Bab Iii Metode Praktikum [PDF]

Citation preview

BAB III METODE PRAKTIKUM 3.1



Turbin Air



3.1.1



Flowchart Turbin Air dan perhitungan data Mulai



Persiapan Pengujian NO Menyalakan pompa YES



Menghitung debit NO Mengambil data putaran turbin YES



Pengolahan data



 



Hasil : Brake Horse Power (BHP) Efisiensi



Selesai Gambar 3.1 Flowchart Turbin Air



44



45



3.1.2



Penjelasan Flowchart Turbin Air Berikut adalah penjelasan flowchart tentang metode pengambilan data



praktikum refrigerator: 1. Mulai Permulaan praktikum turbin, peersiapan semua alat dan bahan. 2. Koefisien gesek Koefisien gesek harus dihitung dengan tepat, yaitu dengan menggunakan apa dan berbahan apa. Pada praktium yang telah dilaksanakan oleh penulis yaitu menggunakan tali sebagai alat peraga. 3. Menyalakan pompa Pompa dinyalakan agar siklus air berjalan dan nozzle menyemprotkan air ke sudu – sudu turbin pelton. 4. Mengambil data Menhitung debit dan data lainnya seperti nozzle dan daya pompa 5. Pengolahan data Kemudian data diolah dengan menggunakan persamaan yang telah tersedia. Hitung setiap data hingga akhirnya mendapatkan nilai efisiensi dari turbin. 3.1.3



Perhitungan Data



1.



contoh perhitungan



a. Perhitungan koefisien gesek Mb X L = r x Ma X ( 397 X 10-3) X 0,33 = 0,039 m X 1.138 kg/m 131.01x10-3 = 0,044382 m 131.01 x 10−3 0.04438



=m



m = 2.952



b. Perhitungan kecepatan aliran V=



Q A



46



=



0.2 x 10−3 0.000016 m2



V = 12.5 m/s c. Laju aliran massa (kg/s) ṁ =  x Q atau ṁ =  . A . v = 9995.7 kg/m3 . 0.2x10-3 m3/s ṁ = 0.19 kg/s



d. Head (m)  .g.h h = 2x105 pa 9994.7 kg/m3 . 9.814 m/s3 h = 20.567m e. Daya input (watt) a. daya kinetik Ef = ½ 0.199 kg/s . (12.5 m/s) = 15.54 W b. daya tekanan dp = .Q



= 2x105 pa . 0.2x10-2 m2/s = 40 watt 2π .n τ 60 s



f. Bhp ¿



¿



2 π .666 rpm 0.79 N . m 60 s



= 55.069 watt



47



g. Efesiensi (%) Bhp η= ek +dp x 100%



¿



η



55.069 watt x 100 % (25.227 watt +40 watt)



= 84.42 %



2. Data pengamatan No 1 2 3 4 5 6



Sudu



Q (LPM) N(RPM) P(bar) Ma(kg)



t 90˚ 90˚ 90˚ 60˚ 60˚ 60˚



10 12 13 8 9 13



300 666 510 71 282 897



2 2 2 2 2 2



0.6 0.7 1 0.6 0.8 0.9



3. Hasil perhitungan 90˚ No



Debit (m/s)



1 2 3



6.17 x 10-3 0.2 x 10-3 2.107 x 10-3



Putaran (RPM) 300 66 510



Torsi(N.M) 0.677 0.79 1.129



BHP(W ) 21.257 55.069 59.084



Efisiensi(%) 52.5 84.42 78.26



60˚ No



Debit (m/s)



1 2



1.33 x 10-4 1.5 x 10-4



Putaran (RPM) 21 282



Torsi(N.M) 0.078 0.904



BHP(W ) 5.464 26.771



Efisiensi(%) 16 65.890



48



2.10 x 10-4



3 3.1.4



87



1.017



74.169



98.247



Alat Ukur Untuk mendukung pengujian turbin Pelton, digunakan beberapa alat ukur.



Adapun alat ukur yang digunakan adalah : A.



FlowMeter Flowmeter berfungsi untuk mengetahui debit aliran fluida yang



mengalir dalam satuan GPM dan LPM.



Gambar 3.2 Flowmeter B.



