WATER HEATER TENAGA GAS LPG DENGAN PANJANG PIPA 10 METER, 640 LUBANG UDARA, DAN PENAMBAHAN PENUTUP GAS BUANG

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

WATER HEATER TENAGA GAS LPG DENGAN PANJANG
PIPA 10 METER, 640 LUBANG UDARA, DAN PENAMBAHAN
PENUTUP GAS BUANG

SKRIPSI

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

Diajukan oleh

DENI RAHMAN PRANYOTO
105214032

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014

i

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

LPG GAS WATER HEATER WITH 10 METERS A LENGTH
OF PIPE, 640 AIR INTAKE HOLES AND EXHAUST GASES
COVER ADDITION

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

DENI RAHMAN PRANYOTO
Student Number : 105214032

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 TENAGA GAS LPG DENGAN PANJANG
PIPA 10 METER, 640 LUBANG UDARA DAN PENAMBAHAN
PENUTUP GAS BUANG

Disusun oleh

DENI RAHMAN PRANYOTO
NIM : 105214032

Telah disetujui oleh
Dosen Pembimbing Skripsi

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, 11 Juni 2014

Deni Rahman Pranyoto

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

: Deni Rahman Pranyoto

Nomor Mahasiswa

: 105214032

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Water Heater Tenaga Gas LPG Dengan Panjang Pipa 10 Meter, 640 Lubang
Udara dan Penambahan Penutup Gas Buang
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 dari saya maupun memberikan
royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 11 Juni 2014
Yang menyatakan,

Deni Rahman Pranyoto

vi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRAK
Kebutuhan air panas di semua kalangan masyarakat sudah tidak bisa

dipungkiri lagi. Baik di skala rumah tangga, rumah sakit, perhotelan, tempat
rekreasi, maupun bidang industri memerlukan air panas untuk menunjang
aktivitasnya. Tujuan penelitian ini adalah : (a) Merancang dan membuat pemanas
air sederhana yang bertenaga gas LPG, (b) Mengetahui hubungan debit aliran air
dengan temperatur air keluar water heater, (c) Menghitung kalor yang diterima air
dari water heater (d) Menghitung kalor yang diberikan gas LPG, (e) Mengetahui
hubungan debit air dengan efisiensi water heater.
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Progran Studi Teknik Mesin
Sanata Dharma. Water heater yang dibuat memiliki dimensi tinggi 37 cm,
diameter tabung paling luar 34 cm, diameter tabung tengah 26 cm, diameter
tabung paling dalam 9 cm, 640 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. Variasi dilakukan pada besarnya pembukaan gas
buang, yaitu sebesar 10 putaran (1 cm), 20 putaran (2 cm), dan 30 putaran (3 cm).
Hasil proses penelitian didapatkan bahwa (a)water heater dapat dirancang
dan dibuat dengan baik dan hasilnya mampu bersaing dengan water heater yang
ada di pasaran, serta mempunyai kemampuan menghasilkan air panas untuk
keperluan mandi air hangat (berkisar antara suhu 36oC – 40oC) pada debit 15
liter/menit – 20 liter/menit dengan efisiensi antara 50%-55% serta konsumsi gas
sebesar 1,5 kg/jam. (b) Hasil terbaik hubungan antara debit air dengan temperatur

air yang keluar dari water heater dinyatakan dengan persamaan : To = 106,0m-0,34.
(m dalam liter/menit dan To dalam oC). (c) Hasil terbaik hubungan antara debit air
dengan laju aliran kalor yang diterima air dinyatakan dengan persamaan : qair = 0,729m2 + 30,47m + 12096 (m dalam liter/menit dan qair dalam watt). (d) Hasil
terbaik hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater yaitu pada suhu
mandi 36oC dengan efisiensi 54,4% hingga 40oC dengan efisiensi 55%, yang
dinyatakan dengan persamaan : η = -0,026m2 + 0,760m + 46,96 (m dalam
liter/menit dan η dalam %). (e) Kalor yang diberikan gas LPG pada pembukaan
tutup gas buang setinggi 2 cm sebesar 21,755 kW.
Kata kunci : water heater, tankless water heater, pemanas air tenaga gas, gas
water heater, LPG.

vii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRACT
Needs for hot water in all levels of society cannot be denied any longer .
Whether it be in the household, hospital, hotels, resorts, and industry require hot
water to keep their wheels running. The purpose of this study were: (a) Design
and make a simple LPG powered water heater, (b) Knowing the relationship with
the water flow rate of water out the water heater temperature, (c) Calculate the
heat transfered from the water heater to the water (d) Calculate the heat supplied
by LPG gas (e) Knowing the relationship between the water debit and the water
heater efficiency.
This research was conducted at the Laboratory of Mechanical Engineering
Study Program, Sanata Dharma University. The water heater has a dimension of
37 cm in height, 34 cm outer tube diameter, 26 cm central tube diameter, 9 cm
inner tube diameter, 640 air vents on the outer tube, 10 meters in length of pipe,
1.27 cm inner pipe diameter, 8 fins made of copper pipe with an inside diameter
of 1.27 cm. The variation is on the opening of the exhaust gases, amounting to 10
rounds as high as 1 cm, 20 rounds as high as 2 cm, and 30 rounds as high as 3 cm
Results of the study indicated that (a) the water heater can be designed and
manufactured well and the results are competitive enough with existing water
heater in the market, and it had the ability to produce hot water ranging from 36o
C – 40oC for bathing purposes, discharging at 15 liters / minute - 20 liters / minute

