Perumusan Masalah Tujuan Batasan Masalah Persiapan Pembuatan

1.2. Perumusan Masalah

a. Apa dampak dari bukaan penutup pada pemanas air ? b. Apa pengaruh debit air dengan temperatur air keluar dari pemanas air pada setiap pembukaan penutup ? c. Apa pengaruh debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air pada setiap pembukaan penutup ? d. Apa pengaruh debit air dengan effisiensi pemanas air pada setiap pembukaan penutup ? e. Apakah pemanas air model ini dapat disetarakan dengan produk di pasaran ?

1.3. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Merancang dan membuat water heater. b. Menjabarkan water heater yang mencakupi antara lain debit paling besar dengan suhu air keluar water heater .

1.4. Batasan Masalah

Penelitian ini memiliki batasan masalah antara lain : a. Pipa spiral dengan 2 tingkat alur aliran yang memiliki panjang pipa 15m, diameter pipa dalam adalah 38 inchi, dan energi gas LPG sebagai bahan bakar. b. Variasi yang dilakukan adalah besarnya pembukaan plat tutup gas buang dengan berbagai debit aliran air, dimensi panjang 44cm dan lebar 36cm. c. Tungku pemanas air berbentuk segi empat dengan dimensi panjang dan lebar 42cm dan tinggi 600cm tanpa lubang di dinding. 6 d. Tidak membahas tentang pressure drop. e. Tidak membahas tentang reaksi pembakaran .

1.5. Manfaat

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat, antara lain : a. Menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang water heater. b. Hasil penelitian dapat dijadikan referensi bagi para peneliti lain untuk pengembangan water heater yang telah dibuat 7 BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA DASAR TEORI DAN REFERENSI 2.1 Dasar Teori

2.1.1 Pengertian Perpindahan Panas

Proses perpindahan panas secara umum digolongkan menjadi tiga macam. Proses tersebut adalah perpindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Perpindahan panas dapat terjadi pada material padat, cair dan gas. Syarat untuk terjadinya proses perpindahan panas adalah adanya perbedaan suhu..

2.1.2 Perpindahan Panas Konduksi

Perpindahan energi panas secara konduksi merupakan perpindahan energi panas yang disalurkan secara langsung antar molekul tanpa adanya perpindahan dari molekul yang bersangkutan. Proses konduksi terjadi pada benda padat, cair maupun gas jika terjadi kontak secara langsung dari ketiga macam benda tersebut. Konduktivitas panas merupakan properti dari suatu material yang menentukan kemampuan suatu benda menghantarkan panas. Materi yang memiliki konduktivitas panas rendah dapat disebut dengan isolator yang baik. Setiap materi memiliki lebar batasan dari konduktivitas panas. Konsep dasar konduktivitas panas adalah kecepatan dari proses difusi energi kinetik molekular pada suatu material yang menghantarkan panas. Pada umumnya logam adalah konduktor, yaitu penghantar panas yang baik. Sedangkan zat atau benda padat yang lain seperti kertas, plastik, wol dan kayu adalah isolator, yaitu penghantar kalor yang buruk. Baik atau buruknya 8 material untuk menghantarkan panas tergantung dari jumlah elektron bebas. Semakin banyak elektron bebas yang terkandung dalam material semakin baik material itu menghatarkan panas, semakin sedikit elektron bebas yang terkandung dalam material maka semakin buruk material itu untuk menghantarkan panas. Logam dapat menjadi konduktor panas karena dalam material logam banyak terkandung elektron bebas lain dengan zat padat yang lainnya. Proses perpindahan panas secara konduksi yang terjadi di pemanas air gas LPG adalah panas api yang dihasilkan dari proses pembakaran mengalir atau berpindah ke permukaan luar pipa tembaga kemudian panas mengalir masuk ke dalam permukaan pipa tembaga.

2.1.3 Perpindahan Kalor Konveksi

Perpindahan energi panas dengan proses konveksi terjadi hanya pada benda cair dan gas. Perpindahan ini disertai dengan perpindahan benda cair secara fisik. Pada saat energi panas yang diterima oleh benda cair atau gas dari sebuah permukaan yang memiliki suhu lebih tinggi dan melebihi titik batas fasa zat tersebut maka zat cair atau gas itu akan mengalami perubahan phasa. Gambar 2.1 menggambarkan tentang perpindahan panas secara konveksi. Figure 1 Gambar 2.1 Konveksi udara dengan permukaan panas 9 Contoh perpindahan panas konveksi dalam kehidupan sehari-hari adalah membayangkan sebuah telor panas setelah direbus yang didinginkan oleh tiupan angin dari kipas angin atau didiamkan di sebuah ruangan dengan udara bebas. Contoh pertama merupakan bentuk konveksi paksa karena menggunakan kipas angin untuk menghembuskan udara yang disekitarnya guna melewati permukaan telur sehingga telur menjadi dingin, contoh kedua merupakan konveksi alami karena perpindahan panas terjadi antara udara sekitar telur dengan cangkang telur yang panas terus menerus sampai mencapai suhu yang sama. Perpindahan panas secara konveksi yang terjadi di pemanas air gas LPG adalah panas yang diserap oleh permukaan luar pipa tembaga yang mengalir ke dalam permukaan pipa dan fluida yang ada di dalamnya sehingga suhu fluida yang mengalir dalam pipa tembaga meningkat.

2.1.4 Perpindahan Kalor Radiasi

Proses perpindahan kalor radiasi adalah perpindahan energi radiasi dirambatkan menggunakan gelombang elektromagnetik diantara dua objek yang dipisahkan oleh jarak dan perbedaan temperatur dan bisa berlangsung tanpa adanya medium penghantar. Perpindahan kalor radiasi sangat berbeda dengan perambatan energi cahaya yang hanya menggunakan panjang gelombang masing – masing. Gelombang elektromagnetik dapat melalui ruangan hampa dengan sangat cepat dan juga dapat melalui cair, gas dan beberapa benda padat. Energi yang dirambatkan diserap oleh permukaan benda yang dikenainya 10 dengan jumlah yang berbeda – beda. Hal ini tergantung pada kemampuan penyerapan dari benda yang dikenainya. Matahari merupakan contoh yang mudah untuk perpindahan panas dengan radiasi. Radiant energi dari matahari dirambatkan melalui ruang hampa dan atmosfer bumi. Energi yang dirambatkan ini akan diserap dan tergantung pada karakteristik permukaan. Semua objek yang memilki warna yang gelap terutama berwarna hitam akan lebih mudah menyerap energi ini. Perpindahan panas secara radiasi yang terjadi pada pemanas air gas LPG adalah panas dari api hasil pembakaran ke permukaan luar pipa dan panas dari tabung dalam mengalir ke tabung luar dan tabung luar ke udara disekitar tabung pemanas air.

