DIAMETER PIPA 0,5 INCHI TANPA PENUTUP ATAS DAN DENGAN PENUTUP ATAS SKRIPSI

Gratis

0
1
140
7 months ago
Preview
Full text
(1)PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 10 METER DAN DIAMETER PIPA 0,5 INCHI TANPA PENUTUP ATAS DAN DENGAN PENUTUP ATAS SKRIPSI Untuk memenuhi sebagai persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin diajukan oleh : SUKRESNA BAYU PRABAWA 105214055 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2014 i

(2) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI WATER HEATER WITH 10 METERS LENGTH OF PIPE AND 0,5 INCHES DIAMETER, WITH AND WITHOUT TOP COVER FINAL PROJECT As parlial fulfillment of the requirement to obtain the Sariana Telcnik degree in Mechanical Engineering 6'yr=q[<1aS By: SUKRESNA BAYU PRABAWA 10s214055 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAI, ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSTTY YOGYAKARTA 2014

(3) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI WATER HEATER DENGAI{ PANJAI\IG PIPA 10 METER DAI{ DIAMETER pIpA 0,5INCHI TANPA pEI\tUTUp ATAS IIAI{ DENGA}I PEI{UTT]P ATAS PembimbingUtama k Yogyakarta, 24 PK. Purwadi, M.T. llt luli 2014

(4) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI WATER T{EATER DENGA}I PANJA}IG PIPA 10 METER DA}[ DIAMETER PIPA 0,5 INCHI TAIiPA PENUTUP ATAS DATY DENGA}I PEI\ruTUP ATAS Dipersiapkan dan disusun oleh : S{'KRESNA BAYT' PRABAWA 105214055 Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal 24 Juli2014 Susunan Dewan Penguji Namalengkap: Dr. Drs. (Vet) Asan Damanih M.Si. Ketua Sekretaris : Anggota : Doddy Purwadianto, S.T., MT Ir. PK Purwadi, M.T Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Yogyakart4 24luli2014 Fakultas Sains dan Teknologi t#€ ff) Rosa, S.Si., M.Sc. IV

(5) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI PERI\-YATAAhI KEASLIAN KARYA Dengan ini kami menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak memuat karya yang pernah diajukan disuatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan kami juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah tertulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Yogyakart4 24Juli20l4 Sukresna Bayu Prabawa V

(6) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI LEMBAR PER}TYATAAI\I PERSETUJUAIY PUBLIKASI KARYA ILMIAH T]NTUK KEPENTINGAI\I AKADEMIS Yang bertanda tanga( di bawatr inr" saya rnahasisrva Uuiversitas Sana*a Dharma: Nama : Sukresna Bayu Prabawa Nomor Mahasiswa : 105214055 Derni pengembangan ilmu Pengetahuan, saya memberikan Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul kepada : Water Heater dengan panjang pipa 10 meter dan diamaer pipa 0,5 inchi tanpa penutup alas dan dcngan penutap atas beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengelolanya dalam bentuk data, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain, untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap tercanfum nama saya sebagai penulis. Demikian pemyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Yogyakart4 24Juli}Al4 Yang menyatakan, VI

(7) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI KATA PENGAFITAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan dan penulisan Skripsi, yang berjudul " Water heater dengan ponjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup otas " tepat waktu. Skripsi ini merupakan salah satu syarat mendapatkan gelar sarjana teknik di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dhanna. Skripsi ini membahas mengenai pembuatan dan karakteristik Water Heoter.Informasi terkait Water Heater ini diharapkan dapat digunakan sebagai salah satu alat yang dapat digunakan di kehidupan sehari - hari sebagai pemanas air untuk keperluan mandi. Penulis menyadari dalam menyelesaikan penelitian dan penyusunan Skripsi melibatkan banyak pihak. Penulis mengucapkan terimakasih kepada 1. : Paulina Heruningsih Prima Ros4 S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. 2. h. PK. Purwadi, M.T. selaku dosen Pembimbing Skripsi dan selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. 3. Dr. Drs. (Vet.) Asan Damanih M.Si. sekalu Dosen Pembimbing Akademik Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. vil

(8) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 4. Kepala Laboratorium dan Staf Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. 5. Sajryem dan Sugiyarta selaku orang tua yang telah memberi dukungan baik material maupun spiritual hingga saat ini. 6. Keluarga besar Nenek Mangun Pawiro yang telah memberi dorongan dan sefiutgat agar terselesaikarnya Skripsi ini. 7. Kressetiyarini Sujiati dan Annisa Rose Daniati, Anna Maria Imaculat4 Basuki Nugroho Susanto, Jufrianus Seran yang telah memberikan mendorong dan semangat agar terselesaikan Skripsi ini. 8. Rekan - rekan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. 9. Keluarga besar Komando Resimen Mahasiswa Mahakarta Satuan Menwa Ignatian Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 10. Seluruh Dosen dan karyawan Prodi reknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyalcarta. Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan masukan, kritilq dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempumakannya. semoga Skripsi ini dapat bermanfaaf baik bagi penulis maupun pembaca. Trimakasih. Yogyakart4 vilt 24luli20l4

(9) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ……………………………………………………………..I TITLE PAGE ........................................................................................................ II HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ III HALAMAN PENGESAHAN ..............................................................................IV HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ......................................... V HALAMAN PERNYATAAN PEMPUBLIKASIAN KARYA ........................VI KATA PENGANTAR ........................................................................................ VII DAFTAR ISI .........................................................................................................IX DAFTAR TABEL .......................................................................................... XVIII DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... XX ABSTRAK ...................................................................................................... XXIV BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang .......................................................................................... 1 1.2. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3 1.3. Batasan Masalah........................................................................................ 4 1.4. Manfaat Penelitian .................................................................................... 4 ix

(10) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Dasar Teori ................................................................................................ 5 2.1..1. Perpindahan kalor...................................................................................... 5 5.1.1.1 Perpindahan Panas Konveksi .................................................................... 5 5.1.2.1 Perpindahan Panas Konduksi .................................................................... 6 5.1.3.1 Perpindahan panas Radiasi........................................................................ 7 2.1..2. Perancangan Saluran Air ........................................................................... 9 2.1..3. Isolator..................................................................................................... 11 2.1..4. Sirip ......................................................................................................... 12 2.1..5. Liquified Petroleum Gas (LPG) .............................................................. 12 2.1..6. Saluran Udara Masuk .............................................................................. 14 2.1..7. Saluran Gas Buang .................................................................................. 14 2.1..8. Media Pembakar...................................................................................... 15 2.1..9. Laju Aliran Kalor Yang Diberikan Gas LPG .......................................... 18 2.1..10. Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air ..................................................... 19 2.1..11. Efisiensi ................................................................................................... 20 2.2. Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 20 2.2..1. Bentuk Model Water Heater Yang Ada Dipasaran ................................. 20 2.2..2. Spesifikasi Water Heater Yang Ada Dipasaran ...................................... 26 2.2..3. Hasil Penelitian Water Heater Gas LPG ................................................. 32 x

(11) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB III. PEMBUATAN ALAT 3.1. Persiapan ................................................................................................. 38 3.2. Bahan Pembuatan Water Heater ............................................................. 38 3.3. Sarana Dan Alat Yang Digunakan .......................................................... 40 3.4. Proses Pengerjaan Alat Water Heater ..................................................... 42 3.4.1. Persiapan Menyiapkan Merancang Water Heater ................................... 43 3.4.2. Menyiapkan Alat Dan Bahan .................................................................. 44 3.4.3. Menyiapkan Keperluan Lainnya ............................................................. 44 3.4.4. Pemotong Pipa Tembaga......................................................................... 44 3.4.5. Pelingkaran Pipa...................................................................................... 45 3.4.6. Pembuatan Tabung Luar Dan Tabung Dalam ......................................... 46 3.4.7. Saluran Udara Masuk .............................................................................. 46 3.4.8. Pembuatan Dudukan Pipa ....................................................................... 47 3.4.9. Tabung Udara Dalam .............................................................................. 47 3.4.10. Pemasangan Kompor .............................................................................. 47 3.4.11. Cara Kerja Water Heater ......................................................................... 47 3.5. Hasil Pembuatan...................................................................................... 48 3.6. Kesulitan Dalam Pengerjaan ................................................................... 48 3.7. Pengujian Alat Water Heater Dengan Panjang Pipa 10 Meter Dan Diameter Pipa 0,5 Inchi Dengan Menggunakan 3 Tabung .................... 49 xi

(12) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB IV. METODE PENELITIAN 4.1. Objek Penelitian ...................................................................................... 51 4.2. Skematis Pengujian ................................................................................. 51 4.3. Variasi Penelitian .................................................................................... 52 4.4. Peralatan Pengujian ................................................................................. 52 4.5. Cara Memperoleh Data .......................................................................... 55 4.6. Cara Mengolah Data ............................................................................... 56 4.7. Cara Menyimpulkan ................................................................................ 56 BAB V. HASIL PENGUJIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 5.1. Hasil Pengujian ....................................................................................... 57 5.1.1. Data Hasil Pengujian Water Heater Dengan Panjang Pipa 10 Meter Dan Diameter Pipa 0,5 Inchi Tanpa Penutup Atas ................................. 57 5.1.2. Data Hasil Pengujian Water Heatar Dengan Panjang Pipa 10 Meter Dan Diameter Pipa 0,5 Inchi dengan Penutup Atas ................................ 59 5.2. Penghitungan Tanpa Penutup Atas ......................................................... 60 5.2.1. Penghitungan Water Heater Dengan Panjang Pipa 10 Meter, Diameter Pipa 0,5 Inchi tanpa penutup atas ............................................................ 60 5.2.2. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diberikan Gas LPG Pada Posisi Gas Maksimum Tanpa Penutup Atas ...................................................... 61 xii

(13) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.2.3. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diberikan Gas LPG Pada Posisi Gas Medium Tanpa Penutup Atas ........................................................... 62 5.2.4. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diberikan Gas LPG Pada Posisi Gas Low Tanpa Penutup Atas ................................................................. 62 5.3. Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) Tanpa Penutup Atas ......... 63 5.3.1. Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) Pada Posisi Maksimum Tanpa Penutup Atas ................................................................................ 63 5.3.2. Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) Pada Posisi Medium Tanpa Penutup Atas ........................................................................................... 63 5.3.3. Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) Pada Posisi Low Tanpa Penutup Atas ........................................................................................... 64 5.4. Perhitungan Laju Aliran Massa Air (ṁair) Tanpa Penutup Atas ............. 65 5.4.1. Perhitungan Laju Aliran Massa Air (ṁair) Pada Posisi Maksimum Tanpa Penutup Atas ........................................................................................... 65 5.4.2. Perhitungan Laju Aliran Massa Air (ṁair) Pada Posisi Medium Tanpa Penutup Atas ........................................................................................... 65 5.4.3. Perhitungan Laju Aliran Massa Air (ṁair) Pada Posisi Low Tanpa Penutup Atas ........................................................................................... 66 5.5. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air Tanpa Penutup Atas66 5.5.1. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air Pada Posisi Maksimum Tanpa Penutup Atas ............................................................. 66 xiii

(14) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.5.2. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air Pada Posisi Medium Tanpa Penutup Atas .................................................................. 67 5.5.3. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air Pada Posisi Low Tanpa Penutup Atas ................................................................................ 67 5.6. Efisiensi Water Heater Tanpa Penutup Atas ........................................... 68 5.6.1. Perhitungan Efisiensi (  ) Kompor Gas Dapat Menggunakan Persamaan (2.4) ....................................................................................... 68 5.6.2. Perhitungan Efisiensi (  ) Pada Posisi Maksimum Tanpa Penutup Atas 68 5.6.3. Perhitungan Efisiensi (  ) Pada Posisi Medium Tanpa Penutup Atas..... 69 5.6.4. Perhitungan Efisiensi (  ) Pada Posisi Low Tanpa Penutup Atas ........... 69 5.7. Hasil Pengujian Alat Water Heatar Dengan Panjang Pipa 10 Meter Dan Diameter Pipa 0,5 Inchi Data Pertama Tanpa Penutup Atas ........... 69 5.7.1. Hasil Grafik Dari Alat Water Heater Tanpa Penutup Atas ..................... 71 5.7.2. Grafik Hubungan Debit Air Dengan Suhu Air Yang Keluar .................. 72 5.7.3. Grafik Hubungan Debit Air Dengan Laju Aliran Kalor Pemanas Air .... 73 5.7.4. Grafik Hubungan Debit Air Dengan Efisiensi Water Heater................. 75 5.7.5. Pembahasan Tanpa Penutup Atas ........................................................... 76 5.7.5.1 Pembahasan Penelitian Pertama Water Heater Dengan Panjang Pipa 10 Meter, Diameter Pipa 0,5 Inchi Tanpa Menggunakan Penutup Atas . 76 5.8. Penghitungan Dengan Penutup Atas ....................................................... 84 xiv

(15) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.8.1. Penghitungan Water Heater Dengan Panjang Pipa 10 Meter, Diameter Pipa 0,5 Inchi dengan menggunakan penutup atas ................................. 84 5.8.2. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diberikan Gas LPG Pada Posisi Gas Maksimum Dengan Penutup Atas.................................................... 85 5.8.3. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diberikan Gas LPG Pada Posisi Gas Medium Dengan Penutup Atas ........................................................ 85 5.8.4. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diberikan Gas LPG Pada Posisi Gas Low Dengan Penutup Atas .............................................................. 85 5.9. Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) Dengan Penutup Atas ........ 86 5.9.1. Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) Pada Posisi Maksimum Dengan Penutup Atas .............................................................................. 86 5.9.2. Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) Pada Posisi Medium Dengan Penutup Atas .............................................................................. 87 5.9.3. Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) Pada Posisi Low Dengan Penutup Atas ........................................................................................... 88 5.10. Perhitungan Laju Aliran Massa Air (ṁair) Dengan Penutup Atas ........... 88 5.10.1. Perhitungan Laju Aliran Massa Air (ṁair) Pada Posisi Maksimum Dengan Penutup Atas .............................................................................. 88 5.10.2. Perhitungan Laju Aliran Massa Air (ṁair) Pada Posisi Medium Dengan Penutup Atas ........................................................................................... 89 xv

(16) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.10.3. Perhitungan Laju Aliran Massa Air (ṁair) Pada Posisi Low Dengan Penutup Atas ........................................................................................... 89 5.11. Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air Dengan Penutup Atas ... 90 5.11.1. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air Pada Posisi Maksimum Dengan Penutup Atas ........................................................... 90 5.11.2. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air Pada Posisi Medium Dengan Penutup Atas ............................................................... 90 5.11.3. Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air Pada Posisi Low Dengan Penutup Atas .............................................................................. 91 5.12. Efisiensi Water Heater Dengan Penutup Atas......................................... 92 5.12.1. Perhitungan Efisiensi (  ) Kompor Gas Dapat Menggunakan Persamaan (2.4) ......................................................................................................... 92 5.12.2. Perhitungan Efisiensi (  ) Pada Posisi Maksimum Dengan Penutup Atas ………………………………………………………………………….92 5.12.3. Perhitungan Efisiensi (  ) Pada Posisi Medium Dengan Penutup Atas .. 92 5.12.4. Perhitungan Efisiensi (  ) Pada Posisi Low Dengan Penutup Atas ........ 93 5.13. Pengujian Water Heatar Dengan Panjang Pipa 10 Meter Dan Diameter Pipa 0,5 Inchi Dengan Penutup Atas....................................................... 93 5.13.1. Hasil Grafik Dari Alat Water Heater Pada Posisi Maksimum Dengan Penutup Atas ........................................................................................... 95 5.13.2. Grafik Hubungan Debit Air Dengan Suhu Air Tang Keluar .................. 96 xvi

(17) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.13.3. Grafik Hubungan Debit Air Dengan Laju Aliran Kalor Pemanas Air .... 97 5.13.4. Grafik Hubungan Debit Air Dengan Efisiensi Water Heater................. 99 5.14. Pembahasan Dengan Penutup Atas ....................................................... 100 5.14.1. Pembahasan Penelitian kedua Water Heater Dengan Panjang Pipa 10 Meter, Diameter Pipa 0,5 Inchi Dengan Penutup Atas ......................... 100 BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan ........................................................................................... 109 6.2. Saran ...................................................................................................... 110 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 111 LAMPIRAN ........................................................................................................ 112 xvii

(18) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Konduktivitas termal dan titik lebur………………………….. 10 Tabel 2.2 konduktivitas termal………………………………………….. 12 Tabel 2.3 Data Pemanasan dan Efisiensi Bahan Bakar…………………. 13 Tabel 2.4 Keseimbangan komposisi udara keadaan kering……………... 14 Tabel 4.1 Kondisi Debit air pada Gas Maksimal………………………... 55 Tabel 4.2 Pengukuran debit……………………………………………... 55 Tabel 5.1 Hasil pembakaran gas LPG pada pengamatan alat water heater.......................................................................................... 57 Tabel 5.2 Hasil Pengujian pada posisi gas maksimum data pertama……. 58 Tabel 5.3 Hasil Pengujian pada posisi gas medium data pertama………. 58 Tabel 5.4 Hasil Pengujian pada posisi gas low data pertama…………… 58 Tabel 5.5 Hasil pembakaran gas LPG pada pengamatan alat water heater.......................................................................................... 59 Tabel 5.6 Hasil Pengujian pada posisi gas maksimum data kedua……… Tabel 5.7 Hasil Pengujian pada posisi gas medium data kedua…………. 60 Tabel 5.8 Hasil Pengujian pada posisi gas low data kedua……………… Tabel 5.9 Hasil pembakaran gas LPG pada pengamatan alat water 59 60 heater.......................................................................................... 61 Tabel 5.10 Hasil penghitungan alat water heater dengan posisi gas maksimum.................................................................................. Tabel 5.11 Hasil penghitungan alat water heater dengan posisi gas xviii 70

