PEMANAAS AIR TE
Di
P
FA
U
ENAGA GA
SALU
iajukan untu
Mempero
Progra
Jur
C
N
PROGRAM
JURUS
AKULTAS
UNIVERSI
Y
i
AS LPG DE
URAN GAS
Skripsi
uk memenuh
oleh gelar S
am Studi Te
rusan Tekni
Disusun ol
CHRISMAD
NIM : 0952
M STUDI T
SAN TEKN
SAINS DA
ITAS SANA
YOGYAKA
2014
ENGAN V
S BUANG
i
hi salah satu
Sarjana Tekn
eknik Mesin
k Mesin
leh :
DIKA
14065
TEKNIK M
NIK MESIN
AN TEKNO
ATA DHA
ARTA
VARIASI PE
u syarat
nik
n
MESIN
N
OLOGI
RMA
EMBUKAA
AN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
THE VVARIATIO
As
To Ob
in
MECHAN
MECH
SCIE
ON OF OPE
WITH
s Partial Ful
btain The D
n Mechanica
Mechanica
C
Studen
NICAL EN
HANICAL
ENCE AND
SANATA D
Y
ii
ENING AIR
LPG GAS
Final Proj
lfillment Of
Degree In M
al Engineeri
al Engineeri
Created b
CHRISMAD
nt Number :
NGINEERI
ENGINEE
D TECHNO
DHARMA
YOGYAKA
2014
R EXHAUS
S BURNING
ject
f The Requi
echanical E
ing Study P
ing Departm
by :
DIKA
095214065
NG STUDY
ERING DEP
OLOGY FA
A UNIVERS
ARTA
ST WATER
G
irement
Engineering
rogram
ment
5
Y PROGR
PARTMEN
ACULTY
SITY
R HEATER
RAM
N
R
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
MOTTO
“Kebijaksanaan akan memelihara engkau, kepandaian akan menjaga engkau”
(Amsal 2:11)
“Seseorang yang melakukan kesalahan dan tidak memperbaikinya, telah melakukan satu kesalahan lagi.”
“Keberhasilan terbesar kita bukanlah karena tidak pernah gagal, tetapi bagaimana kita bangkit setiap kali kita mengalami
kegagalan.!”
(Confucius)
“Orang-orang yang berhenti belajar akan menjadi pemilik masa lalu. Orang-orang yang masih terus belajar, akan menjadi pemilik masa depan.”
(Mario Teguh)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan kepada :
Tuhan Yang Maha Kuasa
Orang Tuaku
Istriku
Adikku
Semua teman – temanku
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir berjudul
“Pemanas Air Tenaga Gas LPG dengan Variasi Pembukaan Saluran Gas Buang.“
tidak memuat karya yang pernah diajukan dan dibuat di perguruan tinggi manapun,
serta sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat pula karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis
diacu dalam naskah ini dan disebutkan di dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 23 Mei 2014
Penulis
Chrismadika
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Chrismadika
Nomor Mahasiswa : 095214065
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
PEMANAS AIR TENAGA GAS LPG DENGAN VARIASI PEMBUKAAN SALURAN GAS BUANG
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me-ngalihkan
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 yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, ______________
Yang menyatakan
Chrismadika
Oktober 2014
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
INTISARI
Penelitian ini bertujuan untuk membuat water heater untuk menghasilkan air panas, menentukan water heater terbaik dari berbagai hasil water heater dengan pembukaan 2,5 cm , 17 cm , 10 cm , 24 cm, tanpa penutup, mendapatkan suhu keluar water heater, dan mengetahui efisiensi pemanas air.
Water heater yang dirancang berbentuk segi panjang dengan dimensi panjang dinding terluar 42 cm, lebar dinding terluar 42 cm, dan tinggi 600 cm, sedangkan ukuran panjang dinding dalam adalah 32 cm dan lebar dinding dalam 32 cm, pipa tembaga berdiameter 3/8 inchi dengan panjag pipa 15 meter dibuat spiral dilengkapi dengan sirip dari plat tembaga 0.2 mm yang dipotong kecil-kecil dan diselipkan diantara kumparan dengan cara melilitkan pada sepanjang pipa spiral, water heater ini tanpa lubang ventilasi pada dinding. Variasi yang dilakukan pada besarnya debit air yang mengalir kedalam water heater dengan pergeseran celah plat penutup tungku water heater dan percobaan serta data hasil percobaan diambil di laboraorium Teknik Mesin Sanata Dharma. Hasil dari penelitian percobaan ini adalah : a. Rancangan dan pembuatan water heater telah berhasil dibuat dengan baik, dan
unjuk kerja dari alat ini mampu untuk menghasilkan air panas. b. Hasil percobaan water heater tanpa lubang dengan variasi terakhir yakni
bukaan penuh dengan debit air keluar sebesar 5,7 liter / menit dan temperatur air keluar 43,8 °C dengan efisiensi sebesar 76,5% lebih tinggi 16,5% dari efisiensi umum alat masak yakni 60% merupakan kondisi paling baik dari setiap percobaan yang telah dilakukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
KATA PENGANTAR
Penulis menghaturkan puji dan syukur atas segala rahmat dan karunia-Nya,
sehingga Tugas Akhir ini dapat terlaksana dengan baik. Tugas Akhir ini adalah
persyaratan untuk mencapai sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Tugas Akhir ini di beri judul “Pemanas Air Tenaga Gas LPG dengan Variasi
Pembukaan Saluran Gas Buang “. Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini
karena adanya bantuan dan kerjasama dari bebagai pihak. Pada kesempatan ini
perkenankan Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Romo T. Agus Sriyono SJ, selaku Direktur ATMI Surakarta yang telah
memberi kesempatan untuk studi lanjut di Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta.
2. Romo Clay Pareira SJ, selaku Pudir ATMI Surakarta.
3. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma.
4. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. , selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
dan Pembimbing Akademik serta selaku Dosen pembimbing Tugas Akhir yang
telah memberikan motivasi, pandangan hidup, dan bimbingan Tugas Akhir
dengan sabar kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini
dengan baik.
5. Bp. Albertus Murdianto, M.Pd. ,selaku Kepala Sekolah SMK St. Mikael
Surakarta yang memberikan arahan dalam penyelesaian tugas akhir.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
6. Fransisca Dati Dwi Anggraeni, selaku Istri yang selalu mendoakan dan
memberi semangat untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
7. Yakobus Sunaryo dan Fransisca Romana Warsiti, selaku orang tua yang selalu
mendoakan, memberi semangat, dan dorongan untuk dapat menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
8. Semua pihak yang telah membantu Penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir.
Penulis menyadari dalam pembahasan masalah ini masih jauh dari sempurna,
maka Penulis memohon maaf dan terbuka untuk menerima saran dan kritik yang
membangun.
Semoga naskah ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya
yang mungkin akan melakukan penelitian yang sejenis. Akhir kata Penulis
mengucapkan terima kasih.
Yogyakarta, 27 Agustus 2014
Penulis
Chrismadika
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
DAFTAR ISI
JUDUL …………………………………………………………………………. i
LEMBAR PERSETUJUAN ………………………………………………….. iii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iv
MOTTO ................................................................................................................ v
PERSEMBAHAN ................................................................................................ vi
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................. vii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN .................................................. viii
INTISARI ............................................................................................................ ix
KATA PENGANTAR .......................................................................................... x
DAFTAR ISI ....................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xv
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvii
DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ........................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah.................................................................................... 5
1.3. Tujuan ......................................................................................................... 5
1.4. Batasan Masalah ......................................................................................... 5
1.5. Manfaat ....................................................................................................... 6
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ..................................... 7
2.1 Dasar Teori ................................................................................................. 7
2.1.1 Pengertian Perpindahan Panas ............................................................ 7
2.1.2 Perpindahan Panas Konduksi .............................................................. 7
2.1.3 Perpindahan Kalor Konveksi .............................................................. 8
2.1.4 Perpindahan Kalor Radiasi ................................................................. 9
2.1.5 Perancangan Pipa Saluran Air .......................................................... 10
2.1.6 Sirip ................................................................................................... 13
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
2.1.7 Saluran Udara Masuk ........................................................................ 14
2.1.8 Proses Pembakaran ........................................................................... 14
2.1.9 Gas LPG ............................................................................................ 18
2.1.10 Sumber Api ....................................................................................... 21
2.1.11 Saluran Gas Buang Sisa Pembakaran ............................................... 23
2.1.12 Isolator .............................................................................................. 23
2.1.13 Kecepatan Air Rata-Rata. ................................................................. 24
2.1.14 Laju Aliran Massa Air. ..................................................................... 25
2.1.15 Laju Aliran Kalor yang Diterima Air ................................................ 25
2.1.16 Laju Aliran Kalor yang Dilepaskan Pembakaran Gas. ..................... 26
2.1.17 Efisiensi Pembakaran. ....................................................................... 26
2.2 Referensi ................................................................................................... 27
2.2.1 Water heater gas LPG yang ada di pasaran. ..................................... 27
2.2.2 Konstruksi water heater .................................................................... 29
2.2.3 Hasil Penelitian Water Heater Gas LPG ........................................... 32
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN WATER HEATER ............... 39
3.1 Perancangan Water Heater....................................................................... 39
3.1.1 Tungku Pemanas . ............................................................................. 40
3.1.2 Pipa Saluran Air ................................................................................ 41
3.1.3 Pasak ................................................................................................. 41
3.1.4 Plat Penutup ...................................................................................... 42
3.1.5 Selang Air ......................................................................................... 42
3.2 Pembuatan Water Heater ......................................................................... 42
3.2.1 Bahan Water Heater ......................................................................... 43
3.2.2 Sarana dan Peralatan Yang Digunakan ............................................. 43
3.2.3 Langkah-langkah Pengerjaan. ........................................................... 43
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 47
4.1 Objek Penelitian ....................................................................................... 47
4.2 Skema Pengujian ...................................................................................... 47
4.3 Variasi Penelitian ..................................................................................... 48
4.4 Peralatan Pengujian .................................................................................. 50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
4.5 Cara Pengumpulan Data ........................................................................... 50
4.6 Cara Pengolahan Data dan Pembahasan .................................................. 51
4.7 Metoda Pengambilan Kesimpulan ........................................................... 51
BAB V KARAKTERISTIK WATER HEATER .................................................. 52
5.1 Hasil Pengujian ........................................................................................ 52
5.2 Perhitungan Matematis ............................................................................. 54
5.2.1 Perhitungan kecepatan air rata-rata ................................................... 54
5.2.2 Perhitungan laju aliran massa air ...................................................... 54
5.2.3 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air ................................. 55
5.2.4 Perhitungan laju aliran kalor yang dilepaskan pembakaran gas. ...... 55
5.2.5 Efisiensi............................................................................................. 56
5.3 Hasil Pengolahan Data ............................................................................. 56
5.3.1 Tabel Perhitungan ............................................................................. 56
5.3.2 Grafik Hasil Penelitian ...................................................................... 58
5.3.3 Pembahasan....................................................................................... 65
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 70
6.1 Kesimpulan ............................................................................................... 70
6.2 Saran ......................................................................................................... 70
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 71
LAMPIRAN ........................................................................................................ 72
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konveksi udara dengan permukaan panas ............................................ 8
Gambar 2.2 Contoh pipa bersirip. ........................................................................... 13
Gambar 2.4 Diagram segitiga terjadinya nyala api. ................................................ 23
Gambar 2.5 Water heater Gas Tipe X-1 ................................................................. 27
Gambar 2.6 Water heater Gas Tipe X-2 ................................................................. 28
Gambar 2.7 Water heater Gas Tipe X-3 ................................................................. 28
Gambar 2.8 Konstruksi tangki penampungan water heater ................................... 29
Gambar 2.9 Konstruksi tangki penampungan dan turbulator water heater ............ 30
Gambar 2.10 Konstruksi tangki penampungan dan pipa spiral water heater ......... 31
Gambar 2.11 Konstruksi tanpa tangki penampungan water heater ........................ 32
Gambar 3.1 Tungku water heater ........................................................................... 40
Gambar 3.2 Rancangan dan pola hasil dari pembuatan penukar kalor ................... 41
Gambar 3.3 Pasak penyangga penukar kalor .......................................................... 42
Gambar 3.4 Tungku water heater. .......................................................................... 45
Gambar 3.5 Hasil rakitan water heater ................................................................... 46
Gambar 4.1 Skema pengujian water heater ............................................................ 47
Gambar 4.2 Pembukaan penutup 2,5 cm ................................................................ 48
Gambar 4.4 Pembukaan penutup 10 cm ................................................................. 48
Gambar 4.3 Pembukaan penutup 17 cm ................................................................. 49
Gambar 4.5 Pembukaan penutup 24 cm ................................................................. 49
Gambar 4.6 Tanpa plat penutup .............................................................................. 49
Gambar 4.7 Proses pengambilan data percobaan water heater .............................. 49
Gambar 5.1 Hubungan antara debit air dan suhu air keluar.dengan variasi ………………pembukaan penutup bagian atas. .................................................... 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 5.1.a Pembukaan 2,5 cm ........................................................................... 60
Gambar 5.1.b Pembukaan 10 cm ............................................................................ 60
Gambar 5.1.c Pembukaan 17 cm ............................................................................ 60
Gambar 5.1.d Pembukaan 24 cm ............................................................................ 60
Gambar 5.1.e Pembukaan penuh. ........................................................................... 61
Gambar 5.2 Hubungan antara debit air dan laju aliran kalor dengan variasi . ..pembukaan penutup bagian atas. ....................................................... 61
Gambar 5.2.a Pembukaan 2,5 cm ........................................................................... 62
Gambar 5.2.b Pembukaan 10 cm ............................................................................ 62
Gambar 5.2.c Pembukaan 17 cm ............................................................................ 62
Gambar 5.2.d Pembukaan 24 cm ............................................................................ 62
Gambar 5.2.e Pembukaan penuh. ........................................................................... 63
Gambar 5.3 Hubungan antara efisiensi dan debit air dengan variasi pembukaan ..penutup bagian atas. .......................................................................... 63
Gambar 5.3.a Pembukaan 2,5 cm ........................................................................... 64
Gambar 5.3.b Pembukaan 10 cm ............................................................................ 64
Gambar 5.3.c Pembukaan 17 cm ............................................................................ 64
Gambar 5.3.d Pembukaan 24 cm ............................................................................ 64
Gambar 5.3.e Pembukaan penuh. ........................................................................... 65
Gambar 5.4 Grafik perbandingan temperatur hasil percobaan pemanas air dengan ..pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh. .............................. 66
Gambar 5.5 Grafik perbandingan laju aliran kalor hasil percobaan pemanas air ..dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh. .................. 67
Gambar 5.6 Grafik perbandingan efisiensi dan debit aliran air hasil percobaan ..pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan ..maksimal. .......................................................................................... 68
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Beberapa Bahan Logam (Holman, 1993) …… 11
Tabel 2.2 Perbandingan nilai kalor bahan bakar ……………………….……… 19
Tabel 2.3 Konduktivitas Termal Beberapa Media (Holman, 1993) …………… 24
Tabel 3.1 Kebutuhan material ………………………………………………… 39
Tabel 5.1 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi Bukaan Geser 2,5 cm ................. 52
Tabel 5.2 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi dengan Bukaan Geser 10 cm ...... 52
Tabel 5.3 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi dengan Bukaan Geser 17 cm ...... 53
Tabel 5.4 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi dengan Bukaan Geser 24 cm ...... 53
Tabel 5.6 ṁ air, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 2,5 cm. ... 56
Tabel 5.7 ṁ air, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 10 cm. .... 57
Tabel 5.8 ṁ air, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 17 cm. .... 57
Tabel 5.9 ṁ air, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 24 cm. .... 58
Tabel 5.10 ṁ air, qair, dan ɳ pemanas air dengan pembukaan penuh. ...................... 58
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR NOTASI
R = Jari-jari atau jarak, m
D = Diameter, m
ΔT = Perubahan temperature, °C
T = Temperatur, °C
T1 = Temperatur suhu masuk water heater °C
T2 = Temperatur suhu keluar water heater °C
V = Volume, m3
qair = Laju perpindahan kalor yang diterima air, watt
qgas = Laju perpindahan kalor yang dilepas gas, watt
ɳ = Efisiensi water heater, %
k = Konduktifitas termal, W/m°C
h = Koefisien perpindahan konveksi, W/m2°C
ṁ air = Laju aliran massa, kg/s
cp = Kalor jenis air yang mengalir pada tekanan tetap J/kg°C
ṁ = Debit air Liter / menit
um = Kecepatan aliran air m/s
ρ = Massa jenis kg/m3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan air panas dalam rutinitas hidup sehari-hari pada zaman ini
sangat tinggi. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya penggunaan air panas pada
rumah tangga untuk keperluan mandi, penginapan sebagai fasilitas air hangat
untuk keperluan mandi yang tergolong hal penting, penggunaan di rumah makan
untuk mencuci peralatan masak, dan contoh lain adalah di rumah sakit untuk
keperluan mandi pasien yang menjadikan air panas sebagai salah satu kebutuhan
pokok yang mendesak. Beberapa contoh tersebut merupakan pemanfaatan dari
penggunaan air panas dalam kehidupan sehari-hari. Dengan bertambahnya
populasi manusia maka kebutuhan akan air panas akan terus meningkat. Hal
tersebut berdampak pada kebutuhan energi pemanas yang dibutuhkan,
pemanfaatan energi yang efektif dan efisien merupakan hal yang dibutuhkan
mengingat keterbatasan energi yang disediakan oleh alam.
