WATER HEATER BERPENUTUP GAS BUANG DENGAN 160 LUBANG UDARA DAN PANJANG PIPA 10 METER BERTENAGA GAS LPG

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

WATER HEATER BERPENUTUP GAS BUANG DENGAN 160
LUBANG UDARA DAN PANJANG PIPA 10 METER
BERTENAGA GAS LPG
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Diajukan oleh

GALIH KRISTIANTO
NIM : 105214035

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

A WATER HEATER CLOSED BY AN EXHAUST WHICH HAS
160 AIR INTAKE HOLES AND 10 METERS LENGTH OF PIPE
POWERED BY LPG
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

GALIH KRISTIANTO
STUDENT NUMBER : 105214035

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014

ii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

WATER HEATER BERPENUTUP GAS BUANG DENGAN 160

LUBANG UDARA DAN PANJANG PIPA 10 METER
BERTENAGA GAS LPG

Ir. PK. Purwadi, M.T

iii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

:
:.
:

iv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

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, 14 Juli 2014

Galih Kristianto

v

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata
Dharma :
Nama

: Galih Kristianto

Nomor Mahasiswa

: 105214035

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Water Heater Berpenutup Gas Buang dengan 160 Lubang Udara dan Panjang
Pipa 10 Meter Bertenaga Gas LPG
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan
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 dari saya maupun memberikan
royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 14 Juli 2014

Yang menyatakan,

Galih Kristianto
vi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN

TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRAK
Kebutuhan air panas tidak dapat dipungkiri lagi, hampir semua kalangan
membutuhkannya untuk menunjang kegiatannya. Oleh karena itu dilakukan
penelitian dengan tujuan : (a) Mendapatkan hubungan antara debit air mengalir
dengan suhu keluar water heate, (b) Mendapatkan hubungan antara debit air
dengan laju aliran kalor, (c)menghitung kalor yang diberikan gas LPG pada water
heater, (d) Menghitung kalor yang diterima air, (e) Menghitung efisiensi water
heater.
Penelitian yang dilakukan di Kampus III Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta adalah menguji water heater dengan variasi tutup gas buang setinggi
1 cm, 2 cm, dan 3 cm. Water heater yang dibuat memiliki dimesi tinggi 37 cm,
diameter tabung paling luar 3 cm, diameter tabung tengah 26 cm, diameter tabung
paling dalam 9 cm, 160 lubang udara pada tabung terluar, panjang pipa 10 meter,
diameter dalam pipa 1,27 cm, dan 8 buah sirip dari pipa tembaga dengan diameter
dalam sirip 1,27 cm.
Penelitian ini menghasilkan : Water heater yang dibuat mampu menghasilkan

air keluar (kebutuhan mandi air hangat) dengan temperatur 39oC dengan debit 15
liter/menit (b) Hasil terbaik hubungan antara debit air dengan temperatur air yang
keluar dari water heater dinyatakan dengan persamaan : T0 = 101,86m-0.347
(berlaku untuk nilai 2,64 < m < 31,5 pada tekanan udara pada 1 atm dan pada
suhu air masuk 26,6oC , m adalah debit aliran air dalam liter/menit). (c) Hasil
terbaik hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air
dinyatakan dengan persamaan : qair = 13,962m2 + 537,03m + 8420,1 (berlaku
untuk nilai 2,64 < m < 31,5 pada tekanan udara pada 1 atm dan pada suhu air
masuk 26,6oC, m adalah debit aliran air dalam liter/menit).(d) Hasil terbaik
hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater dinyatakan dengan
persamaan : η = -0,0664m2 + 2,553m + 40,029 untuk 2,64 < m < 31,5 pada
tekanan udara pada 1 atm dan pada suhu air masuk 26,6oC , m adalah debit aliran
air dalam liter/menit. .(berlaku untuk nilai 2,64 < m < 31,5) (e) Kalor yang
diberikan gas LPG sebesar 20758,55833 watt = 20,76 kW.
Kata kunci : Water Heater, Gas Water Heater, Pemanas Air, LPG, Efisiensi
Water Heater.

vii

PLAGIAT

PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRACT
The needed of hot water isn't be denied again, almost all quarters need it to
support their activities. Hence done the studies with a purpose: ( a ) the gain of the
relation between a discharge of water flowing out water heate, with the
temperature ( b ) the gain of the relation between the water flow at the rate of flow
of heat engine, ( c ) count heat engine given gas cylinders on water heater, ( d )
count heat engine received water, ( e ) count the efficiency of water heater.
The Research were conducted in sanata darma university were to testing
water heater with the variation of cover the exhaust gases as high as 1 cm, 2 cm,
and 3 cm. Water heater having dimesi 37 cm, high diameter of a tube most outer 3
cm, the diameter of a central tube 26 cm, diameter of a tube cm, most in the 9 160
air holes in a tube outermost; a length of pipe 10 meters, the inner diameter of
1.27 cm and 8 fins of a copper pipe with diameter the fins are 1.27 cm.
This research produce that: water heater made capable of producing water

out ( needs for warm bath ) with temperatures 39oC with discharge 15 liters /
minute ( b ) the best result of the relation between a discharge of water with
temperature of water discharged from water heater expressed with an equation: t0
= 101,86m-0.347 ( applies to value 2,64 < m < 31,5 in air pressure on 1 atms and
at a temperature of water enters 26,6oc, m is discharge of water flow in liters per
minute ). ( c ) the best result of the relationship between the water flow at the rate
of flow of heat engine received water expressed with an equation: qair = 13,962m2
+ + 8420,1 537,03m ( applies to value 2,64 < m < 31,5 in air pressure on 1 atms
and at a temperature of water enters 26,6oC, m is discharge of water flow in liters
per minute ). ( d ) the best result of the relation between a discharge of water
efficiency of water heater expressed with an equation: η = -0,0664m2 2,553m + +
40,029 to 2,64 < m < 31,5 in air pressure on 1 atms and at a temperature of water
enters 26,6oC, M is discharge of water flow in liter / minute. . ( applies to value
2,64 < m < 31,5 ) ( e ) The Heat that given by LPG gas as much as 20758,55833
watts = 20,76 kW.
Keywords : Water Heater, Gas Water Heater, Pemanas Air, LPG, Efisiensi Water
Heater.

