POMPA AIR TENAGA TERMAL - repository.usd.ac.idrepository.usd.ac.id/29475/2/035214012_Full[1].pdf ·...

POMPA AIR TENAGA TERMAL

DENGAN EVAPORATOR PIPA TUNGGAL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh

Ignasius Kurniadi

NIM : 035214012

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

2008

i

THERMAL POWERED WATER PUMP

WITH SINGLE PIPE EVAPORATOR

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

to Obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

By

Ignasius Kurniadi

Student Number : 035214012

Mechanical Engineering Study Program

Science and Technology Faculty

Sanata Dharma University

Yogyakarta

2008

ii

iiiiii iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesunggunya bahwa dalam tugas akhir yang saya tulis ini tidak

memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam daftar

pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta , 28 Januari 2008

Ignasius Kurniadi

v

INTISARI

Ketersediaan air di Indonesia sangat melimpah namun umumnya sumber air terletak lebih rendah dari tempat air tersebut diperlukan sehingga diperlukan pompa air. Pompa air yang kita kenal umumnya digerakkan dengan energi minyak bumi atau energi listrik. Alternatif lain untuk memompa air adalah memanfaatkan sumber energi alam, salah satunya adalah energi surya. Pemanfaatan energi surya untuk memompa air dapat dilakukan dengan menggunakan evaporator termal atau yang lebih sering disebut pompa air energi termal. Penelitian ini bertujuan untuk menjajagi kemungkinan pembuatan pompa air energi termal menggunakan bahan-bahan yang ada di pasar lokal dan dapat didukung kemampuan industri lokal, mengetahui debit; efisiensi evporator; dan efisiensi sistem yang dihasilkan, serta membandingkan hasil penelitian ini dengan hasil penelitian lain yang ada.

Pada penelitian ini akan dibuat model pompa air energi termal dengan menggunakan fluida kerja air pada beberapa variasi evaporator (φ 3/8 in, φ 1/2 in dan φ 3/4 in; panjang 200 mm dan 250 mm), daya pemanas (160 watt, 240 watt dan 320 watt), dan head pemompaan (0,8 m; 0,9 m; 1,1 m; 1,2 m dan 1,3 m) serta akan diteliti pengaruhnya pada unjuk kerja alat.

Hasil yang diperoleh adalah Debit Pemompaan maksimum sebesar 7x10-7 m3/s pada percobaan dengan 4 pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm. Efisiensi Evaporator maksimum sebesar 55,453 % pada percobaan dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; φ 3/4 in x 250 mm. Efisiensi Sistem maksimum sebesar 0,0049 % pada percobaan dengan 2 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; φ 3/4 in x 250 mm.

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Ignasius Kurniadi

Nomor Mahasiswa : 035214012

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : POMPA AIR TENAGA

TERMAL DENGAN EVAPORATOR PIPA TUNGGAL beserta perangkat yang

dibutuhkan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media

lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan

mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa

perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 26 Februari 2008

Yang menyatakan

(Ignasius Kurniadi)

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas rahmat dan

anugerah-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. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Teknik Universitas Sanata Dharma.

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

3. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen Pembimbing Utama Tugas Akhir.

4. 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.

5. Segenap staf karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

6. Paijo, Ag, Yulius, Yakobus Ipnu dan teman-teman seperjuangan dalam pembuatan

Tugas Akhir ini.

7. Rekan-rekan mahasiswa khususnya angkatan 2003 yang telah berjuang bersama dan

memberikan masukan-masukan serta dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

viii

8. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah ikut

membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu

diperbaiki dalam penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan

dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga

penulisan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta, 28 Januari 2008

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL..........................................................................................................i

HALAMAN PERSETUJUAN.........................................................................................iii

HALAMAN PENGESAHAN..........................................................................................iv

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

INTISARI………………..…..…………………………………..………………...........vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI..........................................vii

KATA PENGANTAR…...….………………………………...……………………......viii

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

DAFTAR GAMBAR………………………………………………..............................xiii

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

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang……..…………………………………………….…….......1

I.2 Rumusan Masalah………….…………………………………………........2

I.3 Tujuan Penelitian…………………………………………………….... .....3

I.4 Manfaat Penelitian.........……………………………………………...........3

I.5 Batasan Masalah…………………..……………………………………….3

BAB II DASAR TEORI

II.1 Prinsip Kerja………………………………………………………............4

II.2 Efisiensi...................………………………………………………............5

II.2.1 Efisiensi Sensibel Evaporator (ηS).......………………….................5

II.2.2 Efisiensi Laten Evaporator (ηL)….....................………………........6

x

II.2.3 Efisiensi Evaporator (ηE)...........…………………………................7

II.2.4 Efisiensi Sistem (ηsistem)…………………….........…………............7

II.3 Penelitian yang pernah Dilakukan...........……………………………........8

BAB III METODE PENELITIAN

III.1 Skema Alat…………………………………….……………..................10

III.2 Variabel yang Divariasikan…………………………………..................11

III.3 Variabel yang Diukur.........…………………………………...…...........11

III.4 Langkah Penelitian...........………………………………………............12

III.5 Pengolahan dan Analisa Data.......………………………………...........12

BAB IV HASIL PENELITIAN

IV.1 Data Penelitian………….……………………………………................14

IV.1.1 Variasi head pemompaan dengan 2 pemanas, evaporator

φ 3/8 in x 200mm………………………………………...............14


φ 3/8 in x 250mm……...................................................................17


φ 1/2 in x 250 mm……..................................................................19

IV.1.4 Variasi pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator

φ 3/8 in x 200 mm…......................................................................21


φ 3/4 in x 250 mm…......................................................................23

IV.1.6 Variasi evaporator dengan 2 Pemanas pada

head pemompaan 1,1 m……………………………………….....25

xi

IV.1.7 Pengaruh air pendingin selama 3 jam pada

head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas,

evporator φ 3/8 in x 200 mm………………………....................26

IV.2. Asumsi yang Digunakan dalam Perhitungan…….……………………28

IV.3 Perhitungan Data……….…………………………………………........29

IV.3.1 Perhitungan Efisiensi Sensibel Evaporator…………….................29

IV.3.2 Perhitungan Efisiensi Laten Evaporator.........................................31

IV.3.3 Perhitungan Efisiensi Evaporator……...........................................41

IV.3.4 Perhitungan Daya Pemompaan………..........................................49

IV.3.5 Perhitungan Efisiensi Sistem..........................................................57

IV.4 Analisis Data……………………………………………………….......65

IV.4.1 Grafik Variasi Head Pemompaan...................................................65

IV.4.2 Grafik Variasi Pemanas..................................................................67

IV.4.3 Grafik Variasi Evaporator..............................................................69

IV.4.3.1 Variasi Diameter Evaporator.........................................69

IV.4.3.2 Variasi Panjang Evaporator...........................................71

IV.4.4 Grafik Pengaruh Air Pendingin......................................................72

IV.4.5 Grafik Head Pemompaan, Evaporator 250 mm

dengan 3 Pemanas.........................................................................74

BAB V PENUTUP

V.1 Kesimpulan.........................................................................................77

V.2 Saran...................................................................................................78

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1. Skema Alat Penelitian.................................................................................10

Gambar 4.1 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu

pada Variasi Head Pemompaan...................................................................65

Gambar 4.2 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu


Gambar 4.3 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu

pada Variasi Head Pemompaan..................................................................66

Gambar 4.4 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu



pada Variasi Pemanas..................................................................................67








pada Variasi Diameter Evaporator..............................................................69


pada Variasi Diameter Evaporator............................................................69

xiii






pada Variasi Panjang Evaporator..............................................................71







Gambar 4.17 Grafik hubungan Temperatur T2, T3, dan T4 dengan Waktu

pada Pengaruh Air Pendingin....................................................................72





Gambar 4.20 Grafik hubungan Waktu dengan Daya Pemompaan




Gambar 4.22 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan

Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas……………….........74

xiv

Gambar 4.23 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan

Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas……….....…………75

Gambar 4.24 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan

Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas………………...…..75

Gambar 4.25 Grafik hubungan dengan Efisiensi Sistem dengan

Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas…………….………75

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data penelitian pompa air energi termal pada head pemompaan 0,8 m

dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm…….................................14


dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm..........................................15


dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm..........................................16


dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm........................................17







Tabel 4.8 Data penelitian pompa air energi termal dengan 3 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm.......................21




pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm…...................23

xvi



Tabel 4.12 Data penelitian pompa air energi termal dengan evaporator

φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas.......................25



Tabel 4.14 Data penelitian pompa air energi termal pengaruh air pendingin

selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas,

evaporator φ 3/8 in x 200 mm........................................................................26

Tabel 4.15 Data perhitungan daya input pada penelitian pompa air energi termal….....30

Tabel 4.16 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head pemompaan

0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm..............................33











xvii



Tabel 4.23 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan 3 pemanas








Tabel 4.27 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan evaporator


Tabel 4.28 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan evaporator


Tabel 4.29 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pengaruh air pendingin


evaporator φ 3/8 in x 200 mm........................................................................40

Tabel 4.30 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 0,8 m






xviii









Tabel 4.37 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 3 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.......................45


pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.......................45




pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm………….…..46

Tabel 4.41 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan evaporator

φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas……………...47



xix

Tabel 4.43 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pengaruh air pendingin


evaporator φ 3/8 in x 200 mm……………………………………………....48

Tabel 4.44 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 0,8 m

dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm………………………....49




dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm…………………….…...50




dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm……………………........51


dengan 3 pemanas, evaportor φ 1/2 in x 250 mm……………………….….52



Tabel 4.51 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 3 pemanas

pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm……………...53




pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm……………...54

xx



Tabel 4.55 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan evaporator




Tabel 4.57 Hasil perhitungan daya pemompaan pengaruh air pendingin


evaporator φ 3/8 in x 200 mm.......................................................................56

Tabel 4.58 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 0,8 m














xxi

Tabel 4. 65 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 3 pemanas


Tabel 4.66 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 4 pemanas





pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm………….…..62

Tabel 4.69 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan evaporator


Tabel 4.70 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan evaporator


Tabel 4.71 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengaruh air pendingin

selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas6

evaporator φ 3/8 in x 200 mm……………………………………………....64

xxii

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan yang sangat vital dan tak tergantikan oleh bahan lain.