(19) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI medium...................................................................................... 70 Tabel 5.12 penghitungan alat water heater dengan posisi gas low............. 71 Tabel 5.13 Hasil pembakaran gas LPG pada pengamatan alat water heater......................................................................................... Tabel 5.14 85 Hasil penghitungan alat water heater dengan posisi gas maksimum.................................................................................. 94 Tabel 5.15 penghitungan alat water heater dengan posisi gas medium...... 94 Tabel 5.16 Hasil penghitungan alat water heater dengan posisi gas low.... 95 xix

(20) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Saluran pipa water heater pada kondisi konveksi……... 6 Gambar 2.2 Saluran pipa water heater pada kondisi konduksi……... 7 Gambar 2.3 Saluran pipa water heater pada kondisi radiasi………… 8 Gambar 2.4 Tabung water heater……………………………………. 8 Gambar 2.5 Media pembakaran High Pressure menggunakan bahan bakar LPG………………………………………………. Gambar 2.6 Media pembakaran Low Pressure menggunakan bahan bakar LPG………………………………………………. Gambar 2.7 15 16 Media pembakaran High Pressure menggunakan bahan bakar LPG………………………………………………. 17 Gambar 2.8 Media pembakaran menggunakan bahan bakar LPG…... 17 Gambar 2.9 Media pembakaran menggunakan bahan bakar LPG…... 18 Gambar 2.10 Bentuk model water heater menggunakan in dan out….. 21 Gambar 2.11 Bentuk model water heater……………………………... 22 Gambar 2.12 Bentuk model water heater dengan menggunakan blower…………………………………………………... 23 Gambar 2.13 Bentuk model water heater tanpa blower………………. 24 Gambar 2.14 Bentuk model water heater……………………………... 25 Gambar 2.15 Water heater T - 1…..………………………………...... 26 Gambar 2.16 Water heater T - 2……………………………………… 27 Gambar 2.17 Water heater T - 3……………………………………… 29 xx

(21) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 2.18 Water heater T - 4……………………………………… 30 Gambar 2.19 Water heater T - 5……………………………………… 31 Gambar 3.1 Plat galvalum…………………………………………… 39 Gambar 3.2 Besi strip………………………………………………... 39 Gambar 3.3 Baut dan Mur…………………………………………… 39 Gambar 3.4 Besi nako……………………………………………….. 40 Gambar 3.5 Sirip……………………………………………………... 40 Gambar 3.6 APPA 5.1 dan Gelas ukur………………………………. Gambar 3.7 Stopwatch dan Drey…………………………………….. 42 Gambar 3.8 Rancangan water heater………………………………... 43 Gambar 3.9 Water heater tampak dari bawah……………………….. 43 Gambar 3.10 Water heater tampak dari luar………………………….. 44 Gambar 3.11 Proses pemotongan pipa………………………………... 45 Gambar 3.12 Proses Pelingkaran pipa………………………………… 45 Gambar 3.13 Pengambilan data………………………………………. 49 Gambar 4.1 Gambar 4.1 Skema rangkaian alat……………………… 51 Gambar 4.2 Tabung berisi gas LPG…………………………………. 53 Gambar 4.3 Stopwatch, Termokopel, Kalkulator, Kompor, APPA…. 54 Gambar 4.4 Gelas ukur, Alat tulis…………………………………… 54 Gambar 5.1 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada 42 kondisi maksimum……………………………………... 72 Gambar 5.2 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada kondisi medium……………………………………….... 72 xxi

(22) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 5.3 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada kondisi low……………………………………………... 73 Gambar 5.4 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi maksimum………………………………... Gambar 5.5 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi medium…………………………………… Gambar 5.6 82 Perbandingan debit air dengan efisiensi dengan 3 variasi percobaan……………………………………………….. Gambar 5.13 81 Perbandingan debit air dengan Laju aliran kalor (qair), kW dengan 3 variasi percobaan………………………… Gambar 5.12 76 Perbandingan Debit air dengan suhu keluar dengan 3 variasi percobaan……………………………………….. Gambar 5.11 75 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi low……………………………………………….. Gambar 5.10 75 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi medium…………………………………………... Gambar 5.9 74 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi maksimum……………………………………….. Gambar 5.8 74 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi low………………………………………... Gambar 5.7 73 83 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada kondisi maksimum……………………………………... 96 Gambar 5.14 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada xxii

(23) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI kondisi medium………………………………………… 96 Gambar 5.15 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada kondisi low……………………………………………... 97 Gambar 5.16 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi maksimum………………………………... Gambar 5.17 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi medium…………………………………… Gambar 5.18 105 Perbandingan debit air dengan Laju aliran kalor (qair), kW dengan 3 variasi percobaan………………………… Gambar 5.24 100 Perbandingan Debit air dengan suhu keluar dengan 3 variasi percobaan……………………………………….. Gambar 5.23 99 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi low……………………………………………….. Gambar 5.22 99 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi medium…………………………………………... Gambar 5.21 98 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi maksimum……………………………………….. Gambar 5.20 98 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi low………………………………………... Gambar 5.19 97 106 Perbandingan debit air dengan efisiensi dengan 3 variasi percobaan……………………………………………….. xxiii 107

(24) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI ABSTRAK Air hangat sudah menjadi salah satu kebutuhan yang diperlukan dalam kehidupan masyarakat sehari - hari, dimana semua orang yang berkecukupan, anak kecil, orang sudah lanjut usia untuk kebutuhan mandi dengan air hangat. Air hangat juga dibutuhkan para karyawan atau pekerja yang pulang malam hari di rumah, untuk memulihkan kelelahan akibat kerja. Tujuan dari penelitian adalah : (a) merancang dan membuat water heater tanpa penutup atas dan dengan penutup atas, (b) mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar water heater tanpa penutup atas dan dengan penutup atas, (c) mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor tanpa penutup atas dan dengan penutup atas, (d) menghitung kalor yang diterima air dari water heater tanpa penutup atas dan dengan penutup atas, (e) menghitung kalor yang diberikan gas LPG tanpa penutup atas dan dengan penutup atas, (f) menghitung efisiensi water heater tanpa penutup atas dan dengan penutup atas, (g) menentukan debit air dan efisiensi water heater yang menghasilkan suhu air keluar sebesar 38 – 40 oC (suhu air untuk mandi). Penelitian water heater ini dilakukan sebanyak dua kali yaitu pertama penelitian tanpa penutup atas water heater dan kedua dengan penutup atas. Lokasi penelitian di laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tinggi water heater 30 cm, diameter luar water heater 30 cm, panjang pipa tembaga 10 meter dibuat dengan 2 lintasan. Banyaknya tabung water heater terdiri dari 3 tabung yaitu tabung bagian dalam mempunyai lubang sebanyak 90 dengan diameter lubang 5 mm, tabung bagian tengah mempunyai lubang sebanyak 60 dengan diameter 8 mm, tabung bagian luar tampa lubang. Bahan pipa dari tembaga dengan diameter dalam 0,5 inchi = 12,7 mm. Pipa bersirip dengan jumlah sirip 4 dan panjang sirip 20 cm dengan berbentuk pipih. Sirip dari pipa tembaga dengan diameter 0,5 inchi = 12,7 mm, variasi yang dilakukan pada water heater ini adalah gas LPG selama tiga kali yaitu mulai dari gas maksimum, medium, dan low. Hasil dari penelitian didapatkan (a) Water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa peutup atas dan dangan pentup atas dibuat dengan baik sehingga dapat bersaing dengan water heater yang ada di pasaran. (b)Mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar water heater tanpa penutup atas dinyatakan dengan persamaan : Tout = 120,2(m)(kW.( ))– 0,45 sedangkan yang menggunakan penutup atas dinyatakan dengan persamaan : Tout = 137,3(m)(kW.( )) -0,46 . (c) Mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor tanpa penutup atas dinyatakan dengan )2) + 0,062(m)(kW.( )) + 9,354 kW persamaan : Qair = -0,009(m)2 (kW.( sedangkan dengan penutup atas dinyatakan dengan persamaan : Qair = 0,017(m)2(kW.( )2) + 0,299(m)(kW.( )) + 11,30kW. (d) Menghitung kalor yang diterima air dari water heater tanpa penutup atas sebesar 9,52407 kW sedangkan dengan penutup atas sebesar 12,4116 kW. (e) Menghitung kalor yang diberikan gas LPG tanpa penutup atas dan dengan penutup atas sebesar 23,74779 xxiv

(25) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI kW. (f) Menghitung efisiensi water heater tanpa penutup atas sebesar 38,12% sedangkan dengan penutup atas sebesar 52,26%. (g)Menentukan debit air dan efisiensi water heater yang menghasilkan suhu air keluar sebesar 38 – 40 oC (suhu air untuk mandi) tanpa penutup atas sebasar 11,4 liter/menit dengan efiseinsi sebesar 38,12% pada suhu air keluar sebesar 39,4oC sedangkan dengan penutup atas sebesar 16,2 liter/menit dengan efisiensi sebesar 52,26% pada suhu air keluar sebesar 39oC. Kata kunci : Water heater, efisiensi, LPG, sirip. xxv

(26) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada zaman sekarang ini banyak masyarakat yang mengunakan air hangat baik anak kecil, dewasa, orang tua, dan orang yang sudah berusia lanjut. Saat ini air hangat sudah menjadi salah satu kebutuhan masyarakat yang diperlukan dalam kehidupan sehari-hari, dimana orang - orang kota yang berkecukupan, anak kecil, orang yang sudah lanjut usia masih membutuhkan air hangat untuk keperluan mandi. Air hangat juga dibutuhkan para karyawan agar waktu pulang kerja dimalam hari dapat untuk memulihkan kelelahan akibat bekerja. Air hangat juga sangat dibutuhkan oleh orang - orang yang tinggal di daerah pegunungan, karena suhu di daerah pegunungan lebih dingin atau temperaturnya lebih rendah dibandingkan dengan di daerah yang di dataran rendah suhunya lebih panas atau terperaturnya tinggi. Kemudian dibidang perhotelan air hangat juga dipergunakan sebagai salah satu fasilitas yang disediakan untuk orang - orang yang menginap di hotel. Selain itu, air hangat juga di pergunakan di rumah sakit, untuk memandikan orang - orang sakit, dan untuk membersihkan alat – alat medis yang ada di rumah sakit. Ada tiga macam jenis water heater antara lain tenaga listrik, energi surya, dan tenaga gas. Water heater tenaga listrik sangat mudah didapatkan di toko – toko elektronik, dan penggunaan water heater ini lebih praktis dibandingkan pemanas air dengan menggunakan tenaga surya. Namun ada juga kekurangannya 1

(27) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI yaitu apabila terjadi pemadaman listrik, maka water heater jenis ini tidak dapat digunakan. Jika terjadi kerusakan sangat sulit untuk memperbaiki. Volume air panas yang dihasilkan water heater listrik terbatas. Jika volume air panas yang dipergunakan sudah digunakan, maka jika ingin dipergunakan lagi harus menunggu waktu water heater untuk memanaskan air. Jika dibandingkan water heater tenaga listrik lebih murah water heater Liquefied petroleum gas (gas LPG). Water heater energi surya cocok diterapkan pada negara tropis karena matahari bersinar sepanjang hari. Namun water heater energi surya kekurangannya sela pemasangan yang rumit. Volume air panas yang dipergunakan terbatas. Bila musim hujan turun water heater tidak dapat lagi digunakan. Selain itu, water heater dengan mengunakan tenaga surya harganya lebih mahal. Water heater tenaga gas LPG mengunakan bahan bakar gas untuk memanaskan air. Water heater ini lebih menguntungkan dibandingkan pemanas air tenaga listrik maupun water heater tenaga surya. Adapun Keuntungannya adalah air panas yang dapat digunakan tidak terbatas. Selama air dapat mengalir, selama itu pula air panas dapat dihasilkan. Dapat dioprasikan kapan saja, tidak tergantung pada listrik ataupun mendung. Dilihat dari sisi ekonomi, water heater gas LPG lebih murah dibandingkan pemanas air lainnya. Kerugian dari pemanas air ini adalah kemungkinan terjadinya kebocoran gas LPG yang mengakibatkan ledakan. Tidak ramah lingkungan, karena menghasilkan gas buang hasil pembakaran gas LPG dan suasana membentuk suara brisik dari proses pembakaran. 2

(28) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Berdasarkan latar belakang di atas, penulis tertarik untuk melakukan penelitian tantang water heater gas LPG. Tujuannya untuk dapat menghitung efisiensi water heater dan suhu keluar di dalam water heater. 1.2 TUJUAN PENELITIAN Tujuan dari penelitian tentang peralatan Water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas ini adalah : a. Merancang dan membuat water heater tanpa penutup atas dan dengan penutup atas. b. Mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar water heater tanpa penutup atas dan dengan penutup atas. c. Mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor tanpa penutup atas dan dengan penutup atas. d. Menghitung kalor yang diterima air dari water heater tanpa penutup atas dan dengan penutup atas. e. Menghitung kalor yang diberikan gas LPG tanpa penutup atas dan dengan penutup atas. f. Menghitung efisiensi water heater tanpa penutup atas dan dengan penutup atas. g. Menentukan debit air dan efisiensi water heater yang menghasilkan suhu air keluar sebesar 38 – 40 oC (suhu air untuk mandi) tanpa penutup atas dan dengan penutup atas. 3

(29) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 1.3 BATASAN MASALAH Batasan masalah yang diambil dalam pembuatan alat water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas ini adalah : a. Tinggi water heater : 30 cm, diameter luar water heater : 30 cm, panjang pipa tembaga : 10 meter dibuat dengan 2 lintasan. b. Banyaknya tabung water heater terdiri dari 3 tabung yaitu tabung bagian dalam mempunyai lubang sebanyak 90 dengan diameter lubang 5 mm, tabung bagian tengah mempunyai lubang sebanyak 60 dengan diameter 8 mm, tabung bagian luar tampa lubang. c. Bahan pipa dari tembaga dengan diameter dalam 0,5 inchi = 12,7 mm. d. Pipa bersirip dengan jumlah sirip : 4 dan panjang sirip 20 cm dengan berbentuk pipih. e. Sirip dari pipa tembaga dengan diameter : 0,5 inchi = 12,7 mm. 1.4 MANFAAT PENELITIAN Manfaat Penelitian tentang Water Heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas adalah: a. Menambah wawasan untuk pengetahuan tentang water heater, b. Dapat dijadikan referensi perpustakan bagi para pembuatan dan para peneliti water heater. c. Dapat sebagai contoh water heater yang dapat digunakan oleh kalangan masyarakat luas. 4

(30) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori 2.1.1 Perpindahan Kalor Perpindahan kalor ialah ilmu untuk meramalkan perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu antara benda atau material. Ilmu perpindahan kalor tidak hanya mencoba menjelaskan bagamana energi kalor itu pindah dari satu kebenda lain, tetapi juga dapat meramalkan laju perpindahan yang terjadi satu benda-kebenda lain. perpindahan energi dari suatu daerah ke dareah yang lainnya yang mengakibatkan beda suhu antara daerah – daerah tersebut. Bila suhu benda semakin tinggi maka benda tersebut akan semakin tinggi suhunya. Pada umumnya perpindahan panas dilakukan dengan cara konveksi, konduksi dan radiasi. 2.1.1.1 Perpindahan Panas Konveksi Perpindahan panas konveksi, menurut Kreith (1991) adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi panas dan gerakan mencampur. Konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi antara permukaan benda padat dan cairan atau gas. Perpindahan energi dengan cara konveksi dari suatu permukaan yang suhunya di atas suhu fluida sekitarnya. Panas akan mengalir dengan cara konduksi dari permukaan ke partikel – partikel fluida yang berbatasan. Energi yang berpindah 5

(31) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI dengan cara demikian akan menaikan suhu dan energi dalam partikel – partikel fluida ini. Kemudian partikel – partikel fluida tersebut akan bergerak ke daerah yang bersuhu rendah di dalam fluida dimana mereka akan bercampur dengan partikel. Pada water heater perpindahan kalor konveksi terjadi pada permukaan dalam pipa ke air yang mengalir di dalam pipa. Perpindahan panas atau kalor konveksi pada pipa water heater Gambar 2.1 bergerak dari posisi B ke C. A A B B C C B B A A Fluida (air) Gambar 2.1 Saluran pipa water heater pada kondisi konveksi 2.1.1.2 Perpindahan Panas Konduksi Perpindahan panas konduksi, menurut Kreith (1991) adalah proses dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke dareah yang bersuhu rendah didalam satu medium baik padat maupun gas dan cair diantara medium – medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung. Pada water heater perpindahan panas konduksi dapat ditemukan pada perpindahan kalor dari 6

(32) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI permukaan luar pipa ke permukaan pipa bagian dalam. Perpindahan panas konduksi pada gambar pipa water heater Gambar 2.2 berjalan dari posisi A ke B. A A B B C C B B A A Fluida (air) Gambar 2.2 Saluran pipa water heater pada kondisi konduksi 2.1.1.3 Perpindahan Panas Radiasi Perpindahan panas radiasi, menurut Koestoer (2002) adalah proses perpindahan panas melalui gelombang electromagnet atau paket – paket energi (photon) yang dapat di bawa sampai jarak yang sangat jauh tampa memerlukan interaksi dengan medium yang terjadi pada ruang vakum dan jumlah yang dipancarkan sebanding dengan temperatur benda. Pada water heater perpindahan panas radiasi dapat dijumpai pada perpindahan panas antara: a. Dinding permukaan dalam dengan permukaan tabung luar pada water heater. b. Dinding tabung luar dengan lingkungan. Perpindahan panas radiasi dan konduksi pada gambar pipa water heater Gambar 2.3 berjalan dari A dengan lingkungan sekitar water heater. Pada gambar tabung water heater Gambar 2.4 berjalan dari B ke A. 7

(33) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Lingkungan sekitar water heatar Lingkungan sekitar water heatar A A B B C C B B A A Fluida (air) Lingkungan sekitar water heatar Lingkungan sekitar water heatar Gambar 2.3 Saluran pipa water heater pada kondisi radiasi A B C D E F G H I Gambar 2.4 Tabung water heater 8