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat
limpahan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyusun Skripsi ini
dengan baik dan tepat pada waktunya.Skripsi yang berjudul “Water Heater
Berpenutup Gas Buang dengan 160 Lubang Udara dan Panjang Pipa 10 Meter
Bertenaga Gas LPG”, disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan pendidikan
Strata-1 (S-1) Program Studi 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. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma dan selaku Dosen Pembimbing dalam penelitian
ini.
3. Indra Santosa dan Tri Verawati, selaku orangtua yang telah memberikan
semangat dan bimbingan untuk menyelesaikan Skripsi ini dengan baik secara
materi maupun rohani.
4. Galuh Kristianto, selaku kakak kandung yang memberikan semangat untuk
menyelesaikan Skripsi ini.

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5. Marselina Noviyanti, selaku teman dekat yang memberikan semangat untuk
menyelesaikan Skripsi ini.
6. Mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2010 dan semua pihak yang tidak dapat
penulis sebutkan satu persatu yang turut serta memberikan sumbangan pikiran
kepada penulis.
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 menyempurnakaknnya.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima
kasih.
Yogyakarta, 14 Juli 2014

Penulis

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI

Halaman
HALAMAN JUDUL....................................................................................

i

TITLE PAGE...............................................................................................

ii

HALAMAN PERSETUJUAN.....................................................................

ii

HALAMAN PENGESAHAN......................................................................

iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA.................................

v

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

vi

ABSTRAK...................................................................................................

vii

ABSTRACT.................................................................................................. viii
KATA PENGANTAR..................................................................................

ix

DAFTAR ISI................................................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR..................................................................................

xiv

DAFTAR TABEL.......................................................................................

xviii

BAB I

PENDAHULUAN.................................................................... 1
1.1 Latar Belakang...................................................................

1

1.2 Rumusan Masalah..............................................................

3

xi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

1.3 Tujuan................................................................................

4

1.4 Batasan dalam Pembuatan Water heater........................... 4
1.5 Manfaat Penelitian.............................................................
BAB II

BAB III

5

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA...................... 6
2.1 Dasar teori……………………………………………......

6

2.2 Tinjauan Pustaka…………………………………………

21

METODE PENELITIAN……………………………………. 33
3.1 Rancangan water heater…………………………………. 33

BAB IV

3.2 Persiapan…………………………………………………

36

3.3 Langkah – langkah Pengerjaan………………………….

43

3.4 persiapan percobaan……………………………………...

44

METODE PENELITIAN……………………………………. 45
4.1 Skema Pengujian………………………………………… 45
4.2 Variasi Penelitian………………………………………...

46

4.3 Peralatan pengujian………………………………………

46

4.4 Metode Pengumpulan Data………………………………

49

4.5 Metode Pengolahan Data………………………………...

51

4.6 Metode Pengambilan Kesimpulan……………………….

52

xii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB V

KARAKTERISTIK WATER HEATER…………………….. 54
5.1 Hasil Pengujian…………………………………………..

54

5.2 Perhitungan Matematis…………………………………... 56
5.3 Hasil Pengujian dan Pembahasan………………………..
BAB VI

68

KESIMPULAN DAN SARAN……………………………… 74
6.1 Kesimpulan………………………………………………

74

6.2 Saran……………………………………………………..

75

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………...

77

LAMPIRAN……………………………………………………………….. 78

xiii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1

Kompor high pressure.............................................................

16

Gambar 2.2

Aliran fluida............................................................................

18

Gambar 2.3

Water heater 1........................................................................

21

Gambar 2.4

Water heater 2........................................................................

22

Gambar 2.5

Water heater 3........................................................................

23

Gambar 2.6

Water heater 4........................................................................

24

Gambar 2.7

Water heater tankless..............................................................

25

Gambar 2.8

Water heater gas dengan tangki..............................................

26

Gambar 2.9

Water heater gas dengan turbulator.......................................

27

Gambar 2.10

Water heater dengan tangki penampungan dan pipa
spiral........................................................................................

28

Gambar 3.1

Rangka dalam diameter 9cm...................................................

33

Gambar 3.2

Rancangan pipa saluran air.....................................................

33

Gambar 3.3

Rancangan rangka tabung dalam tanpa selimut......................

34

Gambar 3.4

Rancangan rangka tabung dalam dengan selimut..................

34

Gambar 3.5

Rancangan rangka tabung tengah dengan selimut.................

34

xiv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.6

Rancangan tutup gas buang....................................................

35

Gambar 3.7

Rancangan rangka dengan selimut.........................................

35

Gambar 3.8

Rancangan water heater.........................................................

35

Gambar 3.9

Pipa tembaga...........................................................................

38

Gambar 3.10

Plat strip..................................................................................

38

Gambar 3.11

Plat Galvanis...........................................................................

39

Gambar 3.12

Besi nako.................................................................................

39

Gambar 3.13

Baut Spring Center..................................................................

39

Gambar 3.14

Pemotong pipa.........................................................................

40

Gambar 3.15

Las Listrik...............................................................................

40

Gambar 3.16

Tang Rivet...............................................................................

40

Gambar 3.16

Mesin Bor Tangan..................................................................

41

Gambar 3.17

Mesin Gerinda.........................................................................

41

Gambar 4.1

Skema alat...............................................................................

45

Gambar 4.2

Gas LPG..................................................................................

47

Gambar 4.3

Kompor high pressure.............................................................

48

Gambar 4.4

Regulator gas..........................................................................

48

xv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 4.5

Timbangan gantung digital, Termocouple, dan penampil
hasil pengukuran temperatur secara digital APPA51.............

