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
iviv
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
IV.1.2 Variasi head pemompaan dengan 3 pemanas, evaporator
φ 3/8 in x 250mm……...................................................................17
IV.1.3 Variasi head pemompaan dengan 3 pemanas, evaporator
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
IV.1.5 Variasi pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator
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
pada Variasi Head Pemompaan...................................................................65
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 Head Pemompaan...................................................................66
Gambar 4.5 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu
pada Variasi Pemanas..................................................................................67
Gambar 4.6 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu
pada Variasi Pemanas..................................................................................67
Gambar 4.7 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu
pada Variasi Pemanas..................................................................................67
Gambar 4.8 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu
pada Variasi Pemanas..................................................................................68
Gambar 4.9 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu
pada Variasi Diameter Evaporator..............................................................69
Gambar 4.10 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu
pada Variasi Diameter Evaporator............................................................69
xiii
Gambar 4.11 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu
pada Variasi Diameter Evaporator............................................................70
Gambar 4.12 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu
pada Variasi Diameter Evaporator............................................................70
Gambar 4.13 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu
pada Variasi Panjang Evaporator..............................................................71
Gambar 4.14 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu
pada Variasi Panjang Evaporator..............................................................71
Gambar 4.15 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu
pada Variasi Panjang Evaporator..............................................................71
Gambar 4.16 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu
pada Variasi Panjang Evaporator..............................................................72
Gambar 4.17 Grafik hubungan Temperatur T2, T3, dan T4 dengan Waktu
pada Pengaruh Air Pendingin....................................................................72
Gambar 4.18 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan Waktu
pada Pengaruh Air Pendingin....................................................................73
Gambar 4.19 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu
pada Pengaruh Air Pendingin....................................................................73
Gambar 4.20 Grafik hubungan Waktu dengan Daya Pemompaan
pada Pengaruh Air Pendingin....................................................................73
Gambar 4.21 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu
pada Pengaruh Air Pendingin....................................................................74
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
Tabel 4.2 Data penelitian pompa air energi termal pada head pemompaan 0,9 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm..........................................15
Tabel 4.3 Data penelitian pompa air energi termal pada head pemompaan 1,2 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm..........................................16
Tabel 4.4 Data penelitian pompa air energi termal pada head pemompaan 1,2 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm........................................17
Tabel 4.5 Data penelitian pompa air energi termal pada head pemompaan 1,3 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm........................................18
Tabel 4.6 Data penelitian pompa air energi termal pada head pemompaan 1,2 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm........................................19
Tabel 4.7 Data penelitian pompa air energi termal pada head pemompaan 1,3 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm........................................20
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
Tabel 4.9 Data penelitian pompa air energi termal dengan 4 pemanas
pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm.......................22
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…...................23
xvi
Tabel 4.11 Data penelitian pompa air energi termal dengan 3 pemanas
pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.......................24
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 4.13 Data penelitian pompa air energi termal dengan evaporator
φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas.......................26
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
Tabel 4.17 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head pemompaan
0,9 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm..............................34
Tabel 4.18 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head pemompaan
1,2 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm..............................34
Tabel 4.19 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head pemompaan
1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm..............................35
Tabel 4.20 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head pemompaan
1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm..............................35
Tabel 4.21 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head pemompaan
1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm..............................36
xvii
Tabel 4.22 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head pemompaan
1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm..............................36
Tabel 4.23 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan 3 pemanas
pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm.......................37
Tabel 4.24 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan 4 pemanas
pada head pemompaan 1,1 m; evaporator φ 3/8 in x 200 mm.......................37
Tabel 4.25 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan 2 pemanas
pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.......................38
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.......................38
Tabel 4.27 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan evaporator
φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas.......................39
Tabel 4.28 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan evaporator
φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas.......................39
Tabel 4.29 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pengaruh air pendingin
selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas,
evaporator φ 3/8 in x 200 mm........................................................................40
Tabel 4.30 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 0,8 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm........................................41
Tabel 4.31 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 0,9 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm........................................42
Tabel 4.32 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 1,2 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm........................................42
xviii
Tabel 4.33 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 1,2 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm........................................43
Tabel 4.34 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 1,3 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm........................................43
Tabel 4.35 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 1,2 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm........................................44
Tabel 4.36 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head pemompaan 1,3 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm........................................44
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
Tabel 4.38 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 4 pemanas
pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.......................45
Tabel 4.39 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 2 pemanas
pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.......................46
Tabel 4.40 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 3 pemanas
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
Tabel 4.42 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan evaporator
φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas……………...47
xix
Tabel 4.43 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pengaruh air pendingin
selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas,
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
Tabel 4.45 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 0,9 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm………………………....50
Tabel 4.46 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 1,2 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm…………………….…...50
Tabel 4.47 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 1,2 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm………………………....51
Tabel 4.48 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 1,3 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm……………………........51
Tabel 4.49 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 1,2 m
dengan 3 pemanas, evaportor φ 1/2 in x 250 mm……………………….….52
Tabel 4.50 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan 1,3 m
dengan 3 pemanas, evaporator 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
Tabel 4.52 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 4 pemanas
pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm……………...53
Tabel 4.53 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 2 pemanas
pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm……………...54
xx
Tabel 4.54 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 3 pemanas
pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm……………...54
Tabel 4.55 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan evaporator
φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas……………...55
Tabel 4.56 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan evaporator
φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas……………...55
Tabel 4.57 Hasil perhitungan daya pemompaan pengaruh air pendingin
selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m dengan 2 pemanas,
evaporator φ 3/8 in x 200 mm.......................................................................56
Tabel 4.58 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 0,8 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm........................................57
Tabel 4.59 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 0,9 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm........................................58
Tabel 4.60 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 1,2 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm........................................58
Tabel 4.61 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 1,2 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm........................................59
Tabel 4.62 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 1,3 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm........................................59
Tabel 4.63 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 1,2 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm........................................60
Tabel 4.64 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 1,3 m
dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm........................................60
xxi
Tabel 4. 65 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 3 pemanas
pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm……………...61
Tabel 4.66 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 4 pemanas
pada head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm……………...61
Tabel 4.67 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 2 pemanas
pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm……………...62
Tabel 4.68 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 3 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
φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas……………...63
Tabel 4.70 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan evaporator
φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m; 2 pemanas……………...63
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
2. Head pemompaan 0,9 m
Hari/Tanggal : Kamis, 20 September 2007
Pukul : 09.01 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 4.2 Data penelitian pompa air energi termal pada head
pemompaan 0,9 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 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
3. Head pemompaan 1,2 m
Hari/Tanggal : Kamis, 20 September 2007
Pukul : 11.41 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 4.3 Data penelitian pompa air energi termal pada head
pemompaan 1,2 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 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
IV.1.2 Variasi head pemompaan dengan 3 pemanas, evaporator
φ 3/8 in x 250 mm.
1. Head pemompaan 1,2 m
Hari/Tanggal : Senin, 1 Oktober 2007
Pukul : 10.52 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 4.4 Data penelitian pompa air energi termal pada head
pemompaan 1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator
φ 3/8 in x 250 mm.
Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max.
(menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)
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
2. Head pemompaan 1,3 m
Hari/Tanggal : Senin, 1 Oktober 2007
Pukul : 11.56 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 4.5 Data penelitian pompa air energi termal pada head
pemompaan 1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator
φ 3/8 in x 250 mm.
Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max.
(menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)
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.
1. Head pemompaan 1,2 m
Hari/Tanggal : Kamis, 4 Oktober 2007
Pukul : 09.30 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 4.6 Data penelitian pompa air energi termal pada head
pemompaan 1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator
φ 1/2 in x 250 mm.
Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max.
(menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)
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
2. Head pemompaan 1,3 m
Hari/Tanggal : Kamis, 4 Oktober 2007
Pukul : 10.42 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 4.7 Data penelitian pompa air energi termal pada head
pemompaan 1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator
φ 1/2 in x 250 mm.
Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max.
(menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)
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
IV.1.4 Variasi pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator
φ 3/8 in x 200 mm.
1. Dengan 3 pemanas
Hari/Tanggal : Sabtu, 22 September 2007
Pukul : 10.03 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 4.8 Data penelitian pompa air energi termal dengan 3 pemanas
pada head pemompaan 1,1 m; 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 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
Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida
Fluida kerja : Air
Pemanas : Pemanas Spiritus
Evaporator : Pipa Tembaga, kemiringan 15°
Kondensor : Pipa PVC 1 in x 350 mm
Tabel 4.9 Data penelitian pompa air energi termal dengan 4 pemanas
pada head pemompaan 1,1 m; 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 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
IV.1.5 Variasi pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator
φ 3/4 in x 250 mm.
1. Dengan 2 pemanas
Hari/Tanggal : Sabtu, 6 Oktober 2007
Pukul : 09.37 WIB
Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida
Fluida kerja : Air
Pemanas : Pemanas Spiritus
Evaporator : Pipa Tembaga, kemiringan 15°
Kondensor : Pipa PVC 1 in x 350 mm
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.
Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max.
(menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)
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
Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida
Fluida kerja : Air
Pemanas : Pemanas Spiritus
Evaporator : Pipa Tembaga, kemiringan 15°
Kondensor : Pipa PVC 1 in x 350 mm
T max. : 91,9° C
T min. : 55,1° C
Tabel 4.11 Data penelitian pompa air energi termal dengan
3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator
φ 3/4 in x 250 mm.
Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max.
(menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)
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
Hari/Tanggal : Kamis, 20 September 2007
Pukul : 07.47 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 4.12 Data penelitian pompa air energi termal dengan evaporator
φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m;
2 pemanas.
Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max.
(menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)
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
Hari/Tanggal : Kamis, 27 September 2007
Pukul : 09.51 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 4.13 Data penelitian pompa air energi termal dengan evaporator
φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m;
2 pemanas.
Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max.
(menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)
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
Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida
27
Fluida kerja : Air
Pemanas : Pemanas Spiritus
Evaporator : Pipa Tembaga, kemiringan 15°
Kondensor : Pipa PVC 1 in x 350 mm
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.
Waktu Debit T1 T2 T3 T4 P min. P max.
(menit) (m3/s) (°C) (°C) (°C) (°C) (psi) (psi)
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
o Efisiensi sensibel evaporator pada head pemompaan 1,2 m dan 1,3 m dengan 3
pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm = 13,834 %
o Efisiensi sensibel evaporator pada head pemompaan 1,2 m dan 1,3 m dengan 3
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,
evaporator φ 3/8 in x 200 mm = 13,834 %
o Efisiensi sensibel evaporator dengan 2 pemanas pada head pemompaan 1,2 m;
evaporator φ 3/4 in x 250 mm = 52,645 %
o Efisiensi sensibel evaporator dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m;
evaporator φ 3/4 in x 250 mm = 55,038 %
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 %
Dengan perhitungan yang sama, maka diperoleh :
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.
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
Tabel 4.17 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head
pemompaan 0,9 m dengan 2 pemanas, evaporator
φ 3/8 in x 200 mm.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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
Tabel 4.18 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head
pemompaan 1,2 m dengan 2 pemanas, evaporator
φ 3/8 in x 200 mm.
Waktu mfg hfg W in ηL
(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
Tabel 4.19 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head
pemompaan 1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator
φ 3/8 in x 250 mm.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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
Tabel 4.20 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head
pemompaan 1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator
φ 3/8 in x 250 mm.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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
Tabel 4.21 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head
pemompaan 1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator
φ 1/2 in x 250 mm.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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
Tabel 4.22 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator pada head
pemompaan 1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator
φ 1/2 in x 250 mm.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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
3 pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator
φ 3/8 in x 200 mm.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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
Tabel 4.24 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan
4 pemanas pada head pemompaan 1,1 m; evaporator
φ 3/8 in x 200 mm.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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
Tabel 4.25 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan
2 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator
φ 3/4 in x 250 mm.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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
Tabel 4.27 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan
evaporator φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan
1,1 m; 2 pemanas.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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
Tabel 4.28 Hasil perhitungan efisiensi laten evaporator dengan
evaporator φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan
1,1 m; 2 pemanas.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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
pendingin selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.
Waktu mfg hfg W in ηL
(menit) (kg/s) (J/kg) (watt) (%)
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 %
Dengan perhitungan yang sama, maka diperoleh :
Tabel 4.30 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head
pemompaan 0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator
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
Tabel 4.31 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head
pemompaan 0,9 m dengan 2 pemanas, evaporator
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
Tabel 4.32 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head
pemompaan 1,2 m dengan 2 pemanas, evaporator
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
Tabel 4.33 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head
pemompaan 1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator
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
Tabel 4.34 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head
pemompaan 1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator
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
Tabel 4.35 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head
pemompaan 1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator
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
Tabel 4.36 Hasil perhitungan efisiensi evaporator pada head
pemompaan 1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator
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
Tabel 4.37 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 3 pemanas
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
Tabel 4.38 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 4 pemanas
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
Tabel 4.39 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 2 pemanas
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
Tabel 4.40 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan 3 pemanas
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
Tabel 4.41 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan evaporator
φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m;
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
Tabel 4.42 Hasil perhitungan efisiensi evaporator dengan evaporator
φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m;
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
pendingin selama 3 jam pada head pemompaan 1,1 m
dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.
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
Dengan perhitungan yang sama, maka diperoleh :
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
Tabel 4.45 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan
0,9 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 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
Tabel 4.46 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan
1,2 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 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
Tabel 4.47 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan
1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm.
Waktu ρ air g Q H W out
(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)
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
Tabel 4.48 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan
1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm.
Waktu ρ air g Q H W out
(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)
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.
Waktu ρ air g Q H W out
(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)
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
Tabel 4.50 Hasil perhitungan daya pemompaan pada head pemompaan
1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm.
Waktu ρ air g Q H W out
(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)
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.
Waktu ρ air g Q H W out
(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)
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
Tabel 4.52 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 4 pemanas pada
head pemompaan 1,1 m, 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 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
Tabel 4.53 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 2 pemanas pada
head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.