(34) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.1.2 Perancangan Saluran Air Pada waktu perancangan saluran air pada pipa water heater, pipa tembaga dibentuk spiral hal ini didasari karena rancangan water heater yang menggunakan gas sebagai bahan pembakaran. Perancangan spiral dibuat agar pada waktu pemanasan water heater ini mendapatkan hasil yang maksimal seperti yang di inginkan. Water heater ini berbentuk spiral dibuat dengan menggunakan dua lintasan dengan panjang pipa 10 meter. Kekasaran permukan pipa saluran air juga perlu diperhitungkan karena saluran air harus dalam permukaan halus. Bila permukaan saluran air pada water heater kasar maka dapat menghambat laju pipa saluran air. Dalam pembuatan saluran air kalau bisa tidak ada pembelokan, jika terpaksa ada pembelokan sudutnya harus besar. Oleh karena itu sudut yang digunakan diatas 90 derajat agar pembelokan bisa terjadi secara halus. Hal ini dimaksudkan agar fluida yang ada pada saluran air tidak terjadi gesekan antara fluida dengan pipa saluran air. Pada pemilihan bahan perancangan saluran air, bahan yang digunakan harus mudah menghantarkan kalor atau kunduktivitas panas yang tinggi. Bahan yang digunakan mampu menghantarkan kalor secara konduksi dengan besar. Kalor yang diberikan dari api mudah di terima oleh pipa saluran air. Tentu pada pemilihan bahan perlu mempertimbangkan harga pipa saluran air. Terjangkau, tidak mahal, misalkan bisa mengunakan tembaga. Pada water heater ini bahan yang digunakan tembaga sebagai sirip dan pipa saluran air, tembaga sebagai media untuk aliran air. Berdasarkan nilai termal bahan tembaga murni memiliki 9

(35) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI nilai kunduktivitas 386 W/m. oC, titik lebur pada tembaga mencapai suhu 600 oC. Bila dibanding dengan alumunium konduktivitas termal tidak jauh dengan tembaga, konduktivitas alumunium 204 W/m.oC dengan titik lebur pada alumunium 400 oC. Maka dalam pemilihan bahan, bahan yang digunakan untuk pembuatan water heater yaitu tembaga. Bila pembuatan water heater menggunakan alumunium bahan tersebut akan melebur. Perancangan water heater perlu melakukan pemilihan bahan dan bahan tersebut korosi atau tidak. Untuk itu pemilihan bahan pada alat water heater sangatlah penting. Biasanya bila pemilik rumah berpergian jauh untuk beberapa hari maka water heater bisa terjadi korosi. Bila terjadi korosi air yang digunakan untuk kebutuhan sehari – hari akan menjadi kotor. Tabel 2.1 Konduktivitas termal dan titik lebur (Holman, 1991), Perpindahan Kalor, Edisi Keenam, Erlangga : Jakarta) Konduktivitas Termal W/m.oC Suhu titik lebur o C Tembaga murni 386 600 Perak murni 419 400 Baja karbon 54 1200 Alumunium murni 204 400 Kuningan 111 400 Besi murni 73 1200 Bahan Logam Dalam pelilihan pipa saluran air harus dipilih dengan sedemikian rupa, karena jika pipa saluran air besar maka hambatan yang dimiliki oleh pipa saluran air semakin kecil. Bila semakin besar pipa saluran air maka, gaya gesekan dengan 10

(36) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI pipa yang dihasilkan semakin kecil. Disisi lain, semakin besar diameter saluran air, suhu yang dihasilkan oleh water heater akan semakin kecil. Pada perancangan saluran air, pipa water heater yang dibuat pada penelitian kontak langsung dengan api. Hal ini dilakukan agar panas kalor yang diterima oleh water heater dapat kontak langsung dengan pipa water heater. Saluran air pada water heater agar cepat menghasilkan suhu air hangat yang diiginkan. Untuk itu perlu dilakukan kontak langsung dengan api. Bila tidak kontak langsung maka pemanas air pada water heater akan lama dan pemanasan pada water heater ini terjadi secara konduksi. 2.1.3 Isolator Pada penjelasan umum isolator panas adalah bahan yang digunakan untuk mengisolasi suatu benda. Pada water heater isolator panas bahan yang digunakan untuk menahan panas yang baik salah satunya udara. Setiap bahan yang digunakan untuk pengklarifikasian untuk di jadikan isolator mempunyai konduktivitas termal. Udaralah yang meliliki konduktivitas yang kecil maka udara merupakan isolator yang baik digunakan dalam pembuatan water heater. Bila semakin kecil konduktivitas termal pada benda, semakin susah kalor akan pindah melalui benda tersebut. Umumnya benda padat logan merupakan konduktor termal yang baik untuk penghantar panas sedangkan zat cair dan gas merupakan konduktor termal yang buruk. Beberapa contoh isolator adalah Busa, Wol, Gabus, dan Udara. Tabel 2.2 menyajikan nilai konduktivitas termal berbagai macam bahan. 11

(37) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Tabel 2.2 konduktivitas termal (http://www.scribd.com/doc/61109210/BAB-II-Termal) Konduktivitas Termal (k) W/moC 0,042 0,040 0,08 - 0,016 0,84 0,024 0,023 Media Gabus Selang wol Kayu Bata Busa Udara 2.1.4 Sirip Sirip berfungsi untuk mendistribusikan panas atau kalor yang memiliki suhu tinggi kesuhu yang lebih rendah melalui alat media. Pada water heater sirip digunakan untuk membantu percepatan terjadinya kenaikan suhu dipermukaan pipa – pipa penyaluran air. Sirip pada water heater terbuat dari tembaga yang memiliki konduktor atau penghantar panas yang baik. Sirip menyerap panas dari pembakaran yang baik, kemudian menyalurkan panas ke pipa – pipa penyaluran air untuk membantu kenaikan suhu pada air yang mengalir didalam pipa tersebut. Adanya sirip, luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida menjadi lebih besar, sehingga proses perpindahan kalor konveksi menjadi besar. Perpindahan kalor konveksi perpindahan dari udara panas ke pipa saluran air. 2.1.5 Liquified Petroleum Gas ( LPG ) Liquified Petroleum Gas atau LPG adalah gas campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Dengan menambah tekanan dan menurunkan suhunya, gas berubah menjadi cair. Komponen gas LPG didominasi 12

(38) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI propana (C3H8) dan butana (C4H10). Elpiji juga mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil, misalnya etana (C2H6) dan pentana (C5H12). Perbandingan komposisi, propana (C3H8) dan butana (C4H10) adalah 30 : 70. LPG lebih berat dari udara dengan berat jenis sekitar 2,01 (dibandingkan dengan udara), tekanan uap LPG cair dalam tabung sekitar 5,0 – 6,2 Kg/cm2. Nilai kalori : 21,000 BTU/lb. Gas dalam tabung berbentuk cair hal karena gas dipampatkan didalam tabung dan terjadi penurunan. Proses pembakaran pada LPG memiliki reaksi sebagai berikut : C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O + energi (panas) Propane + oksigen → karbon dioksida + uap air + panas Gas LPG meliliki daya bakar yang baik dibanding dengan minyak tanah, kayu bakar. Pada penyajian tabel 2.3 Data pemanas dan efisinsi bahan bakar. Tabel 2.3 Data Pemanasan dan Efisiensi Bahan Bakar (http://kemahasiswaan.um.ac.id/wp-content/uploads/2010/04/PKM-AI-10-UMIntan-Tips-Menggunakan-Tabung-LPG-.pdf ) Daya Pemanasan (Kkal/kg) Efisiensi % Kayu Bakar 4000 (Kkal/kg) 15 Arang 8000 (Kkal/kg) 15 Minyak Tanah 11000 (Kkal/kg) 40 Gas kota LPG 4500 (Kkal/kg) 11900 (Kkal/kg) 55 60 Listrik 860 (Kkal/kWh) 60 Bahan Bakar 13

(39) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.1.6 Saluran Udara Masuk Untuk saluran udara masuk pada saat pembakaran terjadi maka api membutuhkan oksigen yang terkandung dalam udara masuk ke water heater agar mendapatkan hasil yang maksimal. Saluran udara pada water heater terdapat pada bawah water heater dibagian lapis luar dan bagian atas yang lubang berbentuk tabung di tengahnya. Hal ini dimaksudkan agar udara dapat masuk kedalam water heater disekitar pembakaran berlangsung. Bila pembakaran ke kurangan udara maka proses pembakaran kurang maksimal. Di karenakan sifat api yang membutuhkan oksigen untuk proses pembakaran api kalau tidak api akan mengarah keluar dari water heater jika udara yang masuk kurang. Pada saat normal oksigen berkisar sekitar 20,95 % dari komposisi udara di bumi. Tabel 2.4 Keseimbangan komposisi udara keadaan kering (http://kuliahnyok.wordpress.com/2012/01/04/keseimbangan-komposisi-udara) Komponen Nitrogen Oksigen Argon Karbon Dioksida Neon Helium Metana Kripton Formula N2 O2 Ar CO2 Ne He CH4 Kr Volume (%) 78,08 20,95 0,934 0,0314 0,00182 0,000524 0,0002 0,000114 Ppm 780,8 209,5 9,34 314 18 5 2 1 2.1.7 Saluran Gas Buang Saluran gas buang berfungsi untuk mengeluarkan pembuangan gas hasil pembakaran di dalam water heater. Saluaran udara pada umumnya terdapat pada bagian atas atau atap pada water heater. Sebagaimana bahwa panas akan 14

(40) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI berpindah tempat, mengalir dari suhu tinggi ke tempat yang bersuhu rendah jika terjadi temperatur berbeda. Panas juga dapat mengalir keatas karena perbedaan massa jenis yang rendah, akibat lebih rendah massa jenis panas akan keluar dan dibuatkan lubang keluar diatas water heater. Pada perancangan water heater yang perlu diingat adalah jangan sampai aliran gas buang yang dapat menyebabkan kondisi api menjadi berantakan. 2.1.8 Media Pembakar Media Pembakar adalah alat yang menghasilkan api atau pun panas, media pembakar banyak variasi. Media pembakar ada yang mengunakan LPG ataupun minyak tanah sebagai bahan bakar. Media pembakar dengan bahan bakar LPG meliliki keunggulan dibanding dengan minyak tanah. Media pembakaran yang beredar di pasaran dan yang digunakan untuk penelitian tentang water heater di sajikan pada Gambar 2.5 Media pembakaran High Pressure menggunakan bahan bakar LPG. Gambar 2.5 Media pembakaran High Pressure menggunakan bahan bakar LPG 15

(41) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Spesifikasi salah satu media pembakaran untuk jenis High Pressure sebagai berikut: Dimensi (mm) : 570 (panjang) x 315 (lebar) x 168 (Tinggi) Daya Pemanasan : 21,8 ( kW/ h) High Pressure Bahan : Besi Tuang Gambar 2.6 Media pembakaran Low Pressure menggunakan bahan bakar LPG Spesifikasi salah satu media pembakaran untuk jenis Low Pressure sebagai berikut: Dimensi (mm) : 610 (panjang) x 360 (lebar) x 160 (Tinggi) Daya Pemanasan : 3500 (K cal/h) Low Pressure Bahan : Die Cast 16

(42) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 2.7 Media pembakaran high Pressure menggunakan bahan bakar LPG Spesifikasi salah satu media pembakaran untuk jenis high Pressure sebagai berikut: Dimensi (mm) : 323 (panjang) x 500 (lebar) x 165 (Tinggi) Daya Pemanasan : 10,62 (kW/h) High Pressure Bahan : Stainless Gambar 2.8 Media pembakaran menggunakan bahan bakar LPG 17

(43) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Spesifikasi salah satu media pembakaran bahan bakar LPG sebagai berikut: Dimensi (mm) : 435 (panjang) x 300 (lebar) x 128 (Tinggi) Daya Pemanasan : 1.90 (kW/h) Bahan : Stainless Stell Gambar 2.9 Media pembakaran menggunakan bahan bakar LPG Spesifikasi salah satu media pembakaran bahan bakar LPG sebagai berikut: Dimensi (mm) : 320 (panjang) x 320 (lebar) x 232 (Tinggi) Daya Pemanasan : 3,66 (kW/h) Bahan : Stainless Stell 2.1.9 Laju Aliran Kalor yang diberikan Gas LPG Kalor yang diberikan oleh gas LPG dapat dihitung dengan persamaan (2.1) Qgas = ṁgas Cgas …(2.1) 18

(44) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Pada persamaan (2.1) ṁgas : laju aliran massa gas LPG yang terpakai (kg/s) Cgas : Kapasitas panas LPG (J/kg), sebesar 11900 (Kkal/kg) (4186,6) J/Kg 2.1.10 Laju Aliran Kalor yang diterima air Laju Aliran Kalor yang diterima air dalam pipa dapat dihitung dalam persamaan (2.2) dan (2.3) , ṁair, cp, Tin um Tout air masuk d air keluar …(2.2) …(2.3) Pada persamaan (2.2) dan (2.3) : Qair : Laju aliran kalor yang diterima air (watt) ṁair : Laju aliran massa air (kg/detik) cp : kalor jenis air (J/kgoC) Tin : suhu air masuk water heater (oC) Tout : suhu air keluar water heater (oC) um : kecepatan rata – rata fluida mengalir (m/s) 19

(45) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI ρ : massa jenis fluida yang mengalir (kg/m3) d : diameter dalam dari saluran (meter) 2.1.11 Efisiensi Untuk mengetahui efisiensi yang dapat dihasilkan water heater, dapat dihitung dengan persamaan : (2.4) …(2.4) Pada persamaan (2.4) : : Efisiensi water Heater (%) : Laju aliran kalor yang diterima oleh air (watt) : Laju aliran kalor yang diberikan gas (watt) 2.2 Tinjauaan Pustaka 2.2.1 Bentuk Model Water Heater yang ada di pasaran Banyak water heater yang beredar dipasaran untuk saat ini, perbedaan yang ada pada masing – masing water heater terdapat pada rancangan pipa water heater. Pada umumnya rancangan pipa pada water heater mengikuti rancangan media pembakarannya. 20

(46) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 2.10 Bentuk model water heater menggunakan in dan out Cara kerja rangkaian water heater pada Gambar 2.10 adalah air masuk kedalam pipa untuk mengisi air bersih yang masuk kedalam tabung water heater , tabung yang penuh terisi air lalu dipanaskan, dalam pemanasan alat water heater perlu menunggu karena air yang ada didalam water heater menuggu penuh. Tungku api pembakaran berada dibawa, air yang ada didalam tabung dipanasi api melalui penapang bukan melalui pipa tembaganya. Bentuk water heater berbentuk tabung yang keinginannya agar air yang dihasilkan lebih banyak. Gas burner yang ada didalam keluar melalui fentilasi yang ada didalam tabung, dengan suhu air yang diinginkan maka air dapat digunakan untuk keperluan mandi. Bila terjadi kelebihan air maka air yang ada didalam tabung akan keluar melalui saluran pembuangan air. Bahan yang digunakan untuk pembuatan water heater tembaga, bahan yang digunakan dari tembaga dikarenakan tembaga memiliki penghantar panas yang baik. 21

(47) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 2.11 Bentuk model water heater Cara kerja water heater, air masuk kedalam pipa kemudian dimasukan ke dalam tabung, air yang ada di dalam tabung dipanaskan menggunakan burner. Pada pembakaran alat water heater yang dibakar adalah penampang bukan pipa tembaga. Bentuk water heater ini seperti tabung agar air yang dihasilkan lebih banyak dan maksimal. Water heater pada Gambar 2.11 tidak sama dengan Gambar 2.10. Perbedaan pada water heater ini pada pembuangan gas buang yang di buat spiral (melingkar). Di buat spiral agar gas buang yang dihasilkan pada water heater dapat terhambat yang mengakibatkan air yang ada didalam tabung cepat panas. Bila suhu air yang sudah dinginkan tercapai dapat digunakan dalam kehidupan sehari – hari (mandi). Pada alat water heater tidak terdapat pembuangan air bila terjadi kelebiahan air dalam tabung. Bahan yang digunakan 22

(48) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI water heater ini tembaga dan penapang dibawah digunakan sebagai burner. Bahan yang digunakan tembaga karena memiliki penghantar panas yang baik. Gambar 2.12 Bentuk model water heater dengan menggunakan blower Cara kerja water heater pada Gambar 2.12 air masuk melalui pipa, air yang dipanasi dengan api kemudian dipanaskan pada permukaan heat exchanger oleh api. Panas api pada water heater disebarkan oleh blower yang ada dibawa api, karena ada perbedaan suhu maka pada permukaan heat exchanger dan pipa yang terisi air akan berpindah. Perpindahan panas ini terjadi secara konduksi. Panas yang ada di heat exchanger akan membuat air menjadi panas dikarenakan terjadinya perpindahan panas dari heat exchanger ke air yang berada didalam pipa. Hal ini terjadi karena pipa tembaga yang melilit di heat exchanger. Air yang sudah panas maka akan dipergunakan dalam kehidupan sehari - hari. Bahan pipa 23

(49) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI yang digunakan pada water heater tembaga karena memiliki penghantar panas yang baik. Gambar 2.13 Bentuk model water heater tanpa blower Cara kerja water heater pada gambar 2.13 hampir sama cara kerjanya dengan gambar 2.12, cara kerja water heater air yang masuk melalui pipa kemudian air dimasuk ke permukaan heat exchanger yang dipanasi dengan api. Pipa yang digunakan oleh water heater terbuat dari bahan tembaga. Bahan yang digunakan tembaga karena tembaga memiliki penghantar panas yang baik. Api yang memanaskan pipa pada water heater tidak menggunakan blower melainkan secara langsung api memanaskan heat exchanger. Akibatnya terjadilah 24

