Karakteristik water heater dengan panjang pipa 12 meter, diameter 0,5 inci dan bersirip

i

KARAKTERISTIK

WATER HEATER

_{DENGAN PANJANG}

PIPA 12 METER, DIAMETER 0,5 INCH DAN BERSIRIP

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh

SUPARNO NIM : 105214069

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2013

ii

CHARACTERISTIC OF THE

WATER HEATER

_{WITH A 12}

METERS LENGTH OF PIPE, A 0,5 INCHES OF DIAMETER

AND FINNED

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

SUPARNO

Student Number : 105214069

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2014

PERNYATAAN

KEASLIAN

KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan

di

suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 29 J anuai 20I 4

LEMBAR

PER}TYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA

ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAI\

AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama

:Suparno

Nomor Mahasiswa : IA5214069

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

Karakteristik Water Heater Dengan Panjang pipa 12 Meter Diameter 0,5 Inch dan Bersirip

Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta

ijin

dan saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pemyataan ini yang saya buat dengan sebenamya.

Yogyakarta, 29 J anuan 207 4

Yang menyatakan,

@

Suparno

vii

ABSTRAK

Kebutuhan akan air hangat yang digunakan untuk mandi semakin meningkat. Alat yang dapat menghasilkan air hangat adalah pemanas air atau water heater. Dari ketiga jenis water heater yang ada, water heater dengan sumber energy dari gas LPG memiliki beberapa keunggulan bila dibandingkan dengan water heater yang lain. Sehingga penulis tertarik untuk mendalami dan mempelajari tentang water heater gas LPG dengan cara pembuatan dan penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : (a) Membuat alat water heater (b) Mengetahui karakteristik dari water heater dengan sumber energi gas LPG yang telah dibuat : (1) Mengetahui hubungan antara debit air yang masuk dengan suhu air yang keluar dari water heater(2) Mengetahui hubungan antara debit air dengan laju perpindahan kalor yang diterima air (3) Mengetahui efisiensi dari water heater.

Peralatan yang dipergunakan dalam penelitian termokopel, stopwacth, gelas ukur, timbangan. Variasi yang dilakukan adalah merubah besar kecilnya debit air yang masuk dan membuka tutup water heaterdengan 10 kali dan 20 kali putaran. Batasan yang dilakukan di dalam penelitian : (a)Suhu air yang masuk water heater sama dengan suhu air yang ada di kamar mandi sekitar 25 0C – 27

0

C (b) Bahan pipa yang digunakan adalah pipa tembaga dengan diameter 0,5 inch dan panjang 12 meter (c) Temperatur air panas yang dihasilkan minimal mempunyai suhu 40° C dengan debit 6 liter per menit (d) Menggunakan 2 lapisan pelat dan berlubang

Hasil penelitian memberikan beberapa kesimpulan (a) Water heater yang dibuat mampu bersaing dengan water heater yang ada di pasaran (b) temperatur yang dihasilkan sebesar 42,60C dengan debit 11,4 liter/menit pada kondisi tertutup rapat(c) Laju aliran kalor yang diterima air sebesar 11,651 kW-14,292 kW pada kondisi tertutup rapat (d) Nilai efisiensi yang dihasilkan water heater pada kondisi tertutup rapat berkisar antara 31,89%-39,12%.

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat

dan rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik

dan lancar.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang wajib untuk setiap mahasiswa

jurusan Teknik Mesin sebagai syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan

skripsi ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan

terima kasih kepada :

1. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus KanisiusPurwadi, M.T., sebagai Dosen Pembimbing Skripsi.

3. I Gusti Ketut Puja S.T.M.T selaku Dosen Pembimbing Akademik

4. Seluruh staf dan pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan

memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam

penyusunan skripsi ini

5. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak

dapat saya sebutkan satu persatu yang telah membantu dalam penyusunan

6.

Kedua orang

tua

saya Sutriyono dan Sadilah yang telah memberikan dukungan, baik secara materi maupun spiritual

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini

masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.

Yogyakarta, 29 J anuai 201 4

Penulis

x DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi

ABSTRAK ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1.Latar Belakang ... 1

1.2.Tujuan... 2

1.3.Batasan Masalah ... 3

1.4.Manfaat... 3

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1.Dasar Teori ... 4

2.2.Tinjauan Pustaka ... 21

xi

3.1.Persiapan ... 29

3.2.Alat dan Bahan ... 29

3.3.Pembuatan Alat ... 36

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ... 40

4.1.Benda Uji... 40

4.2.Skematik Alat Penelitian ... 42

4.3.Alat Bantu Penelitian ... 42

4.4.Alur Penelitian... 43

4.5.Variasi Penelitian ... 44

4.6.Cara Mendapatkan Data ... 44

4.7.Cara Mengolah Data... 44

4.8.Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 45

BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 46

5.1.Hasil Penelitian ... 46

5.2.Perhitungan... 47

5.3.1.Hasil Pengambilan Data Dalam Bentuk Grafik ... 53

5.3.2.Pembahasan ... 60

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 64

6.1.Kesimpulan... 64

6.2.Saran ... 67

DAFTAR PUSTAKA ... 68

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Water heater model 1 ... 5

Gambar 2.2 Water heater model 2 ... 6

Gambar 2.3 Water heatermodel 3 ... 7

Gambar 2.4 Water heater model 4 ... 8

Gambar 2.5 Kompor gas ... 15

Gambar 2.6 Selang regulator... 15

Gambar 2.7 Penggunaan sirip pada pendingin ruangan ... 17

Gambar 2.8 Penggunaan sirip pada CPU komputer ... 18

Gambar 2.9 Sirip yang dipasang pada saluran air ... 18

Gambar 2.10 Efisiensi sirip siku empat dan segitiga ... 19

Gambar 2.11 Grafik efisiensi sirip siku empat... 19

Gambar 2.12 Aliran fluida dalam saluran air ... 21

Gambar 2.13 Water heater gas LPG tipe WH1 ... 22

Gambar 2.14 Water heater gas LPG tipe WH2 ... 23

Gambar 2.15 Water heater gas LPG tipe WH3 ... 24

Gambar 2.16 Water heatergas LPG tipe WH4 ... 25

Gambar 3.2 Alat pemotong pipa ... 29

Gambar 3.3 Mesin las ... 30

Gambar 3.4 Gunting plat ... 30

Gambar 3.5 Bor tangan ... 31

xiii

Gambar 3.7 Penggaris ... 31

Gambar 3.8 Kunci pas ... 32

Gambar 3.9 Paku rivet... 32

Gambar 3.10 Pipa tembaga ... 33

Gambar 3.11 Plat strip... 33

Gambar 3.12 Galvalum ... 34

Gambar 3.13 Besi naco ... 34

Gambar 3.14 Selang radiator... 35

Gambar 3.15 Kaleng tiner ... 35

Gambar 3.16 Pembentukan pipa ... 36

Gambar 3.17 Pemasangan sirip ... 36

Gambar 3.18 Pembentukan lingkaran ... 37

Gambar 3.19 Penyambungan kerangka... 37

Gambar 3.20 Membuat lubang untuk paku rivet ... 38

Gambar 3.21 Pembuatan tabung bagian dalam ... 38

Gambar 3.22 Tabung bagian dalam ... 39

Gambar 4.1 Pipa yang sudah dirol ... 40

Gambar 4.2 Water heater tampak samping ... 41

Gambar 4.3 Water heater tampak atas ... 41

Gambar 4.4 Skema rangkaian alat penelitian ... 42

Gambar 5.1 Hubungan antara debit air dengan suhu air yang keluar Water heater pada kondisi tertutup rapat ... 54 Gambar 5.2 Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor air pada

xiv

kondisi Water heater tertutup rapat ... 54 Gambar 5.3 Hubungan antara debit air dengan efisiensi Water heater

pada kondisi tertutup rapat ... 55

Gambar 5.4 Hubungan antara debit air dengan air suhu keluar

Water heaterpada kondisi tutup terbuka 10 kali putaran ... 55 Gambar 5.5 Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor pada

Kondisi tutup Water heaterdibuka 10 kali putaran ... 56 Gambar 5.6 Hubungan antara debit air dengan efisiensi Water heater

pada kondisi tutup dibuka 20 kali putaran ... 56

Gambar 5.7 Hubungan antaradebit air dengan suhu air keluar

Water heaterpada kondisi tutup dibuka 20 kali putaran ... 57 Gambar 5.8 Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor

pada kondisi tutup Water heaterdibuka 20 kali putaran ... 57 Gambar 5.9 Hubungan antara debit air dengan efisiensi Water heater

pada kondisi tutup terbuka 20 kali putaran ... 58

Gambar 5.10 Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar

Water heater pada kondisi tertutup rapat, tutup dibuka

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai konduktifitas termal/bahan ... 11

Tabel 2.2 Daya pemanasan dan efisiensi alat masak dengan gas LPG dan bahan bakar lainnya ... 14

Tabel 2.3 Sifat-sifat bahan logam ... 16

Tabel 2.4 Sifat-sifat bahan bukan logam... 16

Tabel 5.1 Hasil pengujian pada kondisi ditutup rapat ... 46

Tabel 5.2 Hasil pengujian pada kondisi dibuka 10 kali putaran ... 46

Tabel 5.3 Hasil pengujian pada kondisi tutup dibuka 20 kali putaran ... 47

Tabel 5.4 Data laju aliran massa dan kalor pada kondisi ditutup rapat... 50

Tabel 5.5 Data laju aliran massa dan kalor pada kondisi dibuka 10 kali putaran ... 50

Tabel 5.6 Data laju aliran massa dan kalor pada kondisi dibuka 20 kali putaran ... 51

Tabel 5.7 Data efisiensi Water heaterpada kondisi tertutup rapat ... 52

Tabel 5.8 Data efisiensi Water heater pada kondisi dibuka 10 kali putaran ... 52

Tabel 5.9 Data efisiensi Water heater pada kondisi dibuka 20 kali putaran ... 53

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring dengan perkembangan zaman dan pertambahan penduduk, berbagai

kebutuhan manusia untuk menunjang kenyamanan hidupnya semakin meningkat.