48

Gambar 4.6

Gelas ukur dan ember.............................................................

49

Gambar 4.7

Stopwatch...............................................................................

49

Gambar 5.1

Hubungan debit air dengan suhu air keluar water heater
bukaan 10 putaran ( 1 cm ) pada suhu air input 27.1 ̊C……..

Gambar 5.2

Hubungan debit air dengan suhu air keluar water heater
bukaan 20 putaran ( 2 cm ) pada suhu air input 27.2 ̊C……..

Gambar 5.3

63

64

Hubungan debit air dengan suhu air keluar water heater
bukaan 30
( 3 cm ) putaran pada suhu air input 26.6 ̊C…………………

Gambar 5.4

64

Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diperlukan
water heater bukaan 10 putaran ( 1 cm ) pada suhu air input
27.1 ̊C………………………………………………………..

Gambar 5.5

65

Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diperlukan
water heater bukaan 20 putaran ( 2 cm) pada suhu air input
27.2 ̊C………………………………………………………...

Gambar 5.6

65

Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diperlukan
water heater bukaan 30 putaran ( 3 cm ) pada suhu air input
26.6 ̊C………………………………………………………...

xvi

66

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 5.7

Hubungan debit air dengan Efisiensi water heater bukaan 10
putaran ( 1 cm ) pada suhu air input 27.1 ̊C…………………

Gambar 5.8

Hubungan debit air dengan Efisiensi water heater bukaan 20
putaran ( 2 cm ) pada suhu air input 27.2 ̊C………………....

Gambar 5.9

69

Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diperlukan
water heater bukaan tutup gas buang 1 cm, 2 cm, dan 3 cm...

Gambar 5.12

67

Hubungan debit air dengan suhu keluar water
heater bukaan tutup gas buang 1 cm, 2 cm, dan 3 cm……….

Gambar 5.11

67

Hubungan debit air dengan Efisiensi water heater bukaan 30
putaran ( 3 cm ) pada suhu air input 26.6 ̊C…………………

Gambar 5.10

66

70

Hubungan debit air dengan efisiensi water heater bukaan
tutup gas buang 1 cm, 2 cm, dan 3 cm………………………

xvii

72

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1

Perbandingan kekuatan material antara tembaga dan jenis
material yang lain.................................................................

10

Tabel 2.2

Nilai konduktivitas termal.................................................... 10

Tabel 2.3

Konduktifitas termal beberapa media……………..............

13

Tabel 2.4

Komposisi udara dalam keadaan normal……….................

14

Tabel 2.5

Daya pemanasan dan efisiensi alat masak dengan gas LPG
dan bahan bakar lainnya…………………………...............

Tabel 4.1

Isian untuk pengambilan data dan konsumsi gas.................

Tabel 4.2

Isian untuk pengisian data debit air Tinggi pembukaan
tutup gas buang : 1 cm…………………………………….

Tabel 4.3

50

50

Tabel isian untuk pengisian data debit air tinggi
pembukaan tutup gas buang : 3 cm………………..............

Tabel 5.1

50

Tabel isian untuk pengisian data debit air tinggi
pembukaan tutup gas buang : 2 cm………………..............

Tabel 4.4

18

51

Konsumsi gas pada setiap tinggi pembukaan tutup gas
buang……………………………………...........................

xviii

53

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 5.2

Hasil Pengujian Water Heater dengan tinggi bukaan tutup
1 cm………………………………………………..............

Tabel 5.3

Hasil Pengujian Water Heater dengan tinggi bukaan tutup
2 cm………………………………………………..............

Tabel 5.4

Tabel 5.5

Tabel Laju Aliran Kalor yang Diberikan Gas LPG.............

Tabel 5.6

Tabel perhitungan 𝑚𝑎𝑖𝑟 dan 𝑞𝑎𝑖𝑟 Water Heater 10 putaran

( 1 cm )………………………………………….................
Perhitungan 𝑚𝑎𝑖𝑟 dan 𝑞𝑎𝑖𝑟 Water Heater 20 putaran

( 2 cm )………………………………………….................

Tabel 5.8

54

Hasil Pengujian Water Heater dengan tinggi bukaan tutup
3 cm………………………………………………..............

Tabel 5.7

53

Tabel perhitungan 𝑚𝑎𝑖𝑟 dan 𝑞𝑎𝑖𝑟 Water Heater 30 putaran

(3 cm )……………………………………………..............

xix

54
60

62

62

63

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah
Pada awalnya water heater lebih banyak digunakan oleh Negara-negara
beriklim dingin. Namun seiring berjalannya waktu kini Negara-negara tropis
seperti Indonesia mulai marak menggunakan water heater karena masyarakat
mulai menyadari akan banyaknya manfaat yang dapat diperoleh dari penggunaan
air panas untuk berbagai kebutuhan manusia seperti kebutuhan rumah tangga
untuk mandi dan mencuci, di rumah sakit untuk memandikan pasien yang sedang
dirawat, di salon kecantikan untuk perawatan kulit ataupun rambut, di hotel - hotel
sebagai fasilitas untuk para pengunjung hotel, serta didalam skala industri untuk
mencuci ditempat – tempat laundry dan pada jasa pemotongan unggas untuk
mempermudah merontokan bulu – bulu unggas (ayam, bebek,enthog dan angsa).
Dengan begitu water heater sangat penting untuk menghasilkan air panas dalam
skala besar dengan cara yang praktis.
Dengan semakin banyaknya kebutuhan air panas yang diperlukan untuk
mandi dan kebutuhan lainnya, dapat diatasi dengan menggunakan alat pemanas
air modern yang dibuat khusus yang disebut Water heater yang terbuat dari
susunan pipa tembaga yang disusun secara spiral dan bertumpuk yang dipanaskan
melalui gas LPG, listrik maupun tenaga surya.

