Post on 15-May-2019
i
UNJUK KERJA POMPA AIR ENERGI TERMAL
DENGAN FLUIDA KERJA DIETIL ETER
MENGGUNAKAN PEMANAS KOLEKTOR PARALEL KECIL
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Oleh :
DENI SULISTIYAWAN
NIM : 115214074
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
PERFORMANCE OF DIETHYL ETHER WORKING FLUIDS
THERMAL ENERGY WATER PUMP WITH SMALL PARALLEL
COLECTOR HEATER
FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfilment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
Presented by
DENI SULISTIYAWAN
Student Number : 115214074
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
UNJUK KERJA POMPA AIR ENERGI TERMAL
DENGAN FLUIDA KERJA DIETIL ETER
MENGGUNAKAN{ PEMANAS KOLEKTOR PARALEL KECIL
Disusun Oleh:
DENI SULISTTYAWANNIM: 115214074
Telah Disetujui Oleh :
Dosen Pembimbing
A.Prasetyadi, S. Si M. Si.
ul
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
UNJUK KERJA POMPA AIR ENERGI TERMAL
DENGAN FLUIDA KERJA DIETIL ETER
MENGGT]NAKAN PEMANAS KOLEKTOR PARALEL KECIL
Yang dipersiapkan dan disusun oleh:
NAMA : DENI SULISTTYAWANN.LM : ll52l4074
Telah dipertahankan di depan Dewan Pengujipada tang[l,24l:.urlri2015
Tanda tangan
24 luni2015ins dan Teknologi
itas Sanata Dharma
Prima Rosa, S.Si., M.Sc.
1V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PERIIYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Tugas Akhir
dengan judul
UNJUK KERJA POMPA AIR ENERGI TERMAL
DENGAN FLUIDA KERJA DIETIL ETER
MENGGUNAKAN KOLBKTOR PARALEL KECILYang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk menjadi
Sarjana Teknik pada Program Strata-1, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sejauh yang saya ketahui bukan
merupakan tiruan dari tugas akhir yang sudah dipublikasikan di Universitas Sanata
Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali bagian informasinya
dicantumkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 24 Juni 201 5
Penulis
MDeni Sulistiyawan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUANPUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yamg bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : DENI SULISTIYAWAN
Nomor Mahasiswa : 115214074
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
UNJUK KERJA POMPA AIR ENBRGI TERMAL
DENGAN FLUIDA KERJA DIETIL ETER
MENGGUNIAKAN PEMANAS KOLEKTOR PARALEL KECIL
Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata
Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya
dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan
mempublikasikanya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa
perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal24 Juni 2015
Yang menyatakan
,.M,"""
VI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
INTISARI
Pompa termal adalah salah satu alternatif untuk menggantikan cara tradisional dalam
memperoleh air. Tujuan penelitian yang ingin dicapai adalah membuat model pompa
air energi termal dengan delapan pipa pemanas paralel kecil dan tabung pemisah uap
berdiameter 10 cm, menentukan debit pemompaan maksimumnya, menentukan daya
pemompaannya, menentukan efisiensi pompa maksimumnya dan juga efisiensi
termal maksimum yang dihasilkan kolektor. Fluida kerja yang digunakan adalah
dietil eter. Parameter yang divariasikan adalah lama bukaan katup fluida kerja
(bukaan katup 7 detik,10 detik, dan 15 detik, tinggi level air tabung tekan (tinggi
level air tabung tekan 150 cm dan tinggi level air tabung tekan 145 cm) dan
pendinginan kondensor (pendinginan dengan udara kipas dan pendinginan dengan
udara alami). Semua variasi dilakukan dengan menggunakan 2 tabung tekan udara
dan head pompa 3,20 meter. Parameter yang diukur adalah temperatur atas pemanas
bagian kolektor, temperatur bawah pemanas bagian kolektor, temperatur input pipa
kondensor yang mengalir dari tabung pemanas, temperatur output pipa pemanas yang
mengalir ke tabung pemisah, temperatur output air pendingin kondensor, temperatur
output kondensor menuju tabung tekan, temperatur input pipa pemanas yang
mengalir dari tabung penampung ke pemanas, temperatur input air pendingin
kondensor, tekanan pada pemanas, tekanan pada tabung tekan air,tekanan pada
tabung udara, waktu bukaan fluida kerja, waktu pemompaan, waktu pendinginan, air
yang dihisap dan volume pemompaan. Dari data yang diperoleh dari penelitian
didapat hasil debit pemompaan maksimum 1,15 liter/menit, daya pemompaan sebesar
0,60 watt, efisiensi pompa maksimum 2,87 % didapat pada variasi pendinginan
kondensor dengan udara kipas dan efisiensi termal maksimum sebesar 1,97 %
didapat pada variasi bukaan katup 7 detik.
Kata kunci: pompa air, energi termal, debit pompa, daya pompa, efisiensi pompa,
efisiensi termal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
A thermal pump is an alternative rmethod to get water in rurel area. This research has
four objectives : 1) To design a model of energy thermal pump. The pump consists of
eight small heater pipes which were designed paralelly and steam seperator tubes
with 10 centimeters in diameter. 2) To determine maximum debits of pumping the
water. 3) To determine the pumping power. 4) To determine the maximum efficiency
of the pump and the thermal which was from the colector. The working fluid used
was diethyl ether. The parameters varied in time when the valves of working fluid
opened (valve opening 7 seconds,10 seconds,and 15 seconds), varied in the level of
water pressure tubes ( 150 centimeters and 145 centimeters). It varied in the cooling
condensor(it used fan and air). The experiments use double tubes air pressed with 3,2
meters height. The measured parameters were temperature of the collector’s plate
top, the temperature of collector’s plate bottom, temperature of condensor inlet pipes,
temperature of collector’s outlet pipes, t temperature of condensor water colling
output, temperature of condenser outlet pipes, temperature of collector’s inlet pipes,
temperature of condenser inlet water colling, air pressure of heating pipes, the
pressure of water tubes, the pressure of pressure tube, the exposure time of the
working fluid, the pumping time, the cooling time, the water which was inhaled and
the pumping volume. The data showed that the maximum debit of pumping was 1,15
liters/minute, the pumping power was 0,60 watts, the maximum pump efficiency was
2,87 %, it was obtained on the variation of the cooling condenser and fan, the
maximum thermal efficiency was 1,97 % obtained on the variation of the valve
opening 7 seconds. Thus, the variations used 2 air press tubes in 3,20 meters in
height.
Keywords: water pumps, thermal energy, pumps debit , power pumps, pumps
efficiency.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur senantiasa kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang
diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap
mahasiswa Jurusan Teknik Mesin. Tugas Akhir ini dilaksanakan dalam rangka
memenuhi syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Berkat bimbingan, dukungan dan nasihat dari berbagai pihak, akhirnya Tugas
Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap
kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. Selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Ir. Rines, M.T selaku Dosen Pembimbing Akademik.
4. A. Prasetyadi, M.Si. selaku Dosen Pembimbing 1 Tugas Akhir
5. Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T. selaku Dosen Teknik Mesin yang
membantu secara teknis.
6. Suwari S.Th dan Kasiyem selaku Bapak dan Ibu saya yang telah memberi
dukungan baik material maupun spiritual hingga saat ini.
7. Yunit Dita Setyawan dan Dian Anggit Prasetyo selaku saudara kandung saya
yang memberikan dorongan semangat serta membantu agar segera
terselesaikannya Tugas Akhir ini.
8. Bagas Waras Hartanto, Chandra Dwi Wichaksana, Antonius Putra Wahyudi
selaku rekan kelompok saya, yang telah membantu dalam perancangan,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data. Dan Nurma Zulianingsih
yang selalu mendukung dalam proses pembuatan alat dan skripsi
9. Saudara-saudara yang senantiasa membantu penulis dalam menyelesaikan
tugas akhir ini.
10. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman
lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala
bantuanya.
Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna.
Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis harapkan demi
penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata seperti yang penulis harapkan semoga
tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Yogyakarta, 24 Juni 2015
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……………………………………….……………….. i
TITLE PAGE ……………………………………………........................…. ii
HALAMAN PENGESAHAN…………………………………….........…… iii
DAFTAR DEWAN PENGUJI …………………………………........……... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ……………….....…......….. v
LEMBAR PUBLIKASI …………………………………………..............…. vi
INTISARI ........................................................................................................ vii
ABSTRACT..................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ……………..………..........………............…..……... iX
DAFTAR ISI ……….………..........…..............………..…..............……....... Xi
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... Xiii
DAFTAR TABEL ………........................................................................... Xvi
BAB I PENDAHULUAN ………...…………………………........................ 1
1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................... 3
1.3 Tujuan dan Manfaat................................................................................ 5
1.4 Batasan Masalah..................................................................................... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... 8
2.1 Dasar Teori............................................................................................ 8
2.2 Persamaan Yang Digunakan................................................................. 11
2.3 Penelitian Terdahulu............................................................................. 12
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...................................................... 14
3.1 Skema Alat............................................................................................. 14
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
3.2 Variabel Yang Divariasikan................................................................... 17
3.3 Variabel Yang Diukur............................................................................ 22
3.4 Langkah Penelitian................................................................................. 24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN....................................................... 26
4.1 Hasil Penelitian...................................................................................... 26
4.2 Pembahasan…………………………………………………................ 40
BAB V PENUTUP......................................................................................... 51
5.1 Kesimpulan 51
5.2 Saran......................................................................................................... 52
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 53
LAMPIRAN ...………..…………… ............................................................. 54
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Skema alat penelitian........................................................................ 14
Gambar 3.2 Skema pemisah uap.......................................................................... 16
Gambar 3.3 Skema keadaan fluida kerja tidak mengalir...................................... 18
Gambar 3.4 Skema keadaan fluida kerja masuk dengan bukaan katup 0,75
putaran..............................................................................................