2.1.5 Perancangan Pipa Saluran Air

Perancangan pipa saluran air dalam konstruksi pemanas air tenaga gas LPG kebanyakan berpenampang lingkaran, hal ini didasari oleh beberapa alasan dan pertimbangan yang harus dilakukan mengingat saluran air merupakan bagian inti dari pemanas air yakni diantaranya adalah : a. Pemilihan bahan pipa Bahan yang dipilih dalam perancangan pipa saluran air harus memiliki karakteristik sebagai konduktor yang baik sehingga nilai konduktivitas termal yang ada mampu menyerap kalor yang ada secara maksimal dari api hasil pembakaran bahan bakar mengalir masuk sampai kepada fluida yang bergerak di dalam pipa saluran air. Dibawah ini adalah Tabel 2.1 Konduktivitas termal beberapa bahan logam. 11 Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Beberapa Bahan Logam Holman, 1993 Dalam tabel diatas, material dari perak menempati urutan pertama dalam sifat konduktivitas termal, hal ini sangatlah ideal jika bahan pembuatan saluran air menggunakan material ini, tetapi dengan pertimbangan harga yang mahal karena termasuk logam mulia, dan ketidaktersediaan material dengan profil pipa yang ada di pasaran, maka material jenis ini tidak cocok digunakan sebagai bahan untuk saluran air. Pertimbangan berikutnya adalah material jenis Aluminium tidak dipilih sebagai bahan saluran pipa air. Hal ini memiliki alasan bahwa material Aluminium memiliki titik lebur yakni 660,32 °C Q.Ashton Acton,PhD. 2013 lebih rendah dari suhu hasil pembakaran gas LPG. Dibuktikan dengan pengalaman praktikum ketika semester sebelumnya tentang peleburan dan pengecoran dari material aluminium yang dilakukan dengan bantuan kompor gas LPG, ketika praktikum ilmu logam. Sifatnya lebih getas dibandingkan dengan material dari tembaga sehingga dapat mudah terjadi retak atau patah ketika dilakukan pembentukan. Material dengan bahan emas juga memiliki konduktivitas thermal yang lebih tinggi dari aluminium yakni 318 Wm°C sehingga memiliki Bahan Konduktifitas Termal k Wm°C Btuh.ft.°F Perak 410 237 Tembaga 385 223 Aluminium 202 117 Nikel 93 54 Besi 73 42 Baja Karbon 43 25 12 kemampuan sebagai penghantar panas yang baik dan material ini memiliki suhu titik lebur yang tinggi yakni 1064.18 °C serta anti karat. Dengan kemampuan dan sifat yang ada diatas material jenis ini cocok dipakai sebagai bahan pembuat pipa saluran air, tetapi sangat tidak mungkin untuk dipakai sebagai bahan pembuat pipa saluran air mengingat harga dari emas sangatlah mahal karena merupakan logam mulia yang dijual per gram sebagai perhiasan. Material dengan bahan tembaga dipilih dalam pembuatan saluran air. Pemilihan material tembaga dinilai paling ideal dibandingkan dengan material yang lainnya karena banyak tersedia dipasaran untuk berbagai bentuk dan jenis ukuran, mulai dari plat, batangan, dan pipa. Alasan lainya adalah material ini memiliki sifat anti karat dan mampu untuk dibentuk yang baik serta harga yang terjangkau di pasaran. b. Diameter pipa yang digunakan Diameter dalam pipa dirancang dengan ukuran 38 inchi. Hal ini dipilih untuk diuji coba karena percobaan sebelumnya selalu menggunakan diameter yang lebih besar yakni 12 inchi. Diameter 38 inchi tidak terlalu untuk percobaan ini karena ukuran pipa ini sering dipakai untuk kepentingan pendingin. c. Hambatan yang terjadi di dalam pipa Hambatan dalam yang terjadi saat aliran air mengalir di dalam pipa diusahakan untuk diminimalisir. Cara untuk mengurangi hambatan aliran air dalam pipa adalah dengan membuat saluran air melengkung tidak sama deng salur alira pemb perp terga hing

2.1.6 Sir

Sa cara mem menggun Kondukt temperat dapat dit Pa yang ter panas ta gan 90°, den ran air kare an air di dal buatan pip pindahan kal antung pad gga diameter rip alah satu car mperluas bi nakan sirip tivitas term tur di sepan tingkatkan. F ada aplikasin rsedia, bera ambahan ya ngan acuan ena mampu lam pipa sa pa saluran lor efektif a a diameter r terluar. ra untuk me idang yang p agar dind mal material njang sirip d Dibawah in Figure 2 Gam nya jenis sir at, proses pe ang dapat d 13 ini maka b mengurang aluran air. A air adala adalah sama serta berap eningkatkan mengalami dingnya leb sirip mem dan oleh kar ni adalah Ga mbar 2.2 Co rip yang dip embuatan, b dihasilkan. bentuk spira gi hambatan Alasan lain ah dengan a dengan din pa jumlah n laju perpin i konveksi. bih luas te miliki dampa rena itu laju ambar 2.2 C ontoh pipa b pilih untuk d biaya, dan Semakin b al cocok seb n dalam yan desain spira desain sp nding spiral spiral yang ndahan pana Ini dapat d erhadap flu ak besar ter u perpindaha ontoh pipa bersirip. dibuat tergan tentunya be anyak sirip bagai desain ng terjadi d al dipakai d piral permu l sehingga s g ada dari as adalah de dilakukan de uida lingku rhadap distr an panasnya bersirip. ntung pada r esar perpind p maka mun n pipa dalam dalam ukaan angat pusat engan engan ungan. ribusi a juga ruang dahan ngkin 14 luasnya semakin besar untuk perpindahan panas yang lebih besar, akan tetapi akan menyebabkan pressure drop juga untuk aliran fluida tersebut.

2.1.7 Saluran Udara Masuk

Saluran udara digunakan untuk keperluan pembakaran gas LPG, karena proses pembakaran membutuhkan oksigen. Oksigen bisa didapatkan dari udara luar atau udara bebas, dimana kandungan udara kering yang ada terdiri dari 78,08 Nitrogen, 20,95 Oksigen, 0.93 Argon, 0,03 Karbon dioksida, 0,01 Neon, Helium, Metana, dll Asyari D.Yunus.2010. Jika proses pembakaran mengalami kekurangan oksigen maka mengakibatkan nyala api yang tidak sempurna, sehingga berdampak pada jumlah kalor yang dihasilkan oleh pembakaran tersebut. Besar atau kecilnya jumlah kalor yang dihasilkan oleh proses pembakaran, secara langsung akan berdampak pada kenaikan suhu air yang keluar dari pemanas air. Dalam perancangan, saluran udara masuk melewati bagian bawah tungku, hal ini dipilih karena prinsip dasar dari aliran udara yang bersuhu rendah akan selalu mengalir bila ada suhu yang lebih tinggi di sekitarnya atau prinsip dasar konveksi. Konstruksi dinding pemanas air tidak diberi lubang karena bertujuan sebagai resistor bagi suhu dalam tungku pembakaran dan suhu di luar tungku atau suhu udara bebas.