1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2

Water heater dibagi menjadi 3 jenis yaitu solar water heater, listrik water
heater dan Gas water heater. Solar water heater (pemanas air tenaga surya),
water heater jenis ini biasanya diletakkan di atas atap. Water heater ini biasanya
dimanfaatkan di Negara tropis dikarenakan sumber tenaganya sangatlah
berlimpah dan gratis. Solar water heater adalah water heater yang memanfaatkan
energi matahari untuk proses tenaganya, keuntungan menggunakan water heater
jenis ini adalah ramah lingkungan karena tidak menghasilkan polutan.
Kerugiannya tidak setiap saat dipergunakan karena hanya bisa pada siang saat
matahari muncul, harganya lebih mahal, butuh penampung jika ingin
dipergunakan pada malam hari.
Listrik water heater (pemanas air tenaga listrik), water heater jenis ini
memanfaatkan energi listrik sebagai tenaga pemanasan airnya. Listrik water
heater biasanya diletakkan di dekat kamar mandi, memiliki keuntungan : lebih
praktis, tidak memakan tempat, tidak membutuhkan ruang yang besar.
Kerugiannya tidak setiap saat bisa dipergunakan, jika ingin menggunakan
memerlukan tampungan air terlebih dahulu, rawan terjadi konsleting dan mahal.
Gas water heater (pemanas air gas LPG). Water heater jenis tenaga gas
lebih praktis dipergunakan, karena memiliki keuntungan : setiap saat bisa
dipergunakan selama ada air mengalir dengan volume airnya tak terbatas, tidak
terlalu mahal, tidak memerlukan bak penampungan atau tankless, mudah mencari
bahan- bahan yang dipergunakan untuk membuatnya. Tetapi, dikarenakan
menggunakan gas LPG dan kompor bertekanan tinggi (high pressure), maka
pembakarannya hampir sempurna, sehingga gas polutan yang dihasilkan masih

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
3

pada taraf ramah lingkungan. Jenis water heater ini sangat menguntungkan dari
pada water heater yang lain karena prinsip kerjanya hampir sama dengan
memasak air menggunakan kompor gas di rumah. Water heater ini mampu
memanaskan air dan mengalirkan air panas dengan suhu yang tinggi serta debit
yang cukup tinggi dan stabil yaitu mampu mencapai 6 liter per menit dengan suhu
yang bisa disesuaikan antara 40o -50o Celcius. Gas water heater adalah salah satu
water heater yang mempunyai banyak variasi. Hal ini dilakukan untuk memenuhi
standar efisiensi pemanasan yang baik.Variasi ini bermacam- macam untuk
mendapatkan efisiensi panas yang sempurna misalkan dengan merubah panjang
pipa ataupun dengan variasi jumlah lubang water heater.
Berdasarkan latar belakang diatas menggugah penulis untuk lebih meneliti
tentang variasi-variasi yang dipergunakan pada water heater gas supaya bisa
memperoleh debit air yang sangat banyak dengan suhu yang diperlukan untuk
mandi sekitar 38o – 40o dengan efesiensi water heater yang baik.

1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah :
a. Apakah besar kecilnya pembukaan tutup gas buang berpengaruh terhadap
suhu air pada water heater ?
b. Apakah besar kecilnya pembukaan tutup gas buang berpengaruh terhadap
efisiensi pada water heater ?

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4

1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian tentang water heater dengan berbagai variasi
pembukaan tutup gas buang :
a. Mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan

suhu air

keluar water heater
b. Mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor
c. Menghitung kalor yang diberikan gas LPG pada water heater
d. Menghitung kalor yang diterima air
e. Menghitung efisiensi pada water heater

1.4

Batasan Dalam Pembuatan Water Heater
Batasan –batasan yang diambil dalam pembuatan peralatan water heater

gas LPG ini adalah :
a. Tinggi pemanas air : 37 cm, dengan panjang pipa tembaga : 10 m, dengan 2
lintasan.
b. Jumlah tabung : 3 buah, tabung 1 (tabung paling dalam) dengan diameter : 9
cm dengan jumlah lubang 221 lubang, tabung 2 (tabung tengah) memiliki
diameter 26 cm dengan jumlah : 680 lubang dan tabung 3 (tabung paling luar)
memiliki diameter 34 cm dengan jumlah lubang 160 lubang.
c. Bahan pipa tembaga dengan diameter dalam 12,7 mm (1,27 cm) , diameter
luar 14,7 mm (1,47 cm).
d. Jumlah sirip : 8 buah dan panjang sirip 30 cm

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5

e. Sirip dari pipa tembaga dengan diameter dalam 12,7 mm (1,27 cm), diameter
luar 14,7 mm (1,47 cm).
f. Bahan bakar: gas LPG, jenis kompor : kompor bertekanan tinggi (high
pressure).

1.5

Manfaat Penelitian
Hasil penelitian tentang water heater dengan menggunakan gas LPG ini

diharapkan :
a. Untuk penulis, dapat memperluas pengetahuan tentang pembuatan pemanas
air.
b. Dapat digunakan sebagai referensi dalam pembuatan water heater oleh
kalangan masyarakat luas.
c. Hasil peneltian dapat digunakan sebagai bahan referensi bagi para peneliti
yang terkait dengan water heater.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Pengertian Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor dapat terjadi jika ada perbedaan suhu. Kalor berpindah
dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah dengan melalui atau tanpa
zat perantara. Perpindahan panas adalah suatu proses yang dinamis, yaitu panas
dipindahkan secara spontandari satukondisi ke kondisi lain yang suhunya lebih
rendah. Kecepatan perpindahan panas ini akan tergantung pada perbedaan
suhu antar kedua kondisi, Semakin besar perbedaan maka semakin besar
kecepatan pindah panasnya.