(50) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI perpindahan panas dari heat exchanger ke air yang ada didalam pipa, perpidahan panas pada pipa yang didalamnya terisi air siap digunakan dalam kebutuhan sehari - hari. Gambar 2.14 Bentuk model water heater Cara kerja water heater air masuk melalui pipa saluran air, ketika masuk terdapat sensor air yang digunakan untuk mengontrol air masuk. Air yang sudah melewati sensor pengontrol air melalui heat exchanger dipanasi oleh api. Pipa yang digunakan pada alat water heater terbuat dari pipa tembaga. Pipa yang melilit pada heat exchanger mengantarkan panas yang menghasilkan air didalam pipa tembaga menjadi panas. Perpindahan panas yang terjadi pada alat water ini secara konduksi. Pada alat water heater terjadi perpindahan panas karena ada fentilasi udara yang di masukan melalui pipa dari samping. Fentilasi pada water heater tidak mengunakan kipas atau blower. 25

(51) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.2.2 Spesifikasi water heater yang ada dipasaran Beberapa tinjauan water heater yang dapat di ketahui spesifikasi dari water heater yang ada dipasaran adalah sebagai berikut: Water heater T-1 Gambar 2.15 Water heater T-1 (http://www.rinnai.co.id/product-rinnai/hot-water-solution/instant-gas-waterheater) Pemasangan : Eksternal/Internal Ukuran (PxLxT) mm : 425 x 290 x 127 Berat : 6,1 kg Kapasitas Air Panas : 5 liter/menit 26

(52) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Konsumsi Gas : 0,6 kg/jam Ignition : Baterai Ukuran D Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar Jumlah Outlet :1 Outlet Gas : 0,5 inchi Outlet Air Dingin : 0,5 inchi Outlet Air Panas : 0,5 inchi Tekanan Air Minimun : 0,15 Bar (1,5 mtr) Suhu : 40 - 60 oC Water heater T-2 Gambar 2.16 Water heater T-2 27

(53) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI (http://jualelektronik.com/product/rinnai-gas-water-heater-reu-55rtb/) Pemasangan : Eksternal/Internal Ukuran (PxLxT) mm : 369 x 290 x 137 Berat : 6,1 kg Kapasitas Air Panas : 5 ltr/mnt Konsumsi Gas : 0,8 kg/jam Ignition : Baterai Tekanan Gas : 28 mBar Jumlah Outlet :1-2 Outlet Gas : 0,5 inchi Outlet Air Dingin : 0,5 inchi Outlet Air Panas : 0,5 inchi Tekanan Air Minimun : 0,2 Bar Suhu : 65 oC 28

(54) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Water heater T - 3 Gambar : 2.17 Water heater T – 3 (http://www.tokowaterheater.com) Pemasangan : Eksternal/Internal Ukuran (PxLxT) mm : 300 x 460 x 440 Berat : 6 kg Kapasitas Air Panas : 6 ltr/mnt Konsumsi Gas : 0,5 kg/jam Ignition : Baterai Ukuran D Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar Jumlah Outlet :1-2 Outlet Gas : 0,5 inchi 29

(55) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Outlet Air Dingin : 0,5 inchi Outlet Air Panas : 0,5 inchi Tekanan Air Minimun : 0,2 Bar Suhu :40 – 60 oC Water heater T - 4 Gambar : 2.18 Water heater T – 4 (http://www.tokowaterheater.com) Pemasangan : Vartikel Ukuran (PxLxT) mm : 300 x 460 x 440 Berat : 13 kg Kapasitas Air Panas : 6 ltr/mnt 30

(56) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Konsumsi Gas : 0,5 kg/jam Ignition : Baterai Ukuran D Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar Jumlah Outlet :1-2 Outlet Gas : 0,4 inchi Outlet Air Dingin : 0,4 inchi Outlet Air Panas : 0,4 inchi Tekanan Air Minimun : 0,2 Bar Suhu :75 oC Water heater T – 5 Gambar : 2.19 Water heater T – 5 (http://www.tokowaterheater.com) 31

(57) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Pemasangan : Vertikal Ukuran (PxLxT) mm : 300 x 160 x 480 Berat : 61 kg Kapasitas Air Panas : 6 liter/menit Konsumsi Gas : 0,5 kg/jam Ignition : Baterai Tekanan Gas : 28 mBar Jumlah Outlet :1 Outlet Gas : 0,5 inchi Outlet Air Dingin : 0,5 inchi Outlet Air Panas : 0,5 inchi Tekanan Air Minimun : 0,2 Bar Suhu : 75 oC 2.2.3 Hasil Penelitian Water heater Gas LPG Setiwan (2012) telah melakukan penelitian water heater gas LPG yang berjudul “ Water heater Dengan Panjang Pipa 20 Meter dan 150 Lubang Input Udara” yang bertujuan : (a) Merancang dan membuat water heater. (b) Mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar water heater. (c) Mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor. (d) Menghitung kalor yang diterima air dari water heater. (e) Menghitung kalor yang diberikan gas LPG. (f) Menghitung efisiensi water heater. Penelitian 32

(58) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI tersebut dilakukan dengan batasan – batasan sebagai berikut: (a) Tinggi water heater : 90 cm, diameter pipa : 25 cm, dengan panjang pipa tembaga : 20 meter, dengan 2 lintasan. (b) Banyaknya dinding plat : 2 lapis, plat lapis dalam mempunyai banyak lubang dengan diameter : 2 mm dengan jumlah 150 dan plat luar mempunyai banyak lubang dengan diameter : 1 cm (setinggi 25 cm). (c) Bahan pipa tembaga dengan diameter : 0,9525 cm = 3/8 inchi. (d) Pipa bersirip dengan jumlah sirip : 7 buah dan panjang sirip 50 cm. (e) Sirip dari pipa tembaga dengan diameter : 0,9525 cm. Dari hasil peneilitian tersebut didapatkan : (a) water heater yang dibuat dapat bersaing dengan yang ada dipasaran yang mampu menghasilkan panas dengan temperatur 45oC, pada debit 14 liter/menit. (b) Hubungan antara debit air yang masuk dengan temperatur air yang mengalir dinyatakan dengan persamaan: Tout = 0,279 mair2 - 9,566 mair + 121,9 (mair dalam liter/menit, Tout dalam oC) R2= 0,990 (c) Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor diperlukan dinyatakan dengan persamaan : qair = -171,9 mair2 + 3154 mair + 6873 (mair dalam liter/menit, qair dalam watt) R2=0,967. (d) Kalor yang diterima air dari water heater berkisar antara 17551,8 – 14216,96 watt. Kalor terbesar : 17551,8 watt (e) kalor yang diberikan gas LPG sebesar : 22142,46 watt (f) Hubungan antara debit air yang masuk dengan efisiensi water heater yang dinyatakan dengan persamaan : n = -0,776 mair2 +14,24 mair + 31,04 ( mair dalam liter/menit, n dalam %) R2= 0,976. 33

(59) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Putra (2012) telah melakukan peneltian water heater dengan panjang pipa 20 meter dan 300 lubang masuk udara pada dinding luar. Kesimpulan dari penelitian yang dilaksanakan sebagai berikut : a. Water Heater telah berhasil dibuat dengan baik dan menghasilkan temperatur 42,9 oC pada debit 15 liter/menit sehingga mampu bersaing dengan water heater yang dijual dipasaran. b. Hubungan antara debit air yang mengalir (m) dengan temperatur air keluar water heater (To) dapat dinyatakan dengan persamaan : To = -0,027m3 + 1,126m + 129,9 (m dalam liter/menit, T dalam oC) R2 = 0,0997. Berlaku untuk nilai m antara 2,1 liter/menit sampai dengan 15 liter/menit pada tekanan udara luar saat itu (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 27oC. c. Hubungan antara debit air yang mengalir dengan laju perpindahan kalor dinyatakan dengan persamaan: Qair = 17,09m3 – 489m2 +439m +3654 (m dalam liter/menit,Qair dalam watt) R2 = 0,94. Berlaku untuk nilai m antara 2,1 liter/menit sampai dengan 15 liter/menit pada tekanan udara luar saat itu (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 27oC. d. Hubungan antara debit air yang mengalir dengan efisiensi water heater dapat dinyatakan dengan persamaan: = 0,077m3 – 2,208m2 + 16,50 ( dalam % m dalam liter/menit) R2 =0,94. Berlaku untuk nilai m antara 2,1 liter/menit sampai dengan 15 liter/menit pada tekanan udara luar saat itu (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 27oC. 34

(60) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Pajilie (2014) telah melakukan penelitian terhadap Water heater gas LPG yang berjudul ” karakteristik water heater dengan panjang pipa 14 meter, diameter 0,5 inchi dan bersirip “ yang bertujuan : (1) merancang dan membuat water heater menggunakan sirip dengan bahan bakar LPG (2) mengetahui hubungan antara debit dengan suhu keluar (3) mengetahui energi kalor yang diserap air yang mengalir dalam water heater (4) mengetahui energi kalor yang diserap water heater (5) mengetahui efisiensi water heater (6) mengetahui hasil kerja terbaik water heater dengan variasi penutup. Penelitian dan pelaksanaan di laboratorium Teknik Mesin USD, adapun batasan - batasan dalam pembuatan water heater menggunakan sirip berbahan bakar LPG antara lain (1) Tin water heater 25 ºC – 27 ºC (2) panjang pipa lintasan water heater adalah 14 meter (3) Tout dari water heater ≥ 40 ºC dengan debit minimal 6 liter/menit (4) panjang pipa 14 meter (5) bahan pipa adalah tembaga (6) water heater diberi sirip (7) pembakar menggunakan kompor lpg. Variasi dilakukan terhadap besar kecilnya debit air yang masuk ke dalam water heater dengan debit gas yang konstan pada water heater dan pada penutup water heater dengan variasi penutup tertutup penuh, terbuka 10 putaran dan 20 putaran (1) water heater dengan spesifikasi panjang pipa 14 meter, diameter 0,5 inchi dan bersirip dapat dirancang dan dibuat dengan baik dan dapat bersaing dipasaran serta mencapai target pemanasan yaitu debit 6 liter/menit dengan suhu 40 °C. Pada variasi penutup tertutup penuh memiliki debit aliran 10,8 liter/menit diperoleh suhu air yang keluar sebesar 41 °C, variasi penutup terbuka sebesar 10 putaran memiliki debit sebesar 8,88 liter/menit dengan suhu keluar sebesar 40,4 °C dan variasi penutup terbuka 35

(61) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI sebesar 20 putaran memiliki debit sebesar 8,4 liter/menit dengan suhu keluar 42,3 °C (2) hasil terbaik dalam variasi penutup antara debit air yang masuk dengan Tout menggunakan variasi penutup tertutup penuh (3) hasil terbaik dalam variasi penutup antara debit air yang masuk dengan laju aliran kalor menggunakan variasi penutup tebuka 10 putaran. Kalor yang diterima air dari water heater berkisar antara 7,533 kW – 12,556 kW (4) hasil terbaik dalam variasi penutup antara debit air yang masuk dengan efisiensi water heater menggunakan variasi penutup tertutup penuh (5) kalor yang diberikan gas LPG sebesar 36,535 kW (6) untuk variasi penutup water heater, variasi dengan kondisi penutup tertutup penuh adalah variasi yang terbaik. Prasongko (2014) telah melakukan penelitian terhadap Water heater gas LPG yang berjudul ” karakteristik water heater dengan panjang pipa 8 meter, diameter 0,5 inchi dan bersirip “ yang bertujuan Tujuan penelitian adalah : (a) Merancang dan membuat alat water heater yang menggunakan energi gas LPG. (b) Mengetahui karakteristik dari water heater gas LPG. Lokasi penelitian di laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Water heater yang dibuat berbentuk tabung dengan tinggi 30 cm, berdiameter 30 cm. Memiliki 3 tabung yang diberi lubang udara. Tabung dalam berdiameter 10 cm dengan 156 lubang udara berdiameter 0,5 cm. Tabung tengah berdiameter 25 cm dengan 70 lubang udara berdiameter 1,5 cm. Tabung luar berdiameter 30 cm dengan 95 lubang udara berdiameter 1,5 cm. Pipa air tebuat dari tembaga diameter 0,5 inci, panjang 8 meter dengan pengerolan bertingkat dan bersirip. Tutup water heater 36

(62) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI bisa diatur ketinggiannya. Variasi penelitian adalah mengatur besar debit air yang mengalir dalam water heater dan pembukaan tutup water heater. Hasil penelitian didapatkan (a) Water heater mampu menghasilkan air panas dengan temperatur 43,1 oC dengan debit 9 liter/menit pada kondisi tutup water heater tertutup rapat. Pada kondisi tutup terbuka 10 putaran, water heater mampu menghasilkan debit 8,4 liter/menit dengan suhu 42,8 oC. Pada kondisi tutup terbuka 20 putaran, water heater mampu menghasilkan debit 7,2 liter/menit dengan suhu 43,4 oC. (b) Laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi tutup tertutup rapat sebesar 9,02710,757 kW. Pada kondisi tutup terbuka 10 putaran sebesar 7,226-11,033 kW. Pada kondisi tutup terbuka 20 putaran sebesar 7,050 - 12,178 kW. (c) Nilai efisiensi yang dihasilkan water heater : Pada kondisi tutup water heater tertutup rapat nilai efisiensi water heater berkisar antara 24,71 % - 29,44 %. Pada kondisi tutup terbuka 10 putaran nilai efisiensi water heater berkisar antara 19,89 % - 30,20 %. Pada kondisi tutup terbuka 20 putaran nilai efisiensi water heater berkisar antara 19,30 % - 33,33 %. (d) Laju aliran kalor yang diberikan gas LPG sebesar 36,535 kW. 37

(63) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB III RANCANGAN PEMBUATAN WATER HEATER 3.1 Persiapan Pada proses pembuatan water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas yang perlu dipersiapkan dari awal, pembuatan desain water heater dengan tiga tabung yaitu tabung bagian dalam, tengah dan tabung bagian luar. Proses persiapan selanjutnya adalah pengukuran-pengukuran terhadap desain water heater meliputi rangka dalam, rangka luar, tabung dalam, tabung luar dan penutup water heater mengikuti diameter pembakaran atau burner. 3.2 Bahan Pembuatan Water Heater Bahan – bahan yang digunakan dalam pembuatan water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas adalah : a. Pipa tembaga dengan diameter dalam 0,5 inchi sebagai saluran air. b. Plat galvalum sebagai bodi water heater. c. Besi strip sebagai rangka bodi water heater. d. Baut dan Mur sebagai pengecang atau baut sirip. e. Nako besi ukuran 10 mm x 10 mm sebagai rangka diameter. f. Sirip 38

(64) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 3.1 Plat galvalum Gambar 3.2 Besi strip Gambar 3.3 Baut dan Mur 39

(65) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 3.4 Besi nako Gambar 3.5 Sirip 3.3 Sarana dan Alat yang Digunakan Sarana dan alat – alat yang digunakan dalam penelitian water heater dengan panjang pipa 10 dan diameter 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas sebagai berikut : a. Gerinda berfungsi untuk memotong sekaligus untuk merapikan bagian water heater setelah pengelasan. 40

(66) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI b. Bor berfungsi untuk melubangi rangka yang mau dipasang paku rivet dan untuk membuat lubang udara pada water heater. c. Penekuk pipa tembaga berfungsi sebagai peneku pipa supaya bentuk pipa water heater terbentuk spiral atau helix. d. Tang digunakan untuk menjepit pipa tembaga pembuat sirip. e. Paku rivet digunakan untuk menjepit besi strip dengan plat galvalum. f. Meteran berfungsi untuk menentukan ukuran plat galvalum, besi strip dan besi nako. g. Gergaji digunakan untuk memotong besi strip dan besi nako. h. Las listrik berfungsi untuk mengelas rangka-rangka dan menyambung besi strip dan nako pada water heater. i. Cutter pipa berfungsi untuk memotong pipa tembaga. j. Drey (+, -) berfungsi untuk membuka atau mengancing. k. Termokopel dan APPA,berfungsi untuk mengukur suhu air yang keluar dari water heater. l. Jangka sorong berfungsi untuk mengukur pada bagian water heater secara detail. m. Gelas ukur berfungsi untuk mengukur debit air yang keluar dari water heater. n. Stopwatch berfungsi untuk mengetahui waktu yang digunakan dalam pengambilan data. o. Timbangan berfungsi untuk menimbang berat awal dan berat akhir sebuah gas LPG. 41

(67) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 3.6 APPA 5.1 dan Gelas ukur Gambar 3.7 Stopwatch dan Drey 3.4 Proses Pengerjaan Alat Water Heater Proses pengerjaan alat water heater terdapat tahap – tahap pembuatan sebagai berikut : 42

(68) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3.4.1 Persiapan menyiapkan merancang Water Heater Dalam merancang water heater pembuatan desain menggunakan sirip dapat dilakukan dengan proses manual maupun dengan menggunakan software. Gambar 3.8 Rancangan water heater Gambar 3.9 Water heater tampak dari bawah 43

(69) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 3.10 Water heater tampak dari luar 3.4.2 Menyiapkan Alat dan Bahan Setelah perancangan water heater menggunakan sirip selesai dilaksanakan maka, perlu menyiapkan bahan dan alat untuk pembuatan alat. 3.4.3 Menyiapkan keperluan lainnya Setelah menyiapkan bahan-bahan water heater selesai, maka perlu mempersiapkan untuk membuat alat water heater. 3.4.4 Pemotong Pipa Tembaga Pemotongan pipa tembaga mengunakan alat khusus untuk memotong pipa tembaga, tujuan digunakan alat pemotong khusus adalah untuk mempermudah pemotongan pipa tembaga dan hasilnya lebih rapi dan baik. 44

(70) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 3.11 Proses pemotongan pipa 3.4.5 Pelingkaran Pipa Pipa tembaga yang awalnya berbentuk lurus dibentuk menjadi melingkar dengan ukuran diameter dalam 150 mm dan diameter luar 190 mm pada pelingkaran pipa menggunakan alat penekuk pipa khusus tembaga. Gambar 3.12 Proses Pelingkaran pipa Setelah proses pelingkaran selesai, dilanjutkan dengan proses pemasangan empat sirip dengan panjang masing – masing 200 mm. kemudian pipa yang 45