2.1.8 Proses Pembakaran

Pembakaran adalah serangkaian reaksi-reaksi kimia eksotermal antara bahan bakar dan oksidan berupa udara yang disertai dengan produksi energi berupa panas dan konversi senyawa kimia. Pelepasan panas dapat 15 mengakibatkan timbulnya cahaya dalam bentuk api. Bahan bakar yang umum digunakan dalam pembakaran adalah senyawa organik, khususnya hidrokarbon dalam fasa gas, cair atau padat. Dalam percobaan pemanas air, jenis pembakaran yang mungkin terjadi adalah : a. Complete Combustion Pada pembakaran sempurna, reaktan akan terbakar dengan oksigen, menghasilkan sejumlah produk yang terbatas. Ketika hidrokarbon yang terbakar dengan oksigen, maka hanya akan dihasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Namun kadang kala akan dihasilkan senyawa nitrogen dioksida yang merupakan hasil teroksidasinya senyawa nitrogen di dalam udara. Pembakaran sempurna hampir tidak mungkin tercapai pada kehidupan nyata. b. Incomplete Combustion Pembakaran tidak sempurna umumnya terjadi ketika tidak tersedianya oksigen dalam jumlah yang cukup untuk membakar bahan bakar sehingga dihasilkannya karbon dioksida dan air. Pembakaran yang tidak sempurna menghasilkan zat-zat seperti karbon dioksida, karbon monoksida, uap air dan karbon. Pembakaran yang tidak sempurna sangat sering terjadi, walaupun tidak diinginkan, karena karbon monoksida merupakan zat yang sangat berbahaya bagi manusia. Kualitas pembakaran dapat ditingkatkan dengan perancangan media pembakaran yang lebih baik dan optimisasi proses. Oksigen di dalam udara mendorong pembakaran bahan bakar fasa gas 16 dan panas akan dilepaskan secara eksoterm. Sebagian dari panas akan digunakan untuk mempertahankan kelangsungan reaksi pembakaran, sedangkan sebagian lainnya dipindahkan kembali kepada fasa terkondensasi. Pada reaksi pembakaran, selalu terjadi serangkaian proses yang berurutan, dimulai dari proses berlangsungnya pembakaran hingga proses reaksi pembakaran berakhir. Proses-proses tersebut selalu sama untuk pembakaran semua jenis bahan bakar. Rangkaian proses tersebut dapat dikategorikan menjadi lima buah proses yang berbeda-beda, yaitu : a. Preignition Pre-ignition pra penyalaan adalah fasa penyerapan panas dalam pembakaran. P anas diberikan kepada bahan bakar yang menyebabkan proses penguapan air dan zat-zat lain, sehingga menghasilkan gas-gas yang dapat mempertahankan keadaan api. Selama fasa pra-penyalaan, temperatur dari sistem bahan bakar dinaikkan dengan metode perpindahan panas secara konduksi, konveksi, radiasi. Panas untuk pra- penyalaan pre-ignition adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur bahan bakar menjadi temperatur penyalaan ignition temperature. Pada fasa ini, akan dihasilkan produk mayoritas berupa uap air yang dihasilkan dari kadar air yang tercampur secara molekuler dengan bahan bakar. Temperatur bahan bakar akan sulit meningkat apabila kadar air ini belum teruapkan. Pada fasa ini, akan terjadi degradasi senyawa organik, yang lebih sering dikenal dengan nama pirolisis. Pirolisis adalah degradasi termal dari bahan-bahan kimia. Hal ini 17 terjadi karena ikatan yang mendukung molekul-molekul kompleks diputuskan, sehingga melepaskan molekul-molekul yang berukuran kecil dari material bahan bakar dalam bentuk gas. b. Flaming combustion Flaming combustion adalah fasa pembakaran yang paling efisien, yang menghasilkan paling sedikit jumlah asap per unit bahan bakar yang dikonsumsi. Fasa ini merupakan fasa transisi dari proses pembakaran yang endotermik menjadi proses pembakaran yang eksotermik. Pada umumnya, fasa ini terjadi pada saat temperatur mencapai 300°C. Energi yang digunakan untuk mempertahankan api dan mempertahankan reaksi berantai dari pembakaran dikenal dengan panas pembakaran. Temperatur yang dicapai di dalam fasa ini bervariasi, bergantung pada jenis bahan bakar. c. Smoldering combustion Smoldering combustion adalah fasa pembakaran yang paling tidak efisien, dimana pada fasa ini dihasilkan paling banyak jumlah asap per unit bahan bakar yang dikonsumsi. Pada fasa ini, terjadi kekurangan api, dan diasosiasikan dengan kondisi dimana kadar oksigen terbatas, baik dikarenakan deposit jelaga dari bahan bakar terutama jelaga dengan rasio luas permukaan terhadap volume yang besar. Fasa pembakaran ini terjadi pada temperatur rendah. d. Glowing combustion Glowing combustion adalah fasa pembakaran, dimana hanya bara dari 18 bahan bakar yang dapat diamati. Glowing cobustion menandakan proses oksidasi bahan padat hasil pembakaran yang terbentuk pada fasa sebelumnya. Fasa pembakaran ini terjadi ketika tidak lagi tersedia energi yang cukup untuk menghasilkan asap pembakaran yang merupakan karakteristik dari fasa pembakaran sebelumnya, sehingga tidak dihasilkan lagi tar atau bahan volatil dari bahan bakar. Produk utama yang dihasilkan dari fasa pembakaran ini adalah gas-gas tak tampak, seperti gas karbon monoksida dan gas karbon dioksida. e. Extinction. Extinction merupakan proses pemadaman api ketika reaki pembakaran tidak lagi berlangsung dan segitiga api telah terputus. Perihal mengenai segitiga api akan dijelaskan lebih rinci pada subbab api.