Dengan memanfaatkan teknologi yang ada, manusia berusaha untuk memenuhi

segala macam kebutuhan untuk menunjang kenyamanan hidupnya. Kebutuhan

untuk menunjang kenyamanan hidup manusia diantaranya adalah kebutuhan air

hangat yang biasa digunakan untuk mandi

Salah satu alat yang digunakan untuk menghasilkan air hangat adalah

pemanas air atau water heater. Pembuatan alat ini berdasarkan akan kebutuhan air hangat yang biasa digunakan untuk keperluan mandi. Semakin berkembangnya

teknologi, semakin banyak penemuan alat pemanas air modern yang lebih

canggih. Sumber energi yang digunakan juga bermacam-macam, diantaranya

adalah energi listrik, energi panas matahari dan gas LPG. Sehingga ditinjau dari

sumber energi untuk memanaskan air, water heater terdiri dari tiga jenis.

Dari ketiga jenis water heater tersebut, water heater dengan sumber panas dari gas LPG memiliki beberapa keunggulan bila dibandingkan dengan water heater yang lain. Diantaranya adalah dapat digunakan dimanapun dan kapanpun sehingga kebutuhan akan air panas dapat tercukupi. Dikatakan dapat

dipergunakan dimanapun karena water heater gas LPG ini dapat dipakai di berbagai tempat, seperti di hotel, rumah sakit, perindustrian, dan rumah tangga.

Dapat dikatakan kapanpun karena water heater gas LPG dapat digunakan ketika listrik padam atau di daerah yang tidak ada aliran listrik, di malam hari atau siang

hari pada saat cuaca yang mendung. Selain itu water heater gas LPG, lebih cepat memanaskan air, sehingga tidak perlu waktu untuk menunggu. Demikian juga

tidak terbatas dengan jumlah air panas yang akan dipergunakan untuk mandi.

Dibandingkan dengan pemanas energi surya, water heater gas LPG kurang ramah lingkungan, karena menghasilkan gas buang hasil pembakaran gas LPG.

Selain itu gas LPG akan habis bila dipakai terus menerus sehingga memerlukan

waktu untuk mengisi kembali, berbeda dengan energi surya yang tidak akan

pernah habis. Bila dibandingkan dengan pemanas energi listrik, water heater gas LPG lebih hemat listrik, tetapi ada biaya yang dipergunakan untuk membeli gas

LPG. Selain itu dalam memanaskan air, penggunaan gas LPG lebih cepat dari

penggunaan energi listrik, hanya saja kurang ramah lingkungan.

Dengan latar belakang tersebut, penulis terpancing untuk mendalami water heater gas LPG dengan cara melakukan pembuatan dan penelitian tentang water heater. Diharapkan nilai efisiensi dari water heater yang dihasilkan dapat bersaing dengan water heater yang ada di pasaran atau dapat menghasilkan suhu air keluar dari water heater lebih tinggi dari suhu air keluar dari water heater yang ada di pasaran dengan debit yang sama.

1.2. Tujuan

Tujuan dari penelitian tentang pemanas air atau water heater dengan sumber panas gas LPG ini adalah :

b. Mengetahui karakteristik dari water heater dengan sumber energi gas LPG yang telah dibuat :

1. Mengetahui hubungan antara debit air yang masuk dengan suhu air yang

keluar dari water heater.

2. Mengetahui hubungan antara debit air dengan laju perpindahan kalor

yang diterima air.

3. Mengetahui efisiensi dari water heater.

1.3. Batasan Masalah

Batasan-batasan masalah yang diambil dalam pembuatan peralatan penelitian

ini adalah :

a. Suhu air yang masuk water heater sama dengan suhu air yang ada di kamar mandi sekitar 25 0C – 27 0C

b. Bahan pipa yang digunakan adalah pipa tembaga dengan diameter 0,5 inch

dan panjang 12 meter.

c. Temperatur air panas yang dihasilkan minimal mempunyai suhu 40° C

dengan debit 6 liter per menit

d. Menggunakan 2 lapisan pelat dan berlubang

1.4. Manfaat

Manfaat penelitian tentang peralatan pemanas air dengan sumber panas dari

gas LPG ini adalah :

a. Memperoleh data efisiensi water heater buatan sendiri dengan panjang pipa 12 meter, diameter 0,5 inch.

b. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain yang akan melakukan penelitian

tentang water heater.

c. Dapat memberikan sumbangan bagi pengembangan ilmu pengetahuan

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

2.1.1. Water heater yang ada di pasaran

Saat ini banyak water heater yang beredar di pasaran dengan berbagai

macam model dan bentuk. Ada 4 contoh Water heater yang akan dibahas, yang memiliki cara kerja yang berbeda-beda.

a. Water heater model 1

Semua Water heater memiliki cara kerja yang sederhana yaitu sama seperti memasak air. Perbedaannya adalah terletak pada kondisi/keadaan air yang

dipanaskan dan rangkaian dari water heater tersebut.

Untuk mendapatkan air panas dari water heater model ini adalah dengan cara melilitkan saluran pipa pada tabung yang panas. Tabung bisa menjadi panas

karena adanya proses pembakaran di bagian bawah tabung. Pada model ini

saluran pipa air tidak kontak langsung dengan api atau tidak kontak langsung

dengan gas buang. Air yang dipanaskan yaitu air yang mengalir di dalam pipa.

Pada model ini terdapat fan atau kipas yang berfungsi untuk membantu proses

pembakaran dengan cara mengalirkan oksigen yang ada di udara. Gas buang hasil

pembakaran yang sudah dingin dibuang melewati saluran yang berada di atas

water heater

b. Water heater model 2

Pada water heater model 2 ini prinsip kerjanya sama seperti memasak air tetapi ada pipa untuk aliran air. Berbeda dengan water heater model 1, pada water heater model 2 ini terdapat penampung air. Air dingin mengalir masuk melalui saluran masuk dan setelah panas keluar melalui saluran keluar.

Dari Gambar 2.2 terlihat bahwa pipa aliran air masuk berwarna biru

sedangkan pipa aliran keluar berwarna merah. Di dalam penampung air juga

terdapat pipa untuk aliran gas buang. Jika dibandingkan dengan water heater model 1, water heater model 2 ini proses awal untuk memanaskan air lebih lama karena air berada pada penampung air dengan jumlah yang banyak sedangkan air

pada water heater model 1 air yang dipanaskan lebih sedikit karena berada pada pipa yang langsung dipanaskan.

c. Water heater model 3

Untuk mendapatkan air panas dari Water Heater model 3 dilakukan dengan cara memanaskan saluran pipa air secara langsung dengan api atau gas buang

yang bersuhu tinggi.

Pipa saluran air yang digunakan untuk mengalirkan air ini berada di dalam

tabung, dibuat spiral dan kontak langsung dengan api atau gas buang yang

bersuhu tinggi. Terdapat fan yang berfungsi untuk mengalirkan oksigen dari luar.

Air yang dipanaskan adalah air yang mengalir di dalam pipa yang langsung

kontak dengan api atau gas buang yang bersuhu tinggi.

d. Water heater model 4

Cara kerja water heater model 4 ini hampir sama dengan water heater model 2. Air yang dipanaskan berada di dalam penampung air. Perbedaannya

terdapat pada caranya membuang gas buang yang dipergunakan untuk

memanaskan air.

Di dalam saluran gas buang terdapat spiral yang mengarahkan jalan

keluarnya gas buang. Dengan adanya spiral ini, diharapkan gas buang tidak

langsung keluar. Gas buang dibuat berada lebih lama di dalam saluran, agar

semua panas dapat dipindahkan ke pipa saluran air. Suhu keluar gas buang ketika

keluar water heater tidak tinggi dan suhu air di dalam saluran pipa menjadi lebih tinggi (bila dibandingkan dengan water heater model 2).

2.1.2. Perpindahan Kalor

Kalor adalah energi yang dapat berpindah dari satu tempat ke tempat

lainnya. Perpindahan kalor ini disebabkan adanya perbedaan suhu di antara kedua

tempat tersebut. Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi dan

radiasi.

a. Perpindahan Kalor Konduksi

Perpindahan kalor konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat tanpa

disertai perpindahan partikel-partikel zat perantara. Peristiwa perpindahan kalor

secara konduksi terjadi bila benda yang bersuhu tinggi bersentuhan dengan benda

yang bersuhu rendah. Berdasarkan teori partikel, partikel penyusun benda yang

bersuhu tinggi mempunyai energi kinetik yang tinggi pula. Hal ini berarti

partikelnya bergerak dengan cepat. Sebaliknya pada benda yang bersuhu rendah,

partikel-partikelnya bergerak lebih lambat. Dari hasil percobaan para ahli, ternyata

ditemukan ada benda yang dapat menghantarkan kalor dengan baik dan ada benda

yang sukar menghantarkan kalor. Pada water heater perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada permukaan luar pipa ke permukaan bagian dalam pipa, dari

b. Perpindahan Kalor Konveksi

Perpindahan kalor konveksi adalah perpindahan energi kalor yang diikuti

gerak partikel-partikel zat perantara atau mediumnya. Pada perpindahan kalor ini

dapat terjadi pada zat cair dan gas. Sebagai contoh perpindahan kalor konveksi

pada zat cair adalah pada saat kita memasak air, meskipun yang dipanaskan hanya

air bagian bawah namun air bagian atas dapat berubah suhunya. Hal ini

menunjukkan bahwa terjadi aliran kalor dari air bagian bawah ke air bagian atas.

