WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 10 METER 480 LUBANG UDARA SERTA PENAMBAHAN TUTUP GAS BUANG

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 10 METER
480 LUBANG UDARA SERTA PENAMBAHAN
TUTUP GAS BUANG

SKRIPSI

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

Diajukan oleh

ANDREAS ARDI DARMAWAN
NIM : 105214040

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

WATER HEATER WITH 10 METERS LENGTH OF PIPE
480 AIR INTAKE HOLES AND EXHAUST GAS COVER
ADDITION

FINAL PROJECT

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

By

ANDREAS ARDI DARMAWAN
STUDENT NUMBER : 105214040

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK

TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Ir. PK. Purwadi, M.T
iii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

.

Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si.,M.Sc
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, 15 Juli 2014

Andreas Ardi Darmawan

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

: Andreas Ardi Darmawan

Nomor Mahasiswa

: 105214040

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

Water Heater dengan Panjang Pipa 10 Meter 480 Lubang Udara serta
Penambahan Tutup Gas Buang
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, 15 Juli 2014
Yang menyatakan,

Andreas Ardi Darmawan
vi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRAK
Salah satu teknologi yang sekarang ini banyak diminati di kalangan rumah
tangga adalah water heater. Selain kebutuhan rumah tangga, water heater banyak
digunakan untuk kebutuhan rumah sakit, hotel dan industri.
Penelitian ini bertujuan untuk (a) merancang dan membuat water heater
tenaga gas LPG, (b) mendapatkan hubungan antara debit air dengan suhu air
keluar water heater, (c) mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran
kalor, (d) menghitung kalor yang diberikan gas LPG pada water heater, (e)
menghitung kalor yang diterima air, (f) menghitung efisiensi water heater.
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Program 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, 480 lubang udara pada tabung paling luar, panjang
pipa 10 meter, diameter dalam pipa saluran air 1,27 cm, dan 8 buah sirip dari pipa
tembaga dengan diameter dalam sirip 1,27 cm. Variasi dilakukan pada tinggi
pembukaan tutup gas buang, yaitu sebesar 10 putaran (1 cm), 20 putaran (2 cm),
dan 30 putaran (3 cm).
Hasil penelitian memberikan beberapa kesimpulan yaitu (a) Water heater yang
sudah dibuat mampu menghasilkan debit sebesar 15,60 liter/menit pada suhu

38,7°C, (b) Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar water heater terbaik
dinyatakan dengan persamaan : To = 97,61Q-0,328. (c) Hubungan antara debit air
dengan laju aliran kalor yang diterima air terbaik dinyatakan dengan persamaan :
qair = -9,3456Q2 + 419,95Q + 8404,1. (d) Laju aliran kalor yang diberikan gas
LPG untuk tinggi pembukaan tutup gas buang 2 cm sebesar 21,312 kW, (e) Laju
aliran kalor yang diterima air paling tinggi pada suhu 35,9°C untuk tinggi
pembukaan tutup gas buang 2 cm sebesar 13,452 kW, (f) Hubungan antara debit
air dengan efisiensi water heater terbaik dinyatakan dengan persamaan : η = 0,0439Q2 + 1,9705Q + 39,434.
Kata kunci : water heater, tankless water heater, pemanas air tenaga gas, gas
water heater, LPG.

vii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRACT
One of the household favorite technology is water heater. In addition to
the needs of household appliances water heater much used for the needs of
hospitals hotel and industry.
This study aims to ( a ) designing and making LPG gas water heater ( b )
get the relation between a discharge of water with water temperature out water
heater, ( c ) get relations between discharge to the rate of water flow kalor, ( d )
count kalor given by LPG gas into water heater, ( e ) count kalor that received by
water ( f ) count the efficiency of water heater.
This research conducted in laboratories of mechanical engineering sanata
darma. The dimensions of water heater as high as 37 cm , the outer of diameter of
a tube is 34 cm, the diameter of a middle tube is 26 cm, the diameter of a central a
tube is 9 cm, 480 air holes in a tube most outside, a length of pipe 10 meters, the
diameter of in a pipe 1.27 cm, and 8 fins of a copper pipe with a diameter in the
fins 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.
Research results give some conclusions: (a) water heater already made
capable of producing the discharge of 15,60 liter / minute at a temperature of
38,7oC, (b) the relation between a discharge of water with the temperature of

water out water heater best expressed with an equation: To = 97,61Q-0,328. (c) a
relation between a discharge of water at the rate of flow of heat engine received
water best expressed with an equation: qair = -9,3456Q2 + 419,95Q + 8404,1. ( d )
the rate of flow of heat engine given gas cylinders as high as 2 cm of opening
cover the exhaust gases as much as 21,312 kW ( e ) the rate of flow of heat engine
received the most high water at a temperature high 35,9 oC for the opening cover
the exhaust gases as high as 2 cm as much as 13,452 kW (f) the relation between a
discharge of water efficiency of water heater best expressed with an equation: η =
-0,0439Q2 + 1,9705Q + 39,434.
Keywords

