-
KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG
PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh
GREGORIUS EGA BUDDHI PRASONGKO
NIM : 105214060
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ii
CHARACTERISTIC OF THE WATER HEATER WITH A
8 METERS LENGTH OF PIPE, A 0,5 INCHES DIAMETER
AND FINNED
FINAL PROJECT
As Partial Fulfilment Of The Requirement
To Obtain The Sarjana Teknik Degrre in Mechanical
Engineering
By
GREGORIUS EGA BUDDHI PRASONGKO
Student Number : 105214060
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
PERIryATAAN IGASLIAI\ 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 sayajuga tidak terdapatkarya
atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali
yang secara tertulis
diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 22 J anuari 201 4
Gregorius Ega Buddhi Prasongko
\
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
LEMBAR PERIIYATAAN PERSETUJUANPUBLIKASI KARYA ILMIAH TJNTUK
KEPBNTINGAN
AKADEMIK
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas
Sanata
tDharma:
Nama : Gregorius Ega Buddhi Prasongko
NomorMahasiswa :105214060
Demi pengembangan ilmu pengetuhan, saya memberikan kepada
perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Karakteristikl/uter Heater Dengan Panjang Pipa 8 Meter,
Diameter 0.5Inchi dan Bersirip
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya
memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan
dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau
media lain untuk
kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun
memberikan
royalti kepada saya selamatetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 22 J anuari 20 1 4
Yang menyatakan,
VI
Ega BuddhiGregorius Prasongko
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ABSTRAK
Pada masa saat ini penggunaan air panas semakin luas. Kebanyakan
air
panas tersebut digunakan untuk keperluan mandi air hangat.
Selain untuk mandi,
air panas juga banyak digunakan untuk keperluan bisnis. Dengan
water heater air
panas dapat diperoleh dengan cepat sehingga mampu memenuhi
kebutuhan air
panas dalam waktu yang cepat, murah dan efisien. Tujuan
penelitian adalah : (a)
Merancang dan membuat alat water heater yang menggunakan energi
gas
LPG.(b) Mengetahui karakteristik dari water heater gas LPG.
Lokasi penelitian di laboratorium Teknik Mesin Universitas
Sanata
Dharma Yogyakarta. Water heater yang dibuat berbentuk tabung
dengan tinggi 30
cm, berdiameter 30 cm. Memiliki 3 tabung yang diberi lubang
udara. Tabung
dalam berdiameter 10 cm dengan 156 lubang udara berdiameter 0,5
cm. Tabung
tengah berdiameter 25 cm dengan 70 lubang udara berdiameter 1,5
cm. Tabung
luar berdiameter 30 cm dengan 95 lubang udara berdiameter 1,5
cm. Pipa air
tebuat dari tembaga diameter 0,5 inci, panjang 8 meter dengan
pengerolan
bertingkat dan bersirip. Tutup water heater bisa diatur
ketinggiannya. Variasi
penelitian adalah mengatur besar debit air yang mengalir dalam
water heater dan
pembukaan tutup water heater.
Hasil penelitian didapatkan (a) Water heater mampu menghasilkan
air
panas dengan temperatur 43,1 oC dengan debit 9 liter/menit pada
kondisi tutup
water heater tertutup rapat. Pada kondisi tutup terbuka 10
putaran, water heater
mampu menghasilkan debit 8,4 liter/menit dengan suhu 42,8 oC.
Pada kondisi
tutup terbuka 20 putaran, water heater mampu menghasilkan debit
7,2 liter/menit
dengan suhu 43,4 oC. (b) Laju aliran kalor yang diterima air
pada kondisi tutup
tertutup rapat sebesar 9,027-10,757 kW. Pada kondisi tutup
terbuka 10 putaran
sebesar 7,226-11,033 kW. Pada kondisi tutup terbuka 20 putaran
sebesar 7,050-
12,178 kW. (c) Nilai efisiensi yang dihasilkan water heater :
Pada kondisi tutup
water heater tertutup rapat nilai efisiensi water heater
berkisar antara 24,71% -
29,44%. Pada kondisi tutup terbuka 10 putaran nilai efisiensi
water heater
berkisar antara 19,89% - 30,20%. Pada kondisi tutup terbuka 20
putaran nilai
efisiensi water heater berkisar antara 19,30% - 33,33%. (d) Laju
aliran kalor
yang diberikan gas LPG sebesar 36,535 kW.
Kata kunci : Water heater, debit air, suhu air, efisiensi, laju
aliran kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
rahmat
dan karunia-Nya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga
penulis dapat
menyelesaikan Skripsi ini.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib untuk
menyelesaikan
pendidikan dan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin di
Program Studi
Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
Dharma. Adapun
judul skripsi ini adalah “ Karakteristik Water Heater Dengan
Panjang Pipa 8
Meter, Diameter 0,5 Inchi dan Bersirip”
Dalam Skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan yang
diberikan
oleh berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis
menyampaikan
ucapan terimakasih sebesar-besarnya kepada :
1. Ir. PK. Purwadi, M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas
Sanata Dharma Yogyakata dan selaku Dosen Pembimbing Skripsi.
2. Dr. Drs. Vet Asan Damanik selaku Dosen Pembimbing
Akademik.
3. Seluruh Staf Pengajar di Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata
Dharma.
4. Ambrosius Witono dan Indaryanti sebagai orang tua, atas semua
dukungan
baik secara materi maupun spiritual yang diberikan kepada saya
selama
belajar di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata
Dharma.65
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
7 . Seluruh Staf Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.
8. Semu4 pihak yang telah membantu dalamproses menyelesaikan
skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan
penyusunan
Skripsi ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk
itu penulis
mengharapkan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk
dapat
menyempurnakannya. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik
bagi penulis
maupun pembaca.
Terimakasih.
Yogyakarta, 22 J anuari 20 | 4
Penulis
lx
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
DAFTAR ISI
..........................................................................................................................
hal
HALAMAN JUDUL
......................................................................................
i
TITLE PAGE
.................................................................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
.......................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN
........................................................................
iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
................................... v
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIK
...................................................... vi
ABSTRAK
.....................................................................................................
vii
KATA PENGANTAR
...................................................................................
viii
DAFTAR ISI
..................................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR
.....................................................................................
xiii
DAFTAR TABEL
..........................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN
.............................................................................
1
1.1 Latar Belakang
.........................................................................................
1
1.2 Tujuan
......................................................................................................
3
1.3 Batasan
Masalah.......................................................................................
4
1.4 Manfaat
....................................................................................................
4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
........................... 6
2.1 Dasar Teori
...............................................................................................
6
2.1.1 Pengertian Perpindahan Panas
....................................................... 6
2.1.2 Cara-cara Perpindahan panas
......................................................... 6
2.1.3 Perancangan Pipa Saluran
Air........................................................ 8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ii
2.1.4 Sirip
................................................................................................
10
2.1.5 Saluran Udara Masuk
.....................................................................
11
2.1.6 Sumber Api Water Heater
.............................................................
12
2.1.7 Gas LPG
.........................................................................................
13
2.1.8 Saluran Gas Buang Sisa Pembakaran
............................................ 14
2.1.9 Isolator
...........................................................................................
15
2.1.10 Laju Aliran Kalor
.........................................................................
16
2.1.11 Efisiensi Water Heater
.................................................................
18
2.2. Tinjauan Pustaka
.....................................................................................
18
2.2.1 Water Heater Yang Ada Dipasaran
............................................... 18
2.2.2 Hasil Penelitian Water Heater Gas
LPG........................................ 26
BAB III PEMBUATAN ALAT
...................................................................
28
3.1 Perancangan Water Heater gas
................................................................
28
3.2 Menentukan Bahan Untuk Membuat Water Heater
................................ 33
3.3 Peralatan Yang Digunakan Dalam Pembuatan Water Heater
................. 33
3.4 Proses Pembuatan Alat Water Heater Gas
.............................................. 40
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN
.................................................. 51
4.1 Benda Uji
.................................................................................................
51
4.2 Prinsip Kerja Water Heater Gas
..............................................................
52
4.3 Skematik Alat Penelitian
..........................................................................
53
4.4 Alat Bantu Penelitian
...............................................................................
53
4.5 Alur Penelitian
.........................................................................................
55
4.6 Variasi Penelitian
.....................................................................................
55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
iii
4.7 Cara Mendapatkan Data
...........................................................................
56
4.8 Cara Mengolah Data
................................................................................
56
4.9 Cara Mendapat kesimpulan
......................................................................
56
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
....................................................... 57
5.1 Hasil Penelitian
........................................................................................
57
5.2 Perhitungan
..............................................................................................
59
5.3 Pembahasan
..............................................................................................
69
BAB VI KESIMPULAN DAN
SARAN...................................................... 73
6.1 Kesimpulan
..............................................................................................
73
6.2 Saran
.........................................................................................................
74
DAFTAR PUSTAKA
...................................................................................
75
LAMPIRAN
..................................................................................................
76
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
iv
DAFTAR GAMBAR
........................................................................................................................
hal
Gambar 2.1 Efisiensi Sirip Siku Empat dan Segitiga
.................................... 10
Gambar 2.2 Efisiensi Sirip Siku Empat
......................................................... 11
Gambar 2.3 Kompor gas LPG High Pressure
............................................... 13
Gambar 2.4 Laju Aliran Kalor Yang Terjadi Dalam Pipa Saluran Air
.......... 17
Gambar 2.5 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 1
................................ 19
Gambar 2.6 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 2
................................ 20
Gambar 2.7 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 3
................................ 21
Gambar 2.8 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 4
................................ 22
Gambar 2.9 Water Heater Gas Tipe X
1........................................................ 23
Gambar 2.10 Water Heater Gas Tipe X
2...................................................... 24
Gambar 2.11 Water Heater Gas Tipe X
3...................................................... 25
Gambar 3.1 Saluran Pipa Air Water Heater
.................................................. 28
Gambar 3.2 Pipa Saluran Air Water Heater Dengan Sirip Tembaga
............ 29
Gambar 3.3 Tabung Water Heater
.................................................................