with efficiency between 50% -55% and gas consumption of 1.5 kg / hour. (b) The
best results between the discharge and temperature of the water coming out from
the water heater is expressed using the equation: To = 106.0m - 0, 34. (m in liters /
min and To in oC). (c) The best result of the relations between discharge of water
to the rate of flow of heat received water expressed with an equation : qair = 0,729m2 + 30,47m + 12096 (m in liters/minute and qair in watt) (d) The best result
of the relation between a discharge of water with water efficiency of water heater
that is at the temperature of 36oC with efficiency 54,4 % to 40oC efficiency of 55
%, expressed with an equation : η = -0,026m2 + 0,760m + 46,96 (m in
liters/minute and η in %) (e) Heat engine given by LPG at the opening of the
exhaust gases as high as 2 cm as much as 21,755 kW.
Keywords

: water heater, tankless water heater, pemanas air tenaga gas, gas
water heater, LPG.

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis ucapkan atas kepada Tuhan Yang Maha
Esa, atas segala rahmat dan karunia-Nya yang telah memberikan nikmat kesehatan
dan hikmat kepada penulis sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik
sesuai dengan waktu yang telah direncanakan.
Skripsi berjudul “Water Heater Tenaga Gas LPG Dengan Panjang Pipa 10
Meter, 640 Lubang Udara, dan Penambahan Penutup Gas Buang”, disusun untuk
memperoleh gelar Sarjana Strata-I Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma.
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 sekaligus sebagai Dosen Pembimbing
Skripsi.

3.

Seluruh civitas akademika Universitas Sanata Dharma yang telah
memberikan pengetahuan dan jasanya kepada penulis selama mengikuti
perkuliahan.

4.

CB. Andi Arianta dan Sutarmi, selaku orangtua yang telah membimbing
dan mendukung baik secara materi dan rohani selama ini.

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5.

Ratna Yani Astuty yang senantiasa menyemangati serta memberi saran
yang positif kepada penulis dalam perkuliahan dan penulisan Skripsi.

6.

Kerabat Plungnyot dan Danang Wijaya yang telah rela meluangkan waktu
dan tenaganya untuk menyelesaikan penelitian dan laporan Skripsi ini
bersama-sama hingga selesai.

7.

Mahasiswa Teknik Mesin terutama angkatan 2010 dan semua pihak yang
tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang turut serta memberikan
bantuan dan sumbangan pemikiran selama penulis mengikuti perkuliahan.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini

masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu penulis mengharapkan
masukan, saran, dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca untuk
menyempurnakannya. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dalam
memperkaya wawasan dan ilmu pendidikan. Terimakasih.
Yogyakarta, 11 Juni 2014

Penulis

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI
halaman
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

ABSTRACT....................................................................................................

viii

KATA PENGANTAR....................................................................................

ix

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

xi

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

xv

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

xix

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN........................................................................

1

1.1 Latar Belakang Masalah.........................................................

1

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

4

1.3 Tujuan Penelitian....................................................................

4

1.4 Batasan Dalam Pembuatan Water Heater..............................

4

1.5 Manfaat Penelitian..................................................................

5

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA..........................

6

2.1 Dasar Teori.............................................................................

6

xi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.1.1 Perpindahan Kalor........................................................

6

2.1.2 Perancangan Saluran Air..............................................

9

2.1.3 Saluran Udara Untuk Kebutuhan Pembakaran.............

12

2.1.4 Kebutuhan Udara.........................................................

13

2.1.5 Sirip..............................................................................

13

2.1.6 Isolator..........................................................................

14

2.1.7 Bahan Bakar.................................................................

15

2.1.8 Saluran Gas Buang.......................................................

16

2.1.9 Sumber Api...................................................................

17

2.1.10 Laju Aliran Kalor.......................................................

20

2.1.11 Laju Aliran Kalor yang Diberikan Gas......................

21

2.1.12 Efisiensi Water Heater...............................................

21

2.2 Tinjauan Pustaka....................................................................

22

2.2.1 Macam - Macam Water Heater Gas Yang Ada Di
Pasaran...........................................................................

22

2.2.2 Konstruksi Water Heater Gas LPG Yang Di Pasaran..

26

2.2.3 Hasil Penelitian Water Heater Gas LPG Yang Sudah

BAB III

Ada.................................................................................

30

PEMBUATAN ALAT..................................................................

33

3.1 Rancangan Alat Water Heater................................................

33

3.2 Cara Kerja Water Heater........................................................

37

3.3 Pembuatan Water Heater........................................................

37

3.3.1 Bahan Water Heater.....................................................

37

xii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB IV

BAB V

3.3.2 Sarana dan alat yang digunakan...................................

40

3.3.3 Langkah – langkah pengerjaan.....................................

43

3.3.3.1 Persiapan..........................................................

43

3.3.3.2 Pengerjaan Water Heater................................

44

METODE PENELITIAN.............................................................