Air diperlukan oleh masyarakat untuk minum, memasak, mencuci dan keperluan

lainnya. Ketersediaan air di Indonesia sangat melimpah namun umumnya sumber air

terletak lebih rendah dari tempat air tersebut diperlukan (lokasi pemakaian) sehingga

diperlukan pompa air untuk mengalirkan air dari sumber ke tempat yang

memerlukan.

Pompa air yang kita kenal umumnya digerakkan dengan energi minyak bumi

(dengan motor bakar) atau energi listrik (motor listrik). Energi minyak bumi telah

lama bersahabat dengan kita, karena minyak bumi praktis dan mudah digunakan.

Akan tetapi krisis energi saat ini mengajarkan kepada kita bahwa usaha serius untuk

mengembangkan dan menerapkan sumber energi terbarukan guna mengurangi

ketergantungan bahan bakar fosil perlu segera dilakukan. Alternatif lain yang dapat

digunakan untuk memompa air adalah dengan memanfaatkan sumber energi alam

terbarukan, yang tergantung potensi di daerah tersebut. Beberapa sumber energi

terbarukan yang ramah lingkungan dan dinilai efisien adalah energi angin, energi air,

ataupun energi surya.

Energi surya yang berasal dari radiasi matahari merupakan potensi energi

terbesar dan terjamin keberadaannya di muka bumi. Berbeda dengan sumber energi

lainnya, energi matahari bisa dijumpai di seluruh permukaan bumi. Pemanfaatan

energi surya untuk memompa air dapat dilakukan dengan dua cara yaitu

1

2

menggunakan sel surya atau menggunakan evaporator termal. Sel surya masih

merupakan teknologi yang tinggi dan mahal bagi masyarakat terutama masyarakat di

negara berkembang seperti Indonesia sehingga penerapannya sangat terbatas.

Disisi lain evaporator termal merupakan teknologi yang sederhana dan murah

sehingga mempunyai peluang dimanfaatkan masyarakat untuk memompa air.

Informasi tentang unjuk kerja evaporator termal untuk memompa air atau yang lebih

sering disebut pompa air energi surya termal di Indonesia belum banyak sehingga

perlu dilakukan banyak penelitian untuk menjajagi kemungkinannya.

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 evaporator dalam mengumpulkan energi termal

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

dalam sistem. Waktu yang diperlukan untuk pengembunan tergantung pada

keefektifan kondensor dalam mendinginkan uap, hal ini meliputi metode

pendinginan dan bentuk konstruksi kondensor.

Pada penelitian ini akan dibuat model pompa air energi termal dengan

menggunakan fluida kerja air pada beberapa variasi evaporator, daya pemanas dan

head pemompaan serta akan diteliti pengaruhnya pada unjuk kerja alat. Konstruksi

evaporator, kondensor dan pompa dibuat sesederhana mungkin dengan bahan-bahan

yang mudah didapatkan sehingga diharapkan dapat dibuat sendiri oleh masyarakat.

3

I.3 Tujuan Penelitian

1. Menjajagi kemungkinan pembuatan pompa air energi termal menggunakan bahan

yang ada di pasar lokal dan teknologi yang dapat didukung kemampuan industri

lokal.

2. Mengetahui debit, efisiensi evaporator dan efisiensi sistem (pompa) yang dapat

dihasilkan.

3. Membandingkan hasil penelitian ini dengan hasil penelitian lain yang ada.

I.4 Manfaat Penelitian

1. Menambah kepustakaan teknologi pompa air energi termal.

2. Mendapatkan pengalaman tentang cara kerja pompa air energi termal.

I.5 Batasan Masalah

1. Pompa air energi termal menggunakan panas dari pemanas spiritus.

2. Fluida kerja yang digunakan adalah air.

3. Evaporator yang digunakan yaitu pipa tembaga berdiameter 3/8 in, 1/2 in, dan

3/4 in dengan kemiringan 15°.

4. Kondensor yang digunakan yaitu pipa PVC 1 in x 350 mm.

5. Pompa yang digunakan terdiri dari dua katup satu arah.

4

BAB II

DASAR TEORI

Pompa air energi termal umumnya terdiri dari 3 komponen utama, yaitu :

evaporator, pompa air, dan kondensor.

Evaporator yang digunakan umumnya evaporator pelat datar jenis pipa seri

(serpentin) atau pipa pararel. Evaporator berfungsi untuk menguapkan fluida kerja dan

menyalurkannya ke pompa. Pompa air yang digunakan umumnya pompa jenis membran.

Pompa dilengkapi dengan dua katup satu arah masing-masing pada sisi hisap dan sisi

tekan. Fungsi katup adalah agar pada saat langkah tekan air mengalir ke tangki atas dan

tidak kembali ke sumber dan pada langkah hisap air yang dihisap adalah air dari sumber

bukan air dari tangki atas. Kondensor yang digunakan dapat berbentuk tabung, koil atau

rangkunan pipa. Kondensor berfungsi untuk mendinginkan uap yang berasal dari

evaporator sehingga uap tersebut mengembun. Fluida kerja yang digunakan adalah air.

II.1 Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari pompa air energi termal yaitu evaporator dipanaskan dengan

api (pemanas spiritus). Evaporator yang dipanasi membuat air dalam evaporator

mendidih dan menguap, hal ini diikuti dengan kenaikan tekanan. Uap yang berada

pada evaporator mempunyai tekanan yang lebih besar dari pada bagian lain dari

pompa sehingga uap akan mendorong air yang ada di sekitar katup tekan keluar

mengalir ke tangki atas. Pada waktu uap air tersebut melewati bagian pipa yang

didinginkan (kondensor) uap air akan segera mengembun dan diikuti dengan

4

5

penurunan tekanan. Penurunan tekanan menyebabkan terjadinya vakum didalam

sistem sehingga air dari sumber bisa masuk (tersedot) ke pompa melalui katup hisap.

Sampai akhir proses ini dinamakan satu siklus, demikianlah selanjutnya proses

tersebut di atas terjadi berulang-ulang.

II.2 Efisiensi

Efisiensi dari suatu alat adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan dengan

masukan yang diberikan. Unjuk kerja pompa air energi termal dinyatakan dengan

efisiensi evaporator (ηE) dan efisiensi sistem (ηSistem). Efisiensi evaporator terdiri

dari efisiensi sensibel evaporator (ηS) dan efisiensi laten evaporator (ηL).

II.2.1 Efisiensi Sensibel Evaporator (ηS)

Efisiensi sensibel evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah

energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa fluida kerja dalam

evaporator dari temperatur awal sampai temperatur penguapan (untuk air sekitar

95OC) dengan jumlah energi yang disediakan selama selang waktu tertentu. Efisiensi

sensibel evaporator dapat dihitung dengan persamaan :

WintTCpmfS

⋅ΔΔ

=..

η (2.1)

dengan mf : massa fluida kerja (kg)

Cp : panas jenis fluida kerja (J/(kg°C))

ΔT : kenaikan temperatur air (°C)

Δt : lama waktu pemanasan (detik)

W in : daya input (watt)

6

Besarnya energi yang tersedia dapat dihitung dengan persamaan :

tTCpmfWin

ΔΔ

=..

(2.2)

dengan mf : massa fluida kerja (kg)

Cp : panas jenis fluida kerja (J/(kg°C))

ΔT : kenaikan temperatur air (°C)

Δt : lama waktu pemanasan (detik)

II.2.2 Efisiensi Laten Evaporator (ηL)

Efisiensi laten evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi

yang digunakan dalam proses penguapan fluida kerja dengan energi yang disediakan

selama selang waktu tertentu. Efisiensi laten evaporator dapat dihitung dengan

persamaan :

WinhfgmfgL .

=η (2.3)

dengan mfg : massa uap fluida kerja (kg/detik)

hfg : panas laten air (J/kg)

W in : daya input (watt)

Massa uap fluida kerja (mfg) dapat dihitung dengan persamaan :

mfg = ρ .Q (2.4)

dengan ρ : massa jenis uap (kg/m3)

Q : debit pemompaan (m3/detik)

7

II.2.3 Efisiensi Evaporator (ηE)

Efisiensi evaporator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang

berguna (menaikkan temperatur dan menguapkan fluida kerja) dengan energi yang

disediakan selama selang waktu tertentu atau efisiensi evaporator merupakan jumlah

efisiensi sensibel evaporator dan efisiensi laten evaporator. Efisiensi evaporator dapat

dihitung dengan persamaan :

ηE = ηS + ηL (2.5)

dengan ηS : efisiensi sensibel evaporator

ηL : efisiensi laten evaporator

II.2.4 Efisiensi Sistem (ηsistem)

Efisiensi sistem didefinisikan sebagai perbandingan antara daya pemompaan yang

dihasilkan selama waktu tertentu dengan energi yang disediakan selama waktu tertentu.