19
Gambar 3.5 Keadaan kondensor terisi fluida kerja Dietil Eter............................ 19
Gambar 3.6 Keadaan kondensor dan pemanas terisi fluida kerja Dietil
Eter................................................................................................... 20
Gambar 3.7 Variasi lama bukaan katup…........................................................... 20
Gambar 3.8 Variasi level air tabung tabung tekan udara .................................... 21
Gambar 3.9 Variasi pendingin kondensor menggunakan udara kipas................. 21
Gambar 3.10 Variasi pendingin kondensor menggukan udara alami.................... 22
Gambar 3.11 Posisi termologger dan manometer.................................................. 23
Gambar 4.1 Grafik perbandingan debit pemompaan pada variasi bukaan katup
15 detik, 10 detik, dan 7 detik, dengan menggunakan 2 tabung
tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter................................. 40
Gambar 4.2 Grafik perbandingan daya pemompaan pada variasi bukaan katup
15 detik, 10 detik, dan 7 detik, dengan menggunakan 2 tabung
tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter................................. 41
Gambar 4.3 Grafik perbandingan efisiensi pompa pada variasi bukaan katup
15 detik, 10 detik, dan 7 detik, dengan menggunakan 2 tabung
tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter................................. 41
Gambar 4.4 Grafik perbandingan efisiensi termal pada variasi bukaan katup 15
detik, 10 detik, dan 7 detik, dengan menggunakan 2 tabung tekan
udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.......................................... 42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 4.5 Grafik perbandingan debit pemompaan pada variasi level air 150
cm, 145 cm dengan menggunakan 2 tabung tekan udara, dan
tinggi pipa buang 3,20 meter............................................................
45
Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya pemompaan pada variasi level air 150
cm, 145 cm dengan menggunakan 2 tabung tekan udara, dan
tinggi pipa buang 3,20 meter............................................................ 45
Gambar 4.7 Grafik perbandingan efisiensi pompa pada variasi level air 150
cm, 145 cm dengan menggunakan 2 tabung tekan udara, dan
tinggi pipa buang 3,20 meter.........................................................
46
Gambar 4.8 Grafik perbandingan efisiensi termal pada variasi level air 150
cm, 145 cm dengan menggunakan 2 tabung tekan udara, dan
tinggi pipa buang 3,20 meter............................................................ 46
Gambar 4.9 Grafik perbandingan debit pemompaan pada variasi pendinginan
kondensor udara kipas dan udara alami, dengan menggunakan 2
tabung tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.....................
48
Gambar 4.10 Grafik perbandingan daya pemompaan pada variasi pendinginan
kondensor udara kipas dan udara alami, dengan menggunakan 2
tabung tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.....................
48
Gambar 4.11 Grafik perbandingan efisiensi pompa pada variasi pendinginan
kondensor udara kipas dan udara alami, dengan menggunakan 2
tabung tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.....................
49
Gambar 4.12 Grafik perbandingan efisiensi termal pada variasi pendinginan
kondensor udara kipas dan udara alami, dengan menggunakan 2
tabung tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.....................
49
Gambar L.1 Alat penelitian pompa air energi termal........................................... 54
Gambar L.2 Tabung penampung fluida kerja....................................................... 54
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar L.3 Tabung pemisah uap......................................................................... 54
Gambar L.4 Kolektor pemanas paralel kecil........................................................ 55
Gambar L.5 Thermologger................................................................................... 55
Gambar L.6 Tabung tekan air............................................................................... 55
Gambar L.7 Tabung tekan udara.......................................................................... 55
Gambar L.8 Bak air hisap.................................................................................... 56
Gambar L.9 Kondensor........................................................................................ 56
Gambar L.10 Pompa benam................................................................................... 56
Gambar L.11 Bak tampungan air............................................................................ 56
Gambar L.12 Manometer....................................................................................... 57
Gambar L.13 Stopwach.......................................................................................... 57
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data penelitian dengan variasi lama bukaan katup
fluida kerja 15 detik dan head pemompaan 3,20 meter
dengan menggunakan 2 tabung udara........................... 29
Tabel 4.2 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor
dengan air pompa dan air keran, Pada level air 140 cm
dan bukaan katup 10 detik, head pemompaan 3,20
meter dengan menggunakan 2 tabung udara.................. 29
Tabel 4.3 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor
dengan air pompa dan air keran, Pada level air 140 cm
dan bukaan katup 7 detik, head pemompaan 3,20 meter
dengan menggunakan 2 tabung udara............................ 29
Tabel 4.4 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor
dengan air pompa dan air keran, Pada level air 150 cm
dan bukaan katup 15 detik, head pemompaan 3,20
meter dengan menggunakan 2 tabung udara.................. 30
Tabel 4.5 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor
dengan air pompa dan air keran, Pada level air 145 cm
dan bukaan katup 15 detik, head pemompaan 3,20
meter dengan menggunakan 2 tabung udara.................. 30
Tabel 4.6 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor
dengan udara kipas, Pada level air 140 cm dan bukaan
katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan
menggunakan 2 tabung udara......................................... 30
Tabel 4.7 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor
dengan udara alami, Pada level air 140 cm dan bukaan
katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan 31
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
menggunakan 2 tabung udara.........................................
Tabel 4.8 Data penelitian dengan variasi lama bukaan katup
fluida kerja 15 detik dan head pemompaan 3,20 meter
dengan menggunakan 2 tabung udara............................ 37
Tabel 4.9 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor
dengan air pompa dan air keran, Pada level air 140 cm
dan bukaan katup 10 detik, head pemompaan 3,20
meter dengan menggunakan 2 tabung udara..................
37
Tabel 4.10 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor
dengan air pompa dan air keran, Pada level air 140 cm
dan bukaan katup 7 detik, head pemompaan 3,20 meter
dengan menggunakan 2 tabung udara............................ 37
Tabel 4.11 Data penelitian dengan variasi level air 150 cm dan
pendinginan kondensor dengan air pompa dan air
keran dan bukaan katup 15 detik, head pemompaan
3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara..........
38
Tabel 4.12 Data penelitian dengan variasi level air 145 cm dan
pendinginan kondensor dengan air pompa dan air
keran dan bukaan katup 15 detik, head pemompaan
3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara..........
38
Tabel 4.13 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor
dengan udara kipas, Pada level air 140 cm dan bukaan
katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan
menggunakan 2 tabung udara.........................................
38
Tabel 4.14 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor
dengan udara alami, Pada level air 140 cm dan bukaan
katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan
menggunakan 2 tabung udara.........................................
39
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Tabel 4.15 Data penelitian dengan variasi lama bukaan katup
fluida kerja 15 detik, 10 detik, 7 detik, dan head
pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung
udara...............................................................................
39
Tabel 4.16 Data penelitian dengan variasi level udara 150 cm ,
140 cm dan head pemompaan 3,20 meter dengan
menggunakan 2 tabung udara.........................................
44
Tabel 4.17 Data penelitian dengan variasi udara pendinginan
kondensor dengan udara kipas, udara alami dan head
pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung
udara...............................................................................
44
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di tengah pemanasan global yang masih terjadi saat ini, perubahan
cuaca makin sulit diprediksi. Pemanasan global tersebut berdampak pada
kerusakan alam baik dari tumbuhan yang kekurangan air, hewan yang mati
karena kekurangan air bahkan sampai beberapa daerah yang terpencil
mengalami kekeringan. Pemanasan global ini sangat menggangu pertumbuhan
beberapa usaha masyarakat, seperti salah satunya petani, yang dimana
tumbuhannya ini sangat bergantung pada air. Kebutuhan utama manusia untuk
kelangsungan hidup adalah makanan. Selain makanan masih banyak beberapa
bahan makanan yang selalu menjadi kebutuhan utama manusia untuk bertahan
hidup sebagai contoh yaitu air. Dalam kehidupan sehari-hari manusia tidak
dapat terlepas dengan air, karena setiap makhluk hidup pasti membutuhkan air.
Sehingga manusia dan hewan serta tumbuhan tidak dapat hidup tanpa air, tetapi
keberadaan air ini yang tidak selalu berada di tempat yang tepat dan mudah
didapatkan. Dan diperlukan sebuah alat yang dapat mengalirkan air dari
sumber air ke tempat yang diinginkan.
Pemindahan air kebanyakan menggunakan cara tradisional yaitu manual
dan yang lebih banyak dengan model-model modern dengan menggunakan
energi listrik atau menggunakan mesin yang berbahan bakar minyak.