46

4.1 Skema Pengujian....................................................................

46

4.2 Variasi Penelitian....................................................................

47

4.3 Peralatan Pengujian................................................................

47

4.4 Metode Pengumpulan Data....................................................

50

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

51

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

52

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN............................

53

5.1 Hasil Pengujian.......................................................................

53

5.2 Perhitungan Matematis...........................................................

55

5.2.1 Perhitungan Kecepatan Air Rata-rata...........................

55

5.2.2 Perhitungan Laju Aliran Massa Air..............................

57

5.2.3 Perhitungan Laju Aliran Kalor yang Diterima Air.......

58

5.2.4 Perhitungan Laju Aliran Kalor yang Diberikan

BAB VI

Gas.................................................................................

59

5.2.5 Efisiensi Water Heater.................................................

60

5.3 Pembahasan............................................................................

67

KESIMPULAN DAN SARAN....................................................

74

6.1 Kesimpulan.............................................................................

74

xiii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

6.2 Saran.......................................................................................

75

DAFTAR PUSTAKA....................................................................................

77

LAMPIRAN..................................................................................................

79

Proses Pengerjaan Water Heater....................................................................

79

xiv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR
halaman
Gambar 2.1

Kompor gas low pessure........................................................

18

Gambar 2.2

Kompor gas tanam 4 tungku stainless....................................

18

Gambar 2.3

Kompor gas portable..............................................................

18

Gambar 2.4

Kompor tungku gas LPG.......................................................

19

Gambar 2.5

Kompor yang digunakan penulis pada penelitian water
heater.....................................................................................

19

Gambar 2.6

Aliran fluida pada saluran pipa..............................................

20

Gambar 2.7

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

22

Gambar 2.8

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

23

Gambar 2.9

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

24

Gambar 2.10

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

25

Gambar 2.11

Konstruksi perancangan water heater dengan tangki
penampungan..........................................................................

Gambar 2.12

26

Konstruksi water heater dengan tangki penampungan dan
pipa spiral...............................................................................

27

Gambar 2.13

Konstruksi water heater tankless menggunakan blower........

28

Gambar 2.14

Konstruksi water heater tanpa tangki penampungan atau
tankless..................................................................................

Gambar 3.1

Gambar 3.2

29

Rancangan kerangka paling dalam water heater dan
penyangga tutup gas buang....................................................

33

Rancangan pipa saluran air tampak bawah............................

33

xv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.3

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

34

Gambar 3.4

Rancangan kerangka total water heater.................................

34

Gambar 3.5

Rancangan dinding tabung.....................................................

35

Gambar 3.6

Rancangan penutup gas buang...............................................

35

Gambar 3.7

Rancangan penutup gas buangtampak samping....................

36

Gambar 3.8

Rancangan water heater tanpa tutup gas buang.....................

36

Gambar 3.9

Rancanganwater heater dengan tutup gas buang..................

36

Gambar 3.10

Pipa Tembaga.........................................................................

38

Gambar 3.11

Plat Strip.................................................................................

38

Gambar 3.12

Plat Galvanum........................................................................

39

Gambar 3.13

Besi Nako...............................................................................

39

Gambar 3.14

Paku Rivet..............................................................................

40

Gambar 3.15

Baut Spring Center 3 8 × 10................................................

40

Gambar 3.16

Pemotong Pipa........................................................................

41

Gambar 3.17

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

41

Gambar 3.18

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

42

Gambar 3.19

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

42

Gambar 3.20

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

43

Gambar 4.1

Skema pengujian water heater...............................................

46

Gambar 4.2

Timbangan gantung digital, Termocouple, dan penampil
hasil pengukuran suhu secara digital.....................................

48

Gambar 4.3

Tabung berisi gas LPG...........................................................

48

Gambar 4.4

Kompor gas high pressure dan regulator high pressure........

49

xvi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 4.5

Ember dan gelas ukur............................................................

Gambar 5.1

Hubungan debit air dengan temperatur air keluar water

49

heater pada pembukaan tutup gas buang setinggi 1 cm pada
suhu input 27,5oC...................................................................
Gambar 5.2

63

Hubungan debit air dengan temperatur air keluar water
heater pada pembukaan tutup gas buang setinggi 2 cm pada
suhu input 27,6oC...................................................................

Gambar 5.3

63

Hubungan debit air dengan temperatur air keluar water
heater pada pembukaan tutup gas buang setinggi 3 cm pada
suhu input 27,7oC...................................................................

Gambar 5.4

64

Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diterima
air pada pembukaan tutup gas buang setinggi 1 cm pada
suhu input 27,5oC...................................................................

Gambar 5.5

64

Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diterima
air pada pembukaan tutup gas buang setinggi 2 cm pada
suhu input 27,6oC...................................................................

Gambar 5.6

65

Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diterima
air pada pembukaan tutup gas buang setinggi 3 cm pada
suhu input 27,7oC...................................................................