Efisiensi sistem dapat dihitung dengan persamaan :

WinWout

sistem =η (2.6)

dengan W out : Daya pemompaan (watt)

W in : Daya input (watt)

Daya pemompaan yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :

HQgWout ...ρ= (2.7)

dengan ρ : massa jenis air (kg/m3)

g : percepatan gravitasi (m/detik2)

Q : debit pemompaan (m3/detik)

H : head pemompaan pemompaan (m)

8

II.3 Penelitian yang pernah Dilakukan

Penelitian pompa air energi surya termal memperlihatkan bahwa waktu

pengembunan uap dipengaruhi oleh temperatur dan debit air pendingin masuk

kondensor (Sumathy et. al., 1995). Sebuah prototipe pompa air energi surya termal

yang bekerja dengan siklus Rankin diuji untuk mengetahui unjuk kerjanya

menggunakan fluida kerja refrijeran R 113 (Spindler et. al, 1996). Penelitian unjuk

kerja pompa air energi surya termal dengan evaporator pelat datar seluas 1 m2,

variasi tinggi head pemompaan 6, 8 dan 10 m memperlihatkan bahwa ukuran vesel

uap fluida kerja berpengaruh pada unjuk kerja pompa (Sumathy, 1999). Penelitian

secara teoritis pompa air energi surya termal dengan dua macam fluida kerja, yaitu n-

pentane dan ethyl ether memperlihatkan bahwa efisiensi pompa dengan ethyl ether

17% lebih tinggi dibanding n-pentane untuk tinggi head pemompaan 6 m (Wong,

2000).

Analisa termodinamika untuk memprediksi unjuk kerja pompa air energi surya

termal pada beberapa ketinggian head pemompaan memperlihatkan bahwa jumlah

siklus/hari tergantung pada waktu pemanasan fluida kerja dan waktu yang diperlukan

untuk pengembunan uap. Waktu pemanasan tergantung pada jumlah fluida awal

dalam sistem. Waktu pengembunan tergantung pada luasan optimum koil pendingin

(Wong, 2001).

Penelitian pompa air energi surya termal menggunakan evaporator pelat datar

sederhana seluas 1 m2, fluida kerja ethyl ether menghasilkan kapasitas pemompaan

700-1400 l/hari tergantung pada ketinggian head pemompaan (6-10 m). Efisiensi

sistem mencapai 0,34-0,42% (Wong, 2001).

9

Penelitian pompa air energi surya termal dengan menggunakan model matematis

memperlihatkan unjuk kerja pompa ditentukan oleh fraksi uap dari siklus. Daya

pompa meningkat dengan naiknya temperatur maksimum siklus, sementara

penurunan efisiensi disebabkan kerugian panas karena proses penguapan dan

pengembunan air (Mahkamov, 2005).

10

BAB III

METODE PENELITIAN

III.1 Skema Alat

Skema pompa air energi termal dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.1. Skema alat penelitian

10

11

Keterangan:

1. Tangki atas

2. Saluran air menuju tangki atas

3. Katup tekan

4. Manometer

5. Katup hisap

6. Saluran air dari tangki bawah

7. Tangki bawah

8. Tangki air pendingin

9. Kondenser

10. Evaporator

11. Pemanas

III.2 Variabel yang Divariasikan

1. Diameter evaporator divariasikan sebanyak 3 variasi : 3/8 in, 1/2 in, dan 3/4 in.

2. Panjang evaporator divariasikan sebanyak 2 variasi : 200 mm dan 250 mm.

3. Daya pemanas divariasikan sebanyak 3 variasi :160 watt, 240 watt, dan 320 watt.

4. Head pemompaan pemompaan divariasikan sebanyak 5 variasi : 0,8 m; 0,9 m; 1,1

m; 1,2 m dan 1,3 m.

III.3 Variabel yang Diukur

1. Temperatur fluida kerja (T1).

2. Temperatur fluida pendingin bawah (T2).

3. Temperatur fluida pendingin atas (T3).

12

4. Temperatur fluida didalam tangki pendingin (T4).

5. Head pemompaan pemompaan.

6. Daya masukan yang diberikan.

7. Lama waktu pencatatan data.

8. Selang waktu pemanasan.

9. Tekanan fluida kerja (hisap dan tekan).

10. Debit pemompaan.

Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel, dan pengukuran tekanan

menggunakan manometer.

III.4 Langkah Penelitian

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada gambar 3.1.

2. Pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan head pemompaan.

3. Pengambilan data dilakukan sebanyak 6 data tiap 10 menit.

4. Pada variasi salah satu parameter, harga parameter yang lain tetap.

5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk variasi berikutnya alat didiamkan

beberapa saat agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan pengambilan data

untuk variasi yang lain.

6. Pada penelitian ini juga diamati pengaruh pendinginan, dengan cara menjalankan

pompa selama 3 jam dan pengambilan data dilakukan setiap 10 menit.

III.5 Pengolahan dan Analisa Data

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada

parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (2.1) sampai

13

dengan persamaan (2.7). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat

grafik :

1. Hubungan efisiensi laten evaporator, efisiensi evaporator, daya pemompaan dan

efisiensi sistem dengan waktu.

2. Hubungan temperatur T2, T3 dan T4 dengan waktu.

3. Hubungan efisiensi laten evaporator, efisiensi evaporator, daya pemompaan dan

efisiensi sistem dengan head pemompaan.

14

BAB IV

HASIL PENELITIAN

IV.1 Data Penelitian

IV.1.1 Variasi head pemompaan dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

1. Head pemompaan 0,8 m

Hari/Tanggal : Kamis, 20 September 2007

Pukul : 10.29 WIB

Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida

Fluida kerja : Air

Pemanas : Pemanas Spiritus

Evaporator : Pipa Tembaga, kemiringan 15°

Kondensor : Pipa PVC 1 in x 350 mm

Tabel 4.1 Data penelitian pompa air energi termal pada head

pemompaan 0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator

φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max.

(menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)

0 0 31,7 26,7 27,7 26,5 0 0

10 6,0000x10-7 94,0 26,8 32,6 25,8 0,25 1,25

20 5,8333x10-7 92,2 27,2 33,3 25,1 0,25 1,25

30 4,5833x10-7 80,5 26,6 28,6 25,7 0,25 1,25

40 6,1667x10-7 80,2 27,4 32,5 26,0 0,25 1,25

50 5,4167x10-7 57,3 26,2 29,3 26,8 0,25 1,25

60 5,0000x10-7 58,0 27,2 30,6 26,2 0,25 1,25

14

15



Pukul : 09.01 WIB


Fluida kerja : Air






φ 3/8 in x 200 mm.



0 0 29,3 26,3 27,3 27,3 0 0

10 4,1666x10-7 92,5 26,5 32,7 26,7 0,25 1,25

20 4,3333x10-7 92,3 26,8 33,2 27,5 0,25 1,25

30 4,3333x10-7 80,1 26,8 32,9 28,2 0,25 1,25

40 3,8333x10-7 82,3 27,0 30,0 28,7 0,25 1,25

50 4,0000x10-7 85,4 27,4 33,2 28,9 0,25 1,25

60 3,8333x10-7 80,2 27,5 33,2 29,4 0,25 1,25

16



Pukul : 11.41 WIB


Fluida kerja : Air






φ 3/8 in x 200 mm.



0 0 29,3 26,5 27,5 27,1 0 0

10 1,6666x10-7 95,5 27,7 34,3 27,1 0,25 1,5

20 1,8333x10-7 93,2 28,0 34,3 28,1 0,25 1,5

30 1,6666x10-7 94,3 28,1 34,1 29,1 0,25 1,5

40 2,0000x10-7 94,4 28,2 34,7 29,4 0,25 1,5

50 1,6666x10-7 93,3 28,5 34,8 29,4 0,25 1,5

60 1,5000x10-7 91,9 28,5 34,2 29,6 0,25 1,5

17


φ 3/8 in x 250 mm.


Hari/Tanggal : Senin, 1 Oktober 2007

Pukul : 10.52 WIB


Fluida kerja : Air






φ 3/8 in x 250 mm.



0 0 32,0 26,0 28,0 30,2 0 0

10 3,0000x10-7 95,6 26,1 35,4 30,7 0,25 1,75

20 4,0000x10-7 95,8 28,1 35,4 32,0 0,25 1,75

30 4,5833x10-7 96,5 28,5 35,6 32,8 0,25 1,75

40 3,0000x10-7 96,2 28,6 36,8 33,5 0,25 1,75

50 3.3333x10-7 96,8 29,8 37,5 33,9 0,25 1,75

60 3,0000x10-7 96,2 29,9 37,8 34,6 0,25 1,75

18


Hari/Tanggal : Senin, 1 Oktober 2007

Pukul : 11.56 WIB


Fluida kerja : Air






φ 3/8 in x 250 mm.



0 0 39,2 29,4 32,2 34,8 0 0

10 1,2500x10-7 97,3 30,3 38,9 34,7 0,25 1,75

20 2,5000x10-7 97,6 32,3 39,0 35,4 0,25 1,75

30 2,0833x10-7 97,5 33,1 39,3 36,1 0,25 1,75

40 2,0000x10-7 96,8 32,0 39,6 36,6 0,25 1,75

50 1,6666x10-7 96,7 32,2 40,4 37,4 0,25 1,75

60 1,6666x10-7 92,5 33,2 40,4 37,8 0,25 1,75

19

IV.1.3 Variasi head pemompaan dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm.


Hari/Tanggal : Kamis, 4 Oktober 2007

Pukul : 09.30 WIB


Fluida kerja : Air






φ 1/2 in x 250 mm.



0 0 28,1 28,0 28,0 27,7 0 0

10 5,1666x10-7 90,0 29,4 36,1 26,9 0,25 1,75

20 5,8333x10-7 90,6 28,0 37,0 27,3 0,25 1,75

30 4,1666x10-7 90,5 28,4 37,2 27,4 0,25 1,75

40 3,3333x10-7 85,8 28,3 36,3 28,9 0,25 1,75

50 4,1666x10-7 86,2 29,1 37,4 31,3 0,25 1,75

60 4,1666x10-7 89,4 28,4 36,8 32,8 0,25 1,75

20


Hari/Tanggal : Kamis, 4 Oktober 2007

Pukul : 10.42 WIB


Fluida kerja : Air






φ 1/2 in x 250 mm.