2.1.2 Perpindahan Kalor
Ada 3 cara perpindahan kalor dari suatu tempat ke tempat lain dapat
terjadi melalui, yaitu secara konduksi, secara konveksi, dan secara radiasi.
a. Perpindahan panas konduksi
Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas yang dihasilkan
dari kontak langsung antara permukaan – permukaan benda. Konduksi terjadi
hanya bila dengan menyentuh atau menghubungkan permukaan – permukaan
yang mengandung panas. Setiap benda mempunyai konduktivitas termal
(kemampuan mengalirkan panas) tertentu yang akan mempengaruhi panas yang
dihantarkan dari sisi yang panas ke sisi yang lebih dingin. Semakin tinggi nilai
konduktivitas benda, semakin cepat mengalirkan panas yang diterima dari satu

6

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7

sisi ke sisi yang lain. Contoh perpindahan panas secara konduksi adalah menaruh
batang besi membara ke batang besi lain yang dingin. Besi membara itu bergerak,
tetapi tiba – tiba besi yang semula dingin akan menjadi panas. Pemanfaatan
perpindahan panas konduksi dalam kehidupan sehari – hari bisa dengan mudah
ditemukan, misalnya saja saat memasak air maka kalor akan perpindah dari api
(kompor) ke panci dan membuat air mendidih. Proses perpindahan panas
konduksi yang terjadi pada water heater terletak pada saat nyala api menyentuh
sirip – sirip tembaga, kemudian panas yang diterima oleh sirip – sirip tembaga
diteruskan / dialirkan menuju pipa tembaga.
b. Perpindahan Panas Konveksi
Perpindahan panas konveksi merupakan perpindahan panas (kalor) yang
disertai dengan berpindahnya zat perantara. Konveksi sebenarnya mirip dengan
induksi, hanya saja perindahan panas konduksi adalah perpindahan panas tanpa
disertai zat

perantara,

sedangkan perpindahan panas

konveksi

disertai

berpindahnya zat perantara. Perpindahan kalor secara konveksi bisa terjadi pada
zat cair dan gas. Contoh perpindahan panas konveksi pada zat cair dapat
ditemukan dalam kehidupan sehari – hari dan dapat dilihat pada proses
pemasakan air, saat air dimasak maka air pada bagian bawah akan terlebih dahulu
panas, saat air dibawah panas maka akan bergerak ke atas (dikarenakan terjadi
perubahan massa jenis air) sedangkan air diatas akan bergerak ke bawah begitu
seterusnya sampai seluruh bagian air panas. Sedangkan untuk perpindahan panas
konveksi melalui udara disebabkan karena partikel udara akan mengalami
perubahan massa jenis akibat pengaruh kalor. Oleh karena massa jenisnya kecil,

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8

udara yang bersuhu tinggi tersebut akan naik. sebaliknya udara yang bersuhu lebih
rendah akan mempunyai massa jenis yang besar, maka udara tersebut akan turun.
Contoh perpindahan panas konveksi udara dapat ditemui pada ventilasi ruangan
dan cerobong asap. Proses perpindahan panas secara konveksi yang terjadi pada
water heater ini terletak pada saat panas yang diterima oleh pipa tembaga dari
nyala api, kemudian panas diterima oleh air yang mengalir melalui pipa tembaga
tersebut.
c. Perpindahan Panas Radiasi
Merupakan perpindahan panas yang dapat terjadi tanpa menggunakan zat
perantara,

jika sebuah benda di dalam sebuah ruangan, dan suhu dinding –

dinding pengurung lebih rendah dari pada suhu benda, maka suhu benda tersebut
akan turun sekalipun dalam ruangan tersebut hampa. Proses perpindahan panas
dari suatu benda terjadi berdasarkan suhunya, tanpa bantuan dari zat perantara
disebut dengan perpindahan panas radiasi.contoh radiasi dalam kehidupan seharihari dapat dilihat saat menyalakan api unggun, siapa yang berada di dekat api
unggun akan merasakan hangat. Proses perpindahan panas secara radiasi yang
terjadi di dalam water heater ini terletak pada perpindahan panas antara dinding
permukaan tabung dalam dengan permukaan tabung luar water heater.

2.1.3 Perancangan Saluran Air
Saluran air pada alat water heater biasanya menggunakan pipa. Ada
beberapa pertimbangan dalam menentukan perancangan pipa saluran air di

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
9

antaranya adalah kehalusan permukaan saluran pipa, bahan pipa, diameter pipa
saluran air, dan hambatan pipa.
a. Kehalusan Permukaan Saluran Pipa
Bagian dalam pipa tembaga juga dipilih yang baik. Semakin halus
permukaan pipa bagian dalam, semakin kecil pula gesekan yang terjadi,
sehingga aliran air menjadi lancar.
b. Bahan Pipa
Bahan pipa dipilih yang baik dalam hal kemampuan dalam memindahkan
kalor. Bahan pipa juga harus mampu menjadi konduktor yang baik, sehingga
mampu memindahkan kalor yang deterima dari api ke fluida air yang mengalir di
dalam pipa. Alasan menggunakan pipa tembaga adalah karena pipa tembaga
termasuk konduktor yang baik dalam menghantarkan panas. Menurut Holman
(1963), tembaga mempunyai nilai konduktifitas sebesar 385 W/m.oC. Selain itu
juga tidak mudah melebur jika dipanasi, tidak mudah pecah, tahan terhadap
korosi, sehingga mampu menghilangkan masalah air keruh / coklat karena karat,
dan pipa tembaga sangat mudah ditekuk / dibentuk. Tembaga memiliki kekuatan
tarik sebesar 345-689 Mpa dan untuk keuletannya sebesar 5-50 %, dan titik lebur
dari tembaga adalah 10830C. Bila dibandingkan dengan kekuatan tarik
alumunium, tembaga mempunyai kekuatan yang lebih besar dari alumunium,
begitu pula dengan keuletan dan titik leburnya. Sehingga pipa tembaga mampu
bertahan lebih lama bila dibandingkan dengan pipa aluminium.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10

Tabel 2.1Tabel perbandingan kekuatan material antara tembaga dan jenis material
yang lain.