Tachometer Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengetahui besaran



putaran pada suatu poros yang berputar atau biasa disebut dengan rotasi permenit (RPM). Tachometer ini menggunakan inframerah yang ditembakkan cahayanya kearah poros yang berputar sehingga dapat diketahui RPM pada poros tersebut.



Gambar 3.3 Tachometer



49



C.



Timbangan Gantung Timbangan Gantung adalah alat ukur untung menghitung



massa. Pada turbin, alat ini digunakan untuk menghitung gaya pada saat pengeraman.



Gambar 3.4 Timbangan Gantung D.



Pressure gauge Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan pada



sistem daerah yang dapat dibaca. Daerah tekanan yang dapat dibaca : 1.



High Preassure : 30-70 kg/cm2



2.



Low Preassure : 0-15 kg/cm2



Gambar 3.5 Pressure Gauge 3.1.5



Spesifikasi Turbin Pelton Spesifikasi pompa yang digunakan untuk praktikum pengujian Turbin



pelton yaitu :



50



Merek



: Groundfos



Tipe



: JET DP 255 A



Negara Pembuat



: Italia



Max cup



: 75 Ltr/m



Suct Head



: 30 Mtr



Disc Head



: 30 Mtr



Total Head



: 30 Mtr



Konsumsi Daya



: 250 Watt



Putaran



: 2850 rpm



Electrical Supply



: 220 Volt, 1 Phase, 50 Hz



Gambar 3.6 Spesifikasi Pompa Turbin Pelton



51



3.2



Motor Bakar



3.2.1



Flowchart Motor Bakar Mulai



Persiapan Pengujian



Kalibrasi putaran mesin RPM dan memasukan transmisi Pengambilan data



Perhitungan data NO



Analia efisiensi dan perhitungan



YES



   



Hasil: Break Horse Power (BHP) Brake Fuel Consumption (BFC) Spesific Fuel Consumption (SFC) Efisiensi Thermal



Selesai Gambar 3.7 Flowchart Motor Bakar



52



3.2.2



Penjelasan Flowchart Motor Bakar Berikut adalah penjelasan flowchart tentang metode pengambilan data



praktikum refrigerator: 1. Mulai Permulaan praktikum motor bensin , peersiapan semua alat dan bahan. 2. Kalibbrasi Langkah pertama yang penting dalam praktikum motor bensin yaitu awali dengan kalibrasi kondisi stationer mesin. 3. Pengambilan data Lakukan pengambilan secara tepat cepat dan efektif, karena kondisi mesin menyala dan bahan bakar dalam gelas ukur kan cepat habis. Data yang diambil adalah Melihat tekanan hidrostatis pada pressure gauge rem hidrolik hingga pulley berhenti dan mengamati kondisi bahan bakar pada gelas ukur. 4. Perhitungan data Data yang telah diambil dari hasil pengamatan lalu segera dilakukan perhitugan dengan persamaan yang ada. Lakukanlah perhitungan guna mencari:



a) b) c) d)



Torsi (T) Break house power (BHP) Break fuel comsumtion (BFC) Spesific fuel comsumtion (SFC) & Power (P) serta hitung efisiensi.



5. Analisa Analisa hasil perhitungan yang ada, mencari nilai efisiensi yang cukup meyakinkan. Bila nilai efisiensi belum meyakinkan maka pengambilan data harus diulang. 6. Hasil Hasil dari perhitungan kemudian dirangkum dan disandingkan dengan grafik. 3.2.3 Perhitungan Data 1. Data Pengamatan N



N



P



T



Vg



o 1



376



1



37.81



25



2



290



0 1



45.29



25



3



310



1 1



40.75



25



2



\



N



Massa Tekanan Panjang lengan



O 1 2



5806 9607



12.5 25



375 375



53



2. Hasil Perhitangan Data No 1 2 3



N 376 290 310



T 18.5 18.5 18.5



BHP 273.76 597.05 626.54



SFC 2.4 x 10-6 9.243 x 10-7 9.78x 10-3 3.2.4



BFC 6.61 x 10-4 5.519 x 10-4 9.78 3 x 10-4



Nthermal 1.411 2.7 3.48



Alat Ukur A.