Penggunaan pompa air manual atau tradisional ini sangat kurang efisien karena
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
manusia harus mengeluarkan energi yang lebih banyak sehingga menyita
waktu yang cukup untuk mendapatkan air. Sedangkan waktu dan energi
manusia dapat digunakan untuk kegiatan yang lain. Dalam penggunaan pompa
air tenaga listrik atau menggunakan mesin yang berbahan bakar minyak ini
tidaklah efisien, karena bahan bakar minyak tidak selalu tersedia di daerah-
daerah yang terpencil atau terpelosok. Di indonesia masih banyak daerah yang
belum terjangkau aliran listrik, bahan bakar dan alat transportasi yang masih
sulit. Sehingga berdampaklah pada mahalnya harga penyediaan air. Faktor ini
yang menghambat pertumbuhan daerah tersebut tidak dapat memenuhi
kebutuhan air dengan baik. Dengan menggunakan energi fosil yang terus-
menerus dapat menjadi masalah krisis energi yang berdampak pada kebutuhan
manusia lainya dan energi fosil tersebut dapat menimbulkan polusi udara.
Salah satu cara untuk mengatasi masalah di atas adalah dengan cara
memanfaatkan energi termal. Energi termal adalah energi panas, energi panas
ini dapat diperoleh dengan berbagai cara antara lain yaitu panas dari energi
surya, panas lampu infrared (sinar dari lampu infrared), kompor (listrik dan
bahan bakar minyak), panas bumi, dan lain-lain. Energi surya adalah salah satu
alternatif untuk menjadi sumber energi pada pompa air. Untuk mendapatkan
energi surya sangat mudah karena energi surya adalah energi bebas yang
didapat di alam, baik di kota ataupun di daerah-daerah terpencil atau
terpelosok.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.2 Perumusan Masalah
Dalam penelitian ini, penulis menggunakan media pemanas dengan
menggunakan enam buah lampu infrared yang terpasang tepat pada permukaan
kolektor pararel kecil, dengan jarak dari ujung lampu sampai dengan
permukaan dasar kolektor sekitar 30 cm. Kolektor kecil ini tersusun secara
pararel dengan sembilan pipa tembaga ukuran ½ in yang diberi jeda antar pipa
1,5 cm, dan untuk menggerakan pompa air dengan sistem termodinamika
diperlukan fluida kerja untuk melakukan kerja pemompaan tersebut. Fluida
kerja yang digunakan adalah dietil eter. Dan nilai ℎ𝑓𝑔 yang digunakan sebesar
360,2 KJ
/Kg . Sedangkan tekanan udara sekitar setiap tempat berbeda-beda
dan tergantung pada ketinggian permukaan tanah dengan permukaan air
laut. Maka dari itu dalam penelitian ini tekanan udara sekitar diasumsikan
sekitar 1 bar. Ketika kolektor dipanaskan maka kolektor akan panas dan
setelah keran fluida kerja dibuka akan terjadi proses penguapan atau
pendidihan fluida kerja . Penguapan fluida kerja ini akan menghasilkan tekanan
dalam tabung hijau akan turun dan menekan 2 tabung tekan , Kenaikan tekanan
pada 2 tabung ini digunakan untuk mengalirkan air dari pompa ke tempat air
yang ditentukan. Kemudian saat terjadi proses pengembunan atau pendinginan
pada kondensor secara otomatis tekanan fluida kerja akan turun, Penurunan
tekanan pada 2 tabung tekan ini digunakan untuk menghisap air dari sumber
air kedalam pompa air. Di dalam proses penguapan fluida kerja ini memerlukan
energi panas dan proses pengembunan juga memerlukan pendinginan. Energi
panas diperoleh dari energi surya dan pendinginan dilakukan oleh fluida
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
pendingin seperti udara atau air. Unjuk kerja pompa air ini ditentukan oleh
kecepatan pendidihan atau penguapan fluida kerja dan pengembunan fluida
kerja. Sehingga kecepatan penguapan dan pengembunan fluida kerja
ditentukan oleh sifat-sifat dan jumlah massa fluida kerja yang digunakan serta
beban (head) pemompaan. Permasalahan dalam penelitian ini dapat
dirumuskan sebagai berikut:
1. Fluida kerja yang digunakan harus mempunyai sifat yang mudah
menguap tetapi juga yang mudah untuk diembunkan kembali.
Fluida kerja yang digunakan adalah dietil etter yang mempunyai
titik didih 35°C dan massa jenis 0,714 gram/cm3 tergantung pada
komposisinya.
2. Jumlah massa fluida kerja berpengaruhi dalam sistem pemompaan.
Massa fluidanya lebih banyak dapat menghasilkan tekanan lebih
besar tetapi membutuhkan waktu penguapan yang lama. Penelitian
ini akan meneliti bagaimana pengaruh jumlah massa fluida kerja
yang digunakan dietil eter terhadap unjuk kerja pompa air dengan
sistem termodinamik.
3. Beban head pemompaan mempengaruhi kecepatan penguapan
fluida kerja sehingga berpengaruh pada unjuk kerja pompa yang
dihasilkan. Penelitian ini akan meneliti pengaruh beban
pemompaan pada unjuk kerja pompa air sistem termodinamik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
4. Penelitian ini akan meneliti pengaruh volume udara tekan dengan
jumlah yang berbeda yang terkompresi di tabung udara tekan
terhadap unjuk kerja pompa air sistem termodinamik.
5. Penelitian ini akan meneliti pengaruh volume udara pada pemanas
dan kondensor terhadap unjuk kerja pompa air sistem
termodinamik.
1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan yang ingin diperoleh dalam penelitian ini :
1. Membuat model pompa air energi termal dengan delapan
pipa pemanas kecil yang tersusun secara pararel dengan
ukuran 60 cm x 23 cm, jeda antar pipa 1,5 cm dengan luas
penampang kolektor 36,5 cm x 106,5 dengan pemanas
enam lampu infraret dan tabung pemisah uap dengan
diameter 10 cm terbuat dari pipa stainless.
2. Menentukan debit pemompaan maksimum.
3. Menentukan daya pemompaan maksimum.
4. Menentukan efisiensi pompa maksimum.
5. Menentukan efisiensi termal maksimum.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Menambah kepustakaan tentang teknologi pompa air energi
termal.
2. Hasil penelitian diharapkan dapat di kembangkan untuk
membuat prototype dan produk teknologi pompa air energi
termal yang dapat diterapankan dimasyarakat dan
meningkatkan kesejahteraan masyarakat.
3. Mengurangi ketergantungan dan pemanfaatan penggunaan
minyak bumi dan energi listrik untuk penggerak pompa air.
4. Mengurangi polusi udara.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dari penelitian ini adalah :
1. Pada penelitian ini dibuat model pompa air energi termal
dengan pemanasan kolektor pararel kecil dengan ukuran
enam lampu infrared yang tersusun pararel dengan
menggunakan tabung pemisah uap.
2. Penggunaan dietil eter sebagai fluida kerja. Berat jenis dietil
eter pada kondisi cair 0,714 gr/ml. Berat jenis digunakan
dalam perhitungan mencari massa dietil eter. Selanjutnya
massa tersebut untuk memperoleh daya pemanas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
3. Kalor laten dietil eter yaitu 365,6 kJ/g. Kalor laten fluida
digunakan dalam perhitungan daya pemanas.
4. Tekanan udara sekitar dibutuhkan dalam perhitungan
kompresi udara. Diasumsikan tekanan udara sekitar adalah 1
bar.
5. Variasi yang dibandingkan adalah Massa fluida kerja, lama
pemompaan, perbandingan pemanas dengan menggunakan
lampu infrared, dan volume ruang udara tekan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Berbagai sumber energi surya yang didapat dari alam yang berupa cahaya atau
panas buang dapat digunakan untuk pemanasan penggerak pompa air energi termal.
Terdapat dua kelompok metode untuk memanfaatkan energi surya supaya dapat
menghasilkan energi mekanik antara lain adalah metode konversi langsung dan
metode termodinamik. Dalam metode termodinamik ini, terdapat alat utama yang
berguna untuk pengumpulan energi termal surya yaitu kolektor termal yang jenis
pelat datar maupun fokus. Energi termal ini berguna untuk menaikan tekanan
fluida kerja dan temperatur . Fluida kerja dengan temperatur dan tekanan tinggi ini
yang dimanfaatkan untuk menghasilkan energi mekanik baik langsung maupun
tidak langsung (dengan fluida kerja kedua). Energi mekanik yang dihasilkan
dimanfaatkan untuk menggunakan pompa air konvensional (dengan siklus
Rankine, Brayton atau Stirling) maupun pompa air dengan disain khusus. Pompa
air dengan desain khusus dapat dikelompokan berdasarkan media pendingin uap
fluida kerjanya yaitu berpendingin udara atau air. Metode konversi langsung energi
surya dapat mengkonveksi energi surya menjadi energi listrik. Kemudian energi
listrik yang dihasilkan ini dipakai untuk menggerakan pompa. Kebanyakan
konveksi energi surya ke listrik dilakukan dengan cara photovoltaic dan
thermoelektrik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Bagian – bagian utama pada pompa air energi termal pada umumnya yaitu
penggerak pompa air, evaporator, kondensor, tabung tekan dan tabung hisap.
Dalam penelitian ini pompa air yang dipakai adalah jenis pompa benam. Prinsip
pompa benam selalu digunakan di bawah pemukaan air yang dihisap. Fungsi
kondensor di alat ini digunakan untuk mempercepat pendinginan. Pendingan
dilakukan dengan fluida air, udara kipas dan udara sekitar. Kondensor yang
digunakan dalam penelitian ini berbentuk pipa spiral terbuat dari pipa tembaga ½
in yang terdapat sebuah saluran selang untuk saluran pendinginnya. Dalam
penggerak pompa air terdapat tabung pemisah uap fluida kerja cair. Pemanasnya
selain dengan energi surya termal, fluida kerja ini dapat dipanaskan menggunakan
pemanasan air panas dan menggunakan pemanasan lampu inflared yang di susun
di atas kolektor pemanas. Pada penelitian ini, fluida dietil eter (diethyl ether)
digunakan sebagai fluida kerja.