2.1.9 Gas LPG

Bahan bakar yang diinjeksikan kedalam tungku pembakaran membutuhkan sejumlah udara teoretik agar reaksi dapat berjalan dengan sempurna. Kebutuhan udara dapat dihitung secara stoikiometrik meskipun dalam kenyataannya sering terjadi reaksi samping yang dapat menyebabkan adanya panas yang hilang . Biasanya dalam pembakaran udara yang dipasok lebih banyak dari kebutuhan stokiometrik sebagai usaha untuk meningkatkan efisiensi proses tetapi komposisi udara yang dipasok juga tidak boleh terlalu tinggi karena dapat menyebabkan pembakaran kurang sempurna bahkan tidak berjalan. Besarnya nilai kalor hasil pembakaran bergantung pada jenis bahan bakar 19 yang digunakan. Hal ini berkaitan dengan unsur-unsur yang menyusun bahan bakar yang berkaitan dengan daya pemanasan setiap jenis bahan bakar. Dibawah ini adalah tabel perbandingan beberapa jenis bahan bakar berikut dengan daya pemanasan serta efisiensi pemanasannya. 1 Tabel 2.2 Perbandingan nilai kalor bahan bakar. Sumber : aptogaz.files.wordpress.com200707peran-lpg-di-dapur-anda.pdf Jenis Daya Pemanasan Efisiensi alat masak Kayu Bakar 4000 Kkalkg 15 Arang 8000 Kkalkg 15 Minyak Tanah 11000 Kkalkg 40 Gas Kota 4500 Kkalm3 55 LPG 11900 Kkalkg 60 Listrik 860 KkalKWh 60 Pada tabel perbandingan diatas nilai daya pemanasan paling tinggi dimiliki oleh gas LPG Liquefied Petroleum Gas sebesar 11900 KcalKg hal ini karena gas LPG merupakan gas alam yang dicairkan dan merupakan campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Komponen dari LPG didominasi oleh propana C 3 H 8 dan butana C 4 H 10 , namun LPG juga memiliki kandungan hidrokarbon lain, meskipun dalam jumlah kecil, misalnya etana C 2 H 6 dan pentana C 5 H 12 . Dalam kondisi atmosferik, LPG memiliki bentuk gas, akan tetapi dengan meninggikan tekanan dan menurunkan temperatur, maka gas alam akan berubah fasa menjadi fasa cair. Gas alam dalam betuk cair memiliki volume yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan volume gas alam di dalam fas gas. Perbandingan volume gas alam dalam fasa gas dibandingkan ketika 20 berada dalam fasa cair adalah 250 berbanding 1. Hal ini menjadi alasan agar bahan bakar gas alam pada umumnya dipasarkan dalam bentuk cair di dalam tabung-tabung logam bertekanan, sehingga lebih dikenal dengan sebutan Liquefied Petroleum Gas LPG. Untuk memungkinkan terjadinya ekspansi panas thermal expansion dari cairan yang dikandung di dalam tabung logam, tabung LPG tidak diisi secara penuh, melainkan hanya terisi sekitar 80-85 dari kapasitasnya. Tekanan di mana LPG berbentuk cair dinamakan sebagai tekanan uap. Tekana uap dari LPG bergantung pada komposisi dan temperatur. Butana murni membutuhkan tekanan sekitar 2.2 bar 220 kPa pada temperatur 20 °C. Propana murni membutuhkan tekanan sekitar 2 bar 200 kPa pada suhu sekitar 55 °C. Proses pembakaran LPG ini merupakan reaksi antara hidrokarbon propana dan butana dengan oksigen. Reaksi yang terjadi pada proses pembakaran sempurna LPG adalah : C 3 H 8 + 5 O 2 → 4 H 2 O + 3 CO 2 + panas 2 C 4 H 10 + 13 O 2 → 10 H 2 O + 8 CO 2 + panas Berikut ini adalah sifat-sifat dari gas LPG : a. Bahan bakar gas alam sangat mudah terbakar, baik dalam fasa gas mupun dalam fasa cair. b. Gas tidak beracun dan tidak berwarna. 21 c. LPG sebenarnya tidak memiliki bau, namun sering ditambahakn zat kimia berbau menyengat dengan tujuan dapat terdeteksi dengan cepat apabila terjadi kebocoran. Zat kimia yang berbau menyengat adalah gas merkaptan. d. Cairan LPG dapat menguap jika dilepaskan dari tabung bertekanan.

2.1.10 Sumber Api

Sumber api yang digunakan dalam water heater adalah kompor gas LPG. Saat ini tersedia banyak variasi dan tipe produk dari kompor gas LPG yang dapat menghasilkan bentuk nyala api yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhannya. Jenis kompor gas yang mampu menghasilkan nyala api besar merupakan jenis kompor high pressure dan ada kompor yang menghasilkan nyala api kecil dan tidak terlalu besar disebut dengan kompor low pressure . Pada perancangan water heater kompor yang digunakan sebagai alat percobaan adalah jenis high pressure ini digunakan dengan alasan bahwa kompor jenis ini mampu menghasilkan kalor yang paling besar. Semakin besar kalor yang dihasilkan, maka jumlah perpindahan kalor yang masuk kedalam saluran air pipa tembaga semakin besar dan kenaikan suhu air yang melewati pipa saluran air ini semakin juga besar. Gambar 2.3 Kompor gas LPG High Pressure 3 Gambar 2.3 Kompor gas LPG High Pressure 22 Panas yang didapatkan dari luar sistem kompor akan mulai memutuskan ikatan kimia di dalam bahan bakar, yang pada umumnya merupakan senyawa organik. Pemutusan awal ikatan kimia di dalam bahan bakar merupakan reaksi yang eksoterm atau menghasilkan energi panas. Energi panas yang dihasilkan dari pemutusan awal tersebut akan digunakan sebagai energi untuk pemanasan ikatan kimia berikutnya di dalam bahan bakar. Api yang menyala ketika panas dihasilkan dari pemutusan ikatan kimia di dalam bahan bakar dapat digunakan seterusnya untuk memutuskan ikatan-ikatan kimia lain di dalam bahan bakar. Sumber panas hanya merupakan inisiator terbenuknya api. Setelah proses penyalaan api, sumber panas tidak lagi dibutuhkan, melainkan api dari reaksi pembakaran akan menghasilkan panas yang dapat digunakan oleh manusia untuk menunjang proses-proses yang akan dilakukan. Bahan bakar pada umumnya berupa senyawa organik. Senyawa organik merupakan senyawa yang mengandung unsur-unsur berupa karbon C, hidrogen H dan oksigen O. Reaksi oksidasi terhadap senyawa organik pada umumnya merupakan reaksi pemutusan rantai ikatan pada senyawa organik. Pemutusan ikatan pada rantai senyawa organik pada umumnya menghasilkan panas. Pada proses pembakaran, oksigen yang berperan sebagai oksidator akan bergabung, mengikat unsur-unsur C dan H yang putus akibat energi panas dari proses pembakaran. Api akan padam jika salah satu dari ketiga elemen dasar tidak lagi tersedia. Prinsip segitiga api ini banyak 23 digunakan sebagai prinsip dasar untuk menyalakan atau memadamkan api. Dibawah ini adalah gambar 2.4 diagram segitiga terjadinya nyala api. Figure 4 Gambar 2.4 Diagram segitiga terjadinya nyala api.

2.1.11 Saluran Gas Buang Sisa Pembakaran

Pembakaran gas LPG dalam sistem water heater gas pasti akan menghasilkan gas sisa pembakaran CO 2 , maka dalam konstruksi pemanas air harus dibuat saluran untuk pembuangan gas sisa pembakaran tersebut agar pembakaran dapat berlangsung dengan baik. Dalam perancangan pemanas air gas buang sisa pembakaran dialirkan ke atas tungku melalui penutup bagian atas. Tutup tersebut dapat diatur untuk besaran lubang buang yang digunakan, hal ini bertujuan tuntuk mengatur volume gas yang terbuang keluar dari pemanas air dapat disesuaikan.