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

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK

TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang atas
berkat dan kasih serta penyertaan-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul : Water Heater dengan Panjang Pipa 10 Meter 480 Lubang Udara serta
Penambahan Tutup Gas Buang, dengan baik.
Skripsi ini 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. PK. Purwadi, M.T selaku Dosen Pembimbing Skripsi dan Kepala Program
Studi Teknik Mesin yang telah banyak memberikan bimbingan kepada penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Veronica Retno Hendartini selaku orang tua yang telah banyak memberi
dukungan moril maupun materi dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Thomas Iskandar Kurniawan selaku kakak yang telah membantu penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
5. Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin dan staf sekretariat
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
6. Danang Wijaya yang telah membantu dalam pembuatan Water Heater Gas
ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

7. Deni Rahman P., Galih Kristianto, Dominico Savio KW., Ignatius Robby F.
yang tak henti - hentinya memberikan dukungan kepada penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini.
8. Rekan–rekan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
khususnya angkatan 2010, senior dan junior yang tidak dapat penulis sebutkan
satu per satu.
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 menyempurnakannya.
Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima
kasih.
Yogyakarta, 15 Juli 2014

Penulis

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI

hal
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....................................................................................................

x

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

xiii

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

xvii

BAB I

BAB II

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

1

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

1

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

4

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

4

1.4 Batsan Dalam Pembuatan Water Heater.................................

4

1.5 Manfaat....................................................................................

5

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

6

2.1 Dasar teori...............................................................................

6

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

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

6

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

8

2.1.3 Saluran Udara Untuk Kebutuhan

BAB III

Pembakaran...................................................................

11

2.1.4 Sirip...............................................................................

11

2.1.5 Isolator...........................................................................

12

2.1.6 Bahan Bakar / Sumber Energi.......................................

13

2.1.7 Kebutuhan Udara...........................................................

15

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

15

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

16

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

16

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

18

2.1.12 Efisiensi.......................................................................

18

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

19

2.2.1 Water Heater yang Ada di Pasaran................................

19

2.2.2 Skema Water Heater......................................................

22

2.2.3 Hasil Penelitian Water Heater Gas................................

25

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

28

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

28

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

32

3.3 Persiapan.................................................................................

32

3.4 Peralatan – peralatan yang Dipergunakan...............................

32

3.4.1 Bahan yang Dipergunakan............................................

32

xi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3.4.2 Alat yang Dipergunakan................................................

35

3.5 Perakitan..................................................................................

37

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

39

4.1 Skematik Alat Penelitian.........................................................

39

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

39

4.3 Alat Bantu Penelitian...............................................................

40

4.4 Cara Mendapatkan Data..........................................................

44

4.5 Cara Mengolah Data................................................................

45

4.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan..............................................

46

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

47

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

47

5.2 Penghitungan Matematis.........................................................

48

5.2.1 Penghitungan Kecepatan Air Rata – rata......................

49

5.2.2 Penghitungan Laju Aliran Massa Air............................

51

5.2.3 Penghitungan Laju Aliran Kalor yang Diterima air......

52

5.2.4 Penghitungan Laju Aliran Kalor yang Diberikan Gas..

53

5.2.5 Efisiensi.........................................................................

54

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

61

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

67

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

67

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

68

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

70

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

71

BAB IV

BAB V

BAB VI

xii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR
hal
Gambar 2.1

Kompor gas highpressure yang digunakan pada water heater

16

Gambar 2.2

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

17

Gambar 2.3

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

19

Gambar 2.4

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

20

Gambar 2.5

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

21

Gambar 2.6

Skema water heater gas dengan tangki....................................

22

Gambar 2.7

Skema water heater gas dengan tangki penampungan...........