Prinsip kerja pompa air ini sebagai berikut: Bagian katup tabung
penampung fluida kerja cair yang disalurkan ke pipa pemanas dibuka sesuai dengan
kebutuhan. Kemudian fluida kerja cair akan masuk ke dalam bagian pipa pemanas
yang tersusun secara pararel diatas kolektor yang dipanasi oleh enam buah lampu
infrared akan menguap. Setelah itu uap dietil eter akan masuk ke dalam tabung
pemisah fluida kerja cair dan uap dietil eter. Fluida kerja cair yang ikut akan
terpisah di dalam tabung pemisah tersebut dan dialirkan kembali ke pipa pemanas
tersebut. Sehingga uap yang masuk dalam kondensor akan mendorong dan
memberi tekanan pada tabung udara tekan. Proses kompresi akan terjadi di tabung
udara ketika uap fluida kerja terbentuk. Kemudian proses tersebut, air yang ada di
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
dalam pompa benam akan terpompa selama penekanan di dalam tabung tekan
mengalami kenaikan. Kenaikan tekanan dan lama pemompaan di pengaruhi oleh
banyaknya fluida kerja yang masuk dalam pipa pemanas. Air yang berada di dalam
pompa benam akan mengalir ke bak penampung atas yang telah disediakan.
Langkah tekan adalah proses mengalirnya air dari pompa benam ke bak
penampung atas. Sebagian air di bak penampung atas akan dialirkan ke kondensor
untuk proses pendinginan yang terletak di dalam bak penampung air kondensor.
Kondensor mengalami pendinginan hingga terjadi proses pengembunan. Saat
proses pengembunan ini berlangsung menyebabkan tekanan ditabung tekan
mengalami penurunan. Penurunan tekanan ini menyebabkan air yang ada di dalam
sumber air (sumur) terhisap kedalam pompa benam tersebut dan proses ini disebut
proses hisap.
Satu siklus dalam pemompaan ini terdiri dari dua langkah yaitu satu
langkah tekan dan satu langkah hisap. Sehingga dalam siklus pemompaan ini akan
berlangsung terus menerus selama masih ada persediaan fluida kerja dan energi
panas yang dibutuhkan. Di dalam pompa benam ini terdapat dua buah katup searah,
yang terdapat pada sisi tekan dan sisi hisap. Katup ini mempunyai fungsi yang
berbeda yaitu katup yang berada pada sisi tekan berfungsi supaya saat langkah
tekan air hanya dapat mengalir ke bak penampung atas. Selanjutnya katup yang
berada pada sisi hisap berfungsi untuk menghisap air yang berada di sumbernya
(sumur) dan tidak dapat kembali ke dalam sumbernya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
2.2 Persamaan yang Digunakan
Untuk mengetahui unjuk kerja pompa air energi thermal ini dibutuhkan persamaan
yang dapat membantu mengetahui unjuk kerja sistem. Unjuk kerja pompa air energi
termal diantaranya dinyatakan dengan daya pompa dan efisiensi pompa. Efisiensi
pompa merupakan perbandingan antara daya pompa dengan daya pemanas tiap
satuan waktu.
Menghitung daya pemompaan dapat dengan menggunakan persamaan
berikut (Soemitro, 1986) :
Ppompa = ρgQH (1)
dengan 𝑃𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎 adalah daya pemompaan, ρ adalah massa jenis air, g adalah
percepatan gravitasi, Q adalah debit pemompaan, H adalah head pemompaan
Sehingga efisiensi pompa merupakan perbandingan antara daya output
pompa dengan daya input pompa. Dan efisiensi pompa dapat dihitung dengan
persamaan sebagai berikut:
(2)
Kompresi udara tekan adalah besarnya tekanan yang terjadi akibat
perubahan volume udara di dalam tabung tekan pada massa udara tetap. Untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
dapat menghitung kompresi udara tekan ditabung tekan maka menggunakan
persamaan (3).
(3)
dengan: P1 adalah tekanan udara awal, P2 adalah kompresi udara tekan, V1 adalah
volume udara awal, dan V2 adalah volume udara akhir.
Efisisensi termal adalah perbandingan antara daya pemanas output dengan
daya pemanas input, efisiensi termal dapat dihitung dengan persamaan (4) sebagai
berikut:
%100)(
)(
inputpemanas
outputpemanas
termalP
P (4)
2.3 Penelitian Terdahulu
Penelitian di pompa air energi surya termal memperlihatkan bahwa waktu yang
dibutuhkan dalam pengembunan uap fluida kerja berpengaruh oleh debit dan
temperatur air pendingin yang masuk ke kondensor (Sumathy et. al., 1995).
Prototipe model pompa air energi surya termal yang bekerja dengan siklus Rankin
diuji untuk dapat mengetahui unjuk kerjanya dengan menggunakan fluida kerja
refrijeran R 113 (Spindler et. al., 1996). Penelitian unjuk kerja pompa air energi
surya termal dengan kolektor pelat datar dengan luas 1 m2, Dengan variasi head 6,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
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 fluida kerja yang digunakan, yaitu etil eter dan n-pentane
memperlihatkan bahwa efisiensi pompa lebih tinggi 17% yang menggunakan fluida
kerja etil eter dibanding n-pentane dengan head 6 m (Wong, 2000). Analisa
termodinamika untuk menunjukkan unjuk kerja pompa air energi surya termal
dengan beberapa ketinggian head memperlihatkan bahwa jumlah siklus tiap satu
hari tergantung pada waktu yang diperlukan untuk pemanasan fluida kerja dan
waktu yang diperlukan untuk pengembunan uap. Waktu pemanasan tergantung
pada jumlah fluida awal dalam sistem. Waktu pencairan tergantung pada luasan
optimum koil pendingin (Wong, 2001a). Penelitian pompa air energi surya
menggunakan kolektor pelat datar sederhana dengan luas 1 m2 menggunakan fluida
kerja etil eter dapat menghasilkan kapasitas pemompaan 700-1400 liter/hari
tergantung dengan ketinggian head (6-10 m). Efisiensi sistem dapat mencapai
0,340,42% (Wong, 2001b). Penelitian pompa air energi surya termal dengan
menggunakan model matematis menunjukkan unjuk kerja pompa ditentukan oleh
fraksi uap dari siklus yang terjadi. Peningkatan daya pemompaan dipengaruhi oleh
naiknya temperatur maksimum pemanasan, sementara penurunan efisiensi
disebabkan oleh kerugian panas karena proses penguapan dan pengembunan air
(Mahkamov, 2003).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Skema Alat
Metode yang digunakan dalam pompa air energi termal ini memanfaatkan
panas kolektor pararel kecil yang dipanaskan dengan menggunakan sinar cahaya
enam buah lampu infrared sebagai sumber panas. Dengan menggunakan fluida
kerja dietil eter. Gambar desain berikut ini adalah skema alat yang digunakan dalam
penelitian dan ditunjukan pada Gambar 3.1.Untuk foto alat penelitian ini ditunjukan
pada bagian lampiran Gambar L.1.
Gambar 3.1 Skema alat penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Bagian-bagian utama pada alat penelitian di Gambar 3.1 :
1. Pipa tembaga yang disusun secara pararel sebanyak 8 batang dengan
diameter ½ inci, dipasang pada kemiringan sekitar 30° dan
menggunakan kolektor yang dipanasi oleh enam buah lampu infraret.
Foto alat penelitian ditunjukan pada bagian lampiran Gambar L.4
2. Bak kolektor pemanas dengan ukuran luas penampang 36,5 cm x 106,5
cm. Foto alat penelitian ditunjukan pada bagian lampiran Gambar L.4
3. Tabung pemisah uap yang terbuat dari stainless steel dengan ukuran
diameter tabung 10 cm dan tinggi 15,5 cm. Foto alat penelitian
ditunjukan pada bagian lampiran Gambar L.3.
4. Kondensor spiral dari pipa tembaga diameter ½ inci dengan panjang 8
m. Foto alat penelitian ditunjukan pada bagian lampiran Gambar L.9.
5. Penampung fluida kerja cair dengan diameter 10 cm, panjang 20 cm
terbuat dari stainless steel. Foto alat penelitian ditunjukan pada bagian
lampiran Gambar L.2.
6. Tabung air tekan, dengan diameter 40 cm, tinggi 100 cm dan terbuat
dari plat baja dengan tebal 1 mm. Foto alat penelitian ditunjukan pada
bagian lampiran Gambar L.6.
7. Tabung tekan udara dari pipa PVC diameter 4 inci, tinggi 2 m. Foto alat
penelitian ditunjukan pada bagian lampiran Gambar L.7.
