dihasilkan diposisi kiri sebesar 0,131% dan diposisi kanan efisiensi

pompa yang dihasilkan sebesar 0,075%. Hal ini disebabkan karena faktor

pemanasan dan juga faktor pada sambungan pada tee.

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Posisi Evaporator (35cc) Dengan Daya Pompa

Menggunakan Selang Osilasi 3/8 dan Head 1,8 m.

0,013

0,081

0,0000,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0800,090

KIRI KANAN

Day

apo

mpa

(Wat

t)

Posisi evaporator

43

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Posisi Evaporator 35cc vs Daya Pompa

Menggunakan Selang Osilasi 3/8 dan head 1,8 m.

Pembahasan Gambar 4.7 dan Gambar 4.8:

Dari grafik dapat dilihat bahwa posisi evaporator sangat berpengaruh

terhadap daya pompa dan efisiensi pompa, Diposisi kiri menghasilakan daya

0,013 watt dan diposisi kanan menghasilkan daya 0,081 watt.Sehingga efisiensi

pompa yang dihasilkan diposisi kiri sebesar 0,017% dan diposisi kanan efisiensi

pompa yang dihasilkan sebesar 0,103%. Hal ini disebabkan karena faktor

pemanasan dan juga faktor pada sambungan pada tee.

0,017

0,103

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

KIRI KANAN

Efis

iens

i pom

pa (

% )

Posisi evaporator

44

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Temperatur (ºC)

Menggunakan Dua Evaporator Pada Head 1,5m dan Menggunakan

Diameter Selang Osilasi 3/8 inci.

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Debit (ml/menit)



0100200300400500600

0 3 6 9 12 15 18 21 22

T1T2T3T4

waktu ( menit )

Tem

pera

tur (

°C)

T1 dan T2 = temperatur pipa sisi uapT3 = temperatur sambungan teeT4 = temperatur udara lingkungan

0200400600800

100012001400

3 6 9 12 15 18 21 22

Deb

it (m

l/men

it)

Waktu ( menit )

45

Gambar 4.11 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Daya Pompa (watt)



Gambar 4.12 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Efisiensi Pompa (%)



0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

3 6 9 12 15 18 21 22Waktu ( menit )

Day

a po

mpa

(Wat

t)

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

3 6 9 12 15 18 21 22

Waktu ( menit )

Efis

iens

i ( %

)

46




Gambar 4.14 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Volume (ml)



050

100150200250300350

0 3 6 9 12 15 18 20 22

T1T2T3T4

Waktu ( menit )

Tem

pera

tur

(°C

)


0

500

1000

1500

2000

2500

3 6 9 12 15 18 21 22,22 24 25,03

Waktu ( menit )

Vol

ume

(ml )

47







0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

3 6 9 12 15 18 21 22,22 24 25,03

Waktu ( Menit )

Day

a Po

mpa

( W

att )

0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,350

3 6 9 12 15 18 21 22,22 24 25,03Waktu ( menit )

Efisi

ensi

( % )

48







0

50

100

150

200

250

0 3 6 9 12 15 17 19

T1

T2

T3

T4

Waktu ( menit )

Tem

pera

tur

(°C

)


0

200

400

600

800

1000

1200

3 6 9 12 15 18 21

Waktu ( menit )

Vol

ume

(ml )

49







0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

3 6 9 12 15 18 21

Waktu ( Menit )

Day

a Po

mpa

( W

att )

0,0000,0200,0400,0600,0800,1000,1200,1400,1600,180

3 6 9 12 15 18 21Waktu ( menit )

Efis

iens

i ( %

)

50







0

50

100

150

200

250

0 3 6 9 12 15 18 20 21 23

T1T2T3T4

Waktu ( menit )

Tem

pera

tur

(°C

)


0200400600800

100012001400

3 6 9 12 15 18 21 20,02 24 27

Waktu ( menit )

Vol

ume

(ml )

51







00,050,1

0,150,2

0,250,3

0,35

3 6 9 12 15 18 21 20,02 24 27

Waktu ( Menit )

Day

a Po

mpa

( W

att )

0,0000,0200,0400,0600,0800,1000,1200,1400,1600,1800,200

3 6 9 12 15 18 21 20,02 24 27

Waktu ( menit )

Efisi

ensi

( % )

52


Menggunakan Satu Evaporator(80cc) Dikiri Pada Head 1,8m dan

Menggunakan Diameter Selang Osilasi 3/8 inci.

Gambar 4.26 Grafik Hubungan Waktu (menit) Dengan Volume(ml)



050

100150200250300

3 6 9 12 15 18 21

T1T2T3T4

Waktu (menit )

Tem

pera

tur (

°C

)


0200400600800

1000120014001600

3 6 9 12 15 18 21

Waktu ( menit )

Vol

ume

(ml)

53







.

00,050,1

0,150,2

0,250,3

0,350,4

3 6 9 12 15 18 21Waktu ( Menit )

Day

a Po

mpa

( W

att )

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

3 6 9 12 15 18 21Waktu ( menit )

Efis

iens

i ( %

)

54


Menggunakan Satu Evaporator(80cc) Dikanan Pada Head 1,8m dan





0

50

100

150

200

250

300

3 6 9 12 15 18

T1

T2

T3

T4

Waktu ( menit )

Tem

pera

tur (

°C

)


0200400600800

100012001400

3 6 9 12 15 18

Waktu ( menit )

Vol

ume

(ml )

55







00,050,1

0,150,2

0,250,3

0,35

3 6 9 12 15 18Waktu ( Menit )

Day

a Po

mpa

( W

att )

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

3 6 9 12 15 18Waktu ( menit )

Efis

iens

i ( %

)

56







0100200300400500600700

3 6 9 12 15 18 21

T1T2T3T4

Waktu ( menit )

Tem

peer

atur

(°C

)


0200400600800

100012001400

3 6 9 12 15 18 21

Waktu ( menit )

Vol

ume

(ml )

57







00,050,1

0,150,2

0,250,3

0,35

3 6 9 12 15 18 21Waktu ( Menit )

Day

a Po

mpa

( W

att )

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

3 6 9 12 15 18 21

Waktu ( menit )

Efisi

ensi

( % )

58

.







