54 Hasil percobaan pemanas air dengan 5 variasi bukaan penutup gas buang pada
tungku pembakaran dengan kondisi pada tekanan udara luar . Aliran gas pembakaran diposisikan maksimum dan aliran air yang masuk ke dalam pemanas
air menggunakan air kran.
5.2 Perhitungan Matematis
Data penting terkait dengan dimensi dan sifat dari bahan dalam percobaan adalah penggunaan pipa saluran air dengan jenis material tembaga dan berjari-jari
pipa saluran 38 inchi atau sama dengan 9,525 mm dibulatkan menjadi 9,5 mm atau 0.0095 m . Fluida yang mengalir berupa air dengan massa jenis
ρ
air
= 1000 kgm
3
. 5.2.1
Perhitungan kecepatan air rata-rata
Perhitungan kecepatan air rata-rata u
m
yang mengalir di dalam pipa air menggunakan persamaan 2.1. Sebagai contoh perhitugan untuk debit air 4,5
liter menit Tabel 5.1 nomor 1 setelah dilakukan penyetaraan satuan debit dari liter menit menjadi m
3
s , besarnya debit air menjadi 0,000075 m
3
s. Besar kecepatan air rata-rata adalah dalam satuan ms :
u
m
=
ṁ m
3
s π.r
2
m
2
=
0,000075
m
3
s π.
0,0047625
2
m
2
=
1,053
ms
5.2.2 Perhitungan laju aliran massa air
Perhitungan laju aliran massa air m
air
yang mengalir melewati saluran air pada pemanas air menggunakan persamaan perkalian antara massa jenis fluida
yang mengalir, luas penampang saluran air dan kecepatan aliran fluida .
55 Persamaan 2.2 adalah persamaan yang dipergunakan dalam perhitungan laju
aliran massa air. Contoh perhitungan laju aliran disesuaikan dengan data pada Tabel 5.1 nomor 1 adalah sebagai berikut :
ṁ
air
= 1000 π.0,0047625
2
1,053 kgs = 0,075 kgs
5.2.3 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air
Perhitungan laju aliran kalor yang diterima atau diserap oleh air menggunakan persamaan perkalian antara debit air yang masuk dan kalor jenis
fluida serta selisih temperatur fluida sebelum dan sesudah proses pemanasan. Besarnya laju aliran kalor dapat dihitung dengan persamaan 2.3. Contoh
perhitungan laju aliran kalor yang diterima oleh air disesuaikan dengan data pada Tabel 5.1 nomor 1 adalah sebagai berikut :
q
air
= 0,075 x 4179 x 45,2-27 watt = 5735,68 watt
5.2.4 Perhitungan laju aliran kalor yang dilepaskan pembakaran gas.
Perhitungan laju aliran kalor yang dilepaskan pembakaran gas LPG menggunakan persamaan perkalian antara debit gas dan kalor jenis gas LPG
yang dapat dinyatakan dengan persamaan 2.4. Contoh perhitungan laju aliran kalor yang dilepaskan pembakaran gas LPG diambil dari data pada Tabel 5.1
nomor 1 adalah sebagai berikut : q
gas
= 0,35 25x60.11900x4186,6 = 11624,79 watt
56
5.2.5 Efisiensi
Perhitungan efisiensi pemanas air diambil dari tabel 5.1 nomor 1 adalah sebagai berikut :
ɳ = 5735,68
11624,79 x100
= 49,34 5.3
Hasil Pengolahan Data
Hasil perhitungan matematis dari seluruh data hasil percobaan dihitung dengan mempergunakan program Microsoft Excel adalah sebagai berikut :
5.3.1 Tabel Perhitungan
a. Hasil pengolahan data percobaan ke-1 dengan pembukaan penutup bagian
atas sebesar 2,5 cm disajikan dalam Tabel 5.6.
Table 9
Tabel 5.6 m
air
, q
air
, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 2,5 cm.
No ṁ
T
1
T
2
ΔT m
gas
m
air
U
m
q
air
q
gas
ɳ l
min °C °C °C kg kgs ms watt watt
1 4,5 27 45,3
18,3 0,35
0,075 1,053 5735,68
1162 4,7
9 49,34
2 3,75 27 51,6 24,6 0,0625 0,877
6425,21 55,27
3 2,4 27 62,1
35,1 0,04 0,561
5867,32 50,47
4 1,7 27 68,4
41,4 0,0284
0,398 4913,5
42,27 5 1,4 27
88,5 61,5
0,0233 0,327
5988,3 51,51
6 1,1 27 94,9
67,9 0,0183
0,257 5192,7
44,67 Rata-rata hasil
percobaan 5687,12
48,92
57 b.
Hasil pengolahan data percobaan ke-2 dengan pembukaan penutup bagian atas sebesar 10 cm disajikan dalam Tabel 5.7.
Table 10
Tabel 5.7 m
air
, q
air
, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 10 cm.
c. Hasil pengolahan data percobaan ke-3 dengan pembukaan penutup bagian atas
sebesar 17 cm disajikan dalam Tabel 5.8.
Table 11
Tabel 5.8 m
air
, q
air
, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 17 cm.
No ṁ
T
1
T
2
ΔT m
gas
m
air
U
m
q
air
q
gas
ɳ l
min °C °C °C kg kgs ms watt watt
1 5,4 27 43,7 16,7
0,33 0,09 1,263
6281,04
1096 0,5
2 57,31
2 5,1 27 44,8 17,8 0,085 1,193 6322,83
57,69 3 3,6 27 51,9 24,9
0,06 0,842 6243,43 56,96
4 2,4 27 62,4 35,4 0,04 0,561 5917,46
53,99 5 1,6 27 75,2 48,2
0,0266 0,374 5357,98 48,88
6 1,2 27 93,7 66,7 0,02 0,281 5574,79
50,86 Rata-rata hasil
percobaan 5949,59
54,28
No ṁ
T
1
T
2
ΔT m
gas
m
air
U
m
q
air
q
gas
ɳ l
min °C °C °C kg kgs
ms watt watt
1 4,8 27 40,4
13,4 0,19
0,08 1,123 4479,89
7888 ,25
56,79 2 3,3 27
44,9 17,9
0,055 0,772 4114,23 52,16
3 2,55 27 51,7 24,7 0,0425 0,596 4386,91
55,61 4 2,1 27
57,5 30,5
0,035 0,491 4461,08 56,55
5 1,4 27 73,7
46,7 0,0233 0,327 4547,21
57,65 6 0,83 27 95,5 68,5
0,0138 0,194 3950,41 50,08
Rata-rata hasil percobaan
4323,29 54,81
58 d.
Hasil pengolahan data percobaan ke-4 dengan pembukaan penutup bagian atas sebesar 24 cm disajikan dalam Tabel 5.9.
Table 12
Tabel 5.9 m
air
, q
air
, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 24cm.
e. Hasil pengolahan data percobaan ke-5 dengan pembukaan penuh disajikan
dalam Tabel 5.10.
Tabl 13
Tabel 5.10 m
air
, q
air
, dan ɳ pemanas air dengan pembukaan penuh.
5.3.2 Grafik Hasil Penelitian