30
Gambar 3.4 Water Heater Tampak Samping
................................................. 31
Gambar 3.5 Water Heater Tampak
Atas........................................................ 31
Gambar 3.6 Water Heater Tampak Bawah
.................................................... 32
Gambar 3.7 Water Heater Dengan Tutup Atas
.............................................. 32
Gambar 3.8 Mesin Las Listrik
.......................................................................
33
Gambar 3.9 Gerinda Dan Mesin Pemotong Besi
........................................... 34
Gambar 3.10 Bor Set
......................................................................................
35
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
v
Gambar 3.11 Gergaji Besi
..............................................................................
35
Gambar 3.12 Obeng Dan Mistar
....................................................................
36
Gambar 3.13
Meteran.....................................................................................
36
Gambar 3.14 Alat Pemotong Plat Dan Gunting
Plat...................................... 37
Gambar 3.15 Tang Kombinasi Dan Palu
....................................................... 37
Gambar 3.16 Kunci Pas Ring Set
...................................................................
38
Gambar 3.17 Tabung Gas LPG 3 kg
..............................................................
38
Gambar 3.18 Regulator Gas High Pressure Dan Selang Gas
........................ 39
Gambar 3.19 Kompor Gas High Pressure
..................................................... 39
Gambar 3.20 Bahan Pipa Tembaga
................................................................
41
Gambar 3.21 Besi Strip
..................................................................................
41
Gambar 3.22 Besi Nako
.................................................................................
42
Gambar 3.23 Pelat Galvalum
.........................................................................
42
Gambar 3.24 Proses Pemotongan Pipa
.......................................................... 43
Gambar 3.25 Pengerolan Pipa Saluran Air
................................................... 44
Gambar 3.26 Pembuatan Sirip Tembaga
....................................................... 45
Gambar 3.27 Pipa Saluran Air
.......................................................................
45
Gambar 3.28 Rangka Atas dan Bawah Tabung Water Heater
...................... 46
Gambar 3.29 Proses Pembuatan Rangka Water
Heater................................. 47
Gambar 3.30 Rangka Water Heater
...............................................................
47
Gambar 3.31 Pemasangan Saluran Pipa Air Ke Rangka
............................... 48
Gambar 3.32 Pemasangan Plat Galvalum Ke Rangka
................................... 49
Gambar 3.33 Water Heater Gas LPG
............................................................ 50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
vi
Gambar 4.1 Water Heater Gas LPG
..............................................................
51
Gambar 4.2 Skematik Penelitian Water Heater
............................................. 53
Gambar 4.3 Termokopel Digital
....................................................................
54
Gambar 4.4 Gelas
Ukur..................................................................................
54
Gambar 5.1 Hubungan Antara Debit Air Dengan Suhu Air Keluar
.............. 62
Gambar 5.2 Hubungan Antara Debit Air Dengan Laju Aliran
Kalor
Yang Diterima Air
....................................................................
62
Gambar 5.3 Hubungan Antara Debit Air Dengan Efisiensi
........................... 63
Gambar 5.4 Hubungan Antara Debit Air Dengan Suhu Air Keluar
.............. 64
Gambar 5.5 Hubungan Antara Debit Air Dengan Laju Aliran
Kalor
Yang Diterima Air
....................................................................
64
Gambar 5.6 Hubungan Antara Debit Air Dengan Efisiensi
........................... 65
Gambar 5.7 Hubungan Antara Debit Air Dengan Suhu Air Keluar
.............. 66
Gambar 5.8 Hubungan Antara Debit Air Dengan Laju Aliran
Kalor
Yang Diterima Air
....................................................................
66
Gambar 5.9 Hubungan Antara Debit Air Dengan Efisiensi
........................... 67
Gambar 5.10 Hubungan Antara Debit Dengan Suhu Air Keluar
Dengan Variasi Tutup Water Heater
....................................... 68
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
vii
DAFTAR TABEL
........................................................................................................................
hal
Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Beberapa Bahan Logam
............................. 9
Tabel 2.2 Menunjukan Komposisi Udara Kering
.......................................... 12
Tabel 2.3 Daya Pemanasan Dan Efisiensi alat masak dengan gas
LPG
Dan Bahan Bakar Lainnya
............................................................ 14
Tabel 2.4 Menunjukan Konduktivitas Termal Beberapa Media
................... 16
Tabel 5.1 Data Pengujian Water Heater Dengan Kondisi Tutup
Tertutup Rapat
...............................................................................
57
Tabel 5.2 Data Pengujian Water Heater Dengan Tutup
Terbuka 10 Putaran
........................................................................
58
Tabel 5.3 Data Pengujian Water Heater Dengan Tutup
Terbuka 20 Putaran
.......................................................................
58
Tabel 5.4 Hasil Perhitungan Data Dengan Kondisi Tutup Water
Heater Tertutup Rapat
...................................................................
61
Tabel 5.5 Hasil Perhitungan Data Dengan Kondisi Tutup
Terbuka10 Putaran
........................................................................
63
Tabel 5.6 Hasil Perhitungan Data Dengan Kondisi Tutup
Terbuka 20 Putaran Tutup
.............................................................
65
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada masa saat ini penggunaan air panas semakin luas karena air
panas
bermanfaat bagi kehidupan manusia. Kebanyakan air panas tersebut
digunakan
untuk keperluan mandi air hangat. Dengan mandi menggunakan air
hangat dapat
memberi dampak positif bagi tubuh manusia seperti tubuh menjadi
lebih bersih
dan sehat, dapat membuka pori-pori kulit, dapat mengurangi
stress, dapat
memperlancar peredaran darah, dapat mengurangi rasa pegal serta
mengobati
sakit kepala.
Karena manfaatnya hampir semua kalangan saat ini menggunakan
air
panas. Sebagai contoh rumah sakit yang menggunakan air panas
sebagai sarana
pengobatan pasien, hotel-hotel yang memberikan fasilitas air
panas kepada para
tamunya untuk keperluan mandi, vila atau rumah yang berada di
daerah dingin
kebanyakan memanfaatkan air panas untuk keperluan mandi, tempat
pariwisata
pemandian air hangat yang memerlukan air panas dengan jumlah
besar, serta
rumah tangga yang menggunakan air panas untuk keperluan mandi.
Selain untuk
mandi, air panas juga banyak digunakan untuk keperluan bisnis
seperti bisnis
pemotongan ayam dan keperluan kimiawi seperti di pabrik yang
menggunakan air
panas untuk memenuhi kebutuhan produksi pabrik.
Dahulu untuk mendapat air panas biasanya air dengan dimasak
kompor
dan harus menunggu beberapa saat sampai air tersebut panas.
Seiring
berkembangnya jaman dibuatlah water heater. Water heater adalah
alat yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
2
digunakan untuk memanaskan air hingga mencapai suhu panas
tertentu (antara
C hingga C). Dengan water heater air panas dapat diperoleh
dengan cepat
sehingga mampu memenuhi kebutuhan air panas dalam waktu yang
relatif lebih
cepat, murah dan efisien dibandingkan jika memasak air dengan
kompor.
Jenis water heater dibedakan dari energi yang digunakan sebagai
sumber
pemanas airnya. Jenis yang pertama, pemanas air tenaga surya
(solar water
heater) adalah water heater yang menggunakan energi matahari
sebagai sumber
pemanasya, kelebihanya yaitu energi yang dipakai gratis karena
diambil dari
alam, namun solar water heater memiliki kekurangan seperti harga
water heater
ini mahal, pemasangan water heater tergolong rumit dan sulit
karena di pasang di
atap, serta sangat bergantung pada kondisi cuaca.
Jenis kedua, pemanas air tenaga listrik (electric water heater)
adalah
water heater yang menggunakan energi listrik sebagai sumber
energi pemanas
airnya. Water heater listrik memiliki kekurangan yaitu pengguna
berisiko
tersengat listrik. Selain itu water heater lisrik juga boros
akan penggunaan
listriknya, karena memakai daya listrik yang cukup besar untuk
memanaskan air
dengan menggunakan penampung dan masih harus menunggu sampai air
tersebut
panas. Debit air yang dihasilkan tidak bisa tetap karena jika
air dalam penampung
habis maka tidak ada air panas yang keluar.
Jenis yang terakhir adalah pemanas air tenaga gas (gas water
heater)
adalah water heater yang menggunakan gas LPG sebagai sumber
energi pemanas
airnya. Water heater gas memiliki keunggulan lebih dibandingkan
dengan water
heater surya atau water heater listrik. Beberapa keunggulan
water heater gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
http://waterheaterwika.blogspot.com/2012/09/electric-water-heater-wika.html
-
3
adalah berharga relatif murah, tidak beresiko tersengat aliran
listrik, tidak
bergantung pada kondisi cuaca sehingga dapat digunakan di mana
dan kapan saja
serta air panas yang dihasilkan memiliki debit yang tetap dan
suhu panas air yang
stabil. Prinsip kerja water heater gas seperti kita memasak air
menggunakan
kompor. Prinsip kerja dari water heater gas adalah pembakaran
yang digunakan
untuk memanaskan air di dalam pipa-pipa tembaga, sehingga dapat
membuat air
panas dengan waktu yang cepat.
Berdasarkan hal di atas saya terpacu untuk membuat dan meneliti
water
heater yang menggunakan energi gas LPG. Water heater yang
diteliti di harapkan
dapat menghasilkan debit 6 liter/menit mampu menghasilkan suhu
keluar dari
water heater > C dan kontruksi water heater yang dibuat
sederhana.