Waktu ρ air g Q H W out
(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)
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
Tabel 4.54 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan 3 pemanas pada
head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.
Waktu ρ air g Q H W out
(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)
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
Tabel 4.55 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan evaporator
φ 3/8 in x 200 mm pada head pemompaan 1,1 m;
2 pemanas.
Waktu ρ air g Q H W out
(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)
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
Tabel 4.56 Hasil perhitungan daya pemompaan dengan evaporator
φ 3/8 in x 250 mm pada head pemompaan 1,1 m;
2 pemanas.
Waktu ρ air g Q H W out
(menit) (kg/m3) (m/s2) (m3/s) (m) (watt)
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
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 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 %
Dengan perhitungan yang sama, maka diperoleh :
Tabel 4.58 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan
0,8 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.
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.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
Tabel 4.60 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan
1,2 m dengan 2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
Tabel 4.61 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 1,2
m dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
Tabel 4.62 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan 1,3
m dengan 3 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 250 mm.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
Tabel 4.63 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan
1,2 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
Tabel 4.64 Hasil perhitungan efisiensi sistem pada head pemompaan
1,3 m dengan 3 pemanas, evaporator φ 1/2 in x 250 mm.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
head pemompaan 1,1 m, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
Tabel 4.67 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 2 pemanas pada
head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
Tabel 4.68 Hasil perhitungan efisiensi sistem dengan 3 pemanas pada
head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x 250 mm.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
2 pemanas, evaporator φ 3/8 in x 200 mm.
Waktu W out W in ηsistem
(menit) (watt) (watt) (%)
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
Gambar 4.1 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan
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
Gambar 4.2 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu
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
Gambar 4.5 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan
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)
2 pemanas3 pemanas4 pemanas
Gambar 4.7 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu pada
Variasi Pemanas.
0.00000.00050.00100.00150.00200.00250.0030
0 10 20 30 40 50 60 70Waktu (menit)
Efis
iens
i Sis
tem
(%)
2 pemanas3 pemanas4 pemanas
Gambar 4.8 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu pada
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
Gambar 4.9 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan
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
Gambar 4.10 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu
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
Gambar 4.11 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu pada
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
Gambar 4.12 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu pada
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
Gambar 4.13 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan
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
Gambar 4.14 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu
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
Gambar 4.15 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu pada
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
Gambar 4.16 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu pada
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
Gambar 4.18 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan
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 (
%)
pengaruh air pendingin
Gambar 4.19 Grafik hubungan Efisiensi Evaporator dengan Waktu
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)
pengaruh air pendingin
Gambar 4.20 Grafik hubungan Daya Pemompaan dengan Waktu pada
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
(%)
pengaruh air pendingin
Gambar 4.21 Grafik hubungan Efisiensi Sistem dengan Waktu pada
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
Gambar 4.22 Grafik hubungan Efisiensi Laten Evaporator dengan
Head Pemompaan, Evaporator 250 mm; 3 Pemanas.
77
05
1015202530
0.5 1 1.5 2 2.5Head Pemompaan (m)
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
0.5 1 1.5 2 2.5Head Pemompaan (m)
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
0.5 1 1.5 2 2.5Head Pemompaan (m)
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
percobaan dengan 3 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x
250 mm. Efisiensi Sistem maksimum yang dihasilkan sebesar 0,0049 % pada
percobaan dengan 2 pemanas pada head pemompaan 1,2 m; evaporator φ 3/4 in x
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
Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida
Fluida Kerja : Air
Pemanas : Pemanas Spiritus
: 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
Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida
Fluida Kerja : Air
Pemanas : Pemanas Spiritus
Kolektor : Pyrex 2 ujung,
: panjang 150 mm,
: kemiringan 2,5°
1530 mm
150 mm
200 mm
150 mm
20 mm
1100 mm
100 mm
pemanas
Gambar 2 Skema pompa air energi termal penelitian ke-2
Tabel 2 Data pompa air energi termal penelitian ke-2
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
Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida
Fluida Kerja : Air
Pemanas : Pemanas Spiritus
Kolektor : Pyrex 2 ujung,
: panjang 150 mm,
: kemiringan 2,5°
1530 mm
150 mm
200 mm
100 mm
20 mm
1100 mm
100 mm
pemanas
Gambar 3 Skema pompa air energi termal penelitian ke-3
Tabel 3 Data pompa air energi termal penelitian ke-3
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
Tempat : Laboratorium Mekanika Fluida
Fluida Kerja : Air
Pemanas : Pemanas Spiritus
Kolektor : Pyrex 2 ujung,
: panjang 150 mm,
: kemiringan 2,5°
1530 mm
150 mm
200 mm
100 mm
20 mm
1100 mm
100 mm
pemanas
Gambar 4 Skema pompa air energi termal penelitian ke-4
Tabel 4 Data pompa air energi termal penelitian ke-4
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