0 0 34,5 28,9 31 33,6 0 0

10 1,6666x10-7 87,4 28,9 37,1 34,4 0,25 2

20 3,0000x10-7 91,2 29,3 38,9 35,0 0,25 2

30 3,3333x10-7 89,1 30,8 37,7 36,5 0,25 2

40 3,0000x10-7 90,5 31,4 39,2 36,6 0,25 2

50 3,0000x10-7 84,2 32,2 39,4 36,9 0,25 2

60 3,0000x10-7 90,7 32,4 40,2 37,5 0,25 2

21


φ 3/8 in x 200 mm.

1. Dengan 3 pemanas

Hari/Tanggal : Sabtu, 22 September 2007

Pukul : 10.03 WIB


Fluida kerja : Air





pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm.



0 0 28,4 28,2 28,9 28,4 0 0

10 2,6666x10-7 96,5 27,7 36,5 26,7 0,25 2

20 3,0000x10-7 96,3 27,9 36,0 27,9 0,25 2

30 2,9166x10-7 96,7 28,1 36,8 28,4 0,25 2

40 3,1666x10-7 95,4 28,5 37,1 28,9 0,25 2

50 2,5000x10-7 96,7 29,3 37,0 29,8 0,25 2

60 2,6666x10-7 97,1 29,7 37,7 30,4 0,25 2

22

2. Dengan 4 pemanas

Hari/Tanggal : Sabtu, 22 September 2007

Pukul : 11.31 WIB


Fluida kerja : Air





pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm.



0 0 29,8 29,5 31,1 30,6 0 0

10 3,1666x10-7 96,3 31,2 35,5 30,6 0,25 2

20 4,1666x10-7 96,2 31,7 37,0 31,2 0,25 2

30 5,4166x10-7 93,3 34,3 35,5 31,9 0,25 2

40 6,5000x10-7 95,5 33,1 36,5 32,4 0,25 2

50 6,1666x10-7 95,4 31,4 38,0 31,9 0,25 2

60 7,0000x10-7 93,6 32,4 37,8 32,1 0,25 2

23


φ 3/4 in x 250 mm.

1. Dengan 2 pemanas

Hari/Tanggal : Sabtu, 6 Oktober 2007

Pukul : 09.37 WIB


Fluida kerja : Air




T max. : 91,9° C

T min. : 56,7° C

Tabel 4.10 Data penelitian pompa air energi termal dengan

2 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator

φ 3/4 in x 250 mm.



0 0 35,0 28,9 29,8 29,9 0 0

10 5,0000x10-7 85,3 30,0 37,2 29,4 0,25 1,75

20 4,1666x10-7 83,4 30,1 37,3 29,4 0,25 1,75

30 5,8333x10-7 89,1 29,4 36,7 29,1 0,25 1,75

40 4,0000x10-7 60,5 29,7 35,1 29,7 0,25 1,75

50 6,6666x10-7 85,8 29,7 38,2 31,6 0,25 1,75

60 4,0000x10-7 74,3 29,5 37,1 32,8 0,25 1,75

24

2. Dengan 3 pemanas

Hari/Tanggal : Sabtu, 6 Oktober 2007

Pukul : 10.45 WIB


Fluida kerja : Air




T max. : 91,9° C

T min. : 55,1° C

Tabel 4.11 Data penelitian pompa air energi termal dengan


φ 3/4 in x 250 mm.



0 0 41,5 29,3 32,2 33,7 0 0

10 4,1666x10-7 91,2 30,1 39,7 34,6 0,25 2

20 5,8333x10-7 91,0 30,6 39,8 34,9 0,25 2

30 6,0000x10-7 88,7 31,3 40,3 35,9 0,25 2

40 4,1666x10-7 90,8 32,4 41,1 37,2 0,25 2

50 5,4166x10-7 90,9 33,2 40,8 38,3 0,25 2

60 6,6666x10-7 82,0 33,3 40,6 38,8 0,25 2

25

IV.1.6 Variasi evaporator dengan 2 pemanas pada head pemompaan 1,1 m.

1. Evaporator φ 3/8 in x 200 mm


Pukul : 07.47 WIB


Fluida kerja : Air





φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m;

2 pemanas.



0 0 25,2 25 24,9 24,8 0 0

10 2,1666x10-7 91,2 25,8 32,0 24,5 0,25 1,5

20 2,5000x10-7 91,9 26,3 32,4 24,7 0,25 1,5

30 2,5000x10-7 91,2 26,1 31,9 24,7 0,25 1,5

40 2,3333x10-7 90,9 26,2 32,7 25,2 0,25 1,5

50 2,5000x10-7 87,2 26,5 31,6 25,5 0,25 1,5

60 2,6666x10-7 63,2 26,8 30,9 25,8 0,25 1,5

26

2. Evaporator φ 3/8 in x 250 mm


Pukul : 09.51 WIB


Fluida kerja : Air






2 pemanas.



0 0 29,1 26,2 26,8 25,8 0 0

10 1,3333x10-7 89,8 23,1 27,8 25,8 0,25 1,75

20 1,6666x10-7 94,1 23,9 29,2 26,1 0,25 1,75

30 2,0833x10-7 91,2 26,1 31,5 25,5 0,25 1,75

40 1,0000x10-7 61,2 26,1 31,2 25,7 0,25 1,75

50 5,0000x10-8 59,8 26,3 30,6 26,4 0,25 1,75

60 5,0000x10-8 65,1 26,2 31,0 26,8 0,25 1,75

IV.1.7 Pengaruh air pendingin selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan

2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

Hari/Tanggal : Selasa, 25 September 2007

Pukul : 07.59 WIB


27

Fluida kerja : Air




Tabel 4.14 Data penelitian pompa air energi termal pengaruh air

pendingin selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m

dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.



0 0 25,9 26,0 26,2 25,8 0 0

10 8,3333x10-8 89,1 27,1 29,7 26,3 0,25 1,75

20 1,2500x10-7 92,1 27,4 32,9 32,9 0,25 1,75

30 1.6666x10-7 93,2 30,8 36,2 35,1 0,25 1,75

40 1,5000x10-7 94,3 33,5 35,5 38,2 0,25 1,75

50 1,2500x10-7 94,2 34,7 39,1 40,5 0,25 1,75

60 1,2500x10-7 93,8 36,4 39,2 42,5 0,25 1,75

70 1,2500x10-7 92,5 37,4 42,3 44,2 0,25 1,75

80 1.8333x10-7 94,5 38,7 43,4 46,2 0,25 1,75

90 1,0000x10-7 88,9 36,8 41,3 46,9 0,25 1,75

100 1,0000x10-7 94,2 40,7 44,2 47,7 0,25 1,75

110 1,2500x10-7 93,9 42,4 46,1 49,1 0,25 1,75

120 6.6666x10-8 96,4 42,7 45,9 49,6 0,25 1,75

130 1,2500x10-7 96,2 42,3 46,6 50,3 0,25 1,75

140 1,0000x10-7 96,1 43,3 46,8 50,9 0,25 1,75

150 6.6666x10-8 96,3 44,2 48,0 51,6 0,25 1,75

160 8.3333x10-8 93,5 45,8 48,3 52,2 0,25 1,75

170 8.3333x10-8 94,6 45,9 48,1 52,2 0,25 1,75

180 8.3333x10-8 95,8 46,2 48,7 52,9 0,25 1,75

28

IV.2 Asumsi yang Digunakan dalam Perhitungan

Asumsi yang digunakan untuk menghitung efisiensi sensibel evaporator :

o Massa fluida yang dipanasi adalah massa air dalam evaporator.

o Panjang evaporator (L) yang dipanasi adalah (0,04 x jumlah pemanas) m.

o Jika tidak diketahui maka selisih temperatur (ΔT) adalah 37°C.

o Faktor difusivitas (perambatan panas) lambat.

o Selang waktu pemanasan (Δt) adalah 40 detik.

o Daya input (api) yang dipakai sebesar (80 x jumlah pemanas) watt.

Asumsi yang digunakan untuk menghitung efisiensi laten evaporator :

o Massa fluida yang diuapkan adalah massa fluida yang dipompakan per satuan

waktu.

o Perhitungan menggunakan tabel Saturated Water (A-5) dan berdasarkan pada

tekanan P tekan / max..

o Besar fraksi uap 100%.

o Faktor difusivitas (perambatan panas) lambat.

o Daya input (api) yang dipakai sebesar (80 x jumlah pemanas) watt.

29

IV.3 Perhitungan Data

IV.3.1 Perhitungan Efisiensi Sensibel Evaporator (ηS)

Efisiensi Sensibel Evaporator pada head pemompaan 0,8 m dengan 2 pemanas,

evaporator φ 3/8 in x 250 mm.

Diketahui :

Ukuran evaporator :

d = 3/8 in = 0,009525 m

L = 0,08 m

Volume air yang dipanasi :

V = Ld ⋅⋅ 2

4π

= ( ) mm 08,010525,9414,3 23 ⋅×⋅ −

= 3610697,5 m−×

Massa air dalam evaporator :

mf = airV ρ⋅

= 336 100010697,5 m

kgm ⋅× −

= kg310697,5 −×

Panas jenis air :

Cp = 4200 J/kg°C

Selisih temperatur :

∆T = Tmax.-Tmin.

= 92°C - 55°C

= 37°C

30

Selang waktu pemanasan :

∆t = 40 detik

Besar daya input untuk 1 pemanas dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 4.15 Data perhitungan daya input pada penelitian pompa air energi

termal.