(71) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI panjangnya 200 mm dibuat lurus dan dipipihkan. Pada bagian ujung pipa yang dipipihkan diberi lubang untuk pemasangan baut dan mur pada pipa water heater yang dibuat melingkar. 3.4.6 Pembuatan Tabung Luar dan Tabung Dalam Pembuatan rangka tabung dalam dan tabung luar, tinggi tabung dalam dan tabung luar 300 mm dengan dua besi strip penyangga pada masing-masing tabung, kemudian dilanjutkan dengan proses pemasangan plat galvalum. Pertamatama pada tabung dalam dan kondisi pipa tembaga beserta sirip telah dimasukan pada rangka tabung dalam, ukuran pada plat galvalum yang diperlukan untuk tabung dalam berukuran 870 mm x 300 mm, pada plat strip penyangga rangka lekatkan plat galvalum kemudian dilakukan proses pemboran berjumlah 5 titik dengan jarak tiap titik 60 mm pada tiap titik kemudian diberi paku rivet, jika pemasangan hampir menutupi rangka maka dilakukan pemotongan seng untuk jalur keluar dan masuk pipa tembaga. Setelah proses berlangsung dilakukan proses pengeboran pada besi nako dan dipasangi paku rivet. Proses untuk bagian luar hampir sama namun ukuran luas plat galvalum yang berbeda, rangka luar membutuhkan plat galvalum berukuran 975 mm x 300 mm. 3.4.7 Saluran Udara Masuk Dilakukan pengeboran pada dinding rangka dalam, hal ini dimaksudkan agar sirkulasi udara lancar dan udara dapat masuk ke dalam tabung sebagai syarat proses pembakaran untuk menghasilkan panas yang optimal. 46

(72) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3.4.8 Pembuatan Dudukan Pipa Memotong plat strip dengan panjang 20 mm sebanyak dua buah untuk dudukan pipa tembaga di bagian dalam hal ini dimaksudkan agar pipa tidak banyak bergerak pada saat diangkat atau pada saat di pindahkan. Pemasangan plat strip yang panjangnya 20 mm menggunakan las listrik pada bagian atas dan bagian bawah pipa tembaga. . 3.4.9 Tabung Udara Dalam Pembuatan tabung dalam dibuat menyerupai tabung sekaligus sebagai penutup tabung yang ada pada permukaan bagian dalam yang diberi lubang udara, ukuran tinggi tabung dalam setinggi 290 mm dan berdiameter 110 mm. 3.4.10 Pemasangan Kompor Pemasangan kompor ini cukup sederhana, hanya pemasangan tungku besar dan kompor gasnya disesuaikan. 3.4.11 Cara Kerja Water Heater Cara Kerja dari water heater ini sebenarnya sangat sederhana yaitu sama seperti memasak air. Perbedaanya adalah terletak pada kondisi atau keadaan air yang dipanaskan. Pada water heater, air yang dipanaskan mengalir secara terus menerus. Sebenarnya masih banyak bahan yang memiliki nilai konduktor termal lebih tinggi dibandingkan tembaga seperti kunigan, alumunium dan perak. Akan 47

(73) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI tetapi jika dilihat dari segi ekonomi, tembaga lebih murah dibandingkan kunigan alumunium dan perak. Mekanisme perpindahan kalor yang terjadi pada water heater yaitu perpindahan kalor secara konduksi dan perpindahan kalor konveksi. Proses yang terjadi pada saat nyala api menyentuh pipa tembaga, dari pangkal pipa dan memindahkan panasnya ke seluruh lengkungan pipa, proses ini disebut perpindahan kalor secara konduksi dan perpindahan panas secara konveksi terjadi dari pipa tembaga ke air yang mengalir. 3.5 Hasil Pembuatan Hasil pembuatan water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas dapat dilihat pada lampiran 3.6 Kesulitan Dalam Pengerjaan Adapun kesulitan-kesulitan dalam pengerjaan water heater, antara lain sebagai berikut : a. Memasukan pipa tembaga kebagian water heater. b. Pembentukkan pipa melingkar atau spiral, mengalami kesulitan pada saat melengkungkan pipa tembaga agar dapat bentuk spiral. c. Membuat tabung bagian dalam dengan diameter 110 mm yang digunakan untuk perbandingkan data antara dua tabung dengan tiga tabung. d. Pemasangan baut pada sirip water heater 48

(74) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3.7 Pengujian Alat Water Heater dengan Panjang Pipa 10 Meter dan Diameter Pipa 0,5 Inchi dengan menggunakan 3 tabung. Pada pengujian ini alat menggunakan 3 tabung, burner memerlukan pasokan gas dari tabung LPG untuk melakukan proses pembakaran, kemudian water heater diletakan diatas burner dengan meletakan dudukan burner dengan tabung bagian luar sejajar, hal ini dimaksudkan agar pada proses pembakaran api dapat membakar pipa-pipa tembaga dengan baik didalam tabung water heater. Pada tiap lubang pipa masuk dan keluar diberi selang, pada pipa masuk disambungkan ke pada kran air yang mengalir. Gambar 3.13 Pengambilan data Pada proses selanjutnya adalah menyalakan burner hal ini dapat diatur terhadap hasil panas yang dihasilkan, semakin besar api yang digunakan dan debit yang dihasilkan semakin tinggi, maupun kebalikan dari proses tersebut. 49

(75) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Perhitungan suhu pada air yang dihasilkan dilakukan diujung pipa keluar (pada selang) dengan menggunakan termokopel dan APPA. Perhitungan suhu air pada variabel debit masuk yang diubah-ubah (tidak konstan) dilakukan proses pemanasan sementara, proses ini dilakukan karena setiap debit yang diubah-ubah maka perlu membutuhkan waktu pemanasan yang berbeda-beda dengan tiap variabel rata-rata waktu pemanasan air membutuhkan waktu 3 menit untuk menghasilkan panas maksimal yang dapat dihasilkan oleh water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter 0,5 inchi. 50

(76) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1. Objek Penelitian Objek yang diteliti adalah water heater yang merupakan hasil rancangan sendiri water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas. 4.2. Skematis Pengujian Skematis pengujian pada water heater disajikan pada Gambar 4.1. Gambar 4.1 Skema rangkaian alat 51

(77) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Keterangan : 1. Keran saluran air 5. Water Heater 2. Tabung yang berisi Gas LPG 6. Gelas Ukur 3. Kompor 7. Stopwatch 4. APPA 5.1 8. Regulator gas LPG Untuk mengalirkan air menuju alat water heater diperlukan adanya air yang diambil dari menara air . Kran digunakan sebagai pengatur jumlah debit air yang digunakan untuk mengaliri air ke water heater. LPG digunakan sebagai bahan bakar kompor untuk memanasi air yang mengalir di dalam water heater. Untuk mengukur suhu air masuk (input) dan suhu air keluar (output) menggunakan APPA 5.1 termokopel digital. 4.3. Variasi Penelitian Variasi penelitian dilakukan terhadap debit gas yang dipergunakan pada saat pembakaran gas LPG : 1. Posisi regulator maksimum 2. Posisi regulator medium 3. Posisi regulator low 4.4. Peralatan Pengujian Pada pengujian water heater, diperlukan beberapa alat bantu, adapun peralatan tersebut adalah: a. Thermokopel APPA 51, sebagai alat pengukur suhu fluida yang masuk dan keluar dari water heater. 52

(78) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI b. Kompor gas LPG. c. Regulator gas LPG sebagai pengatur variasi gas LPG. d. Kran, sebagai pengatur debit air. e. Selang air, sebagai penyambung dari kran ke pipa tembaga dan masuk ke water heater. f. Mur dan baut / kawat, sebagai pegunci. g. Selang karet, sebagai penyambung dari gas ke kompor. h. Kalkulator dan alat tulis, digunakan untuk menulis dan mengolah data. i. Penyangga, sebagai tumpuan water heater. j. Stopwatch, sebagai pengukur waktu. k. Gelas ukur, sebagai tempat penampung fluida Gambar 4.2 Tabung berisi gas LPG 53

(79) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 4.3 Stopwatch, Termokopel, Kalkulator, Kompor, APPA Gambar 4.4 Gelas ukur, Alat tulis 54

(80) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 4.5. Cara Memperoleh Data Data penelitian diperoleh dari nilai –nilai yang ditampilkan oleh alat ukur, volume air yang tertampung di gelas ukur dan waktu yang dicatat di stopwatch, berat gas awal, berat gas akhir, dan waktu yang diperlukan dalam pembakaran. Tabel 4.1 Kondisi Debit air pada Gas Maksimum No Suhu air masuk Tin (oC) Suhu air keluar Tout (oC) Volume air dalam gelas (ml) T (detik) 1 2 3 4 5 Tabel 4.2 Pengukuran debit gas : No Berat gas awal (kg) Berat gas akhir (kg) Waktu (menit) Keterangan 1 Debit gas maksimal 2 3 Debit gas medium Debit gas low Cara penelitian water heater dengan panjang pipa 10 meter dengan diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas sebagai berikut 1. Yang menjadi patokan untuk mengetahui besarnya volume air yang tertampung pada gelas ukur adalah waktu 10 detik. 2. Besarnya debit air yang diperoleh dari volume air yang tertampung dalam gelas ukur dibagi dengan waktu 10 detik kemudian dikalikan 60 detik. 3. Berat awal gas LPG dikurang berat akhir gas LPG akan memperoleh besarnya laju aliran gas LPG. 55

(81) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 4.6. Cara Mengolah Data Setelah data-data yang diperoleh dari penelitian data kemudian diolah. Hasil pengolahan data kemudian disajikan dalam bentuk grafik : a. Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar dari water heater. b. Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air. c. Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater. Untuk menghitung debit air dilakukan dengan mempergunakan persamaan (2.3) untuk menghitung debit gas dilakukan dengan mempergunakan persamaan (2.1) Qgas = ṁgas C gas untuk menghitung laju aliran kalor dapat mempergunakan persamaan (2.2) untuk menghitung efisiensi dapat dilakukan dengan mempergunakan persamaan (2.4). 4.7. Cara Menyimpulkan Setelah pengolahan data, dilakukan pembahasan terhadap hasil penelitian. Pembahasan dilakukan dengan memperhatikan hasil– hasil penelitian lain dan juga memperhatikan tujuan penelitian, kesimpulan harus terkait terhadap tujuan dari penelitian. 56

(82) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB V HASIL PENGUJIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 5.1. Hasil Pengujian Data hasil pengujian water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas, meliputi : volume air, berat awal gas, berat akhir gas, selang waktu, suhu air masuk (Tin), suhu air keluar (Tout) disajikan pada Tabel 5.1 sampai Tabel 5.7 dan hasil pengujian dilakukan pada kondisi yang berbeda atau variasi gas berbeda. Kondisi aliran gas pada saat posisi: (1) Posisi gas maksimum (2) Posisi gas medium (3) Posisi gas low 5.1.1 Data hasil pengujian water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa Penutup atas Dari hasil pengujian water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter 0,5 inchi dengan data pertama, yang dimaksud data pertama pada water heater ini adalah water heater tanpa menggunakan penutup atas. Hasil pengujian untuk kondisi pertama, disajikan pada Tabel 5.1 sampai 5.4. Tabel 5.1 Hasil pembakaran gas LPG pada pengamatan alat water heater Berat awal gas Berat akhir gas Waktu Keterangan No (kg) (kg) (menit) Posisi gas 1 23,88 23,45 15 Maksimum 2 23,45 23,12 15 Medium 3 23,12 22,89 15 Low 57

(83) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Tabel 5.2 Hasil Pengujian pada posisi gas maksimum data pertama Suhu air Suhu air keluar Volume air T No masuk Tin (oC) Tout (oC) dalam gelas (ml) (detik) 1 28 33,1 3280 10 2 28 36,4 2260 10 3 28 39,4 1900 10 4 28 43,2 1440 10 5 28 47,2 1220 10 6 28 52,2 920 10 7 28 57,3 720 10 8 28 69,7 560 10 9 28 78,2 480 10 10 28 91 340 10 Tabel 5.3 Hasil Pengujian pada posisi gas medium data pertama Suhu air Suhu air keluar Volume air T No masuk Tin (oC) Tout (oC) dalam gelas (ml) (detik) 1 28 32,6 3640 10 2 28 36,2 2200 10 3 28 40,1 1560 10 4 28 44,4 1120 10 5 28 49,1 920 10 6 28 53,3 760 10 7 28 57,2 620 10 8 28 74,2 420 10 9 28 79,2 340 10 10 28 91,5 280 10 Tabel 5.4 Hasil Pengujian pada posisi gas low data pertama Suhu air masuk Suhu air keluar Volume air dalam T No Tin (oC) Tout (oC) gelas (ml) (detik) 1 28 33,1 2100 10 2 28 36,2 1460 10 3 28 40,1 1040 10 4 28 44,1 760 10 5 28 47,2 700 10 6 28 52,2 500 10 7 28 63,5 360 10 8 28 72,5 280 10 9 28 80,4 240 10 10 28 89,5 180 10 o Catatan : Suhu udara luar adalah 28 C pada tekanan luar 58

(84) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.1.2 Data hasil pengujian water heatar dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi dengan penutup atas Dari hasil pengujian water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter 0,5 inchi dengan data kedua, yang dimaksud data kedua pada water heater ini adalah water heater yang menggunakan penutup atas. Data hasil pengujian water heatar untuk kondisi kedua disajikan pada Tabel 5.5 sampai 5.8. Tabel 5.5 Hasil pembakaran gas LPG pada pengamatan alat water heater No Berat awal gas (kg) Berat akhir gas (kg) Waktu (menit) Keterangan Posisi gas 1 23,88 23,45 15 Maksimum 2 23,45 23,12 15 Medium 3 23,12 22,89 15 Low Tabel 5.6 Hasil Pengujian pada posisi gas maksimum data kedua No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Suhu air masuk Tin (oC) 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 Suhu air keluar Tout (oC) 32,9 36,1 39 44,3 47,4 53,7 61,2 67,2 83,7 91,3 59 Volume air dalam gelas (ml) 4000 3180 2700 1740 1520 1180 880 760 500 480 T (detik) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

(85) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Tabel 5.7 Hasil Pengujian pada posisi gas medium data kedua No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Suhu air masuk Tin (oC) 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 Suhu air keluar Tout (oC) 34,2 36,6 40,1 44 48,7 52,3 61,3 69,2 82,2 94 Volume air dalam gelas (ml) 2800 2220 1640 1340 900 800 560 440 320 280 T (detik) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Tabel 5.8 Hasil Pengujian pada posisi gas low data kedua No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Suhu air masuk Tin (oC) 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 Suhu air keluar Tout (oC) 31,6 36,4 39,5 44 48,5 52,4 58,5 67,1 80,4 96,7 Volume air dalam gelas (ml) 2360 1240 940 680 520 460 380 300 220 160 T (detik) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5.2. Penghitungan tanpa penutup atas 5.2.1 Penghitungan water heater dengan panjang pipa 10 meter, diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas Dari hasil pengujian water heater dengan panjang pipa 10 meter, diameter 0,5 inchi tanpa penutup atas, sebagai berikut : debit air (m), suhu air masuk (Tin), suhu air keluar (Tout) dilakukan dengan mempergunakan data-data seperti tersaji pada Tabel 5.1 – 5.4 Data lain yang dipergunakan adalah : 60

(86) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Diameter dalam pipa tembaga : 0,5 inchi (0,0127 meter) Jari – jari saluran pipa tembaga : 0,00635 m Massa jenis air (ρ) : 1000 kg/m3 Kalor jenis air (cp) : 4179 J/(kgoC) Kapasitas panas gas (Cgas) : 11900 kkal (=11900 x 4186,6 J/kg) terdapat pada ( Tabel 2.3 Data Pemanasan dan Efisiensi Bahan Bakar) Laju aliran massa gas (ṁgas max) : 0,0286 kg/menit Laju aliran massa gas (ṁgas med) : 0,0216 kg/menit Laju aliran massa gas (ṁgas low) : 0,0146 kg/menit (Catatan 1 kkal = 4186,6 J) Tabel 5.9 Hasil pembakaran gas LPG pada pengamatan alat water heater No 1 2 3 Berat awal gas (kg) 23,88 23,45 23,12 Berat akhir gas (kg) 23,45 23,12 22,89 Waktu (menit) 15 15 15 Laju aliran gas (kg/menit) 0,0286 0,0216 0,0146 Keteragan Posisi gas Maksimum Medium Low 5.2.2 Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas LPG pada posisi gas maksimum tanpa penutup atas Untuk mendapatkan laju aliran kalor gas, dilakukan penimbangan tabung gas LPG. Perhitungan laju aliran kalor gas LPG yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa mempergunakan persamaan (2.1) : Qgas max = (laju aliran massa gas maksimum) (Kapasitas panas gas) Qgas max = ṁgas max Cgas 61

(87) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Qgas = ( 0,0286 kg/menit/(60)) x (11900 x 4186,6 J/kg) = 23747,79 J/detik = 23747,79 watt = 23,74779 kW 5.2.3 Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas LPG pada posisi gas medium tanpa penutup atas Perhitungan laju aliran kalor gas LPG yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa mempergunakan persamaan (2.1): Qgas med = (laju aliran massa gas medium) (Kapasitas panas gas) Qgas med = ṁgas med Cgas Qgas = (0,0216 kg/menit/(60)) x (11900 x 4186,6 J/kg) = 17935,39 J/detik = 17935,39 watt = 17,93539 kW 5.2.4 Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas LPG pada posisi gas low tanpa penutup atas Perhitungan laju aliran kalor gas LPG yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa mempergunakan persamaan (2.1): Qgas low = (laju aliran massa gas low) (Kapasitas panas gas) Qgas low = ṁgas low Cgas Qgas = (0,0146 kg/menit/(60)) x (11900 x 4186,6 J/kg) = 12122,99 J/detik = 12122,99 watt = 12,12299 kW 62