Sedangkan perpindahan kalor konveksi di udara adalah terjadinya angin laut pada

siang hari dan angin darat pada malam hari. Terjadi angin laut dan darat karena

adanya perbedaan suhu antara laut dengan darat yang menyebabkan perbedaan

massa jenis udara diatas permukaan darat dan permukaan laut. Pada water heater perpindahan kalor secara konveksi terjadi dari permukaan dalam pipa menuju air

yang ada di dalam pipa.

c. Perpindahan Kalor Radiasi

Perpindahan kalor radiasi adalah perpindahan kalor yang dapat terjadi tanpa

melalui zat perantara. Ketika matahari bersinar terik pada siang hari, maka udara

akan terasa panas. Atau saat berada di sekitar api unggun, orang yang berada di

sekitar api unggun akan merasakan hangat walaupun tidak bersentuhan dengan api

secara langsung. Pada water heater perpindahan kalor secara radiasi terjadi pada tabung bagian dalam menuju tabung bagian luar, dari tabung bagian luar ke udara

2.1.3. Perancangan pipa saluran air

Untuk aliran air pada water heater ini menggunakan pipa tembaga yang dibentuk seperti spiral. Ada berbagai hal yang dipertimbangkan dalam pembuatan

saluran air ini, diantaranya adalah :

a. Pemilihan bahan

Pipa yang dipilih harus memiliki nilai konduktivitas termal yang tinggi.

Sehingga bahan mampu mengalirkan kalor konduksi yang besar, mampu

memindahkan kalor yang diterima dari api menuju fluida yang mengalir di dalam

pipa. Konduktivitas termal suatu benda adalah kemampuan suatu benda untuk

memindahkan kalor melalui benda tersebut. Benda yang memiliki konduktivitas

termal (k) besar merupakan penghantar kalor yang baik (konduktor termal yang

baik). Sebaliknya, benda yang memiliki konduktivitas termal kecil merupakan

penghantar kalor yang buruk (konduktor termal yang buruk). Semakin tinggi nilai

konduktivitas termal bahan, semakin besar laju aliran kalornya. Selain itu dalam

pemilihan saluran air juga harus mempertimbangkan harga dari saluran pipanya.

Tabel 2.1 Nilai konduktivitas termal/bahan ( sumber: Holman, J.P,

1993, Perpindahan kalor)

No Bahan Nilai konduktifitas termal Watt/m.ºC

1 Baja 40

2 Perak 419 3 Tembaga 380 4 Alumunium 204 5 Gabus 0,042

Berdasarkan Tabel 2.1, dipilih bahan pipa dari tembaga yang memiliki

nilai konduktivitas yang tinggi dengan harga yang terjangkau.

b. Pemilihan diameter pipa

Pemilihan diameter pipa juga merupakan hal yang penting, semakin kecil

diameter pipa, semakin besar daya pompa. Semakin kecil diameter, semakin

besar hambatannya. Ukuran diameter pipa dipilih sedemikian sehingga tidak

menghasilkan daya pompa yang besar, tetapi harga jual water heater dapat terjangkau.

c. Hambatan pipa

Hambatan yang terjadi ketika air mengalir diusahakan kecil. Dalam

pembentukan saluran pipa tidak dibuat pipa yang melengkung tajam agar

hambatan yang dihasilkan tidak besar. Apabila terjadi pembelokan saluran, sudut

pembelokan diusahakan lebih besar dari sudut 90°. Hal ini dimaksudkan agar

gesekan yang terjadi antara fluida dan pipa semakin kecil dan daya pompa yang

diperlukan untuk mendorong air lebih kecil. Dengan alasan tersebut, saluran pipa

di buat berbentuk spiral.

2.1.4. Bahan Bakar

Pada penelitian ini proses pembakarannya menggunakan bahan bakar dari

gas yaitu gas LPG (Liquified Petroleum Gas). Di Indonesia ada tiga macam LPG

yang diproduksi dan dipasarkan oleh PT. Pertamina yaitu bahan bakar gas LPG

untuk rumah tangga, gas LPG Propana dan gas LPG Butana. Komponen utama

bahan bakar LPG (dari hasil produksi kilang minyak dan gas) adalah gas propana

selebihnya adalah gas pentana



C₅H₁₂



yang dicairkan. Perbandingan komposisi propana dan butana adalah 30 : 70. LPG lebih berat dari udara dengan berat jenis

sekitar 2,01 (dibandingkan dengan udara). Tekanan uap LPG cair dalam tabung

sekitar 5 – 6,2 2

cm kg

. Nilai kalori sekitar : 21.000 BTU/lb. zat mercaptan

umumnya ditambahkan ke LPG untuk memberikan bau khas, supaya kalau terjadi

kebocoran, dapat segera terdeteksi dengan cepat dan mudah.

Reaksi pembakaran propana



C₃H₈



, jika terbakar sempurna adalah sebagai berikut :

8 3H

C + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O + panas

propana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas

Menurut wikipedia panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut

setara dengan 46000000 J/kg atau 46MJ/kg

Reaksi pembakaran butana



C₄H₁₀



, jika terbakar sempurna adalah sebagai berikut :

2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O + panas

butana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas

Menurut wikipedia panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut hampir sama

Sebagai gambaran : Untuk menaikkan 1 gram air sebesar 1°C

dibutuhkan energi sebesar 4,186 J. Untuk menaikkan suhu 1 liter air dari suhu

ruangan (30°C) akan dibutuhkan energi sebesar 293,020 J. Pada tahap ini, air baru

mencapai suhu 100°C dan belum mendidih. Diperlukan energi sebesar 2257 J/gr

air untuk merubah air menjadi uap. Pada kondisi udara luar 1 kg propana memiliki

volume sekitar 0,543. Satu Kg LPG memiliki energi yang setara untuk

mendidihkan air 90 liter. Tabel 2.2 menyajikan daya pemanasan dari efisiensi alat

masak LPG dengan bahan bakar gas. Terlihat bahwa efisiensi alat masak dengan

gas LPG berkisar sebesar 60 %

Tabel 2.2 Daya pemanasan dan efisiensi alat masak dengan gas LPG dan bahan bakar lainnya (Sumber :

http://aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peranan-lpg-di-dapur-anda.pdf)

Bahan Bakar Daya Pemanasan Efisiensi alat masak Kayu bakar 4.000 kkal/kg 15%

Arang 8.000 kkal/kg 15% Minyak tanah 11.000 kkal/kg 40% Gas kota 4.500 kkal/m3 55% Listrik 860 kkal/kWh 60% LPG 11.900 kkal/kg 60%

2.1.5 Sumber Api

Sumber nyala api dapat diambil dari kompor. Ada berbagai macam

kompor dengan bentuk geometri dan bahan bakar kompor yang berbeda. Bahan

bakar kompor juga menentukan titik nyala api. Ada kompor yang mampu

kecil. Pada kenyataanya setiap kompor menghasilkan bentuk api dan besar api

yang khas. Semakin banyak api yang mampu dihasilkan kompor dan semakin

banyak api yang mampu menyentuh sistem saluran pipa air dengan siripnya, tentu

akan semakin besar kalor yang dapat dipindahkan ke dalam air melalui saluran

pipa air. Dengan catatan proses pembakaran yang terjadi dalam peralatan water heater berlangsung dengan sempurna. Berikut ini adalah contoh sumber api berbahan bakar gas LPG yang terdapat di pasaran.

Gambar 2.5 Kompor gas Gambar 2.6 Selang regulator

2.1.6. Isolator dan konduktor

Dari hasil percobaan para ahli, ternyata ditemukan ada benda yang dapat

menghantarkan kalor dengan baik dan ada benda yang sukar menghantarkan

kalor. Berdasarkan kemampuan menghantarkan kalor tersebut, benda dibedakan

a. Konduktor adalah benda-benda yang mudah menghantarkan kalor dari

suatu tempat ke tempat yang lain. Contohnya adalah besi, alumunium, tembaga,

seng. Nilai sifat-sifat dari berbagai bahan dari logam dapat dilihat pada tabel 2.3

Tabel 2.3 Sifat-sifat bahan logam pada suhu 200C ( sumber: Holman, J.P, 1993,

Perpindahan kalor)

No Bahan k (W/mºC) cp(kJ.kg.˚C) ρ (kg/m3) α (m2/sx102)

1 Perak 419 0,2340 10,524 17,004 2 Tembaga 385 0,091 558 4,42 3 Alumunium 204 0,208 169 3,33 4 Seng 112 0,091 446 1,60 5 Besi 58 0,11 474 0,63 6 Baja 54 0,465 7,833 1,474

b. Isolator adalah benda-benda yang tidak dapat menghantarkan kalor dari

suatu tempat ke tempat yang lain. Contoh benda yang termasuk isolator adalah

kayu, kain, gabus, dan air. Pada penelitian ini isolator diperlukan agar hasil

pembakaran bahan bakar tidak banyak keluar dari water heater. Pemanas air ini memiliki tiga tabung yang berdiameter berbeda. Proses pembakaran terjadi di

dalam tabung yang berdiameter kecil. Agar panas yang dihasilkan tidak banyak

keluar diperlukan isolator. Yang dapat digunakan sebagai isolator adalah udara

Tabel 2.4 Sifat-sifat bahan bukan logam ( sumber: Holman, J.P, 1993,

Perpindahan kalor)