Waktu T Δ T Δt W in (menit) (°C) (°C) (detik) (watt)

0 27,4 0,0 0 0,0 1 42,1 14,7 60 102,9 2 55,0 12,9 120 90,3 3 67,6 12,6 180 88,2 4 76,7 9,1 240 63,7 5 88,6 11,9 300 83,3 6 95,4 6,8 360 47,6

W in rata-rata 79,3333

W in 1 pemanas = 79,3333 watt ≈ 80 watt

Karena memakai 2 pemanas, maka :

W in = 2 x 80 watt → W in = 160 watt

Efisiensi Sensibel Evaporator :

%100×⋅Δ

Δ⋅⋅=

WintTCpmfSη

= %10016040

374200005697,0 xWattC

CCJkgkg⋅°

°⋅°⋅

= 13,834%

Dengan perhitungan yang sama, maka diperoleh :

o Efisiensi sensibel evaporator pada head pemompaan 0,9 m dan 1,2 m dengan 2

pemanas, evaporator 3/8 in x 200 mm = 13,834 %.

31


pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm = 13,834 %


pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm = 24,594 %

o Efisiensi sensibel evaporator dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,1 m,

evaporator φ 3/8 in x 200 mm = 13,834 %

o Efisiensi sensibel evaporator dengan 4 pemanas pada head pemompaan 1,1 m,


o Efisiensi sensibel evaporator dengan 2 pemanas pada head pemompaan 1,2 m;


o Efisiensi sensibel evaporator dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m;


o Efisiensi sensibel evaporator dengan evaporator φ 3/8 in x 200 mm dan 3/8 in x

250 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas = 13,834 %

o Efisiensi sensibel evaporator pengaruh air pendingin selama 3 jam pada head

pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm = 13,834 %

IV.3.2 Perhitungan Efisiensi Laten Evaporator (ηL)

Efisiensi Laten Evaporator pada head pemompaan 0,8 m dengan 2 pemanas,

evaporator φ 3/8 in x 250 mm.

Diketahui :

Tekanan P tekan = 1,25 psi (terukur)

= 109,943 kPa (absolut)

32

Debit pemompaan :

Q =menit

ml10360

= 6 x 10-7 m3/s

Volume Spesifik (Vg) dicari dengan interpolasi linier :

Vg−−

=−

−3749,1

694,13749,1943,109125

100125

1,3749 - Vg = -0,1921

Vg = 1,567 m3/kg

Massa jenis gas :

ρ = vg1

= kg

m3567,01

1

= 0,638 kg/m3

Massa fluida yang diuapkan per satuan waktu :

mfg = Q . ρ

= 6 x 10-7 m3/s . 0,638 kg/m3

= 3,82 x 10-7 kg/s

Entalpi (hfg) dicari dengan interpolasi linier :

fgh−−

=−

−2241

22592241943,109125

100125

2241 – hfg = -10,841

hfg = 2251,841 kJ/kg

= 2251841 J/kg

33

Daya input :

W in = 160 watt

Efisiensi Laten Evaporator :

%100xWin

hfgmfgL ⋅=η

= %100160

/2251841/1082,3 7

xwatt

kgJxskgx −

= 0,539 %


Tabel 4.16 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head


φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu mfg hfg W in ηL

(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)

10 3,828x10-7 2251841 160 0,539

20 3,721x10-7 2251841 160 0,524

30 2,924x10-7 2251841 160 0,412

40 3,934x10-7 2251841 160 0,554

50 3,455x10-7 2251841 160 0,486

60 3,190x10-7 2251841 160 0,449

34



φ 3/8 in x 200 mm.



10 2,658x10-7 2251841 160 0,374

20 2,764x10-7 2251841 160 0,389

30 2,764x10-7 2251841 160 0,389

40 2,445x10-7 2251841 160 0,344

50 2,552x10-7 2251841 160 0,359

60 2,445x10-7 2251841 160 0,344



φ 3/8 in x 200 mm.


(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)`

10 1,078x10-7 2250600 160 0,152

20 1,186x10-7 2250600 160 0,167

30 1,078x10-7 2250600 160 0,152

40 1,294x10-7 2250600 160 0,182

50 1,078x10-7 2250600 160 0,152

60 9,705x10-8 2250600 160 0,137

35



φ 3/8 in x 250 mm.



10 1,968x10-7 2249359 240 0,184

20 2,624x10-7 2249359 240 0,246

30 3,006x10-7 2249359 240 0,282

40 1,968x10-7 2249359 240 0,184

50 2,186x10-7 2249359 240 0,205

60 1,968x10-7 2249359 240 0,184



φ 3/8 in x 250 mm.



10 0,820x10-7 2249359 240 0,077

20 1,640x10-7 2249359 240 0,154

30 1.366x10-7 2249359 240 0,128

40 1.312x10-7 2249359 240 0,123

50 1.093x10-7 2249359 240 0,102

60 1.093x10-7 2249359 240 0,102

36



φ 1/2 in x 250 mm.



10 3,389x10-7 2249359 240 0,318

20 3,826x10-7 2249359 240 0,359

30 2,733x10-7 2249359 240 0,256

40 2,186x10-7 2249359 240 0,205

50 2,733x10-7 2249359 240 0,256

60 2,733x10-7 2249359 240 0.,256



φ 1/2 in x 250 mm.



10 1,110x10-7 2248118 240 0,104

20 1,998x10-7 2248118 240 0,187

30 2,220x10-7 2248118 240 0,208

40 1.998x10-7 2248118 240 0,187

50 1,998x10-7 2248118 240 0,187

60 1,998x10-7 2248118 240 0,187

37

Tabel 4.23 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan


φ 3/8 in x 200 mm.



10 1,776x10-7 2248118 240 0,166

20 1,998x10-7 2248118 240 0,187

30 1,942x10-7 2248118 240 0,182

40 2,109x10-7 2248118 240 0,198

50 1,665x10-7 2248118 240 0,156

60 1,776x10-7 2248118 240 0,166



φ 3/8 in x 200 mm.



10 2,109x10-7 2248118 320 0,148

20 2,775x10-7 2248118 320 0,195

30 3,607x10-7 2248118 320 0,253

40 4,329x10-7 2248118 320 0,304

50 4,107x10-7 2248118 320 0,289

60 4,662x10-7 2248118 320 0,328

38



φ 3/4 in x 250 mm.



10 3,235x10-7 2249359 160 0,455

20 2,695x10-7 2249359 160 0,379

30 3,774x10-7 2249359 160 0,531

40 2,588x10-7 2249359 160 0,364

50 4,313x10-7 2249359 160 0,606

60 2,588x10-7 2249359 160 0,364

Tabel 4.26 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan 3

pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ

3/4 in x 250 mm.



10 2,775x10-7 2248118 240 0,260

20 3,885x10-7 2248118 240 0,364

30 3,996x10-7 2248118 240 0,374

40 2,775x10-7 2248118 240 0,260

50 3,607x10-7 2248118 240 0,338

60 4,440x10-7 2248118 240 0,416

39


evaporator φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan

1,1 m; 2 pemanas.



10 1,401x10-7 2250600 160 0,197

20 1,617x10-7 2250600 160 0,228

30 1,617x10-7 2250600 160 0,228

40 1,509x10-7 2250600 160 0,212

50 1,617x10-7 2250600 160 0,228

60 1,725x10-7 2250600 160 0,243


evaporator φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan

1,1 m; 2 pemanas.



10 0,874x10-7 2249359 160 0,123

20 1,093x10-7 2249359 160 0,154

30 1,366x10-7 2249359 160 0,192

40 0,656x10-7 2249359 160 0,092

50 0,328x10-7 2249359 160 0,046

60 0,328x10-7 2249359 160 0,046

40

Tabel 4.29 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pengaruh air





10 0,546x10-7 2249359 160 0,077

20 0,820x10-7 2249359 160 0,115

30 1,093x10-7 2249359 160 0,154

40 0,984x10-7 2249359 160 0,138

50 0,820x10-7 2249359 160 0,115

60 0,820x10-7 2249359 160 0,115

70 0,820x10-7 2249359 160 0,115

80 1,202 x10-7 2249359 160 0,169

90 0,656x10-7 2249359 160 0,092

100 0,656x10-7 2249359 160 0,092

110 0,820x10-7 2249359 160 0,115

120 0,437x10-7 2249359 160 0,061

130 0,820x10-7 2249359 160 0,115

140 0,656 x10-7 2249359 160 0,092

150 0,437x10-7 2249359 160 0,061

160 0,546x10-7 2249359 160 0,077

170 0,546x10-7 2249359 160 0,077

180 0,546x10-7 2249359 160 0,077

41

IV.3.3 Perhitungan Efisiensi Evaporator

Efisiensi Evaporator pada head pemompaan 0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator

φ 3/8 in x 250 mm.