Tabel 2.2 Tabel Nilai konduktivitas termal
Bahan
Logam
Perak (murni)
Tembaga (murni)
Alumunium (murni)
Nikel (murni)
Besi (murni)
Baja karbon, 1%C
Timbal (murni)
Baja krom-nikel
(18% Cr, 8% Ni)

Bahan
Gas
Hidrogen
Helium
Udara
Uap air (jenuh)
Karbon dioksida

Konduktifitas termal (k)
W/m.oC
Btu/h.ft.oF
410
385
202
93
73
43
35
16,3

237
223
117
54
42
25
20,3
9,4

Konduktifitas termal (k)
W/m.oC
Btu/h.ft.oF
0,175
0,141
0,024
0,0206
0,0146

0,101
0,081
0,0139
0,0119
0,00844

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11

c. Diameter Pipa Saluran Air
Diameter pipa saluran air harus dipilih sedemikian rupa. Semakin kecil
diameter pipa, semakin besar hambatan yang terjadi. Semakin kecil diameter
ukuran pipa semakin besar daya pompa yang diperlukan. Disisi lain, semakin
kecil diameter saluran, suhu air yang dihasilkan (suhu yang keluar dari water
heater) akan semakin besar.
d. Hambatan Pipa Saluran
Hambatan pipa saluran air diusahakan sekecil mungkin supaya ketika air
mengalir di dalam pipa, penurunan tekanan yang terjadi kecil. Karenanya saluran
pipa diusahakan tidak mengalami pembelokan. Kalaupun mungkin terjadi
pembelokan diusahakan sudut pembelokan dibuat besar (lebih dari 900). Semakin
besar sudut pembelokan, semakin kecil penurunan tekanan yang terjadi. Dan
geometri saluran pipa yang dibuat melingkar-lingkar agar penurunan tekanan
yang terjadi menjadi kecil. Jika penurunannya kecil, maka daya pompa yang
dibutuhkan untuk medorong air juga berdaya kecil.

2.1.4 Saluran Udara Untuk Kebutuhan Pembakaran
Proses pembakaran memerlukan oksigen yang diambil dari udara bebas.
Kekurangan oksigen dapat mengakibatkan bentuk api yang tidak sesuai yang
diinginkan. Akibatnya energi dalam bentuk kalor kurang optimal, sehingga kalor /
panas sedikit teralirkan ke fluida air yang mengalir didalam pipa. Akibatnya akan
didapatkan suhu air keluar yang kurang tinggi dan water heater yang dihasilkan
kurang baik. Untuk merancang sistem saluran udara yang baik di usahakan

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12

diameter lubang saluran udara dibuat merata pada semua permukaan dinding
water heater agar udara bisa masuk merata ke dalam water heater dan diameter
lubang saluran udara tidak terlalu besar agar udara yang masuk tidak terlalu
berlebihan.

2.1.5 Sirip
Fungsi sirip adalah untuk memperluas permukaan dari benda yang
dipasangi sirip sehingga pelepasan panas bisa berlangsung lebih cepat. Jika sirip
dipasang di saluran air yang akan dipanaskan, maka akan menangkap panas api
yang diberikan kompor sehingga mampu memanaskan pipa saluran air dengan
lebih cepat. Maka dari itu pemasangan sirip juga berpengaruh terhadap suhu
keluar air dari water heater. Pemilihan bahan pembuatan sirip tidaklah
sembarangan karena berpengaruh terhadap panas yang dihantarkan.Semakin besar
nilai konduktivitas termal bahan sirip, semakin besar kalor yang dapat ditangkap
oleh sirip.

2.1.6 Isolator
Isolasi termal adalah metode atau proses yang digunakan untuk
mengurangi perpindahan panas (kalor). Bahan yang digunakan untuk mengurangi
laju perpindahan panas itu disebut isolator. Energi panas (kalor) dapat ditransfer
secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Panas dapat lolos meskipun ada upaya
untuk menutupinya, tapi isolator mengurangi panas yang lolos tersebut.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13

Isolasi termal dapat menjaga wilayah tertutup seperti bangunan atau tubuh
agar terasa hangat lebih lama dari yang sewajarnya, tetapi itu tidak mencegah
hasil akhirnya, yaitu masuknya air dingin dan keluarnya air panas. Isolator juga
dapat bekerja sebaliknya, yaitu menjaga bagian dalam suatu wadah terasa dingin
lebih lama dari biasanya. Oleh karena itu di dalam water heater diberikan
semacam isolator agar panas hasil pembakaran tidak keluar. Isolator tersebut
adalah udara, karena udara merupakan isolator yang murah, dan sangat mudah
didapatkan. Maka dari itu water heater diberikan lubang – lubang udara yang
berfungsi sebagai pemasukan udara untuk kebutuhan pembakaran sekaligus
sebagai isolator. Benda – benda yang merupakan isolator panas adalah kertas,
plastik, kayu, karet, udara, dll
Tabel 2.3 Konduktifitas termal beberapa media (Sumber : Holman,J.P, 1988)
Media

Konduktifitas termal (k)
W/m.oC

Gabus

0,042

Wool

0,040

Kayu

0,08 – 0,16

Bata

0,84

Udara

0,023

2.1.7 Kebutuhan Udara
Pada kenyataanya proses pembakaran itu tidak bisa sempurna. Agar di
dalam proses pembakaran bisa mencapai optimal maka, di perlukan udara. Pada

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14

proses pemanasan pada water heater dapat menggunakan udara yang diambil dari
udara bebas disekitar melalui lubang – lubang udara yang berada pada dinding
water heater. Jumlah lubang udara juga berpengaruh terhadap proses pemanasan
pada water heater. Oleh karena itu aliran udara yang diperlukan harus
dikondisikan dengan ukuran tabung water heater agar api yang diperlukan dalam
proses pemanasan mendapatkan kebutuhan udara yang cukup. Kekurangan udara
bisa menyebabkan kurang optimalnya panas yang dipindahkan ke air yang
dihasilkan water heater, karena nyala api menjadi lebih kecil atau tidak sesuai
dengan yang diharapkan. Kelebihan udara juga bisa menyebabkan kurang
optimalnya panas yang diserap oleh pipa.