23

Gambar 2.8

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

24

Gambar 2.9

Skema water heater tanpa tangki penampungan.....................

25

Gambar 3.1

Kerangka tabung water heater bagian luar..............................

28

Gambar 3.2

Kerangka tabung water heater bagian tengah..........................

29

Gambar 3.3

Kerangka tabung water heater bagian dalam dengan spring
center........................................................................................

29

Gambar 3.4

Kerangka jadi water heater......................................................

29

Gambar 3.5

Pipa saluran air.........................................................................

30

Gambar 3.6

Tutup gas buang water heater..................................................

30

Gamabr 3.7

Selimut tabung water heater bagian dalam..............................

30

Gambar 3.8

Selimut tabung water heater bagian tengah.............................

31

Gambar 3.9

Selimut tabung water heater bagian luar.................................

31

xiii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.10

Rancangan water heater yang sudah jadi................................

31

Gambar 3.11

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

33

Gambar 3.12

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

33

Gambar 3.13

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

34

Gambar 3.14

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

34

Gambar 3.15

Plat Acer...................................................................................

34

Gambar 3.16

Paku Ripet................................................................................

35

Gambar 3.17

Kawat.......................................................................................

35

Gambar 3.18

Mesin las listrik........................................................................

36

Gambar 3.19

Alat penekuk dan pemotong pipa.............................................

36

Gambar 4.1

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

39

Gambar 4.2

Tabung gas LPG dan regulator................................................

41

Gambar 4.3

Timbangan gantung.................................................................

41

Gambar 4.4

Gelas ukur................................................................................

42

Gambar 4.5

Termokopel dan penampil suhu digital....................................

42

Gambar 4.6

Kran air....................................................................................

43

Gambar 4.7

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

43

Gambar 5.1

Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar water
heater dengan pembukaan tutup gas buang 10 putaran (1 cm)

Gambar 5.2

57

Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar water
heater dengan pembukaan tutup gas buang 20 putaran (2 cm)

xiv

57

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 5.3

Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar water
heater dengan pembukaan tutup gas buang 30 putaran (3 cm)

Gambar 5.4

58

Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang
diterima air, water heater dengan pembukaan tutup gas
buang 10 putaran (1 cm)..........................................................

Gambar 5.5

58

Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang
diterima air, water heater dengan pembukaan tutup gas
buang 20 putaran (2 cm)..........................................................

Gambar 5.6

59

Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang
diterima air, water heater dengan pembukaan tutup gas
buang 30 putaran (3 cm)..........................................................

Gambar 5.7

Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater
dengan pembukaan tutup gas buang 10 putaran (1 cm)...........

Gambar 5.8

60

Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater
dengan pembukaan tutup gas buang 30 putaran (3 cm)...........

Gambar 5.10

60

Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater
dengan pembukaan tutup gas buang 20 putaran (2 cm)...........

Gambar 5.9

59

61

Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar water
heater pada pembukaan tutup 10 putaran (1 cm), 20 putaran
(2 cm), dan 30 putaran (3 cm)..................................................

Gambar 5.11

62

Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang
diterima air water heater pada pembukaan tutup 10 putaran
(1 cm), 20 putaran (2 cm), dan 30 putaran (3 cm)...................

xv

63

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 5.12

Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater
pada pembukaan tutup 10 putaran (1 cm), 20 putaran (2 cm),
dan 30 putaran (3 cm)..............................................................

xvi

65

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL
hal
Tabel 2.1

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

9

Tabel 2.2

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

10

Tabel 2.3

Konduktifitas termal untuk beberapa media isolator..................

13

Tabel 2.4

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

14

Tabel 2.5

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

15

Tabel 4.1

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

44

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

47

Hasil pengujian water heater dengan tinggi pembukaan tutup
gas buang 10 putaran (1 cm).......................................................

Tabel 5.3

45

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

Tabel 5.2

45

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

Tabel 5.1

44

47

Hasil pengujian water heater dengan tinggi pembukaan tutup
gas buang 20 putaran (2 cm).......................................................

xvii

48

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 5.4

Hasil pengujian water heater dengan tinggi pembukaan tutup
gas buang 30 putaran (3 cm).......................................................

48

Tabel 5.5

Laju aliran kalor yang diberikan oleh gas...................................

54

Tabel 5.6

Tabel penghitungan mair dan qair water heater dengan tinggi
pembukaan tutup gas buang 10 putaran (1 cm)..........................