Suhu rata-rata pemanfaatan air panas dalam kebutuhan adalah antara 37-
40 ºC, faktor pemenuhan terhadap waktu penyediaan air (debit) dibanding dengan
suhu yang diminta merupakan merupakan nilai tambah yang membuat sebagian
besar orang mau untuk memilih mengunakan alat pemanas tersebut.
Berikut adalah manfaat penggunaan air panas/hangat dan alasan orang
menggunakan air panas dalam kehidupan sehari-hari :
a. Air hangat sebagai air mandi bagi orang sakit dan merupakan kebutuhan
pokok dalam setiap rumah sakit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
b. Air hangat dibutuhkan mandi anak kecil atau bayi agar tidak merasa
kedinginan.
c. Air hangat digunakan untuk sarana relaksasi dan melepas lelah bagi sebagian
orang setelah pulang dari kerja.
d. Ketersediaan air hangat di hotel dan rumah penginapan merupakan sarana
yang dapat meningkatkan prestis dalam penawaran pelayanan kepada
konsumen.
e. Air hangat sebagai kebutuhan mandi bagi orang yang bertempat tinggal iklim
dingin.
Water heater banyak diminati untuk memenuhi kebutuhan air panas
dibandingkan dengan cara merebus air karena lebih praktis dan efektif.
Pemanfaatan energi yang dipakai sebagai pemanas dapat menggunakan beberapa
sumber energi yakni dapat berasal dari energi listrik, gas dan matahari. Dalam
penelitian ini pemanfaatan energi panas yang digunakan adalah energi gas LPG
(Liquified Petroleum Gas). Berikut ini adalah perbandingan water heater yang
menggunakan sumber energi gas LPG dengan sumber energi listrik dan matahari
adalah :
a. Water Heater tenaga gas LPG
1. Waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan air panas lebih singkat dan
dapat dihasilkan kapan saja tanpa ada hambatan siang dan malam , musim
hujan atau musim panas, serta ada atau tidaknya ketersediaan listrik sebagai
sarana pemanas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
2. Selama ada air yang mengalir dan gas LPG maka kapasitas air panas yang
yang dihasilkan tidak terbatas dan dapat dipergunakan secara terus-
menerus.
3. Dapat dipergunakan dimana saja dengan inslasi yang sederhana.
4. Harga awal yang relatif murah.
5. Tidak membutuhkan tambahan instalasi listrik dalam memanaskan air
sehingga hemat listrik.
6. Tidak memerlukan penampungan air atau penyimpan air (storage tank).
7. Tidak ramah lingkungan karena alat pemanas menghasilkan gas sisa
pembakaran.
b. Water Heater tenaga listrik
1. Instalasi yang lebih bersih dikarenakan tanpa adanya proses pembakaran
bahan bakar.
2. Kapasitas panas yang dihasilkan harus selalu menyesuaikan terhadap
volume produk yang akan dihasilkan sehingga berdampak pada
penggunaan kebutuhan daya listrik dalam per satuan volume agar suhu air
yang keluar dapat stabil.
3. Sebagian produk model pemanas air tenaga listrik membutuhkan
penampungan air (storage tank).
4. Dalam menghasilkan air panas membutuhkan waktu yang relatif tergantung
pada volume air yang dipanaskan, atau dengan kata lain semakin banyak air
yang dipanaskan semakin lama waktu yang dibutuhkan sehingga tidak
dapat untuk memenuhi kebutuhan yang mendadak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5. Harga untuk pembelian alat pemanas air tenaga listrik cukup mahal.
6. Untuk mendapatkan air panas sangat bergantung pada ketersediaan listrik.
7. Penggunaan daya listrik yang tinggi sehingga boros energi listrik.
c. Water Heater tenaga matahari
1. Energi matahari tersedia secara gratis di alam.
2. Kapasitas air panas yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh faktor cuaca
dan intensitas panas yang diterima dari matahari, pada musim hujan
penggunaan pemanas air jenis ini tidak efektif
3. Ramah lingkungan karena pemanfaatan sinar matahari yang bebas emisi
atau gas buang.
4. Pemanfaatan energi matahari terbatas pada waktu siang hari saja.
5. Harga awal untuk menyediakan alat sangat mahal.
6. Instalasi pemanas air energy matahari sangat rumit.
7. Kapasitas air panas yang dipergunakan terbatas.
8. Waktu yang diperlukan untuk memanaskan air cukup lama.
9. Jika air panas dalam penampungan sudah habis tidak dapat secara langsung
diisi lagi dengan air panas yang baru.
10. Memerlukan tempat penampungan air panas.
Dengan dasar hal-hal tersebut di atas penulis tertarik untuk melakukan
penelitian bertopik pemanas air tenaga gas LPG.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
1.2. Perumusan Masalah
a. Apa dampak dari bukaan penutup pada pemanas air ?
b. Apa pengaruh debit air dengan temperatur air keluar dari pemanas air pada
setiap pembukaan penutup ?
c. Apa pengaruh debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air pada setiap
pembukaan penutup ?
d. Apa pengaruh debit air dengan effisiensi pemanas air pada setiap pembukaan
penutup ?
e. Apakah pemanas air model ini dapat disetarakan dengan produk di pasaran ?
1.3. Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Merancang dan membuat water heater.
b. Menjabarkan water heater yang mencakupi antara lain debit paling besar
dengan suhu air keluar water heater .
1.4. Batasan Masalah
Penelitian ini memiliki batasan masalah antara lain :
a. Pipa spiral dengan 2 tingkat alur aliran yang memiliki panjang pipa 15m,
diameter pipa dalam adalah 3/8 inchi, dan energi gas LPG sebagai bahan
bakar.
b. Variasi yang dilakukan adalah besarnya pembukaan plat tutup gas buang
dengan berbagai debit aliran air, dimensi panjang 44cm dan lebar 36cm.
c. Tungku pemanas air berbentuk segi empat dengan dimensi panjang dan lebar
42cm dan tinggi 600cm tanpa lubang di dinding.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
d. Tidak membahas tentang pressure drop.
e. Tidak membahas tentang reaksi pembakaran .
1.5. Manfaat
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat, antara lain :
a. Menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang water heater.
b. Hasil penelitian dapat dijadikan referensi bagi para peneliti lain untuk
pengembangan water heater yang telah dibuat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
DASAR TEORI DAN REFERENSI
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Pengertian Perpindahan Panas
Proses perpindahan panas secara umum digolongkan menjadi tiga macam.
Proses tersebut adalah perpindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi.
Perpindahan panas dapat terjadi pada material padat, cair dan gas. Syarat untuk
terjadinya proses perpindahan panas adalah adanya perbedaan suhu..
2.1.2 Perpindahan Panas Konduksi
Perpindahan energi panas secara konduksi merupakan perpindahan energi
panas yang disalurkan secara langsung antar molekul tanpa adanya
perpindahan dari molekul yang bersangkutan. Proses konduksi terjadi pada
benda padat, cair maupun gas jika terjadi kontak secara langsung dari ketiga
macam benda tersebut.
Konduktivitas panas merupakan properti dari suatu material yang
menentukan kemampuan suatu benda menghantarkan panas. Materi yang
memiliki konduktivitas panas rendah dapat disebut dengan isolator yang baik.
Setiap materi memiliki lebar batasan dari konduktivitas panas. Konsep dasar
konduktivitas panas adalah kecepatan dari proses difusi energi kinetik molekular
pada suatu material yang menghantarkan panas.
Pada umumnya logam adalah konduktor, yaitu penghantar panas yang
baik. Sedangkan zat atau benda padat yang lain seperti kertas, plastik, wol dan
kayu adalah isolator, yaitu penghantar kalor yang buruk. Baik atau buruknya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
material untuk menghantarkan panas tergantung dari jumlah elektron bebas.
Semakin banyak elektron bebas yang terkandung dalam material semakin baik
material itu menghatarkan panas, semakin sedikit elektron bebas yang
terkandung dalam material maka semakin buruk material itu untuk
menghantarkan panas. Logam dapat menjadi konduktor panas karena dalam
material logam banyak terkandung elektron bebas lain dengan zat padat yang
lainnya.
Proses perpindahan panas secara konduksi yang terjadi di pemanas air gas
LPG adalah panas api yang dihasilkan dari proses pembakaran mengalir atau
berpindah ke permukaan luar pipa tembaga kemudian panas mengalir masuk ke
dalam permukaan pipa tembaga.
2.1.3 Perpindahan Kalor Konveksi
Perpindahan energi panas dengan proses konveksi terjadi hanya pada
benda cair dan gas. Perpindahan ini disertai dengan perpindahan benda cair
secara fisik. Pada saat energi panas yang diterima oleh benda cair atau gas dari
sebuah permukaan yang memiliki suhu lebih tinggi dan melebihi titik batas fasa
zat tersebut maka zat cair atau gas itu akan mengalami perubahan phasa.
Gambar 2.1 menggambarkan tentang perpindahan panas secara konveksi.
Figure 1Gambar 2.1 Konveksi udara dengan permukaan panas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Contoh perpindahan panas konveksi dalam kehidupan sehari-hari adalah
membayangkan sebuah telor panas setelah direbus yang didinginkan oleh tiupan
angin dari kipas angin atau didiamkan di sebuah ruangan dengan udara bebas.
Contoh pertama merupakan bentuk konveksi paksa karena menggunakan kipas
angin untuk menghembuskan udara yang disekitarnya guna melewati
permukaan telur sehingga telur menjadi dingin, contoh kedua merupakan
konveksi alami karena perpindahan panas terjadi antara udara sekitar telur
dengan cangkang telur yang panas terus menerus sampai mencapai suhu yang
sama.
Perpindahan panas secara konveksi yang terjadi di pemanas air gas LPG
adalah panas yang diserap oleh permukaan luar pipa tembaga yang mengalir ke
dalam permukaan pipa dan fluida yang ada di dalamnya sehingga suhu fluida
yang mengalir dalam pipa tembaga meningkat.
2.1.4 Perpindahan Kalor Radiasi
Proses perpindahan kalor radiasi adalah perpindahan energi radiasi
dirambatkan menggunakan gelombang elektromagnetik diantara dua objek yang
dipisahkan oleh jarak dan perbedaan temperatur dan bisa berlangsung tanpa
adanya medium penghantar. Perpindahan kalor radiasi sangat berbeda dengan
perambatan energi cahaya yang hanya menggunakan panjang gelombang
masing – masing. Gelombang elektromagnetik dapat melalui ruangan hampa
dengan sangat cepat dan juga dapat melalui cair, gas dan beberapa benda padat.
Energi yang dirambatkan diserap oleh permukaan benda yang dikenainya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
dengan jumlah yang berbeda – beda. Hal ini tergantung pada kemampuan
penyerapan dari benda yang dikenainya.
Matahari merupakan contoh yang mudah untuk perpindahan panas dengan
radiasi. Radiant energi dari matahari dirambatkan melalui ruang hampa dan
atmosfer bumi. Energi yang dirambatkan ini akan diserap dan tergantung pada
karakteristik permukaan. Semua objek yang memilki warna yang gelap terutama
berwarna hitam akan lebih mudah menyerap energi ini.
Perpindahan panas secara radiasi yang terjadi pada pemanas air gas LPG
adalah panas dari api hasil pembakaran ke permukaan luar pipa dan panas dari
tabung dalam mengalir ke tabung luar dan tabung luar ke udara disekitar tabung
pemanas air.