1.2 Tujuan
Tujuan dari penelitian tentang karakteristik water heater dengan
panjang
pipa 8 meter diameter 0,5 inci dan bersirip adalah :
a. Merancang dan membuat alat water heater yang menggunakan
energi gas
LPG.
b. Mengetahui karakteristik dari water heater gas LPG.
1. Mengetahui hubungan antara suhu air keluar water heater dan
debit air yang
mengalir dalam water heater dengan variasi pembukaan tutup water
heater.
2. Mengetahui besar energi kalor yang diserap oleh air yang
mengalir di dalam
pipa water heater.
3. Menghitung Laju aliran kalor yang diberikan gas LPG.
4. Menghitung efisiensi water heater.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
4
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah yang diambil di dalam pembuatan peralatan
penelitian ini
adalah :
a. Tinggi water heater : 30 cm, diameter luar : 30 cm, dengan
tutup yang bisa
diatur ketinggiannya.
b. Pipa saluran air terbuat dari material tembaga dengan
diemeter 0,5 inci dengan
panjang 8 meter dengan 2 lintasan ditambah sirip dari pipa
tembaga dengan
diameter 0,5 inci.
c. Menggunakan 3 tabung dengan pelat galvalum, diberi lubang
saluran udara
dengan jumlah lubang udara tabung dalam 156 lubang dengan
diameter 0,5
cm, tabung tengah 70 lubang dan tabung luar 95 lubang dengan
diameter 1,5
cm.
d. Sumber pemanas atau proses pembakaran menggunakan gas LPG
dan
menggunakan kompor gas bertekanan tinggi (high pressure).
e. Suhu air yang masuk ke dalam water heater sama dengan suhu
air di dalam
kamar mandi (sekitar 25oC-27
oC).
f. Suhu air panas yang dihasilkan water heater harus lebih dari
celcius
dengan debit minimal 6 liter per menit.
1.4 Manfaat
Manfaat penelitian tentang karakteristik water heater dengan
panjang pipa
8 meter diameter 0.5 inci dan bersirip adalah :
a. Menambah ilmu pengetahuan dan kepustakaan seputar teknologi
pemanas air
khususnya pemanas air tipe gas atau water heater gas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
5
b. Membuat percontohan alat water heater gas dengan kontruksi
sederhana
sehingga mudah dalam pengamplikasianya dan dapat dikembangkan
sebagai
produk water heater yang dapat diterima oleh masyarakat
Indonesia.
c. Membantu mengurangi ketergantungan penggunaan energi kayu,
minyak
bumi, serta listrik khususnya untuk keperluan memanaskan
air.
d. Bisa menjadi referensi bagi para perancang water heater yang
menggunakan
energi gas LPG.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
6
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Pengertian Perpindahan Panas
Kalor adalah bentuk energi yang secara alami berpindah dari
benda yang
suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika
kedua benda
bersentuhan. Kalor yang diberikan pada suatu benda dapat
menyebabkan kenaikan
suhu benda atau mengubah wujud benda.
2.1.2 Cara-cara Perpindahan Panas
Ada tiga cara perpindahan kalor yaitu (a) perpindahan kalor
konduksi, (b)
perpindahan kalor konveksi dan (c) perpindahan kalor radiasi
:
A. Perpindahan kalor secara konduksi
Perpindahan kalor konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat
tanpa
disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. Konduksi
kalor melalui zat
padat yang melalui benda padat lebih baik dari pada konduksi
melalui cairan
ataupun gas, hal ini disebabkan karena jarak antar partikel
dalam zat padat lebih
berdekatan.
Pada umumnya logam adalah konduktor, yaitu penghantar kalor yang
baik.
Sedangkan zat atau benda padat yang lain seperti kertas,
plastik, wol dan kayu
adalah isolator, yaitu penghantar kalor yang buruk. Perpindahan
kalor konduksi
dalam logam jauh lebih baik dari pada zat padat lainya karena
logam memiliki
banyak elektron bebas, sementara zat padat lainya yang termasuk
dalam isolator
tidak memiliki elektron bebas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
7
Perpindahan panas secara konduksi yang terjadi di water heater
gas LPG
adalah panas api yang dihasilkan dari proses pembakaran
berpindah ke permukaan
luar pipa tembaga. Panas lalu mengalir ke dalam permukaan pipa
tembaga.
B. Perpindahan panas secara konveksi
Perpindahan kalor konveksi adalah perpindahan kalor yang terjadi
karena
adanya perbedaan massa jenis. Konveksi hanya terjadi pada zat
yang dapat
mengalir seperti zat-zat cair dan gas. Perpindahan kalor
konveksi dimanfaatkan
untuk beberapa sistem seperti pada sistem pendingin mesin mobil
yaitu radiator
mobil, pada sistem suplai air panas rumah tangga dan pada lemari
es.
Macam-macam perpindahan panas secara konveksi :
1. Konveksi bebas
Konveksi bebas adalah perpindahan panas yang terjadi secara
alami yang
diakibatkan perbedaan suhu dan beda rapat saja serta tidak ada
tenaga dari luar
atau alat bantu yang mendorongnya.
2. Konveksi paksa
Konveksi paksa adalah perpindahan panas pada aliran gas ataupun
fluida
yang disebabkan adanya tenaga dari luar. Tenaga dari luar di
dapatkan dari alat
bantu seperti blower, pompa, kipas.
Perpindahan panas secara konveksi yang terjadi di water heater
gas LPG
adalah panas yang diserap oleh permukaan luar pipa tembaga
mengalir ke dalam
permukaan pipa dan fluida yang ada didalamnya. Sehingga suhu
fluida yang
mengalir dalam pipa tembaga meningkat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
8
C. Perpindahan panas secara radiasi
Perpindahan kalor radiasi atau pancaran adalah perpindahan kalor
yang
tidak memerlukan zat perantara (medium), sehingga perpindahan
kalor radiasi
dapat terjadi di dalam ruangan hampa atau vakum. Dalam
perpindahan kalor
radiasi sumber kalor menyalurkan energinya dalam bentuk radiasi
infra merah
yang merupakan bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik.
Permukaan
yang hitam kusam dapat menyerap kalor radiasi dengan baik
sekaligus pemancar
kalor radiasi yang baik.
Perpindahan panas secara radiasi yang terjadi di water heater
gas LPG
adalah panas dari api hasil pembakaran ke permukaan luar pipa
dan panas dari
tabung dalam mengalir ke tabung luar dari water heater.
2.1.3 Perancangan Pipa Saluran Air
Kebanyakan dalam kontruksi water heater gas, saluran air dari
water
heater tersebut berpenampang lingkaran. Dalam perancangan pipa
water heater
yang berfungsi sebagai saluran air ada beberapa pertimbangan
yang harus
diperhatikan diantaranya:
A. Pemilihan material pipa
Menggunakan bahan yang memiliki nilai konduktivitas termal yang
tinggi
dan tahan terhadap suhu yang tinggi. Jika bahan memiliki nilai
koduktivitas yang
tinggi maka benda tersebut akan mudah menghantarkan serta
mengalirkan panas
dalam hal ini adalah mampu memindahkan panas hasil pembakaran
dari api yang
dihasilkan dari proses pembakaran ke fluida atau aliran air yang
ada di dalam pipa
dengan cepat. Material pipa yang cocok adalah dari bahan tembaga
yang terbukti
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
9
memiliki kemampuan menghantarkan kalor yang baik serta harga
dari tembaga
yang tidak terlalu mahal.
Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Beberapa Bahan Logam
(Holman,1993)
Bahan Konduktifitas Termal (k)
W/moC Btu/h.ft.
oF
Perak 410 237
Tembaga 385 223
Aluminium 202 117
Nikel 93 54
Besi 73 42
Baja Karbon 43 25
B. Diameter pipa yang digunakan
Diameter dalam pipa diusahakan tidak berukuran terlalu kecil,
jika
diameter dalam pipa terlalu kecil akan mengakibatkan hambatan
yang terjadi di
dalam pipa besar. Jadi dalam perancangan ini dipilih pipa dengan
diameter 0,5
inci, hal ini bertujuan agar hambatan yang terjadi di dalam pipa
tidak terlalu besar
serta harganya yang tidak terlalu mahal.
C. Hambatan yang terjadi didalam pipa
Hambatan yang terjadi saat ada aliran air mengalir di dalam
pipa
diusahakan sekecil mungkin agar ketika air mengalir di dalam
pipa penurunan
tekanan pipa yang terjadi kecil. Dalam perancangan dan pembuatan
saluran pipa
air diusahakan tidak mengalami pembelokan, jika ada pembelokan
diusahakan
sudut pembelokan besar (diusahakan lebih besar dari ).
Pembelokan pipa air
pun diusahakan secara merata seperti dibuat melengkung dengan
radius tertentu
atau saluran air dirancang dengan bentuk melingkar. Hal ini
bertujuan agar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
10
tekanan yang terjadi dalam pipa kecil sehingga daya yang
dibutuhkan pompa
untuk menyalurkan air tidak terlalu besar.
2.1.4 Sirip
Sirip memiliki fungsi untuk memperluas permukaan benda yang
dipasangi
sirip. Jika pipa air dalam kontruksi water heater di pasangi
sirip maka sirip-sirip
tersebut akan membantu menyalurkan kalor hasil pembakaran gas
LPG ke pipa
saluran air. Semakin banyak sirip yang terpasang di dalam
kontruksi pipa maka
semakin cepat pula proses penyaluran panas yang terjadi dan
berpengaruh
terhadap suhu air keluar water heater. Bahan atau material dari
sirip juga harus
dipilih dari bahan yang mudah menyalurkan panas seperti dari
bahan tembaga.
Semakin besar konduktivitas termal dari bahan sirip maka semakin
besar pula
kalor yang dapat ditangkap dan salurkan oleh sirip-sirip
tersebut.