Tabel 5.7

Tabel penghitungan mair dan qair water heater dengan tinggi
pembukaan tutup gas buang 20 putaran (2 cm)..........................

Tabel 5.8

55

56

Tabel penghitungan mair dan qair water heater dengan tinggi
pembukaan tutup gas buang 30 putaran (3 cm)..........................

xviii

56

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan semakin canggihnya teknologi di era, globalisasi semakin
banyak pula kita dituntut untuk mengejar ilmu pengetahuan ke arah teknologi
yang lebih maju untuk meningkatkan kesejahteraan dan mencapai apa yang telah
dicita-citakan. Berbagai macam kebutuhan rumah tangga menjadi semakin praktis
berkat kemajuan teknologi. Salah satu teknologi yang sekarang ini banyak
diminati di kalangan rumah tangga adalah water heater (pemanas air). Pada
awalnya, water heater lebih banyak digunakan pada negara-negara yang beriklim
dingin. Namun, kini negara-negara tropis seperti di Indonesia pun mulai marak
menggunakan water heater. Sebagian besar konsumen water heater tersebut
adalah masyarakat yang tinggal di kota-kota besar.
Bagi pekerja kantor, rasa lelah setelah bekerja seharian di kantor memang
menyebalkan. Tentu mereka memerlukan sebuah kenyamanan ketika pulang ke
rumah. Nah, kenyamanan tersebut antara lain dapat dinikmati dengan berendam di
air panas. Alat yang paling tepat digunakan adalah water heater. Water heater
adalah suatu alat pemanas air modern yang dibuat khusus untuk memenuhi
kebutuhan air panas dengan cara yang praktis. Selain digunakan untuk kebutuhan
rumah tangga, water heater biasa digunakan untuk kebutuhan rumah sakit, yaitu
untuk menyediakan kebutuhan air panas untuk keperluan mandi pasien. Selain di
rumah sakit, biasanya water heater digunakan untuk kebutuhan hotel, yaitu untuk
menyediakan air panas sebagai salah satu fasilitas hotel bagi para tamu yang ingin
1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2

mandi dengan air panas. Selain di rumah sakit dan hotel, water heater juga
digunakan untuk kebutuhan industri. Salah satu industri yang memanfaatkan
water heater adalah industri pemotongan ayam. Pada industri pemotongan ayam,
air panas digunakan untuk merendam ayam sehingga mempermudah proses
pencabutan bulu ayam.
Water heater terbuat dari susunan pipa tembaga yang disusun sedemikian rupa
sehingga dapat menghasilkan air panas saat air mengalir melalui pipa.Pada
umumnya water heater dibagi menjadi tiga jenis; water heater surya, water heater
listrik, dan water heater listrik. Water heater surya biasanya diletakan di atas atap.
Water heater surya adalah water heater yang memanfaatkan energi matahari
untuk sumber energi pada proses pemanasan. Keuntungan memakai water heater
surya adalah sumber tenaga yang dibutuhkan untuk proses pemanasan diperoleh
secara gratis, water heater surya tidak menimbulkan bunyi yang berisik, serta
merupakan water heater paling ramah lingkungan daripada jenis water heater
yang lain, sedangkan kerugian menggunakan water heater ini adalah biaya awal
yang dibutuhkan untuk membuat water heater surya sangat mahal, memerlukan
tempat yang luas untuk pemasangan, water heater jenis ini juga sangat bergantung
pada cuaca, dan proses pemanasan air membutuhkan waktu yang relatif lama.
Selain itu, karena water heater surya menggunakan tangki penampungan air,
maka air panas yang dihasilkan terbatas sesuai daya tampung tangki
penampungan. Water heater yang kedua adalah water heater listrik. Water heater
jenis ini memanfaatkan energi listrik sebagai tenaga pemanasan airnya. Water
heater listrik biasanya diletakkan di dekat kamar mandi. Water heater listrik