Gambar 5.7

65

Hubungan debit air dengan efisiensi water heater pada
pembukaan tutup gas buang setinggi 1 cm pada suhu input
27,5oC.....................................................................................

xvii

66

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 5.8

Hubungan debit air dengan efisiensi water heater pada
pembukaan tutup gas buang setinggi 2 cm pada suhu input
27,6oC.....................................................................................

Gambar 5.9

66

Hubungan debit air dengan efisiensi water heater pada
pembukaan tutup gas buang setinggi 3 cm pada suhu input
27,7oC.....................................................................................

Gambar 5.10

67

Hubungan debit air dengan temperatur air keluar water
heater pada pembukaan tutup gas buang sebesar 1, 2, dan 3
cm...........................................................................................

Gambar 5.11

68

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

Gambar 5.12

70

Hubungan debit air dengan efisiensi water heater pada
pembukaan tutup gas buang sebesar 1, 2, dan 3 cm...............

xviii

71

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL
halaman
Tabel 2.1

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

10

Tabel 2.2

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

11

Tabel 2.3

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

13

Tabel 2.4

Nilai konduktifitas thermal beberapa bahan isolator...............

15

Tabel 2.5

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

16

Tabel 4.1

Tabel isian konsumsi gas.........................................................

50

Tabel 4.2

Tabel isian volume air pada tinggi pembukaan tutup gas
buang : 1 cm............................................................................

Tabel 4.3

Tabel isian volume air pada tinggi pembukaan tutup gas
buang : 2 cm.............................................................................

Tabel 4.4

50

51

Tabel isian volume air pada tinggi pembukaan tutup gas
buang : 3 cm.............................................................................

51

Tabel 5.1

Konsumsi gas pada setiap tinggi pembukaan tutup gas buang

53

Tabel 5.2

Hasil Pengujian Water Heater Dengan Pembukaan Tutup
Gas Buang Sebesar 10 Putaran ( 1 cm)....................................

Tabel 5.3

Hasil Pengujian Water Heater Dengan Pembukaan Tutup
Gas Buang Sebesar 20 Putaran (2 cm)....................................

Tabel 5.4

53

54

Hasil Pengujian Water Heater Dengan Pembukaan Tutup
Gas Buang Sebesar 30 Putaran (3 cm)....................................

xix

54

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 5.5

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

Tabel 5.6

Tabel Perhitungan Water Heater Dengan Pembukaan Tutup
Gas Buang Sebesar 10 Putaran (1 cm)....................................

Tabel 5.7

61

Tabel perhitungan Water Heater Dengan Pembukaan Tutup
Gas Buang Sebesar 20 Putaran (2 cm).....................................

Tabel 5.8

60

62

Tabel perhitungan Water Heater Dengan Pembukaan Tutup
Gas Buang Sebesar 30 Putaran (3 cm).....................................

xx

62

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah
Kebutuhan akan adanya air panas pada setiap lapisan masyarakat tidak
dapat dipungkiri lagi. Baik dalam skala rumah tangga untuk keperluan memasak
dan mandi anggota keluarga, di rumah sakit untuk memandikan pasien yang
sedang dirawat dan memandikan bayi – bayi, di hotel – hotel dan penginapan
untuk fasilitas tambahan bagi pengunjungnya, di salon – salon kecantikan untuk
perawatan kulit dan rambut, di pusat kebugaran untuk mandi pengunjungnya, di
restoran untuk keperluan memasak dan mencuci piring, di dalam skala industri
jasa pemotongan unggas digunakan untuk mempermudah merontokkan bulu
unggas ( ayam, bebek, enthog, dan angsa ), di tempat laundry untuk mencuci baju,
selimut, dan boneka.
Dengan semakin banyaknya kebutuhan akan air panas untuk keperluan
mandi dan untuk keperluan lainnya maka, telah banyak penelitian dan pembuatan
pemanas air modern. Ada tiga macam jenis water heater yang tersedia saat ini
antara lain water heater tenaga sinar matahari, water heater tenaga listrik, dan
water heater tenaga gas LPG.
Water heater dengan tenaga sinar matahari sering di manfaatkan di negara
– negara tropis dengan alasan sumber tenaga surya yang berlimpah dan gratis
yang diperoleh dari panas sinar matahari, ramah lingkungan karena tidak