LSE ηηη +=

= 13,834 % + 0,539 %

= 14,373 %


Tabel 4.30 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head


φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,539 14,373

20 13,834 0,524 14,358

30 13,834 0,412 14,246

40 13,834 0,554 14,388

50 13,834 0,486 14,320

60 13,834 0,449 14,283

42



φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,374 14,208

20 13,834 0,389 14,223

30 13,834 0,389 14,223

40 13,834 0,344 14,178

50 13,834 0,359 14,193

60 13,834 0,344 14,178



φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,152 13,986

20 13,834 0,167 14,001

30 13,834 0,152 13,986

40 13,834 0,182 14,016

50 13,834 0,152 13,986

60 13,834 0,137 13,971

43



φ 3/8 in x 250 mm

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,184 14,018

20 13,834 0,246 14,080

30 13,834 0,282 14,116

40 13,834 0,184 14,018

50 13,834 0,205 14,039

60 13,834 0,184 14,018



φ 3/8 in x 250 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,077 13,911

20 13,834 0,154 13,988

30 13,834 0,128 13,962

40 13,834 0,123 13,957

50 13,834 0,102 13,936

60 13,834 0,102 13,936

44



φ 1/2 in x 250 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 24,594 0,318 24,918

20 24,594 0,359 24,959

30 24,594 0,256 24,856

40 24,594 0,205 24,805

50 24,594 0,256 24,856

60 24,594 0,256 24,856



φ 1/2 in x 250 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 24,594 0,104 24,698

20 24,594 0,187 24,781

30 24,594 0,208 24,802

40 24,594 0,187 24,781

50 24,594 0,187 24,781

60 24,594 0,187 24,775

45


pada head pemompaan 1,1 m, evaporator

φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,166 14,000

20 13,834 0,187 14,021

30 13,834 0,182 14,016

40 13,834 0,198 14,032

50 13,834 0,156 13,990

60 13,834 0,166 14,000


pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ

3/8 in x 200 mm

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,148 13,982

20 13,834 0,195 14,029

30 13,834 0,253 14,087

40 13,834 0,304 14,138

50 13,834 0,289 14,123

60 13,834 0,328 14,162

46


pada head pemompaan 1,2 m; evaporator

φ 3/4 in x 250 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 52,645 0,455 53,100

20 52,645 0,379 53,024

30 52,645 0,531 53,176

40 52,645 0,364 53,009

50 52,645 0,606 53,251

60 52,645 0,364 53,009


pada head pemompaan 1,2 m; evaporator

φ 3/4 in x 250 mm.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 55,029 0,260 55,298

20 55,029 0,364 55,402

30 55,029 0,374 55,412

40 55,029 0,260 55,298

50 55,029 0,338 55,376

60 55,029 0,416 55,453

47



2 pemanas.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,197 14,031

20 13,834 0,228 14,062

30 13,834 0,228 14,062

40 13,834 0,212 14,046

50 13,834 0,228 14,062

60 13,834 0,243 14,077



2 pemanas.

Waktu ηS ηL ηE

(menit) (%) (%) (%)

10 13,834 0,123 13,957

20 13,834 0,154 13,988

30 13,834 0,192 14,026

40 13,834 0,092 13,926

50 13,834 0,046 13,880

60 13,834 0,046 13,880

48

Tabel 4.43 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pengaruh air



Waktu ηS ηL ηE

(menit) % % %

10 13,834 0,077 13,911

20 13,834 0,115 13,949

30 13,834 0,154 13,988

40 13,834 0,138 13,972

50 13,834 0,115 13,949

60 13,834 0,115 13,949

70 13,834 0,115 13,949

80 13,834 0,169 14,003

90 13,834 0,092 13,926

100 13,834 0,092 13,926

110 13,834 0,115 13,949

120 13,834 0,061 13,895

130 13,834 0,115 13,949

140 13,834 0,092 13,926

150 13,834 0,061 13,895

160 13,834 0,077 13,911

170 13,834 0,077 13,911

180 13,834 0,077 13,911

49

IV.3.4 Perhitungan Daya Pemompaan

Daya Pemompaan pada head pemompaan 0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator φ

3/8 in x 200 mm

Diketahui :

Debit pemompaan :

Q = 6x10-7 m3/s

Head pemompaan pemompaan :

H = 0,8 m

Daya pemompaan :

W out = ρ g Q H

= 1000 kg/m3 . 9,81 m/s2 . 6x10-7 m3/s . 0,8 m

= 0,004708 Watt


Tabel 4.44 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan

0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.

Waktu ρ air g Q H W out

(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)

10 1000 9,81 6,0000x10-7 0,8 0,0047

20 1000 9,81 5,8333x10-7 0,8 0,0045

30 1000 9,81 4,5833x10-7 0,8 0,0035

40 1000 9,81 6,1666x10-7 0,8 0,0048

50 1000 9,81 5,4166x10-7 0,8 0,0042

60 1000 9,81 5,0000x10-7 0,8 0,0039

50





10 1000 9,81 4,1666x10-7 0,9 0,0036

20 1000 9,81 4,3333x10-7 0,9 0,0038

30 1000 9,81 4,3333x10-7 0,9 0,0038

40 1000 9,81 3,8333x10-7 0,9 0,0033

50 1000 9,81 4,0000x10-7 0,9 0,0035

60 1000 9,81 3,8333x10-7 0,9 0,0033





10 1000 9,81 1,6666x10-7 1,2 0,0019

20 1000 9,81 1,8333x10-7 1,2 0,0021

30 1000 9,81 1,6666x10-7 1,2 0,0019

40 1000 9,81 2,0000x10-7 1,2 0,0023

50 1000 9,81 1,6666x10-7 1,2 0,0019

60 1000 9,81 1,5000x10-7 1,2 0,0017

51





10 1000 9,81 3,0000x10-7 1,2 0,0035

20 1000 9,81 4,0000x10-7 1,2 0,0047

30 1000 9,81 4.5833x10-7 1,2 0,0053

40 1000 9,81 3,0000x10-7 1,2 0,0035

50 1000 9,81 3.3333x10-7 1,2 0,0039

60 1000 9,81 3,0000x10-7 1,2 0,0035





10 1000 9,81 1,2500x10-7 1,3 0,0015

20 1000 9,81 2,5000x10-7 1,3 0,0031

30 1000 9,81 2.0833x10-7 1,3 0,0026

40 1000 9,81 2,0000x10-7 1,3 0,0025

50 1000 9,81 1.6666x10-7 1,3 0,0021

60 1000 9,81 1.6666x10-7 1,3 0,0021

52

Tabel 4.49 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 1,2

m dengan 3 pemanas, evaportor φ 1/2 in x 250 mm.



10 1000 9,81 5,1666x10-7 1,2 0,0060

20 1000 9,81 5,8333x10-7 1,2 0,0068

30 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

40 1000 9,81 3,3330x10-7 1,2 0,0039

50 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

60 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049





10 1000 9,81 1,6666x10-7 1,3 0,0021

20 1000 9,81 3,0000x10-7 1,3 0,0038

30 1000 9,81 3,3333x10-7 1,3 0,0042

40 1000 9,81 3,0000x10-7 1,3 0,0038

50 1000 9,81 3,0000x10-7 1,3 0,0038

60 1000 9,81 3,0000x10-7 1,3 0,0038

53

Tabel 4.51 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 3 pemanas pada

head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.



10 1000 9,81 2,6666x10-7 1,1 0,0028

20 1000 9,81 3,0000x10-7 1,1 0,0032

30 1000 9,81 2,9166x10-7 1,1 0,0031

40 1000 9,81 3,1666x10-7 1,1 0,0034

50 1000 9,81 2,5000x10-7 1,1 0,0026

60 1000 9,81 2,6666x10-7 1,1 0,0028





10 1000 9,81 3,1666x10-7 1,1 0,0034

20 1000 9,81 4,1666x10-7 1,1 0,0044

30 1000 9,81 5,4166x10-7 1,1 0,0058

40 1000 9,81 6,5000x10-7 1,1 0,0070

50 1000 9,81 6,1666x10-7 1,1 0,0066

60 1000 9,81 7,0000x10-7 1,1 0,0075

54


head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.



10 1000 9,81 5,0000x10-7 1,2 0,0058

20 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

30 1000 9,81 5,8333x10-7 1,2 0,0068

40 1000 9,81 4,0000x10-7 1,2 0,0047

50 1000 9,81 6,6666x10-7 1,2 0,0078

60 1000 9,81 4,0000x10-7 1,2 0,0047





10 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

20 1000 9,81 5,8333x10-7 1,2 0,0068

30 1000 9,81 6,0000x10-7 1,2 0,0070

40 1000 9,81 4,1666x10-7 1,2 0,0049

50 1000 9,81 5,4166x10-7 1,2 0,0063

60 1000 9,81 6,6666x10-7 1,2 0,0078

55



2 pemanas.



10 1000 9,81 2,1666x10-7 1,1 0,0023

20 1000 9,81 2,5000x10-7 1,1 0,0026

30 1000 9,81 2,5000x10-7 1,1 0,0026

40 1000 9,81 2,3333x10-7 1,1 0,0025

50 1000 9,81 2,5000x10-7 1,1 0,0026

60 1000 9,81 2,6666x10-7 1,1 0,0028



2 pemanas.



10 1000 9,81 1,3333x10-7 1,1 0,0014

20 1000 9,81 1,6666x10-7 1,1 0,0017

30 1000 9,81 2,0833x10-7 1,1 0,0022

40 1000 9,81 1,0000x10-7 1,1 0,0010

50 1000 9,81 5,0000x10-8 1,1 0,0005

60 1000 9,81 5,0000x10-8 1,1 0,0005

56

Tabel 4.57 Hasil perhitungan daya pemompaan pengaruh air pendingin

selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan


Waktu ρ air G Q H W out


10 1000 9,81 8,3333x10-8 1,1 0,0008

20 1000 9,81 1,2500x10-7 1,1 0,0013

30 1000 9,81 1,6666x10-7 1,1 0,0017

40 1000 9,81 1,5000x10-7 1,1 0,0016

50 1000 9,81 1,2500x10-7 1,1 0,0013

60 1000 9,81 1,2500x10-7 1,1 0,0013

70 1000 9,81 1,2500x10-7 1,1 0,0013

80 1000 9,81 1,8333x10-7 1,1 0,0019

90 1000 9,81 1,0000x10-7 1,1 0,0010

100 1000 9,81 1,0000x10-7 1,1 0,0010

110 1000 9,81 1,2500x10-7 1,1 0,0013

120 1000 9,81 6,6666x10-8 1,1 0,0007

130 1000 9,81 1,2500x10-7 1,1 0,0013

140 1000 9,81 1,0000x10-7 1,1 0,0010

150 1000 9,81 6,6666x10-8 1,1 0,0007

160 1000 9,81 8,3333x10-8 1,1 0,0008

170 1000 9,81 8,3333x10-8 1,1 0,0008

180 1000 9,81 8,3333x10-8 1,1 0,0008

57

IV.3.5 Perhitungan Efisiensi Sistem

Efisiensi Sistem pada head pemompaan 0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator

φ 3/8 in x 200 mm

%100xWin

Woutsistem =η

= %100160

004708,0×

= 0,002942 %


Tabel 4.58 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan


Waktu W out W in ηsistem

(menit) (watt) (watt) (%)

10 0,0047 160 0,0029

20 0,0045 160 0,0028

30 0,0035 160 0,0022

40 0,0048 160 0,0030

50 0,0042 160 0,0026

60 0,0039 160 0,0024

58

Tabel 4.59 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 0,9

m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.