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
3

memiliki beberapa keuntungan, yaitu tidak menimbulkan bunyi yang keras saat
pemanasan air, tidak membutuhkan tempat yang luas untuk pemasangan, serta
tidak memiliki emisi gas buang. Kerugian menggunakan water heater listrik yaitu
memiliki risiko terjadi korsleting, biaya yang dibutuhkan untuk membuat alat
mahal, air panas yang dihasilkan tidak stabil, sangat bergantung pada energi
listrik, serta karena water heater listrik menggunakan tangki penampungan, maka
air panas yang dihasilkan terbatas.
Water heater yang ketiga adalah water heater gas. Water heater jenis ini
menggunakan gas LPG sebagai bahan bakar dan lebih menguntungkan
dibandingkan dengan water heater listrik dan water heater surya. Water heater
gas adalah salah satu water heater yang mempunyai banyak variasi. Hal ini
dilakukan untuk memenuhi standar efisiensi pemanasan yang baik. Variasi yang
sering dibuat pada water heater gas yaitu panjang pipa tembaga yang digunakan,
jumlah lubang udara yang dibutuhkan, pembukaan tutup gas buang dan masih
banyak lagi. Keuntungan dari water heater jenis ini adalah sumber tenaga yang
dibutuhkan mudah didapat, biaya yang dibutuhkan untuk pembuatan alat cukup
murah, air panas yang dihasilkan stabil, karena tidak menggunakan tangki
penampungan air panas yang dihasilkan tidak terbatas dan dapat digunakan
sewaktu-waktu. Water heater gas memiliki kerugian yaitu menimbulkan bunyi
yang berisik saat proses pemanasan dan juga water heater gas ini memiliki emisi
gas buang.
Berdasarkan latar belakang di atas maka peneliti termotivasi dan terpancing
untuk merancang dan membuat water heater gas yang dapat menghasilkan debit

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4

air yang besar serta menghasilkan efisiensi yang tinggi pada suhu air yang
dipergunakan untuk mandi.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah :
a. Apakah besar kecilnya pembukaan tutup gas buang berpengaruh terhadap
suhu air keluar pada water heater?
b. Apakah besar kecilnya pembukaan tutup gas buang berpengaruh terhadap
efisiensi water heater?
1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian tentang water heater ini adalah :
a. Merancang dan membuat water heater tenaga gas LPG
b. Mendapatkan hubungan antara debit air dengan suhu air keluar water heater
c. Mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor
d. Menghitung kalor yang diberikan gas LPG pada water heater
e. Menghitung kalor yang diterima air
f. Menghitung efisiensi water heater
1.4 Batasan Dalam Pembuatan Water Heater
Untuk memfokuskan penelitian dan memperjelas penyelesaian sehingga
mudah dipahami dan penyusunannya terarah, maka dilakukan pembatasan
masalah sebagai berikut :
a. Tinggi water heater : 37 cm, dengan panjang pipa tembaga : 10 m, dengan 2
lintasan.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5

b. Jumlah tabung : 3 buah, tabung 1 (tabung paling dalam) dengan diameter : 9
cm dengan jumlah lubang udara 221 lubang, tabung 2 (tabung tengah)
memiliki diameter 26 cm dengan jumlah lubang udara 680 lubang, dan tabung
3 (tabung paling luar) memiliki diameter 34 cm dengan jumlah lubang udara
480 lubang.
c. Bahan pipa tembaga dengan diameter dalam 1,27 cm , diameter luar 1,47 cm.
d. Bahan bakar : gas LPG, jenis kompor : bertekanan tinggi (high pressure).
e. Suhu air yang dihasilkan: lebih dari 38°C dengan debit air minimal sebesar 6
liter/menit.
f. Kondisi air yang masuk ke dalam water heater sama dengan suhu air kamar
mandi (25°C - 28°C).
1.5 Manfaat
Manfaat penelitian tentang water heater gas adalah :
a. Menghasilkan prototipe water heater tenaga gas LPG dengan konstruksi yang
sederhana, harga yang murah dan mudah dalam mengoperasikannya sehingga
dapat diterima dan dipergunakan oleh seluruh kalangan masyarakat.
b. Dapat menjadi salah satu referensi sumber ilmu bagi mahasiswa yang ingin
menambah pengetahuannya dalam pembuatan water heater
c. Mampu membantu dalam penyediaan air panas untuk kebutuhan rumah tangga

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). Kalor dapat berpindah dari suatu tempat /
benda ke tempat lain melalui tiga cara, 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 sisi ke sisi yang
lain dan lebih cepat pula benda menjadi dingin. Contoh perpindahan panas secara
konduksi pada water heater terjadi pada bagian sirip yang dipasang pada pipa
saluran air, ujung sirip yang terkena api dari kompor gas langsung mengalirkan
6

