36
BAB V HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Pengujian
Dari hasil pengujian water heater dengan panjang pipa 14 meter, diameter 0,5 inchi dan bersirip, meliputi : debit air, suhu air masuk T
in
, suhu air keluar T
out
disajikan pada Tabel 5.1. Pengujian dilakukan pada kondisi tekanan udara luar, dengan suhu air berkisar pada suhu 25,9 ºC. Pemanasan yang terjadi
menggunakan kerja maksimal pembakar kompor dengan menggunakan pasokan air dari kran.
Tabel 5.1 Hasil pengujian dengan posisi penutup tertutup rapat
No Debit air
litermenit Suhu air masuk T
in
°C Suhu air
keluar T
out
°C ΔT
°C 1
42 25,9
27 1,1
2 33,6
25,9 29,3
3,4 3
24 25,9
31,3 5,4
4 16,2
25,9 35
9,1 5
10,8 25,9
41 15,1
6 9,96
25,9 44
18,1 7
5,76 25,9
51,8 25,9
8 3,6
25,9 67,3
41,4 9
2,4 25,9
87 61,1
10 1,5
25,9 98
72,1
Tabel 5.2 Hasil pengujian dengan posisi penutup dinaikan sebesar 10 putaran 17,5 mm
No Debit air
litermenit Suhu air masuk T
in
°C Suhu air
keluar T
out
°C ΔT
°C 1
48,4 25,9
29,4 3,5
2 36
25,9 30,5
4,6
No Debit air
litermenit Suhu air masuk T
in
°C Suhu air
keluar T
out
°C ΔT
°C 3
32 25,9
30,6 4,7
4 18,4
25,9 32,2
6,3 5
15 25,9
36,3 10,4
6 8,88
25,9 40,4
14,5 7
6,36 25,9
48,3 22,4
8 4,56
25,9 60,3
34,4 9
3,72 25,9
64,7 38,8
10 1,44
25,9 98,3
72,4
Tabel 5.3 pengujian dengan posisi penutup dinaikan sebesar 20 putaran 35mm
No Debit air
litermenit Suhu air masuk T
in
°C Suhu air
keluar T
out
°C ΔT
°C 1
40 25,9
29,6 3,7
2 34
25,9 30,5
4,6 3
26,4 25,9
32,1 6,2
4 22
25,9 32,8
6,9 5
13,4 25,9
37,7 11,8
6 8,4
25,9 42,3
16,4 7
6,84 25,9
47,4 21,5
8 5,04
25,9 50,9
25 9
3,6 25,9
75,3 49,4
10 2,1
25,9 87,7
61,8
5.2 Perhitungan
Perhitungan kecepatan air rata rata U
m
, laju aliran massa air m dan laju aliran kalor q yang diserap air dilakukan dengan mempergunakan data data seperti
tersaji pada Tabel 5.1-5.3. Data lain yang dipergunakan adalah : Kalor jenis air cp
= 4179 Jkg
o
C Laju aliran massa m
gas
= 0,044 kgmenit
Massa jenis air ρ
= 1000 kgm
3
Diameter pipa tembaga = 0,5 inchi 0,0127 meter
Kapasitas panas gas C
gas
= 11900 kkal =11900 x 4186,6 Jkg
5.2.1 Perhitungan Kecepatan air rata rata u
m
Perhitungan kecepatan air rata rata u
m
yang mengalir di dalam saluran pipa air tembaga berukuran 0,5 inchi menggunakan persamaan 5.1
s m
r air
debit m
pipa penampang
luas s
m air
debit u
m 2
2 3
5.1 Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 24 litermenit Tabel 5.1. Satuan
debit air dikonversi menjadi satuan m
3
s.
s m
x s
m x
menit liter
air debit
10 4
, 60
10 24
24
3 3
3 3
Kecepatan air rata rata u
m
: s
m r
air debit
u
m 2
s m
m x
s m
x u
m
1656 ,
3 00635
, 14
, 3
10 4
,
2 2
3 3
Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap terdapat pada Tabel 5.4 –
5.6.