8. Katup searah pada sisi tekan.
9. Pompa benam, terbuat dari PVC diameter 4 inci, panjang 2 m Foto alat
penelitian ditunjukan pada bagian lampiran Gambar L.10.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
10. Katup searah pada sisi hisap.
11. Tangki air output dengan kapasitas 17 L.
Untuk mengurangi cairan fluida kerja cair yang ikut terbawa uap, pada
penelitian ini menggunakan tabung pemisah uap dengan skema sesuai Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Skema pemisah uap
Proses kerja dari sistem alat penelitian ini dimulai dari pemanasan pipa
tembaga yang disusun secara paralel. Pemanasan menggunakan dengan
menggunakan kolektor pemanas yang dipanasi dengan enam buah lampu infrared
samapai ± 60 °C. Setelah pipa mengalami pemanasan, maka fluida kerja yang
berada di dalam pipa tembaga akan mengalami penguapan. Dan uap fluida kerja
akan masuk ke dalam tabung pemisah fluida kerja. Di tabung pemisah uap, fluida
kerja yang masih cair dan ikut masuk kedalam tabung pemisah akan terpisah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
sehingga fluida yang masih cair akan di kembalikan ke dalam pemanas melalui pipa
tabung pemisah yang bawah. Kemudian uap fluida kerja akan di teruskan ke pipa
kondensor dan uap fluida kerja menuju tabung tekan air. Uap akan memberi tekanan
di tabung tekan air. Maka air yang berada di tabung tekan air akan memberi tekanan
yang menuju tabung tekan udara. Tabung tekan udara air akan mengalami kenaikan
dan menyebabkan kompresi. Saat udara terkompresi pompa benam akan bekerja
yaitu, katup searah yang berada disisi tekan akan membuka karena mendapatkan
tekanan, Sehingga air terpompa sampai bak penampungan air out put. Dan pada
saat proses pendinginan, lampu pemanas tetap menyala dan di kondisikan agar suhu
pemanasan tetap. Untuk proses pendinginan yang dilakukan dengan cara mengaliri
air hasil pemonpaan dan kran di kondensor atau dengan cara memberi kipas pada
kondensor tergantung pada variasinya. Setelah kondensor di dinginkan akan
menyebabkan uap fluida kerja mengembun. Karena fluida kerja mengembun maka
tekanan akan menurun dan air yang berada di tabung tekan udara juga menurun.
Dan saat penurunan air di tabung tekan udara, katup searah yang berada di sisi hisap
pompa benam akan bekerja yaitu terjadi proses penghisapan air dari sumur.
3.2 Variabel yang Divariasikan
Variasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Variasi lama bukaan katup dengan 2 tabung tekan udara pada
ketinggian air 140 cm dengan ketinggian pipa buang 3,20 m,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dengan lama bukaan massa fluida kerja 7 detik, 10 detik, 15 detik
dan katup bukaan 0,75 putaran dengan saluran tabung tekan atas.
2. Variasi volume tabung tekan dengan 2 tabung pada ketinggian
air 145 cm dan 150 cm pada ketinggian pipa buang 3,20 m
dengan lama bukaan massa fluida kerja 15 detik dan katup
bukaan 0,75 putaran dengan saluran tabung tekan atas.
3. Variasi pendinginan kondensor dengan udara alami dan kipas
menggunakan 2 tabung tekan udara pada ketinggian air 140 cm
dengan ketinggian pipa buang 3,20 m dengan lama bukaan
massa fluida k
Fluida kerja yang masuk ke dalam tampungan fluida kerja dapat di atur
dengan katup diantara tabung penampung fluida kerja menuju pemanas dan lama
bukaan katup dapat dihitung dengan menggunakan stopwatch. Seperti pada Gambar
3.3 dan 3.4.
Gambar 3.3 Skema keadaan fluida kerja tidak mengalir
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 3.4 Skema keadaan fluida kerja masuk dengan bukaan katup 0,75 putaran
Pada variasi lama bukaan katup dan kondensor terisi fluida kerja, katup
yang beada di tabung penampung dibuka saat fluida kerja di pemanas sudah habis.
Pada variasi lama bukaan katup hanya terisi udara dan kondensor terisi fluida kerja,
katup tabung penampung dibuka selama 7 detik, 10 detik dan 15 detik dengan suhu
sekitar 122 C. Simulasi variasi terlihat pada gambar dibawah (Gambar 3.5 dan
Gambar 3.6).
Gambar 3.5 Keadaan kondensor terisi fluida kerja Dietil Eter
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Gambar 3.6 Keadaan kondensor dan pemanas terisi fluida kerja Dietil Eter
Variasi lama bukaan katup dilakukan dengan memutar katup dengan waktu
yang ditentukan . (Gambar 3.7 dan Gambar 3.8).
Gambar 3.7 Variasi lama bukaan katup dengan 2 tabung tekan udara pada
ketinggian air 140 cm dengan ketinggian pipa buang 3,20 m dengan
saluran tabung tekan atas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 3.8 Variasi level air tabung tekan udara dengan 2 tabung tekan dan
ketinggian pipa buang 3,20 m dengan saluran tabung tekan atas
Untuk variasi pendingin kondensor dengan menggunakan udara kipas dan
udara alami. (Gambar 3.9 dan Gambar 3.10).
Gambar 3.9 Variasi pendingin menggunakan udara kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Gambar 3.10 Variasi pendingin menggunakan udara alami
3.3 Parameter yang diukur
Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah :
1. Temperatur bagian kolektor atas pemanas (𝑇𝑎1)
2. Temperatur bagian kolektor bawah pemanas (𝑇𝑎2)
3. Temperatur input pipa kondensor yang mengalir dari tabung
pemanas (𝑇𝑎3)
4. Temperatur output pipa pemanas yang mengalir ke tabung
pemisah (𝑇𝑎4)
5. Temperatur output air pendingin kondensor (𝑇𝑏1)
6. Temperatur output kondensor yang mengalir menuju tabung
tekan (𝑇𝑏2)
7. Temperatur input pipa pemanas yang mengalir dari tabung
penampung ke pemanas (𝑇𝑏3)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
8. Temperatur input air pendingin kondensor (𝑇𝑏4)
9. Tekanan pada bagian pemanas (𝑃1)
10. Tekanan pada bagian tabung air tekan (𝑃2)
11. Tekanan pada bagian tabung udara tekan (𝑃3)
12. Kenaikan air pada tabung udara tekan (h)
13. Volume pemompaan (v)
14. Waktu pemompaan (𝑡𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎)
15. Waktu pendinginan (𝑡𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛𝑎𝑛)
Dalam penelitian ini, pengukuran temperatur menggunakan
thermologger. Untuk pengukuran waktu menggunakan stopwatch dan
pengukuran volume menggunakan tampungan air yang disertai alat ukur
. Foto alat ukur thermologger dan manometer ditunjukan pada bagian
lampiran Gambar L.9 dan Gambar L.10.
Gambar 3.11 Posisi termologger dan manometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
3.4 Langkah Penelitian
Berikut ini adalah langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data
penelitian:
1. Persiapan alat-alat dan pembuatan alat seperti pada Gambar 3.1.
2. Pengambilan data dimulai setelah kolektor pemanas bersuhu sekitar 122
°C.
3. Pada variasi lama bukaan katup fluida kerja (dietil eter) mula-mula
dilakukan pengisian fluida kerja dietil eter dengan bukaan katup 0,75
putaran selama 7 detik ke pemanas kolektor pararel kecil dan kondensor,
menggunakan 2 tabung pipa tekan dengan temperatur 122 °C, dan
pendinginan menggunakan air pompa dan air kran dan menggunakan
saluran tabung tekan atas yang dilakukan sebanyak 3 kali pengambilan
data dengan lama bukaan katup yang berbeda.
4. Data yang dicatat adalah temperatur bagian kolektor atas pemanas
(𝑇𝑎1), temperatur bagian kolektor bawah pemanas (𝑇𝑎2),temperatur
input pipa kondensor yang mengalir dari tabung pemanas (𝑇𝑎3),
temperatur output pipa pemanas yang mengalir ke tabung pemisah
(𝑇𝑎4), temperatur output air pendingin kondensor (𝑇𝑏1), temperatur
output kondensor yang mengalir menuju tabung tekan (𝑇𝑏2), temperatur
input pipa pemanas yang mengalir dari tabung penampung ke pemanas
(𝑇𝑏3), temperatur input air pendingin kondensor (𝑇𝑏4), tekanan pada
bagian pemanas (𝑃1), tekanan pada bagian tabung air tekan (𝑃2), tekanan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
pada bagian tabung udara tekan (𝑃3), kenaikan air pada tabung udara
tekan (h), volume pemompaan (v), waktu pemompaan (𝑡𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎) dan
waktu pendinginan (𝑡𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛𝑎𝑛).
5. Langkah 2 diulangi dengan menggunakan variasi pengisian fluida kerja
dietil eter, tetapi dengan bukaan katup 0,75 putaran selama 15 detik
dengan temperatur 122 °C menggunakan 2 tabung udara tekan dengan
tinggi air dalam tabung tekan udara 82 cm dengan aliran tabung tekan
atas yang dilakukan sebanyak 2 kali pengambilan data dengan tinggi air
dalam tabung tekan udara yang berbeda.
6. Langkah 2 diulangi dengan menggunakan variasi pengisian fluida kerja
dietil eter, dengan bukaan katup 0,75 putaran selama 15 detik dengan
temperatur 122 °C menggunakan 2 tabung udara tekan dengan aliran
tabung tekan atas dengan pendinginan udara kipas yang dilakukan
sebanyak 2 kali pengambilan data dengan pendinginan yang berbeda.
