4.2 Hasil dan Analisa kebutuhan energi untuk penguapan
Elemen pemanas yang digunakan adalah dibuat dari tembaga berdiameter 1 cm dengan panjang 75 cm dibentuk melingkar dengan diameter 15 cm dan daya
750 Watt. Dari tabel 4.1 maka dapat dihitung kebutuhan energi untuk 3, 3,5, 4, 4,5 dan 4,7
liter air dengan temperatur pemanasan 100, 110, 120, 130, 140 dan 150 ºC. Untuk 3 liter air dengan temperatur pemanasan 100 ºC
1895250 60
12 ,
42 750
t P
E =1895,25 kJ
Dengan cara yang sama seperti diatas maka kebutuhan energi untuk menguapkan air untuk 3,5, 4, 4,5 dan 4,7 liter dengan temperatur pemanasan air sampai dengan
100, 110, 120, 130, 140 dan 150 ºC dapat dihitung dan dilihat pada tabel 4.3. Tabel 4.3 Data hasil perhitungan kebutuhan energi untuk penguapan.
No Volume
air L
Temp. Air Awal ºC
Temp. Air Akhir ºC
Waktu Menit
Daya pemanas
Watt Energi
Joule 1
30 100 42,12
750 1895250 2
30 110 48,075 750
2163375 3
30 120 54,03
750 2431500 4
30 130 59,99
750 2699625 5
30 140 65,95
750 2967750 6
3 30 150
71,91 750 3235875
1 30 100
53,64 750 2413875
2 30 110
59,39 750 2672437,5
3 30 120
65,13 750 2931000
4 30 130
70,88 750 3189562,5
5 30 140
76,63 750 3448125
6 3.5
30 150 82,37
750 3706687,5 1
30 100 65,17
750 2932500 2
30 110 4,42 750 3181500 3
30 120 76,23
750 3430500 4
30 130 81,77
750 3679500 5
30 140 87,30
750 3928500 6
4 30 150
92,83 750 4177500
Universitas Sumatera Utara
1 30 100
76,69 750 3451125
2 30 110
82,01 750 3690562,5
3 30 120
87,33 750 3930000
4 30 130
92,65 750 4169437,5
5 30 140
97,98 750 4408875
6 4,5
30 150 103,30
750 4648312,5 1
30 100 81,30
750 3658575 2
30 110 85,44
750 3844706,25
3 30 120
89,57 750 4030837,5
4 30 130
93,71 750
4216968,75 5
30 140 97,85
750 4403100 6
4,7 30 150
101,98 750
4589231,25
Pada temperatur pemanasan air sampai 100 ºC, energi yang terbentuk pada volume 3 liter adalah yang paling sedikit yaitu
1895250
Joule. Dan energi yang paling besar adalah pada volume 4,7 liter yaitu
36585725
Joule. Pada temperatur pemanasan air sampai 110 ºC, energi yang terbentuk pada
volume 3 liter adalah yang paling sedikit yaitu
2163375
Joule. Dan energi yang paling besar adalah pada volume 4,7 liter yaitu 3844706,25
Joule. Pada temperatur pemanasan air sampai 120 ºC, energi yang terbentuk pada
volume 3 liter adalah yang paling sedikit yaitu
2431500
Joule. Dan energi yang paling besar adalah pada volume 4,7 liter yaitu 4030837,5
Joule. Pada temperatur pemanasan air sampai 130 ºC, energi yang terbentuk pada
volume 3 liter adalah yang paling sedikit yaitu 2699625 Joule. Dan energi
yang paling besar adalah pada volume 4,7 liter yaitu 4216968,75 Joule.
Pada temperatur pemanasan air sampai 140 ºC, energi yang terbentuk pada volume 3 liter adalah yang paling sedikit yaitu
2967750
Joule. Dan energi yang paling besar adalah pada volume 4,5 liter yaitu 4408875
Joule.
Universitas Sumatera Utara
100 110
120 130
140 150
1500 2500
3500 4500
Energi kJ Te
m pe
ra tur
C
3 Liter 3.5 Liter
4 Liter 4.5 liter
4.7 Liter
Pada temperatur pemanasan air sampai 150 ºC, energi yang terbentuk pada volume 3 liter adalah yang paling sedikit yaitu 3235875
Joule. Dan energi yang paling besar adalah pada volume 4,5 liter yaitu
4648312,5
Joule.
Gambar 4.3 Grafik perbandingan temperatur pemanas dengan energi Energi yang terbanyak ketika temperatur air sampai 150 ºC pada volume air
4,5 liter
4648312,5
Joule dan yang terkecil ketika temperatur air 100 ºC pada volume air 3 liter yaitu 18925250 Joule.
Besar kecilnya energi tergantung pada lamanya pemanasan air dan volume air Semakin lama pemanasan air maka temperatur air akan semakin naik, maka
semakin besar pula energi yang dibutuhkan. Jika dilihat pada grafik 4.3 mulai dari temperatur 140 ºC untuk volume air 4,5
liter membutuhkan energi yang lebih besar bila dibandingkan dengan 4,7 liter tetapi bedanya hanya 1,28 karena pada temperatur 140 ºC uap yang terbentuk
untuk volume air 4,5 liter lebih sedikit sehingga massa airnya lebih banyak.sehingga membutuhkan energi yang lebih besar untuk menaikkan
temperatur.