1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2

menghasilkan polutan. Namun di samping itu terdapat beberapa kekurangan dari
water heater tenaga matahari, di antaranya pemasangannya yang rumit,
kemampuannya hanya bergantung pada banyaknya sinar matahari sehingga sangat
terbatas penggunannya, bila terjadi cuaca yang mendung atau tidak terdapat sinar
matahari seperti pada waktu pada malam hari dan pada daerah pegunungan yang
intensitas cahaya mataharinya kurang, water heater jenis ini tidak dapat di
gunakan. Selain itu water heater dengan tenaga sinar matahari ini juga
membutuhkan tampungan untuk memanaskan air. Dari segi ekonomi, biaya yang
diperlukan untuk membeli alat inipun lebih mahal di bandingkan dengan water
heater tenaga lainnya.
Untuk water heater tenaga listrik, juga mempunyai beberapa keuntungan
antara lain, sangat mudah ditemukan di toko – toko elektronik, ramah lingkungan
karena tidak menghasilkan polutan, penggunaan water heater ini lebih praktis dan
harganya lebih murah bila dibandingkan dengan water heater tenaga matahari,
tetapi juga memiliki beberapa kekurangan yaitu apabila terjadi pemadaman listrik,
maka water heater ini tidak dapat di gunakan, rentan terhadap bahaya hubungan
arus pendek, membutuhkan bak penampungan untuk menampung air yang akan
dipanaskan, sehingga jika air panas dalam tampungan sudah habis memerlukan
waktu lagi untuk memanaskan air kembali, sehingga tidak efisien waktu.
Dan untuk water heater tenaga gas LPG memiliki beberapa keuntungan
diantaranya, tidak memerlukan bak penampungan atau tankless, Water heater
tenaga gas LPG menggunakan bahan bakar gas untuk memanaskan air dan lebih
menguntungkan dibandingkan dengan jenis water heater lainnya, karena prinsip

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
3

kerjanya hampir sama dengan memasak air menggunakan kompor gas di rumah.
Keuntungan lain dari alat ini adalah dapat digunakan kapanpun dan dimanapun,
sehingga tidak bergantung pada panas matahari ataupun tenaga listrik, volume air
panas yang dihasilkan pun tidak terbatas. Selama ada air mengalir dan bahan
bakar gas LPG masih tersedia, alat ini masih dapat berfungsi, dan tidak
memerlukan waktu yang lama untuk memanaskan air, sehingga sangat efisien
utnuk penggunaan secara continue. Maka dari itu air panas dapat disediakan
dengan cara yang mudah, cepat, dan efisien melalui alat atau sistem pemanas air
sederhana. Pembuatan water heater ini juga sangat mudah dan relatif lebih murah
bila dibandingkan dengan water heater tenaga matahari dan listrik. Meskipun
sederhana namun 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 50oCelcius. Namun water heater tenaga gas LPG ini juga mempunyai
kekurangan, yaitu menghasilkan gas polutan dari proses pembakaran, serta suara
water heater cenderung bising karena menggunakan kompor bertekanan tinggi.
Akan tetapi, dikarenakan menggunakan gas LPG dan kompor bertekanan tinggi
(high preassure), maka pembakarannya hampir sempurna, sehingga gas polutan
yang dihasilkan masih dalam kategori ramah lingkungan.
Dengan latar belakang di atas, penulis termotivasi untuk melakukan
penelitian tentang alat water heater gas LPG untuk meningkatkan efisiensi kinerja
alat.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4

1.2 Rumusan Masalah
a.

Apakah besar kecilnya pembukaan tutup gas buang berpengaruh terhadap
suhu air keluar water heater ?

b.

Apakah besar kecilnya pembukaan tutup gas buang berpengaruh terhadap
efisiensi water heater ?

1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian tentang water heater bertenaga gas LPG ini adalah :
a.

Merancang dan membuat pemanas air sederhana yang bertenaga gas LPG
(Tankless Water Heater).

b.

Mengetahui hubungan debit aliran air dengan temperatur air keluar water
heater.

c.

Menghitung kalor yang diterima air dari water heater.

d.

Menghitung kalor yang diberikan gas LPG.

e.

Menghitung efisiensi dari water heater.

f.

Mengetahui hubungan debit air dengan efisiensi water heater.

1.4 Batasan Dalam Pembuatan Water Heater
Batasan – batasan masalah yang diambil dalam pembuatan peralatan water
heater gas LPG ini adalah :
a.

Panjang pipa : 10 meter, diameter dalam pipa : 0,5 inch (1,27 cm).

b.

Banyaknya tabung : 3 tabung, diameter tabung paling dalam : 9 cm, diameter
tengah : 26 cm, diameter tabung paling luar : 34 cm, pemberian lubang udara

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5

pada setiap tabung, penambahan sirip dan penutup gas buang yang dapat
diatur ketinggiannya.
c.

Bahan pipa : tembaga.

d.

Bahan bakar : gas LPG, jenis kompor : bertekanan tinggi (high pressure).

e.

Suhu air yang di hasilkan: kebutuhan mandi air hangat (36oC – 40oC) debit
air : minimal 6 liter per menit.

f.

Kondisi air yang masuk ke dalam water heater sama dengan suhu air kamar
mandi.

1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian yang diambil tentang pembuatan water heater tenaga
gas LPG ini adalah:
a.

Menambah ilmu pengetahuan dan kepustakaan seputar teknologi pemanas air
khususnya pemanas air tipe gas atau gas water heater.

b.

Menghasilkan prototipe water heater tenaga gas LPG dengan konstruksi yang
sederhana, harga yang murah dan mudah dalam mengoprasikannya sehingga
dapat diterima dan dipergunakan oleh seluruh kalangan masyarakat.

c.