(88) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.3 Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) tanpa penutup atas 5.3.1 Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) pada posisi maksimum tanpa penutup atas Perhitungan kecepatan air rata rata (um) yang mengalir di dalam saluran pipa air dengan dimeter pipa 0,5 inchi mempergunakan persamaan (5.1) s Um = ...(5.1) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 11,40 liter/menit (data lain pada Tabel 5.10). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m3/s. Debit air = [ ] Kecepatan air rata rata( Um) Um = Um = Um = 1,5007 m/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.10 5.3.2 Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) pada posisi medium tanpa penutup atas Perhitungan kecepatan air rata rata (um) yang mengalir di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan (5.1) Um = s ...(5.1) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9,36 liter/menit (data lain pada Tabel 5.11). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m3/s. 63

(89) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Debit air = [ ] Kecepatan air rata rata( Um) Um = Um = Um = 1,232 m/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.11 5.3.3 Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) pada posisi low tanpa penutup atas Perhitungan kecepatan air rata rata (um) yang mengalir di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan (5.1) s Um = ...(5.1) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 6,24 liter/menit (data lain pada Tabel 5.12). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m3/s. Debit air = [ ] Kecepatan air rata rata( Um) Um = Um = Um = 0,82 m/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.12 64

(90) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.4 Perhitungan laju aliran massa air (ṁair) tanpa penutup atas 5.4.1 Perhitungan laju aliran massa air (ṁair) pada posisi maksimum tanpa penutup atas Perhitungan laju aliran massa air ṁair di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan (2.3) ṁair = (massa jenis)(luas penampang)(kecepatan air) = ρ πr2 Um Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 11,40 liter/menit (data lain pada Tabel 5.10), laju aliran massanya adalah ṁair = (1000)(3,14 x 0,006352)(1,5007 m/s) kg/s = 0,190 kg/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.10 5.4.2 Perhitungan laju aliran massa air (ṁair) pada posisi medium tanpa penutup atas Perhitungan laju aliran massa air ṁair di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan (2.3) ṁair = (massa jenis)(luas penampang)(kecepatan air) = ρ πr2 Um Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9,36 liter/menit (data lain pada Tabel 5.11), laju aliran massanya adalah ṁair = (1000)(3,14 x 0,006352)(1,232 m/s) kg/s = 0,155 kg/s 65

(91) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.11 5.4.3 Perhitungan laju aliran massa air (ṁair) pada posisi low tanpa penutup atas Perhitungan laju aliran massa air ṁair di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan (2.3) ṁair = (massa jenis)(luas penampang)(kecepatan air) = ρ πr2 Um Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 6,24 liter/menit (data lain pada Tabel 5.12), laju aliran massanya adalah ṁair = (1000)(3,14 x 0,006352)(0,82 m/s) kg/s = 0,104 kg/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.12 5.5 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air tanpa penutup atas 5.5.1 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air pada posisi maksimum tanpa penutup atas Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan (2.2) Qair = (laju aliran massa air)(kalor jenis air)(Tout – Tin) Qair = ṁair cp (Tout – Tin) watt Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 11,40 liter/menit atau pada laju aliran massa ṁair = 0,190 kg/s. (data lain pada Tabel 5.10) 66

(92) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Qair = ṁair cp (Tout – Tin) watt = (0,190)(4179)(39,4 – 28) watt = (794,04)(11,4) watt = 9052,07 watt = 9,52407 kW Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.10 5.5.2 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air pada posisi medium tanpa penutup atas Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan (2.2) Qair = (laju aliran massa air)(kalor jenis air)(Tout – Tin) Qair = ṁair cp (Tout – Tin) watt Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9,36 liter/menit atau pada laju aliran massa ṁair = 0,155 kg/s. (data lain pada Tabel 5.11) Qair = ṁair cp (Tout – Tin) watt = (0,155)(4179)(40,1 – 28) watt = (647,74)(12,1) watt = 7837,7 watt = 7,8377 kW Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.11 67

(93) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.5.3 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air pada posisi low tanpa penutup atas Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan (2.2) Qair = (laju aliran massa air)(kalor jenis air)(Tout – Tin) Qair = ṁair cp (Tout – Tin) watt Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 6,24 liter/menit atau pada laju aliran massa ṁair = 0,104 kg/s. (data lain pada Tabel 5.12) Qair = ṁair cp (Tout – Tin) watt = (0,104)(4179)(40,1 – 28) watt = (430,44)(12,1) watt = 5258,8 watt = 5,2588 kW Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.12 5.6 Efisiensi water heater tanpa penutup atas 5.6.1 Perhitungan Efisiensi ( ) kompor gas dapat menggunakan persamaan (2.4)  5.6.2 Qair x100% Qgas Perhitungan Efisiensi ( ) pada posisi maksimum tanpa penutup atas Perhitungan Efisiensi kompor gas pada posisi maksimum menggunakan persamaan (2.4) 68

(94) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI  Qair x100% Qgas  9,05207 kJ/detik x100% 23,74779 kJ/detik = 38,12 % 5.6.3 Perhitungan Efisiensi ( ) pada posisi medium tanpa penutup atas Perhitungan Efisiensi kompor gas pada posisi medium menggunakan persamaan (2.4)  Qair x100% Qgas  7,8377 kJ/detik x100% 17,93539 kJ/detik = 43,69 % 5.6.4 Perhitungan Efisiensi ( ) pada posisi low tanpa penutup atas Perhitungan Efisiensi kompor gas pada posisi low menggunakan persamaan (2.4)  Qair x100% Qgas  5,2588 kJ/detik x100% 12,12299 kJ/detik = 43,37 % 69

(95) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.7 Hasil pengujian alat water heatar dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi data pertama (tanpa penutup atas) Tabel 5.10 sampai 5.12 menampilkan hasil penghitungan dari data – data penelitian water heater, mempergunakan data – data hasil penelitian pertama. Tabel 5.10 Hasil penghitungan alat water heater dengan posisi gas maksimum Suhu Suhu air air Debit air ΔT ṁair Um Qair Efisiensi masuk keluar No (liter/menit) (°C) (kg/s) (m/s) (kW) (%) Tin Tout (°C) (°C) 1 19,68 28 33,1 5,1 0,328 2,590 6,991 29,44 2 13,56 28 36,4 8,4 0,226 1,784 7,933 33,41 3 11,40 28 39,4 11,4 0,190 1,500 9,052 38,12 4 8,64 28 43,2 15,2 0,144 1,137 9,147 38,52 5 7,32 28 47,2 19,2 0,122 0,963 9,789 41,22 6 5,52 28 52,2 24,2 0,092 0,726 9,304 39,18 7 4,32 28 57,3 29,3 0,072 0,568 8,816 37,12 8 3,36 28 69,7 41,7 0,056 0,442 9,759 41,09 9 2,88 28 78,2 50,2 0,048 0,379 10,070 42,40 10 2,04 28 91 63 0,034 0,268 8,951 37,69 Tabel 5.11 Hasil penghitungan alat water heater dengan posisi gas medium Suhu Suhu air air Debit air ΔT ṁair Um Qair Efisiensi No masuk keluar (liter/menit) (°C) (kg/s) (m/s) (kW) (%) Tin Tout (°C) (°C) 1 28 32,6 4,6 0,364 2,874 6,997 39,01 21,84 2 28 36,2 8,2 0,220 1,737 7,539 42,03 13,20 3 28 40,1 12,1 0,156 1,232 7,888 43,69 9,36 4 28 44,4 16,4 0,112 0,884 7,676 42,80 6,72 5 28 49,1 21,1 0,092 0,726 8,112 45,23 5,52 6 28 53,3 25,3 0,076 0,600 8,035 44,80 4,56 7 28 57,2 29,2 0,062 0,489 7,566 42,18 3,72 8 28 74,2 46,2 0,042 0,331 8,109 45,21 2,52 9 28 79,2 51,2 0,034 0,268 7,275 40,56 2,04 10 28 91,5 63,5 0,028 0,221 7,430 41,43 1,68 70

(96) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Tabel 5.12 Hasil penghitungan alat water heater dengan posisi gas low Suhu Suhu air air Debit air No masuk keluar (liter/menit) Tin Tout (°C) (°C) 1 28 12,60 33,1 2 28 8,76 36,2 3 28 6,24 40,1 4 28 4,56 44,1 5 28 4,20 47,2 6 28 3,00 52,2 7 28 2,16 63,5 8 28 1,68 72,5 9 28 1,44 80,4 10 28 1,08 89,5 5.7.1 ΔT (°C) ṁair (kg/s) Um (m/s) Qair (kW) Efisiensi (%) 5,1 8,2 12,1 16,1 19,2 24,2 35,5 44,5 52,4 61,5 0,210 0,146 0,104 0,076 0,070 0,050 0,036 0,028 0,024 0,018 1,658 1,153 0,821 0,600 0,552 0,394 0,284 0,221 0,189 0,142 4,476 5,003 5,259 5,113 5,617 5,057 5,341 5,207 5,256 4,626 36,92 41,27 43,37 42,18 46,33 41,71 44,05 42,95 43,35 38,16 Hasil grafik dari alat water heater tanpa penutup atas Dari Tabel 5.10 – 5.12 menampilkan hasil alat water heater hubungan debit air dengan suhu air yang keluar dapat dibuat dan hasilnya disajikan pada Gambar 5.1. – 5.3. Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor pemanas air dapat dibuat dan hasilnya disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 5.4 – 5.6. Gambar 5.7 – 5.9 memberikan informasi tentang hubungan efisiensi water heater dengan debit air. 71

(97) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.7.2 Grafik Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar Suhu air keluar Tout, °C 100 80 Tout = 120,2(m) - 0,45 R² = 0,98 60 40 20 0 0 5 10 15 Debit air (m), Liter/menit 20 25 Gambar 5.1 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada kondisi maksimum Suhu air keluar Tout, °C 100 80 Tout = 104,1(m) - 0,41 R² = 0,967 60 40 20 0 0 5 10 15 Debit air (m), Liter/menit 20 25 Gambar 5.2 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada kondisi medium 72

(98) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Suhu air keluar Tout, °C 100 80 Tout = 89,07(m) - 0,42 R² = 0,980 60 40 20 0 0 5 10 15 Debit air (m), Liter/menit 20 25 Gambar 5.3 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada kondisi low 5.7.3 Grafik Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air Laju aliran kalor Qair, kW 12 10 8 6 4 Qair = -0,009(m)2 + 0,062(m) + 9,354 2 0 0 5 10 15 Debit air (m), liter/menit 20 25 Gambar 5.4 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi maksimum 73

(99) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Laju aliran kalor Qair, kW 12 10 8 6 4 Qair = -0,005(m)2 + 0,088(m) + 7,479 2 0 0 5 10 15 Debit air (m), liter/menit 20 25 Gambar 5.5 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi medium Laju aliran kalor Qair, kW 6 5 4 3 Qair = -0,016(m)2) + 0,173(m)+ 4,848 2 1 0 0 5 10 15 Debit air (m), liter/menit 20 25 Gambar 5.6 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi low 74

(100) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.7.4 Grafik Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater 45 Efisiensi (η), % 40 35 30 25 20 Efisiensi = -0,040(m)2 + 0,264(m) + 39,38 15 10 5 0 0 5 10 15 Debit air (m), liter/menit 20 25 Efisiensi (η), % Gambar 5.7 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi maksimum 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Efisiensi = -0,029(m)2 + 0,495(m) + 41,7 0 5 10 15 Debit air (m), liter/menit 20 25 Gambar 5.8 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi medium 75

(101) Efisiensi (η), % PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Efisiensi = -0,135(m)2 + 1,429(m) + 39,99 0 5 10 15 Debit air (m), liter/menit 20 25 Gambar 5.9 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi low 5.7.5 Pembahasan water heater tanpa penutup atas 5.7.5.1 Pembahasan Penelitian pertama water heater dengan panjang pipa 10 meter, diameter pipa 0,5 inchi tanpa menggunakan penutup atas Dari hasil penelitian alat water heater rancangan sendiri pada Gambar 5.1 – Gambar 5.3 hubungan suhu air keluar dengan debit air dapat diketahui bahwa apabila debit semakin kecil maka suhu keluar akan semakin besar, hal itu dapat dinyatakan dengan persamaan, 1. Untuk kondisi gas maksimum diambil dari gambar 5.1 hubungan suhu air dengan debit air keluar, Tout = 120,2(m) (kW.( R² = 0,98 )) – 0,45 , berlaku untuk 2,04 liter/menit < m < 19,68 liter/menit (5.2) 2. Untuk kondisi gas medium diambil dari gambar 5.2 hubungan suhu air dengan debit air keluar, Tout = 104,1(m) (kW.( R² = 0,967 )) – 0,41 , berlaku untuk 1,68 liter/menit < m < 21,84 liter/menit (5.3) 76

(102) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3. Untuk kondisi low diambil dari gambar 5.3 hubungan suhu air dengan debit air keluar, Tout = 89,07(m) (kW.( R² = 0,980 )) -0,42 , berlaku untuk 1,08 liter/menit < m < 12,60 liter/menit (5.4) Persamaan 5.2, berlaku untuk 2,04 liter/menit < Debit air < 19,68 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C, pada kondisi gas maksimum. Persamaan 5.3, berlaku untuk 1,68 liter/menit < Debit air < 21,84 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C, pada kondisi gas medium. Persamaan 5.4, berlaku untuk 1,08 liter/menit < Debit air < 12,60 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C, pada kondisi gas low. Hasil penelitian pertama terhadap water heater rancangan sendiri dengan panjang pipa 10 meter, diameter 0,5 inchi dapat dinyatakan dapat bersaing di pasaran dan dapat digunakan secara efektif dan efisien dibanding dengan menggunakan cara konvensional. Pada variasi penelitian terhadap gas LPG dengan menggunakan gas maksimum, medium, dan low digunakan pada alat water heater, variasi yang menghasilkan debit dan suhu air yang baik adalah pada kondisi gas maksimum. Dipasaran water heater dengan debit 6 liter/menit, suhu air keluar dari water heater sekitar 40°C sedangkan pada water heater dengan panjang pipa 10 meter, diameter 0,5 inchi pada kondisi gas maksimum water heater dapat menghasilkan debit air 11,4 liter/menit dengan suhu air keluar 40ºC, namun pada penggunaan konsumsi gas untuk water heater ini hampir tiga kali 77

(103) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI lipat dari konsumsi gas yang dibutuhkan oleh water heater yang ada dipasaran yaitu sebesar 1,72 kg/h. Dari Gambar 5.4 laju aliran kalor yang diterima air bergantung pada debit air yang mengalir. Semakin besar debit air yang mengalir, semakin sedikit laju aliran kalor yang diterima air, tetapi setelah debit > 8,64 liter/menit, semakin besar debit air yang mengalir laju aliran kalor yang diterima semakin rendah. Pada Gambar 5.5 - Gambar 5.6 laju aliran kalor yang diterima semakin meningkat terhadap debit yang semakin meningkat, namun pada debit < 6,72 dan 6,24 liter/menit, semakin sedikit debit air yang mengalir, laju aliran kalor yang diterima semakin rendah. Hubungan antara laju aliran kalor Qair (dalam kW) dengan debit air m (liter/menit), dapat dinyatakan dengan persamaan : 1. Kondisi gas maksimum diambil dari gambar 5.4 hubungan Debit air dengan laju aliran kalor, Qair = -0,009(m)2 (kW.( )2) + 0,062(m) (kW.( 9,354 kW, berlaku untuk 2,04 liter/menit < m < 19,68 liter/menit )) + (5.5) 2. Kondisi gas medium diambil dari gambar 5.5 hubungan Debit air dengan laju )2) + 0,088(m) (kW.( aliran kalor, Qair = -0,005(m)2 (kW.( kW, berlaku untuk 1,68 liter/menit < m < 21,84 liter/menit )) + 7,479 (5.6) 3. Kondisi gas low diambil dari gambar 5.6 hubungan Debit air dengan laju aliran kalor, Qair = -0,016(m)2 (kW.( )2) + 0,173(m) (kW.( berlaku untuk 1,08 liter/menit < m < 12,60 liter/menit 78 )) + 4,848 kW, (5.7)

(104) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Persamaan 5.5, berlaku untuk 2,04 liter/menit < Debit air < 19,68 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C. Nilai Qair tertinggi terletak pada debit 2,88 liter/menit. Persamaan 5.6, berlaku untuk 1,68 liter/menit < Debit air < 21,84 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C. Nilai Qair tertinggi terletak pada debit 5,52 liter/menit. Persamaan 5.7, berlaku untuk 1,08 liter/menit < Debit air < 12,60 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai Qair tertinggi terletak pada debit 4,20 liter/menit. Pada hasil laju aliran kalor yang diterima air terhadap debit pada variasi gas LPG alat water heater rancangan sendiri adalah hasil yang baik, hal itu didasari karena Qair yang dapat diterima pada tiap debit rata-rata pada kondisi gas LPG memiliki rata-rata Qair yang konstan. Pada Gambar 5.7 - Gambar 5.9 nampak bahwa besarnya efisiensi water heater bergantung pada debit air yang mengalir. Hubungan antara efisiensi water heater dengan debit air dapat dinyatakan dengan persamaan : 1. Untuk kondisi gas maksimum dari gambar 5.7 hubungan Debit air dengan efisiensi water heater, Efisiensi = -0,040(m)2 (kW.( (kW.( liter/menit )) + 39,38 kW, berlaku untuk 79 )2) + 0,264(m) 2,04 liter/menit < m < 19,68 (5.8)