Tabel 2.4 Komposisi udara dalam keadaan normal

No

Komposisi Udara

Prosentase (%)

1
2
3
4

Nitrogen
Oksigen
Karbon dioksida
Gas lain

78,1
20,95
0,03
0,94

2.1.8 Saluran Gas Buang
Hasil pembakaran bahan bakar akan menghasilkan gas buang. Gas buang
yang dihasilkan berupa gas dan uap air yang keluar. Kemudian gas buang atau
gas asap harus diberikan jalan untuk keluar dari water heater agar nyala api tidak
terganggu.Dalam perancangan saluran gas buang, diusahakan agar gas buang
dapat mengalir keluar dengan lancar. Perlu diperhatikan juga, penempatan lubang

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
15

keluar dari gas buang, harus dipilih sedemikian rupa agar tidak mengganggu
pengguna dari water heater. Suhu gas buang akan menguntungkan jika suhu gas
buang hampir sama dengan suhu udara atau tidak begitu besar perbedaannya
antara suhu gas buang dengan suhu udara. Semakin kecil perbedaan kalor yang
diberikan sumber pemanas, maka semakin banyak kalor yang digunakan untuk
menaikkan suhu air. Oleh karena itu, dalam perancangan dan pembuatan saluran
gas buang, diusahakan sedemikian rupa, sehingga tidak banyak energi yang
terbuang secara percuma. Ukuran lubang dan posisi lubang keluaran sangat
menentukan besarnya suhu gas asap yang keluar dari water heater. Perancangan
saluran gas buang ternyata juga menentukan nyala api pembakaran yang
dihasilkan. Jika saluran gas tidak terancang dengan baik, misalnya gas buang tidak
dapat keluar, maka tekanan gas buang yang dihasilkan akan dapat menyebabkan
api terdorong keluar dari ruang bakar. Api tidak berfungsi dengan baik untuk
memanaskan air. Tentunya dalam perancangan ini dibutuhkan nyala api yang
mampu memindahkan kalor yang besar ke dalam air.

2.1.9 Sumber Api
Sumber api atau sumber energi yang digunakan pada water heater ini
adalah kompor. Ada berbagai macam jenis kompor yang tersedia dipasaran, dari
mulai bentuk, dan bahan bakar yang digunakan. Ada kompor yang mampu
memberikan api yang besar tetapi ada pula yang mampu memberikan api yang
kecil. Perbedaan nyala api tersebut salah satunya disebabkan oleh bahan bakar
yang digunakan oleh setiap kompor berbeda – beda. Sumber api atau kompor

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
16

yang digunakan untuk penelitian ini adalah kompor bertekanan tinggi (high
pressure) yang menggunakan bahan bakar LPG. Karena api yang ditimbulkan
oleh kompor bertekanan tinggi ini mampu menyentuh pipa saluran air dengan
siripnya, dan api yang dihasilkan kompor jenis ini sangat besar sehingga
mempercepat proses pemanansan air.

Gambar 2.1 Kompor high pressure
Spesifikasi kompor sebagai berikut :
Dimensi

: 570 (Panjang) x 315 (Lebar) x 168 (Tinggi)

Daya pemanasan

: 21,8 kW/h High Pressure

Bahan

: Besi Tuang

2.1.10 Bahan Bakar / Sumber Energi
Ada beberapa macam bahan bakar / sumber energi yang bisa di gunakan
untuk water heater antara lain energi matahari, energi listrik, dan gas LPG. Akan
tetapi sumber energi yang paling sering digunakan adalah sumber energi gas LGP
(Liquified Petroleum Gas). LPG adalah campuran dari berbagai macam unsur
hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Dengan menambah tekanan dan

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
17

menurunkan suhunya , gas berubah menjadi cair. Ada tiga macam jenis LPG yang
di produksi oleh Pertamina antara lain, LPG untuk keperluan rumah tangga, LPG
gas propana dan LPG gas butana. Untuk sumber energi gas yang di gunakan oleh
water heater menggunakan LPG untuk keperluan rumah tangga karena memiliki
komposisi campuran antara propana C 3 H 8  dan butana C 4 H 10 
Perbandingan gas propana dan butana adalah sekitar 30 : 70 dengan
komposisi sebesar 99% dan selebihnya adalah gas petana C5 H12  dan etana
(C2H6)yang dicairkan. Tekanan uap LPG cair di dalam tabung sekitar 5 – 6,2
kg
cm 2

. Agar mempunyai bau yang khas dan dan untuk mengetahui bila terjadi

kebocoran maka, LPG umumnya ditambah dengan zat marcaptan.
Reaksi pembakaran propane C3 H 8  , jika terbakar sempurna adalah sebagai
berikut :
C3 H 8

+

→

5 O2

propana +oksigen

3 CO2 + 4 H 2 O + panas

→karbondioksida + uap air + panas

Dan untuk Reaksi pembakaran butana C4 H10  ,jika terbakar sempurna adalah
sebagai berikut :
2 C4 H10

+

butana + oksigen

13 O2
→

→

8 CO2 + 10 H 2 O + panas

karbondioksida + uap air + panas

Menurut wikipedia panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut hampir sama
dengan propana setara dengan 46 MJ/kg

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
18

Tabel 2.5 Daya pemanasan dan efisiensi alat masak dengan gas LPG dan bahan
bakar lainnya. (Sumber:aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/perananlpg-di-dapur-anda.pdf)
Bahan Bakar

Daya Pemanasan

Efisiensi alat
masak

Kayu bakar

4000 kkal/kg

15 %

Arang
Minyak Tanah
Gas Kota
Listrik
LPG

8000 kkal/kg
11000 kkal/kg
4500 kkal/m3
860 kkal/kWh
11900 kkal/kg

15 %
40 %
55 %
60 %
60 %

Tabel 2.4 di atas menyajikan daya pemanasan dari efisiensi alat masak LPG
dengan bahan bakar gas. Terlihat bahwa efisiensi alat masak dengan gas LPG
sebesar 60 %