7. Data yang diperoleh dianalisa dengan menggunakan Persamaan (1)
sampai Persamaan (4).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Berikut ini adalah data hasil penelitian yang diperoleh dengan
memvariasikan lama bukaan katup massa fluida kerja 7 detik, 10 detik, 15 detik,
volume tabung tekan pada ketinggian level air 140 cm dan 150 cm, pendinginan
kondensor dengan udara alami dan kipas. Semua variasi menggunakan 2 tabung
tekan dengan ketinggian 3,20 m dan bukaan katup 0,75 putaran. Adapun penjelasan
mengenai penamaan kolom dan baris adalah sebagai berikut:
Baris
Awal : Kondisi saat proses pendinginan selesai dan fluida kerja belum masuk
ke pemanas. Bisa dikatakan awal siklus tekan atau akhir siklus hisap.
Akhir : Kondisi saat proses pemompaan selesai. Terlihat ketika ketinggian air
di tabung udara tekan menurun. Dapat dikatakan sebagai akhir siklus
tekan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Kolom
𝑇𝑎1 : Temperatur kolektor pemanas bagian atas.
𝑇𝑎2 : Temperatur kolektor pemanas bagian bawah.
𝑇𝑎3 : Temperatur input pipa kondensor yang mengalir dari tabung
pemanas.
𝑇𝑎4 : Temperatur output pipa pemanas yang mengalir ke tabung
pemisah.
𝑇𝑏1 : Temperatur output air pendingin kondensor
𝑇𝑏2 : Temperatur output kondensor yang mengalir menuju tabung
tekan
𝑇𝑏3 : Temperatur input pipa pemanas yang mengalir dari tabung
penampung ke pemanas
𝑇𝑏4 : Temperatur input air pendingin kondensor
𝑉𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 1 : Volume udara tekan pada satu tabung.
𝑉𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 2 : Volume udara tekan pada dua tabung.
𝑃1 : Tekanan udara di pipa pemanas yang terbaca manometer.
𝑃2 : Tekanan udara tabung tekan air yang terbaca manometer.
𝑃3 : Tekanan tabung tekan udarayang terbaca manometer.
𝑇𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛 : Lama waktu pendinginan kondensor dengan air kran atau udara.
Dimulai dari awak siklus tekan hingga fluida kembali ke volume
awal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
𝑇𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎 : Lama waktu pemompaan.diukur ketika air mulai keluar dari
ujung tertinggi pipa buang sampai air berhenti mengalir.
𝑇ℎ𝑖𝑠𝑎𝑝 : Lama waktu penghisapan. Dimulai dari awal penghisapan pompa
benam hingga berhentinya penghisapan pompa benam.
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑎𝑖𝑟 : Volume air yang keluar dari pipa buang selama siklus
pemompaan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3
awal 123 110 27 33 27 22 41 26 0,1 0,08 0 0 16,2
akhir 102 97 40 34 22 36 37 25 0,51 0,45 0,4 3,2 806,4 6960
t pompa
(detik)
t dingin
(detik)Kondisi
Temperatur A Temperatur B Tekanan
Head
(m)
V sumur
(liter)
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3
awal 115 109 30 33 26 21 25 25 0,1 0,04 0 0 16,2
akhir 100 99 35 27 22 32 35 28 0,5 0,45 0,4 3,2 421,2 7200
Kondisi
Temperatur A Temperatur B Tekanan
Head
(m)
V sumur
(liter)
t pompa
(detik)
t dingin
(detik)
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3
awal 118 115 28 30 27 24 49 25 0,1 0,04 0 0 16,2
akhir 98 99 35 27 24 32 35 28 0,51 0,45 0,4 3,2 429 5400
t pompa
(detik)
t dingin
(detik)Kondisi
Temperatur A Temperatur B Tekanan
Head
(m)
V sumur
(liter)
Tabel 4.1 Data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja 15 detik dan head pemompaan 3,20 meter
dengan menggunakan 2 tabung udara.
Tabel 4.2 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor dengan air pompa dan air keran, Pada level air 140
cm dan bukaan katup 10 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
Tabel 4.3 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor dengan air pompa dan air keran, Pada level air 140
cm dan bukaan katup 7 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Tabel 4.6 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor dengan udara kipas, Pada level air 140 cm dan
bukaan katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3
awal 114 113 29 34 28 27 51 24 0,1 0.09 0 0 16,2
akhir 97 97 35 38 27 34 35 25 0,51 0,45 0,4 3,2 807 9060
Kondisi
Temperatur A Temperatur B Tekanan
Head
(m)
V sumur
(liter)
t pompa
(detik)
t dingin
(detik)
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3
awal 114 114 26 30 27 24 52 25 0,1 0,1 0,03 0 16,2
akhir 94 97 36 28 24 32 35 24 0,51 0,45 0,4 3,2 600 9000
t pompa
(detik)
t dingin
(detik)Kondisi
Temperatur A Temperatur B Tekanan
Head
(m)
V sumur
(liter)
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3
awal 117 118 27 34 27 24 42 24 0,11 0,1 0,02 0 16,2
akhir 36 102 36 32 24 35 36 24 0,51 0,45 0,4 3,2 690 14280
Kondisi
Temperatur A Temperatur B Tekanan
Head
(m)
V sumur
(liter)
t pompa
(detik)
t dingin
(detik)
Tabel 4.4 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor dengan air pompa dan air keran, Pada level air 150
cm dan bukaan katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
Tabel 4.5 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor dengan air pompa dan air keran, Pada level air 145
cm dan bukaan katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
30
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3
awal 120 110 28 30 27 24 45 26 0,12 0,09 0,03 0 16,2
akhir 104 104 41 37 22 40 43 27 0,51 0,45 0,4 3,2 628,8 13200
t pompa
(detik)
t dingin
(detik)Kondisi
Temperatur A Temperatur B Tekanan
Head
(m)
V sumur
(liter)
Tabel 4.7 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor dengan udara alami, Pada level air 140 cm dan
bukaan katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
31
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Setelah mendapatkan data, kemudian dapat dilakukan perhitungan untuk
mengetahui unjuk kerja pompa air energi termal. Perhitungan dibawah ini
menggunakan data pertama pada variasi satu (Tabel 4.1)
Perhitungan yang pertama adalah menghitung daya pompa. Pada
perhitungan ini menggunakan Persamaan (1), variabel yang diketahui adalah:
Head = 3,20 m volair = 12,810 liter
𝜌 = 1000 kg/m3 tpompa = 806,4 detik
g = 9,81 m/det2
Perhitungan daya pompa adalah:
Ppompa = 𝜌 g Q H
Ppompa = (1000 kg/m3)(9,81 m/det2 ) ((
12,810 liter
806,4)
1000 ) (3,20 meter)
Ppompa = 0,498 watt
Perhitungan yang kedua adalah menghitung daya pemanas. Pada
perhitungan daya pemanasan menggunakan persamaan umum. Berhubung pemanas
yang saya pakai ini menggunakan enam buah lampu infrared dan parameter sebuah
lampu yang didapat adalah:
Daya lampu : 375 watt
Banyak lampu : 6 buah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Untuk menghitung daya pemanas tidak diperlukan sifat-sifat fluida, karena
dalam pemanasan tidak menggunakan fluida pemanas. Sehingga secara langsung
daya pemanas dapat dihitung dengan persamaan umum seperti. Berikut ini adalah
perhitungan daya pemanas :
Ppemanas = 𝑃𝑙𝑎𝑚𝑝𝑢 × 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑙𝑎𝑚𝑝𝑢
Ppemanas = 375 × 6
Ppemanas = 2250 watt
Perhitungan selanjutnya adalah menghitung efisiensi pompa. Untuk
menghitung efisiensi pompa menggunakan Persamaan (2). Di ketahui :
Vol ether cair = 1,2183 liter ρ = 0,7138 kg/m3
Hƒg = 354,05 kj/g Ppompa = 0,498 watt
T pemanas = 7766,4 detik
Penghitungan Massa ether
= (V ether cair. ρ) x 1000
= (1,2183 x 0,7138) x 1000
= 869,636 g
Penghitungan daya input pompa
=masa ether x hfg
𝑡𝑝𝑒𝑚𝑎𝑛𝑎𝑠
= 869,636 x 354,05
7766,4
= 39,644 watt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Penghitungan daya output pompa
Output pompa = Ppompa
= 0,4987 watt
Perhitungan efisiensi pompa:
ɳ𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎 =𝑄𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎
𝑄𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎× 100%
ɳ𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎 =0,4987
39,644× 100%
ɳ𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎 = 1,257%
Untuk menghitung kompresi udara tekan menggunakan Persamaan (3).
Variabel yang diketahui adalah:
P1 = 1 bar V2 = 5,44 liter
V1 = 19,12 liter
Berikut ini adalah perhitunganya:
𝑃2 = 𝑃1 𝑉1
𝑉2
𝑃2 = 1 × 19,12
5,44
𝑃2 =3,51 bar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Perhitungan efisiensi termal dilakukan dengan menggunakan Persamaan (4)
sebagai berikut:
%100)(
)(
inputpemanas
outputpemanas
termalP
P
%1002250
644,39termal
%76,1termal
Untuk menghitung daya keluaran dan daya hisap pompa dengan
perhitungan sebagai berikut:
Di ketahui :
M air pompa = 11,605 liter
ΔT = 7766,4 detik
ΔP3 = 40000 Pa
V tabung tekan = 0,006839109 m3
Waktu hisap = 6806,4 detik
Perhitungan daya yang dikeluarkan :
Daya kluaran = 𝑀 𝑎𝑖𝑟 𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎 .𝑔 .ℎ𝑒𝑎𝑑
ΔT
Daya keluaran = 11,605𝑥 9,81 𝑥 3,2
7766,4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Daya keluaran = 0,046909885watt
Perhitungan daya hisap:
Daya hisap = 𝑉𝑡𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛 .ΔP.
ΔTwaktu hisap
Daya hisap = 0,006839109.4000
6806,4
Daya hisap = 0,040192224watt
Dengan cara yang sama seluruh data penelitian dihitung dengan
menggunakan Persamaan (1) sampai Persamaan (4). Berikut ini adalah hasil
perhitungan dari semua variasi yang diteliti dan disajikan dalam bentuk tabel.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Tabel 4.8 Data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja 15 detik dan head pemompaan 3,20 meter dengan
menggunakan 2 tabung udara.
Kondisi Volume
udara (liter) ∆V
(liter) Debit (liter/
menit) P pompa
(watt) P pemanas
(watt) Efisiensi
pompa (%) Efisiensi
termal (%)
Kompresi
udara tekan
(bar)
awal 19,1236
akhir 5,4454 0,844 0,9532 0,50 2250 1,26 1,76 3,51
Tabel 4.9 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor dengan air pompa dan air keran, Pada level air 140 cm dan
bukaan katup 10 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
Kondisi Volume
udara (liter) ∆V
(liter) Debit (liter/
menit) P pompa
(watt) P pemanas
(watt) Efisiensi
pompa (%) Efisiensi
termal (%)
Kompresi
udara tekan
(bar) awal 19,1236
akhir 9,2701 0,608 0,6003 0,31 2250 1,10 1,27 2,06
Tabel 4.10 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor dengan air pompa dan air keran, Pada level air 140 cm dan
bukaan katup 7 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
Kondisi Volume
udara (liter) ∆V
(liter) Debit (liter/
menit) P pompa
(watt) P pemanas
(watt) Efisiensi
pompa (%) Efisiensi
termal (%)
Kompresi
udara tekan
(bar) awal 19,1236
akhir 6,0936 0,804 1,0703 0,56 2250 1,27 1,96 3,14
37
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Tabel 4.11 Data penelitian dengan variasi level air 150 cm dan pendinginan kondensor dengan air pompa dan air keran dan
bukaan katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
Kondisi Volume
udara (liter) ∆V
(liter) Debit (liter/
menit) P pompa
(watt) P pemanas
(watt) Efisiensi
pompa (%) Efisiensi
termal (%)
Kompresi
udara tekan
(bar)
awal 17,5029
akhir 2,5930 0,920 0,8406 0,44 2250 1,54 1,27 6,75
Tabel 4.12 Data penelitian dengan variasi level air 145 cm dan pendinginan kondensor dengan air pompa dan air keran dan
bukaan katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
Kondisi Volume
udara (liter) ∆V
(liter) Debit (liter/
menit) P pompa
(watt) P pemanas
(watt) Efisiensi
pompa (%) Efisiensi
termal (%)
Kompresi
udara tekan
(bar)
awal 18,3133
akhir 4,0030 0,883 3,8110 1,99 2250 6,48 1,37 4,57
Tabel 4.13 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor dengan udara kipas, Pada level air 140 cm dan bukaan
katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
Kondisi Volume
udara (liter) ∆V
(liter) Debit (liter/
menit) P pompa
(watt) P pemanas
(watt) Efisiensi
pompa (%) Efisiensi
termal (%)
Kompresi
udara tekan
(bar)
awal 19,1236
akhir 1,8962 1,063 1,1514 0,60 2250 2,87 0,93 10,09
38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Tabel 4.14 Data penelitian dengan variasi pendinginan kondensor dengan udara alami, Pada level air 140 cm dan bukaan
katup 15 detik, head pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
Kondisi Volume
udara (liter) ∆V
(liter) Debit (liter/
menit) P pompa
(watt) P pemanas
(watt) Efisiensi
pompa (%) Efisiensi
termal (%)
Kompresi
udara tekan
(bar)
awal 0,00956
akhir 0,00194 0,94 1,0584 0,55 2250 2,68 0,92 4,92
Tabel 4.15 Data penelitian dengan variasi lama bukaan katup fluida kerja 15 detik, 10 detik, 7 detik, dan head
pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
Variasi
Bukaan
katup
t
pompa
(detik)
t
dingin
(detik)
v
sumur
(liter)
Debit
(liter/menit)
P
pompa
(watt)
P
pemanas
(watt)
V air
yang
di
pompa
(liter)
Efisiensi
Pompa
%
Efisiensi
termal
%
Kompresi
udara
tekan
(bar)
15 806,4 6960 34,410 0,9532 0,50 2250 12,81 1,26 1,76 3,51
10 421,2 7200 41,255 0,6003 0,31 2250 4,21 1,10 1,27 2,06
7 429 5400 39,220 1,0703 0,56 2250 7,65 1,27 1,96 3,14
39
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
4.2 Pembahasan
Untuk data hasil penelitian yang dibandingkan dengan variasi lainya lihat
pada tabel 4.15.
Berikut adalah grafik hasil debit pemompaan, air, daya pemompaan, efisiensi
pompa, efisiensi termal :
Gambar 4.1 Grafik perbandingan debit pemompaan pada variasi bukaan katup 15
detik, 10 detik, dan 7 detik, dengan menggunakan 2 tabung tekan
udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 4.2 Grafik perbandingan daya pemompaan pada variasi bukaan katup 15
detik, 10 detik, dan 7 detik, dengan menggunakan 2 tabung tekan
udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.
Gambar 4.3 Grafik perbandingan efisiensi pompa pada variasi bukaan katup 15
detik, 10 detik, dan 7 detik, dengan menggunakan 2 tabung tekan
udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Gambar 4.4 Grafik perbandingan efisiensi termal pada variasi bukaan katup 15
detik, 10 detik, dan 7 detik, dengan menggunakan 2 tabung tekan
udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.
Hasil penelitian menyatakan pada Gambar 4.1, Gambar 4.2, Gambar
4.3, Gambar 4.4, terlihat perbandingan debit pemompaan, daya
pemompaan, efisiensi pompa dan efisiensi termal. Pada perbandingan debit
pemompaan di variasi bukaan katup 7 detik ini lebih cepat dibandingkan
dengan bukaan katup 15 detik dan 10 detik. Karena cepatnya debit
pemompaan ini dipengaruhi oleh seimbangnya massa fluida kerja yang
masuk dan keluar dari pipa pemanas. Sehingga temperatur pada kolektor
pemanas tidak turun secara dratis (drop). Begitu pula pada air yang dihisap
oleh pompa berbanding lurus dengan lama bukaan katup fluida kerja.
Semakin besar lama bukaan katup fluida kerja maka semakin besar pula air
yang dihisap oleh pompa. Karena hasil tekanan dari tabung tekan yang
tinggi sehingga menyebabkan tekanan di tabung tekan kembalinya cepat.
Untuk daya pemompaan terlihat bahwa pada variasi bukaan katup 7 detik
menghasilkan daya lebih tinggi dari pada variasi bukaan katup 15 detik dan
10 detik. Hal ini disebabkan oleh seimbangnya jumlah eter yang masuk dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
keluar dari pipa pemanas , sehingga temperatur kolektor pemanas tidak
mengalami penurunan suhu yang dratis. Pada bukaan katup 7 detik
menghasilkan nilai efisiensi yang sangat tinggi dari pada bukaan katup 15
detik dan 10 detik. Hal ini disebabkan waktu pemompaan dan waktu
pendinginan, Semakin sedikit waktu pemompaan dan pendinginan maka
semakin besar efisiensi pompa. Pada efisiensi termal ini terlihat jelas bahwa
yang paling tinggi pada bukaan katup 7 detik dari pada variasi bukaan katup
15 detik dan 10 detik. Di sebabkan oleh sedikitnya waktu pendinginan,
waktu pemanas dan output kolektor lebih tinggi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Tabel 4.16 Data penelitian dengan variasi level udara 150 cm , 140 cm dan head pemompaan 3,20 meter dengan
menggunakan 2 tabung udara.
Variasi
Level
air
t
pompa
(detik)
t
dingin
(detik)
v
sumur
(liter)
Debit
(liter/menit)
P
pompa
(watt)
P
pemanas
(watt)
V air
yang di
pompa
(liter)
Efisiensi
Pompa
%
Efisiensi
termal
%
Kompresi
udara
tekan
(bar)
150 807 9060 36,630 0,8406 0,44 2250 11,31 1,54 1,27 6,75
145 600 9000 38,110 1,0232 0,54 2250 10,23 1,74 1,37 4,57
Variasi
pendinginan
kondensor
t
pompa
(detik)
t
dingin
(detik)
v
sumur
(liter)
Debit
(liter/menit)
P
pompa
(watt)
P
pemanas
(watt)
V air
yang
di
pompa
(liter)
Efisiensi
Pompa
%
Efisiensi
termal
%
Kompresi
udara
tekan
(bar)
Udara Kipas 690 14280 35,520 1,1514 0,60 2250 13,24 2,87 0,93 10,09
Udara Alami 628,8 13200 36,075 1,0584 0,55 2250 11,09 2,68 0,92 4,92
Tabel 4.17 Data penelitian dengan variasi udara pendinginan kondensor dengan udara kipas, udara alami dan head
pemompaan 3,20 meter dengan menggunakan 2 tabung udara.
44
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Untuk data hasil penelitian yang dibandingkan dengan variasi lainya lihat pada
tabel 4.16.