Sebagai referensi ilmu pengetahuan tentang pemanas air atau water heater
terutama tentang water heater tenaga gas.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1

Dasar Teori

2.1.1

Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor adalah proses berpindahnya kalor dari benda yang

mempunyai temperatur tinggi ke benda lain yang temperaturnya lebih rendah
dengan melalui atau tanpa zat perantara. Apa yang ada dalam perpindahan, yang
disebut panas, tidak dapat diukur dan diamati secara langsung, tetapi pengaruhnya
dapat diamati dan diukur (Kreith, 1985). Kecepatan perpindahan panas ini akan
bergantung pada

perbedaan

suhu antara

kedua

kondisi. Semakin

besar

perbedaan, maka semakin besar kecepatan pindah panasnya.
Proses perpindahan kalor dari suatu tempat ke tempat lain dapat terjadi
melalui tiga cara, yaitu secara konduksi, secara konveksi, dan secara radiasi.
a. Perpindahan Panas Secara Konduksi (hantaran)
Konduksi adalah proses mengalirnya panas atau kalor dari daerah yang
bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam satu medium
(padat, cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang
bersinggungan secara langsung.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
sisi ke sisi yang lain. Proses konduksi dapat dirasakan dengan menyentuh atau
menghubungkan permukaan – permukaan yang mengandung panas.
6

Contoh

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7

perpindahan panas secara konduksi adalah jika sebuah logam yang salah satu
ujungnya dipanaskandalam selang waktu tertenu, ujung lainnya pun akan terasa
panas. Hal ini menunjukkan bahwa pada batang logam tersebut terjadi aliran atau
perpindahan kalor dari bagian logam yang bersuhu tinggi ke bagian logam yang
bersuhu rendah.
Dalam kehidupan sehari – hari proses konduksi bisa dengan mudah
ditemukan, misalnya saja saat menuangkan air panas ke dalam gelas, yang semula
gelas terasa dingin, akan menjadi panas setelah air panas dituangkan ke dalamnya.
Contoh lain adalah ketika memasak air menggunakan panci di atas kompor, maka
kalor akan perpindah dari permukaan luar panci (yang terkena api langsung) ke
permukaan dalam panci yang kemudian menyebabkan air mendidih. Sedangkan
proses perpindahan panas konduksi yang terjadi pada water heater terjadi pada
saat api mulai membakar sirip – sirip, kemudian panas dari api kompor yang
diterima oleh sirip – sirip bagian bawah merambat sampai sirip bagian atas dan
akan diteruskan menuju pipa tembaga saluran air.. Proses konduksi juga terjadi
pada pipa saluran air, panas dari permukaan luar pipa saliran air merambat menuju
permukaan dalam pipa saluran air.
b. Perpindahan Panas Konveksi
Perpindahan kalor pada suatu zat yang disertai perpindahan partikelpartikel zat tersebut disebut dengan konveksi. Perpindahan panas dengan cara
konveksi dari suatu permukaan yang suhunya di atas suhu fluida sekitarnya
berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama, panas akan mengalir dengan cara
konduksi dari permukaan ke partikel-partikel fluida yang berbatasan. Energi yang

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8

berpindah dengan cara demikian akan menaikkan suhu dan energi dalam partikelpartikel fluida ini. Kemudian partikel-partikel fluida tersebut akan bergerak ke
daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam fluida dimana mereka akan bercampur
dan memindahkan sebagian energinya kepada partikel-partikel fluida lainnya,
peristiwa tersebut dapat kita amati pada proses memanaskan air. Ketika air mulai
dipanasi, air terlihat seperti berputar dari bawah ke atas dan sebaliknya. Ketika air
dipanaskan maka air pada bagian bawah akan terlebih dahulu panas, saat air yang
di dasar panci menjadi panas maka air akan bergerak ke atas ( terjadi perubahan
massa jenis air ) sedangkan air di bagian atas akan bergerak ke bawah begitu
seterusnya sampai seluruh bagian air panas. Sedangkan untuk perpindahan panas
konveksi di udara disebabkan karena partikel udara akan mengalami perubahan
massa jenis akibat pengaruh kalor. Oleh karena massa jenisnya kecil, udara yang
bersuhu tinggi tersebut akan naik. Sebaliknya udara yang bersuhu lebih rendah
akan mempunyai massa jenis yang besar, maka udara tersebut akan turun. 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 di dalam pipa tembaga tersebut dan air yang
keluar alat water heater menjadi panas.
c. Perpindahan Panas Radiasi
Menurut Kreith (1985) radiasi adalah proses mengalirnya panas dari benda
yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah saat benda-benda itu terpisah
di dalam ruang, bahkan bila terdapat ruang hampa di antara benda-benda tersebut.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
9

Kalor diradiasikan melalui bentuk gelombang cahaya, gelombang radio,
dan gelombang elektromagnetik. Radiasi juga dapat dikatakan sebagai
perpindahan kalor melalui media atau ruang yang akhirnya diserap oleh benda
lain. Peristiwa radiasi pada alat water heater terjadi saat pada perpindahan panas
antara dinding permukaan tabung dalam dengan permukaan tabung luar water
heater dan juga pada panas merambat dari water heater menuju udara sekita
water heater yang merada di ruang – ruang antara tabung tengah dan tabung luar.