2.1.5 Perancangan Pipa Saluran Air
Perancangan pipa saluran air dalam konstruksi pemanas air tenaga gas
LPG kebanyakan berpenampang lingkaran, hal ini didasari oleh beberapa alasan
dan pertimbangan yang harus dilakukan mengingat saluran air merupakan
bagian inti dari pemanas air yakni diantaranya adalah :
a. Pemilihan bahan pipa
Bahan yang dipilih dalam perancangan pipa saluran air harus memiliki
karakteristik sebagai konduktor yang baik sehingga nilai konduktivitas
termal yang ada mampu menyerap kalor yang ada secara maksimal dari api
hasil pembakaran bahan bakar mengalir masuk sampai kepada fluida yang
bergerak di dalam pipa saluran air. Dibawah ini adalah Tabel 2.1
Konduktivitas termal beberapa bahan logam.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Beberapa Bahan Logam (Holman, 1993)
Dalam tabel diatas, material dari perak menempati urutan pertama dalam
sifat konduktivitas termal, hal ini sangatlah ideal jika bahan pembuatan
saluran air menggunakan material ini, tetapi dengan pertimbangan harga
yang mahal karena termasuk logam mulia, dan ketidaktersediaan material
dengan profil pipa yang ada di pasaran, maka material jenis ini tidak cocok
digunakan sebagai bahan untuk saluran air.
Pertimbangan berikutnya adalah material jenis Aluminium tidak dipilih
sebagai bahan saluran pipa air. Hal ini memiliki alasan bahwa material
Aluminium memiliki titik lebur yakni 660,32 °C (Q.Ashton Acton,PhD.
2013) lebih rendah dari suhu hasil pembakaran gas LPG. Dibuktikan dengan
pengalaman praktikum ketika semester sebelumnya tentang peleburan dan
pengecoran dari material aluminium yang dilakukan dengan bantuan
kompor gas LPG, ketika praktikum ilmu logam. Sifatnya lebih getas
dibandingkan dengan material dari tembaga sehingga dapat mudah terjadi
retak atau patah ketika dilakukan pembentukan.
Material dengan bahan emas juga memiliki konduktivitas thermal yang
lebih tinggi dari aluminium yakni 318 W/m°C sehingga memiliki
Bahan Konduktifitas Termal (k)
W/m°C Btu/h.ft.°F
Perak 410 237
Tembaga 385 223
Aluminium 202 117
Nikel 93 54
Besi 73 42
Baja Karbon 43 25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
kemampuan sebagai penghantar panas yang baik dan material ini memiliki
suhu titik lebur yang tinggi yakni 1064.18 °C serta anti karat. Dengan
kemampuan dan sifat yang ada diatas material jenis ini cocok dipakai
sebagai bahan pembuat pipa saluran air, tetapi sangat tidak mungkin untuk
dipakai sebagai bahan pembuat pipa saluran air mengingat harga dari emas
sangatlah mahal karena merupakan logam mulia yang dijual per gram
sebagai perhiasan.
Material dengan bahan tembaga dipilih dalam pembuatan saluran air.
Pemilihan material tembaga dinilai paling ideal dibandingkan dengan
material yang lainnya karena banyak tersedia dipasaran untuk berbagai
bentuk dan jenis ukuran, mulai dari plat, batangan, dan pipa. Alasan lainya
adalah material ini memiliki sifat anti karat dan mampu untuk dibentuk yang
baik serta harga yang terjangkau di pasaran.
b. Diameter pipa yang digunakan
Diameter dalam pipa dirancang dengan ukuran 3/8 inchi. Hal ini dipilih
untuk diuji coba karena percobaan sebelumnya selalu menggunakan
diameter yang lebih besar yakni 1/2 inchi. Diameter 3/8 inchi tidak terlalu
untuk percobaan ini karena ukuran pipa ini sering dipakai untuk kepentingan
pendingin.
c. Hambatan yang terjadi di dalam pipa
Hambatan dalam yang terjadi saat aliran air mengalir di dalam pipa
diusahakan untuk diminimalisir. Cara untuk mengurangi hambatan aliran air
dalam pipa adalah dengan membuat saluran air melengkung tidak sama
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
deng
salur
alira
pemb
perp
terga
hing
2.1.6 Sir
Sa
cara mem
menggun
Kondukt
temperat
dapat dit
Pa
yang ter
panas ta
gan 90°, den
ran air kare
an air di dal
buatan pip
pindahan kal
antung pad
gga diameter
rip
alah satu car
mperluas bi
nakan sirip
tivitas term
tur di sepan
tingkatkan.
F
ada aplikasin
rsedia, bera
ambahan ya
ngan acuan
ena mampu
lam pipa sa
pa saluran
lor efektif a
a diameter
r terluar.
ra untuk me
idang yang
p agar dind
mal material
njang sirip d
Dibawah in
Figure 2Gam
nya jenis sir
at, proses pe
ang dapat d
13
ini maka b
mengurang
aluran air. A
air adala
adalah sama
serta berap
eningkatkan
mengalami
dingnya leb
sirip mem
dan oleh kar
ni adalah Ga
mbar 2.2 Co
rip yang dip
embuatan, b
dihasilkan.
bentuk spira
gi hambatan
Alasan lain
ah dengan
a dengan din
pa jumlah
n laju perpin
i konveksi.
bih luas te
miliki dampa
rena itu laju
ambar 2.2 C
ontoh pipa b
pilih untuk d
biaya, dan
Semakin b
al cocok seb
n dalam yan
desain spira
desain sp
nding spiral
spiral yang
ndahan pana
Ini dapat d
erhadap flu
ak besar ter
u perpindaha
ontoh pipa
bersirip.
dibuat tergan
tentunya be
anyak sirip
bagai desain
ng terjadi d
al dipakai d
piral permu
l sehingga s
g ada dari
as adalah de
dilakukan de
uida lingku
rhadap distr
an panasnya
bersirip.
ntung pada r
esar perpind
p maka mun
n pipa
dalam
dalam
ukaan
angat
pusat
engan
engan
ungan.
ribusi
a juga
ruang
dahan
ngkin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
luasnya semakin besar untuk perpindahan panas yang lebih besar, akan tetapi
akan menyebabkan pressure drop juga untuk aliran fluida tersebut.
2.1.7 Saluran Udara Masuk
Saluran udara digunakan untuk keperluan pembakaran gas LPG, karena
proses pembakaran membutuhkan oksigen. Oksigen bisa didapatkan dari udara
luar atau udara bebas, dimana kandungan udara kering yang ada terdiri dari
78,08% Nitrogen, 20,95 Oksigen, 0.93% Argon, 0,03 Karbon dioksida, 0,01
Neon, Helium, Metana, dll (Asyari D.Yunus.2010). Jika proses pembakaran
mengalami kekurangan oksigen maka mengakibatkan nyala api yang tidak
sempurna, sehingga berdampak pada jumlah kalor yang dihasilkan oleh
pembakaran tersebut. Besar atau kecilnya jumlah kalor yang dihasilkan oleh
proses pembakaran, secara langsung akan berdampak pada kenaikan suhu air
yang keluar dari pemanas air.
Dalam perancangan, saluran udara masuk melewati bagian bawah tungku,
hal ini dipilih karena prinsip dasar dari aliran udara yang bersuhu rendah akan
selalu mengalir bila ada suhu yang lebih tinggi di sekitarnya atau prinsip dasar
konveksi. Konstruksi dinding pemanas air tidak diberi lubang karena bertujuan
sebagai resistor bagi suhu dalam tungku pembakaran dan suhu di luar tungku
atau suhu udara bebas.
2.1.8 Proses Pembakaran
Pembakaran adalah serangkaian reaksi-reaksi kimia eksotermal antara
bahan bakar dan oksidan berupa udara yang disertai dengan produksi energi
berupa panas dan konversi senyawa kimia. Pelepasan panas dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
mengakibatkan timbulnya cahaya dalam bentuk api. Bahan bakar yang umum
digunakan dalam pembakaran adalah senyawa organik, khususnya
hidrokarbon dalam fasa gas, cair atau padat.
Dalam percobaan pemanas air, jenis pembakaran yang mungkin terjadi
adalah :
a. Complete Combustion
Pada pembakaran sempurna, reaktan akan terbakar dengan oksigen,
menghasilkan sejumlah produk yang terbatas. Ketika hidrokarbon yang
terbakar dengan oksigen, maka hanya akan dihasilkan gas karbon
dioksida dan uap air. Namun kadang kala akan dihasilkan senyawa
nitrogen dioksida yang merupakan hasil teroksidasinya senyawa nitrogen di
dalam udara. Pembakaran sempurna hampir tidak mungkin tercapai
pada kehidupan nyata.
b. Incomplete Combustion
Pembakaran tidak sempurna umumnya terjadi ketika tidak tersedianya
oksigen dalam jumlah yang cukup untuk membakar bahan bakar sehingga
dihasilkannya karbon dioksida dan air. Pembakaran yang tidak sempurna
menghasilkan zat-zat seperti karbon dioksida, karbon monoksida, uap air dan
karbon. Pembakaran yang tidak sempurna sangat sering terjadi, walaupun
tidak diinginkan, karena karbon monoksida merupakan zat yang sangat
berbahaya bagi manusia. Kualitas pembakaran dapat ditingkatkan dengan
perancangan media pembakaran yang lebih baik dan optimisasi proses.
Oksigen di dalam udara mendorong pembakaran bahan bakar fasa gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
dan panas akan dilepaskan secara eksoterm. Sebagian dari panas akan
digunakan untuk mempertahankan kelangsungan reaksi pembakaran,
sedangkan sebagian lainnya dipindahkan kembali kepada fasa terkondensasi.
Pada reaksi pembakaran, selalu terjadi serangkaian proses yang
berurutan, dimulai dari proses berlangsungnya pembakaran hingga proses
reaksi pembakaran berakhir. Proses-proses tersebut selalu sama untuk
pembakaran semua jenis bahan bakar. Rangkaian proses tersebut dapat
dikategorikan menjadi lima buah proses yang berbeda-beda, yaitu :
a. Preignition
Pre-ignition (pra penyalaan) adalah fasa penyerapan panas dalam
pembakaran. P anas diberikan kepada bahan bakar yang menyebabkan
proses penguapan air dan zat-zat lain, sehingga menghasilkan gas-gas
yang dapat mempertahankan keadaan api. Selama fasa pra-penyalaan,
temperatur dari sistem bahan bakar dinaikkan dengan metode perpindahan
panas secara konduksi, konveksi, radiasi. Panas untuk pra- penyalaan
(pre-ignition) adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan
temperatur bahan bakar menjadi temperatur penyalaan (ignition
temperature). Pada fasa ini, akan dihasilkan produk mayoritas berupa uap
air yang dihasilkan dari kadar air yang tercampur secara molekuler
dengan bahan bakar. Temperatur bahan bakar akan sulit meningkat
apabila kadar air ini belum teruapkan. Pada fasa ini, akan terjadi degradasi
senyawa organik, yang lebih sering dikenal dengan nama pirolisis.
Pirolisis adalah degradasi termal dari bahan-bahan kimia. Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
terjadi karena ikatan yang mendukung molekul-molekul kompleks
diputuskan, sehingga melepaskan molekul-molekul yang berukuran kecil
dari material bahan bakar dalam bentuk gas.
b. Flaming combustion
Flaming combustion adalah fasa pembakaran yang paling efisien,
yang menghasilkan paling sedikit jumlah asap per unit bahan bakar yang
dikonsumsi. Fasa ini merupakan fasa transisi dari proses pembakaran
yang endotermik menjadi proses pembakaran yang eksotermik. Pada
umumnya, fasa ini terjadi pada saat temperatur mencapai 300°C. Energi
yang digunakan untuk mempertahankan api dan mempertahankan reaksi
berantai dari pembakaran dikenal dengan panas pembakaran. Temperatur
yang dicapai di dalam fasa ini bervariasi, bergantung pada jenis bahan
bakar.
c. Smoldering combustion
Smoldering combustion adalah fasa pembakaran yang paling tidak
efisien, dimana pada fasa ini dihasilkan paling banyak jumlah asap per
unit bahan bakar yang dikonsumsi. Pada fasa ini, terjadi kekurangan
api, dan diasosiasikan dengan kondisi dimana kadar oksigen terbatas,
baik dikarenakan deposit jelaga dari bahan bakar (terutama jelaga dengan
rasio luas permukaan terhadap volume yang besar). Fasa pembakaran ini
terjadi pada temperatur rendah.
d. Glowing combustion
Glowing combustion adalah fasa pembakaran, dimana hanya bara dari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
bahan bakar yang dapat diamati. Glowing cobustion menandakan proses
oksidasi bahan padat hasil pembakaran yang terbentuk pada fasa
sebelumnya. Fasa pembakaran ini terjadi ketika tidak lagi tersedia energi
yang cukup untuk menghasilkan asap pembakaran yang merupakan
karakteristik dari fasa pembakaran sebelumnya, sehingga tidak dihasilkan
lagi tar atau bahan volatil dari bahan bakar. Produk utama yang dihasilkan
dari fasa pembakaran ini adalah gas-gas tak tampak, seperti gas karbon
monoksida dan gas karbon dioksida.
e. Extinction.
Extinction merupakan proses pemadaman api ketika reaki pembakaran
tidak lagi berlangsung dan segitiga api telah terputus. Perihal mengenai
segitiga api akan dijelaskan lebih rinci pada subbab api.
2.1.9 Gas LPG
Bahan bakar yang diinjeksikan kedalam tungku pembakaran
membutuhkan sejumlah udara teoretik agar reaksi dapat berjalan dengan
sempurna. Kebutuhan udara dapat dihitung secara stoikiometrik meskipun
dalam kenyataannya sering terjadi reaksi samping yang dapat menyebabkan
adanya panas yang hilang. Biasanya dalam pembakaran udara yang dipasok
lebih banyak dari kebutuhan stokiometrik sebagai usaha untuk meningkatkan
efisiensi proses tetapi komposisi udara yang dipasok juga tidak boleh terlalu
tinggi karena dapat menyebabkan pembakaran kurang sempurna bahkan
tidak berjalan.
Besarnya nilai kalor hasil pembakaran bergantung pada jenis bahan bakar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
yang digunakan. Hal ini berkaitan dengan unsur-unsur yang menyusun bahan
bakar yang berkaitan dengan daya pemanasan setiap jenis bahan bakar. Dibawah
ini adalah tabel perbandingan beberapa jenis bahan bakar berikut dengan daya
pemanasan serta efisiensi pemanasannya.
1Tabel 2.2 Perbandingan nilai kalor bahan bakar.
