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