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7

energi panas (kalor) menuju ujung sirip yang lain, hal ini diikuti dengan
mengalirnya energi panas (kalor) menuju ke bagian pipa saluran air yang
berhimpitan dengan sirip.
b. Perpindahan Panas Konveksi
Perpindahan panas konveksi merupakan perpindahan panas (kalor) yang
disertai dengan berpindahnya zat perantara. Konveksi sebenarnya mirip dengan
konduksi, hanya saja perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas tanpa
disertai zat

perantara,

sedangkan perpindahan panas

konveksi

disertai

berpindahnya zat perantara. Perpindahan panas secara konveksi bisa terjadi pada
zat cair dan gas. Proses perpindahan panas secara konveksi yang terjadi pada
water heater ini pada saat panas yang diterima oleh pipa tembaga dari api kompor
gas yang secara konstan dan dengan tekanan yang tinggi, kemudian panas
diterima oleh air yang mengalir melalui pipa tembaga tersebut, selain itu terjadi
ketika energi panas (kalor) mengalir ke udara yang berada di dalam tabung water
heater.
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 daripada 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. Proses perpindahan panas secara radiasi yang

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8

terjadi dalam water heater yaitu ketika energi panas (kalor) mengalir dari tabung
bagian luar water heater menuju tabung bagian dalam.
2.1.2

Perancangan Pipa Saluran Air

Ada beberapa pertimbangan dalam menentukan perancangan pipa saluran air
diantaranya adalah hambatan pipa, kehalusan permukaan saluran pipa, bahan pipa,
dan diameter saluran pipa.
a. Hambatan Pipa Saluran Air
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 terjadi pembelokan,
diusahakan sudut pembelokan dibuat besar (lebih dari 90°) dan biasanya tidak
terjadi lekukan tetapi hanya lengkungan. Semakin besar sudut pembelokan,
semakin kecil penurunan tekanan yang terjadi. Pembelokan saluran pipa yang
dibuat melingkar-lingkar akan menghasilkan penurunan tekanan yang kecil. Jika
penurunannya kecil, maka daya pompa yang dibutuhkan untuk mendorong air
juga berdaya kecil.
b. Kehalusan Permukaan Pipa Saluran Air
Bagian dalam pipa tembaga juga dipilih yang baik. Semakin halus permukaan
pipa bagian dalam, semakin kecil gesekan yang terjadi, sehingga aliran air
menjadi semakin lancar.
c. Bahan Pipa
Bahan pipa dipilih yang baik dalam hal kemampuan dalam memindahkan
kalor. Bahan pipa diusahakan mampu mengalirkan energi kalor konduksi yang

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
9

besar, mampu memindahkan kalor yang diterima dari api ke fluida air yang
mengalir di dalam pipa. Menurut Holman (1963), tembaga mempunyai nilai
konduktifitas sebesar 385 W/m.oC. Alasan menggunakan pipa tembaga adalah
karena pipa tembaga mampu menahan kebocoran karena memiliki tekstur yang
kuat, ulet dan tidak mudah pecah, kemudian mampu menahan korosi karena
tembaga merupakan bahan anti karat sehingga mampu menghilangkan masalah air
keruh / cokelat dan berbau karena karat. Pipa tembaga juga tahan lama dan
mampu bertahan sampai lebih dari 50 tahun, dan pipa tembaga sangat mudah di
tekuk / dibentuk. Tembaga memiliki kekuatan tarik sebesar 345-689 Mpa dan
untuk keuletannya sebesar 5 - 50%, dan titik lebur dari tembaga adalah 1080º
Celcius. 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 alumunium.
Tabel 2.1Tabel 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
(°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
10

Tabel 2.2 Nilai konduktivitas termal (Sumber : Holman, 1988)
Bahan

Konduktifitas termal (k)
W/m.oC
Btu/h.ft.oF

Logam
Perak (murni)
Tembaga (murni)
Alumunium (murni)
Nikel (murni)
Besi (murni)
Baja karbon, 1%C
Timbal (murni)
Baja krom-nikel
(18% Cr, 8% Ni)