2.1.12 Isolator

Isolator adalah benda yang tidak dapat menghantarkan kalor dari suatu tempat ke tempat lainnya. Contohnya adalah kayu, kain, gabus, wol, dan udara. Isolator sangat diperlukan dalam perancangan pemanas air dengan tujuan untuk mencegah keluarnya panas hasil dari pembakaran keluar sistem pemanas air sehingga mengakibatkan kerugian panas heat loss. Dalam perancangan 24 pemanas air menggunakan dua lapisan tabung. Lapisan yang pertama adalah ruang yang digunakan untuk proses pembakaran, dan lapisan kedua adalah lapisan yang diberi isolator. Berbagai jenis isolator dapat dipakai sebagai pertimbangan mengingat menggunakan panas yang tinggi maka isolator harus memiliki sifat mampu untuk menahan panas yang cukup baik dan tanpa resiko terbakar. Berikut ini adalah jenis-jenis isolator : 2 Tabel 2.3 Konduktivitas Termal Beberapa Media Holman, 1993 Bahan Konduktivitas Thermal Wm°C Btuh.ft.°F Uap Air 0,0206 0,0119 Udara 0,024 0,0139 Wol Kaca 0,038 0,022 Serbuk gergaji 0,059 0,034 Kayu 0,17 0,096 Batu pasir 1,83 1,058 Dari tabel diatas jenis isolator yang digunakan adalah jenis udara. Dasar pemilihan bahan adalah udara mudah untuk didapat dan memiliki hambatan yang baik sebagai isolator.

2.1.13 Kecepatan Air Rata-Rata.

Perhitungan kecepatan air rata-rata u m yang mengalir di dalam pipa air menggunakan persamaan 2.1 : ṁ ms Pada persamaan 2.1 : u m : kecepatan air …………… 2.1 25 ṁ : debit air A : luas penampang pipa

2.1.14 Laju Aliran Massa Air.

Perhitungan laju aliran massa air m air yang mengalir melewati saluran air pada pemanas air menggunakan persamaan 2.2 : ṁ air = ρ .A.u m kgs …………..2.2 pada persamaan 2.2 ṁ air : laju aliran massa air ρ : massa jenis air A : luas penampang pipa u m : kecepatan air

2.1.15 Laju Aliran Kalor yang Diterima Air

Laju aliran kalor yang diterima atau diserap oleh air merupakan perkalian antara laju aliran massa, kalor jenis air, dan beda temperatur air sebelum dan sesudah proses pemanasan yang dinyatakan dengan persamaan 2.8 q air = ṁ . c p . T 2 -T 1 watt ……………..2.3 pada persamaan 2.3 q air : laju aliran kalor yang diterima air ṁ : laju aliran massa c p : kalor jenis air T 2 : suhu air keluar T 1 : suhu air masuk 26

2.1.16 Laju Aliran Kalor yang Dilepaskan Pembakaran Gas.

Perhitungan laju aliran kalor yang dilepaskan pembakaran gas LPG adalah menggunakan persamaan perkalian antara laju aliran massa gas dan kapasitas panas gas dengan hasil dalam satuan watt yang dinyatakan dengan persamaan 2.4 : q gas = ṁ gas . C gas watt ……………..2.4 pada persamaan 2.4 q gas : laju aliran kalor yang dilepaskan gas ṁ gas : laju aliran massa gas C gas : kapasitas panas gas

2.1.17 Efisiensi Pembakaran.

Efisiensi pembakaran pada pemanas air adalah perbandingan antara laju aliran kalor yang diterima oleh air dan laju aliran kalor yang diberikan oleh gas yang dinyatakan dengan persamaan 2.5 : η = q air q gas x 100 , atau η = ṁ . . ṁ . X 100 …….2.5 Sumber : Octo Dinaryanto , Pengaruh Jenis Burner terhadap Konsumsi Bahan Bakar LPG,2010 Diterangkan bahwa ṁ air adalah laju aliran massa kgs , ṁ gas adalah laju aliran masa gas kgs ,C air adalah kalor jenis air 4179 Jkg°C , C gas adalah 11.900 x 4186,6 Jkg,T 2 = suhu air keluar °C, T 1 =suhu air masuk °C.

2.2 Refer

2.2.1 Wa

Pe masyara bermaca Ra menit de biasanya kapasita Sp Gambar Spesifik Pemasan Ukuran Kapasita Tempera Konsum Ignition Tekanan rensi Water heater nelitian dan akat semaki am-macam d ata-rata wat engan konsu a digunakan as yang lebih pesifikasi da 2.5, Gamba Figure 5 Gamb kasi : ngan PxLxT m as Air Pana atur Maksim msi Gas n Gas gas LPG y n pengemb in berkemb dengan berb ter heater umsi gas LP n dalam sk h besar bias an produk ar 2.6, Gam bar 2.5 Wate : E mm : 3 s : 5 mal : 6 : : B : L 27 ang ada di bangan wate bang. Water bagai bentu yang dijua PG 0,46 kg kala kebutu sanya digun water heate mbar 2.7 . er heater G ExternalInte 380x288x14 5 litermenit 60 °C 0,46 kgjam Baterai Ukur Low Pressur pasaran. er heater u r heater ya uk dan kapas al di pasaran jam – 0,6 k uhan rumah nakan di rum er skala ru ernal 41 t ran D re, 28 mBar untuk meme ang ditawa sitas air yan n berkapasi kgjam. Kap h tangga, s mah sakit da umah tangga as dengan r enuhi kebut arkan di pa ng mengalir itas 5 – 8 l pasitas sepe sedangkan u an hotel. a disajikan merek Wasser tuhan asaran . liter rti ini untuk pada 28 Figure 6 Gambar 2.6 Water heater Gas dengan merek Modena Spesifikasi : Pemasangan : ExternalInternal Ukuran PxLxT mm : 425x290x127 Kapasitas Air Panas : 5 litermenit Temperatur Maksimal : 40°C – 60 °C Konsumsi Gas : 0,6 kgjam Ignition : Baterai Ukuran D Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar Figure 7 Gambar 2.7 Water heater Gas dengan merek Rinnai Spesifikasi : Pemasangan : ExternalInternal Ukuran PxLxT mm : 369x290x127 Kapasitas Air Panas : 5 – 8 litermenit Temperatur Maksimal : 40°C - 60 °C Konsumsi Gas : 0,5 kgjam 29 Ignition : Baterai Ukuran D Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar

2.2.2 Konstruksi water heater

Konstruksi water heater yang sering dijumpai adalah water heater dengan tangki penampungan, water heater dengan tangki penampungan dan turbulator, water heater dengan tangki penampungan dan pipa spiral, dan water heater tanpa tangki penampungan. a. Konstruksi water heater dengan tangki penampungan Konstuksi water heater dengan tangki penampungan memiliki prinsip dasar proses pemanasan air seperti merebus air. Prinsip kerja ini sangat sederhana yakni mulai dari air suhu ruangan masuk ke dalam sistem dan ditampung melalui pipa masuk water heater kemudian air di dalam tangki dipanaskan dengan kompor gas LPG yang berada di bawah tangki penampungan tersebut. Hasil produk berupa air panas dialirkan keluar melalui pipa keluar air panas. Gambar 2.8 Menyajikan konstruksi water heater dengan tangki penampungan . Figure 8 Gambar 2.8 Konstruksi tangki penampungan water heater 30 b. Konstruksi water heater dengan tangki penampungan dan turbulator Konstruksi water heater dengan tangki penampungan dan turbulator menggunakan metode seperti merebus air, tetapi dilengkapi dengan bagian baffle atau turbulator yakni perangkat spiral, dengan posisi di atas kompor gas LPG. Perangkat ini berputar dalam saluran gas buang yang berfungsi untuk meratakan aliran kalor. Gambar 2.10 menyajikan konstruksi water heater dengan tangki penampungan dan turbulator : Figure 9 Gambar 2.9 Konstruksi tangki penampungan dan turbulator water heater c. Konstruksi water heater dengan tangki penampungan dan pipa spiral Konstruksi water heater dengan tangki penampungan dan pipa spiral menggunakan metoda seperti merebus air, tetapi dilengkapi dengan pipa spiral, dengan posisi di atas kompor gas LPG. Pipa spiral berfungsi sebagai saluran 31 udara panas dari kompor gas LPG untuk memanaskan air di dalam tangki penampungan, sekaligus berfungsi sebagai saluran gas buang. Gambar 2.11 Konstruksi water heater dengan penampungan dan pipa spiral. Figure 10 Gambar 2.10 Konstruksi tangki penampungan dan pipa spiral water heater d. Konstruksi water heater tanpa tangki penampungan. Konstruksi water heater gas LPG tanpa tangki penampungan menggunakan metode memanaskan air dalam pipa yang dipanaskan dengan ompor gas LPG, seperti diperlihatkan pada Gambar 2.12. Panas diterima langsung oleh pipa dan sirip kemudian didistribusikan ke dalam air yang melewati pipa, sehingga penyediaan air panas menjadi lebih cepat dibandingkan dengan water heater yang menggunakan metode tangki penampungan. Figure 11 G 2.2.3 Ha a. Wate Pada Pu berjudul Udara P 1. Mera 2. Men 3. Men diter 4. Men Penelitia 1. Wate 2. Diam 3. Diam Gambar 2.11 asil Peneliti er Heater D a Dinding L utra, PH. 20 l “Water He ada Dinding ancang dan ndapatkan hu ndapatkan h rima oleh ai ndapatkan hu an tersebut d er heater ya meter pada d meter pada d 1 Konstruks ian Water Dengan Panj Luar. 012 telah m eater Denga g Luar” yan membuat w ubungan an hubungan an ir. ubungan an dilakukan d ang dibuat m dinding luar dinding dala 32 si tanpa tang Heater Ga jang Pipa 20 melakukan an Panjang ng bertujuan water heater ntara debit d ntara debit a ntara debit a dengan bata memiliki dim r 25 cm. am 20 cm. gki penamp as LPG 0 Meter dan penelitian w Pipa 20 Me n : r. dengan suhu air dengan l air dengan e san-batasan mensi tingg pungan wate n 300 Luban water heate eter dan 300 u air keluar laju perpind efisiensi wat n sebagai be gi 90 cm. er heater ng Masuk U er gas LPG 0 Lubang M water heate dahan kalor ter heater. erikut : Udara yang Masuk er. yang 33 4. Panjang pipa 20 meter. 5. Diameter bahan pipa 38 inci. 6. Lubang masuk udara pada dinding luar sejumlah 300 buah 7. Lubang pada dinding dalam sejumlah 1005 buah. 8. 6 buah sirip dari pipa berdiameter 38 inci. Hasil penelitian ini adalah : 1. Water heater yang dibuat mampu bersaing dengan water heater yang ada dipasaran. 2. Water heater mampu menghasilkan panas dengan temperatur 42,9 °C pada debit 10 litermenit. 3. Hubungan antara debit air yang mengalir ṁ dengan temperatur air keluar water heater T o , laju perpindahan kalor Q air , dan efisiensi ɳdapat dinyatakan berturut-turut dengan persamaan T o = -0,027 m 3 +1,126 m 2 – 16,52 m +129,9 m dalam litermenit, T o dalam °C, Q air = 17,09 m 3 + 489 m 2 + 439 m +3654 m dalam litermenit, Q air dalam watt, dan ɳ = 0,077 m 3 – 2,208 m 2 + 19,84 m + 16,50 m dalam litermenit, η dalam . b. Karakteristik Water Heater dengan Panjang Pipa 8 Meter Diameter 0,5 Inci dan Bersirip. Prasongko,Gregorius Ega Buddhi 2014 melakukan penelitian water heater gas dengan judul “Karakteristik Water Heater dengan Panjang Pipa 8 Meter Diameter 0,5 Inci dan Bersirip” yang bertujuan : 1. Merancang dan membuat alat water heater yang menggunakan energi gas LPG. 34 2. Mengetahui karakteristik dari water heater gas LPG yang meliputi hubungan antara suhu air keluar water heater dan debit yang mengalir dalam water heater dengan variasi pembukaan tutup water heater, besar energi kalor yang diserap oleh air yang mengalir di daam pipa water heater. 3. Menghitung laju aliran kalor yang diberikan gas LPG. dan menghitung efisiensi water heater. Penelitian tersebut dilakukan dengan batasan-batasan masalah sebagai berikut : 1. Tinggi water heater adalah 30 cm. 2. Diameter luar : 30 cm, dengan tutup yang bisa diatur ketinggiannya. 3. Pipa saluran air terbuat dari material tembaga dengan diameter 0,5 inci dengan panjang 8 meter dengan 2 lintasan ditambah sirip dari tembaga dengan diameter 0,5 inci. 4. Menggunakan 3 tabung dengan pelat galvanum diberi lubang saluran udara dengan jumlah lubang udara tabung dalam 156 lubang dengan diameter 0,5 cm, tabung tengah70 lubang dan tabung luar 95 lubang dengan diameter 1,5 cm. 5. Sumber pemanas atau proses pembakaran menggunakan gas LPG dan menggunakan kompor gas bertekanan tinggi high pressure. 6. Suhu air yang masuk ke dalam water heater sama dengan suhu air di dalam kamar mandi sekitar 25 °C – 27 °C. 7. Suhu air panas yang dihasilkan water heater harus lebih dari 40° C dengan debit 6 liter per menit. 35 Hasil penelitian ini adalah : 1. Water Heater mampu menghasilkan air panas dengan temperature 43,1 °C dengan debit 9 liter menit pada kondisi water heater tertutup rapat. 