Sumber : aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peran-lpg-di-dapur-anda.pdf
Jenis Daya Pemanasan Efisiensi
alat masak Kayu Bakar 4000 (Kkal/kg) 15 % Arang 8000 (Kkal/kg) 15 % Minyak Tanah 11000 (Kkal/kg) 40 % Gas Kota 4500 (Kkal/m3) 55 % LPG 11900 (Kkal/kg) 60 % Listrik 860 (Kkal/KWh) 60 %
Pada tabel perbandingan diatas nilai daya pemanasan paling tinggi dimiliki
oleh gas LPG (Liquefied Petroleum Gas) sebesar 11900 Kcal/Kg hal ini karena
gas LPG merupakan gas alam yang dicairkan dan merupakan campuran dari
berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Komponen dari LPG
didominasi oleh propana (C3H8) dan butana (C4H10), namun LPG juga
memiliki kandungan hidrokarbon lain, meskipun dalam jumlah kecil, misalnya
etana (C2H6) dan pentana (C5H12).
Dalam kondisi atmosferik, LPG memiliki bentuk gas, akan tetapi
dengan meninggikan tekanan dan menurunkan temperatur, maka gas alam
akan berubah fasa menjadi fasa cair. Gas alam dalam betuk cair memiliki
volume yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan volume gas alam di dalam
fas gas. Perbandingan volume gas alam dalam fasa gas dibandingkan ketika
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
berada dalam fasa cair adalah 250 berbanding 1. Hal ini menjadi alasan agar
bahan bakar gas alam pada umumnya dipasarkan dalam bentuk cair di dalam
tabung-tabung logam bertekanan, sehingga lebih dikenal dengan sebutan
Liquefied Petroleum Gas (LPG).
Untuk memungkinkan terjadinya ekspansi panas (thermal expansion)
dari cairan yang dikandung di dalam tabung logam, tabung LPG tidak diisi
secara penuh, melainkan hanya terisi sekitar 80-85% dari kapasitasnya.
Tekanan di mana LPG berbentuk cair dinamakan sebagai tekanan uap.
Tekana uap dari LPG bergantung pada komposisi dan temperatur. Butana
murni membutuhkan tekanan sekitar 2.2 bar (220 kPa) pada temperatur 20 °C.
Propana murni membutuhkan tekanan sekitar 2 bar (200 kPa) pada suhu sekitar
55 °C.
Proses pembakaran LPG ini merupakan reaksi antara hidrokarbon
(propana dan butana) dengan oksigen. Reaksi yang terjadi pada proses
pembakaran sempurna LPG adalah :
C3H8 + 5 O2 → 4 H2O + 3 CO2 + panas
2 C4H10 + 13 O2 → 10 H2O + 8 CO2 + panas
Berikut ini adalah sifat-sifat dari gas LPG :
a. Bahan bakar gas alam sangat mudah terbakar, baik dalam fasa gas mupun
dalam fasa cair.
b. Gas tidak beracun dan tidak berwarna.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
c. LPG sebenarnya tidak memiliki bau, namun sering ditambahakn zat
kimia berbau menyengat dengan tujuan dapat terdeteksi dengan cepat apabila
terjadi kebocoran. Zat kimia yang berbau menyengat adalah gas merkaptan.
d. Cairan LPG dapat menguap jika dilepaskan dari tabung bertekanan.
2.1.10 Sumber Api
Sumber api yang digunakan dalam water heater adalah kompor gas LPG.
Saat ini tersedia banyak variasi dan tipe produk dari kompor gas LPG yang
dapat menghasilkan bentuk nyala api yang berbeda-beda sesuai dengan
kebutuhannya. Jenis kompor gas yang mampu menghasilkan nyala api besar
merupakan jenis kompor high pressure dan ada kompor yang menghasilkan
nyala api kecil dan tidak terlalu besar disebut dengan kompor low pressure .
Pada perancangan water heater kompor yang digunakan sebagai alat
percobaan adalah jenis high pressure ini digunakan dengan alasan bahwa
kompor jenis ini mampu menghasilkan kalor yang paling besar. Semakin besar
kalor yang dihasilkan, maka jumlah perpindahan kalor yang masuk kedalam
saluran air pipa tembaga semakin besar dan kenaikan suhu air yang melewati
pipa saluran air ini semakin juga besar. (Gambar 2.3 Kompor gas LPG High
Pressure)
3Gambar 2.3 Kompor gas LPG High Pressure
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Panas yang didapatkan dari luar sistem (kompor) akan mulai
memutuskan ikatan kimia di dalam bahan bakar, yang pada umumnya
merupakan senyawa organik. Pemutusan awal ikatan kimia di dalam bahan
bakar merupakan reaksi yang eksoterm atau menghasilkan energi panas.
Energi panas yang dihasilkan dari pemutusan awal tersebut akan digunakan
sebagai energi untuk pemanasan ikatan kimia berikutnya di dalam bahan
bakar. Api yang menyala ketika panas dihasilkan dari pemutusan ikatan
kimia di dalam bahan bakar dapat digunakan seterusnya untuk memutuskan
ikatan-ikatan kimia lain di dalam bahan bakar. Sumber panas hanya
merupakan inisiator terbenuknya api. Setelah proses penyalaan api, sumber
panas tidak lagi dibutuhkan, melainkan api dari reaksi pembakaran akan
menghasilkan panas yang dapat digunakan oleh manusia untuk menunjang
proses-proses yang akan dilakukan.
Bahan bakar pada umumnya berupa senyawa organik. Senyawa organik
merupakan senyawa yang mengandung unsur-unsur berupa karbon (C),
hidrogen (H) dan oksigen (O). Reaksi oksidasi terhadap senyawa organik pada
umumnya merupakan reaksi pemutusan rantai ikatan pada senyawa organik.
Pemutusan ikatan pada rantai senyawa organik pada umumnya
menghasilkan panas. Pada proses pembakaran, oksigen yang berperan
sebagai oksidator akan bergabung, mengikat unsur-unsur C dan H yang putus
akibat energi panas dari proses pembakaran. Api akan padam jika salah satu
dari ketiga elemen dasar tidak lagi tersedia. Prinsip segitiga api ini banyak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
digunakan sebagai prinsip dasar untuk menyalakan atau memadamkan api.
Dibawah ini adalah gambar 2.4 diagram segitiga terjadinya nyala api.
Figure 4Gambar 2.4 Diagram segitiga terjadinya nyala api.
2.1.11 Saluran Gas Buang Sisa Pembakaran
Pembakaran gas LPG dalam sistem water heater gas pasti akan
menghasilkan gas sisa pembakaran (CO2), maka dalam konstruksi pemanas air
harus dibuat saluran untuk pembuangan gas sisa pembakaran tersebut agar
pembakaran dapat berlangsung dengan baik. Dalam perancangan pemanas air
gas buang sisa pembakaran dialirkan ke atas tungku melalui penutup bagian
atas. Tutup tersebut dapat diatur untuk besaran lubang buang yang digunakan,
hal ini bertujuan tuntuk mengatur volume gas yang terbuang keluar dari
pemanas air dapat disesuaikan.
2.1.12 Isolator
Isolator adalah benda yang tidak dapat menghantarkan kalor dari suatu
tempat ke tempat lainnya. Contohnya adalah kayu, kain, gabus, wol, dan udara.
Isolator sangat diperlukan dalam perancangan pemanas air dengan tujuan untuk
mencegah keluarnya panas hasil dari pembakaran keluar sistem pemanas air
sehingga mengakibatkan kerugian panas (heat loss). Dalam perancangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
pemanas air menggunakan dua lapisan tabung. Lapisan yang pertama adalah
ruang yang digunakan untuk proses pembakaran, dan lapisan kedua adalah
lapisan yang diberi isolator.
Berbagai jenis isolator dapat dipakai sebagai pertimbangan mengingat
menggunakan panas yang tinggi maka isolator harus memiliki sifat mampu
untuk menahan panas yang cukup baik dan tanpa resiko terbakar. Berikut ini
adalah jenis-jenis isolator :
2Tabel 2.3 Konduktivitas Termal Beberapa Media (Holman, 1993)
Bahan Konduktivitas Thermal
W/m°C Btu/h.ft.°F
Uap Air 0,0206 0,0119
Udara 0,024 0,0139
Wol Kaca 0,038 0,022
Serbuk gergaji 0,059 0,034
Kayu 0,17 0,096
Batu pasir 1,83 1,058
Dari tabel diatas jenis isolator yang digunakan adalah jenis udara. Dasar
pemilihan bahan adalah udara mudah untuk didapat dan memiliki hambatan
yang baik sebagai isolator.
2.1.13 Kecepatan Air Rata-Rata.
Perhitungan kecepatan air rata-rata (um ) yang mengalir di dalam pipa air
menggunakan persamaan (2.1) :
ṁ
(m/s)
Pada persamaan (2.1) :
um : kecepatan air
…………… (2.1)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
ṁ : debit air
A : luas penampang pipa
2.1.14 Laju Aliran Massa Air.
Perhitungan laju aliran massa air (mair) yang mengalir melewati saluran air
pada pemanas air menggunakan persamaan (2.2) :
ṁ air = ρ .A.um (kg/s) …………..(2.2)
pada persamaan (2.2)
ṁ air : laju aliran massa air
ρ : massa jenis air
A : luas penampang pipa
um : kecepatan air
2.1.15 Laju Aliran Kalor yang Diterima Air
Laju aliran kalor yang diterima atau diserap oleh air merupakan perkalian
antara laju aliran massa, kalor jenis air, dan beda temperatur air sebelum dan
sesudah proses pemanasan yang dinyatakan dengan persamaan (2.8)
qair = ṁ . cp . (T2-T1) (watt) ……………..(2.3)
pada persamaan (2.3)
qair : laju aliran kalor yang diterima air
ṁ : laju aliran massa
cp : kalor jenis air
T2 : suhu air keluar
T1 : suhu air masuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
2.1.16 Laju Aliran Kalor yang Dilepaskan Pembakaran Gas.
Perhitungan laju aliran kalor yang dilepaskan pembakaran gas LPG adalah
menggunakan persamaan perkalian antara laju aliran massa gas dan kapasitas
panas gas dengan hasil dalam satuan watt yang dinyatakan dengan persamaan
(2.4) :
qgas = ṁgas . Cgas (watt) ……………..(2.4)
pada persamaan (2.4)
qgas : laju aliran kalor yang dilepaskan gas
ṁgas : laju aliran massa gas
Cgas : kapasitas panas gas
2.1.17 Efisiensi Pembakaran.
Efisiensi pembakaran pada pemanas air adalah perbandingan antara laju
aliran kalor yang diterima oleh air dan laju aliran kalor yang diberikan oleh gas
yang dinyatakan dengan persamaan (2.5) :
η = qair
qgas x 100 % , atau
η = ṁ . .
ṁ . X 100 % …….(2.5)
(Sumber : Octo Dinaryanto , Pengaruh Jenis Burner terhadap Konsumsi
Bahan Bakar LPG,2010)
Diterangkan bahwa ṁair adalah laju aliran massa (kg/s) , ṁgas adalah laju aliran
masa gas (kg/s) ,Cair adalah kalor jenis air (4179 J/kg°C ), Cgas adalah
(11.900 x 4186,6 J/kg),T2 = suhu air keluar (°C), T1=suhu air masuk (°C).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2.2 Refer
2.2.1 Wa
Pe
masyara
bermaca
Ra
menit de
biasanya
kapasita
Sp
Gambar
Spesifik
Pemasan
Ukuran
Kapasita
Tempera
Konsum
Ignition
Tekanan
rensi
Water heater
nelitian dan
akat semaki
am-macam d
ata-rata wat
engan konsu
a digunakan
as yang lebih
pesifikasi da
2.5, Gamba
Figure 5Gamb
kasi :
ngan
(PxLxT) m
as Air Pana
atur Maksim
msi Gas
n Gas
gas LPG y
n pengemb
in berkemb
dengan berb
ter heater
umsi gas LP
n dalam sk
h besar bias
an produk
ar 2.6, Gam
bar 2.5 Wate
: E
mm : 3
s : 5
mal : 6
: 0
: B
: L
27
ang ada di
bangan wate
bang. Water
bagai bentu
yang dijua
PG 0,46 kg/
kala kebutu
sanya digun
water heate
mbar 2.7 .
er heater G
External/Inte
380x288x14
5 liter/menit
60 °C
0,46 kg/jam
Baterai Ukur
Low Pressur
pasaran.
er heater u
r heater ya
uk dan kapas
al di pasaran
/jam – 0,6 k
uhan rumah
nakan di rum
er skala ru
ernal
41
t
ran D
re, 28 mBar
untuk meme
ang ditawa
sitas air yan
n berkapasi
kg/jam. Kap
h tangga, s
mah sakit da
umah tangga
as dengan
r
enuhi kebut
arkan di pa
ng mengalir
itas 5 – 8 l
pasitas sepe
sedangkan u
an hotel.
a disajikan
merek Wasser
tuhan
asaran
.
liter /
rti ini
untuk
pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Figure 6Gambar 2.6 Water heater Gas dengan merek Modena Spesifikasi :
Pemasangan : External/Internal
Ukuran (PxLxT) mm : 425x290x127
Kapasitas Air Panas : 5 liter/menit
Temperatur Maksimal : 40°C – 60 °C
Konsumsi Gas : 0,6 kg/jam
Ignition : Baterai Ukuran D
Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar
Figure 7Gambar 2.7 Water heater Gas dengan merek Rinnai Spesifikasi :
Pemasangan : External/Internal
Ukuran (PxLxT) mm : 369x290x127
Kapasitas Air Panas : 5 – 8 liter/menit
Temperatur Maksimal : 40°C - 60 °C
Konsumsi Gas : 0,5 kg/jam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Ignition : Baterai Ukuran D
Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar
2.2.2 Konstruksi water heater
Konstruksi water heater yang sering dijumpai adalah water heater dengan
tangki penampungan, water heater dengan tangki penampungan dan turbulator,
water heater dengan tangki penampungan dan pipa spiral, dan water heater
tanpa tangki penampungan.
a. Konstruksi water heater dengan tangki penampungan
Konstuksi water heater dengan tangki penampungan memiliki prinsip dasar
proses pemanasan air seperti merebus air. Prinsip kerja ini sangat sederhana
yakni mulai dari air suhu ruangan masuk ke dalam sistem dan ditampung
melalui pipa masuk water heater kemudian air di dalam tangki dipanaskan
dengan kompor gas LPG yang berada di bawah tangki penampungan tersebut.