Tachometer Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengetahui besaran



putaran pada suatu poros yang berputar atau biasa disebut dengan rotasi permenit (RPM). Tachometer ini menggunakan inframerah yang ditembakkan cahayanya kearah poros yang berputar sehingga dapat diketahui RPM pada poros tersebut.



Gambar 3.8 Tachometer



B.



Stopwatch Stopwatch adalah alat yang digunakan untuk mengukur lamanya



waktu yang diperlukan dalam kegiatan.



54



Gambar 3.9 Stopwatch



C.



Burret Buret adalah



sebuah peralatan



gelas



laboratorium berbentuk



silinder yang memiliki garis ukur dan sumbat keran pada bagian bawahnya. Ia digunakan untuk meneteskan sejumlah reagen cair dalam eksperimen yang memerlukan presisi, seperti pada eksperimen titrasi. Buret sangatlah akurat, buret kelas A memiliki akurasi sampai dengan ± 0,05 cm3.



Gambar 3.10 Burret



D.



Termokopel (Thermocouple) Termokopel (Thermocouple) adalah jenis sensor suhu



yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”.



55



Gambar 3.11 Termokopel (Thermocouple)



3.2.5



Spesifikasi Mesin Otto Spesifikasi mesin kijang doyok yang digunakan untuk praktikum



pengujian mesin otto yaitu : Merek



: Toyota Kijang



Jenis



: pickup / minibus



Tipe



: KF20



Mesin



: 4K 1300 cc OHV



Bore X Stroke



: 75 mm X 73 mm (4K)



Sistem Bahan Bakar : Karburator Transmisi



: Manual 4 Speed



Gambar 3.12 Mesin Toyota Kijang



56



3.3



Pompa



3.3.1



Flowchart Pompa Mulai Persiapan pengujian



Pengambilan Data



Perhitungan Data NO Hasil Efisiensi Pompa YES Hasil pengolahan data



   



Hasil : Head Total Water Horse Power (WHP) Brake Horse Power (BHP) Efisiensi Pompa



Selesai Gambar 3.13 Flowchart Pompa



57



3.3.2



Penjelasan Flowchart Pompa Berikut adalah penjelasan flowchart tentang metode pengambilan data



praktikum refrigerator: 1. Mulai Permulaan praktikum pompa , peersiapan semua alat dan bahan. 2. Pengambilan data Setalah semua sistem dinyalakan dan rangkaian yang akan dianalisa sudah sesuai maka dilakukan pengambilan data seperti: a) Tekanan hisap b) Tekanan buang c) Waktu aliran d) Volume aliran e) Sudut bukaan katup f) Tegangan motor pompa g) Kuat arus motor pompa 3. Perhitungan data Data yang sudah diamati kemudian dilakukan perhitungannya seperti: a) Head total b) Debit c) Daya input d) Daya output/WHP e) Efisiensi pompa 4. Nilai efisiensi Apakah nilai efisiensi yang didapat sudah cukup meyakinkan, bila belum lakukan ulang perhitungan guna mendapat nilai efisiensi yang mendekati akurat. 5. Hasil perhitungan Rangkum semua hasil dalam tabel



58



2.3.3 Perhitungan Data Pompa 1 Ps =



40 π 1333.3 cmhg



= -5332 pa Pd = 0 pd− ps .g



h1 =



pompa 2 Ps =



50 x 1333.3 cmhg



= 66605 pd = 0



h2 =



0+66665 955.7 x 9.814



0+ 53332 pa 955.7 x 9.8149557 kg x 9.81 m



=



= 5.88 m Htot = 5.68 + 710 = 12.78 m Q =



V 0.1 m3 = t 30.665



= 3.26x10-3 m3/s Whp = p.g htot.Q = 955.7kg/m3.9.814m/s.12.78 m3.265 = 390.765 watt W input (p1) P1 = V. I cos Q = 0,85 = 220v 5,24 A. 0,85 = 979,88 watt W input total = P2 + P2 = 979.88 + 949.96