2. Karakteristik water heater dinyatakan dengan persamaan yang dijabarkan sebagai berikut: a. Kondisi tertutup rapat T out =94,641. deb 0,337 litermenit -0,337 °C dan R 2 = 0,9211. Variasi 10 putaran tutup T out = 91,175. deb 0,337 litermenit - 0,337 °C dan R 2 = 0,9375. Variasi 20 putaran tutup T out = 92,793. deb 0,33 litermenit -0,33 °C dan R 2 = 0,9243.dengan deb dalm litermenit dan T out dalam °C. b. Hubungan antara debit air yang dihasilkan water heater dengan laju aliran kalor yang diterima air dinyatakan dengan persamaan : kondisi tertutup rapat q air = 0,0001 deb 3 . litermenit -3 + 0,0077 deb 2 .litermenit -2 – 0,1189 deb.litermenit -1 + 10,067 dan R 2 = 0,1184. Variasi 10 putaran q air = 0,0002 deb 3 . litermenit -3 + 0,00173 deb 2 .litermenit -2 – 0,4242 deb.litermenit -1 + 7,2648 dan R 2 = 0,6317. Variasi 20 putaran q air = 0,0001 deb 3 . litermenit -3 + 0,0059 deb 2 .litermenit -2 – 0,0558 deb.litermenit -1 + 8,0032 dan R 2 = 0,5648.dengan deb dalam liter menit dan q air dalam kW. c. Hubungan antara debit air yang dihasilkan water heater dengan efisiensi yang dihasilkan water heater dinyatakan dengan persamaan : kondisi tutup rapat ɳ = 0,0003 deb 3 .litermenit -3 + 0,021 deb 2 .litermenit -2 – 0,3254 deb.litermenit -1 + 27,554 dan R 2 = 36 0,1184. Variasi 10 putaran ɳ = 0,0005 deb 3 .litermenit -3 + 0,00474 deb 2 .litermenit -2 – 1,1609 deb.litermenit -1 + 19,855 dan R 2 = 0,6317. Variasi 20 putaran ɳ = 0,0004 deb 3 .litermenit -3 + 0,0161 deb 2 .litermenit -2 – 0,1526 deb.litermenit -1 + 8,0032 dan R 2 = 0,5648.dengan deb dalam litermenit dan ɳ dalam . 3. Laju aliran kalor yang diberikan gas LPG sebesar 36,535 kW. c. Water Heater dengan 3 Model Pembuangan Gas Buang Kristianto, Hari. 2013 telah melakukan penelitian water heater gas LPG yang berjudul “Water Heater dengan 3 Model Gas Buang” yang bertujuan : 1. Merancang dan membuat water heater dan mendapatkan hubungan antara debit air yang megalir dengan suhu air yang keluar water heater untuk berbagai model pembuangan gas buang. 2. Mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan kalor yang diterima air. 3. Menghitung kalor yang diterima air dari water heater untuk berbagai model pembuangan gas buang. 4. Menghitung kalor yang diberikan gas LPG untuk berbagai model pembuangan gas buang. 5. Menghitung efisiensi water heater untuk berbagai model pembuangan gas buang. Penelitian tersebut dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut : 1. Tinggi water heater adalah 95 cm, diameter water heater 30 cm dengan panjang pipa tembaga 10 meter. 37 2. Banyaknya dinding plat water heater 2 lapis, plat lapis dalam mempunyai lubang sebanyak 48 buah dengan diameter 10 mm dan plat luar mempunyai lubang sebanyak 48 buah dengan diameter 10 mm. 3. Pipa diberi sirip dengan panjang sirip 5 cm. 4. Sirip dari tembaga dengan tebal 0,2 mm. 5. Pembuangan gas buang menggunakan 3 macam model yakni dengan cerobong dan blower 4 inci, cerobong, dan mempergunakan penutup plat. Hasil penelitian ini adalah : 1. Water heater yang dirancang mampu bersaing dengan water heater yang ada dipasaran , yang mampu menghasilkan air panas dengan temperatur 35,4 °C pada debit 7,2 litermenit untuk water heater model pertama, 34,8 °C pada debit 6,6 litermenit untuk water heater model kedua, 36 °C pada debit 6,4 litermenit untuk water heater model ketiga. 2. Hubungan antara debit air yang mengalir dengan temperatur air keluar water heater T o dapat dinyatakan dengan persamaan : T out = -0,2215 m 3 + 4,5633 m 2 – 29,935 m + 96,878 dan R 2 = 0,9807 untuk water heater model 1, T out = -0,6662 m 3 + 9,5524 m 2 – 46,115 m + 113,83 dan R 2 = 0,9444 untuk water heater model 2, T out = -0,1928 m 3 + 4,2317 m 2 – 29,218 m + 99,895 dan R 2 = 0,9532 untuk water heater model 3, m dalam litermenit dan T o dalam °C. 3. Hubungan antara debit air yang mengalir dengan laju perpindahan kalor dinyatakan dengan persamaan : q air = -2,6026 m 3 + 6,9591 m 2 – 302,15 m + 2536,7 dan R 2 = 0,814 untuk water heater model 1, q air = 25,138 m 3 – 38 321,19 m 2 + 1200,5 m + 2401,2 dan R 2 = 0,3227 untuk water heater model 2, q air = 4,4255 m 3 – 90,392 m 2 – 494,55 m + 3083,1 dan R 2 = 0,2333 untuk water heater model 3, m dalam litermenit dan q air dalam watt. 4. Hubungan antara debit air yang mengalir dengan efisiensi water heater dapat dinyatakan dengan persamaan : ɳ = -0,0376 m 3 + 0,1006 m 2 + 4,3666 m + 36,66 dan R 2 = 0,814 untuk water heater model 1, ɳ = 0,3633 m 3 - 4,6418 m 2 + 17,35 m + 34,701 dan R 2 = 0,3227 untuk water heater model 2 , ɳ = 0,064 m 3 – 1,3063 m 2 + 7,1472 m + 44,556 dan R 2 = 0,2333 untuk water heater model 3, m dalam litermenit dan ɳ dalam persen 39 BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN WATER HEATER PERANCANGAN DAN PEMBUATAN WATER HEATER 3.1 Perancangan Water Heater Perancangan Water Heater yang akan dibuat adalah untuk mengetahui efektifitas perpindahan energi panas hasil pembakaran gas LPG yang diserap oleh aliran air yang melewati saluran pipa spiral dari tembaga di dalam tungku pemanas yang berbentuk persegi dengan sisi-sisi nya tidak berlubang dan hanya ada lubang tungku bawah dan atas. Rancangan sederhana ini menyesuaikan dengan variasi yang akan dilakukan selama percobaan, yakni adalah variasi bukaan tutup atas secara horizontal berturut-turut 2,5 cm, 5 cm, 7,5 cm, 10 cm, dan bukaan penuh. Perancangan ini dibantu dengan menggunakan program gambar yakni Auto CAD dan Solid Work agar waktu yang dihasilkan dalam membuat gambar rancangan dapat lebih cepat, akurat, dan mampu dibaca oleh orang lain secara baik serta dapat digunakan sebagai acuan dalam pembuatan produk Water Heater dengan jelas . Berikut ini adalah daftar komponen yang disajikan pada tabel 3.1 Tabel kebutuhan material , yang diperlukan untuk membuat Water Heater : 3 Tabel 3.1 Kebutuhan material No. Gambar Jumlah Nama Komponen Jenis Material 3.1 1 Tungku Plat Seng 3.2 1 Pipa Kalor Tembaga 3.3 2 Pasak Beton Esser - 1 Penutup Atas Tungku Plat Seng 190x450mm - 2 Selang Air Plastik 38x1 meter Gamb lampiran. yang diren