5.2.2 Perhitungan laju aliran massa air
̇ Perhitungan laju aliran massa air m
air
di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan 2.3
air kecepatan
penampang luas
jenis massa
m
air
m
u r
2
Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 24 litermenit Tabel 5.1
s kg
x m
air
1656 ,
3 00635
, 14
, 3
1000
2
s kg
401 ,
Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap terdapat pada Tabel 5.4 –
5.6.
5.2.3 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air
Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan 2.2
air
q
watt T
T air
jenis kalor
air massa
aliran laju
ni out
watt T
T c
m
in out
air air
.
Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 24 litermenit Tabel 5.1
9 ,
25 3
, 31
4179 4
,
air
q
kW watt
027 ,
9 4
, 5
9 ,
1671
Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap terdapat pada Tabel 5.4 –
5.6.
5.2.4 Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas
Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa mempergunakan persamaan 2.1
gas
q
kW gas
panas kapasitas
gas massa
aliran laju
gas
q
6 ,
4186 .
11900 .
60 044
,
= 36,53 kW
5.2.5 Efisiensi water heater
Perhitungan Efisiensi
η kompor gas dapat menggunakan persamaan 2.4
100 x
q q
gas air
100 53
, 36
027 ,
9 x
71 ,
24
5.2.6 Hasil perhitungan
Pada tabel 5.4 – 5.6 menampilkan hasil dari perhitungan hasil water heater
dengan menggunakan microsoft office excel. Tabel 5.4 Hasil perhitungan pada penutup tertutup penuh
No Debit air
lm T
in
°C T
out
°C ΔT
°C m
air
kgs U
m
ms q
air
kJ Efisiensi
1 42
25,9 27
1,1 0,701 5,5397
3,224 8,83
2 33,6
25,9 29,3 3,4
0,561 4,4318 7,973
21,82 3
24 25,9 31,3
5,4 0,401 3,1656
9,045 24,76
4 16,2
25,9 35
9,1 0,271 2,1368 10,288
28,16 5
10,8 25,9
41 15,1
0,180 1,4245 11,381 31,15
6 9,96
25,9 44
18,1 0,166 1,3137 12,581
34,44
No Debit air
lm T
in
°C T
out
°C ΔT
°C m
air
kgs U
m
ms q
air
kJ Efisiensi
7 5,76
25,9 51,8 25,9 0,096 0,7597 10,411
28,50 8
3,6 25,9 67,3 41,4
0,060 0,4748 10,401 28,47
9 2,4
25,9 87
61,1 0,040 0,3166 10,234
28,01 10
1,5 25,9
98 72,1
0,025 0,1978 7,548
20,66
Tabel 5.5 Hasil perhitungan pada penutup terbuka 10 putaran
No Debit air
lm T
in
°C T
out
°C ΔT
°C m
air
kgs U
m
ms q
air
kJ Efisiensi
1 48,4
25,9 29,4 3,5
0,808 6,3839 11,822 32,36
2 36
25,9 30,5 4,6
0,601 4,7483 11,557 31,63
3 32
25,9 30,6 4,7
0,534 4,2207 10,496 28,73
4 18,4
25,9 32,2 6,3
0,307 2,4269 8,090
22,14 5
15 25,9 36,3 10,4
0,251 1,9785 10,887 29,80
6 8,88
25,9 40,4 14,5 0,148 1,1713
8,986 24,60
7 6,36
25,9 48,3 22,4 0,106 0,8389
9,942 27,21
8 4,56
25,9 60,3 34,4 0,076 0,6015 10,947
29,96 9
3,72 25,9 64,7 38,8
0,062 0,4907 10,073 27,57
10 1,44
25,9 98,3 72,4 0,024 0,1899
7,276 19,92