Hasil produk berupa air panas dialirkan keluar melalui pipa keluar air panas.
Gambar 2.8 Menyajikan konstruksi water heater dengan tangki penampungan .
Figure 8Gambar 2.8 Konstruksi tangki penampungan water heater
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
b. Konstruksi water heater dengan tangki penampungan dan turbulator
Konstruksi water heater dengan tangki penampungan dan turbulator
menggunakan metode seperti merebus air, tetapi dilengkapi dengan bagian
baffle atau turbulator yakni perangkat spiral, dengan posisi di atas kompor gas
LPG. Perangkat ini berputar dalam saluran gas buang yang berfungsi untuk
meratakan aliran kalor. Gambar 2.10 menyajikan konstruksi water heater
dengan tangki penampungan dan turbulator :
Figure 9Gambar 2.9 Konstruksi tangki penampungan dan turbulator water heater
c. Konstruksi water heater dengan tangki penampungan dan pipa spiral
Konstruksi water heater dengan tangki penampungan dan pipa spiral
menggunakan metoda seperti merebus air, tetapi dilengkapi dengan pipa spiral,
dengan posisi di atas kompor gas LPG. Pipa spiral berfungsi sebagai saluran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
udara panas dari kompor gas LPG untuk memanaskan air di dalam tangki
penampungan, sekaligus berfungsi sebagai saluran gas buang. Gambar 2.11
Konstruksi water heater dengan penampungan dan pipa spiral.
Figure 10Gambar 2.10 Konstruksi tangki penampungan dan pipa spiral water heater
d. Konstruksi water heater tanpa tangki penampungan.
Konstruksi water heater gas LPG tanpa tangki penampungan menggunakan
metode memanaskan air dalam pipa yang dipanaskan dengan ompor gas LPG,
seperti diperlihatkan pada Gambar 2.12. Panas diterima langsung oleh pipa dan
sirip kemudian didistribusikan ke dalam air yang melewati pipa, sehingga
penyediaan air panas menjadi lebih cepat dibandingkan dengan water heater
yang menggunakan metode tangki penampungan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Figure 11G
2.2.3 Ha
a. Wate
Pada
Pu
berjudul
Udara P
1. Mera
2. Men
3. Men
diter
4. Men
Penelitia
1. Wate
2. Diam
3. Diam
Gambar 2.11
asil Peneliti
er Heater D
a Dinding L
utra, PH. (20
l “Water He
ada Dinding
ancang dan
ndapatkan hu
ndapatkan h
rima oleh ai
ndapatkan hu
an tersebut d
er heater ya
meter pada d
meter pada d
1 Konstruks
ian Water
Dengan Panj
Luar.
012) telah m
eater Denga
g Luar” yan
membuat w
ubungan an
hubungan an
ir.
ubungan an
dilakukan d
ang dibuat m
dinding luar
dinding dala
32
si tanpa tang
Heater Ga
jang Pipa 20
melakukan
an Panjang
ng bertujuan
water heater
ntara debit d
ntara debit a
ntara debit a
dengan bata
memiliki dim
r 25 cm.
am 20 cm.
gki penamp
as LPG
0 Meter dan
penelitian w
Pipa 20 Me
n :
r.
dengan suhu
air dengan l
air dengan e
san-batasan
mensi tingg
pungan wate
n 300 Luban
water heate
eter dan 300
u air keluar
laju perpind
efisiensi wat
n sebagai be
gi 90 cm.
er heater
ng Masuk U
er gas LPG
0 Lubang M
water heate
dahan kalor
ter heater.
erikut :
Udara
yang
Masuk
er.
yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
4. Panjang pipa 20 meter.
5. Diameter bahan pipa 3/8 inci.
6. Lubang masuk udara pada dinding luar sejumlah 300 buah
7. Lubang pada dinding dalam sejumlah 1005 buah.
8. 6 buah sirip dari pipa berdiameter 3/8 inci.
Hasil penelitian ini adalah :
1. Water heater yang dibuat mampu bersaing dengan water heater yang ada
dipasaran.
2. Water heater mampu menghasilkan panas dengan temperatur 42,9 °C pada
debit 10 liter/menit.
3. Hubungan antara debit air yang mengalir (ṁ) dengan temperatur air keluar
water heater (To), laju perpindahan kalor (Qair), dan efisiensi (ɳ)dapat
dinyatakan berturut-turut dengan persamaan To = -0,027 m3 +1,126 m2 –
16,52 m +129,9 (m dalam liter/menit, To dalam °C), Qair = 17,09 m3 + 489
m2 + 439 m +3654 (m dalam liter/menit, Qair dalam watt), dan ɳ = 0,077 m3
– 2,208 m2 + 19,84 m + 16,50 (m dalam liter/menit, η dalam %).
b. Karakteristik Water Heater dengan Panjang Pipa 8 Meter Diameter 0,5 Inci
dan Bersirip.
Prasongko,Gregorius Ega Buddhi (2014) melakukan penelitian water heater
gas dengan judul “Karakteristik Water Heater dengan Panjang Pipa 8 Meter
Diameter 0,5 Inci dan Bersirip” yang bertujuan :
1. Merancang dan membuat alat water heater yang menggunakan energi gas
LPG.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
2. Mengetahui karakteristik dari water heater gas LPG yang meliputi
hubungan antara suhu air keluar water heater dan debit yang mengalir dalam
water heater dengan variasi pembukaan tutup water heater, besar energi
kalor yang diserap oleh air yang mengalir di daam pipa water heater.
3. Menghitung laju aliran kalor yang diberikan gas LPG. dan menghitung
efisiensi water heater.
Penelitian tersebut dilakukan dengan batasan-batasan masalah sebagai berikut :
1. Tinggi water heater adalah 30 cm.
2. Diameter luar : 30 cm, dengan tutup yang bisa diatur ketinggiannya.
3. Pipa saluran air terbuat dari material tembaga dengan diameter 0,5 inci
dengan panjang 8 meter dengan 2 lintasan ditambah sirip dari tembaga
dengan diameter 0,5 inci.
4. Menggunakan 3 tabung dengan pelat galvanum diberi lubang saluran udara
dengan jumlah lubang udara tabung dalam 156 lubang dengan diameter 0,5
cm, tabung tengah70 lubang dan tabung luar 95 lubang dengan diameter 1,5
cm.
5. Sumber pemanas atau proses pembakaran menggunakan gas LPG dan
menggunakan kompor gas bertekanan tinggi (high pressure).
6. Suhu air yang masuk ke dalam water heater sama dengan suhu air di dalam
kamar mandi (sekitar 25 °C – 27 °C).
7. Suhu air panas yang dihasilkan water heater harus lebih dari 40° C dengan
debit 6 liter per menit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Hasil penelitian ini adalah :
1. Water Heater mampu menghasilkan air panas dengan temperature 43,1 °C
dengan debit 9 liter /menit pada kondisi water heater tertutup rapat.
2. Karakteristik water heater dinyatakan dengan persamaan yang dijabarkan
sebagai berikut:
a. Kondisi tertutup rapat Tout =94,641. deb0,337 (liter/menit)-0,337 °C dan R2
= 0,9211. Variasi 10 putaran tutup Tout = 91,175. deb0,337 (liter/menit)-
0,337 °C dan R2 = 0,9375. Variasi 20 putaran tutup Tout = 92,793. deb0,33
(liter/menit)-0,33 °C dan R2 = 0,9243.(dengan deb dalm liter/menit dan
Tout dalam °C).
b. Hubungan antara debit air yang dihasilkan water heater dengan laju
aliran kalor yang diterima air dinyatakan dengan persamaan : kondisi
tertutup rapat qair = 0,0001 deb3. (liter/menit)-3 + 0,0077
deb2.(liter/menit)-2 – 0,1189 deb.(liter/menit)-1 + 10,067 dan R2 =
0,1184. Variasi 10 putaran qair = 0,0002 deb3. (liter/menit)-3 + 0,00173
deb2.(liter/menit)-2 – 0,4242 deb.(liter/menit)-1 + 7,2648 dan R2 =
0,6317. Variasi 20 putaran qair = 0,0001 deb3. (liter/menit)-3 + 0,0059
deb2.(liter/menit)-2 – 0,0558 deb.(liter/menit)-1 + 8,0032 dan R2 =
0,5648.(dengan deb dalam liter /menit dan qair dalam kW).
c. Hubungan antara debit air yang dihasilkan water heater dengan
efisiensi yang dihasilkan water heater dinyatakan dengan persamaan :
kondisi tutup rapat ɳ = 0,0003 deb3.(liter/menit)-3 + 0,021
deb2.(liter/menit)-2 – 0,3254 deb.(liter/menit)-1 + 27,554 dan R2 =
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
0,1184. Variasi 10 putaran ɳ = 0,0005 deb3.(liter/menit)-3 + 0,00474
deb2.(liter/menit)-2 – 1,1609 deb.(liter/menit)-1 + 19,855 dan R2 =
0,6317. Variasi 20 putaran ɳ = 0,0004 deb3.(liter/menit)-3 + 0,0161
deb2.(liter/menit)-2 – 0,1526 deb.(liter/menit)-1 + 8,0032 dan R2 =
0,5648.(dengan deb dalam liter/menit dan ɳ dalam %).
3. Laju aliran kalor yang diberikan gas LPG sebesar 36,535 kW.
c. Water Heater dengan 3 Model Pembuangan Gas Buang
Kristianto, Hari. (2013) telah melakukan penelitian water heater gas LPG
yang berjudul “Water Heater dengan 3 Model Gas Buang” yang bertujuan :
1. Merancang dan membuat water heater dan mendapatkan hubungan antara
debit air yang megalir dengan suhu air yang keluar water heater untuk
berbagai model pembuangan gas buang.
2. Mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan kalor yang
diterima air.
3. Menghitung kalor yang diterima air dari water heater untuk berbagai
model pembuangan gas buang.
4. Menghitung kalor yang diberikan gas LPG untuk berbagai model
pembuangan gas buang.
5. Menghitung efisiensi water heater untuk berbagai model pembuangan gas
buang.
Penelitian tersebut dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut :
1. Tinggi water heater adalah 95 cm, diameter water heater 30 cm dengan
panjang pipa tembaga 10 meter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
2. Banyaknya dinding plat water heater 2 lapis, plat lapis dalam mempunyai
lubang sebanyak 48 buah dengan diameter 10 mm dan plat luar
mempunyai lubang sebanyak 48 buah dengan diameter 10 mm.
3. Pipa diberi sirip dengan panjang sirip 5 cm.
4. Sirip dari tembaga dengan tebal 0,2 mm.
5. Pembuangan gas buang menggunakan 3 macam model yakni dengan
cerobong dan blower 4 inci, cerobong, dan mempergunakan penutup plat.
Hasil penelitian ini adalah :
1. Water heater yang dirancang mampu bersaing dengan water heater yang
ada dipasaran , yang mampu menghasilkan air panas dengan temperatur
35,4 °C pada debit 7,2 liter/menit untuk water heater model pertama, 34,8
°C pada debit 6,6 liter/menit untuk water heater model kedua, 36 °C pada
debit 6,4 liter/menit untuk water heater model ketiga.
2. Hubungan antara debit air yang mengalir dengan temperatur air keluar
water heater (To) dapat dinyatakan dengan persamaan : Tout = -0,2215 m3
+ 4,5633 m2 – 29,935 m + 96,878 dan R2 = 0,9807 untuk water heater
model 1, Tout = -0,6662 m3 + 9,5524 m2 – 46,115 m + 113,83 dan R2 =
0,9444 untuk water heater model 2, Tout = -0,1928 m3 + 4,2317 m2 –
29,218 m + 99,895 dan R2 = 0,9532 untuk water heater model 3, (m dalam
liter/menit dan To dalam °C).
3. Hubungan antara debit air yang mengalir dengan laju perpindahan kalor
dinyatakan dengan persamaan : qair = -2,6026 m3 + 6,9591 m2 – 302,15
m + 2536,7 dan R2 = 0,814 untuk water heater model 1, qair = 25,138 m3 –
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
321,19 m2 + 1200,5 m + 2401,2 dan R2 = 0,3227 untuk water heater
model 2, qair = 4,4255 m3 – 90,392 m2 – 494,55 m + 3083,1 dan R2 =
0,2333 untuk water heater model 3, (m dalam liter/menit dan qair dalam
watt).
4. Hubungan antara debit air yang mengalir dengan efisiensi water heater
dapat dinyatakan dengan persamaan : ɳ = -0,0376 m3 + 0,1006 m2 +
4,3666 m + 36,66 dan R2 = 0,814 untuk water heater model 1, ɳ = 0,3633
m3 - 4,6418 m2 + 17,35 m + 34,701 dan R2 = 0,3227 untuk water heater
model 2 , ɳ = 0,064 m3 – 1,3063 m2 + 7,1472 m + 44,556 dan R2 =
0,2333 untuk water heater model 3, (m dalam liter/menit dan ɳ dalam
persen)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN WATER HEATER
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN WATER HEATER
3.1 Perancangan Water Heater
Perancangan Water Heater yang akan dibuat adalah untuk mengetahui
efektifitas perpindahan energi panas hasil pembakaran gas LPG yang diserap oleh
aliran air yang melewati saluran pipa spiral dari tembaga di dalam tungku
pemanas yang berbentuk persegi dengan sisi-sisi nya tidak berlubang dan hanya
ada lubang tungku bawah dan atas. Rancangan sederhana ini menyesuaikan
dengan variasi yang akan dilakukan selama percobaan, yakni adalah variasi
bukaan tutup atas secara horizontal berturut-turut 2,5 cm, 5 cm, 7,5 cm, 10 cm,
dan bukaan penuh. Perancangan ini dibantu dengan menggunakan program
gambar yakni Auto CAD dan Solid Work agar waktu yang dihasilkan dalam
membuat gambar rancangan dapat lebih cepat, akurat, dan mampu dibaca oleh
orang lain secara baik serta dapat digunakan sebagai acuan dalam pembuatan
produk Water Heater dengan jelas . Berikut ini adalah daftar komponen yang
disajikan pada tabel 3.1 Tabel kebutuhan material , yang diperlukan untuk
membuat Water Heater :
3 Tabel 3.1 Kebutuhan material
No. Gambar
Jumlah Nama Komponen Jenis Material
3.1 1 Tungku Plat Seng
3.2 1 Pipa Kalor Tembaga
3.3 2 Pasak Beton Esser - 1 Penutup Atas Tungku Plat Seng (190x450)mm
- 2 Selang Air Plastik (3/8"x1 meter)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gamb
lampiran.
yang diren
3.1.1 Tu
T
luar dan
panas da
timbul d
sebagai
spiral se
dilakuka
Material
dengan
didapatk
dinding-
didapat
merupak
T
bar rancan
Berikut ini
ncanakan un
ungku Pem
ungku pem
n dalam pe
ari bagian d
dapat diserap
tempat ked
ebagai kond
an oleh me
l yang digun
alasan kare
kan. Tungk
-dindingnya
hanya dar
kan gambar
F
Ta
ngan water
i adalah pen
ntuk membu
manas .
manas ini di
embakaran,
dalam tung
p oleh pipa
dudukan pen
duktor pana
edia kompo
nakan dalam
ena faktor e
ku pemanas
a hal ini k
ri dasar tu
tungku wat
Figure 12Ga
40
r heater s
njabaran dan
uat water he
i rancang d
hal ini be
gku dengan
kalor secar
nukar kalor
as dari api
or dengan a
m perancang
ekonomis d
ini diranc
karena alasa
ungku . Di
ter heater
ambar 3.1 T
selengkapny
n gambaran
eater:
engan mem
ertujuan seb
sisi luar tu
ra maksimal
r yang beru
hasil dari p
air yang ad
gan adalah p
dan ketersed
cang tidak m
an peneliti
ibawah ini
Tungku wat
ya disajika
n dari komp
mberikan se
bagai isola
ungku sehin
l. Tungku in
upa pipa tem
pembakaran
da di dalam
pelat seng k
diaan mater
menggunak
an, sedang
adalah ga
er heater
an pada b
ponen komp
ekat antara u
ator perpind
ngga panas
ni juga berf
mbaga berb
n gas LPG
m pipa tem
ketebalan 0,
rial yang m
kan lubang
kan udara
ambar 3.1
bagian
ponen
udara
dahan
yang
fungsi
entuk
yang
mbaga.