Gambar 2.1 Efisiensi Sirip Siku Empat dan Segitiga (Holman,
1993)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
11
Gambar 2.2 Efisiensi Sirip Siku Empat (Holman, 1993)
2.1.5 Saluran Udara Masuk
Saluran udara digunakan untuk keperluan pembakaran gas LPG,
karena
proses pembakaran membutuhkan oksigen. Oksigen bisa didapatkan
dari udara
luar atau udara bebas. Jika proses pembakaran kekurangan oksigen
akan
mengakibatkan nyala dari api tidak sempurna karena pembakaran
yang terjadi
tidak sempurna dan kalor yang dipindahkan ke air tidak terlalu
besar sehingga
peningkatan suhu air pun kecil. Jika udara yang masuk kedalam
water heater
terlalu banyak akan mengakibatkan kalor yang diserap oleh pipa
berkurang karena
terbawa oleh udara yang masuk.
Oleh sebab itu perancangan saluran udara masuk harus
dirancang
sedemikian rupa agar udara yang masuk ke water heater dan volume
udara yang
masuk pas. Caranya dengan diberi lubang pada lapisan tabung luar
dan dalam
water heater yang langsung tembus ke dalam agar udara yang
mengandung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
12
oksigen dapat masuk ke dalam kontruksi water heater sehingga
dapat mendukung
proses pembakaran dan menjadi proses pembakaran yang
sempurna.
Tabel 2.2 Menunjukan Komposisi Udara Kering (Sumber :
http://ft.unsada.ac.id/wp-content/uploads/2010/
04/bab4-tm2.pdf)
Komponen Udara Presentase Mol (%)
Nitrogen 78,08
Oksigen 20,95
Argon 0,93
Karbon dioksida 0,03
Neon, helium, metana, dll 0,01
2.1.6 Sumber Api Water Heater
Sumber api yang digunakan dalam water heater dapat diambil dari
kompor
gas LPG. Saat ini tersedia berbagai jenis pilihan kompor gas
dengan berbagai
bentuk dan spesifikasinya. Setiap jenis dari kompor gas
menghasilkan bentuk
nyala api yang berbeda-beda sesuai jenis dan kebutuhannya. Ada
kompor gas
yang menghasilkan nyala api yang besar, disebut kompor gas high
pressure dan
ada kompor yang menghasilkan nyala api yang kecil dan tidak
terlalu besar yaitu
kompor gas low pressure.
Pada perancangan water heater ini dipilih kompor yang mampu
menghasilkan nyala api yang besar. Jika nyala dari api kompor
besar maka api
tersebut banyak menghasilkan kalor. Jika kalor yang diserap oleh
sirip dan pipa
tembaga banyak, maka suhu air di dalam pipa dapat meningkat
dengan cepat,
dengan catatan proses pembakaran yang terjadi di dalam water
heater
berlangsung sempurna.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
13
Oleh sebab itu dalam perancangan water heater ini dipilihlah
jenis kompor
gas LPG high pressure. Gambar 2.3 memperlihatkan kompor gas high
pressure
yang digunakan dalam penelitian.
Gambar 2.3 Kompor gas LPG High Pressure
2.1.7 Gas LPG
Umumnya water heater gas menggunakan gas LPG yang digunakan
sebagai sumber energi yang dimanfaatkan untuk proses pembakaran.
Gas LPG
adalah singkatan dari Liquified Petroleum Gas dimana gas ini
diproduksi dan
didistribusikan oleh Pertamina.
Gas LPG memiliki komposisi yang terdiri dari gas propana ( )
dan
butana ( ) dengan komposisi kurang lebih sebesar 99 %,
selebihnya adalah
gas Pentana ( ) yang dicairkan. Perbandingan komposisi Propana
dan Butana
adalah 30 : 70. Gas LPG memiliki nilai kalori sekitar : 21.000
BTU/lb. Pada gas
LPG ditambahkan zat mercaptan. Penambahan zat mercaptan
bertujuan untuk
memberikan bau khas dari gas LPG, supaya jika terjadi kebocoran
gas LPG dapat
segera terdeteksi dengan cepat sehingga mudah dikenali dan dapat
segera
ditanggulangi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
14
Reaksi pembakaran propana 83HC , jika proses pembakaran
terjadi
dengan sempurna adalah sebagai berikut :
83HC + 5 2O → 3 2CO + 4 OH 2 + panas
propana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas
Reaksi pembakaran butana 104HC , jika proses pembakaran
terjadi
dengan sempurna adalah sebagai berikut :
2 104HC + 13 2O → 8 2CO + 10 OH 2 + panas
butana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas
Tabel 2.3 menyajikan daya pemanasan serta efisiensi alat masak
yang
memakai gas LPG dan berbagai macam bahan bakar jenis lainya.
Tabel 2.3 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 4.000 kkal/kg 15 %
Arang 8.000 kkal/kg 15 %
Minyak Tanah 11.000 kkal/kg 40 %
Gas Kota 4500 kkal/m3 55 %
Listrik 860 kkal/kWh 60 %
L P G 11.900 kkal/kg 60 %
2.1.8 Saluran Gas Buang Sisa Pembakaran
Pembakaran gas LPG dalam sistem water heater gas pasti akan
menghasilkan gas sisa pembakaran (CO2). Oleh karena itu dalam
kontruksi water
heater harus dibuat saluran untuk pembuangan gas sisa pembakaran
tersebut agar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
15
tidak menggangu proses pembakaran. Dalam perancangan saluran gas
sisa
pembakaran harus diperhatikan volume gas yang keluar serta
posisi lubang
pembuangan harus diusahakan mengarah ke atas dan harus lancar.
Selain itu
posisi atau model dari rancangan saluran gas buang harus dibuat
sedemikian rupa
agar tidak menggangu pengguna dari water heater.
Dalam perancangan water heater ini gas buang sisa pembakaran
dialirkan
ke atas water heater dengan menambahkan tutup di bagian atas.
Tutup tersebut
bisa diatur ketinggiannya sehingga volume gas sisa pembakaran
yang terbuang
dapat diatur. Pengaturan dilakukan dengan cara mengatur
ketinggian tutup water
heater tersebut. Hal ini bertujuan agar volume gas yang terbuang
keluar dari water
heater dapat disesuaikan serta tidak mengganggu proses
pembakaran.
2.1.9 Isolator
Isolator adalah benda yang tidak dapat menghantarkan kalor dari
suatu
tempat ke tempat lainnya. Contohnya adalah kayu, kain, gabus,
wol dan udara.
Oleh karena itu isolator sangat diperlukan dalam perancangan
water heater
dengan tujuan agar kalor hasil pembakaran bahan bakar gas LPG
tidak banyak
yang keluar dari water heater. Dalam perancangan alat water
heater ini
dipergunakan dua lapisan tabung. Lapisan pertama adalah ruang
yang digunakan
untuk proses pembakaran dan lapisan kedua adalah lapisan yang
diberi isolator
yang bertujuan agar kalor hasil pembakaran tidak banyak yang
keluar dari water
heater. Ada berbagai jenis isolator yang dapat digunakan, tetapi
harus dipilih
isolator yang tahan akan panas. Maka dipilih isolator udara
karena mudah didapat
sekaligus banyak mengandung oksigen ( ) untuk keperluan proses
pembakaran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
16
bahan bakar. Agar isolator udara dapat digunakan maka pada
lapisan tabung
bagian dalam dan bagian luar diberi lubang yang tembus ke dalam
dengan
diameter 1,5 cm untuk tabung luar dan tengah dengan jumlah
tabung tengah 70
lubang dan tabung luar 95 lubang. Sedangkan jumlah lubang tabung
dalam adalah
156 lubang dengan diameter 0,5 cm.
Tabel 2.4 Menunjukan Konduktivitas Termal Beberapa Media
(Holman,1993)
Bahan Konduktifitas Termal (k)
W/moC Btu/h.ft.
oF
Uap Air 0,0206 0,0119
Udara 0,024 0,0139
Wol Kaca 0,038 0,022
Serbuk gergaji 0,059 0,034
Kayu mapel / ek 0,17 0,096
Batu pasir 1,83 1,058
2.1.10 Laju Aliran kalor
Ketika air mengalir dalam pipa maka air tersebut memiliki
kecepatan
aliran, kecepatan aliran air dapat dihitung dengan persamaan
(2.1)
= 2.. r
m
A
m
(2.1)
Laju aliran massa air dapat dihitung dengan persamaan (2.2)
airm = mur 2 (2.2)
Pada persamaan (2.1) dan (2.2) :
m = laju aliran massa (kg/s)
= massa jenis air yang mengalir (kg/ )
= kecepatan aliran air (m/s)
r = jari-jari pipa air (m)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
17
Gambar 2.4 Laju Aliran Kalor Yang Terjadi Dalam Pipa Saluran
Air
Laju aliran kalor yang diterima oleh air yang mengalir dalam
water heater
dapat dihitung dengan persamaan (2.3)
outinairairair TTcmq (2.3)
Pada persamaan (2.3) :
airq = laju aliran kalor yang diterima air (watt)
airm = laju aliran air masuk ( kg /detik)
airc = kalor jenis air (J / kgoC)
Tin = suhu air masuk water heater (oC)
Tout = suhu air keluar water heater (oC)
Laju aliran kalor yang didapat dari proses pembakaran gas LPG
dapat
dihitung dengan persamaan (2.4)
gasq = gasgasCm (2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
gasm = massa gas LPG yang terpakai (kg/s)
gasC = kapasitas panas gas LPG ( J/kg), (1kkal = 4186,6 J)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
18
2.1.11 Efisiensi Dari Water Heater
Efisiensi dari water heater dapat dihitung dengan persamaan
(2.5)
%100xq
q
gas
air (2.5)
Pada persamaan (2.6) :
= Efisiensi dari water heater ( dalam %)
airq = Laju aliran kalor yang diterima air (watt)
gasq = Laju aliran kalor yang diberikan gas (watt)
2.2 Tinjauan Pustaka
2.2.1 Water Heater Yang Ada Dipasaran
Saat ini dipasaran tersedia banyak jenis water heater gas LPG
dengan
bentuk, model, serta kapasitas atau debit air panas yang
dihasilkan water heater
beraneka ragam mulai dari 5 liter sampai 10 liter per menit
untuk pemakaian
water heater di kalangan rumah tangga. Sedangkan untuk debit
yang lebih dari 10
liter/menit biasanya digunakan di hotel, rumah sakit ataupun
pabrik. Berikut ini
referensi pembuatan alat water heater yang mengacu pada water
heater yang
berada di pasaran seperti yang tersaji di bawah ini :
A. Model Rancangan Water Heater Gas LPG Yang Ada Di Pasaran
Saat ini di pasaran tersedia banyak jenis water heater gas LPG
dengan
beberapa model rancangan. Setiap rancangan dari water heater
yang ada saat ini
memiliki keunggulan dan kekurangan serta memiliki cara kerja
yang berbeda
juga. Di bawah ini di perlihatkan beberapa model rancangan water
heater gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
file:///D:/KULIAH/kik.docx
-
19
LPG beserta bagian bagian utama dari setiap rancangan water
heater gas LPG dan
juga cara kerjanya.