(105) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2. Untuk kondisi gas medium dari gambar 5.8 hubungan Debit air dengan efisiensi water heater, Efisiensi = -0,029(m)2(kW.( (kW.( liter/menit )) + 41,7 kW, berlaku untuk )2) + 0,495(m) 1,68 liter/menit < m < 21,84 (5.9) 3. Untuk kondisi gas low dari gambar 5.9 hubungan Debit air dengan efisiensi water heater, Efisiensi = -0,135(m)2 (kW.( )2) + 1,429(m) (kW.( 39,99 kW, berlaku untuk 1,08 liter/menit < m < 12,60 liter/menit )) + (5.10) Persamaan 5.8, berlaku untuk 2,04 liter/menit < Debit air < 19,60 liter/menit pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai efisiensi berkisar 29,44 % - 42,40 %. Persamaan 5.9, berlaku untuk 1,68 liter/menit < Debit air < 21,84 liter/menit pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai efisiensi berkisar 39,01 % - 45,23 % Persamaan 5.10, berlaku untuk 1,04 liter/menit < Debit air < 12,60 liter/menit pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai efisiensi berkisar 36,92 % - 46,33 %. Nilai efisiensi terbesar sebesar 46,33% terdapat pada alat water heater dalam kondisi gas low. Nilai efisiensi water heater tidak dapat 100% karena panas yang dihasilkan dari pembakar terbuang ke udara luar water heater dan sebagian diserap oleh tabung water heater. 80

(106) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Suhu air keluar Tout, °C Gas Maksimum Gas medium Gas Low 0 5 10 15 20 25 Debit air (m), Liter/menit Gambar 5.10 Perbandingan Debit air dengan suhu keluar dengan 3 variasi percobaan Pada Gambar 5.10 menampilkan perbandingan suhu air keluar dengan debit air water heater yang memiliki beberapa perbedaan yang tidak cukup berlebihan. Untuk menggunakan produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan suhu air yang cukup baik dalam rata-rata penggunaan, maka penggunaan dengan variasi gas maksimum adalah variasi yang terbaik dengan mengambil rata-rata data dengan nilai R² mencapai nilai 0,98. Pada kondisi medium R² = 0,967 dan pada posisi low R² = 0,980 maka hasil dari hubungan dua variabel antara debit air dan suhu keluar pada posisi gas medium dan gas low tidak sebaik dengan kondisi water heater pada posisi gas maksimum, hal ini diakibatkan karena adanya perubahan suhu udara luar atau suhu alam pada saat pengambilan data maka pengambilan data tidak sebaik dengan hasil regresi berganda dari water heater dengan kondisi gas maksimum. 81

(107) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Laju aliran kalor Qair, kW 12 10 8 6 Gas Maksimum 4 Gas Medium 2 Gas Low 0 0 5 10 15 Debit air (m), Liter/menit 20 25 Gambar 5.11 Perbandingan debit air dengan Laju aliran kalor (Qair), kW dengan 3 variasi percobaan Pada Gambar 5.11 tampak perbandingan debit air dengan Qair memiliki beberapa perbedaan yang sangat signifikan. Untuk penggunaan produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan Qair yang cukup baik dalam rata-rata penggunaan maka penggunaan dengan gas maksimum yang terbaik, dari hubungan dua variabel antara debit air dan Qair pada gas medium dan pada kondisi gas low tidak sebaik pada kondisi gas maksimum, hal ini diakibatkan adanya laju aliran kalor yang tidak stabil dan tidak dapat diserap air serta panas yang ditransfer dari pembakar hilang akibat adanya hembusan angin dari disekitar, suhu lingkungan yang rendah disekitar water heater, panas yang harusnya diterima air melalui pipa tembaga mengalir ke udara luar. 82

(108) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 50 45 Efisiensi (η), % 40 35 30 25 Gas Maksimum 20 Gas Medium 15 10 Gas Low 5 0 0 5 10 15 Debit air (m), liter/menit 20 25 Gambar 5. 12 Perbandingan debit air dengan efisiensi dengan 3 variasi percobaan Pada Gambar 5.12 perbandingan debit air dengan efisiensi memiliki beberapa perbedaan yang sangat signifikan terutama pada variasi kondisi gas maksimum dengan kondisi gas medium. Untuk penggunaan produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan efisiensi yang cukup baik dalam rata-rata penggunaan maka penggunaan dengan variasi gas maksimum yang baik, pada hasil hubungan dua variabel antara debit air dan efisiensi pada kondisi gas medium debit yang dihasilkan tidak sebaik pada kondisi water heater gas maksimum. hal ini diakibatkan adanya laju aliran kalor yang tidak stabil dan tidak dapat diserap air, panas yang ditransfer dari pembakar hilang akibat adanya hembusan angin disekitar, suhu lingkungan yang rendah disekitar water heater, panas yang harusnya diterima air melalui pipa tembaga mengalir ke udara luar, maka dari nilai laju aliran kalor yang diserap air hanya sedikit jika di bandingkan dengan 83

(109) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI laju aliran kalor yang ditransfer oleh gas pembakar yang menghasilkan nilai efisiensi pada water heater rendah. Untuk penggunaan water heater dengan debit rendah, variasi yang menggunakan kondisi gas maksimum hasilnya sangat baik. 5.8 Penghitungan dengan penutup atas 5.8.1 Penghitungan water heater dengan panjang pipa 10 meter, diameter pipa 0,5 inchi dengan dengan penutup atas Dari hasil pengujian water heater dengan panjang pipa 10 meter, diameter 0,5 inchi dengan menggunakan penutup atas, sebagai berikut : debit air (m), berat awal gas, berat akhir gas, selang waktu, suhu air masuk (Tin), suhu air keluar (Tout) dilakukan dengan mempergunakan data - data seperti tersaji pada Tabel 5.5 – 5.8. Data lain yang dipergunakan adalah : Diameter dalam pipa tembaga : 0,5 inchi (0,0127 meter) Jari – jari saluran pipa tembaga : 0,00635 m Massa jenis air (ρ) : 1000 kg/m3 Kalor jenis air (cp) : 4179 J/(kgoC) Kapasitas panas gas (Cgas) : 11900 kkal (=11900 x 4186,6 J/kg) terdapat pada ( Tabel 2.3 Data Pemanasan dan Efisiensi Bahan Bakar) Laju aliran massa gas (ṁgas max) : 0,0286 kg/menit Laju aliran massa gas (ṁgas med) : 0,0216 kg/menit Laju aliran massa gas (ṁgas low) : 0,0146 kg/menit (Catatan 1 kkal = 4186,6 J) 84

(110) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Tabel 5.13 Hasil pembakaran gas LPG pada pengamatan alat water heater No 1 2 3 5.8.2 Berat awal gas (kg) 23,88 23,45 23,12 Berat akhir gas (kg) 23,45 23,12 22,89 Waktu (menit) 15 15 15 Laju aliran gas (kg/menit) 0,0286 0,0216 0,0146 Keteragan Posisi gas Maksimum Medium Low Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas LPG pada posisi gas maksimum dengan penutup atas Untuk mendapatkan laju aliran kalor gas, dilakukan penimbangan tabung gas LPG. Perhitungan laju aliran kalor gas LPG yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa mempergunakan persamaan (2.1) : Qgas max = (laju aliran massa gas maksimum) (Kapasitas panas gas) kW Qgas max = ṁgas max Cgas Qgas = ( 0,0286 kg/menit/(60)) x (11900 x 4186,6 J/kg) = 23747,79 J/detik = 23747,79 watt = 23,74779 kW 5.8.3 Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas LPG pada posisi gas medium dengan penutup atas Perhitungan laju aliran kalor gas LPG yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa mempergunakan persamaan (2.1) : Qgas med = (laju aliran massa gas medium) (Kapasitas panas gas) kW Qgas med = ṁgas med Cgas Qgas = (0,0216 kg/menit/(60)) x (11900 x 4186,6 J/kg) = 17935,39 J/detik 85

(111) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI = 17935,39 watt = 17,93539 kW 5.8.4 Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas LPG pada posisi gas low dengan penutup atas Perhitungan laju aliran kalor gas LPG yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa mempergunakan persamaan (2.1) : Qgas low = (laju aliran massa gas low) (Kapasitas panas gas) kW Qgas low = ṁgas low Cgas Qgas = (0,0146 kg/menit/(60)) x (11900 x 4186,6 J/kg) = 12122,99 J/detik = 12122,99 watt = 12,12299 kW 5.9 Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) dengan penutup atas 5.9.1 Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) pada posisi maksimum dengan penutup atas Perhitungan kecepatan air rata rata (um) yang mengalir di dalam saluran pipa air dengan dimeter pipa 0,5 inchi mempergunakan persamaan (5.1) s Um = ...(5.1) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 16,20 liter/menit (data ini pada Tabel 5.14). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m3/s. Debit air = [ ] 86

(112) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Kecepatan air rata rata (Um) Um = Um = Um = 2,13 m/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.14. 5.9.2 Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) pada posisi medium dengan penutup atas Perhitungan kecepatan air rata rata (um) yang mengalir di dalam saluran pipa air dengan dimeter pipa 0,5 inchi mempergunakan persamaan (5.1) Um = s ...(5.1) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9,84 liter/menit (data ini pada Tabel 5.15). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m3/s. Debit air = [ ] Kecepatan air rata rata (Um) Um = Um = Um = 1,295 m/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.15. 87

(113) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.9.3 Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata (Um) pada posisi low dengan penutup atas Perhitungan kecepatan air rata rata (um) yang mengalir di dalam saluran pipa air dengan dimeter pipa 0,5 inchi mempergunakan persamaan (5.1) s Um = ...(5.1) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 5,64 liter/menit (data ini pada Tabel 5.16). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m3/s. Debit air = [ ] Kecepatan air rata rata (Um) Um = Um = Um = 0,74 m/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.16. 5.10 Perhitungan laju aliran massa air (ṁair) dengan penutup atas 5.10.1 Perhitungan laju aliran massa air (ṁair) pada posisi maksimum dengan penutup atas Perhitungan laju aliran massa air ṁair di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan (2.3) ṁair = (massa jenis)(luas penampang)(kecepatan air) = ρ πr2 Um 88

(114) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 16,20 liter/menit (data lain pada Tabe 5.14), laju aliran massanya adalah ṁair = (1000)(3,14 x 0,006352)(2,13 m/s) kg/s = 0,27 kg/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.14. 5.10.2 Perhitungan laju aliran massa air (ṁair) pada posisi medium dengan penutup atas Perhitungan laju aliran massa air ṁair di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan (2.3) mair = (massa jenis)(luas penampang)(kecepatan air) = ρ πr2 Um Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9,84 liter/menit (data lain pada Tabel 5.15), laju aliran massanya adalah mair = (1000)(3,14 x 0,006352)( 1,295 m/s) kg/s = 0,164 kg/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.15. 5.10.3 Perhitungan laju aliran massa air (ṁair) pada posisi low dengan penutup atas Perhitungan laju aliran massa air ṁair di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan (2.3) ṁair = (massa jenis)(luas penampang)(kecepatan air) 89

(115) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI = ρ πr2 Um Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 5,64 liter/menit (data lain pada Tabel 5.16), laju aliran massanya adalah ṁair = (1000)(3,14 x 0,006352)( 0,74 m/s) kg/s = 0,094 kg/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.16. 5.11 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air dengan penutup atas 5.11.1 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air pada posisi maksimum dengan penutup atas Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan (2.2) Qair = (laju aliran massa air)(kalor jenis air)(Tout – Tin) Qair = ṁair Cp (Tout – Tin) watt Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 16,20 liter/menit atau pada laju aliran massa ṁair = 0,27 kg/s. (data lain pada Tabel 5.14) Qair = ṁair cp (Tout – Tin) watt = (0,27)(4179)(39 – 28) watt = (1128,33)(11) watt = 12411,6 watt = 12,4116 kW Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.14 90

(116) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.11.2 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air pada posisi medium dengan penutup atas Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan (2.2) Qair = (laju aliran massa air)(kalor jenis air)(Tout – Tin) Qair = ṁair Cp (Tout – Tin) watt Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9,84 liter/menit atau pada laju aliran massa ṁair = 0,164 kg/s. (data lain pada Tabel 5.15) Qair = ṁair cp (Tout – Tin) watt = (0,164)(4179)(40,1 – 28) watt = (685,35)(12,1) watt = 8292,8 watt = 8,2928 kW Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.15 5.11.2 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air pada posisi low dengan penutup atas Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan (2.2) Qair = (laju aliran massa air)(kalor jenis air)(Tout – Tin) Qair = ṁair cp (Tout – Tin) watt Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 5,64 liter/menit atau pada laju aliran massa ṁair = 0,094 kg/s. (data lain pada Tabel 5.16) 91

(117) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Qair = ṁair cp (Tout – Tin) watt = (0,094)(4179)(39,5 – 28) watt = (392,83)(11,5) watt = 4517,5 watt = 4,5175 kW Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.16 5.12 Efisiensi water heater dengan penutup atas 5.12.1 Perhitungan Efisiensi ( ) kompor gas dapat menggunakan persamaan (2.4)  Qair x100% Qgas 5.12.2 Perhitungan Efisiensi ( ) pada posisi maksimum Perhitungan Efisiensi kompor gas pada posisi maksimum menggunakan persamaan (2.4)  Qair x100% Qgas  12,4116 kJ/detik x100% 23,74779 kJ/detik = 52,26 % 5.12.3 Perhitungan Efisiensi ( ) pada posisi medium Perhitungan Efisiensi kompor gas pada posisi medium menggunakan persamaan (2.4) 92

(118) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI  Qair x100% Qgas  8,2928 kJ/detik x100% 17,93539 kJ/detik = 46,24 % 5.12.4 Perhitungan Efisiensi ( ) pada posisi low Perhitungan Efisiensi kompor gas pada posisi low menggunakan persamaan (2.4)  Qair x100% Qgas  4,5175 kJ/detik x100% 12,12299 kJ/detik = 37,26 % 5.13 Pengujian water heatar dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi dengan penutup atas Tabel 5.14 sampai 5.16 menampilkan hasil penghitungan dari data – data penelitian water heater dengan mempergunakan data – data yang tersajikan dengan penutup atas . 93

(119) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Tabel 5.14 Hasil penghitungan alat water heater dengan posisi gas maksimum Suhu Suhu air air Debit air ΔT ṁair Um Qair Efisiensi No masuk keluar (liter/menit) (°C) (kg/s) (m/s) (kW) (%) Tin Tout (°C) (°C) 1 24,00 28 32,9 4,9 0,400 3,159 8,191 34,49 2 19,08 28 36,1 8,1 0,318 2,511 10,764 45,33 3 16,20 28 39 11 0,270 2,132 12,412 52,26 4 10,44 28 44,3 16,3 0,174 1,374 11,852 49,91 5 9,12 28 47,4 19,4 0,152 1,200 12,323 51,89 6 7,08 28 53,7 25,7 0,118 0,931 12,673 53,37 7 5,28 28 61,2 33,2 0,088 0,695 12,209 51,41 8 4,56 28 67,2 39,2 0,076 0,600 12,450 52,43 9 3,00 28 83,7 55,7 0,050 0,394 11,639 49,01 10 2,88 28 91,3 63,3 0,048 0,379 12,697 53,47 Tabel 5.15 Hasil penghitungan alat water heater dengan posisi gas medium Suhu Suhu air air Debit air ΔT ṁair No masuk keluar (liter/menit) (°C) (kg/s) Tin Tout (°C) (°C) 1 28 34,2 6,2 0,280 16,80 2 28 36,6 8,6 0,222 13,32 3 28 40,1 12,1 0,164 9,84 4 28 44 16 0,134 8,04 5 28 48,7 20,7 0,090 5,40 6 28 52,3 24,3 0,080 4,80 7 28 61,3 33,3 0,056 3,36 8 28 69,2 41,2 0,044 2,64 9 28 82,2 54,2 0,032 1,92 10 28 94 66 0,028 1,68 94 Um (m/s) Qair (kW) Efisiensi (%) 2,211 1,753 1,295 1,058 0,710 0,631 0,442 0,347 0,252 0,221 7,255 7,979 8,293 8,960 7,785 8,124 7,793 7,576 7,248 7,723 40,45 44,48 46,24 49,96 43,41 45,30 43,45 42,24 40,41 43,06

(120) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Tabel 5.16 Hasil penghitungan alat water heater dengan posisi gas low Suhu Suhu air air Debit air ΔT ṁair Um No masuk keluar (liter/menit) (°C) (kg/s) (m/s) Tin Tout (°C) (°C) 1 28 3,7 0,236 1,863 14,16 31,7 2 28 36,4 8,4 0,124 0,979 7,44 3 28 39,5 11,5 0,094 0,742 5,64 4 28 44 16 0,068 0,537 4,08 5 28 48,5 20,5 0,052 0,410 3,12 6 28 52,4 24,4 0,046 0,363 2,76 7 28 58,5 30,5 0,038 0,300 2,28 8 28 67,1 39,1 0,030 0,236 1,80 9 28 80,4 52,4 0,022 0,173 1,32 10 28 96,7 68,7 0,016 0,126 0,96 Qair (kW) Efisiensi (%) 3,649 4,353 4,517 4,547 4,455 4,691 4,843 4,902 4,818 4,594 30,10 35,91 37,26 37,51 36,75 38,69 39,95 40,44 39,74 37,89 5.13.1 Hasil grafik dari alat water heater pada posisi maksimum dengan penutup atas Dari Tabel 5.14 – 5.16 Menampilkan hasil alat water heater hubungan debit air dengan suhu air yang keluar dapat dibuat dan hasilnya disajikan pada Gambar 5.13 – 5.15. Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor pemanas air dapat dibuat dan hasilnya disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 5.16 – 5.18. Gambar 5.19 – 5.21 memberikan informasi tentang hubungan efisiensi water heater dengan debit air. 95

(121) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.13.2 Grafik Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar Suhu air keluar Tout, °C 100 80 Tout = 137,3(m) -0,46 R² = 0,984 60 40 20 0 0 5 10 15 20 Debit air (m), Liter/menit 25 30 Gambar 5.13 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada kondisi maksimum Suhu air keluar Tout, °C 100 80 Tout = 106,7(Q) - 0,42 R² = 0,978 60 40 20 0 0 5 10 15 Debit air (Q), Liter/menit 20 Gambar 5.14 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada kondisi medium 96