No Bahan k (W/mºC) c (kJ/kg.˚C) ρ (kg/m3) α (m2/sx107) 1 Asbes 0,154 0,816 470-570 3,3-4 2 Gabus 0,045 1,88 45-120 2-5,3 3 Gelas 0,78 0,84 2700 3,4 4 Bata bangunan 0,69 0,84 1600 5,2 5 Udara 0,009246 1.0266 3.601 0.02501

2.1.7. Sirip

Sirip sering digunakan pada alat penukar kalor untuk meningkatkan luasan

perpindahan kalor antara permukaan utama dengan fluida di sekitarnya. Sirip

biasa digunakan dalam pengkondisian udara dan juga peralatan elektronik, motor

listrik dan lain-lain. Dalam semua peralatan tersebut udara digunakan sebagai

media perpindahan panas. Idealnya, material sirip harus mempunyai konduktivitas

termal yang tinggi sehingga dapat membantu perpindahan panas dari sumber api

ke air. Semakin besar dan banyak sirip yang dipasang maka semakin besar pula

kalor yang dipindahkan. Gambar 2.7 memperlihatkan contoh penggunaan sirip di

Gambar 2.7 Penggunaan sirip pada pendingin ruangan

Gambar 2.8 Penggunaan sirip pada CPU komputer

Pada penelitian ini, sirip yang digunakan berbahan dari pipa tembaga yang

Gambar 2.9 Sirip yang dipasang pada saluran air

Gambar 2.10 Efisiensi sirip siku empat dan segitiga ( sumber: Holman, J.P,

Gambar 2.11 Grafik efisiensi sirip siku empat ( sumber: Holman, J.P, 1993,

Perpindahan kalor)

2.1.8. Saluran udara masuk

Pada proses pembakaran diperlukan oksigen yang diambil dari udara

bebas. Karena sumber api berada di bawah alat pemanas air sehingga harus ada

saluran udara, agar udara bisa masuk sehingga proses pembakaran dapat terjadi

dengan sempurna. Jika kekurangan oksigen dapat menyebabkan proses

pembakaran yang tidak sempurna dan panas yang dihasilkan tidak sesuai yang

diharapkan. Sehingga diantara alat pemanas air dengan sumber api diberi jarak

atau celah yang bertujuan untuk memberikan ruang atau saluran udara masuk.

2.1.9. Saluran gas buang

Pada proses pembakaran selain menghasilkan panas juga menghasilkan

gas buang. Gas buang yang dihasilkan berupa gas dan uap air. Agar nyala api

buang bisa keluar. Dalam perancangan saluran gas buang perlu

mempertimbangkan besar kecilnya debit gas buang yang terjadi dan diusahakan

gas buang dapat mengalir keluar dengan lancar. Selain itu perancangan saluran

gas buang harus dipilih sedemikian rupa sehingga tidak menggangu pengguna dari

water heater. Perancangan saluran gas buang juga menentukan nyala api yang dihasilkan. Jika saluran gas buang terancang dengan baik maka api akan berfungsi

dengan baik untuk memanaskan air

2.1.10.Laju aliran kalor

Laju aliran kalor yang diterima air ketika mengalir di dalam pipa dapat

dihitung dengan persamaan (2.2). Sedangkan untuk menghitung laju aliran massa

air menggunakan persamaan (2.1)

Gambar 2.12 Aliran fluida dalam saluran air

massajenisluaspenampangkecepatanair

mair 

air

m

 

r

 

um 2

 



(2.1)



i o



air air

air m c T T

q  

(2.2)

Pada persamaan (2.1) dan (2.2)

air

q : laju aliran kalor yang diterima air, watt

air

air

c : kalor jenis air, 4179 J/kgoC. Tin : suhu air masuk water heater, oC

Tout : suhu air keluar water heater, oC. m

u : kecepatan rata-rata fluida mengalir, m/s

 : massa jenis fluida yang mengalir, kg/m3

d : diameter saluran, m

Laju aliran kalor yang diberikan gas dapat dihitung dengan persamaan (2.3)

gas

q = m_gasc_gas

(2.3)

Pada persamaan (2.3) :

gas

m : massa gas elpiji yang terpakai (kg/s)

gas

c : nilai kalor jenis elpiji ( J/kg), (1kkal = 4186,6 J)

2.1.11.Efisiensi Water Heater

Efisiensi Water Heater dapat dihitung dengan persamaan (2.4) % 100 x q q gas air 

 (2.4)

Pada persamaan (2.4) :

 : Efisiensi water heater (%)

air

q : Laju aliran kalor yang diterima air, watt

gas

q : Laju aliran kalor yang diberikan gas, watt

2.2.1. Tinjauan Pustaka

Saat ini banyak water heater yang beredar di pasaran. Bermacam – macam juga yang ditawarkan dari model bentuk, kapasitas air yang mengalir, suhu yang

dihasilkan dan bahan bakar yang digunakan. Referensi pembuatan water heater

dengan bahan bakar gas LPG pada penelitian ini mengacu pada beberapa water

yang beredar di pasaran, seperti pada gambar yang tersaji berikut :

a. Water Heater gas LPG tipe WH1

Gambar 2.13 Water heater gas LPG tipe WH1 Spesifikasi :

• Jenis : Instan

• Pemasangan : Vertikal

• Sumber pemanas : Gas LPG

• Bahan pipa saluran air : Tembaga Fitur Teknis ::

• Kapasitas (liter) : 6 liter / menit

• Tekanan air maksimum (bar) : 0.8

• Diameter pipa koneksi (inch) : 0.4

• Suhu (°celcius) : 75

• Kalori (kcal/h) : 8600

Dimensi Produk ::

• Panjang (cm) : 30

• Lebar (cm) : 4.6

• Tinggi (cm) : 44

• Berat (kg) : 13 b. Water Heater gas LPG tipe WH2

Gambar 2.14 Water heater gas LPG tipe WH 2 Spesifikasi :

• Jenis : Instan

• Pemasangan : Vertikal

• Sumber pemanas : Gas

• Bahan pipa saluran air : Tembaga Fitur Teknis ::

• Kapasitas (liter) : 6 liter / menit

• Tekanan air maksimum (bar) : 0.8

• Diameter pipa koneksi (inch) : 0.4

• Suhu (°celcius) : 75

• Kalori (kcal/h) : 8600

Dimensi Produk :

• Panjang (cm) : 30

• Lebar (cm) : 4.6

• Tinggi (cm) : 44

• Berat (kg) : 13 c. Water Heater gas LPG tipe WH3

Gambar 2.15 Water heater gas LPG tipe WH 3 Spesifikasi :

 Ukuran ( PxLxT) mm :

 Pemasangan : Eksternal/ Internal*

 P369 x L290 x T138

 Berat : 6, 1 Kg

 Kapasitas air panas : 5 ltr/ mnt

 Gas Input : 0, 5 Kg/ h

 Ignition : Baterai

 Tekanan Gas : 280 mm H2O

 Suhu : 60o C

 Outlet Gas : 1/ 2 "

 Outlet Air Panas : 1/ 2 "

 Tekanan Air Minimum : 0, 2 kgf/ cm2

 Instant Warm System : No d. Water Heater gas LPG tipe WH4

Gambar 2.16 Water heater gas LPG tipe WH 4 Spesifikasi :

 Instalasi : Eksternal / Internal

 Kapasitas : 5 ltr/mnt

 Ignition : Baterai ukuran D

 Tekanan Gas : 280mm H20

 Suhu : 60o C

 Outlet Gas : ½”

 Outles Air Dingin : ½”

 Outlet Air Panas : ½”

2.2.2. Hasil penelitian

Putra, P.H (2012) melakukan penelitian tentang karakteristik water heater dengan dimensi tinggi 90 cm, diameter pada dinding luar 25 cm, diameter pada

dinding dalam 20 cm, panjang pipa 20 meter, diameter bahan pipa 3/8 inci, 300

lubang masuk udara pada dinding luar, 1005 lubang pada dinding dalam water heater, dan 6 buah sirip dari pipa berdiameter 3/8 inci. Penelitian bertujuan (a) merancang dan membuat water heater, (b) mendapatkan hubungan antara debit air dengan suhu air yang keluar dari water heater, (c) mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju perpindahan kalor yang diterima air dan (d)

mendapatkan hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater. Penelitian memperoleh hasil (a) water heater yang dibuat mampu bersaing dengan water heater yang ada di pasaran, mampu menghasilkan air panas dengan temperatur

42,9 °C pada debit 10 liter/menit, (b) hubungan antara debit air yang mengalir (m)

dengan temperatur air keluar water heater (To) dapat dinyatakan dengan

persamaan To = -0,027 m3 + 1,126 m2 – 16,52 m + 129,9 ( m dalam liter/menit, To

dalam ° C) dan R2 = 0,997, (c) hubungan antara debit air yang mengalir dengan

laju perpindahan kalor dinyatakan dengan persamaan Qair = 17,09 m3 – 489 m2 +

439 m + 3654 (m dalam liter/menit, Qair dalam watt) dan R2 = 0,94 (d) hubungan

antara debit air yang mengalir dengan efisiensi water heater dapat dinyatakan dengan persamaan η = 0,077 m3 -2,208 m2 + 19,84 m + 16,50 (m dalam

liter/menit, η dalam persen) dan R2

= 0,94

Setiawan, Eko (2012) melakukan penelitian tentang pemanas air dengan

dalam 20 cm, panjang pipa 20 meter, diameter bahan pipa 3/8 inci, 150 lubang

masuk udara pada dinding luar, 1005 lubang pada dinding dalam water heater, dan 6 buah sirip dari pipa berdiameter 3/8 inci yang bertujuan untuk (a)

merancang dan membuat water heater, (b) mendapatkan hubungan antara debit air dengan suhu air keluar water heater, (c) mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor, (d) menghitung kalor yang diterima water heater (e)

menghitung kalor gas LPG dan (f) menghitung efisiensi water heater. Penelitian ini memperoleh hasil (a) water heater dapat dibuat dengan baik dan mampu

bersaing dengan water heater yang ada di pasaran. Pada debit aliran : 14

liter/menit dan dengan suhu air yang keluar sebesar 45 ˚C, (b) Hubungan antara

debit air yang masuk dengan temperatur air yang mengalir dinyatakan dengan

persamaan : T out = 0,297 mair 2 – 9,566 mair + 121,9 ( mair dalam liter/menit, Tout dalam ˚C ) R2

= 0,990, (c) Hubungan antara debit air yang masuk dengan laju aliran

kalor yang diperlukan dinyatakan dengan persamaan : qair = - 171,9 mair2+ 3154 mair

+ 6873 ( mair dalam liter/menit, qair dalam watt) R2 = 0,967, (d) kalor yang diterima

air dari water heater berkisar antara : 17551,8 – 14216,96 watt. Jumlah kalor terbesar 17551,8 watt, (e) kalor yang diberikan gas LPG sebesar : 22142,46 watt,

(f) Hubungan antara debit air yang masuk dengan efisiensi water heater yang

diperlukan dinyatakan dengan persamaan : n = - 0,776 mair2 + 14,24 mair + 31,04

29

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1. Persiapan

Persiapan-persiapan yang dilakukan sebelum pembuatan alat antara lain :

a. Membuat rancangan atau bentuk water heater

b. Menentukan dan membeli bahan yang akan digunakan

c. Menyiapkan beberapa peralatan yang digunakan

3.2. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan adalah :

a. Alat rol pipa

b. Pemotong pipa

Gambar 3.2 Alat pemotong pipa

Alat ini digunakan untuk memotong pipa

Digunakan untuk menyambung besi naco dalam pembuatan kerangka

maupun tutup water heater

Gambar 3.3 Mesin las

d. Gunting plat

Gambar 3.4 Gunting plat

Alat ini digunakan untuk memotong plat galvalum

Alat ini digunakan untuk membuat lubang pada plat galvalum

Gambar 3.5 Bor tangan

f. Gerinda tangan

Gambar 3.6 Gerinda tangan

Alat ini digunakan untuk merapikan hasil las

g. Penggaris

Alat ini digunakan untuk mengukur bahan-bahan yang digunakan.

h. Kunci pas

Gambar 3.8 Kunci pas

Alat ini digunakan untuk memasang baut untuk menempelkan sirip pada

pipa

i. Paku rivet

Alat ini digunakan untuk mengancing plat galvalum pada kerangka

Bahan-bahan yang digunakan antara lain :

a) Pipa tembaga

Gambar 3.10 Pipa Tembaga

Pipa tembaga dengan diameter 0,5 inch, untuk saluran air.

b) Plat strip

Selain untuk kerangka, plat ini digunakan untuk menempelkan plat

galvalum dengan bantuan paku rivet.

c) Galvalum

Gambar 3.12 Plat galvalum

Plat galvalum ini sebagai lapisan tabung.

d) Besi naco

Besi ini digunakan sebagai kerangka.

e) Selang radiator

Gambar 3.14 Selang radiator

Selang radiator digunakan untuk penghubung antara ujung pipa tembaga

dengan selang air

f) Kaleng tineer

Bahan ini digunakan sebagai dasar dari tabung bagian dalam

3.3. Pembuatan Alat

a. Mengerol pipa

Pipa tembaga dipotong sesuai ukuran, pipa tersebut dibentuk sedemikian

rupa menggunakan alat rol sehingga berbentuk spiral. Proses ini menggunakan

alat rol dengan bantuan rantang agar menjadi bentuk silinder.

Gambar 3.16 Pembentukan pipa

b. Memasang sirip

Sirip yang dipasang ada empat buah yang ditempel pada pipa tembaga yang

sudah di rol di bagian dalam dan luar. Pemasangan ini menggunakan baut dan

mur. Sirip dilubangi dulu menggunakan bor

c. Membuat kerangka water heater

Karena water heater ini menggunakan dua tabung bagian luar dan satu tabung di dalam pipa tembaga yang dibuat spiral, sehingga kerangka dibuat dua

bagian. Pembuatan kerangka ini bertujuan untuk membantu agar water heater bisa berdiri kokoh dan tabung yang digunakan menjadi lebih rapi. Langkah

pertama yang dilakukan yaitu membuat lingkaran dengan besi naco.

Gambar 3.18 Pembentukan lingkaran

Setelah proses pembentukan besi naco menjadi lingkaran untuk atas dan

bawah, langkah selanjutnya yaitu menyambung antara lingkaran dan plat strip

dengan las listrik.

Langkah terakhir yaitu memasang galvalum untuk melapisi kerangka.

sebelumnya pada titik penyambungan dengan las dirapikan dan dibersihkan

menggunakan gerinda tangan. Agar galvalum bisa menempel pada kerangka

dengan rapat, digunakan paku rivet. Sebelum menggunakan paku, galvalum

ditempelkan pada kerangka dan dilubangi dengan bor. Sehingga paku bisa masuk.

Gambar 3.20 Membuat lubang untuk paku rivet

d. Membuat tabung bagian dalam

Di dalam pipa tembaga yang dibuat spiral diberi sebuah tabung. Tabung ini

terbuat dari plat galvalum yang dililitkan pada kaleng. Karena bagian bawah

tabung tidak berlubang sehingga digunakan kaleng sebagai dasar

Tabung ini berfungsi untuk menampung udara dari luar water heater yang dibutuhkan untuk proses pembakaran.

Gambar 3.22 Tabung bagian dalam

e. Memasukkan pipa tembaga yang sudah dirol ke dalam kerangka

Setelah proses pembuatan kerangka sudah jadi langkah selanjutnya yaitu

pipa tembaga yang digunakan untuk saluran air dimasukkan ke dalam kerangka.

f. Membuat lubang udara

Galvalum yang terpasang pada kerangka kemudian dilubangi dengan bor.

40

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1. Benda Uji

Alat yang akan diuji dan dilakukan penelitian adalah Water heater bersirip dengan 2 tabung diluar pipa spiral dan 1 tabung di dalam pipa spiral yang bagian

bawahnya tertutup. Gambar Water heater disajikan pada Gambar 4.1 sampai Gambar 4.3, Gambar 4.1 memperlihatkan pipa tembaga yang sudah dirol tampak

dari samping. Gambar 4.2 memperlihatkan water heater tampak dari samping. Gambar 4.3 memperlihatkan water heater tampak dari atas.

Gambar 4.1 Pipa yang sudah dirol

Setelah pipa dirol menjadi spiral seperti pada Gambar 4.1, kemudian

Gambar 4.2 Water heater tampak samping

4.2. Skematik Alat Penelitian

Skematik pengujian alat penelitian telah tergambar dan disajikan pada

Gambar 4.4

Gambar 4.4 Skema rangkaian alat penelitian

Air mengalir yang akan digunakan untuk penelitian berasal dari air kran

yang dihubungkan dengan selang menuju water heater. Kran digunakan untuk mengatur jumlah debit air yang mengalir di dalam water heater. Untuk menghindari selang yang meleleh karena pengaruh panas dari pipa digunakan

selang radiator. Karena selang radiator ini tahan terhadap panas sehingga

digunakan sebagai penghubung antara selang dan pipa tembaga yang panas.

Kompor berbahan gas LPG digunakan untuk memanasi air yang mengalir di

dalam water heater.

4.3. Alat Bantu Penelitian

Alat – alat yang digunakan dalam penelitian water heater bersirip yang berbahan bakar LPG adalah sebagai berikut :

b. Selang air, digunakan untuk mengalirkan air dari kran ke dalam water heater.

c. Selang radiator sebagai penghubung antara selang air dan pipa tembaga

yang panas

d. Kompor dan gas LPG 3 Kg, sebagai pengatur debit gas dan penyuplai kalor

e. Klem selang, sebagai pengunci sambungan selang

f. Thermokopel, alat ukur yang digunakan untuk mengukur suhu air panas

yang keluar.

g. Stopwatch, untuk penunjuk waktu

h. Kalkulator dan alat tulis digunakan untuk menulis dan mengolah data

i. Gelas ukur, digunakan untuk mengukur banyaknya air per menit.

4.4. Alur Penelitian

Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu :

a. Proses pemanasan

Water heater dipanaskan di atas kompor yang menyala. Dibutuhkan waktu beberapa saat untuk menunggu perpindahan kalor secara konveksi yang terjadi

dari api dan udara sekitar menuju ke permukaan luar pipa spiral dan permukaan

sirip dan mengalir ke permukaan dalam pipa.

b. Mengalirkan air

Setelah pipa saluran air mulai panas, kran air yang terhubung dengan pipa

input dibuka. Sehingga air dapat mengalir ke dalam water heater. Air mengalir di dalam saluran pipa akan menerima aliran kalor dari sumber panas. Kalor mengalir

dari permukaan luar pipa menuju permukaan dalam pipa dan akhirnya mengalir ke

air yang mengalir.

c. Pengukuran

Dalam pengambilan data parameter yang diukur antara lain :

1) Temperatur air masuk

2) Temperatur air keluar

3) Debit air yang mengalir dalam water heater 4) Suhu udara sekitar

4.5. Variasi Penelitian

Variasi yang dilakukan adalah merubah besar kecilnya debit air yang masuk

ke dalam water heater dengan debit gas yang konstan pada water heater. Selain itu variasi yang dilakukan adalah variasi membuka tutup water heater. Variasi ini dilakukan dengan cara membuka tutup dengan 10 kali putaran dan 20 kali putaran.

4.6. Cara mendapatkan data

Data debit air diperoleh dengan mengukur debit air yang mengalir

mengggunakan gelas ukur dan stopwatch. Banyaknya air yang mengalir setiap

menit dicatat setiap ada perubahan debit. Pengukuran suhu air dilakukan dengan

memasang termokopel pada sisi air keluar water heater. Suhu air dicatat setiap ada perubahan debit air.

4.7. Cara mengolah data

Dari data-data yang diperoleh, maka data tersebut dapat diolah. Data - data

kemudian dipergunakan untuk mengetahui :

b. Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang keluar water heater. c. Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater.

Perhitungan laju aliran kalor dilakukan dengan mempergunakan persamaan

(2.1). Untuk memudahkan mendapatkan kesimpulan data-data disajikan dalam

bentuk grafik.

4.8. Cara mendapatkan kesimpulan

Persamaan hubungan antara debit air dengan suhu air dari water heater menggunakan sirip berbahan bakar LPG dapat dilakukan dengan mempergunakan

46

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1. Hasil Penelitian

Hasil penelitian dari water heater, yang meliputi : Debit air, Suhu air masuk Tin, Suhu air keluar Tout disajikan pada Tabel 5.1, 5.2 dan 5.3

Tabel 5.1 Hasil pengujian pada kondisi ditutup rapat

No Debit air (liter/menit)

Suhu air masuk Tin (°C)

Suhu air keluar

Tout (°C) ΔT (°C)

1 28,5 26 33,2 7,2 2 23,88 26 34,2 8,2 3 21,06 26 35,5 9,5 4 16,2 26 38,1 12,1 5 14,28 26 39,6 13,6 6 11,4 26 42,6 16,6 7 9,6 26 45,8 19,8 8 7,8 26 50,8 24,8 9 5,4 26 59,7 33,7

10 4,08 26 67 41

Tabel 5.2 Hasil pengujian pada kondisi tutup dibuka 10 kali putaran

No Debit air (liter/menit)

Suhu air masuk Tin (°C)

Suhu air keluar

Tout (°C) ΔT (°C)

1 28,2 26 32,8 6,8 2 24,78 26 34,1 8,1 3 20,88 26 35,5 9,5

4 14,94 26 39 13

5 12 26 41,7 15,7

6 8,7 26 47,6 21,6 7 5,1 26 58,2 32,2 8 3,3 26 71,9 45,9 9 2,1 26 88,1 62,1 10 0,9 26 98,2 72,2

Tabel 5.3 Hasil pengujian pada kondisi tutup dibuka 20 kali putaran

No Debit air (liter/menit)

Suhu air masuk Tin (°C)

Suhu air keluar

Tout (°C) ΔT (°C)

1 39,6 26 28 2

2 37,2 26 30 4

3 28,68 26 31,3 5,3 4 26,4 26 32,3 6,3

5 22,8 26 33 7

6 19,2 26 34,7 8,7

7 16 26 37 11

8 11 26 41,4 15,4

9 7 26 48,1 22,1

10 2 26 79,9 53,9

Pengujian dilakukan pada kondisi tekanan udara luar. Aliran gas pada

kompor gas diposisikan pada posisi maksimum. Air yang digunakan adalah air

dari kran.

5.2. Perhitungan

Perhitungan kecepatan air rata rata Um, laju aliran massa air ṁair dan laju

aliran kalor q yang diserap air dilakukan dengan mengggunakan data-data yang tersaji pada Tabel 5.1. Data lain yang dipergunakan adalah :

Jari jari pipa saluran (r) : 0,25 inci = 0,00635 m Massa jenis air (ρ) : 1000 kg/m3

Kalor jenis air (cp) : 4179 J/(kgoC) Laju aliran massa gas (mgas) : 0,044 kg/menit

5.2.1. Perhitungan Kecepatan air rata-rata (Um )

Perhitungan kecepatan air rata rata um yang mengalir di dalam saluran pipa

air mempergunakan persamaan :

s m r air debit pipa penampang luas air debit

u_m /

2 

 

(5.1)

Sebagai contoh perhitungan, diambil data-data hasil pengujian saat

debit aliran air sebesar 28,5 liter/menit. (Data lain pada Tabel 5.1). Satuan debit

air diubah dalam satuan m3/s.







s



x m s

m x

menit liter air

debit 0,475 10 /

60 10 5 , 28 5 ,

28 3 3

3 3      (5.2)

Kecepatan air rata rata um :

2 r air debit u_m   (5.3) s m m x s m x u_m / 75 , 3 00635 , 0 , 0 14 , 3 / 10 475 , 0 2 2 3 3   

Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.4

5.2.2. Perhitungan laju aliran massa air (ṁair)

Perhitungan laju aliran massa air ṁair di dalam saluran pipa air

ṁ_air



massajenis



luaspenampang



kecepatanair



ṁ air



1000





3,14x0,006352





3,75



kg/s 0,475kg/s

Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.4

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 lajualiranmassakalor jenisairToutTin



0,475



4179



33,226



 air q kW s J 292 , 14 / ) 2 , 7 )( 025 , 1985 (  

*Catatan : 1 watt = J/s

5.2.4. Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas

Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa

mempergunakan Persamaan (2.3)

gas

q = laju aliran massa gas . kapasitas panas gas

gas

q = _ṁ

gas

q (0,044/60).(11900.4186,6)

36,5kW

Tabel 5.4 Data laju aliran massa dan kalor pada kondisi ditutup rapat

No Debit air

(liter/menit) Tin (°C) Tout (°C) ΔT (°C) mair (kg/s) Um (m/s) Qair (kJ) Debit air (m³/s) Qgas (kWatt)

1 28,5 26 33,2 7,2 0,475 3,75 14,292 0,000475 36,535

2 23,88 26 34,2 8,2 0,398 3,14 13,639 0,000398 36,535

3 21,06 26 35,5 9,5 0,351 2,77 13,935 0,000351 36,535

4 16,2 26 38,1 12,1 0,270 2,13 13,653 0,000270 36,535

5 14,28 26 39,6 13,6 0,238 1,88 13,527 0,000238 36,535

6 11,4 26 42,6 16,6 0,190 1,50 13,181 0,000190 36,535

7 9,6 26 45,8 19,8 0,160 1,26 13,239 0,000160 36,535

8 7,8 26 50,8 24,8 0,130 1,03 13,473 0,000130 36,535

9 5,4 26 59,7 33,7 0,090 0,71 12,675 0,000090 36,535

10 4,08 26 67 41 0,068 0,54 11,651 0,000068 36,535

Tabel 5.5 Data laju aliran massa dan kalor pada kondisi dibuka 10 kali putaran

No Debit air

(liter/menit) Tin (°C) Tout (°C) ΔT (°C) mair (kg/s) Um (m/s) Qair (kJ) Debit air (m³/s) Qgas (kWatt)

1 28,2 26 32,8 6,8 0,470 0,93 13,356 0,000470 _36,535

2 24,78 26 34,1 8,1 0,413 0,82 13,980 0,000413 36,535

3 20,88 26 35,5 9,5 0,348 0,69 13,816 0,000348 _36,535

4 14,94 26 39 13 0,249 0,49 13,527 0,000249 36,535

5 12 26 41,7 15,7 0,200 0,39 13,122 0,000200 36,535

6 8,7 26 47,6 21,6 0,145 0,29 13,089 0,000145 _36,535

7 5,1 26 58,2 32,2 0,085 0,17 11,438 0,000085 36,535

8 3,3 26 71,9 45,9 0,055 0,11 10,550 0,000055 36,535

9 2,1 26 88,1 62,1 0,035 0,07 9,083 0,000035 36,535

Tabel 5.6 Data laju aliran massa dan kalor pada kondisi dibuka 20 kali putaran

No Debit air

(liter/menit) Tin (°C) Tout (°C) ΔT (°C) mair (kg/s) Um (m/s) Qair (kJ) Debit air (m³/s) Qgas (kWatt)

1 39,6 26 28 2 0,660 1,30 5,516 _{0,00066 36,535}

2 37,2 26 30 4 0,620 1,22 10,364 0,00062 36,535

3 28,68 26 31,3 5,3 0,478 0,94 10,587 0,00048 36,535

4 26,4 26 32,3 6,3 0,440 0,87 11,584 _{0,00044 36,535}

5 22,8 26 33 7 0,380 0,75 11,116 0,00038 36,535

6 19,2 26 34,7 8,7 0,320 0,63 11,634 _{0,00032 36,535}

7 16 26 37 11 0,267 0,53 12,258 0,00027 36,535

8 11 26 41,4 15,4 0,183 0,36 11,799 0,00018 36,535

9 7 26 48,1 22,1 0,117 0,23 10,775 _{0,00012 36,535}

10 2 26 79,9 53,9 0,033 0,07 7,508 0,00003 36,535

5.2.5. Efisiensi Water Heater

Perhitungan Efisiensi (η) water heater menggunakan persamaan (2.4) % 100 x q q gas air   % 100 535 , 36 292 , 14 x  

39,12%

Hasil semua perhitungan dari data-data yang diperoleh disajikan pada Tabel

Tabel 5.7 Data efisiensi Water heater pada kondisi ditutup rapat

No Debit air (liter/menit) Tin (°C) Tout (°C) ΔT (°C) mair (kg/s) Um (m/s) Qair (kJ) Qgas (kWatt)  (%) 1 28,5 26 33,2 7,2 0,475 3,75 14,292 36,535 39,12 2 23,88 26 34,2 8,2 0,398 3,14 13,639 36,535 37,33 3 21,06 26 35,5 9,5 0,351 2,77 13,935 36,535 38,14 4 16,2 26 38,1 12,1 0,270 2,13 13,653 36,535 37,37 5 14,28 26 39,6 13,6 0,238 1,88 13,527 36,535 37,02 6 11,4 26 42,6 16,6 0,190 1,50 13,181 36,535 36,08 7 9,6 26 45,8 19,8 0,160 1,26 13,239 36,535 36,24 8 7,8 26 50,8 24,8 0,130 1,03 13,473 36,535 36,88 9 5,4 26 59,7 33,7 0,090 0,71 12,675 36,535 34,69 10 4,08 26 67 41 0,068 0,54 11,651 36,535 31,89