59



= 1924.84 watt P2 = V. I cos Q = 0,85 = 220v 5,08A . 0,85 = 949,88 watt



η=



390.765 watt 1924.84 watt



= 20.3% 1. Pengambilan Data Seri Bukaan



Pompa 1



katup



T



T



90˚



hisap -38



70˚



-40



Tegangan



Kuat



buang 0



220



arus 5.26



0



220



5.20



Pompa 2



Waktu



V



T hisap -48



T buang 0



Tegangan 220



Kuat arus 5.16



30.16



0.1



-50



0



220



5.18



30.66



0.1



Paralel Bukaan



Pompa 1 T



T



90˚



hisap -32



70˚



-34



katup



Tegangan



Kuat



buang 3



220



arus 4.95



2



220



4.96



Pompa 2 T hisap



T



Tegangan



-30



buang 3 220



Waktu



V



17.66



0.1



Kuat arus 4.47



60



-34



3



220



4.95



19.19



0.1



2. Perhitungan Data seri Bukaan Htp(M)



Debit(M3/S)



WHP(W)



katup



D. INPUT EFISIENSI(%) (W)



90˚



11.7



3.26 x 10-3



373.38



1948.54



19.162



70˚



11.984



3.26 x 10-3



383.453



1941.06



19.703



Parerel Bukaan Htp(M)



Debit(M3/S)



WHP(W)



katup



D. INPUT EFISIENSI( (W)



%)



90˚



8.443



5.66 x 10-3



466.969



1855.04



25.173



70˚



9.2611



5.817x 10-3



573.370



1853.17



28.458



3.3.4 Alat Ukur A.



Pressure gauge Alat ini akan memberikan informasi dan rendahnya tekanan pada



sistem daerah yang dapat dibaca. Daerah tekanan yang dapat dibaca : 3.



High Preassure : 30-70 kg/cm2



4.



Low Preassure : 0-15 kg/cm2



61



Gambar 3.14 Pressure Gauge B.



Flowmeter Flowmeter adalah sebagai alat ukur yang digunakan untuk



mengukur laju aliran suatu fluida. Jumlah Aliran fluida yang bergerak bisa mengalir dalam suatu pipa tertutup atau saluran terbuka seperti channel atau sungai atau parit



Gambar 3.15 Flowmeter



C.



Stopwatch Stopwatch adalah alat yang digunakan untuk mengukur lamanya



waktu yang diperlukan dalam kegiatan. Stopwatch secara khas dirancang untuk memulai dengan menekan tombol diatas dan berhenti sehingga suatu waktu detik ditampilkan sebagai waktu yang berlalu. Kemudian dengan menekan tombol diatas yang kedua kali kemudian memasang lagi stopwatch pada nol.



62



Gambar 3.16 Stopwatch D.



Flowmeter Tabung Flowmeter tabung adalah alat ukur yang digunakan untuk



mengukur laju aliran suatu fluida. Jumlah Aliran fluida yang bergerak bisa mengalir dalam suatu pipa terbuka



Gambar 3.17 Flowmeter Tabung



3.3.5



Spesifikasi Pompa Sentrifugal Spesifikasi pompa 1 dan pompa 2 yang digunakan untuk praktikum



pengujian pompa sentrifugal yaitu : Merek



: Groundfos



Tipe



: NSBasic 13-18



63



Negara Pembuat



: Italia



Kapasitas



: 3.6 – 16.8 m3/hr



Putaran



: 2800 rpm



Max.Tekanan



: 6 Bar



Head



: 18.4 m



Konsumsi Daya



: 1.24 kW



Electrical Supply



: 220 Volt, 1 Phase, 50 Hz



Gambar 3.18 Spesifikasi Pompa Sentrifugal



Gambar 3.19 Pompa



Sentrifugal



64



3.4



Refrigerator



3.4.1



Flowchart Refrigerator Mulai



Persiapan Pengujian



Proses pengambilan data tekanan (P) suhu (T) kelembaban (Rh) kecepatan udara (v) Mencari nilai enthalpi h, densitas rho, moisture content Mc , Luas area A



Pengolahan data YES Hasil pengolahan data



Hasil :