410
385
202
93
73
43
35
16,3

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

0,175
0,141
0,023
0,0206
0,0146

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

Gas
Hidrogen
Helium
Udara
Uap air (jenuh)
Karbon dioksida

d. Diameter Pipa Saluran Air
Diameter pipa saluran air harus dipilih sedemikian rupa. Semakin kecil
diameter pipa, semakin besar hambatan yang ditimbulkan. Semakin kecil ukuran
diameter dalam pipa saluran air, maka semakin besar pula daya pompa yang
diperlukan water heater. Selain itu, jika semakin kecil ukuran diameter dalam
pipa saluran air yang digunakan, maka suhu air yang dihasilkan (suhu air yang
keluar dari water heater) akan semakin tinggi, akan tetapi debit yang dihasilkan
water heater akan lebih sedikit selain itu proses pemanasan air akan berlangsung
lebih cepat.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11

2.1.3

Saluran Udara Untuk Kebutuhan Pembakaran

Pada suatu proses pembakaran, oksigen sangat dibutuhkan agar proses
pembakaran

berlangsung

dengan

sempurna.

Kekurangan

oksigen

dapat

mengakibatkan bentuk api yang tidak sesuai yang diinginkan (tidak dapat
menyebar secara merata keseluruh bagian water heater serta dapat mengganggu
nyala api), sehingga energi panas yang diberikan dalam bentuk kalor tidak
optimal. Hal ini mengakibatkan panas (kalor) yang diterima oleh fluida air yang
mengalir didalam pipa menjadi sedikit, sehingga suhu air keluar yang dihasilkan
water heater kurang optimal. Untuk merancang sistem saluran udara yang baik,
maka diusahakan ukuran diameter lubang saluran udara dibuat merata pada semua
permukaan tabung water heater supaya udara yang masuk mampu mencapai
keseluruh bagian water heater. Dalam hal ini ukuran diameter lubang saluran
udara diusahakan agar tidak terlalu besar supaya udara yang masuk tidak terlalu
berlebihan. Sementara itu pada penutup gas buang water heater diberi lubang
pada bagian tengah saja, hal ini dilakukan agar sisa gas buang pada proses
pembakaran akan keluar melalui lubang tersebut dan juga agar panas yang
diterima dari kompor tidak langsung keluar melalui tutup gas buang water heater.
2.1.4

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 di panaskan, maka sirip akan menangkap panas api yang di
berikan kompor sehingga mampu memanaskan pipa saluran air dengan lebih cepat
karena letak sirip yang menempel pada pipa saluran air yang mengakibatkan

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12

panas dapat langsung tersalurkan. 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
2.1.5

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. 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.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13

Tabel 2.3 Konduktifitas termal untuk beberapa media isolator
(Sumber : Holman , 1988)

Isolator

Konduktifitas termal (k)
W/m.oC

Gabus

0,042

Wool

0,040

Kayu

0,08 – 0,16

Bata

0,84

Udara

0,023

2.1.6

Bahan Bakar / Sumber Energi

Water heater gas menggunakan bahan bakar LPG (Liquid Petroleum Gas).
LPG adalah campuran dari berbagai macam unsur hidrokarbon yang berasal dari
gas alam. 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
untuk keperluan rumah tangga karena memiliki komposisi campuran antara
propana (C3H8) dan butana (C4H10)
Perbandingan gas propana dan butana adalah sekitar 30 : 70 dengan komposisi
sebesar 99% dan selebihnya adalah gas petana (C5H12) dan etana (C2H6) yang
dicairkan. Tekanan uap LPG cair di dalam tabung sekitar 5 – 6,2 kg/cm2. Agar
mempunyai bau yang khas dan untuk mengetahui bila terjadi kebocoran maka,
LPG umumnya ditambah dengan zat marcaptan.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14

Reaksi pembakaran propana (C3H8), jika terbakar sempurna adalah sebagai
berikut :
C3H8 +

5O2

→

3CO2 +

4H2O +

panas

propana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas
dan untuk Reaksi pembakaran butana (C4H10), jika terbakar sempurna adalah
sebagai berikut :
2 C4H10

+

13O2 →

8CO2 +

10H2O

+

panas

butana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas
Menurut wikipedia panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut hampir sama
dengan propana setara dengan 46 MJ/kg.
Tabel 2.4 Daya pemanasan dan efisiensi alat masak dengan gas LPG dan bahan
bakar lainnya
(Sumber:aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peranan-lpg-di-dapur-anda.pdf

Bahan bakar

Daya pemanasan

Efisiensi alat masak

Kayu bakar

4000 kkal/kg

15 %

Arang

8000 kkal/kg

15 %

Minyak tanah

11000 kkal/kg

40 %

Listrik
LPG

860 kkal/kWh
11900 kkal/kg

60 %
60 %

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
15

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. Proses
pembakaran 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.
Tabel 2.5 Komposisi udara dalam keadaan normal
(Sumberhttp://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/25772/4/Chapter%20II.p
df)
No

Komposisi udara

Prosentase

1

Nitrogen

78,1 %

2

Oksigen

20,95 %

3

Karbondioksida

0,03 %

4

Gas lain

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
keluar dari gas buang, harus dipilih sedemikian rupa agar tidak mengganggu
pengguna dari water heater

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
16

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 di pasaran, 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 yang digunakan
untuk penelitian ini adalah kompor bertekanan tinggi (high pressure) yang
menggunakan bahan bakar LPG.

Gambar 2.1 Kompor gas highpressure yang digunakan pada water heater
2.1.10 Laju Aliran Kalor
Laju aliran kalor yang diterima air ketika mengalir di dalam saluran pipa dapat
dihitung dengan persamaan (2.1) :

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
17

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

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

mair =  ( .r 2 )u m

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

um 

debit air
 .r 2

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

= masa jenis fluida yang mengalir (kg/m3)

d

= diameter dalam pipa saluran air (m)

r

= jari - jari dalam pipa saluran air (m)

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
18

2.1.11 Laju Aliran Kalor yang Diberikan Gas
Laju aliran kalor yang diberikan oleh gas pada water heater dapat dihitung
dengan persamaan (2.4) :

q gas  mgas C gas

................(2.4)

pada persamaan (2.4) :
qgas

= laju aliran kalor yang diberikan gas (watt).

mgas

= laju aliran massa gas LPG (kg/s)

Cgas

= kapasitas gas (J/kg), (1kkal = 4186,6 J) dapat dilihat pada Tabel 2.4,

untuk LPG sebesar 11.900 kkal/kg
2.1.12 Efisiensi
Efisiensi adalah perbandingan antara laju aliran kalor yang diterima air dengan
laju aliran kalor yang diberikan oleh gas. Efisiensi water heater dapat dihitung
dengan persamaan (2.5) :



q air
x100%
q gas

pada persamaan (2.5) :
η

= efisiensi water heater (%),

qair

= laju aliran kalor yang diterima air (watt)

qgas

= laju aliran kalor yang diberikan gas (watt).

................(2.5)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
19

2.2 Tinjauan Pustaka
2.2.1

Water Heater yang Ada di Pasaran

Sebagai referensi water heater gas yang akan dibuat, maka penulis mengambil
beberapa water heater gas sebagai pembanding untuk water heater yang telah
dibuat. Gambar 2.3, 2.4, 2.5 menyajikan water heater gas yang ada di pasaran :
a. Water heater 1

Gambar 2.3 Water heater 1

Kapasitas maksimum

: 6 liter / menit

Dimensi (p x l x t) mm

: 300 mm x 440 mm x 460 mm

Tipe Gas

: LPG

Temperatur maksimal

: 40°C-75°C

Input gas

: 0,78 kg/h

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
20

b. Water heater 2

Gambar 2.4 Water heater 2

Kapasitas maksimum

: 5 liter/menit

Dimensi (p×l×t) mm

: 402 mm x 290 mm x 170 mm

Tipe Gas

: LPG

Temperatur maksimal

: 30°C-50°C

Input gas

: 0,8 kg/h

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
21

c. Water heater 3

Gambar 2.5 Water heater 3

Kapasitas maksimum

: 6 liter/menit

Dimensi (p×l×t) mm

: 369 mm ×290 mm ×138 mm

Tipe Gas

: LPG

Temperatur maksimal

: 30°C-50°C

Input gas

: 0,60 kg/h

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
22

2.2.2

Skema Water Heater

Banyak sekali skema perancangan water heater gas yang ada di pasaran.
Gambar 2.6, 2.7, 2.8, dan 2.9 menyajikan beberapa model rancangan water heater
yang ada di pasaran.
a. Skema water heater dengan tangki penampungan
Pada umumnya water heater jenis ini mempunyai prinsip kerja yang sama
dengan memanaskan air dengan panci. Air dingin masuk melalui pipa inlet ke
tangki penampungan, kemudian air dipanaskan di dalam tangki penampungan
menggunakan kompor gas LPG yang berada di bawah tangki penampungan,
setelah itu air panas keluar melalui saluran pipa outlet

Gambar 2.6 Skema