Berikut adalah grafik hasil debit pemompaan, air, daya pemompaan, efisiensi
pompa, efisiensi termal :
Gambar 4.5 Grafik perbandingan debit pemompaan pada variasi level air 150 cm,
145 cm dengan menggunakan 2 tabung tekan udara, dan tinggi pipa
buang 3,20 meter.
Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya pemompaan pada variasi level air 150 cm,
145 cm dengan menggunakan 2 tabung tekan udara, dan tinggi pipa
buang 3,20 meter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 4.7 Grafik perbandingan efisiensi pompa pada variasi level air 150 cm,
145 cm dengan menggunakan 2 tabung tekan udara, dan tinggi pipa
buang 3,20 meter.
Gambar 4.8 Grafik perbandingan efisiensi termal pada variasi level air 150 cm,
145 cm dengan menggunakan 2 tabung tekan udara, dan tinggi pipa
buang 3,20 meter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Hasil penelitian menyatakan pada Gambar 4.5, Gambar 4.6, Gambar 4.7
dan Gambar 4.8 menunjukan perbandingan debit pemompaan, daya pemompaan,
efisiensi pompa, dan efisiensi termal. Terlihat bahwa debit pemompaan, daya
pemompaan, efisiensi pompa dan efisiensi termal nilai tertinggi pada variasi level
air 145 cm dari pada level air 150 cm. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi
unjuk kerja pompa termal pada variasi level air ini. Pada grafik gambar 4.6
menunjukan bahwa debit pemompaan yang besar terdapat pada level air 145 cm,
hal ini dikarenakan beban pada tabung tekan level air 150 cm lebih besar dari pada
beban level air 145 cm. Dan dapat dilihat pada grafik gambar 4.7 daya
pemompaanyang paling tinggi pada variasi level air 145. Hal ini disebabkankan
karena Pada grafik gambar 4.8 dan gambar 4.9 menunjukan bahwa efisiensi pompa
dan efisiensi termal pada level air 145 cm lebih tinggi dari pada level air 150 cm.
Ini disebabkan karena waktu pemompaan dan pendinginan pada level air 145 cm
lebih sedikit dari pada level air 150 cm dan disebabkan juga karena beban tekan
pada level air 145 cm lebih besar. Sehingga semakin besar daya pemompaan maka
semakin besar efisiensi pompa dan efisiensi termal. Dan tinggi level air ini juga
mempengaruhi daya output pompa dan daya hisap pompa terlihat bahwa pada level
air 145 cm lebih besar dari pada level air 150 cm. Karena disebabkan oleh tekanan
yang dihasilkan oleh tabung tekan yang dimana pada level air 150 cm ini beban
tekannya lebih besar dari pada level air 145 cm, Sehingga memudahkan penekanan
di tabung tekan untuk mendorong air keluar dan tekanan yang besar diwaktu
penghisapan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Untuk data hasil penelitian yang dibandingkan dengan variasi lainya lihat pada
tabel 4.17.
Berikut adalah grafik hasil debit pemompaan, air, daya pemompaan, efisiensi
pompa, efisiensi termal :
Gambar 4.9 Grafik perbandingan debit pemompaan pada variasi pendinginan
kondensor udara kipas dan udara alami, dengan menggunakan 2
tabung tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.
Gambar 4.10 Grafik perbandingan daya pemompaan pada variasi pendinginan
kondensor udara kipas dan udara alami, dengan menggunakan 2
tabung tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Gambar 4.11 Grafik perbandingan efisiensi pompa pada variasi pendinginan
kondensor udara kipas dan udara alami, dengan menggunakan 2
tabung tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.
Gambar 4.12 Grafik perbandingan efisiensi termal pada variasi pendinginan
kondensor udara kipas dan udara alami, dengan menggunakan 2
tabung tekan udara, dan tinggi pipa buang 3,20 meter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Hasil penelitian menyatakan pada Gambar 4.9, Gambar 4.10, Gambar 4.11,
dan Gambar 4.12 menunjukan perbandingan debit pemompaan, daya pemompaan,
efisiensi pompa, dan efisiensi termal. Terlihat bahwa nilai yang tertinggi pada
variasi pendinginan kondensor yang menggunakan udara kipas. Hal ini dipengaruhi
banyaknya massa fluida kerja dietil eter yang masuk dalam pipa pemanas dan
menguapnya fluida kerja yang cepat. Sehingga air pemompaan yang dihasilkan
banyak. Hasil pemompaan ini juga di pengaruhi oleh debit pemompaan, terlihat
jelas bahwa debit pemompaan yang paling tinggi pada variasi pendinginan
kondensor dengan kipas. Jadi jika debit pemompaan cepat maka daya pemompaan
jadi lebih besar. Sehingga efisiensi pompa dan efisiensi termal yang dibutuhkan
daya pemompaan juga lebih besar. Tetapi waktu pendinginannya lebih cepat udara
alami, disebabkan karena perbedaan kelembaban udara pada udara kipas dan udara
alami. Semakin besar efisiensi pompa maka semakin besar pila efisiensi termalnya.
Sehingga jika Q input yang besar dan massa eter yang besar juga mengakibatkan
efisiensi termalnya menjadi lebih baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Pompa air energi termal dengan delapan pipa pemanas tersusun
secara paralel dan tabung pemisah uap diameter tabung 10 cm
menggunakan fluida kerja dietil eter telah dibuat.
2. Debit pemompaan maksimum sebesar 1,15 liter/menit pada variasi
pendinginan kondensor dengan udara kipas dan suhu rata-rata 34°C
menggunakan 2 tabung tekan udara dengan head pemompaan 3,20
m.
3. Daya pemompaan maksimum yang dihasilkan dari tujuh variasi
dengan hasil maksimum sebesar 0,60 watt dihasilkan pada variasi
pendinginan kondensor dengan udara kipas dan suhu rata-rata 34°C
menggunakan 2 tabung tekan udara dengan head pemompaan 3,20
m.
4. Efisiensi pemompaan maksimum yang dihasilkan dari tujuh variasi
dengan hasil maksimum sebesar 2,87 % dihasilkan pada pada variasi
pendinginan kondensor dengan udara kipas dan suhu rata-rata 34°C
menggunakan 2 tabung tekan udara dengan head pemompaan 3,20
m.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
5. Efisiensi termal maksimum yang dihasilkan dari tujuh variasi
dengan hasil maksimum sebesar 1,97 % dihasilkan pada pada variasi
bukaan katup 7 detik dan suhu rata-rata 31°C menggunakan 2
tabung tekan udara dengan head pemompaan 3,20 m.
5.2 Saran
1. Penelitian berikutnya sebaiknya menggunakan fluida kerja yang
mempunyai titik didih lebih rendah agar mudah menguap, tetapi juga harus
punya sifat yang mudah mengembun.
2. Diusulkan pada kondensor menggunakan pipa tembaga yang panjang
sehingga pada saat pendinginan uap ether bisa lebih cepat dan maksimal.
3. Diusulkan untuk meminimalisir terjadinya kebocoran, dapat dilakukan
dengan mengurangi sambungan – sambungan pipa yang tidak penting
kegunaanya. Dalam penyambungan pipa lebih baik dilakukan dengan
pengelasan dari pada menggunakan double neple. Jika menggunakan
sambungan double neple sebaiknya dikasih Tba dan dilapisi autosiller
supaya tidak bocor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
DAFTAR PUTAKA
Arismunandar, wiranto, 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta : Pradnya
Paramita.
Cengel Y.A; Bobs, M.A, 2008. Thermodynamics, An Engineering Approach, Sixht
Edition, Mc Graw Hill.
Mahkamov, K; Orda, E.P., 2005. Solar Thermal Water Pimps: A Preliminary
Analysis of the Working Process, Journal of Solar Energy Engineering, February
2005, volume 127, Issue 1, pp. 29-36
Soemitro, H. W., 1986. Mekanika Fluida dan Hidraulika. Jakarta : Erlangga
Spindler, K.; Chandwalker, K.; Hahne, E., 1996. Small solar (thermal) waterpump
system, Solar Energy, Volume 57, Issue 1, July 1996, page 69-76
Sumathy, K.; Venkatesh, A.; Sriramulu, V., 1995. The importance of the condenser
in a solar water pump, Energy Conversion and Management, Volume 36, Issue 12,
December 1995, Pages 1167-1173
Sumathy, K., 1999. Experimental studies on a solar thermal waterpump, Applied
Thermal Engineering, Volume 19, Issue 5, May 1999, Pages 449-459
Wong, Y.W.; Sumathy, K., 2000. Perfomance of a solar water pump with npetane
and ethyl eter as working fluid, Energy Conversion and Management, Volume 41,
Issue 9, 1 June 2000, Pages 915-927
Wong, Y.W.; Sumathy, K., 200lb. Thermodynamics analysis and optimization of a
solar thermal water pump, Applied Thermal Engineering, Volume 21, Issue 5,
April 2001, Pages 613-627
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
LAMPIRAN
Gambar L.1 Alat penelitian pompa air energi termal.
Gambar L.2 Tabung penampung Gambar L.3 Tabung pemisah uap.
fluida kerja dietil eter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Gambar L.4 Kolektor pemanas paralel kecil Gambar L.5 Thermologger
Gambar L.6 Tabung tekan air Gambar L.7 Tabung tekan udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar L.8 Bak air hisap Gambar L.9 Kondensor
Gambar L.10 Pompa benam Gambar L.11 Bak tampungan air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar L.12 Manometer Gambar L. 13 Stopwath
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI