4.3. Perancangan Elemen Pemanas
• Merencanakan ukuran dimensi Elemen Pemanas Dalam perancangan ini harus diketaui dimensi dari elemen pemanas
agar nantinya dapat berguna untuk perhitungan selanjutnya.
Gambar 4.2 Permukaan Elemen Pemanas • Menghitung Panjang elemen pemanas.
Dikarenakan bentuk dari bejana tempat melekatnya elemen pemanas berbentuk silinder atau lingkaran maka panajng elemen pemanas dapat
dihitung dengan menghitung keliling sebuah lingkan, di mana diameter d tabung yang diketahui adalah 280 mm, maka:
L= 2 π r Dimana:
L = Panjang elemen Pemanas r = Jari-jari Bejana 0,140 m
L = 2 π 0,140
L = 0,87 m
• Menentukan Luas Permukaan Elemen Pemanas Untuk tebal elemen pemanas disimbolkan dengan t = 3mm dan tinggi
elemen pemanas disimbolkan dengan H = 100 mm
Universitas Sumatera Utara
Dimana : A = H x t
A = 0,01 . 0.003 A = 0,00003 m
2
• Menganalisa besar daya yang di bangkitkan dalam kawat harus dilepasmelalui konveksi kedalam cairan:
P = I
2
R = q = h A
e
T
max
– T
min
Dimana: P
= daya Watt I
= Kuat arus A R
= Besarya Hambatan q
= Kalor yang dibangkitkan persatuan volume Wm
o
C h
= Koefesian Konfeksi Elemen pemanas T
max
= Temperatur Maksimum Elemen Pemanas
o
C T
min
= Temperatur Minimum Elemen Pemanas
o
C A
e
= Volume Elemen Pemanas m
3
Elemen pemanas ini berfungsi untuk mengkondisikan temperatur ruang sesuaidengan kebutuhan. Perencanaan beban dilakukan agar beban
listrik dari alat tersebut tidak terlalu besar, daya yang direncanakan 2400 watt – 220 volt. Dalam setiap tahap awal perencanaan beban alat pemanas
terlebih dahulu yang harus di hitung adalah:
Daya perencanaan
Besar arus perencanaan
Rugi daya
Tahanan, hambatan RESISTOR
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3Keterpasangan elemen pemanas dengan bejana aduk Berdasarkan di atas dapat diketahui berapa besar beban yang akandi
rencanakan dengan menggunakan rumus perpindahan panas dan termodinamika, sehingga untuk mencari daya digunakan rumus:
P = I .V Dimana:
P = Daya Watt I = Besarnya Arus Amper
V = Beda PotensialTegangan Volt 2400 = I x 220
I =
2400 220
I = 10,9 A = 11 A Untuk mengetahui besarnya tahanan:
R =
� �
Universitas Sumatera Utara
Dimana: R = Besarnya Hambatan Ohm
V = Beda potensialTegangan Volt I = Kuat Arus A
R =
220 11
R = 20 Ω
Pada perancangan alat pemanas temperatur maksimum yang direncanakan adalah sebesar 50-300
Celemen pemanas menggunakan jenis mika adalah kawat baja tahan – karat. Menurut hukum
termodinamika untuk menganalisa suhu perencanaan dapat diketahui setelah melalui beberapa tahap dalam menganalisa temperatur suhu.
Sebelumnya terlebih dahulu kita cari Ketetapan relatifitas Elememen Pemanas. Elemen Pemanas ini pada dasarnya berbentuk 4 persegi panjang
dengan tebal yang disesuaikan, nantinya Elemen panas ini akan dibentuk sesuai dengan Bejana atau, wadah yang akan dilekatkan nantinya.
R = �
� �
Dimana: R = Besarnya Hambatan Ohm
ρ = Ketetapan Relatifias elemen Pemanas Ω m L = Panjang Elemen Pemanas m
A = Luas Permukaan Elemen Pemanas m
2
Dengan demikian kita dapat menentukan nilai ketetapan relatifitas elemen pemanas:
R = �
� �
20 = �
0,87 0,00003
ρ =
0,0006 0,87
Universitas Sumatera Utara
ρ = 0,000689 Ω m ρ= 0,69 Ω mm
Menghitung besarnya koefesien konfeksi dari elemen pemanas jenis mika: P = h A
e
T
max
– T
min
2400 = h 0,00003 0,87 300 – 50 2400 = h 0,006525
h =
2400 0,006525
h = 367816,092 wattm
30
C Menghitung besarnya kalor yang dihasilkan persatuan volume q dapat
dihitung dari: ρ = q . v
dimana: ρ = Ketetapan relatifitas elemen pemanas
v = Volume dari elemen pemanas A x L
q = Kalor yang diperlukan persatuan volume ρ = q . v
0,0000689 = q 0,00003 0,87 0,000689 = q 0,00002610
q =
0,000689 0,0000261
q = 26,39
Ωm Menghitung banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk mencapai suhu
115 C untuk jenis bahan Termoplastik LDPE Low Density Polyethylene
dengan kata lain kita dapat mengetahui kenaikan suhu yang dipengaruhi oleh massa dan jenis jat. Maka banyaknya kalor Q dapat dicari dengan
rumus: Q = m . c
p
. ΔT Dimana:
Q = Banyaknya kalor yang diperlukan J
Universitas Sumatera Utara
m = Massa zat LDPE kg c
p
= Kalor Jenis Zat J kg
-1 o
C
-1
ΔT = Kenaikan Suhu
o
C Dalam hal ini kita harus menentukan besarnya massa jat LDPE. kita
dapat mencarinya dari besarnya kapasitas maksimum dari bejana aduk, dimana besarnya kapasistas maksimum adalah sebesar 0.0069 m
3
dan besarnya massa jenis jat LDPE sebesar 915 kgm
3
dengan demikian dapat diketaui besarnya massa jat dengan rumus.
Gambar 4.4Biji Plastik LDPE Low Density Polyethylene
� = �
� 915 =
� 0,0069
m = 6,9135 kg dengan ini kita dapat mencari kalor yang dibutukan dimana c
p
= 2,1 KJ kg
-1 o
C
-1
dan ΔT = T
2
-T
1
, T
2
=115
o
C dan T
1
=30
o
C, maka: Q = m . c
p
. ΔT Q
= 6,9135 x 2100 x 115-30 Q
= 1234059,75 Joule Jika 1KJ = 3600 KWH, maka:
Q =
1234,05975 3600
Q = 0,342 KWH
Universitas Sumatera Utara
Kalor yang dibutuhan untuk mencapai suhu 115
o
C dalam satuan watt adalah 0,342 KWH,dari perancangan elemen pemanas yang ada di atas
dapat kita lihat, elemen pemanas sangat memungkinkan untuk mengkondisikan energi yang dibutuhkan karena daya maksimum elemen
pemanas adalah 2400 watt atau 2,4 KW.
4.4. Perancangan Insulation Material 4.4.1. Fibertex 450 Rockwool
Kategori