Gambar 2.5 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 1
Pada kontruksi water heater gas LPG tipe 1, seperti yang
terlihat pada
Gambar 2.5 Rancangan water heater Gas LPG tipe 1 ini memiliki
model lilitan
pipa saluran air yang melekat pada sebuah tabung. Saluran pipa
air tidak terkena
langsung panas api dari proses pembakaran, melainkan tabung
bagian dalamlah
yang dipanasi oleh api. Bagian luar dari tabung terdapat lilitan
pipa saluran air.
Jika tabung mengalami peningkatan suhu maka pipa saluran air
dari water heater
itu juga akan mengalami peningkatan suhu. Suhu air yang mengalir
dalam pipa
pun meningkat dan menjadi air panas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
20
Water heater tipe 1 ini memakai alat bantu tambahan berupa
blower. Agar
api hasil pembakaran dapat naik ke atas dan panas hasil
pembakaran bisa merata
memanasi dinding tabung bagian dalam yang dililiti pipa saluran
air water heater.
Keuntungan dari rancangan water heater tipe 1 ini adalah air
panas yang
dihasilkan memiliki debit yang tetap serta suhu yang tetap,
sehingga air panas
dapat terus mengalir secara kontinyu.
Gambar 2.6 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 2
Pada Gambar 2.6 rancangan water heater gas LPG tipe 2 terlihat
bahwa
pipa saluran air water heater kontak langsung dengan api. Jadi
rancangan water
heater tipe 2 ini memakai model pipa saluran air yang langsung
dipanasi oleh api
hasil pembakaran gas LPG.
Pada rancangan water heater tipe 2 ini juga menggunakan alat
bantu
berupa fan atau kipas udara. Tujuan agar api hasil pembakaran
menjadi besar dan
dapat memanasi seluruh pipa saluran air water heater.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
21
Keuntungan dari rancangan water heater tipe 1 ini adalah air
panas yang
dihasilkan memiliki debit yang tetap serta suhu yang tetap,
sehingga air panas
dapat terus mengalir secara kontinyu.
Gambar 2.7 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 3
Pada Gambar 2.7 rancangan water heater gas LPG tipe 3 terlihat
model
dari water heater ini berbentuk silinder atau tabung dan tidak
memiliki saluran
pipa air yang melingkar. Pada rancangan water heater gas tipe 3
ini, water heater
hanya mempunyai 2 pipa saluran air masuk dan keluar yang
terletak di atasnya.
Cara kerja water heater tipe 3 ini lebih sederhana dari tipe
sebelumnya,
hanya seperti memasak air. Prinsip kerjanya air panas masuk
kedalam water
heater hingga mencapai jumlah tertentu. Setelah air memenuhi
penampung air
yang ada di dalam water heater, api di bawahnya memanasi
penampung air
tersebut hingga suhu air meningkat dan air menjadi panas. Api
yang digunakan
dalam proses tersebut adalah hasil pembakaran gas LPG. Model
rancangan water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
22
heater tipe 3 ini memiliki kekurangan. Kurangannya adalah debit
dan suhu air
panas yang dihasilkan tidak bisa tetap atau kontinyu, karena air
harus ditampung
terlebih dahulu baru kemudian dipanasi oleh api hasil pembakaran
gas LPG.
Gambar 2.8 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 4
Pada Gambar 2.8 rancangan water heater gas LPG tipe 4 terlihat
model
rancangan water heater memiliki bentuk silinder serta tidak
mengunakan saluran
pipa air yang melingkar namun menggunakan penampung air.
Modelnya sama
dengan rancangan water heater gas LPG tipe 3 yang disajikan
dalam Gambar 2.7.
Walaupun modelnya sama namun rancangan water hater tipe 4
memiliki
variasi tambahan yaitu spiral heat excharger. Spiral heat
excharger berfugsi
memperlambat keluarnya gas buang sisa proses pembakaran dengan
cara proses
pembuangan gas buang sisa pembakaran dibuat dan diarahkan secara
berputar-
putar. Hal ini bertujuan agar panas dari gas buang sisa
pembakaran dapat
digunakan untuk membantu memanaskan air yang ada di dalam
penampung air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
23
yang terletak di dalam water heater. Model rancangan water
heater tipe 4 ini
memiliki kekurangan. Kurangannya adalah debit dan suhu air panas
yang
dihasilkan tidak bisa tetap atau kontinyu, karena air harus
ditampung terlebih
dahulu baru kemudian dipanasi oleh api hasil pembakaran gas
LPG.
B. Spesifikasi Water Heater Gas LPG Yang Ada Di Pasaran :
Berikut ini disajiakan beberapa data spesifikasi water heater
gas LPG yang
ada dipasaran saat ini :
1. Water Heater Gas Tipe X 1
Spesifikasi dari water heater tipe X 2 yang ada dipasaran
didapatkan
adalah sebagai berikut :
Gambar 2.9 Water Heater Gas Tipe X 1
Pemasangan : External/Internal
Ukuran ( PxLxT) mm : 369x290x127
Berat : 6,1 kg
Kapasitas Air Panas : 5 – 8 liter/menit
Temperatur Air Panas : 40 oC – 60
oC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
24
Konsumsi Gas : 0,5 kg/jam
Ignition : Baterai Ukuran D
Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar
Jumlah Outlet : 1-2
Outlet Gas : 0,5 inchi
Outlet Air Dingin : 0,5 inchi
Outlet Air Panas : 0,5 inchi
Tekanan Air Minimum : 0,2 Bar
2. Water Heater Gas Tipe X 2
Spesifikasi dari water heater tipe X 2 yang ada dipasaran
didapatkan
adalah sebagai berikut :
Gambar 2.10 Water Heater Gas Tipe X 2
Pemasangan : External/Internal
Ukuran ( PxLxT) mm : 425 x 290 x 127
Berat : 6,1 kg
Kapasitas Air Panas : 5 liter/menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
25
Temperatur Air Panas : 40 oC – 60
oC
Konsumsi Gas : 0,6 kg/jam
Ignition : Baterai Ukuran D
Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar
Jumlah Outlet : 1
Outlet Gas : 0,5 inchi
Outlet Air Dingin : 0,5 inchi
Outlet Air Panas : 0,5 inchi
Tekanan Air Minimum : 0,15 Bar
3. Water Heater Tipe X 3
Spesifikasi dari water heater tipe X 3 yang ada dipasaran
didapatkan
adalah sebagai berikut :
Gambar 2.11 Water Heater Gas Tipe X 3
Pemasangan : External/Internal
Ukuran ( PxLxT) mm : 380 x 288 x 141
Kapasitas Air Panas : 5 liter/menit
Temperatur Maksimal : 60 oC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
26
Konsumsi Gas : 0,46 kg/jam
Ignition : Baterai Ukuran D
Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar
Jumlah Outlet : 1-2
Input Gas : 0,5 inchi
Input Air Dingin : 0,5 inchi
Outlet Air Panas : 0,5 inchi
Tekanan Air Minimum : 0,1 Bar
2.2.2 Hasil Penelitian Water Heater Gas LPG
Putra, PH. (2012) telah melakukan penelitian water heater gas
LPG yang
berjudul “Water Heater Dengan Panjang Pipa 20 Meter Dan 300
Lubang Masuk
Udara Pada Dinding Luar” yang bertujuan : (a) Merancang dan
membuat water
heater , (b) Mendapatkan hubungan antara debit air dengan suhu
air keluar water
heater, (c) Mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju
perpindahan kalor
yang diterima oleh air, (d) mendapatkan hubungan antara debit
air dengan
efisisensi water heater. Penelitian tersebut dilakukan dengan
batasan-batasan
sebagai berikut : (a) Water heater yang dibuat memiliki dimensi
tinggi 90 cm, (b)
Diameter pada dinding luar 25 cm, (c) Diameter pada dinding
dalam 20 cm, (d)
Panjang pipa 20 meter, (e) Diameter bahan pipa 3/8 inci, (f) 300
lubang masuk
udara pada dinding luar, (g) 1005 lubang pada dinding dalam
water heater, (h) 6
buah sirip dari pipa berdiameter 3/8 inci, (i) Variasi dilakukan
pada besarnya debit
air masuk water heater. Dari hasil penelitian tersebut
didapatkan : (a) Water
heater yang dibuat mampu bersaing dengan water heater yang ada
dipasaran,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
27
yang mampu menghasilkan panas dengan temperature 42,9 C pada
debit 10
liter/menit (b) Hubungan antara debit air yang mengalir (m)
dengan temperature
air keluar water heater ( ) dapat dinyatakan dengan persamaan =
-0,027
+ 1,126 – 16,52 m + 129,9 (m dalam liter/menit, dalam C ) d
(c)
Hubungan antara debit air yang mengalir dengan laju perpindahan
kalor
dinyatakan dengan persamaan = 17,09 + 489 + 439 m + 3654 (m
dalam liter/menit, dalam watt) dan (d) Hubungan antara debit air
yang
mengalir dengan efisisensi water heater dapat dinyatakan dengan
persamaan =
0,077 - 2,208 + 19,84 m + 16,50 ( m dalam liter/menit, dalam %)
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
28
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1 Perancangan Water Heater Gas
Langkah pertama dalam pembuatan water heater gas adalah
merancang
bentuk dan model water heater. Pada Gambar 3.1 sampai Gambar
3.6
memperlihatkan gambar rancangan water heater mulai dari
rancangan pipa
saluran air sampai tabung water heater dan bentuk akhir dari
water heater.