2.1.2

Perancangan Saluran Air
Saluran air pada alat water heater biasanya menggunakan pipa. Ada

beberapa pertimbangan dalam menentukan perancangan pipa saluran air agar hasil
penelitian menjadi lebih maksimal di 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 harus diperhatikan dan dipilih yang baik

yaitu yang mempunyai permukaan sehalus mungkin. Semakin halus permukaan
pipa bagian dalam, semakin kecil pula gesekan yang terjadi, sehingga aliran air
menjadi lancar dan dapat memperkecil hambatan yang terjadi pada pipa saluran
air.
b.

Bahan Pipa
Bahan pipa harus mempunyai kriteria yang baik, yaitu mampu menjadi

konduktor yang baik, sehingga mampu memindahkan kalor yang deterima dari api
ke fluida air yang mengalir di dalam pipa. Alasan penulis memilih bahan pipa

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10

saluran air menggunakan pipa tembaga adalah karena pipa tembaga termasuk
konduktor yang baik dalam menghantarkan panas. Menurut Holman (1988),
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 karena karat, dan pipa tembaga sangat
mudah dibentuk karena tembaga cukup lunak namun kuat. Tembaga memiliki
kekuatan tarik sebesar 345-689 Mpa dan untuk keuletannya sebesar 5-50 %, dan
titik lebur dari tembaga adalah 1083oC. Bila dibandingkan dengan kekuatan tarik
alumunium, tembaga mempunyai kekuatan yang lebih besar dari alumunium.
Sehingga pipa tembaga mampu bertahan lebih lama bila dibandingkan dengan
pipa alumunium. Selain itu, bila dibandingkan dengan perak yang mempunyai
konduktifitas termal yang lebih tinggi yaitu sebesar 410 W/m.oC, tembaga
mempunyai harga yang lebih murah sehingga dapat menghemat biaya pembuatan.

Tabel 2.1 Tabel perbandingan kekuatan material antara tembaga dan jenis material
yang lain (Sumber: google.co.id)
Jenis logam
Besi dan baja
Besi cor kelabu
Besi cor putih
Baja
Bukan besi
Alumunium
Tembaga
Magnesium
Seng (tuang)
Titan
Nikel

Kekuatan Tarik
(MPa)

Keuletan
(%)

Titik Cair
o
C

Kekerasan
(Brinell)

110 – 207
310
276 – 2070

0–1
0–1
15 – 22

1370
1370
1425

100 – 150
450
110 – 500

83 – 310
345 – 689
83 – 345
48 – 90
552 – 1034
414 – 1103

10 – 35
5 – 50
9 – 15
2 – 10
–
15 – 40

660
1080
650
785
1800
1450

30 – 100
50 – 100
30 – 60
80 – 100
158 – 266
90 – 250

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11

Tabel 2.2Nilai konduktivitas termal (Sumber : Holman, 1988)
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)
Gas
Hidrogen
Helium
Udara
Uap air (jenuh)
Karbon dioksida

c.

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

0,175
0,141
0,024
0,0206
0,0146

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

Diameter Pipa Saluran Air
Diameter pipa saluran air harus dipilih sedemikian rupa. Semakin kecil

diameter pipa, semakin besar hambatan yang terjadi dan semakin besar pula daya
pompa yang diperlukan, namun semakin besar diameter pipa saluran air, maka
semakin kecil pula hambatan yang terjadi. 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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12

pembelokan diusahakan sudut pembelokan dibuat besar ( lebih dari 900 ). Semakin
besar sudut pembelokan, semakin kecil penurunan tekanan yang terjadi. Pada alat
water heater pipa saluran air terlihat seperti lingkaran. Geometri saluran pipa
yang dibuat melingkar – lingkar bertujuan memperkecil hambatan yang terjadi.
Jika hambatannya kecil, maka daya pompa yang dibutuhkan untuk medorong air
juga berdaya kecil. Selain itu, jika hambatannya besar dan tidak menggunakan
pompa air, maka penampungan atau toren air dibuat tinggi. Untuk rumah yang
hanya berlantai 1 saja, maka akan terasa susah. Namun bila hambatannya kecil,
maka akan mengurangi tinggi pemasangan toren air pula.

2.1.3

Saluran Udara Untuk Kebutuhan Pembakaran
Pada dasarnya proses pembakaran memerlukan oksigen yang diambil dari

udara bebas. Kekurangan oksigen pada proses pembakaran dapat mengakibatkan
bentuk api yang tidak sesuai yang diinginkan. Akibatnya kalor yang dihasilkan
kurang optimal, sehingga kalor tersebut 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 diameter lubang saluran udara dibuat merata
pada semua permukaan tiap dinding water heater agar udara bisa masuk merata ke
dalam water heater dan diameter lubang saluran udara tidak terlalu besar agar
kalor yang berada dalam water heater tidak langsung terbuang percuma.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13