Tabel 5.8 Data efisiensi Water heater pada kondisi tutup dibuka 10 kali putaran No Debit air

(liter/menit) Tin (°C) Tout (°C) ΔT (°C) mair (kg/s) Um (m/s) Qair (kJ) Qgas (kWatt)  (%) 1 28,2 26 32,8 6,8 0,470 0,93 13,356 36,535 36,56 2 24,78 26 34,1 8,1 0,413 0,82 13,980 36,535 38,26 3 20,88 26 35,5 9,5 0,348 0,69 13,816 36,535 37,82 4 14,94 26 39 13 0,249 0,49 13,527 36,535 37,03 5 12 26 41,7 15,7 0,200 0,39 13,122 36,535 35,92 6 8,7 26 47,6 21,6 0,145 0,29 13,089 36,535 35,82 7 5,1 26 58,2 32,2 0,085 0,17 11,438 36,535 31,31 8 3,3 26 71,9 45,9 0,055 0,11 10,550 36,535 28,88 9 2,1 26 88,1 62,1 0,035 0,07 9,083 36,535 24,86 10 0,9 26 98,2 72,2 0,015 0,03 4,526 36,535 12,39

Tabel 5.9 Data Efisiensi Water Heater pada kondisi tutup dibuka 20 kali putaran

No Debit air (liter/menit) Tin (°C) Tout (°C) ΔT (°C) mair (kg/s) Um (m/s) Qair (kJ) Qgas (kWatt)  (%) 1 39,6 26 28 2 0,660 1,30 5,516 36,535 15,10 2 37,2 26 30 4 0,620 1,22 10,364 36,535 28,37 3 28,68 26 31,3 5,3 0,478 0,94 10,587 36,535 28,98 4 26,4 26 32,3 6,3 0,440 0,87 11,584 36,535 31,71 5 22,8 26 33 7 0,380 0,75 11,116 36,535 30,43 6 19,2 26 34,7 8,7 0,320 0,63 11,634 36,535 31,84 7 16 26 37 11 0,267 0,53 12,258 36,535 33,55 8 11 26 41,4 15,4 0,183 0,36 11,799 36,535 32,29 9 7 26 48,1 22,1 0,117 0,23 10,775 36,535 29,49 10 2 26 79,9 53,9 0,033 0,07 7,508 36,535 20,55

5.3. Hasil pengambilan data dalam bentuk grafik dan pembahasan

5.3.1.Hasil pengambilan data dalam bentuk grafik

Hasil pengujian dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 5.1 sampai

Gambar 5.9. Gambar 5.1, Gambar 5.4 dan Gambar 5.7 memperlihatkan hubungan

antara debit air dengan suhu air yang keluar dari water heater. Gambar 5.2, Gambar 5.5 dan Gambar 5.8 memperlihatkan hubungan antara debit air dengan

laju aliran kalor yang diterima air. Gambar 5.3, Gambar 5.6 dan Gambar 5.9

memperlihatkan hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater.

Gambar grafik 5.1, 5.2, dan 5.3 adalah grafik hubungan pada kondisi water heater tertutup rapat. Gambar grafik 5.4, 5.5, dan 5.6 adalah grafik hubungan pada kondisi tutup water heater terbuka 10 kali putaran. Sedangkan Gambar grafik 5.7, 5.8 dan 5.8 adalah grafik hubungan pada kondisi tutup water heater terbuka 20 kali putaran.

Grafik 5.1 Hubungan antara debit air dengan suhu air yang keluar water heater pada kondisi ditutup rapat

Grafik 5.2 Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor air pada kondisi

water heater ditutup rapat

T_out= 108,8(deb)-0,36_{.(liter/menit)}0,36 0_C

(dengan deb adalah debit air)

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

0 5 10 15 20 25 30

Tou

t

(

0 C

)

Debit air (liter/menit)

Q_air= 10,92(deb)0,079_{.(liter/menit)}-0,079_kJ

(dengan deb adalah debit air)

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 5 10 15 20 25 30

Qai

r

(kJ

)

Grafik 5.3 Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater pada kondisi ditutup rapat

Grafik 5.4 Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar water heater pada kondisi tutup dibuka 10 kali putaran

ɳ = 29.89(deb)0.079_{.(liter/menit})-0,079 _%

(dengan deb adalah debit air)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0 5 10 15 20 25 30

ɳ w ater he ater ( % )

Debit air (liter/menit)

T_out= 103,1(deb)0,34_{.(liter/menit)}-0,34 0_C

(dengan deb adalah debit air)

0 20 40 60 80 100 120

0 5 10 15 20 25 30

Tou

t

(

0 C)

Grafik 5.5 Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor pada kondisi tutup

water heater dibuka 10 kali putaran.

Grafik 5.6 Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater pada kondisi tutup dibuka 20 kali putaran

Q_air= 6,469(deb)0,266_{.(liter/menit)}-0,266_kJ

(dengan deb adalah debit air)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0 5 10 15 20 25 30

Qai

r

(kJ

)

Debit air (liter/menit)

ɳ = 17,70(deb)0,266_{.(liter/menit)}-0,266_%

(dengan deb adalah debit air)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0 5 10 15 20 25 30

ɳ W ater he ater (%) Debit (liter/menit)

Grafik 5.7 Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar Water Heater pada kondisi tutup dibuka 20 kali putaran

Grafik 5.8 Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor air pada kondisi

tutup water heater dibuka 20 kali putaran

Tout= 96,31(deb)-0,33.(liter/menit)0,33 0C (dengan deb adalah debit air)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 10 20 30 40 50

T

out

(

0C)

Debit air (liter/menit)

Qair= -0,012(deb)2_{.(liter/menit)}-2_{+ 0,496(deb).(liter/menit)}-1_{+ 7,241 kJ} (dengan deb adalah debit air)

0 2 4 6 8 10 12 14

0 10 20 30 40 50

Qai

r

(kJ

)

Grafik 5.9 Hubungan antara debit air dengan efisiensi Water heater pada kondisi tutup dibuka 20 kali putaran

ɳ = -0,034(deb)2.(liter/menit)-2 + 1,359(deb).(liter/menit)-1 + 19,82 % (dengan deb adalah debit air)

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 10 20 30 40 50

ɳ

W

ater

he

ater

(%

)

Grafik 5.10 Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar water heater pada kondisi ditutup rapat, tutup dibuka 10 kali putaran dan tutup dibuka 20

kali putaran

20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 10 20 30

T

out

0C

Debit (liter/menit)

kondisi tertutup rapat

Kondisi dibuka 10 kali putaran

Kondisi dibuka 20 kali putaran

5.3.2. Pembahasan

Water heater yang dibuat mampu menghasilkan suhu temperatur air keluar 28oC – 98,2oC dengan kapasitas 0,9 liter/menit – 39,6 liter/menit. Dengan memperhatikan spesifikasi water heater yang ada di pasaran, maka hasil rancangan pemanas air yang dibuat mampu bersaing dengan water heater yang ada di pasaran. Water heater yang dibuat pada debit 5,4 liter/menit mampu menghasilkan suhu air keluar sebesar 59,7oC dan pada debit sebesar 16 liter/menit

mampu menghasilkan suhu air keluar sebesar 37oC.

Dari Gambar 5.1 didapatkan informasi bahwa debit air berpengaruh

terhadap tinggi rendahnya suhu air keluar dari water heater. Semakin kecil debit air yang masuk ke water heater maka temperatur air yang keluar semakin tinggi, sebaliknya jika debit air yang masuk ke water heater semakin tinggi maka temperatur air yang keluar semakin rendah. Hal ini dapat dijelaskan sebagai

berikut, jika debit air rendah maka volume air persatuan waktu yang dipindahkan

kecil. Jika kalor yang dialirkan oleh bahan bakar gas LPG tetap, maka kalor

tersebut menjadikan perbedaan suhu antara air masuk dengan air keluar besar.

Hubungan antara debit air dengan suhu keluar water heater dinyatakan dengan persamaan berikut :

Pada kondisi ditutup rapat :

Tout = 108,8(debit)-0,36.(liter/menit)0,36 0C

Persamaan tersebut berlaku untuk debit 4,08 liter/menit sampai dengan 28,5

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C.

Pada kondisi dibuka 10 kali putaran :

T out = 103,1(debit)0,34.(liter/menit)-0,34 0C

R² = 0,983

Persamaan tersebut berlaku untuk debit 0,9 liter/menit sampai dengan 28,2

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C.

Pada kondisi dibuka 20 kali putaran :

T out = 96,31(debit)-0,33.(liter/menit)0,33 0C

R² = 0,989

Persamaan tersebut berlaku untuk debit 2 liter/menit sampai dengan 39,6

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C. Dengan karakteristik pemanas air ini, maka pemanas air hasil rancangan dapat digunakan untuk keperluan mandi orang dewasa. Kenyamanan

air hangat untuk mandi bersuhu sekitar 38 0C sampai 40 0C.

Dari gambar 5.2 didapatkan infomasi besar debit air berpengaruh terhadap

besar laju aliran kalor yang diterima air. Untuk Water heater yang dibuat hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air dapat

dinyatakan dengan persamaan :

Pada kondisi ditutup rapat :

Persamaan tersebut berlaku untuk debit 4,08 liter/menit sampai dengan 28,5

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C.