Gambar 3.1 Saluran Pipa Air Water Heater
Gambar 3.1 merupakan gambar rancangan pipa saluran air water
heater.
Pipa saluran air menggunakan material yang mudah menyerap kalor
yaitu material
tembaga. Panjang pipa saluran air adalah 8 meter dan memiliki
diameter 0,5 inci.
Pipa dirancang dengan bentuk spiral dengan 2 putaran lintasan
melingkar. Tujuan
dibuat 2 putaran melingkar agar tinggi pipa tidak terlalu
tinggi, sehingga ukuran
alat tidak terlalu besar dan diharapkan pipa dapat menyerap
kalor dengan
sempurna karena dekat dengan api dari kompor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
29
Gambar 3.2 Pipa Saluran Air Water Heater Dengan Sirip
Tembaga
Gambar 3.2 merupakan gambar rancangan saluran pipa air water
heater
yang diberi sirip. Tujuan dari pemberian sirip adalah memperluas
permukaan
kalor. Dalam rancangan pipa air water heater sirip sangat
membantu pipa saluran
air menangkap kalor dari api hasil proses pembakaran gas LPG.
Sirip dibuat dari
bahan pipa tembaga dengan diameter 0,5 inci. Sirip dibuat dengan
model tegak,
hal ini bertujuan agar sirip dapat dipasang dengan mudah.
Pada rancangan water heater ini. Sirip dipasang pada bagian
lingkaran luar
dari pipa saluran yang berjumlah 3 sirip dengan tinggi 24 cm.
Sirip juga pasang
pada bagian celah antara lingkaran pipa bagian dalam dan
lingkaran pipa bagian
luar. Pada bagian ini sirip yang dipasang berbentuk elips dan
dipasang tegak
berjumlah 4 sirip dengan tinggi 24 cm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
30
Gambar 3.3 Tabung Water Heater
Gambar 3.3 merupakan gambar rancangan tabung water heater.
Tabung
water heater menggunakan bahan plat galvalum. Dipilihnya plat
galvalum sebagai
bahan tabung water heater, karena ketahanan plat tersebut
terhadap suhu yang
tinggi dan korosi. Ada 3 lapisan tabung yang digunakan. Lapisan
tabung pertama
mempunyai diameter 10 cm dengan tinggi 30. Lapisan tabung ke dua
mempunyai
diameter 25 cm dengan tinggi 30 cm. Lapisan tabung ke tiga
mempunyai diamter
30 dengan tinggi 30 cm. Semua lapisan tabung diberi lubang
saluran udara.
Lubang saluran udara digunakan sebagai jalan masuknya oksigen
yang
mendukung proses pembakaran dan diguanakan sebagai isolator
udara. Jumlah
lubang pada lapisan pertama adalah 156 lubang dengan diameter
0,5 cm.
Sedangkan jumlah lubang pada lapisan luar adalah 95 lubang
dengan diameter 1,5
cm, dimana lubang pada lapisan luar langsung tembus ke lapisan
yang ke 2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
31
Gambar 3.4 Water Heater Tampak Samping
Gambar 3.5 Water Heater Tampak Atas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
32
Gambar 3.6 Water Heater Tampak Bawah
Gambar 3.7 Water Heater Dengan Tutup Atas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
33
Gambar 3.7 merupakan gambar bentuk akhir water heater yang
dibuat
dalam penelitian ini. Water heater juga dilengkapi dengan tutup
pada bagian atas
water heater. Tutup water heater bisa diatur ketinggianya.
Tujuanya untuk
mengatur volume gas buang yang keluar dari dalam water
heater.
3.2 Menentukan Bahan Untuk Membuat Water Heater
Dalam perancangan water heater ini dipilih bahan pipa dari
material
tembaga. Bagian casing tabung luar dan dalam menggunakan
kontruksi rangka
besi. Besi yang digunakan adalah besi nako dan besi strip.
Setelah itu rangka
dilapisi plat galvalum, dengan tujuan agar water heater memiliki
kontruksi yang
kokoh dan tahan terhadap korosi.
3.3 Peralatan Yang Digunakan Dalam Pembuatan Water Heater
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan alat water
heater gas
LPG adalah mesin las listrik, gerinda, gergaji besi otomatis,
mesin bor set, gergaji
besi manual, obeng, mistar, meteran, alat pemotong plat, gunting
plat, tang
kombinasi, palu, kunci pas ring set, tabung gas LPG, regulator
high pressure,
kompor gas high pressure.
Gambar 3.8 Mesin Las Listrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
34
Mesin las listrik digunakan dalam pembuatan rangka water heater.
Dengan
memakai proses pengelasan untuk metode penyambungan rangkanya,
diharapkan
water heater gas yang dibuat akan memiliki kontruksi yang kuat
dan tahan lama.
Gambar 3.9 Gerinda Dan Mesin Pemotong Besi
Gerinda digunakan untuk menghaluskan permukaan suatu benda.
Dalam
proses pembuatan water heater gas, gerinda banyak digunakan
untuk
menghaluskan dan meratakan permukaan bekas proses pengelasan.
Sedangkan
mesin pemotong besi digunakan untuk memotong besi. Besi yang
dipotong adalah
besi nako dan besi strip, dimana besi tersebut adalah bahan
utama pembuatan
rangka water heater gas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
35
Gambar 3.10 Bor Set
Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang dilakukan
pada
rangka water heater yang digunakan untuk pemasangan paku keling.
Lubang juga
dibuat pada seluruh tabung yang melapisi water heater sebagai
isolator udara.
Gambar 3.11 Gergaji Besi
Gergaji besi digunakan untuk memotong besi. Besi yang
dipotong
menggunakan gergaji besi adalah besi strip dan besi nako. Dimana
besi tersebut
digunakan sebagai bahan utama pembuatan rangka water heater.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
36
Gambar 3.12 Obeng Dan Mistar
Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng
yang
digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Sedangkan mistar
digunakan untuk
mengukur panjang dari suatu benda.
Gambar 3.13 Meteran
Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda. Dalam
pembuatan water heater, meteran banyak digunakan untuk mengukur
panjang dan
ukuran pada besi naco, besi strip dan plat galvalum.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
37
Gambar 3.14 Alat Pemotong Plat Dan Gunting Plat
Alat pemotong plat dan gunting plat digunakan untuk memotong
plat,
dalam hal ini adalah plat galvalum. Untuk pemotongan plat yang
tergolong besar
maka pemotongan harus menggunakan alat pemotong. Sedangkan untuk
plat
yang ukuranya tergolong kecil, proses pemotonganya hanya perlu
menggunakan
gunting plat saja.
Gambar 3.15 Tang Kombinasi Dan Palu
Tang kombinasi digunakan untuk memotong kawat. Selain itu
tang
kombinasi juga digunakan untuk menarik dan mengikat kawat agar
kencang.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
38
3.16 Kunci Pas Ring Set
Kunci pas ring set digunakan untuk mengencangkan baut yang ada
pada
water heater. Baut yang dikencangkan menggunakan kunci ini
diantaranya adalah
baut-baut pengikat sirip dan baut pengatur tinggi tutup dari
water heater.
Gambar 3.17 Tabung Gas LPG 3 kg
Karena sumber pemanas air menggunakan tenaga gas. Maka dalam
penelitian ini gas yang digunakan adalah gas LPG produksi
pertamina. Bisa
menggunakan gas LPG ukuran 3 kg maupun 12 kg. Dimana gas LPG
jenis dan
ukuran tersebut tersedia banyak di pasaran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
39
Gambar 3.18 Regulator Gas High Pressure Dan Selang Gas
Dalam perancangan water heater gas ini, digunakan tipe regulagor
gas
high pressure atau tekanan tinggi. Tujuan penggunaan regulator
gas bertekanan
tinggi agar gas yang disalurkan ke kompor.
Gambar 3.19 Kompor Gas High Pressure
Dalam perancangan water gas LPG ini, kompor gas yang
digunakan
adalah kompor gas tipe high pressure atau bertekanan tinggi.
Dipilihnya kompor
gas bertekanan tinggi bertujuan agar api yang dihasilkan dalam
proses
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
40
pembakaran besar dan water heater dapat menghasilkan air panas
dengan suhu
yang tinggi.
3.4 Proses Pembuatan Alat Water Heater Gas
Proses pengerjaan water heater dikerjakan tahap demi tahap,
berikut ini
tahap pengerjaannya :
1. Perancangan dan pembuatan desain water heater
Perancangan bertujuan mencari bentuk kontruksi dari water heater
yang
akan dibuat. Proses perancangan dilakukan dengan cara membuat
gambar sketsa
dengan cara manual lalu digambar dengan menggunakan program
solidwork.