3.1.1 Tu

T luar dan panas da timbul d sebagai spiral se dilakuka Material dengan didapatk dinding- didapat merupak T bar rancan Berikut ini ncanakan un ungku Pem ungku pem n dalam pe ari bagian d dapat diserap tempat ked ebagai kond an oleh me l yang digun alasan kare kan. Tungk -dindingnya hanya dar kan gambar F Ta ngan water i adalah pen ntuk membu manas . manas ini di embakaran, dalam tung p oleh pipa dudukan pen duktor pana edia kompo nakan dalam ena faktor e ku pemanas a hal ini k ri dasar tu tungku wat Figure 12 Ga 40 r heater s njabaran dan uat water he i rancang d hal ini be gku dengan kalor secar nukar kalor as dari api or dengan a m perancang ekonomis d ini diranc karena alasa ungku . Di ter heater ambar 3.1 T selengkapny n gambaran eater: engan mem ertujuan seb sisi luar tu ra maksimal r yang beru hasil dari p air yang ad gan adalah p dan ketersed cang tidak m an peneliti ibawah ini Tungku wat ya disajika n dari komp mberikan se bagai isola ungku sehin l. Tungku in upa pipa tem pembakaran da di dalam pelat seng k diaan mater menggunak an, sedang adalah ga er heater an pada b ponen komp ekat antara u ator perpind ngga panas ni juga berf mbaga berb n gas LPG m pipa tem ketebalan 0, rial yang m kan lubang kan udara ambar 3.1 bagian ponen udara dahan yang fungsi entuk yang mbaga. ,5mm mudah pada akan yang 41

3.1.2 Pipa Saluran Air

Pipa saluran air ini dirancang dengan bentuk spiral karena mempertimbangkan luas penampang ruang pembakaran dan kemampuan dalam pembentukan pola. Penggunaan material pada pipa saluran air menggunakan material yang bersifat konduktif. Mempertimbangkan faktor ekonomi dan ketersediaan pada penjualan material maka dipilih menggunakan bahan material tembaga sebagai komponen pipa kalor dengan k= 385 Wm°C. Pada pipa saluran air ini ditambahkan sekat pelat tembaga yang berfungsi sebagai sirip guna menambah luas permukaan media penangkap panas dan untuk menaikkan efektifitas penukar kalor. Dibawah ini adalah gambar 3.2 rancangan dan bentuk hasil pembuatan pipa saluran air yang dilengkapi dengan pelat tembaga sebagai sirip pada water heater. Figure 13 Gambar 3.2 Rancangan dan pola hasil dari pembuatan penukar kalor

3.1.3 Pasak

Pasak dirancang secara sederhana dengan bentuk L yang nantinya akan diselipkan didalam tungku sebagai penyangga dari penukar kalor yang berada di dalam tungku. Dalam rancangan akan dibuat sebanyak 2 buah dengan material 42 besi behel atau beton esser yang mudah dijumpai dalam pasaran material. Berikut dibawah ini adalah gambar 3.3 gambar pasak yang digunakan dalam water heater. Figure 14 Gambar 3.3 Pasak penyangga penukar kalor

3.1.4 Plat Penutup

Penutup atas pada water heater menggunakan material seng dengan ketebalan 0,5 mm dan dimensi panjang 450 mm dan lebar 190 mm. Penutup ini akan digunakan sebagai variabel pada penelitian ini, yakni dengan melakukan pergeseran sejauh variabel yang ditentukan.

3.1.5 Selang Air

Selang air pada water heater menggunakan material yang ada dalam pasaran pada umumnya dengan ukuran 38” sepanjang 1 meter sebanyak 2 buah. Selang air ini akan digunakan untuk mengalirkan air masuk kedalam pipa tembaga yang dipanasi dan mengalirkan air panas hasil pemanasan keluar sistem water heater. 3.2 Pembuatan Water Heater Pembuatan alat percobaan water heater ini dibantu oleh seorang pengrajin pelat yang ada di kota Surakarta, ini dimaksudkan agar waktu yang dibutuhkan untuk pembuatan alat dapat cepat selesai. Hal-hal yang perlu untuk disiapkan dalam pembuatan water heater ini adalah : 43

3.2.1 Bahan

Water Heater Bahan dalam pembuatan water heater secara garis besar terdiri dari pipa tembaga sebagai saluran air dengan diameter 38 inchi , pelat tembaga dengan ketebalan 0,5 mm sebagai sirip dan seng sebagai body water heater. Hal lain secara detail disajikan dalam lampiran gambar detail.

3.2.2 Sarana dan Peralatan Yang Digunakan

Berikut ini adalah sarana dan peralatan yang digunakan dalam pembuatan water heater adalah : a. Alat penekuk plat, digunakan untuk menekuk lempengan seng. b. Palu, digunakam saat menguatkan lipatan seng. c. Gunting pelat, digunakan untuk memotong seng. d. Tang , digunakan saat memasang sirip pipa tembaga dengan lengkungan pipa tembaga. e. Penggaris , digunakan untuk membuat garis pada bagian tertentu . f. Alat pembengkok, untuk membengkokkan pipa. g. Alat pemotong pipa, digunakan untuk memotong pipa tembaga.

3.2.3 Langkah-langkah Pengerjaan.

Langkah-langkah pekerjaan yang dilakukan dalam pembuatan water heater adalah dijabarkan sebagai berikut ini :

a. Persiapan Pembuatan

Water Heater Persiapan pembuatan water heater dijabarkan sebagai berikut ini : 1. Merancang water heater 44 Dalam merancang water heater dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak software. Perangkat lunak CAD dan Solid Work adalah yang dipilih dalam melakukan rancangan ini. Hasil dari rancangan tersebut ditampilkan dalam bentuk gambar rakitan dan bagian, hasil dari perancangan ini ditunjukan dalam lampiran pada karya tugas akhir ini. 2. Menentukan alat dan bahan Rancangan dan tabel kebutuhan material yang terdapat dalam gambar rakitan adalah panduan dalam menentukan alat dan bahan yang digunakan untuk membuat water heater . 3. Membuat daftar komponen Pembuatan daftar komponen water heater dilakukan agar dapat menentukan prioritas dan urutan pekerjaan dalam pembuatan water heater. Hal ini dilakukan agar pekerjaan dapat berjalan secara sistematis dan teliti sehingga resiko komponen yang tertinggal dalam perakitan dapat dicegah.