Gambar 4.3 Tangki Pemanas Yang Telah Diisolasi
4.2 Penentuan Dimensi Dan Pembuatan Koil
Berikutnya adalah perancangan koil, koil terbuat dari pipa tembaga dengan panjang 5 meter, dan diameter 10 mm. Koil dibengkokkan dengan menggunakan
bending, jumlah lekukan koil disesuaikan dengan besar tangki pemanas, dan dalam perancangan ini koil dibuat sebanyak duabelas lekukan.
4.2.1 Perancangan panjang koil
Pada water heater yang dirancang, koil didominasi oleh pipa yang vertikal.Maka persamaan konveksi natural yang digunakan yaitu pada pipa
vertikal.Sebelum menentukan panjang koil maka terlebih dahulu dicari kalor yang diserap oleh air.
Kalor yang diserap oleh air Untuk mencari besarnya kalor yang diserap oleh air, maka digunakan
persamaan : max
. .
To T
Cp m
Q −
= Dimana : Q = kalor yang diserap oleh air J
Cp = panas jenis JKg C
m = volume air kg T
max
= Temperatur maksimum C
Universitas Sumatera Utara
T = Temperatur awal
C Maka diperoleh :
MJ J
C C
Kg J
Kg To
T Cp
m Q
10 10584000
26 47
4200 120
max .
.
= =
− ×
× =
− =
Setelah itu maka dicari nilai dari bilangan Grashof yang dirumuskan sebagai berikut :
2 3
2
µ β
ρ
L T
T g
Gr
r s
L
− =
Dimana : Gr
L
= Bilangan Grashof ρ = massa jenis Kgm
3
g = gravitasi ms
2
ß = koefisien ekspansi T
s =
Temperatur pada koil C
T
r
= Temperatur fluida C
L = Tinggi koil m μ = viskositas Nsm
2
dari persamaan diatas, maka dapat dihitung besarnya bilangan Grashof:
2 3
2
µ β
ρ
L T
T g
Gr
r s
L
− =
9 2
4 3
4 2
10 .
86 ,
3 10
. 08
, 6
31 .
38 50
10 .
15 ,
4 81
, 9
63 ,
990 =
× −
× ×
× =
− −
L L
Gr Gr
Setelah bilangan grashof didapat, maka dicari lagi bilangan Rayleigh dari persamaan berikut :
Pr ×
=
L L
Gr Ra
Dimana : Ra
L
= Bilangan Rayleigh Gr
L
= Bilangan Grashof Pr = Bilangan Prandtl 3,99
Universitas Sumatera Utara
Maka besarnya bilangan Rayleigh adalah :
Kemudian dicari nilai h dari persamaan sebagai berikut :
L k
Nu h
× =
Tetapi sebelum mencari nilai h, harus dicari terlebi dahulu nilai dari bilangan Nusselt.Untuk mencari bilangan Nusselt ditentukan dengan
syarat
3 1
1 ,
Nu
L
Ra =
untuk
13 9
10 10
≤
L
Ra
Untuk menghitung diameter dari koil ditentukan dengan syarat :
25 ,
35
L
Gr L
D ≥
0435 ,
01 ,
10 .
86 ,
3 31
, 35
01 ,
25 ,
9
≥ ×
≥
Oleh karena syarat untuk menentukan diameter terpenuhi, maka sekarang dapat dihitung besarnya nilai dari bilangan Nusselt dengan persamaan
sebagai berikut :
2 3
1 10
3 1
10 .
49 ,
2 10
. 54
, 1
1 ,
1 ,
= ×
= =
Nu Nu
Ra Nu
L
Setelah bilangan Nusselt diperoleh, maka dapat dihitung nilai dari h,
L k
Nu h
× =
Dimana : Nu = Bilangan Nusselt k = konduktivitas Wm.K
= 0.636 Wm.K L = Tinggi koil m
= 0,31 m
10 9
10 .
54 ,
1 99
, 3
10 .
86 ,
3 Pr
= ×
= ×
=
L L
L L
Ra Ra
Gr Ra
Universitas Sumatera Utara
Maka dapat diperoleh :
2 2
10 .
11 ,
5 31
, 636
, 10
. 49
, 2
= ×
= ×
=
h h
L k
Nu h
Persamaan untuk mencari koefisien perpindahan panas pada koil,yaitu: t
T A
h Q
× ∆
× ×
=
Dimana : Q= Kalor yang diserap air J h = Koefisien perpindahan panas Wm
2
. C
A = Luas penampang m
2
∆T = Selisih Temperatur C
t = waktu second 3 jam Dari persamaan diatas, maka dapat diperoleh nilai dari Luas penampang A
2 2
1598 ,
10800 38
50 .
511 10584000
m A
s C
C m
W J
A t
T h
Q A
t T
A h
Q
= ×
− ×
= ×
∆ ×
= ×
∆ ×
× =
Setelah diperoleh nilai dari luas penampang dari koil, maka dapat dihitung berapa besar panjang dari koil,dari persamaan dibawah :
m L
L d
A L
08 ,
5 01
, 14
, 3
1598 ,
= ×
= ×
= π
Maka panjang koil yang dibutuhkan dalam perancangan adalah 5,08 meter.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Proses Membending Koil
Setelah koil selesai dibending, maka koil digantung di dalam tangki,untuk menggantung koil maka koil harus ditopang dari dasar tangki,untuk menopang
koil dari bawah maka antara koil yang digantung dan koil penopang harus disambung dengan cara dilas. Proses pengelasan koil harus rapi dan jangan
sampai ada kebocoran. Proses pengelasan koil dapat dilihat pada gambar 4.5 dibawah.
Gambar 4.5 Proses Pengelasan Koil Setelah selesai pengelasan, koil dimasukkan ke dalam tangki pemanas
sesuai dengan posisi masing-masing.Dan koil harus ketat dipasang agar tidak ada lubang udara. Kemudian koil di dasar tangki dilem dengan dasar tangki agar
menyatu.Berikut gambar koil setelah dipasang kedalam tangki.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 Koil Setelah Dipasang ke Dalam Tangki
4.3 Penentuan Dimensi dan Pembuatan Dudukan Pemanas Air
Kategori