0100200300400500600700

3 6 9 12 15 18 21

T1T2T3T4

Waktu ( menit )

Tem

pera

tur (

°C

)


020406080

100120140160180200

3 6 9 12 15 18 21

Waktu ( menit )

Vol

ume

(ml )

59







00,0050,01

0,0150,02

0,0250,03

0,0350,04

0,0450,05

3 6 9 12 15 18 21

Waktu ( Menit )

Day

a Po

mpa

( W

att )

0

0,00005

0,0001

0,00015

0,0002

0,00025

0,0003

3 6 9 12 15 18 21Waktu ( menit )

Efis

iens

i ( %

)

60

Pembahasan Gambar 4.9 – 4.40 :

Dari grafik dapat dilihat bahwa kenaikan temperatur T1, T2,T3 dan T4 pada saat

pengambilan data mengalami kenaikan suhu yang stabil dari waktu ke

waktu,begitu juga dengan debit,daya pompa, dan efisiensi pompa juga mengalami

kenaikan seiring dengan kenaikan temperatur.Dikarenakan evaporator semakin

panas seiring dengan waktu pemanasanya,begitu juga dengan penurunan suhunya

dari waktu ke waktu, penurunan suhu terjadi karena mengecilnya nyala api seiring

dengan berkurangnya spritus di dalam kotak pembakar.

61

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Telah berhasil dibuat model pompa air energi termal jenis pulse

jet air (water pulse jet) menggunakan dua evaporator paralel

dengan volume 115cc

2. Debit (Q) maksimum 478 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚⁄ terdapat pada variasi head:

1,8 m, diameter selang osilasi 3/8 inci.

3. Daya pompa (Wp) maksimum adalah 0,1405 watt terdapat pada

variasi head: 1,8 m, diameter selang osilasi 3/8 inci.

4. Efisiensi pompa (η pompa) maksimum 0,0901% terdapat pada

variasi head: 1,8 m, diameter selang osilasi 3/8 inci.

5. Ukuran diameter selang osilasi sangat berpengaruh terhadap

kinerja pompa, dalam penelitian ini ukuran diameter selang osilasi

yang terbaik menggunakan selang osilasi 3/8 inci.

62

5.2 Saran

1. Pastikan evaporator terisi penuh saat melakukan pengisian air, agar

kinerja pompa tidak terganggu.

2. Periksa dan pastikan tidak ada kebocoran pada pompa maupun

sambungan pada selang agar tidak mempengaruhi kerja sistem.

3. Kurangi belokan atau pengecilan penampang pada sistem pompa,

agar pompa memiliki kinerja yang baik.

4. Pastikan posisi katup hisap dan katup buang tegak lurus, agar

katup dapat bekerja maksimal.

5. Usahakan selang osilasi dibuat tinggi dan tidak ada gulungan atau

lekukan yang dapat mengganggu jalanya osilasi.

5.3 Penutup

Demikian penulis menyusun Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa

banyak kekurangan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu penulis

akan sangat terbuka menerima kritik dan saran yang membangun penulis.

Semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi pembaca .

Sekian dan terima kasih.

63

DAFTAR PUSTAKA

Mahkamov, K.; Djumanov, D., Thermal Water Pumps On The Basis Of Fluid

Piston Solar Stirling Engine. 1st International Energy Conversion

Engineering Conference

Smith, Thomas. C. B, (2005), Asymmetric Heat Transfer In Vapour Cycle

Liquid-Piston Engines . Pages 1-3

, 17-21 August 2003, Portsmouth, Virginia

Sumathy, K.; Venkatesh, A.; Sriramulu, V., (1995). The importance of the

condenser in a solar water pump, Energy Conversion and Management

Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2000). Performance of a solar water pump with n-

pentane and ethyl ether as working fluids,

,

Volume 36, Issue 12, December 1995, Pages 1167-1173

Energy Conversion and

Management

Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2001). Thermodynamic analysis and optimization of

a solar thermal water pump,

, Volume 41, Issue 9, 1 June 2000, Pages 915-927.

Applied Thermal Engineering

Yoanita, Venti, Y., (2009). Karakteristik Kolektor Surya CPC Untuk

, Volume 21,

Issue 5, April 2001, Pages 613-627.

Pompa Air

Energi Termal Menggunakan Pompa Rendam

, Tugas Akhir, hal 44 .

64

Nugroho Triyono Setiyo, V. Widyarto Erwan. W, Putra Bima. T, (2009 ).

Pemodelan Pompa Air Energi Surya Dengan Kolektor Pelat Datar

Widagdo, (2009).

. Halaman

60.

Pompa Air Energi Termal Dengan Evaporator 26 cc Dan

Pemanas 78 Watt

Nugroho Triyono Setiyo, (2009).

. Halaman 59.

Pompa Air Energi Termal Dengan Evaporator 44 cc

dan Pemanas 78 Watt

Mohammad Suhanto, (2009).

. Halaman 50.


dan Pemanas 266 Watt

V. Erwan widyarto, (2009).

. Halaman 53.


dan Pemanas 266 Watt.Halaman 53.

Www.Google.Com

http://www.google.com/�

pompa air energi termal menggunakan dua …repository.usd.ac.id/29970/2/065214010_full[1].pdf ·...

Documents