2.1.4

Kebutuhan Udara
Pada kenyataanya proses pembakaran itu tidak bisa sempurna. Agar di

dalam proses pembakaran bisa mencapai optimal maka, di perlukan oksigen.
Proses pemanasan pada water heater udara bebas diperoleh dari udara sekitar
water heater melalui lubang – lubang udara yang berada pada setiap 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. Kelebihan udara juga bisa menyebabkan kurang
optimalnya panas yang diserap oleh pipa.
Tabel 2.3 Komposisi udara dalam keadaan normal (Sumber
repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/16641/4/Chapter %20I.pdf)
No.
Komposisi Udara
Prosentase (%)
1

Nitrogen

78,1

2

Oksigen

20,93

3

Karbon dioksida

0,03

4

Gas lain

0,94

:

2.1.5 Sirip
Dengan adanya sirip ini bertujuan untuk memperluas permukaan
penangkap kalor,sehingga pelepasan panas bisa berlangsung lebih cepat. Jika sirip
dipasang di saluran air yang akan dipanaskan, maka akan menangkap panas api

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14

yang diberikan kompor sehingga mampu memanaskan pipa saluran air dengan
lebih cepat, sebab permukaan penangkap kalor menjadi lebih lebar. Maka dari itu
pemasangan sirip juga berpengaruh terhadap suhu air yang keluar dari water
heater. Pemilihan bahan pembuatan sirip juga berpengaruh terhadap proses
penghantaran panas. Semakin besar nilai konduktivitas termal bahan sirip,
semakin besar kalor yang dapat ditangkap oleh sirip.

2.1.6

Isolator
Isolator adalah bahan yang dapat menahan atau mengurangi perpindahan

panas (kalor). Panas dapat lolos meskipun ada upaya untuk menutupinya, tapi
isolator dapat mengurangi panas yang lolos tersebut. Benda – benda yang biasa
digunakan sebagai isolator adalah gabus, wool, kayu, udara, dll.
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 heaterdiberikan
semacam isolator agar panas hasil pembakaran tidak keluar. Isolator tersebut
adalah udara, karena udara mempunyai nilai konduktifitas termal yang rendah,
yaitu 0,024 W/m.oC dan juga murah serta sangat mudah didapatkan. Maka dari itu
water heater diberikan lubang – lubang udara yang berfungsi sebagai pemasukan
udara serta adanya 3 lapisan tabung yang terdapat ruang di dalamnya yang
berisikan udara yang berfungsi sebagai isolator.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
15

Tabel 2.4 Nilai konduktifitas thermal beberapa bahan isolator (Holman : 1988)
Konduktifitas termal (k)
Media
W/m.oC
Gabus
0,042

2.1.7

Wool

0,040

Kayu

0,08 – 0,16

Bata

0,84

Udara

0,023

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 LPG
(Liquified Petroleum Gas). LPG adalah campuran dari berbagai macam unsur
hidrokarbon yang berasal dari gas alam dalam jumlah kecil seperti propena,
butana, dan butena. Dengan menambah tekanan dan 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 atau dalam bahasa kimianya dikenal dengan propana (C3H8).
LPG pada umumnya ditambah dengan zat mearcaptan, agar bila terjadi
kebocoran maka dapat diketahui melalui bau yang khas.
Reaksi pembakaran propane
sebagai berikut :

C3 H 8  ,

jika terbakar sempurna adalah

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
16

C3 H 8 +

5 O2

Propana + oksigen

→

3 CO2 +4 H 2 O

+ panas

→ karbondioksida + uap air + panas

Menurut wikipedia bila terbakar dengan tepat, propana menghasilkan
panas sekitar 50 MJ / kg.
Tabel 2.5 Daya pemanasan dan efisiensi alat masak dengan gas LPG dan bahan
bakar lainnya. ( Sumber:aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peranan-lpg-didapur-anda.pdf )
BahanBakar

DayaPemanasan

Efisiensialatmasak

Kayubakar

4000 kkal/kg

15 %

Arang

8000 kkal/kg

15 %

Minyak Tanah

11000 kkal/kg

40 %

Gas Kota

4500 kkal/m3

55 %

Listrik

860 kkal/kWh

60 %

LPG

11900 kkal/kg

60 %

Tabel 2.3 menyajikan daya pemanasan dari efisiensi alat masak LPG dengan
bahan bakar gas. Dapat dilihat bahwa efisiensi alat masak dengan gas LPG
sebesar 60 %.
2.1.8

Saluran Gas Buang
Pada setia proses pembakaran pasti akan menghasilkan gas buang. Gas

buang yang dihasilkan berupa gas (CO2) dan uap air. Gas buang tersebut harus
diberikan jalan untuk keluar dari water heater agar nyala api tidak terganggu.
Dalam merancang saluran gas buang, diusahakan agar gas buang dapat mengalir
keluar dengan lancar. Perlu diperhatikan juga, penempatan lubang keluar dari gas
buang, harus dipilih sedemikian rupa agar tidak mengganggu penggunaan dari
water heater. Jika saluran gas buang tidak terancang dengan baik, misalnya gas

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
17

buang tidak dapat keluar, maka tekanan gas buang yang dihasilkan akan dapat
menyebabkan api terdorong keluar dari ruang bakar. Sehingga api tidak berfungsi
dengan baik untuk memanaskan air. Tentunya dalam perancangan ini dibu