Pada kondisi dibuka 10 kali putaran :

Qair = 6,469(debit)0,266.(liter/menit)-0,266 kJ

Persamaan tersebut berlaku untuk debit 0,9 liter/menit sampai dengan 28,2

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C.

Pada kondisi dibuka 20 kali putaran :

Qair = -0,012(debit)2.(liter/menit)-2 + 0,496(debit).(liter/menit)-1 + 7,241 kJ

Persamaan tersebut berlaku untuk debit 2 liter/menit sampai dengan 39,6

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C

Dari Gambar 5.3 didapatkan informasi bahwa debit air yang mengalir

berpengaruh terhadap nilai efisiensi water heater. Untuk water heater yang dibuat, hubungan antara debit air dengan efisiensi dapat dinyatakan dengan

persamaan :

Pada kondisi ditutup rapat :

ɳ = 29,89(debit)0,079.(liter/menit)-0,079 %

Persamaan tersebut berlaku untuk debit 4,08 liter/menit sampai dengan 28,5

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C.

Pada kondisi terbuka 10 kali putaran :

ɳ = 17,70(debit)0,266.(liter/menit)-0,266 %

Persamaan tersebut berlaku untuk debit 0,9 liter/menit sampai dengan 28,2

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C.

Pada kondisi dibuka 20 kali putaran :

ɳ = -0,034(debit)2.(liter/menit)-2 + 1,359(debit).(liter/menit)-1 + 19,82

Persamaan tersebut berlaku untuk debit 2 liter/menit sampai dengan 39,6

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C

Dari gambar 5.10 didapatkan informasi bahwa dari variasi yang dilakukan,

yaitu pembukaan tutup water heater hasil penelitian tidak ada perbedaan yang signifikan. Sehingga dapat dikatakan bahwa dengan membuka tutup water heater tidak mempengaruhi suhu air yang keluar.

64

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan

yaitu:

a. Water heater yang dibuat mampu bersaing dengan water heater yang ada di pasaran, yang mampu menghasilkan air panas dengan temperatur 42,6 0C

pada debit 11,4 liter/menit.

b. Hubungan antara debit air yang masuk dengan suhu air yang keluar dari

water heater dapat dinyatakan dengan persamaan : Pada kondisi tertutup rapat :

Tout = 108,8(deb)-0,36.(liter/menit)0,36 0C

R² = 0,984

Berlaku untuk debit (deb) antara 4,08 liter/menit sampai dengan 28,5

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk

water heater 26 0 C.

Pada kondisi terbuka 10 kali putaran :

T out = 103,1(deb)0,34.(liter/menit)-0,34 0C

R² = 0,983

Berlaku untuk debit (deb) antara 0,9 liter/menit sampai dengan 28,2

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk

Pada kondisi terbuka 20 kali putaran :

T out = 96,31(deb)-0,33.(liter/menit)0,33 0C

R² = 0,989

Berlaku untuk debit (deb) antara 2 liter/menit sampai dengan 39,6 liter/menit

pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C.

c. Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air dapat

dinyatakan dengan persamaan :

Pada kondisi tertutup rapat :

Qair = 10,92(deb)0,079.(liter/menit)-0,079 kJ

Berlaku untuk debit (deb) antara 4,08 liter/menit sampai dengan 28,5

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk

water heater 26 0 C.

Pada kondisi terbuka 10 kali putaran :

Qair = 6,469(deb)0,266.(liter/menit)-0,266 kJ

Berlaku untuk debit (deb) antara 0,9 liter/menit sampai dengan 28,2

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk

water heater 26 0 C.

Pada kondisi terbuka 20 kali putaran :

Qair = -0,012(deb)2.(liter/menit)-2 + 0,496(deb).(liter/menit)-1 + 7,241 kJ

Berlaku untuk debit (deb) antara 2 liter/menit sampai dengan 39,6 liter/menit

pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C

d. Hubungan debit air dengan efisiensi dapat dinyatakan dengan persamaan :

Pada kondisi tertutup rapat :

ɳ = 29,89(deb)0,079.(liter/menit)-0,079 %

Berlaku untuk debit (deb) antara 4,08 liter/menit sampai dengan 28,5

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk

water heater 26 0 C.

Pada kondisi terbuka 10 kali putaran :

ɳ = 17,70(deb0,266).(liter/menit)-0,266 %

Berlaku untuk debit (deb) antara 0,9 liter/menit sampai dengan 28,2

liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk

water heater 26 0 C.

Pada kondisi terbuka 20 kali putaran :

ɳ = 0,034(deb)2.(liter/menit)-2 + 1,359(deb).(liter/menit)-1 + 19,82 %

Berlaku untuk debit (deb) antara 2 liter/menit sampai dengan 39,6 liter/menit

pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C

6.2. Saran

Dari proses penelitian yang telah dilakukan, ada beberapa saran yang dapat

dikemukakan :

a. Penelitian dapat dikembangkan dengan variasi jumlah sirip, atau posisi letak

sirip

b. Penelitian dapat dikembangkan dengan variasi bentuk dan model tutup water heater

c. Posisi lingkaran pipa sangat berpengaruh terhadap panas yang dihasilkan,

usahakan ada celah antara lengkungan pipa saluran air

d. Besar dan jumlah lubang saluran udara masuk dan saluran gas buang

berpengaruh terhadap hasil yang diperoleh, sehingga pembuatannya perlu

DAFTAR PUSTAKA

Holman, J.P, 1993, Perpindahan Kalor, Edisi Keenam, Erlangga: Jakarta. http://aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peranan-lpg-di-dapur-anda.pdf),

diakses pada 13 Oktober 2013

http://gasgeyser.wozaonline.co.za/products, diakses pada 13 Oktober 2013

http://homerepair.about.com/od/plumbingrepair/ss/hwh_tank_gas.htm, diakses pada 13 Oktober 2013

http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/124886-R020885Perbandingan%20 temperatur-Literatur.pdf, diakses pada 16 Oktober 2013

http://www.auburndaleplumbing.com/Index.cfm?action=main.tankTypeWaterHea ters, diakses pada 13 Oktober 2013

http://www.gaswaterheater.co.za/types.html, diakses pada 13 Oktober 2013

Putra, P. H. (2012); Water Heater Dengan Panjang Pipa 20 Meter Dan 300 Lubang Masuk Udara Pada Dinding Luar, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta.

Setiawan, E. (2012); Pemanas air dengan dimensi tinggi 90 cm, diameter pada dinding luar 25 cm, diameter pada dinding dalam 20 cm, panjang pipa 20 meter, diameter bahan pipa 3/8 inci, 150 lubang masuk udara pada dinding luar, 1005 lubang pada dinding dalam water heater, dan 6 buah sirip dari pipa berdiameter 3/8 inci, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta.

LAMPIRAN

d. Hubungan debit air dengan efisiensi dapat dinyatakan dengan persamaan : Pada kondisi tertutup rapat :

ɳ = 29,89(deb)0,079.(liter/menit)-0,079 %

Berlaku untuk debit (deb) antara 4,08 liter/menit sampai dengan 28,5 liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C.

Pada kondisi terbuka 10 kali putaran :

ɳ = 17,70(deb0,266).(liter/menit)-0,266 %

Berlaku untuk debit (deb) antara 0,9 liter/menit sampai dengan 28,2 liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C.

Pada kondisi terbuka 20 kali putaran :

ɳ = 0,034(deb)2.(liter/menit)-2 + 1,359(deb).(liter/menit)-1 + 19,82 %

Berlaku untuk debit (deb) antara 2 liter/menit sampai dengan 39,6 liter/menit pada tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk water heater 26 0 C

6.2. Saran

Dari proses penelitian yang telah dilakukan, ada beberapa saran yang dapat dikemukakan :

a. Penelitian dapat dikembangkan dengan variasi jumlah sirip, atau posisi letak sirip

b. Penelitian dapat dikembangkan dengan variasi bentuk dan model tutup water heater

c. Posisi lingkaran pipa sangat berpengaruh terhadap panas yang dihasilkan, usahakan ada celah antara lengkungan pipa saluran air

d. Besar dan jumlah lubang saluran udara masuk dan saluran gas buang berpengaruh terhadap hasil yang diperoleh, sehingga pembuatannya perlu diperhatikan

DAFTAR PUSTAKA

Holman, J.P, 1993, Perpindahan Kalor, Edisi Keenam, Erlangga: Jakarta. http://aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peranan-lpg-di-dapur-anda.pdf),

diakses pada 13 Oktober 2013

http://gasgeyser.wozaonline.co.za/products, diakses pada 13 Oktober 2013

http://homerepair.about.com/od/plumbingrepair/ss/hwh_tank_gas.htm, diakses pada 13 Oktober 2013

http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/124886-R020885Perbandingan%20 temperatur-Literatur.pdf, diakses pada 16 Oktober 2013

http://www.auburndaleplumbing.com/Index.cfm?action=main.tankTypeWaterHea ters, diakses pada 13 Oktober 2013

http://www.gaswaterheater.co.za/types.html, diakses pada 13 Oktober 2013

Putra, P. H. (2012); Water Heater Dengan Panjang Pipa 20 Meter Dan 300 Lubang Masuk Udara Pada Dinding Luar, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta.

Setiawan, E. (2012); Pemanas air dengan dimensi tinggi 90 cm, diameter pada dinding luar 25 cm, diameter pada dinding dalam 20 cm, panjang pipa 20 meter, diameter bahan pipa 3/8 inci, 150 lubang masuk udara pada dinding luar, 1005 lubang pada dinding dalam water heater, dan 6 buah sirip dari pipa berdiameter 3/8 inci, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta.

LAMPIRAN