10 0,0036 160 0,0022

20 0,0038 160 0,0023

30 0,0038 160 0,0023

40 0,0033 160 0,0021

50 0,0035 160 0,0022

60 0,0033 160 0,0021





10 0,0019 160 0,0012

20 0,0021 160 0,0013

30 0,0019 160 0,0012

40 0,0023 160 0,0014

50 0,0019 160 0,0012

60 0,0017 160 0,0011

59





10 0,0035 240 0,0014

20 0,0047 240 0,0019

30 0,0053 240 0,0022

40 0,0035 240 0,0014

50 0,0039 240 0,0016

60 0,0035 240 0,0014





10 0.0015 240 0.0006

20 0.0031 240 0.0013

30 0.0026 240 0.0011

40 0.0025 240 0.0010

50 0.0021 240 0.0008

60 0.0021 240 0.0008

60





10 0,0060 240 0,0025

20 0,0068 240 0,0028

30 0,0049 240 0,0020

40 0,0039 240 0,0016

50 0,0049 240 0,0020

60 0,0049 240 0,0020





10 0,0021 240 0,0008

20 0,0038 240 0,0015

30 0,0042 240 0,0017

40 0,0038 240 0,0015

50 0,0038 240 0,0015

60 0,0038 240 0,0015

61

Tabel 4. 65 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 3 pemanas pada




10 0,0028 240 0,0011

20 0,0032 240 0,0013

30 0,0031 240 0,0013

40 0,0034 240 0,0014

50 0,0026 240 0,0011

60 0,0028 240 0,0011

Tabel 4.66 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 4 pemanas pada




10 0,0034 320 0,0010

20 0,0044 320 0,0014

30 0,0058 320 0,0018

40 0,0070 320 0,0021

50 0,0066 320 0,0020

60 0,0075 320 0,0023

62





10 0,0058 160 0,0036

20 0,0049 160 0,0030

30 0,0068 160 0,0042

40 0,0047 160 0,0029

50 0,0078 160 0,0049

60 0,0047 160 0,0029





10 0,0049 240 0,0020

20 0,0068 240 0,0028

30 0,0070 240 0,0029

40 0,0049 240 0,0020

50 0,0063 240 0,0026

60 0,0078 240 0,0032

63

Tabel 4.69 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan evaporator φ

3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2

pemanas.



10 0,0023 160 0,0014

20 0,0026 160 0,0016

30 0,0026 160 0,0016

40 0,0025 160 0,0015

50 0,0026 160 0,0016

60 0,0028 160 0,0017

Tabel 4.70 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan evaporator φ

3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2

pemanas.



10 0,0014 160 0,0009

20 0,0018 160 0,0011

30 0,0022 160 0,0014

40 0,0010 160 0,0007

50 0,0005 160 0,0003

60 0,0005 160 0,0003

64

Tabel 4.71 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengaruh air pendingin

selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan




10 0,0008 160 0,0005

20 0,0013 160 0,0008

30 0,0017 160 0,0011

40 0,0016 160 0,0010

50 0,0013 160 0,0008

60 0,0013 160 0,0008

70 0,0013 160 0,0008

80 0,0019 160 0,0012

90 0,0010 160 0,0006

100 0,0010 160 0,0006

110 0,0013 160 0,0008

120 0,0007 160 0,0004

130 0,0013 160 0,0008

140 0,0010 160 0,0006

150 0,0007 160 0,0004

160 0,0008 160 0,0005

170 0,0008 160 0,0005

180 0,0008 160 0,0005

65

IV.4 Analisis Data

Dari hasil penelitian dan perhitungan telah didapatkan beberapa perbedaan.

Perbedaan tersebut disebabkan beberapa faktor yang terjadi selama penelitian. Untuk

mengetahui hal tersebut maka perlu diadakan suatu analisa dan pembahasan dari data

yang diperoleh selama penelitian.

IV.4.1 Grafik Variasi Head pemompaan

0.00.10.20.30.40.50.6

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efisiens

i Lat

en E

vapo

rato

r (%

)

0,8 m

0,9 m

1,1 m

1,2 m


Waktu pada Variasi Head Pemompaan.

13.914.014.114.214.314.414.5

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efisiens

i Eva

pora

tor (

%)

0,8 m

0,9 m

1,1 m

1,2 m


pada Variasi Head Pemompaan.

66

0.000

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Day

a Pe

mom

paan

(wat

t)

0,8 m

0,9 m

1,1 m

1,2 m

Gambar 4.3 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu pada

Variasi Head Pemompaan.

0.0000.0010.0010.0020.0020.0030.0030.004

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efisiens

i Siste

m (%

)

0,8 m

0,9 m

1,1 m

1,2 m

Gambar 4.4 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu pada

Variasi Head Pemompaan.

Dari grafik terlihat bahwa kenaikan head pemompaan pemompaan menurunkan

efisiensi laten evaporator, efisiensi evaporator, daya pemompaan, dan efisiensi

sistem. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi head pemompaan pemompaan

maka semakin tinggi pula tekanan kerjanya. Untuk menghasilkan tekanan yang

tinggi dibutuhkan banyak uap dan untuk mendapatkan tekanan yang tinggi tersebut

diperlukan waktu yang lama. Dan ini berakibat pada penurunan jumlah air yang

dipindahkan (debit).

67

IV.4.2 Grafik Variasi Pemanas

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efis

iens

i Lat

en E

vapo

rato

r (%

)2 pemanas3 pemanas4 pemanas


Waktu pada Variasi Pemanas.

13.95

14.00

14.05

14.10

14.15

14.20

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efis

iens

i Eva

pora

tor (

%)

2 pemanas3 pemanas4 pemanas

Gambar 4.6 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu pada

Variasi Pemanas.

68

0.0000.0020.0040.0060.0080.010

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Day

a Pe

mom

paan

(wat

t)



Variasi Pemanas.

0.00000.00050.00100.00150.00200.00250.0030

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efis

iens

i Sis

tem

(%)



Variasi Pemanas.

Dari gambar 4.8 terlihat bahwa semakin banyak jumlah pemanas atau daya yang

diberikan, akan menaikkan efisiensi laten evaporator, efisiensi evaporator, dan

efisiensi sistem. Hal ini disebabkan karena semakin besar daya yang diberikan akan

mempercepat proses penguapan sehingga juga akan memperbesar jumlah air yang

dipindahkan (debit). Tetapi variasi 3 pemanas justru mengalami penurunan bila

dibandingkan dengan variasi 2 pemanas, ini dimungkinkan karena panas yang

diberikan pemanas tidak sepenuhnya diserap oleh evaporator seperti yang terlihat

pada gambar 4.5 dan 4.6.

69

Dari gambar 4.7 terlihat bahwa semakin semakin besar daya yang diberikan akan

menaikkan daya pemompaan. Hal ini disebabkan karena semakin besar daya yang

diberikan, maka proses penguapan akan berjalan semakin cepat, sehingga akan

mempercepat jumlah air yang dipindahkan. Tetapi pada menit ke-50 3 pemanas

mengalami penurunan, hal ini dimungkinkan sistem mengalami gangguan (suhu

terlalu panas) sehingga memperkecil debit pemompaan. Hal ini dapat dilihat pada

persamaan yang digunakan untuk menghitung daya pemompaan (W out = ρ g Q H)

IV.4.3 Grafik Variasi Evaporator

IV.4.3.1 Variasi Diameter Evaporator

0

0.1

0.20.3

0.4

0.5

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efis

iens

i Lat

en E

vapo

rato

r (%

)

3/8 in1/2 in3/4 in


Waktu pada Variasi Diameter Evaporator.

70

0102030405060

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efis

iens

i Eva

pora

tor (

%)

3/8 in1/2 in3/4 in


pada Variasi Diameter Evaporator.

0.0000.0020.0040.0060.0080.010

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Day

a Pem

ompa

an (w

att)

3/8 in1/2 in3/4 in


Variasi Diameter Evaporator.

71

0.00000.00050.00100.00150.00200.00250.00300.0035

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efis

iens

i Sis

tem

(%)

3/8 in1/2 in3/4 in


Variasi Diameter Evaporator.

Dari grafik terlihat bahwa semakin besar diameter evaporator akan menaikkan

efisiensi laten evaporator, efisiensi evaporator, daya pemompaan, dan efisensi

sistem. Hal ini disebabkan karena semakin besar diameter evaporator berarti semakin

besar luas permukaan evaporator dalam menangkap/menyerap panas, sehingga akan

memperbesar efisiensi evaporator. Semakin besar efisiensi evaporator, maka akan

mempercepat proses penguapan sehingga akan menghasilkan debit pemompaan yang

besar. Tetapi pada menit awal diameter 3/4 in mengalami penurunan, ini

dimungkinkan karena temperatur kerjanya belum optimal sehingga akan

memperlambat penguapan.

72

IV.4.3.2 Variasi Panjang Evaporator

0.000.050.100.150.200.250.30

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efis

iens

i Lat

en E

vapo

rato

r(%

)200 mm250 mm


Waktu pada Variasi Panjang Evaporator.