2.1.11 Laju Aliran Kalor
Laju aliran kalor yang diterima air ketika mengalir di dalam saluran pipa
dapat dihitung dengan persamaan (2.1) :

Gambar 2.2 Aliran fluida
qair  mair cair Ti  To 

mair =  (

um 

 .d 2
4

)u m

debit air
 .r 2

............................................................................(2.1)
............................................................................(2.2)

…………………………….………...................(2.3)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
19

Pada persamaan (2.1) , (2.2) dan (2.3):
qair = laju aliran kalor yang diterima air (watt)
mair = laju aliran massa (kg/detik)
Cair = kalor jenis air (J/kg°C)
Ti = suhu air masuk water heater (ºC)
To = suhu air keluar water heater (ºC)
um = kecepatan rata – rata fluida mengalir (m/s)
ρ = massa jenis fluida yang mengalir (kg/m3)
r = jari - jari dalam pipa saluran air (m)
d = diameter massa pipa
2.1.12 Laju aliran kalor yang diberikan gas
Laju aliran kalor yang diberikan gas bisa dihitung dengan persamaan (2.4) :
q gas = mgasC gas

……………….……………….......…………....(2.4)

Pada persamaan (2.4) :
mgas : massa gas elpiji yang terpakai persatuan waktu (kg/s)
C gas : nilai kalor jenis elpiji ( J/kg), (1kkal = 4186,6 J), tersaji pada Tabel 2.4

2.1.13 Efisiensi
Efisiensiwater heater dapat dihitung dengan persamaan (2.5) :



q air
x100%
q gas

..…………………………….........,……..….……(2.5)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
20

Pada persamaan (2.5) :



: Efisiensi water heater (%)

q air

: Laju aliran kalor yang diterima air, watt

q gas

: Laju aliran kalor yang diberikan gas, watt

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
21

2.2 Tinjauan Pustaka
2.2.1 Macam – Macam Water Heater Yang Ada Dipasaran
Referensi pembanding untuk pembuatan water heater bahan bakar gas
LPG : water heater 1,water heater 2,water heater 3 dan water heater 4 yang
karekteristikya sebagai berikut :
1) Water heater 1

Gambar 2.3 Water heater 1
Spesifikasi
Model

: JLG30-BV6

Kapasitas Maksimum

: 6 liter/menit

Dimensi Luar

: 760 mm × 430 mm × 320 mm

Tipe Gas

: LPG

Jangkauan Temperatur

: 40°C - 80°C

Konsumsi Gas

: 0,7 kg/jam

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
22

2) Water heater 2

Gambar 2.4 Water heater 2
Spesifikasi
Model

: GI-6

Kapasitas Maksimum

: 6 liter/menit

Dimensi Luar

: 440 mm × 300 mm × 130 mm

Tipe Gas

: LPG

Temperatur Maksimum

: 65°C

Konsumsi Gas

: 0,78 kg/jam

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
23

3) Water heater 3

Gambar 2.5 Water heater 3
Spesifikasi
Model

: REU-55RTB

Kapasitas Maksimum

: 6 liter/menit

Dimensi Luar

: 369 mm × 290 mm × 138 mm

Tipe Gas

: LPG

Temperatur Maksimum

: 50°C

Konsumsi Gas

: 0,6 kg/jam

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
24

4) Water heater 4

Gambar 2.6 Water heater 4
Spesifikasi
Model

: WH506A - LPG

Kapasitas Maksimum

: 5 liter/menit

Dimensi Luar

: 402 mm × 270 mm × 190 mm

Tipe Gas

: LPG

Temperatur Maksimum

: 50°C

Konsumsi Gas

: 0,8 kg/jam

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
25

2.2.2 Konstruksi Water Heater gas LPG Yang diPasaran
Ada beberapa rancangan water heater gas LPG yang ada di pasaran
indonesia :
1. Model Water Heater tankless
Model water heater ini dirancang tanpa tangki penampung atau tankless.

Gambar 2.7 Water heater tankless
Cara kerja water heater jenis ini sangat sederhana dan praktis digunakan
karena dengan mengalirkan air melalui pipa saluran yang tidak langsung dipanasi
dengan api secara langsung. Model water heater menggunakan fan, fungsi fan
membantu mengalirkan udara menuju keatas atau untuk membantu sirkulasi
udara. hal ini mengakibatkan proses pemanasan terjadi lebih cepat tanpa
menggunakan tangki penampungan terlebih dahulu.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
26

2. Model water heater dengan tangki
Water heater model ini dirancang dengan tangki penampungan air

Gambar 2.8 Water heater gas dengan tangki

Pada umumnya Water heater ini cara kerjanya mirip ketika kita
memanaskan air dengan panic, air dingin masuk melalui saluran pipa inlet dan
masuk kedalam penampung air dan dipanaskan oleh api dengan bahan bakar gas
LPG dan saat keluar melalui saluran outlet maka sudah panas.
3. Model water heater dengan turbolator
Water heater model ini di rancang dengan menggunakan turbolator ,Gambar 2.9
menggunakan turbolator untuk meratakan aliran panas

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
27

TURBOLATOR

Gambar 2.9 Water heater gas dengan turbulator

water heater jenis ini dilengkapi dengan turbulator. Turbulator berfungsi
untuk meratakan aliran panas / kalor di dalam water heater dengan cara bergerak
berputar di dalam saluran gas buang.

4. Model water heater dengan tangki penampung dan pipa spiral
Water heater model ini dirancang dengan tangki penampung dan pipa spiral

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
28

Gambar 2.10 Water heater dengan tangki penampungan
dan pipa spiral
Prinsip kerja water heater ini yaitu sama dengan cara memanasi air
dengan panci. Air yang masuk ke dalam tangki penampungan bersentuhan
langsung dengan pip