,5mm
mudah
pada
akan
yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
3.1.2 Pipa Saluran Air
Pipa saluran air ini dirancang dengan bentuk spiral karena
mempertimbangkan luas penampang ruang pembakaran dan kemampuan dalam
pembentukan pola. Penggunaan material pada pipa saluran air menggunakan
material yang bersifat konduktif. Mempertimbangkan faktor ekonomi dan
ketersediaan pada penjualan material maka dipilih menggunakan bahan material
tembaga sebagai komponen pipa kalor dengan k= 385 W/m°C. Pada pipa
saluran air ini ditambahkan sekat pelat tembaga yang berfungsi sebagai sirip
guna menambah luas permukaan media penangkap panas dan untuk menaikkan
efektifitas penukar kalor. Dibawah ini adalah gambar 3.2 rancangan dan bentuk
hasil pembuatan pipa saluran air yang dilengkapi dengan pelat tembaga sebagai
sirip pada water heater.
Figure 13Gambar 3.2 Rancangan dan pola hasil dari pembuatan penukar kalor
3.1.3 Pasak
Pasak dirancang secara sederhana dengan bentuk L yang nantinya akan
diselipkan didalam tungku sebagai penyangga dari penukar kalor yang berada di
dalam tungku. Dalam rancangan akan dibuat sebanyak 2 buah dengan material
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
besi behel atau beton esser yang mudah dijumpai dalam pasaran material.
Berikut dibawah ini adalah gambar 3.3 gambar pasak yang digunakan dalam
water heater.
Figure 14Gambar 3.3 Pasak penyangga penukar kalor
3.1.4 Plat Penutup
Penutup atas pada water heater menggunakan material seng dengan
ketebalan 0,5 mm dan dimensi panjang 450 mm dan lebar 190 mm. Penutup ini
akan digunakan sebagai variabel pada penelitian ini, yakni dengan melakukan
pergeseran sejauh variabel yang ditentukan.
3.1.5 Selang Air
Selang air pada water heater menggunakan material yang ada dalam
pasaran pada umumnya dengan ukuran 3/8” sepanjang 1 meter sebanyak 2 buah.
Selang air ini akan digunakan untuk mengalirkan air masuk kedalam pipa
tembaga yang dipanasi dan mengalirkan air panas hasil pemanasan keluar
sistem water heater.
3.2 Pembuatan Water Heater
Pembuatan alat percobaan water heater ini dibantu oleh seorang pengrajin
pelat yang ada di kota Surakarta, ini dimaksudkan agar waktu yang dibutuhkan
untuk pembuatan alat dapat cepat selesai. Hal-hal yang perlu untuk disiapkan
dalam pembuatan water heater ini adalah :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
3.2.1 Bahan Water Heater
Bahan dalam pembuatan water heater secara garis besar terdiri dari pipa
tembaga sebagai saluran air dengan diameter 3/8 inchi , pelat tembaga dengan
ketebalan 0,5 mm sebagai sirip dan seng sebagai body water heater. Hal lain
secara detail disajikan dalam lampiran gambar detail.
3.2.2 Sarana dan Peralatan Yang Digunakan
Berikut ini adalah sarana dan peralatan yang digunakan dalam pembuatan
water heater adalah :
a. Alat penekuk plat, digunakan untuk menekuk lempengan seng.
b. Palu, digunakam saat menguatkan lipatan seng.
c. Gunting pelat, digunakan untuk memotong seng.
d. Tang , digunakan saat memasang sirip pipa tembaga dengan lengkungan
pipa tembaga.
e. Penggaris , digunakan untuk membuat garis pada bagian tertentu .
f. Alat pembengkok, untuk membengkokkan pipa.
g. Alat pemotong pipa, digunakan untuk memotong pipa tembaga.
3.2.3 Langkah-langkah Pengerjaan.
Langkah-langkah pekerjaan yang dilakukan dalam pembuatan water
heater adalah dijabarkan sebagai berikut ini :
a. Persiapan Pembuatan Water Heater
Persiapan pembuatan water heater dijabarkan sebagai berikut ini :
1. Merancang water heater
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Dalam merancang water heater dilakukan dengan menggunakan perangkat
lunak (software). Perangkat lunak CAD dan Solid Work adalah yang dipilih
dalam melakukan rancangan ini. Hasil dari rancangan tersebut ditampilkan
dalam bentuk gambar rakitan dan bagian, hasil dari perancangan ini ditunjukan
dalam lampiran pada karya tugas akhir ini.
2. Menentukan alat dan bahan
Rancangan dan tabel kebutuhan material yang terdapat dalam gambar
rakitan adalah panduan dalam menentukan alat dan bahan yang digunakan untuk
membuat water heater .
3. Membuat daftar komponen
Pembuatan daftar komponen water heater dilakukan agar dapat menentukan
prioritas dan urutan pekerjaan dalam pembuatan water heater. Hal ini dilakukan
agar pekerjaan dapat berjalan secara sistematis dan teliti sehingga resiko
komponen yang tertinggal dalam perakitan dapat dicegah.
b. Proses Pembuatan Water Heater
Langkah-langkah pembuatan water heater adalah dijabarkan sebagai berikut
ini :
1. Membuat saluran air tipe spiral dan sirip.
Membuat saluran air tipe spiral adalah dengan cara melengkungkan pipa
tembaga dengan bantuan mesin roll atau dibengkokkan secara manual dengan
alat pembengkok. Dalam pembuatan saluran air ini dipilih dengan cara manual ,
karena cara tersebut lebih praktis mengingat jenis pipa tembaga yang digunakan
hanya berdiameter 3/8 inchi atau setara 9,5 cm. Dalam cara manual ini hanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
dibutuhkan dua jenis pipa PVC berdiameter 25 cm dan 15 cm. Setelah tersedia
alat bantu tersebut maka pembuatan pipa saluran air pun dimulai dengan
melilitkan pipa tembaga pada pipa PVC berdiameter 15 cm sepanjang 7 meter
dan pada pipa PVC berdiameter 25 cm sepanjang 8 meter dengan berbalik arah.
Untuk langkah akhir pembuatan saluran air tinggal mengatur jarak
kerenggangan saluran air tersebut sehingga memiliki jarak yang sama. Sirip
ditambahkan dalam pipa saluran air yang telah jadi dengan memotong plat
tembaga lalu melilitkan hasil potongan tersebut pada saluran air secara merata.
2. Membuat tungku water heater.
Pembuatan tungku water heater dilakukan dengan cara antara lain :
menggaris, memotong, melubangi, dan membuat tekukan plat sehingga
menghasilkan body luar dan body dalam serta kaki water heater yang menjadi
tempat pembakaran berlangsung (kompor gas) dalam satu kesatuan. Pada bagian
kaki dibuat lubang yang fungsinya adalah untuk masuknya pasak penyangga
saluran air ketika proses pembakaran berlangsung. Berikut dibawah ini adalah
Gambar 3.4 Tungku water heater yang telah selesai buat dan siap untuk
digunakan untuk percobaan :
Figure 15Gambar 3.4 Tungku water heater.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
3. Membuat penutup tungku bagian atas.
Penutup atas tungku terbuat dari seng dengan ukuran 190 x 450 mm. dibuat
sederhana sehingga dalam pembuatannya cukup dengan cara menandai dan
memotong plat seng tersebut sesuai dengan ukuran yang diminta.
c. Hasil Pekerjaan
Komponen –komponen yang telah dibuat kemudian dirakit sesuai dengan
petunjuk dalam gambar rakitan (terlampir). Hasil rakitan ditunjukkan dalam
Gambar 3.5 Hasil rakitan water heater dibawah ini yang diambil ketika
melakukan percobaan.
Figure 16Gambar 3.5 Hasil rakitan water heater
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Objek Penelitian
Objek yang diteliti pada pengujian water heater disajikan pada Gambar 4.1
17Gambar 4.1 Obyek penelitian
4.2 Skema Pengujian
Skema instalasi peralatan pada waktu pengujian water heater berlangsung
disajikan pada Gambar 4.1 .
Figure 18Gambar 4.2 Skema pengujian water heater
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Pada proses percobaan ini air mengalir melalui kran air menuju water heater
dengan debit yang diatur, yakni dengan cara menyetel besarnya bukaan aliran
pada kran. Nyala api dari kompor yang berbahan bakar LPG dijadikan sebagai
energi pemanas air yang masuk ke dalam water heater. Untuk melakukan
pengukuran suhu air masuk dan keluar menggunakan termokopel digital.
4.3 Variasi Penelitian
Variasi dilakukan pada besar kecilnya debit air yang mengalir ke dalam water
heater dan variasi pembukaan tutup gas buang, dengan debit gas pembakaran
konstan. Pengujian dilakukan dalam satu model water heater dengan pembukaan
penutup gas buang digeser sebesar 2,5 cm, 7,5 cm, 10 cm, 15 cm dan tanpa
penutup. Gambar 4.3, Gambar 4.4, Gambar 4.5, Gambar 4.6, dan Gambar 4.7,
memperlihatkan kondisi dengan berbagai pembukaan penutup gas buang. Proses
pengambilan data percobaan, dimulai dari pembukaan penutup sebesar 2,5 cm
sampai dengan tanpa penutup (Gambar 4.3 - 4.7) :
Gambar19.Gambar 4.3 Pembukaan penutup 2,5 cm
Figure 20Gambar 4.4 Pembukaan penutup 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Figure 21Gambar 4.5 Pembukaan penutup 17 cm
Figure 22Gambar 4.6 Pembukaan penutup 24 cm
Figure 23Gambar 4.7 Tanpa plat penutup
Figure 24Gambar 4.8 Proses pengambilan data percobaan water heater
49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
4.4 Peralatan Pengujian
Dalam proses percobaan dan pengujian water heater diperlukan alat-alat
pendukung percobaan dan pengujian untuk mendapatkan data yang dibutuhkan
guna melakukan analisa secara teoritis. Alat-alat pembantu tersebut adalah :
a. Thermokopel, sebagai alat pengukur suhu fluida yang masuk dan keluar.
b. Kompor gas, sebagai media atau tempat terjadinya proses pembakaran gas
LPG yang menghasilkan panas.
c. Tabung dan gas LPG, sebagai media penyimpan gas dan gas LPG sebagai
bahan bakar atau sumber energi dalam proses pembakaran.
d. Kran , sebagai pengatur debit air yang masuk ke dalam pipa saluran air water
heater.
e. Selang karet, sebagai penyambung aliran gas dari tabung ke kompor.
f. Selang plastik, sebagai penyambung aliran air dari kran menuju pipa saluran
air water heater.
g. Kalkulator, sebagai alat bantu hitung data yang didapat selama proses
percobaan berlangsung.
h. Alat tulis, sebagai alat penyimpan rekaman hasil percobaan.
i. Stopwatch, sebagai alat penghitung waktu ketika percobaan dilakukan.
j. Gelas ukur , sebagai tempat penampung fluida hasil percobaan water heater
dan media mengetahui volume air dalam per satuan waktu selama percobaan.
4.5 Cara Pengumpulan Data
Untuk data-data hasil penelitian diperoleh langsung dari pencatatan data yang
ditampilkan oleh alat-alat ukur saat penelitian berlangsung. Debit air diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
dengan mengukur volume air yang mengalir persatuan selang waktu dengan
mempergunakan gelas ukur dan stopwatch. Banyaknya air yang mengalir setiap
selang waktu, dicatat setiap ada perubahan debit. Pengukuran suhu air dilakukan
dengan memasang thermokopel pada sisi keluar water heater. Debit gas diperoleh
dengan mengukur volume gas yang mengalir persatuan selang waktu. Suhu air
dicatat setiap ada perubahan debit air.
4.6 Cara Pengolahan Data dan Pembahasan
Data yang telah diperoleh kemudian diolah dan dilakukan pembahasan untuk
menjawab persoalan-persoalan yang sesuai dengan tujuan penelitian ; Untuk
memudahkan pembahasan, data-data yang sudah diolah disajikan dalam bentuk
grafik. Untuk pembuatan grafik dilakukan dengan mempergunakan bahasa
pemrograman tertentu. Dalam pembahasan harus juga memperhatikan hasil –hasil
penelitian yang dilakukan sebelumnya.
4.7 Metoda Pengambilan Kesimpulan
Dari hasil pengolahan data dan pembahasan akan dapat diperoleh kesimpulan.