(122) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Suhu air keluar Tout, °C 100 80 Tout = 85,73(m) - 0,42 R² = 0,956 60 40 20 0 0 5 10 Debit air (m), Liter/menit 15 Gambar 5.15 Hubungan Debit air dengan suhu air yang keluar pada kondisi low 5.13.3 Grafik Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air Laju aliran kalor Qair, kW 14 12 10 8 6 Qair = -0,017(m)2 + 0,299(m) + 11,30 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 Debit air (m), Liter/menit Gambar 5.16 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi maksimum 97

(123) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Laju aliran kalor Qair, kW 10 8 6 4 Qair = -0,019(m)2 + 0,357(m) + 6,838 2 0 0 5 10 15 Debit air (m), Liter/menit 20 Gambar 5.17 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi medium Laju aliran kalor Qair, kW 6 5 4 3 2 Qair = -0,002(m)2 - 0,043(m) + 4,817 1 0 0 5 10 Debit air (m), Liter/menit 15 Gambar 5.18 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor pemanas air pada kondisi low 98

(124) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5.13.4 Grafik Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater 60 Efisiensi (η), % 50 40 30 Efisiensi = -0,073(m)2 + 1,261(m) + 47,62 20 10 0 0 5 10 15 20 Debit air (m), Liter/menit 25 30 Gambar 5.19 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi maksimum 60 Efisiensi (η), % 50 40 30 Efisiensi = -0,110(m)2 + 1,992(m) + 38,12 20 10 0 0 5 10 15 Debit air (m), Liter/menit 20 Gambar 5.20 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi medium 99

(125) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 45 40 Efisiensi (η), % 35 30 25 20 Efisiensi = -0,022(m)2 - 0,358(m) + 39,74 15 10 5 0 0 5 10 Debit air (m), Liter/menit 15 Gambar 5.21 Hubungan Debit air dengan efisiensi water heater pada posisi low 5.14 Pembahasan dengan penutup atas 5.14.1 Pembahasan Penelitian kedua water heater dengan panjang pipa 10 meter, diameter pipa 0,5 inchi dengan penutup atas Dari hasil penelitian alat water heater rancangan sendiri pada Gambar 5.13 – Gambar 5.15 hubungan suhu air keluar dengan debit air dapat diketahui bahwa apabila debit semakin kecil maka suhu keluar akan semakin besar, hal itu dapat dinyatakan dengan persamaan, 1. Untuk kondisi gas maksimum dari gambar 5.13 hubungan suhu air keluar dengan debit air, Tout = 137,3(m)(kW.( 2,88 liter/menit < m < 24,00 liter/menit 100 )) -0,46 R² = 0,984, berlaku untuk (5.11)

(126) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2. Untuk kondisi gas medium dari gambar 5.14 hubungan suhu air keluar dengan debit air, Tout = 106,7(m) (kW.( liter/menit < m < 16,80 liter/menit )) -0,42 R² = 0,978, berlaku untuk 1,68 (5.12) 3. Untuk kondisi low dari gambar 5.15 hubungan suhu air keluar dengan debit air, Tout = 85,73(m) (kW.( )) -0,42 liter/menit < m < 14,16 liter/menit R² = 0,956, berlaku untuk 0,96 (5.13) Persamaan 5.11, berlaku untuk 2,88 liter/menit < Debit air < 24,00 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C, pada kondisi gas maksimum. Persamaan 5.12, berlaku untuk 1,68 liter/menit < Debit air < 16,80 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C, pada kondisi gas medium. Persamaan 5.13, berlaku untuk 0,96 liter/menit < Debit air < 12,16 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C, pada kondisi gas low. Hasil penelitian kedua terhadap water heater rancangan sendiri dengan panjang pipa 10 meter, diameter 0,5 inchi menggunakan penutup atas dapat dinyatakan dapat bersaing di pasaran dan dapat digunakan secara efektif dan efisien dibanding dengan menggunakan cara konvensional. Pada variasi penelitian terhadap gas LPG dengan menggunakan gas maksimum, medium, dan low digunakan pada alat water heater, variasi yang menghasilkan debit dan suhu air yang baik adalah pada kondisi gas maksimum. Dipasaran water heater dengan debit 6 liter/menit, suhu air keluar dari water heater sekitar 40°C sedangkan pada 101

(127) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI water heater dengan panjang pipa 10 meter, diameter 0,5 inchi pada kondisi gas maksimum water heater dapat menghasilkan debit air 16,20 liter/menit dengan suhu air keluar 39ºC, namun pada penggunaan konsumsi gas untuk water heater ini hampir tiga kali lipat dari konsumsi gas yang dibutuhkan oleh water heater yang ada dipasaran yaitu sebesar 1,72 kg/h. Dari Gambar 5.16 laju aliran kalor yang diterima air bergantung pada debit air yang mengalir. Semakin besar debit air yang mengalir, semakin sedikit laju aliran kalor yang diterima air, tetapi setelah debit > 7,04 liter/menit, semakin besar debit air yang mengalir laju aliran kalor yang diterima semakin rendah. Pada Gambar 5.17 - Gambar 5.18 laju aliran kalor yang diterima semakin meningkat terhadap debit yang semakin meningkat, namun pada debit < 8,04 dan 1,80 liter/menit, semakin sedikit debit air yang mengalir, laju aliran kalor yang diterima semakin rendah. Hubungan antara laju aliran kalor Qair (dalam kW) dengan debit air (dalam liter/menit), dapat dinyatakan dengan persamaan : 1. Kondisi gas maksimum dari gambar 5.16 hubungan debit air dengan laju aliran kalor, Qair = -0,017(m)2 (kW.( )2) + 0,299(m) (kW.( berlaku untuk 2,88 liter/menit < m < 24,00 liter/menit )) + 11,30 kW, (5.14) 2. Kondisi gas medium dari gambar 5.17 hubungan debit air dengan laju aliran kalor, Qair = -0,019(m)2 (kW.( )2) + 0,357(m) (kW.( berlaku untuk 1,68 liter/menit < m < 16,80 liter/menit )) + 6,838 kW, (5.15) 3. Kondisi gas low dari gambar 5.18 hubungan debit air dengan laju aliran kalor, Qair = -0,002(m)2 (kW.( )2) – 0,043(m) (kW.( untuk 0,96 liter/menit < m < 14,16 liter/menit 102 )) + 4,817 kW, berlaku (5.16)

(128) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Persamaan 5.14, berlaku untuk 2,88 liter/menit < Debit air < 24,00 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C. Nilai Qair tertinggi terletak pada debit 2,88 liter/menit. Persamaan 5.15, berlaku untuk 1,68 liter/menit < Debit air < 16,80 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C. Nilai Qair tertinggi terletak pada debit 8,04 liter/menit. Persamaan 5.16, berlaku untuk 0,96 liter/menit < Debit air < 14,16 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai Qair tertinggi terletak pada debit 1,80 liter/menit. Pada hasil laju aliran kalor yang diterima air terhadap debit pada variasi gas LPG alat water heater rancangan sendiri adalah hasil yang baik, hal itu didasari karena Qair yang dapat diterima pada tiap debit rata-rata pada kondisi gas LPG memiliki rata-rata Qair yang konstan. Pada Gambar 5.19 - Gambar 5.21 nampak bahwa besarnya efisiensi water heater bergantung pada debit air yang mengalir. Hubungan antara efisiensi water heater dengan debit air dapat dinyatakan dengan persamaan : 1. Untuk kondisi gas maksimum dari gambar 5.19 hubungan debit air dengan efisiensi water heater, Efisiensi = -0,073(m)2 (kW.( (kW.( liter/menit )) + 47,62 kW, berlaku untuk 103 )2) + 1,261(m) 2,88 liter/menit < m < 24,00 (5.17)

(129) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2. Untuk kondisi gas medium dari gambar 5.20 hubungan debit air dengan efisiensi water heater, Efisiensi = -0,110(m)2 (kW.( (kW.( liter/menit )) + 38,12 kW, berlaku untuk )2) + 1,992(m) 1,68 liter/menit < m < 16,80 (5.18) 3. Untuk kondisi gas low dari gambar 5.21 hubungan debit air dengan efisiensi water heater, Efisiensi = -0,022(m)2(kW.( )2) – 0,358(m) (kW.( 39,74 kW, berlaku untuk 0,96 liter/menit < m < 14,16 liter/menit )) + (5.19) Persamaan 5.17, berlaku untuk 2,88 liter/menit < Debit air < 24,00 liter/menit pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai efisiensi berkisar 34,49 % - 53,47 %. Persamaan 5.18, berlaku untuk 1,68 liter/menit < Debit air < 16,80 liter/menit pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai efisiensi berkisar 40,41 % - 49,96 % Persamaan 5.19, berlaku untuk 0,96 liter/menit < Debit air < 14,16 liter/menit pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai efisiensi berkisar 30,10 % - 40,44 %. Nilai efisiensi terbesar sebesar 53,47% terdapat pada alat water heater dalam kondisi gas maksimum. Nilai efisiensi water heater tidak dapat 100% karena panas yang dihasilkan dari pembakar terbuang ke udara luar water heater dan sebagian diserap oleh tabung water heater. 104

(130) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Suhu air keluar Tout, °C 120 Gas Maksimum 100 80 Gas Medium 60 Gas Low 40 20 0 0 5 10 15 20 Debit air (m), Liter/menit 25 30 Gambar 5.22 Perbandingan Debit air dengan suhu keluar dengan 3 variasi percobaan Pada Gambar 5.22 menampilkan perbandingan suhu air keluar dengan debit water heater yang memiliki beberapa perbedaan yang tidak cukup berlebihan. Untuk menggunakan produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan suhu air yang cukup baik dalam rata-rata penggunaan, maka penggunaan dengan variasi gas maksimum adalah variasi yang terbaik dengan mengambil rata-rata data dengan nilai R² mencapai nilai 0,984. Pada kondisi medium R² = 0,978 dan pada posisi low R² = 0,956 maka hasil dari hubungan dua variabel antara debit air dan suhu keluar pada posisi gas medium dan gas low tidak sebaik dengan kondisi water heater pada posisi gas maksimum, hal ini diakibatkan karena adanya perubahan suhu udara luar atau suhu alam pada saat pengambilan data, maka pengambilan data tidak sebaik dengan hasil regresi berganda dari water heater dengan kondisi gas maksimum. 105

(131) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Laju aliran kalor Qair, kW 14 12 10 8 Gas Maksimum 6 4 Gas Medium 2 Gas Low 0 0 5 10 15 20 Debit air (m), Liter/menit 25 30 Gambar 5.23 Perbandingan debit air dengan Laju aliran kalor (Qair), kW dengan 3 variasi percobaan Pada Gambar 5.23 tampak perbandingan debit air dengan qair memiliki beberapa perbedaan yang sangat signifikan. Untuk penggunaan produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan Qair yang cukup baik dalam rata-rata penggunaan maka penggunaan dengan gas maksimum yang terbaik, dari hubungan dua variabel antara debit air dan Qair pada gas medium dan pada kondisi gas low tidak sebaik pada kondisi gas maksimum, hal ini diakibatkan adanya laju aliran kalor yang tidak stabil dan tidak dapat diserap air serta panas yang ditransfer dari pembakar hilang akibat adanya hembusan angin dari disekitar, suhu lingkungan yang rendah disekitar water heater, panas yang harusnya diterima air melalui pipa tembaga mengalir ke udara luar. 106

(132) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 60 Efisiensi (η), % 50 40 30 Gas Maksimum 20 Gas Medium 10 Gas Low 0 0 5 10 15 20 Debit air (m), Liter/menit 25 30 Gambar 5.24 Perbandingan debit air dengan efisiensi dengan 3 variasi percobaan Pada Gambar 5.24 perbandingan debit air dengan efisiensi memiliki beberapa perbedaan yang sangat signifikan terutama pada variasi kondisi gas maksimum dengan kondisi gas medium dan gas low. Untuk penggunaan produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan efisiensi yang cukup baik dalam rata-rata penggunaan maka penggunaan dengan variasi gas maksimum yang baik, pada hasil hubungan dua variabel antara debit air dan efisiensi pada kondisi gas medium debit yang dihasilkan tidak sebaik pada kondisi water heater gas maksimum. hal ini diakibatkan adanya laju aliran kalor yang tidak stabil dan tidak dapat diserap air, panas yang ditransfer dari pembakar hilang akibat adanya hembusan angin disekitar, suhu lingkungan yang rendah disekitar water heater, panas yang harusnya diterima air melalui pipa tembaga mengalir ke udara luar, maka dari nilai laju aliran kalor yang diserap air hanya sedikit jika di bandingkan 107

(133) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI dengan laju aliran kalor yang ditransfer oleh gas/ pembakar yang menghasilkan nilai efisiensi pada water heater rendah. Untuk penggunaan water heater dengan debit rendah, variasi yang menggunakan kondisi gas maksimum hasilnya sangat baik. Dari hasil penelitian Water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas dengan variasi gas maksimum, medium dan low, water heater pada kondisi maksimum menghasilkan debit air sebesar 11,4 liter/menit pada suhu air keluar dari water heater sebesar 39,4oC yang terbaik pada penelitian pertama tanpa menggunakan penutup atas dan hasil penetitian kedua yang menggunakan penutup atas water heater pada kondisi maksimum menghasilkan debit air sebesar 16,2 liter/menit pada suhu air keluar 39oC adalah variasi yang terbaik. Dari hasil yang didapat pada penelitian water heater tanpa menggunakan penutup atas (pertama) dan penelitian menggunakan penutup atas (kedua) bahwa hasil debit air yang hasil terbaik pada penelitian tersebut adalah penelitian yang menggunakan penutup atas (kedua) pada posisi gas maksimum yang menghasilkan debit air sebesar 16,20 liter/menit pada suhu air keluar 39oC. 108

(134) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Setelah dilakukan penelitian terhadap water heater dengan panjang pipa 10 meter, diameter 0,5 inchi, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : a. Water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa peutup atas dan dangan pentup atas dibuat dengan baik sehingga dapat bersaing dengan water heater yang ada di pasaran. b. Mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar water heater tanpa penutup atas dinyatakan dengan persamaan : Tout = 120,2(m)(kW.( ))–0,45 sedangkan yang menggunakan penutup atas dinyatakan dengan persamaan : Tout = 137,3(m)(kW.( ))-0,46. c. Mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor tanpa penutup atas dinyatakan dengan persamaan : Qair = -0,009(m)2(kW.( 0,062(m)(kW.( )2 ) + )) + 9,354 kW sedangkan dengan penutup atas dinyatakan dengan persamaan : Qair = -0,017(m)2(kW.( 11,30 kW. )2) + 0,299(m)(kW.( )) + d. Menghitung kalor yang diterima air dari water heater tanpa penutup atas sebesar 9,52407 kW sedangkan dengan penutup atas sebesar 12,4116 kW. 109

(135) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI e. Menghitung kalor yang diberikan gas LPG tanpa penutup atas dan dengan penutup atas sebesar 23,74779 kW. f. Menghitung efisiensi water heater tanpa penutup atas sebesar 38,12% sedangkan dengan penutup atas sebesar 52,26%. g. Menentukan debit air dan efisiensi water heater yang menghasilkan suhu air keluar sebesar 38 – 40 oC (suhu air untuk mandi) tanpa penutup atas sebasar 11,4 liter/menit dengan efiseinsi sebesar 38,12% pada suhu air keluar sebesar 39,4oC sedangkan dengan penutup atas sebesar 16,2 liter/menit dengan efisiensi sebesar 52,26% pada suhu air keluar sebesar 39oC. 6.2 Saran Adapun beberapa saran yang dapat menjadikan pengembangan dan perbaikan hasil pembuatan water heater : 1. penelitian dapat menggembangkan dengan memperbanyak lubang udara masuk pada tabung water heater. 2. Penelitian dapat mempertimbangkan pada bahan pembuatan tabung water heater supaya bahan yang digunakan dalam pembuatan water heater tidak mudah menyerap panas dan panas yang dihasilkan dapat dialirkan ke permukaan pipa. 3. penelitian pada water heater penutup atas dapat divariasikan dengan ditambah lubang. 4. penelitian dapat menambah panjang pipa water heater. 5. penelitian dapat mengubah dimensi pada tabung water heater dan diameter pipa pada water heater. 110

(136) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR PUSTAKA Anonim, http://www.scribd.com/doc/61109210/BAB-II-Termal, diakses pada tanggal 8 februari 2014. Anonim, http://proyeksipil.blogspot.com/2013/06/jenis-water-heater-pemanas-airyang.html, diakses pada tanggal 20 februari 2014. Anonim, http://www.tokowaterheater.com/, diakses pada tanggal 20 februari 2014 Holman, J.P, 1991, Perpindahan Kalor, Edisi Keenam, Erlangga : Jakarta. Koestoer, R. A 2002 ,Perpindahan Kalor; Salemba Teknika. Jakarta. Keith, F . 1991 , Prinsip-prinsip Perpindahan Kalor, Edisi Ketiga; Penerbit Erlangga, Jakarta. Putra, P. H. 2012 , Water Heater Dengan Panjang Pipa 20 Meter Dan 300 Lubang Masuk Udara Pada Dinding Luar, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta. Panjilie, R.D. 2014 , karakteristik Water Heater Dengan Panjang Pipa 14 Meter, Diameter 0,5 Inchi dan Bersirip, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta. Prasongko, G.E.B. 2014 , karakteristik Water Heater Dengan Panjang Pipa 8 Meter, Diameter 0,5 Inchi dan Bersirip, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta. Setiawan, E. 2012 , Pemanas air dengan dimensi tinggi 90 cm, diameter pada dinding luar 25 cm, diameter pada dinding dalam 20 cm, panjang pipa 20 meter, diameter bahan pipa 3/8 inci, 150 lubang masuk udara pada dinding luar, 1005 lubang pada dinding dalam water heater, dan 6 buah sirip dari pipa berdiameter 3/8 inci, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta. 111

(137) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI LAMPIRAN 112

(138) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 113

(139) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 114

(140) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 115

(141)

Dokumen baru

Tags