13.8513.90

13.9514.00

14.0514.10

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efis

iens

i Eva

pora

tor (

%)

200 mm250 mm


pada Variasi Panjang Evaporator.

73

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Day

a Pem

ompa

an (w

att)

200 mm250 mm


Variasi Panjang Evaporator.

0.0000

0.0005

0.0010

0.0015

0.0020

0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)

Efis

iens

i Sis

tem

(%)

200 mm250 mm


Variasi Panjang Evaporator.

Dari grafik terlihat bahwa semakin panjang evaporator akan menurunkan

efisiensi laten koletor, efisiensi evaporator, daya pemompaan, dan efisiensi sistem.

Ini disebabkan karena semakin panjang evaporator, maka luasan evaporator yang

bersentuhan dengan udara akan semakin besar, hal ini dapat menurunkan suhu

evaporator sehingga akan menghambat proses penguapan dan akan memperkecil

jumlah air yang dipindahkan (debit).

74

IV.4.4 Grafik Pengaruh Air Pendingin

010

2030

4050

60

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Waktu (menit)

Tem

pera

tur (

C)

T 2T 3T 4

Gambar 4.17 Grafik hubungan Temperatur T2, T3, dan T4 dengan

Waktu pada Penelitian Pengaruh Air Pendingin.

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Waktu (menit)

Efis

iens

i Lat

en

Evap

orat

or (%

)

pengaruh air pendingin


Waktu pada Pengaruh Air Pendingin.

75

13.85

13.90

13.95

14.00

14.05

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Waktu (menit)

Efis

iens

i Eva

pora

tor (

%)



pada Penelitian Pengaruh Air Pendingin.

0.00000.00050.00100.00150.00200.0025

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Waktu (menit)

Day

a Pe

mom

paan

(wat

t)



Penelitian Pengaruh Air Pendingin.

0.00000.00020.00040.00060.00080.00100.00120.0014

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Waktu (menit)

Efis

iens

i Sis

tem

(%)



Penelitian Pengaruh Air Pendingin.

76

Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin panas temperatur sistem maka efisiensi

laten evaporator, efisiensi evaporator, daya pemompaan, dan efisiensi sistem akan

semakin kecil. Hal ini disebabkan karena air pendingin sudah tidak mampu

mendinginkan uap secara cepat sehingga mempengaruhi jumlah air yang

dipindahkan. Tetapi pada menit awal jumlah air yang dipindahkan sedikit karena

temperatur sistem masih terlalu dingin sehingga air tidak mampu menguap dengan

cepat.

IV.4.5 Grafik Head Pemompaan, Evaporator 250 mm dengan 3 Pemanas

0.000.050.100.150.200.250.30

0.5 1 1.5 2 2.5Head Pemompaan (m)

Efis

iens

i Lat

en E

vapo

rato

r (%

)

3/8 in1/2 in


Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas.

77

05

1015202530


Efis

iens

i Eva

pora

tor (

%)

3/8 in1/2 in

Gambar 4.23 Grafik hubungan dengan Efisiensi Evaporator dengan

Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas.

00.0010.0020.0030.0040.0050.006


Day

a Pe

mom

paan

(wat

t)

3/8 in1/2 in

Gambar 4.24 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Head

Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas.

0.0000

0.0005

0.0010

0.0015

0.0020

0.0025


Efis

iens

i Sis

tem

(%)

3/8 in1/2 in

Gambar 4.25 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Head

Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas.

78

Secara umum terlihat bahwa kenaikan head pemompaan akan menurunkan

efisiensi laten evaporator, efisiensi evaporator, daya pemompaan, dan efisiensi

sistem. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi head pemompaan pemompaan

maka semakin tinggi pula tekanan kerjanya. Untuk menghasilkan tekanan yang

tinggi dibutuhkan banyak uap dan untuk mendapatkan tekanan yang tinggi tersebut

diperlukan waktu yang lama. Dan ini berakibat pada penurunan jumlah air yang

dipindahkan (debit).

79

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

Dari semua penelitian, perhitungan dan analisa data dapat disimpulkan sebagai

berkut :

1. Pompa air energi termal dapat dibuat dengan bahan-bahan yang mudah ditemukan

disekitar kita, sedangkan untuk pemanfaatannya masih jauh dari sempurna dan

perlu diteliti lebih lanjut.

2. Debit Pemompaan maksimum yang dihasilkan sebesar 7x10-7 m3/s pada

percobaan dengan 4 pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x

200 mm. Efisiensi Evaporator maksimum yang dihasilkan sebesar 55,543 % pada


250 mm. Efisiensi Sistem maksimum yang dihasilkan sebesar 0,0049 % pada


250 mm.

3. Efisiensi sistem pompa air energi termal pada penelitian ini masih sangat kecil

dibandingkan dengan penelitian yang sudah ada yaitu sebesar 0,34 % - 0,42 %.

Secara umum pompa air energi termal sangat tergantung pada kestabilan suhu

sistem (penguapan dan pengembunan seimbang).

79

80

V.2 Saran

1. Pengukuran suhu tidak hanya sewaktu pompa menekan saja, tetapi juga pada saat

menghisap (Tmin. dan T max.).

2. Waktu proses tekan dan hisap (satu siklus) sebaiknya di ukur sehingga diperoleh

perhitungan yang lebih teliti.

81

DAFTAR PUSTAKA

Çengel, A. Yunus & Robert H. (2005).Turner. Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences. McGraw Hill : New York.

Mahkamov, K.; Orda, E.P., (2005). Solar Thermal Water Pumps: A Preliminary Analysis of the Working Process, Journal of Solar Energy Engineering, February 2005, Volume 127, Issue 1, pp. 29-36

Spindler, K.; Chandwalker, K.; Hahne, E., (1996). Small solar (thermal) water-pumping system, Solar Energy, Volume 57, Issue 1, July 1996, Pages 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 water pump, Applied Thermal Engineering, Volume 19, Issue 5, May 1999, Pages 449-459

Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2000). Performance of a solar water pump with n-pentane and ethyl ether as working fluids, Energy Conversion and Management, Volume 41, Issue 9, 1 June 2000, Pages 915-927

Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2001). Performance of a solar water pump with ethyl ether as working fluid, Renewable Energy, Volume 22, Issues 1-3, January-March 2001, Pages 389-394

Wong, Y.W.; Sumathy, K., (2001). Thermodynamic analysis and optimization of a solar thermal water pump, Applied Thermal Engineering, Volume 21, Issue 5, April 2001, Pages 613-627

LAMPIRAN

Sebelum memperoleh data tentang pompa air energi termal telah dilakukan

pengujian untuk mencari pengaruh-pengaruh yang mungkin terjadi dalam pompa air

energi termal tersebut. Kita akan mengetahui hasil penelitian awal melalui gambar

skema dan data penelitian.

1. Hari/Tanggal : Sabtu, 04 Agustus 2007


Fluida Kerja : Air


: daya ± 300 watt (1 pemanas)

Kolektor : Pyrex 2 ujung,

: panjang 150 mm,

: kemiringan 4°

1530 mm

120 mm

200 mm

130 mm

30 mm

1100 mm

100 mm

pemanas

Gambar 1 Skema pompa air energi termal penelitian ke-1

Tabel 1 Data pompa air energi termal penelitian ke-1

Waktu (menit)

Volume (ml.)

5 200 10 350 15 400 23 450 27 550 31 650 34 700 37 800 39 850 43 900 45 950 46 1000

Keterangan : dengan 2 pemanas, dari 450 ml.-1000 ml. membutuhkan waktu 16

menit atau lebih cepat 7 menit daripada dengan 1 pemanas.

2. Hari/Tanggal : Selasa, 06 Agustus 2007


Fluida Kerja : Air



: panjang 150 mm,

: kemiringan 2,5°

1530 mm

150 mm

200 mm

150 mm

20 mm

1100 mm

100 mm

pemanas



Waktu (menit)

Volume (ml.)

Keterangan

1 - air keluar 2 - air dalam kolektor habis 3 - kolektor terisi air 10 200 12 250 14 300 18 350 19 400 20 450 22 500 23 550 24 600 32 650 34 700 41 750 45 800 dihentikan, karena terlalu panas

dan menyebabkan klep bocor

3. Hari/Tanggal : Rabu, 08 Agustus 2007


Fluida Kerja : Air



: panjang 150 mm,

: kemiringan 2,5°

1530 mm

150 mm

200 mm

100 mm

20 mm

1100 mm

100 mm

pemanas



Waktu (menit)

Volume (ml.)

Keterangan

1 - air keluar 2 - air dalam kolektor habis 4 - kolektor terisi air 18 200 20 250 22 300 dihentikan, karena terlalu

panas

4. Hari/Tanggal : Rabu, 08 Agustus 2007


Fluida Kerja : Air



: panjang 150 mm,

: kemiringan 2,5°

1530 mm

150 mm

200 mm

100 mm

20 mm

1100 mm

100 mm

pemanas



Waktu (menit)

Volume (ml.)

Keterangan

3 - air keluar 5 - Air dalam kolektor habis6 - kolektor terisi air 16 200 21 250 23 300 25 350 29 400 33 450 36 500 39 550 46 600 55 650 62 700 dihentikan, karena

terlalu panas

Gambar Pompa Air Tenaga Termal dengan Evaporator Pipa Tunggal

Gambar Evaporator Pipa Tunggal

Gambar Kodensor

Gambar Katup Hisap dan Katup Tekan

POMPA AIR TENAGA TERMAL - repository.usd.ac.idrepository.usd.ac.id/29475/2/035214012_Full[1].pdf ·...

Documents

Transcript of POMPA AIR TENAGA TERMAL - repository.usd.ac.idrepository.usd.ac.id/29475/2/035214012_Full[1].pdf ·...