Universitas Sumatera Utara
4. 3 Hasil dan Analisa tekanan dan temperatur uap
Tekanan dan temperatur uap pada 3, 3,5, 4, 4,5 dan 4,7 liter air untuk temperatur pemanasan 100, 110, 120, 130, 140 dan 150 ºC diperoleh dari hasil
percobaan dan dapat dilihat pada tabel 4.4 Tabel 4.4 Data tekanan uap dan temperatur uap dari percobaan
Volume air L
Temp. Air Awal ºC
Temp. Air Akhir ºC
Tekanan Uap kgfcm²
Waktu Menit
Temp.Uap ºC
30 100 0,33 42,12 104
30 110 0,665 48,075
116 30 120 1,00 54,03
122 30 130 1,34 59,99
134 30 140 1,67 65,95
145 3
30 150 2,01 71,91 152
30 100 0,42 53,64 107
30 110 0,71 59,39 112
30 120 1,00 65,13 120
30 130 1,29 70,88 135
30 140 1,59 76,63 142
3.5 30 150 1,88 82,37
154 30 100 0,50 65,17
102 30 110 0,75 70,7 110
30 120 1,00 76,23 122
30 130 1,25 81,77 130
30 140 1,50 87,30 140
4 30 150 1,75 92,83
150 30 100 0,59 76,69
102 30 110 0,79 82,01
114 30 120 1,00 87,33
122 30 130 1,21 92,65
134 30 140 1,42 97,98
140 4.5
30 150 1,62 103,30 152
30 100 0,62 81,30 102
30 110 0,90 85,44 112
30 120 1,18 89,57 122
30 130 1,45 93,71 130
30 140 1,73 97,85 140
4.7 30 150 2,01 101,98
150
Pada temperatur pemanasan air sampai 100 ºC, tekanan uap yang terbentuk pada volume 3 liter adalah yang paling sedikit yaitu 0,33 kgfcm
2
. Dan
Universitas Sumatera Utara
Pada temperatur pemanasan air sampai 110 ºC, tekanan uap yang terbentuk pada volume 3 liter adalah yang paling sedikit yaitu 0,665 kgfcm
2
. Dan tekanan uap yang paling besar adalah pada volume 4,7 liter yaitu 0,90
kgfcm
2
. Pada temperatur pemanasan air sampai 120 ºC, tekanan uap yang terbentuk
pada volume 3, 3,5, 4 dan 4,5 liter adalah yang paling sedikit yaitu 1 kgfcm
2
. Dan tekanan uap yang paling besar adalah pada volume 4,7 liter yaitu 1,18
kgfcm
2
. Pada temperatur pemanasan air sampai 130 ºC, tekanan uap yang terbentuk
pada volume 4,5 liter adalah yang paling sedikit yaitu 1,21 kgfcm
2
. Dan tekanan uap yang paling besar adalah pada volume 4,7 liter yaitu 1,45
kgfcm
2
. Pada temperatur pemanasan air sampai 140 ºC, tekanan uap yang terbentuk
pada volume 4,5 liter adalah yang paling sedikit yaitu 1,42 kgfcm
2
. Dan tekanan uap yang paling besar adalah pada volume 4,7 liter yaitu 1,73
kgfcm
2
. Pada temperatur pemanasan air sampai 150 ºC, tekanan uap yang terbentuk
pada volume 4,5 liter adalah yang paling sedikit yaitu 1,62 kgfcm
2
. Dan tekanan uap yang paling besar adalah pada volume 3 dan 4,7 liter yaitu 2,01
kgfcm
2
.
Universitas Sumatera Utara
100 110
120 130
140 150
1 2
3
Tekanan Uap Kgfcm2 T
e m
p er
at u
r C
3 Liter 3.5 Liter
4 Liter 4.5 liter
4.7 Liter
Gambar 4.4 Grafik perbandingan temperatur pemanas dengan Tekanan uap Tekanan terbesar terjadi pada temperatur pemanasan 150 ºC yaitu pada
volume air 3 dan 4,7 liter sedangkan tekanan terendah terjadi pada temperatur 100 ºC pada volume air 3 liter, jadi tekanan uap dipengaruhi oleh temperatur. Semakin
tinggi temperatur maka semakin tinggi tekanan yang dihasilkan. Tetapi pada temperatur 120 ºC mempunyai tekanan yang sama untuk volume
air 3, 3,5, 4, dan 4,5 liter yaitu 1 kgfcm
2
bedanya hanya 1,5 bila dibandingkan dengan volume air 4,7 liter pada temperatur yang sama karena ruang sisa untuk
uap yang dihasilkan lebih sedikit sehingga bila temperatur semakin naik maka tekanan yang dihasilkan akan semakin naik pula.
Universitas Sumatera Utara
4.4 Hasil dan Analisa effisiensi ketel