 Daya Kompresor



 Mass Flow Freon  Coefficient of Performance (COP) Pendingin dan Pemanas



Selesai Gambar 3.20 Flowchart Refrigerator



NO



65



3.4.2



Penjelasan Flowchart Refrigerator Berikut adalah penjelasan flowchart tentang metode pengambilan data



praktikum refrigerator: 1. Mulai Permulaan praktikum refrigerator , peersiapan semua alat dan bahan. 2. Sistem dinyalakan Menyalakan MCB dan AC dengan menggunakan remote AC dan atur temperaturya. 3. Pengambilan data Setelah sistem bekerja dan berjalan dengan baik, lalu dilakukan segera pengambilan data seperti Proses pengambilan data tekanan (P) suhu (T) , kelembaban (Rh), kecepatan udara (v) 4. Cari data Setelah mencari data tekanan (P) suhu (T) , kelembaban (Rh), kecepatan udara (v) lalu Mencari nilai enthalpi h, densitas rho, moisture content Mc , Luas area A. 5. Pengolahan data Setelah semua data ditemukan lalu dihitung dengan menggunakan persamaan – persamaan tentang refrigerator, bila hasil tidak sesuai ulang lagi dalam pengambilan data. Lakukan pengambilan data dengan benar hingga didapat hasil efisiensi yang meyakinkan. 3.4.3



Perhitungan Data a. freon diketahui T1 = 14.0 oC



h1 = 217,676 kj/kg



T2 = 95.5 oC



h2 = 359.865 kj/kg



T3 = 34.0 oC



h3 = 241,8 kj/kg



T4 = 10 oC



h4 = 211,80 kj/kg



b. m, freon



¿ ṁu ¿ ¿



66



=



kj (84,98−67,73) s ¿ 1359,8−241,8 ¿



0,16



= 0,0234 kg/s c. kapasitas aliran udara kond (m3/s) Qkond = ACkond . Vkond



= 0.09385 m2 . 1.651 m/s = 0.15 m3/s



d. mf =



mf evav + mf evav 2 =



6.0234 kg / j=3.238 x 10−3 kg /s 2



= 0.013319 kg/s e. Wkompresor



= M . f (h2 – h3) - (h1 – h4) = 0.013319 kg/s (359-241) - (217-2) = 6.013519 kg/s . 118-6 = 1.491728 kg/s



f. COP pendingin



0.013319



= 1.491728 = 0.05357 oC



g. COP pemanas =



0.013319 1.491720



= 1. 0535 oC



Tabe pengamatan freon R22



67



Freon R22 T1



T2



T3



T4



P1



P2



P3



P4



14.8



95.5



34.0



10



7.8938



24



22



6.8



Tabel pengamatan udara di sekitar kondensor



Udara disekitar kondensor



V1



V2



1.08



1.142



altitud e 70



T1



T2



T3



IN Rh1



Rh2



Rh3



29.9



30



30.1



56%



54%



54%



OUT T1



T2



33.



38.7



Rh1 `52%



Rh2 47%



6 Tabel COP pemanas 1.0535 oC



`3.4.4 Alat Ukur



Pendinginan 0.0535 oC



68



A.



Termokopel (Thermocouple) Termokopel (Thermocouple) adalah jenis sensor suhu



yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”.



Gambar 3.21 Termokopel (Thermocouple) B.



Anemometer Anemometer adalah sebuah alat pengujian atau biasa



disebut alat pengukur kecepatan angin yang biasanya digunakan dalam bidang Meteorologi dan Geofisika atau stasiun prakiraan cuaca.



Gambar 3.22 Anemometer B.



RH Meter RH meter adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk



mengukur jumlah air dan kelembaban dalam sebuah objek tertentu.



69



Gambar 3.23 RH Meter 3.4.4



Spesifikasi Air Conditioner Tipe Split Spesifikasi Air Conditioner yang digunakan untuk praktikum pengujian



Refrigerator yaitu : Merek



: SHAP



Model



: AU-A9KCY



Rated Voltage



: 220-240 V



Rated Frequency



: 50 Hz



Weight



: 25 kg



Refrigerant



: R22



Refrigerant Charge



: 0,52 kg



Cooling Max Input



: 1200 W



Comp. LRA



: 21 A



Soud Pressure Level : 50 dB(A)



Gambar 3.24 Air Condition