Kesimpulan harus dapat menjawab tujuan dari penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
BAB V KARAKTERISTIK WATER HEATER
KARAKTERISTIK WATER HEATER
5.1 Hasil Pengujian
Hasil pengujian pemanas air yang meliputi debit air, suhu air masuk T1 dan
suhu air keluar T2 , ditampilkan pada Tabel 5.1, Tabel 5.2, Tabel 5.3, Tabel 5.4,
dan Tabel 5.5 dibawah ini :
Table 4Tabel 5.1 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi Bukaan Geser 2,5cm
No
Debit Air
Temperatur Selisih
Massa Gas LPG Selisih
Waktu PercobaanAir
Masuk Air
KeluarSebelum Setelah
ṁ T1 T2 ΔT mgas awal mgas akhir Δmgas t=25menit
l / min °C °C °C kg kg kg s
1 4,5 27 45,3 18,3
17,85 17,50 0,35 1500
2 3,75 27 51,6 24,6
3 2,4 27 62,1 35,1
4 1,7 27 68,4 41,4
5 1,4 27 88,5 61,5
6 1,1 27 94,9 67,9
Table 5Tabel 5.2 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi dengan Bukaan Geser 10cm
No
Debit Air
Temperatur Selisih
Massa Gas LPG Selisih
Waktu PercobaanAir
Masuk Air
Keluar Sebelum Setelah
ṁ T1 T2 ΔT mgas1 mgas2 Δmgas t=25menit
l / min °C °C °C kg kg kg s
1 5,4 27 43,7 16,7
17,48 17,15 0,33 1500
2 5,1 27 44,8 17,8
3 3,6 27 51,9 24,9
4 2,4 27 62,4 35,4
5 1,6 27 75,2 48,2
6 1,2 27 93,7 66,7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Table 6Tabel 5.3 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi dengan Bukaan Geser 17cm
No
Debit Air
Temperatur Selisih
Massa Gas LPG Selisih
Waktu PercobaanAir
Masuk Air
KeluarSebelum Setelah
ṁ T1 T2 ΔT mgas1 mgas2 Δmgas t=20menit
l / min °C °C °C kg kg kg s
1 4,8 27 40,4 13,4
17,12 16,93 0,19 1200
2 3,3 27 44,9 17,9
3 2,55 27 51,7 24,7
4 2,1 27 57,5 30,5
5 1,4 27 73,7 46,7
6 0,83 27 95,5 68,5
Table 7Tabel 5.4 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi dengan Bukaan Geser 24cm
No
Debit Air
Temperatur Selisih
Massa Gas LPG Selisih
Waktu PercobaanAir
Masuk Air
Keluar Sebelum Setelah
ṁ T1 T2 ΔT mgas1 mgas2 Δmgas t=25menit
l / min °C °C °C kg kg kg s
1 5,25 27 42,3 15,3
16,92 16,71 0,21 1200
2 3,9 27 47,3 20,3
3 2,25 27 62,1 35,1
4 1,3 27 70,4 43,4
5 1,2 27 84,9 57,9
6 1,1 27 88,5 61,5
Tabel 5.5 Hasil Pengujian Pemanas Air dengan Variasi Bukaan Geser Penuh
No Debit Air
Temperatur Selisih
Massa Gas LPG Selisih
Waktu PercobaanAir
Masuk Air
Keluar Sebelum Setelah
ṁ T1 T2 ΔT mgas1 mgas2 Δmgas t=20menit
l / min °C °C °C kg kg kg s
1 5,7 27 43,8 16,8
16,69 16,48 0,21 1200
2 3,6 27 46,8 19,8 3 3,3 27 54,2 27,2 4 2,6 27 58,8 31,8
5 1,8 27 72,2 45,2
6 1,2 27 93,2 66,2 Table 8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Hasil percobaan pemanas air dengan 5 variasi bukaan penutup gas buang pada
tungku pembakaran dengan kondisi pada tekanan udara luar . Aliran gas
pembakaran diposisikan maksimum dan aliran air yang masuk ke dalam pemanas
air menggunakan air kran.
5.2 Perhitungan Matematis
Data penting terkait dengan dimensi dan sifat dari bahan dalam percobaan
adalah penggunaan pipa saluran air dengan jenis material tembaga dan berjari-jari
pipa saluran 3/8 inchi atau sama dengan 9,525 mm dibulatkan menjadi 9,5 mm
atau 0.0095 m . Fluida yang mengalir berupa air dengan massa jenis (ρair = 1000
kg/m3).
5.2.1 Perhitungan kecepatan air rata-rata
Perhitungan kecepatan air rata-rata (um) yang mengalir di dalam pipa air
menggunakan persamaan (2.1). Sebagai contoh perhitugan untuk debit air 4,5
liter / menit (Tabel 5.1 nomor 1) setelah dilakukan penyetaraan satuan debit dari
liter / menit menjadi m3/s , besarnya debit air menjadi 0,000075 m3/s. Besar
kecepatan air rata-rata adalah dalam satuan m/s :
um =
ṁ (m3/s)
π.r2 (m2) =
0,000075 (m3/s)
π.0,00476252 (m2)= 1,053 (m/s)
5.2.2 Perhitungan laju aliran massa air
Perhitungan laju aliran massa air (mair) yang mengalir melewati saluran air
pada pemanas air menggunakan persamaan perkalian antara massa jenis fluida
yang mengalir, luas penampang saluran air dan kecepatan aliran fluida .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Persamaan (2.2) adalah persamaan yang dipergunakan dalam perhitungan laju
aliran massa air. Contoh perhitungan laju aliran disesuaikan dengan data pada
Tabel 5.1 nomor 1 adalah sebagai berikut :
ṁair = (1000)(π.0,00476252)(1,053) kg/s
= 0,075 kg/s
5.2.3 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air
Perhitungan laju aliran kalor yang diterima atau diserap oleh air
menggunakan persamaan perkalian antara debit air yang masuk dan kalor jenis
fluida serta selisih temperatur fluida sebelum dan sesudah proses pemanasan.
Besarnya laju aliran kalor dapat dihitung dengan persamaan (2.3). Contoh
perhitungan laju aliran kalor yang diterima oleh air disesuaikan dengan data pada
Tabel 5.1 nomor 1 adalah sebagai berikut :
qair = 0,075 x 4179 x (45,2-27) watt
= 5735,68 watt
5.2.4 Perhitungan laju aliran kalor yang dilepaskan pembakaran gas.
Perhitungan laju aliran kalor yang dilepaskan pembakaran gas LPG
menggunakan persamaan perkalian antara debit gas dan kalor jenis gas LPG
yang dapat dinyatakan dengan persamaan (2.4). Contoh perhitungan laju aliran
kalor yang dilepaskan pembakaran gas LPG diambil dari data pada Tabel 5.1
nomor 1 adalah sebagai berikut :
qgas = (0,35 / (25x60)).(11900x4186,6)
= 11624,79 watt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
5.2.5 Efisiensi
Perhitungan efisiensi pemanas air diambil dari tabel 5.1 nomor 1 adalah
sebagai berikut :
ɳ = 5735,68
11624,79 x100%
= 49,34 %
5.3 Hasil Pengolahan Data
Hasil perhitungan matematis dari seluruh data hasil percobaan dihitung
dengan mempergunakan program Microsoft Excel adalah sebagai berikut :
5.3.1 Tabel Perhitungan
a. Hasil pengolahan data percobaan ke-1 dengan pembukaan penutup bagian
atas sebesar 2,5 cm disajikan dalam Tabel 5.6.
Table 9Tabel 5.6 mair, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 2,5 cm.
No ṁ T1 T2 ΔT mgas mair Um qair qgas ɳ
l / min
°C °C °C kg kg/s m/s watt watt %
1 4,5 27 45,3 18,3
0,35
0,075 1,053 5735,68
1162
4,79
49,34%
2 3,75 27 51,6 24,6 0,0625 0,877 6425,21 55,27%
3 2,4 27 62,1 35,1 0,04 0,561 5867,32 50,47%
4 1,7 27 68,4 41,4 0,0284 0,398 4913,5 42,27%
5 1,4 27 88,5 61,5 0,0233 0,327 5988,3 51,51%
6 1,1 27 94,9 67,9 0,0183 0,257 5192,7 44,67%
Rata-rata hasil
percobaan 5687,12 48,92%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
b. Hasil pengolahan data percobaan ke-2 dengan pembukaan penutup bagian atas
sebesar 10 cm disajikan dalam Tabel 5.7.
Table 10 Tabel 5.7 mair, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 10 cm.
c. Hasil pengolahan data percobaan ke-3 dengan pembukaan penutup bagian atas
sebesar 17 cm disajikan dalam Tabel 5.8.
Table 11Tabel 5.8 mair, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 17 cm.
No ṁ T1 T2 ΔT mgas mair Um qair qgas ɳ
l / min
°C °C °C kg kg/s m/s watt watt %
1 5,4 27 43,7 16,7
0,33
0,09 1,263 6281,04
1096
0,52
57,31%
2 5,1 27 44,8 17,8 0,085 1,193 6322,83 57,69%
3 3,6 27 51,9 24,9 0,06 0,842 6243,43 56,96%
4 2,4 27 62,4 35,4 0,04 0,561 5917,46 53,99%
5 1,6 27 75,2 48,2 0,0266 0,374 5357,98 48,88%
6 1,2 27 93,7 66,7 0,02 0,281 5574,79 50,86%
Rata-rata hasil
percobaan 5949,59 54,28%
No ṁ T1 T2 ΔT mgas mair Um qair qgas ɳ
l / min
°C °C °C kg kg/s m/s watt watt %
1 4,8 27 40,4 13,4
0,19
0,08 1,123 4479,89
7888
,25
56,79%
2 3,3 27 44,9 17,9 0,055 0,772 4114,23 52,16%
3 2,55 27 51,7 24,7 0,0425 0,596 4386,91 55,61%
4 2,1 27 57,5 30,5 0,035 0,491 4461,08 56,55%
5 1,4 27 73,7 46,7 0,0233 0,327 4547,21 57,65%
6 0,83 27 95,5 68,5 0,0138 0,194 3950,41 50,08%
Rata-rata hasil
percobaan 4323,29 54,81%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
d. Hasil pengolahan data percobaan ke-4 dengan pembukaan penutup bagian atas
sebesar 24 cm disajikan dalam Tabel 5.9.
Table 12Tabel 5.9 mair, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 24cm.
e. Hasil pengolahan data percobaan ke-5 dengan pembukaan penuh disajikan
dalam Tabel 5.10.
Tabl 13Tabel 5.10 mair, qair, dan ɳ pemanas air dengan pembukaan penuh.
5.3.2 Grafik Hasil Penelitian
Berdasarkan hasil perhitungan matematis yang disajikan dalam Tabel 5.6,
Tabel 5.7, Tabel 5.8, Tabel 5.9, dan Tabel 5.10, dapat digambarkan :
No ṁ T1 T2 ΔT mgas mair Um qair qgas ɳ
l / min
°C °C °C kg kg/s m/s watt watt %
1 5,25 27 42,3 15,3
0,21
0,0875 1,228 5594,64
8718
,59
64,17%
2 3,9 27 47,3 20,3 0,065 0,912 5514,19 63,25%
3 2,25 27 62,1 35,1 0,0375 0,526 5500,61 63,09%
4 1,3 27 70,4 43,4 0,0217 0,304 3935,7 45,14%
5 1,2 27 84,9 57,9 0,02 0,281 4839,28 55,51%
6 1,1 27 88,5 61,5 0,0183 0,257 4703,26 53,95%
Rata-rata hasil
percobaan 5014,61 57,52%
No ṁ T1 T2 ΔT mgas mair Um qair qgas ɳ
l / min
°C °C °C kg kg/s m/s watt watt %
1 5,7 27 43,8 16,8
0,21
0,095 1,333 6669,68
8718
,59
76,50%
2 3,6 27 46,8 19,8 0,06 0,842 4964,65 56,94%
3 3,3 27 54,2 27,2 0,055 0,772 6251,78 71,71%
4 2,6 27 58,8 31,8 0,0433 0,608 5754,23 66,00%
5 1,8 27 72,2 45,2 0,03 0,421 5666,72 65,00%
6 1,2 27 93,2 66,2 0,02 0,281 5533 63,46%
Rata-rata hasil
percobaan 5806,68 66,60%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
a. Hubungan antara debit air dan suhu air yang keluar yang hasilnya disajikan
Gambar 5.1, Gambar 5.1a, Gambar 5.1b, Gambar 5.1c, Gambar 5,1d, dan
Gambar 5.1e .
b. Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor pemanas air yang hasilnya
disajikan pada Gambar 5.2, Gambar 5.2a, Gambar 5.2b, Gambar 5.2c,
Gambar 5.2d, dan Gambar 5.2e.
c. Hubungan antara efisiensi dan debit air yang hasilnya berupa Gambar 5.3,
Gambar 5.3a, Gambar 5.3b, Gambar 5.3c, Gambar 5.3d, dan Gambar 5.3e.
Hubungan antara debit air dan suhu air variasi pembukaan penutup bagian atas ,
disajikan sebagai berikut :
Figure 25Gambar 5.1 Hubungan antara debit air dan suhu air keluar.dengan variasi
pembukaan penutup bagian atas.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6
Tem
per
atu
r A
ir K
elu
ar T
2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
Buka 17cm
Buka 24cm
Buka 10cm
Buka 2,5 cm
Buka penuh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Figure 26Gambar 5.1.a Pembukaan 2,5 cm
Figure 27Gambar 5.1.b Pembukaan 10 cm
Figure 28Gambar 5.1.c Pembukaan 17 cm
Figure 29Gambar 5.1.d Pembukaan 24 cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6
Tem
per
atu
r A
ir K
elu
ar T
2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6
Tem
per
atu
r A
ir K
elu
ar T
2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6T
emp
erat
ur
Air
Kel
uar
T2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6
Tem
per
atu
r A
irK
elu
ar T
2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Figure 30 Gambar 5.1.e Pembukaan penuh.
Figure 31Gambar 5.2 Hubungan antara debit air dan laju aliran kalor dengan variasi
pembukaan penutup bagian atas.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6
Tem
per
atu
r A
ir K
elu
ar T
2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 1 2 3 4 5 6
qai
r (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
Buka penuhBuka 17cm
Buka 24cm Buka 10cm Buka 2,5cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Figure 32Gambar 5.2.a Pembukaan 2,5 cm
Figure 33Gambar 5.2.b Pembukaan 10 cm
Figure 34Gambar 5.2.c Pembukaan 17 cm
Figure 35Gambar 5.2.d Pembukaan 24 cm
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 2 4 6
qai
r (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 2 4 6q
air (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 2 4 6
qai
r (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 2 4 6
qai
r (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Figure 36Gambar 5.2.e Pembukaan penuh.