Tabel 5.6 Hasil perhitungan pada penutup terbuka 20 putaran
No Debit air
lm T
in
°C T
out
°C ΔT
°C m
air
kgs U
m
ms q
air
kJ Efisiensi
1 40
25,9 29,6 3,7
0,668 5,2759 10,329
28,27 2
34 25,9 30,5
4,6 0,568
4,4845 10,915 29,88
3 26,4
25,9 32,1 6,2
0,441 3,4821 11,423
31,27 4
22 25,9 32,8
6,9 0,367
2,9018 10,594 29,00
5 13,4
25,9 37,7 11,8 0,224
1,7674 11,035 30,20
6 8,4
25,9 42,3 16,4 0,140
1,1079 9,614
26,31 7
6,84 25,9 47,4 21,5
0,114 0,9022 10,263
28,09 8
5,04 25,9 50,9
25 0,084
0,6648 8,793
24,07 9
3,6 25,9 75,3 49,4
0,060 0,4748 12,411
33,97 10
2,1 25,9 87,7 61,8
0,035 0,2770
9,057 24,79
Dari Tabel 5.4-5.6 Hubungan debit air dengan suhu air yang keluar dapat di buat dan hasilnya disajikan pada Gambar 5.1-5.3. Hubungan antara debit air dengan
laju aliran kalor water heater dapat dibuat dan hasilnya disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 5.4-5.6. Gambar 5.6-5.8 memberikan informasi tentang
hubungan efisiensi water heater dengan debit air.
Gambar 5.1 Hubungan Debit air dengan suhu air keluar pada kondisi penutup tertutup penuh
Gambar 5.2 Hubungan Debit air dengan suhu air keluar pada kondisi penutup terbuka 10 putaran
T
out
= 112,8Q
-0,4
R² = 0,984
20 40
60 80
100
10 20
30 40
T
o u
t
,
o
C
Debit air, Q litermenit
T
out
= 99,26Q
-0,34
R² = 0,945
20 40
60 80
100
10 20
30 40
T
o ut
,
o
C
Debit air Q, litermenit
Gambar 5.3 Hubungan Debit air dengan suhu air keluar pada kondisi penutup terbuka 20 putaran
Gambar 5.4 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi penutup tertutup penuh.
T
out
= 103,5Q
-0,36
R² = 0,933
20 40
60 80
100
10 20
30 40
T
o u
t
,
o
C
Debit air Q, litermenit
q
air
= -0,010Q
2
+ 0,306Q + 8,927
2 4
6 8
10 12
14
10 20
30 40
50
q
ai
r, k
J
Debit air Q, litermenit
Gambar 5.5 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi penutup terbuka 10 putaran.
Gambar 5.6 Hubungan Debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi penutup terbuka 20 putaran.
q
air
= 0,001Q
2
+ 0,026Q + 9,216
2 4
6 8
10 12
14
10 20
30 40
50
q
a ir
, k
J
Debit air Q, litermenit
q
air
= -0,002Q
2
+ 0,108Q + 9,613
2 4
6 8
10 12
14
10 20
30 40
50
q
a ir
, k
J
Debit air Q, litermenit
Gambar 5.7 Hubungan Debit air dengan efisiensi pada kondisi penutup tertutup rapat.
Gambar 5.8 Hubungan Debit air dengan efisiensi pada kondisi penutup terbuka 10 putaran.
Efisiensi = -0,028Q
2
+ 0,838Q
0.00 5.00
10.00 15.00
20.00 25.00
30.00 35.00
40.00
10 20
30 40
E fisi
en si
,
Debit air Q, litermenit
Efisiensi = 0,001Q
2
+0,073Q + 25,22
0.00 5.00
10.00 15.00
20.00 25.00
30.00 35.00
10 20
30 40
E fisi
en si
,
Debit air Q, litermenit
Gambar 5.9 Hubungan Debit air dengan efisiensi pada kondisi penutup terbuka 20 putaran.
5.8 Pembahasan