Benda digambar adalah dimensi ukuran water haeter, model water
heater dan
bentuk water heater.
2. Pemilihan dan penyediaan bahan
Pemilihan dan penyediaan bahan ditentukan setelah mendapat
gambar
dimensi serta bentuk dari water heater yang akan dibuat. Dari
gambar tersebut
maka dipilih bahan sebagai berikut :
A. Pipa tembaga
Digunakan untuk membuat pipa saluran air water heater serta
digunakan
untuk membuat sirip. Dipilihnya pipa tembaga karena pipa tembaga
memiliki
konduktifitas termal bahan yang tinggi, sehingga mudah dalam
menghantarkan
kalor atau panas. Dalam perancangan ini dipilih bahan pipa
tebaga dengan
diamater 0,5 inci. Pipa tembaga dengan panjang 8 meter digunakan
sebagai bahan
pembuatan pipa saluran air water heater dan pipa tembaga dengan
panjang 2
meter digunakan sebagai bahan membuat sirip water heater.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
41
Gambar 3.20 Bahan Pipa Tembaga
B. Besi strip dan besi nako dengan ukuran 0,8 cm x 0,8 cm
Besi digunakan untuk membuat rangka dari water heater. Rangka
yang
dibuat adalah rangka bagian dalam dan rangka bagian luar. Hal
ini bertujuan agar
kontruksi dari water heater kokoh dan kuat.
Gambar 3.21 Besi Strip
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
42
Gambar 3.22 Besi Nako
C. Plat galvalum
Plat galvanum dipilih karena ketahananya terhadap panas dan
korosi. Plat
galvalum digunakan untuk melapisi rangka bagian dalam dan luar
water heater
yang dibuat.
Gambar 3.23 Pelat Galvalum
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
43
D. Paku keling alumunium
Paku keling digunakan untuk memasang plat galvalum pada rangka.
Hal
yang mendasari di pilihnya paku keling sebagai alat pengikat
antara plat dengan
rangka karena paku keling mudah dibongkar pasang jika ada
kesalahan atau saat
penyempurnaan water heater kedepanya.
3. Proses pengerjaan water heater
Dalam proses pengerjaan terbagi dalam beberapa langkah. Hal
ini
bertujuan agar nantinya bentuk dari water heater ketika jadi
sesuai dengan desain
yang sudah dibuat. Berikut ini langkah-langkah pengerjaannya
:
A. Memotong pipa tembaga
Langkah pertama adalah memotong pipa tembaga agar sesuai
dengan
desain yang dibuat. Pipa tembaga dengan panjang 10 meter
dipotong dengan
ukuran 8 meter sebagai bahan pipa saluran air dan 2 meter
sebagai bahan
membuat sirip. Setelah dipotong pipa tembaga dengan panjang 8
meter dibuat
melingkar dengan cara dirol dengan model 2 tingkat.
Gambar 3.24 Proses Pemotongan Pipa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
44
B. Mengerol pipa tembaga
Proses pengerolan dilakukan dengan menggunakan alat rol pipa
tembaga
dan sebuah tabung (menggunakan panci besi) yang digunakan
sebagai penahan
pipa saat dirol. Selain untuk menahan penggunaan panci besi
bertujuan agar dapat
terbentuk model rol pipa 2 tingkat dan menghasilkan model
pengerolan dengan
diameter lengkungan yang berbeda. Diameter lengkungan pipa
bagian dalam 18
cm dan diameter lengkungan pipa bagian luar 20 cm.
Gambar 3.25 Pengerolan Pipa Saluran Air
C. Membuat sirip
Sirip dibuat dari bahan bahan pipa tembaga. Pipa tembaga yang
digunakan
memiliki diameter 0,5 cm. Sirip dibuat dengan memotong dan
meluruskan pipa
tembaga. Sirip dipasang secara vertikal, dengan tujuan agar
pemasangnanya
mudah dan cepat menyalurkan panas dari api kompor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
45
Gambar 3.26 Pembuatan Sirip Tembaga
D. Pemasangan sirip pada pipa water heater
Sirip dipasang pada bagian diameter luar dari lengkungan pipa
saluran air.
Sirip juga dipasang diantara celah diameter lengkungan tingkat
pertama dan
lengkungan pipa kedua. Sirip dipasang secara manual menggunakan
kawat besi
dan baut agar sirip terpasang dengan kencang pada pipa saluran
air.
Gambar 3.27 Pipa Saluran Air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
46
E. Membuat rangka water heater
Rangka dibuat dengan tujuan agar water heater memiliki kontruksi
yang
kuat serta kokoh. Selain itu penggunaan rangka bertujuan agar
dalam pemasangan
plat penutup luar dan dalam dari water heater dapat dilakukan
dengan mudah.
Dengan menggunakan rangka, diharapkan plat akan terpasang dengan
sempurna
dan tidak mudah melengkung atau bengkok. Rangka dibuat
menggunakan besi
strip dan besi nako ukuran 0,8 x 0,8 cm setelah besi di bentuk
semua besi tadi di
satukan dengan cara dilas menggunakan las listrik.
Gambar 3.28 Rangka Atas dan Bawah Tabung Water Heater
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
47
Gambar 3.29 Proses Pembuatan Rangka Water Heater
Gambar 3.30 Rangka Water Heater
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
48
F. Memasang pipa tembaga ke rangka water heater
Pipa tembaga dipasang ke rangka dengan cara dikaitkan dengan
besi strip.
Besi strip tersebut direkatkan ke pipa saluran air sehingga pipa
saluran air
terpasang sempurna ke rangka water heater.
Gambar 3.31 Pemasangan Saluran Pipa Air Ke Rangka
G. Memasang plat galvalum ke rangka water heater
Proses pemasangan plat galvalum dilakukan setelah pipa saluran
air
dipasang pada rangka bagian dalam dari water heater. Setelah itu
tabung pertama
di las pada rangka tabung kedua dengan penambahan besi sebagai
penguat
diantara celah tabung dalam dan tabung luar water heater.
Setelah rangka bagian
luar disatukan dengan rangka bagian dalam, rangka bagian luar di
lapisi dengan
plat galvalum. Pemasangan plat galvalum ke rangka water heater
menggunakan
metode paku keling.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
49
Gambar 3.32 Pemasangan Plat Galvalum Ke Rangka
H. Membuat lubang saluran udara
Lubang udara dibuat dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan
oksigen
yang sangat berguna bagi proses pembakan. Jumlah oksigen sangat
menentukan
tinggi atau tidaknya kalor yang dihasilkan dari proses
pembakaran. Selain itu
lubang udara juga difungsikan sebagai isolator udara. Lubang
udara dibuat dengan
diameter 1,5 cm, lubang udara pada tabung bagian dalam dan luar
dibuat dengan
ukuran diameter yang sama.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
50
I. Hasil Pembuatan
Gambar 3.33 memperlihatkan gambar water heater gas LPG yang
telah
selesai dibuat.
Gambar 3.33 Water Heater Gas LPG
J. Pemasangan water heater ke kompor gas LPG
Pemasangan water heater ke atas kompor dapat dilakukan dengan
mudah,
tidak rumit dan sederhana. Diameter water heater sama dengan
diameter tungku
dari kompor yang digunakan yaitu kompor bertungku besar. Namun
jika
menggunakan kompor model lain pemasanganya juga mudah tinggal
diseuaikan
saja dengan posisi dari water heater.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
51
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Benda Uji
Benda uji yang digunakan adalah alat water heater energi gas
LPG. Water
heater berbentuk tabung. Tinggi water heater adalah 30 cm dan
berdiameter 30
cm. Water heater memiliki 3 tabung yang diberi lubang udara.
Tabung dalam
memiliki diameter 10 cm dengan 156 lubang udara dengan diameter
0,5 cm.
Tabung tengah memiliki diameter 25 cm dengan 70 lubang udara
dengan diameter
1,5 cm. Tabung luar memiliki diameter 30 cm dengan 95 lubang
udara dengan
diameter 1,5 cm. Bahan pipa air tebuat dari tembaga dengan
panjang 8 meter
dengan model pengerolan bertingkat dan bersirip. Water heater
juga memiliki
tutup yang bisa diatur ketinggiannya.
Gambar 4.1 Water Heater Gas LPG
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
52
4.2 Prinsip Kerja Water Heater Gas
Prinsip kerja water heater gas yang dibuat dalam penelitian ini
terbagi
dalam 3 proses yaitu (A) proses pembakaran dan penyerapan kalor,
(B) input (air
masuk ke dalam water heater), (C) output (air keluar dari water
heater) :
A. Proses pembakaran dan penyerapan kalor
Proses pemanasan dalam water heater diawali dengan proses
pembakaran
yang terjadi secara langsung dari gas LPG. Dalam proses ini
harus ditunggu
beberapa saat, agar proses perpindahan panas konduksi dari api
ke pipa saluran air
terjadi dengan sempurna. Proses selanjutnya adalah memasukan air
ke pipa
saluran air jika panasya sudah cukup.
B. Input (air masuk ke dalam water heater)
Proses input adalah proses pemasukan air ke pipa saluran air
water heater.
Dalam proses ini memanfaatkan perpindahan panas secara konveksi.
Dimana
terjadi perpindahan panas dari permukaan dalam pipa saluran air
ke air yang
mengalir di dalamnya.
C. Output (air keluar dari water hater)
Proses output adalah proses keluarnya air dari water heater. Air
keluar
dengan suhu yang sudah meningkat dan menjadi panas. Pada proses
ini suhu air
keluar diukur dengan menggunakan termokopel untuk mengetahui
peningkatan
suhu airnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
53
4.3 Skematik Alat Penelitian
Skematik pengujian water heater gas LPG disajikan pada Gambar
4.2.
Gambar 4.2 Skematik Penelitian Water Heater
Untuk mengalirkan air menuju alat water heater diperlukan adanya
air dan
kran. Kran digunakan sebagai pengatur jumlah debit air yang
digunakan untuk
mengaliri water heater. LPG digunakan sebagai bahan bakar kompor
untuk
memanasi air yang mengalir di dalam water heater. Untuk mengukur
suhu air
masuk dan suhu air keluar menggunakan termokopel digital.
4.4 Alat Bantu Penelitian
Alat – alat yang digunakan dalam penelitian water heater
berbahan bakar
LPG adalah sebagai berikut :
A. Kompor Gas LPG, digunakan sebagai sumber api pemanas water
heater.
B. Gas LPG, sebagai bahan bakar pada water heater.
C. Sumber air dengan kran, sebagai sumber air yang dialirkan ke
water heater.
D. Selang air, sebagai media penghubung kran air dengan saluran
inlet water
heater.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
54
E. Gelas ukur, sebagai pengukur volume air.
F. Termokopel, sebagai alat ukur suhu air masuk dan keluar dari
water heater .
G. Stopwatch, sebagai pengukur waktu.
H. Mur, baut dan klem, digunakan untuk pengencang.
Gambar 4.3 Termokopel Digital
Gambar 4.4 Gelas Ukur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
55
4.5 Alur Penelitian
Alur penenlitian dalam penelitian water heater ini adalah
1. Menyiapkan water heater yang akan diteliti.
2. Menyiapkan kompor gas beserta tabung gas LPG dan
kelengkapannya seperti
selang regulator.
3. Menimbang gas LPG sebelum digunakan.
4. Meletakkan water heater ke atas kompor gas.
5. Menghubungkan selang dari sumber air ke saluran masuk dari
water heater.
6. Menyalakan kompor dan ditunggu sampai keadaan panas water
heater sesuai.
7. Memasukan air ke water heater dengan cara mengatur debitnya
dengan kran
air.
8. Mengukur suhu air panas yang dihasilkan water heater dengan
termokopel.
9. Mengukur debit air panas yang dihasilkan water heater dengan
gelas ukur 1
liter dan stopwatch untuk mengukur waktu.
10. Menimbang berat gas LPG setelah digunakan.
11. Mengolah data yang didapatkan selama penelitian.
12. Menyimpulkan data hasil penelitian.
4.6 Variasi Penelitian
Variasi yang dilakukan dalam penelitian adalah mengatur besar
debit air
yang mengalir dalam water heater. Variasi juga dilakukan pada
tutup water
heater, dengan cara mengatur tinggi tutup water heater. Variasi
pertama kondisi
tutup water heater tertutup rapat, variasi kedua10 putaran tutup
water heater dan
variasi yang ketiga adalah 20 putaran tutup water heater.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
56
4.7 Cara mendapatkan data
Dalam penelitian ini terdapat beberapa parameter yang diukur.
Beberapa
parameter yang diukur adalah temperatur air yang masuk ke water
heater,
temperatur air yang keluar dari water heater, kecepatan aliran
air, debit aliran air
yang mengalir dalam water heater, laju aliran kalor yang
diterima air, laju aliran
kalor dari proses pembakaran gas LPG, serta efisisensi yang
dihasikan water
heater. Dalam pengambilan data, dilakukan variasi tutup water
heater. Variasi
pertama adalah kondisi tutup rapat, lalu selanjutnya
divariasikan 10 putaran tutup
dan variasi yang terakhir adalah 20 putaran tutup. Semua data
yang didapat
nantinya akan dibandingkan.
4.8 Cara Mengolah Data
Langkah pengolahan data pada penelitian water heater ini adalah
sebagai
berikut :
a. Hubungan antara debit air dengan suhu air yang keluar dari
water heater.
b. Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang
keluar water heater.
c. Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater.
Untuk memudahkan mendapatkan kesimpulan dari data yang diolah,
maka
perbandingan data disajikan dalam bentuk grafik.
4.9 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Hasil hitungan persamaan hubungan antara debit air dengan suhu
air dari
water heater dapat dilakukan dengan memanfaatkan program dari
Microsoft
Excel.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
57
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Penelitian
Hasil yang didapatkan dalam penelitian water heater gas meliputi
: suhu
air masuk (Tin), suhu air keluar (Tout) dan debit air disajikan
pada Tabel 5.1 sampai
Tabel 5.3. Pengujian dilakukan dengan variasi putaran tutup
water heater.
Pengujian pertama tutup masih dalam kondisi rapat, kemudian
dilakukan variasi
pembukaan tutup dengan cara memutar tutup. Putaran tutup
sebanyak 10 putaran
dan 20 putaran. Aliran gas pada kompor diposisikan pada posisi
maksimum. Air
yang digunakan berasal dari kran. Untuk menentukan debit
dilakukan pengaturan
putaran pembukaan kran air.
Tabel 5.1 Data Pengujian Water Heater Dengan Kondisi Tutup
Tertutup Rapat
No Debit air
(liter/menit)
Suhu air masuk
Tin (°C)
Suhu air keluar
Tout(°C) ∆T (°C)
1 48 26 28,7 2,7
2 39,6 26 29,9 3,9
3 25,2 26 31,4 5,4
4 20,4 26 33,2 7,2
5 14,4 26 34,2 8,2
6 10,8 26 39,9 13,9
7 9 26 43,1 17,1
8 6,6 26 46,5 20,5
9 4,2 26 57 31
10 2,4 26 84,6 58,6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
58
Tabel 5.2 Data Pengujian Water Heater Dengan Tutup Terbuka 10
Putaran
No Debit air
(liter/menit)
Suhu air masuk
Tin (°C)
Suhu air keluar
Tout (°C) ∆T (°C)
1 52,8 26 28,9 2,9
2 37,4 26 29,9 3,9
3 25,4 26 31,2 5,2
4 16,8 26 34,2 8,2
5 14,4 26 37 11
6 10,8 26 39,8 13,8
7 8,4 26 42,8 16,8
8 7,2 26 46,2 20,2
9 6 26 48,4 22,4
10 1,6 26 91,2 65,2
Tabel 5.3 Data Pengujian Water Heater Dengan Tutup Terbuka 20
Putaran
No Debit air
(liter/menit)
Suhu air masuk
Tin (°C)
Suhu air keluar
Tout (°C) ∆T (°C)
1 48 26 28,6 2,6
2 40,2 26 29,5 3,5
3 37,2 26 30,7 4,7
4 22,8 26 32,6 6,6
5 15,6 26 34,2 8,2
6 12 26 37,3 11,3
7 10,2 26 38,3 12,3
8 7,2 26 43,4 17,4
9 5,4 26 53,3 27,3
10 1,4 26 98,3 72,3
Catatan :
1. Kondisi tutup water heater terbuka 10 putaran adalah kondisi
tutup terbuka
didapat dengan cara memutar tutup water heater sebanyak 10
putaran.
2. Kondisi tutup water heater terbuka 20 putaran adalah kondisi
tutup terbuka
didapat dengan cara memutar tutup water heater sebanyak 20
putaran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
59
5.2 Perhitungan
Perhitungan kecepatan air rata rata Um, laju aliran massa air
dan laju aliran
kalor q yang diserap air dilakukan dengan mempergunakan data
data seperti
tersaji pada Tabel 5.1. Sebagai contoh perhitungan diambil data
hasil pengujian
untuk kondisi tutup rapat diambil pada saat debit 9 liter/
menit.
Diketahui :
Diameter dalam pipa saluran air : 0,5 inci = 1,2700 cm = 0,01270
m
Jari jari pipa saluran (r) : 0,00635 m
Massa jenis air (ρ) : 1000 kg/m3
Kalor jenis air (cair) : 4179 J/(kgoC)
Laju aliran massa gas (mgas) : 0,044 kg/menit
Kapsitas panas gas (Cgas) : 11900 kkal/kg (=11900 x 4186,6
J/kg)
A. Perhitungan Kecepatan air rata rata ( um )
Perhitungan kecepatan air rata rata um yang mengalir di dalam
saluran pipa
air mempergunakan persamaan
smr
airdebit
mpipapenampangluas
smairdebitum /
)(
)/(22
3
(5.1)
Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9 liter/menit.
(data lain pada
Tabel 5.4). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m3/s.
smxs
mx
menit
literairdebit /10150,0
60
1099 3333
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
60
Kecepatan air rata rata um :
)/(,2
smr
airdebitum
sm
mx
smxum
/18,1
00635,014,3
/10150,022
33
B. Perhitungan laju aliran massa air ( ̇air )
Perhitungan laju aliran massa air mair di dalam saluran pipa
air
mempergunakan persamaan (2.2)
airkecepatanpenampangluasjenismassamair mur2
.
Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9 liter/menit.
(data lain pada
Tabel 5.4)
skgxmair /18,100635,014,31000 2 skg /1494,0
C. Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air (qair)
Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam
saluran pipa
mempergunakan persamaan (2.3)
airq wattTTairjeniskalormassaair inout
wattTTcm inoutairair .
Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9 liter/menit dan
laju aliran
massa air = 0,1494 kg/s. (data lain pada Tabel 5.4)
261,4341791494,0 airq
kW
watt
676,10
)1,17)(342,624(
*Catatan : 1 watt = J/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN
TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
61
D. Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas (qgas)
Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan oleh gas di luar
saluran pipa
mempergunakan persamaan (2.4)
q gas = (laju aliran massa).(kapasitas panas) kW
gasq )6,4186.11900.()60(
044,0 kW535,36
E. Efisiensi Water Heater
Perhitungan Efisiensi water heater (η) kompor gas dapat
menggunakan
persamaan (2.5)
%100xq
q
gas
air
%100535,36
676,10x %221,29
Hasil per