Figure 37Gambar 5.3 Hubungan antara efisiensi dan debit air dengan variasi pembukaan
penutup bagian atas.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 2 4 6
qai
r (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
0 1 2 3 4 5 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
Buka penuhBuka 24cm
Buka 2,5cm Buka 17cm
Buka 10cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Figure 38Gambar 5.3.a Pembukaan 2,5 cm
Figure 39Gambar 5.3.b Pembukaan 10 cm
Figure 40Gambar 5.3.c Pembukaan 17 cm
Figure 41Gambar 5.3.d Pembukaan 24 cm
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
0 2 4 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0 2 4 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0 2 4 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0 2 4 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Figure 42Gambar 5.3.e Pembukaan penuh.
5.3.3 Pembahasan
Pada seluruh percobaan yang dilakukan dengan melihat tabel 5.1, 5.2, 5.3
terlihat jelas pengaruh perubahan debit air yang masuk ke dalam pemanas air
terhadap suhu air keluar yang dihasilkan, yakni adalah semakin besar debit air
yang mengalir maka suhu air yang keluar akan semakin menurun. Hal ini dapat
ditunjukkan pada Grafik 5.4 yang membandingkan hasil percobaan pada plat
penutup tungku yang dibuka maksimal dan minimal, adalah sebagai berikut :
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
0 2 4 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Figure 43Gambar 5.4 Grafik perbandingan temperatur hasil percobaan pemanas air dengan
pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh.
Besarnya laju aliran kalor yang diterima air bergantung pada debit air yang
mengalir. Semakin besar debit air yang masuk semakin besar laju aliran kalor
yang mengalir ke dalam air, begitu pula sebaliknya semakin kecil debit semakin
kecil laju aliran air yang masuk ke air. Hal ini dapat ditunjukkan pada Grafik 5.5
yang membandingkan laju aliran kalor hasil percobaan pemanas air dengan plat
penutup dibuka maksimal dan minimal, adalah sebagai berikut :
Debit Max/Min 4,5/1,1
Debit Max/Min 5,4/1,2
Debit Max/Min 4,8/0,83
Debit Max/Min 5,25/1,1
Debit Max/Min 5,7/1,2
Bukaan 2,5cm
Bukaan 10cm
Bukaan 17cm
Bukaan 24cm
Bukaan penuh
Temperatur Pada Debit Maksimal 45.3 43.7 40.4 42.3 43.8
Temperatur Pada Debit Minimal 94.9 93.7 95.5 88.5 93.2
0
20
40
60
80
100
120T
emp
erat
ur
Air
Kel
uar
T2
( °C
)
Perbandingan temperatur hasil percobaan pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Figure 44Gambar 5.5 Grafik perbandingan laju aliran kalor hasil percobaan pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh.
Efisiensi water heater berdasarkan data hasil perhitungan percobaan
mengalami kenaikan yang disebabkan oleh variasi pergeseran plat yang semakin
membesar (celah buang pada tungku pembakaran) mulai dari celah 2,5cm sampai
pada tanpa plat penutup. Hal ini ditunjukkan dengan bukti perbandingan pada
Grafik 5.6 yang membandingakan antara debit dan Efisiensi dengan variasi
besarnya celah pada tungku pemanas air seperti ditunjukkan dibawah ini :
Debit Max/Min 4,5/1,1
Debit Max/Min 5,4/1,2
Debit Max/Min 4,8/0,83
Debit Max/Min 5,25/1,1
Debit Max/Min 5,7/1,2
Bukaan 2,5cm
Bukaan 10cm
Bukaan 17cm
Bukaan 24cm
Bukaan penuh
Laju Aliran Kalor Pada Debit Maksimal (watt) 5735.68 6281.04 4479.89 5594.64 6669.68
Laju Aliran Kalor Pada Debit Minimal (watt) 5192.7 5574.79 3950.41 4703.26 5533
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000L
aju
Ali
ran
Kal
or (
wat
t )
Perbandingan laju aliran kalor hasil percobaan pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Figure 45Gambar 5.6 Grafik perbandingan efisiensi dan debit aliran air hasil percobaan
pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan maksimal.
Efisiensi water heater yang dibuat tidak dapat mencapai 100%. Hal ini
disebabkan karena adanya kalor yang hilang melalui radiasi, aliran gas buang
dimana suhu gas buang lebih tinggi dibanding dengan suhu udara disekitarnya,
dan adanya konveksi panas yang masuk kedalam tungku pembakaran yang
kemudian dilanjutkan dengan konduksi panas pada seluruh bagian tungku
tersebut. Hal ini dapat dibuktikan ketika percobaan untuk pengambilan data usai
dilaksanakan suhu tungku menjadi lebih tinggi dibandingkan suhu lingkungan,
sehingga memerlukan waktu untuk mendinginkan tungku tersebut.
Debit Max/Min 4,5/1,1
Debit Max/Min 5,4/1,2
Debit Max/Min 4,8/0,83
Debit Max/Min 5,25/1,1
Debit Max/Min 5,7/1,2
Bukaan 2,5cm
Bukaan 10cm
Bukaan 17cm
Bukaan 24cm
Bukaan penuh
Efisiensi Pada Debit Maksimal (%) 49.34% 57.31% 56.79% 64.17% 76.50%
Efisiensi Pada Debit Minimal (%) 44.67% 50.86% 50.08% 53.95% 63.46%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Efi
sien
si %
Perbandingan efisiensi hasil percobaan pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Hasil rancangan water heater yang telah dibuat dapat dikatakan mampu
disetarakan dengan produk di pasaran yang memiliki hasil keluaran air panas 6
liter /menit dengan suhu 35 °C. Hal ini ditunjukkan dengan bukti pada percobaan
dengan variasi terakhir yakni bukaan penuh atau tanpa plat penutup yang tercatat
debit air keluar adalah 5,7 liter / menit dengan suhu 43,8 °C
Suhu yang diperlukan untuk orang dewasa mandi adalah 35°C sampai
dengan 40°C sehingga dengan menggunakan water heater model ini seseorang
hanya perlu menambah pasokan atau debit air dengan suhu ruangan untuk
mengatur suhu air yang akan digunakan, Dengan metoda interpolasi total debit
dan suhu air keluar pada percobaan bukaan penuh, suhu 35°C dapat tercapai pada
debit 11,8 liter / menit dan suhu 39°C dapat tercapai pada debit 9,1 liter / menit
dengan efisiensi sebesar 67,79 % dan 78,37 % dengan perkiraan laju aliran gas
sebesar 0,26 kg.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Hasil dari penelitian yang dilaksanakan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
c. Rancangan dan pembuatan water heater telah berhasil dibuat dengan baik, dan
unjuk kerja dari alat ini mampu untuk menghasilkan air panas.
d. Hasil percobaan water heater tanpa lubang dengan variasi terakhir yakni
bukaan penuh dengan debit air keluar sebesar 5,7 liter / menit dan temperatur
air keluar 43,8 °C dengan efisiensi sebesar 76,5% lebih tinggi 16,5% dari
efisiensi umum alat masak yakni 60% merupakan kondisi paling baik dari
setiap percobaan yang telah dilakukan.
6.2 Saran
Saran yang dapat menjadikan pengembangan dan perbaikan dalam pembuatan
pemanas air atau water heater adalah :
a. Perlu dilakukan penelitian terkait dengan panjang rambatan kalor pada material
pipa tembaga yang di aliri kalor secara continous yang berhubungan dengan
titik lebur dari material yang saling bersentuhan.
b. Perlu penelitian untuk mengetahui kalor yang hilang selama proses pemanasan
air dalam water heater supaya mengetahui besarnya kalor yang di serap oleh
aliran air dalam pipa dari kalor hasil pembakaran bahan bakar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
DAFTAR PUSTAKA
Anonim,2013. Gas Water Heater, http://cdn.amybsells.com/wp-content/uploads/2007/08/gas_water_header.jpg, (diakses 07 Maret 2014)
Anonim,2013. Tankless Gas Water Heater Diagram, http://www.mammothplumbing.com/wp-content/uploads/2013/06/Tankless-Gas-Water-Heater-Diagram-1.png, (diakses 07 Maret 2014)
Anonim.2013. Detail Produk Wasser WH506A (LPG), http://tokopompaair.com/water-heater/wasser-wh-506a-lpg/, (diakses 08 Maret 2014) Acton,Q. Ashton, PhD. 2013. Alkadienes—Advances in Research and Application: 2013 Edition: ScholarlyBrief. Oxford:ScholarlyEditions.
Carson Dunlop,2011. High Efficiency Gas Water Heater, http://njplumbingandheating.com/wp-content/uploads/2012/04/water-heater-efficiency.gif, (diakses 07 Maret 2014) Geankoplis, Christie J. 1993. Transport Process and Unit Operations. New Jersey: Prentice Hall. Holman,J.P, 1993, Perpindahan Kalor,Edisi Keenam, Jakarta:Erlangga.
K’ledgeBldr. 2011. Electric&Gas Fired Hot Water Heaters, http://www.city-data.com/forum/house/1458198-water-heater-urban-myths-about-quality-2.html, (diakses 08 Maret 2014)
Perry, Robert H. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, 4th edition. Singapore: McGraw Hill.
Yunus,Asyari.D.2010.Thermodinamika.Teknik.II.Jakarta: Universitas Dharma Persada.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Term
okop
el
Gelas
Ukur
Tungku
Komp
or
Tabu
ng L
PG
Kran
Air
Air
Ding
in
Air
Pana
s
Pipa
Spira
l
-
-
-Ite
mQt
'yOp
erat
ion
Item
Hard
.HRc
.Dim/
Dwg.No
.
NS :
Dwg.No
.
SN :
MU :
Rem/
Seat
No.
DT: .
..F
: 3Ma
teria
l
Val
Chk
Dwn
Wt
:
Assy
.
Regist
er :
Deta
il of
: ...
Title
2000
>100
040
0>1
20
Desc
riptio
n
1000
>400
120
>30
60.5
Nom
30>6SN
258
440
- Mi
ddle
____
____
____
____
Name
__ ______RI
Origin :
____
____
____
____
RNo.
__._
_.__
__._
_.__
__._
_.__
__._
_.__
Date
0.5
0.3
0.2
0.1
Tol-
1.20.8
Dh
arma
Sc :
1 : 1
0
Wat
er H
eate
r
20.01.2
014
Yani
-
WHI
--
-
Univer
sita
s Sa
nata
-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
4
21
WHI -
2-
Item
Qt'y
Oper
ation
Item
Hard
.HRc
.Dim/
Dwg.No
.
NS :
Dwg.No
.
SN :
MU :
Rem/
Seat
No.
DT: .
..F
: 3Ma
teria
l
Val
Chk
Dwn
Wt
:
Assy
.
Regist
er :
Deta
il of
: ...
Title
2000
>100
040
0>1
20
Desc
riptio
n
1000
>400
120
>30
60.5
Nom
30>6SN
258
440
- Mi
ddle
____
____
____
____
Name
__ ______RI
Origin :
____
____
____
____
RNo.
__._
_.__
__._
_.__
__._
_.__
__._
_.__
Date
0.5
0.3
0.2
0.1
Tol
1.2
Plat
t=0
.5
0.8
Dh
arma
Sc :
1 : 5
Tung
ku W
ater
Hea
ter
17.01.2
014
Yani
-
WHI
-
11
Plat
t=0
.5To
p Co
ver
WHI -
3
WHI -
1
-
111
Inside
Bod
yOu
tside
Body
Boto
m Co
ver
234
Plat
t=0
.5Pl
at t=0
.5
Univer
sita
s Sa
nata
WHI -
4
450 150
601
420
420
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Universitas Sanata
ItemQt'yOperationItemHard.HRc.
Dim/Dwg.No.
NS :MU :
Rem/Seat No.
DT: ...F : 4
Material
ValChkDwn
Wt :
Assy.
Register :
Detail of : ...
Title2000>1000
400>120
Description
1000>400
120>30
60.5Nom 30
>6SN 258440 - Middle
________
________Name
____
____RI
Origin :
________
________RNo.
__.__.____.__.__
__.__.____.__.__Date0.50.30.20.1Tol 1.20.8
-
Dharma
Sc : -Yani17.01.2013
Top Cover
WHI - 1SN :
Dwg.No.
-
1 1 -Plat t=0.5Top Cover
1 : 10
-
*Break all sharp 0.2x45
320
320
420
420
50
t=0.5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
320
320
0.5
Universitas Sanata
ItemQt'yOperationItemHard.HRc.
Dim/Dwg.No.
NS :MU :
Rem/Seat No.
DT: ...F : 4
Material
ValChkDwn
Wt :
Assy.
Register :
Detail of : ...
Title2000>1000
400>120
Description
1000>400
120>30
60.5Nom 30
>6SN 258440 - Middle
________
________Name
____
____RI
Origin :
________
________RNo.
__.__.____.__.__
__.__.____.__.__Date0.50.30.20.1Tol 1.20.8
-
Dharma
Sc : -Yani17.01.2013
Inside Body
WHI - 2SN :
Dwg.No.
-
1 2 -Plat t=0.5Inside Body
1 : 10
-
*Break all sharp 0.2x45
450
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
400
400
0.5
Universitas Sanata
ItemQt'yOperationItemHard.HRc.
Dim/Dwg.No.
NS :MU :
Rem/Seat No.
DT: ...F : 4
Material
ValChkDwn
Wt :
Assy.
Register :
Detail of : ...
Title2000>1000
400>120
Description
1000>400
120>30
60.5Nom 30
>6SN 258440 - Middle
________
________Name
____
____RI
Origin :
________
________RNo.
__.__.____.__.__
__.__.____.__.__Date0.50.30.20.1Tol 1.20.8
-
Dharma
Sc : -Yani17.01.2013
Outside Body
WHI - 3SN :
Dwg.No.
-
1 3 -Plat t=0.5Outside Body
1 : 10
-
*Break all sharp 0.2x45
450
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Universitas sanata
ItemQt'yOperationItemHard.HRc.
Dim/Dwg.No.
NS :MU :
Rem/Seat No.
DT: ...F : 4
Material
ValChkDwn
Wt :
Assy.
Register :
Detail of : ...
Title2000>1000
400>120
Description
1000>400
120>30
60.5Nom 30
>6SN 258440 - Middle
________
________Name
____
____RI
Origin :
________
________RNo.
__.__.____.__.__
__.__.____.__.__Date0.50.30.20.1Tol 1.20.8
-
Dharma
Sc : -Yani17.01.2013
Bottom Cover
WHI - 4SN :
Dwg.No.
-
1 4 -Plat t=0.5Bottom Cover
1 : 10
-
*Break all sharp 0.2x45
150
400
50
0.5400
50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI