PEMANA AS AIR TE Di P FA U ENAGA GA SALU iajukan untu Mempero Progra Jur C N PROGRAM JURUS AKULTAS UNIVERSI Y i AS LPG DE URAN GAS Skripsi uk memenuh oleh gelar S am Studi Te rusan Tekni Disusun ol CHRISMAD NIM : 0952 M STUDI T SAN TEKN SAINS DA ITAS SANA YOGYAKA 2014 ENGAN V S BUANG i hi salah satu Sarjana Tekn eknik Mesin k Mesin leh : DIKA 14065 TEKNIK M NIK MESIN AN TEKNO ATA DHA ARTA VARIASI PE u syarat nik n MESIN N OLOGI RMA EMBUKAA AN PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
Embed
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIrepository.usd.ac.id/1400/2/095214065_full.pdf · 2015. 10. 21. · “Kebijaksanaan akan memelihara engkau, kepandaian akan menjaga engkau”
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PEMANAAS AIR TE
Di
P
FA
U
ENAGA GA
SALU
iajukan untu
Mempero
Progra
Jur
C
N
PROGRAM
JURUS
AKULTAS
UNIVERSI
Y
i
AS LPG DE
URAN GAS
Skripsi
uk memenuh
oleh gelar S
am Studi Te
rusan Tekni
Disusun ol
CHRISMAD
NIM : 0952
M STUDI T
SAN TEKN
SAINS DA
ITAS SANA
YOGYAKA
2014
ENGAN V
S BUANG
i
hi salah satu
Sarjana Tekn
eknik Mesin
k Mesin
leh :
DIKA
14065
TEKNIK M
NIK MESIN
AN TEKNO
ATA DHA
ARTA
VARIASI PE
u syarat
nik
n
MESIN
N
OLOGI
RMA
EMBUKAA
AN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
THE VVARIATIO
As
To Ob
in
MECHAN
MECH
SCIE
ON OF OPE
WITH
s Partial Ful
btain The D
n Mechanica
Mechanica
C
Studen
NICAL EN
HANICAL
ENCE AND
SANATA D
Y
ii
ENING AIR
LPG GAS
Final Proj
lfillment Of
Degree In M
al Engineeri
al Engineeri
Created b
CHRISMAD
nt Number :
NGINEERI
ENGINEE
D TECHNO
DHARMA
YOGYAKA
2014
R EXHAUS
S BURNING
ject
f The Requi
echanical E
ing Study P
ing Departm
by :
DIKA
095214065
NG STUDY
ERING DEP
OLOGY FA
A UNIVERS
ARTA
ST WATER
G
irement
Engineering
rogram
ment
5
Y PROGR
PARTMEN
ACULTY
SITY
R HEATER
RAM
N
R
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
September 2014
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Oktober 2014
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
MOTTO
“Kebijaksanaan akan memelihara engkau, kepandaian akan menjaga engkau”
(Amsal 2:11)
“Seseorang yang melakukan kesalahan dan tidak memperbaikinya, telah melakukan satu kesalahan lagi.”
“Keberhasilan terbesar kita bukanlah karena tidak pernah gagal, tetapi bagaimana kita bangkit setiap kali kita mengalami
kegagalan.!”
(Confucius)
“Orang-orang yang berhenti belajar akan menjadi pemilik masa lalu. Orang-orang yang masih terus belajar, akan menjadi pemilik masa depan.”
(Mario Teguh)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan kepada :
Tuhan Yang Maha Kuasa
Orang Tuaku
Istriku
Adikku
Semua teman – temanku
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir berjudul
“Pemanas Air Tenaga Gas LPG dengan Variasi Pembukaan Saluran Gas Buang.“
tidak memuat karya yang pernah diajukan dan dibuat di perguruan tinggi manapun,
serta sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat pula karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis
diacu dalam naskah ini dan disebutkan di dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 23 Mei 2014
Penulis
Chrismadika
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Chrismadika
Nomor Mahasiswa : 095214065
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
PEMANAS AIR TENAGA GAS LPG DENGAN VARIASI PEMBUKAAN SALURAN GAS BUANG
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me-ngalihkan
dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,
mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya 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, ______________
Yang menyatakan
Chrismadika
Oktober 2014
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
INTISARI
Penelitian ini bertujuan untuk membuat water heater untuk menghasilkan air panas, menentukan water heater terbaik dari berbagai hasil water heater dengan pembukaan 2,5 cm , 17 cm , 10 cm , 24 cm, tanpa penutup, mendapatkan suhu keluar water heater, dan mengetahui efisiensi pemanas air.
Water heater yang dirancang berbentuk segi panjang dengan dimensi panjang dinding terluar 42 cm, lebar dinding terluar 42 cm, dan tinggi 600 cm, sedangkan ukuran panjang dinding dalam adalah 32 cm dan lebar dinding dalam 32 cm, pipa tembaga berdiameter 3/8 inchi dengan panjag pipa 15 meter dibuat spiral dilengkapi dengan sirip dari plat tembaga 0.2 mm yang dipotong kecil-kecil dan diselipkan diantara kumparan dengan cara melilitkan pada sepanjang pipa spiral, water heater ini tanpa lubang ventilasi pada dinding. Variasi yang dilakukan pada besarnya debit air yang mengalir kedalam water heater dengan pergeseran celah plat penutup tungku water heater dan percobaan serta data hasil percobaan diambil di laboraorium Teknik Mesin Sanata Dharma. Hasil dari penelitian percobaan ini adalah : a. Rancangan dan pembuatan water heater telah berhasil dibuat dengan baik, dan
unjuk kerja dari alat ini mampu untuk menghasilkan air panas. b. Hasil percobaan water heater tanpa lubang dengan variasi terakhir yakni
bukaan penuh dengan debit air keluar sebesar 5,7 liter / menit dan temperatur air keluar 43,8 °C dengan efisiensi sebesar 76,5% lebih tinggi 16,5% dari efisiensi umum alat masak yakni 60% merupakan kondisi paling baik dari setiap percobaan yang telah dilakukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
KATA PENGANTAR
Penulis menghaturkan puji dan syukur atas segala rahmat dan karunia-Nya,
sehingga Tugas Akhir ini dapat terlaksana dengan baik. Tugas Akhir ini adalah
persyaratan untuk mencapai sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Tugas Akhir ini di beri judul “Pemanas Air Tenaga Gas LPG dengan Variasi
Pembukaan Saluran Gas Buang “. Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini
karena adanya bantuan dan kerjasama dari bebagai pihak. Pada kesempatan ini
perkenankan Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Romo T. Agus Sriyono SJ, selaku Direktur ATMI Surakarta yang telah
memberi kesempatan untuk studi lanjut di Universitas Sanata Dharma
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konveksi udara dengan permukaan panas ............................................ 8
Gambar 2.2 Contoh pipa bersirip. ........................................................................... 13
Gambar 2.4 Diagram segitiga terjadinya nyala api. ................................................ 23
Gambar 2.5 Water heater Gas Tipe X-1 ................................................................. 27
Gambar 2.6 Water heater Gas Tipe X-2 ................................................................. 28
Gambar 2.7 Water heater Gas Tipe X-3 ................................................................. 28
Gambar 2.8 Konstruksi tangki penampungan water heater ................................... 29
Gambar 2.9 Konstruksi tangki penampungan dan turbulator water heater ............ 30
Gambar 2.10 Konstruksi tangki penampungan dan pipa spiral water heater ......... 31
Gambar 2.11 Konstruksi tanpa tangki penampungan water heater ........................ 32
Gambar 3.1 Tungku water heater ........................................................................... 40
Gambar 3.2 Rancangan dan pola hasil dari pembuatan penukar kalor ................... 41
Gambar 3.3 Pasak penyangga penukar kalor .......................................................... 42
Gambar 3.4 Tungku water heater. .......................................................................... 45
Gambar 3.5 Hasil rakitan water heater ................................................................... 46
Gambar 4.1 Skema pengujian water heater ............................................................ 47
Gambar 4.2 Pembukaan penutup 2,5 cm ................................................................ 48
Gambar 4.4 Pembukaan penutup 10 cm ................................................................. 48
Gambar 4.3 Pembukaan penutup 17 cm ................................................................. 49
Gambar 4.5 Pembukaan penutup 24 cm ................................................................. 49
Gambar 4.6 Tanpa plat penutup .............................................................................. 49
Gambar 4.7 Proses pengambilan data percobaan water heater .............................. 49
Gambar 5.1 Hubungan antara debit air dan suhu air keluar.dengan variasi ………………pembukaan penutup bagian atas. .................................................... 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 5.1.a Pembukaan 2,5 cm ........................................................................... 60
Gambar 5.1.b Pembukaan 10 cm ............................................................................ 60
Gambar 5.1.c Pembukaan 17 cm ............................................................................ 60
Gambar 5.1.d Pembukaan 24 cm ............................................................................ 60
Gambar 5.1.e Pembukaan penuh. ........................................................................... 61
Gambar 5.2 Hubungan antara debit air dan laju aliran kalor dengan variasi . ..pembukaan penutup bagian atas. ....................................................... 61
Gambar 5.2.a Pembukaan 2,5 cm ........................................................................... 62
Gambar 5.2.b Pembukaan 10 cm ............................................................................ 62
Gambar 5.2.c Pembukaan 17 cm ............................................................................ 62
Gambar 5.2.d Pembukaan 24 cm ............................................................................ 62
Gambar 5.2.e Pembukaan penuh. ........................................................................... 63
Gambar 5.3 Hubungan antara efisiensi dan debit air dengan variasi pembukaan ..penutup bagian atas. .......................................................................... 63
Gambar 5.3.a Pembukaan 2,5 cm ........................................................................... 64
Gambar 5.3.b Pembukaan 10 cm ............................................................................ 64
Gambar 5.3.c Pembukaan 17 cm ............................................................................ 64
Gambar 5.3.d Pembukaan 24 cm ............................................................................ 64
Gambar 5.3.e Pembukaan penuh. ........................................................................... 65
Gambar 5.4 Grafik perbandingan temperatur hasil percobaan pemanas air dengan ..pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh. .............................. 66
Gambar 5.5 Grafik perbandingan laju aliran kalor hasil percobaan pemanas air ..dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh. .................. 67
Gambar 5.6 Grafik perbandingan efisiensi dan debit aliran air hasil percobaan ..pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan ..maksimal. .......................................................................................... 68
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Beberapa Bahan Logam (Holman, 1993) …… 11
Tabel 2.2 Perbandingan nilai kalor bahan bakar ……………………….……… 19
Tabel 2.3 Konduktivitas Termal Beberapa Media (Holman, 1993) …………… 24
Tabel 3.1 Kebutuhan material ………………………………………………… 39
Tabel 5.1 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi Bukaan Geser 2,5 cm ................. 52
Tabel 5.2 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi dengan Bukaan Geser 10 cm ...... 52
Tabel 5.3 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi dengan Bukaan Geser 17 cm ...... 53
Tabel 5.4 Hasil Pengujian Pemanas Air Variasi dengan Bukaan Geser 24 cm ...... 53
Tabel 5.6 ṁ air, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 2,5 cm. ... 56
Tabel 5.7 ṁ air, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 10 cm. .... 57
Tabel 5.8 ṁ air, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 17 cm. .... 57
Tabel 5.9 ṁ air, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 24 cm. .... 58
Tabel 5.10 ṁ air, qair, dan ɳ pemanas air dengan pembukaan penuh. ...................... 58
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR NOTASI
R = Jari-jari atau jarak, m
D = Diameter, m
ΔT = Perubahan temperature, °C
T = Temperatur, °C
T1 = Temperatur suhu masuk water heater °C
T2 = Temperatur suhu keluar water heater °C
V = Volume, m3
qair = Laju perpindahan kalor yang diterima air, watt
qgas = Laju perpindahan kalor yang dilepas gas, watt
ɳ = Efisiensi water heater, %
k = Konduktifitas termal, W/m°C
h = Koefisien perpindahan konveksi, W/m2°C
ṁ air = Laju aliran massa, kg/s
cp = Kalor jenis air yang mengalir pada tekanan tetap J/kg°C
ṁ = Debit air Liter / menit
um = Kecepatan aliran air m/s
ρ = Massa jenis kg/m3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan air panas dalam rutinitas hidup sehari-hari pada zaman ini
sangat tinggi. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya penggunaan air panas pada
rumah tangga untuk keperluan mandi, penginapan sebagai fasilitas air hangat
untuk keperluan mandi yang tergolong hal penting, penggunaan di rumah makan
untuk mencuci peralatan masak, dan contoh lain adalah di rumah sakit untuk
keperluan mandi pasien yang menjadikan air panas sebagai salah satu kebutuhan
pokok yang mendesak. Beberapa contoh tersebut merupakan pemanfaatan dari
penggunaan air panas dalam kehidupan sehari-hari. Dengan bertambahnya
populasi manusia maka kebutuhan akan air panas akan terus meningkat. Hal
tersebut berdampak pada kebutuhan energi pemanas yang dibutuhkan,
pemanfaatan energi yang efektif dan efisien merupakan hal yang dibutuhkan
mengingat keterbatasan energi yang disediakan oleh alam.
Suhu rata-rata pemanfaatan air panas dalam kebutuhan adalah antara 37-
40 ºC, faktor pemenuhan terhadap waktu penyediaan air (debit) dibanding dengan
suhu yang diminta merupakan merupakan nilai tambah yang membuat sebagian
besar orang mau untuk memilih mengunakan alat pemanas tersebut.
Berikut adalah manfaat penggunaan air panas/hangat dan alasan orang
menggunakan air panas dalam kehidupan sehari-hari :
a. Air hangat sebagai air mandi bagi orang sakit dan merupakan kebutuhan
pokok dalam setiap rumah sakit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
b. Air hangat dibutuhkan mandi anak kecil atau bayi agar tidak merasa
kedinginan.
c. Air hangat digunakan untuk sarana relaksasi dan melepas lelah bagi sebagian
orang setelah pulang dari kerja.
d. Ketersediaan air hangat di hotel dan rumah penginapan merupakan sarana
yang dapat meningkatkan prestis dalam penawaran pelayanan kepada
konsumen.
e. Air hangat sebagai kebutuhan mandi bagi orang yang bertempat tinggal iklim
dingin.
Water heater banyak diminati untuk memenuhi kebutuhan air panas
dibandingkan dengan cara merebus air karena lebih praktis dan efektif.
Pemanfaatan energi yang dipakai sebagai pemanas dapat menggunakan beberapa
sumber energi yakni dapat berasal dari energi listrik, gas dan matahari. Dalam
penelitian ini pemanfaatan energi panas yang digunakan adalah energi gas LPG
(Liquified Petroleum Gas). Berikut ini adalah perbandingan water heater yang
menggunakan sumber energi gas LPG dengan sumber energi listrik dan matahari
adalah :
a. Water Heater tenaga gas LPG
1. Waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan air panas lebih singkat dan
dapat dihasilkan kapan saja tanpa ada hambatan siang dan malam , musim
hujan atau musim panas, serta ada atau tidaknya ketersediaan listrik sebagai
sarana pemanas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
2. Selama ada air yang mengalir dan gas LPG maka kapasitas air panas yang
yang dihasilkan tidak terbatas dan dapat dipergunakan secara terus-
menerus.
3. Dapat dipergunakan dimana saja dengan inslasi yang sederhana.
4. Harga awal yang relatif murah.
5. Tidak membutuhkan tambahan instalasi listrik dalam memanaskan air
sehingga hemat listrik.
6. Tidak memerlukan penampungan air atau penyimpan air (storage tank).
7. Tidak ramah lingkungan karena alat pemanas menghasilkan gas sisa
pembakaran.
b. Water Heater tenaga listrik
1. Instalasi yang lebih bersih dikarenakan tanpa adanya proses pembakaran
bahan bakar.
2. Kapasitas panas yang dihasilkan harus selalu menyesuaikan terhadap
volume produk yang akan dihasilkan sehingga berdampak pada
penggunaan kebutuhan daya listrik dalam per satuan volume agar suhu air
yang keluar dapat stabil.
3. Sebagian produk model pemanas air tenaga listrik membutuhkan
penampungan air (storage tank).
4. Dalam menghasilkan air panas membutuhkan waktu yang relatif tergantung
pada volume air yang dipanaskan, atau dengan kata lain semakin banyak air
yang dipanaskan semakin lama waktu yang dibutuhkan sehingga tidak
dapat untuk memenuhi kebutuhan yang mendadak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5. Harga untuk pembelian alat pemanas air tenaga listrik cukup mahal.
6. Untuk mendapatkan air panas sangat bergantung pada ketersediaan listrik.
7. Penggunaan daya listrik yang tinggi sehingga boros energi listrik.
c. Water Heater tenaga matahari
1. Energi matahari tersedia secara gratis di alam.
2. Kapasitas air panas yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh faktor cuaca
dan intensitas panas yang diterima dari matahari, pada musim hujan
penggunaan pemanas air jenis ini tidak efektif
3. Ramah lingkungan karena pemanfaatan sinar matahari yang bebas emisi
atau gas buang.
4. Pemanfaatan energi matahari terbatas pada waktu siang hari saja.
5. Harga awal untuk menyediakan alat sangat mahal.
6. Instalasi pemanas air energy matahari sangat rumit.
7. Kapasitas air panas yang dipergunakan terbatas.
8. Waktu yang diperlukan untuk memanaskan air cukup lama.
9. Jika air panas dalam penampungan sudah habis tidak dapat secara langsung
diisi lagi dengan air panas yang baru.
10. Memerlukan tempat penampungan air panas.
Dengan dasar hal-hal tersebut di atas penulis tertarik untuk melakukan
penelitian bertopik pemanas air tenaga gas LPG.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
1.2. Perumusan Masalah
a. Apa dampak dari bukaan penutup pada pemanas air ?
b. Apa pengaruh debit air dengan temperatur air keluar dari pemanas air pada
setiap pembukaan penutup ?
c. Apa pengaruh debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air pada setiap
pembukaan penutup ?
d. Apa pengaruh debit air dengan effisiensi pemanas air pada setiap pembukaan
penutup ?
e. Apakah pemanas air model ini dapat disetarakan dengan produk di pasaran ?
1.3. Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Merancang dan membuat water heater.
b. Menjabarkan water heater yang mencakupi antara lain debit paling besar
dengan suhu air keluar water heater .
1.4. Batasan Masalah
Penelitian ini memiliki batasan masalah antara lain :
a. Pipa spiral dengan 2 tingkat alur aliran yang memiliki panjang pipa 15m,
diameter pipa dalam adalah 3/8 inchi, dan energi gas LPG sebagai bahan
bakar.
b. Variasi yang dilakukan adalah besarnya pembukaan plat tutup gas buang
dengan berbagai debit aliran air, dimensi panjang 44cm dan lebar 36cm.
c. Tungku pemanas air berbentuk segi empat dengan dimensi panjang dan lebar
42cm dan tinggi 600cm tanpa lubang di dinding.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
d. Tidak membahas tentang pressure drop.
e. Tidak membahas tentang reaksi pembakaran .
1.5. Manfaat
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat, antara lain :
a. Menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang water heater.
b. Hasil penelitian dapat dijadikan referensi bagi para peneliti lain untuk
pengembangan water heater yang telah dibuat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
DASAR TEORI DAN REFERENSI
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Pengertian Perpindahan Panas
Proses perpindahan panas secara umum digolongkan menjadi tiga macam.
Proses tersebut adalah perpindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi.
Perpindahan panas dapat terjadi pada material padat, cair dan gas. Syarat untuk
terjadinya proses perpindahan panas adalah adanya perbedaan suhu..
2.1.2 Perpindahan Panas Konduksi
Perpindahan energi panas secara konduksi merupakan perpindahan energi
panas yang disalurkan secara langsung antar molekul tanpa adanya
perpindahan dari molekul yang bersangkutan. Proses konduksi terjadi pada
benda padat, cair maupun gas jika terjadi kontak secara langsung dari ketiga
macam benda tersebut.
Konduktivitas panas merupakan properti dari suatu material yang
menentukan kemampuan suatu benda menghantarkan panas. Materi yang
memiliki konduktivitas panas rendah dapat disebut dengan isolator yang baik.
Setiap materi memiliki lebar batasan dari konduktivitas panas. Konsep dasar
konduktivitas panas adalah kecepatan dari proses difusi energi kinetik molekular
pada suatu material yang menghantarkan panas.
Pada umumnya logam adalah konduktor, yaitu penghantar panas yang
baik. Sedangkan zat atau benda padat yang lain seperti kertas, plastik, wol dan
kayu adalah isolator, yaitu penghantar kalor yang buruk. Baik atau buruknya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
material untuk menghantarkan panas tergantung dari jumlah elektron bebas.
Semakin banyak elektron bebas yang terkandung dalam material semakin baik
material itu menghatarkan panas, semakin sedikit elektron bebas yang
terkandung dalam material maka semakin buruk material itu untuk
menghantarkan panas. Logam dapat menjadi konduktor panas karena dalam
material logam banyak terkandung elektron bebas lain dengan zat padat yang
lainnya.
Proses perpindahan panas secara konduksi yang terjadi di pemanas air gas
LPG adalah panas api yang dihasilkan dari proses pembakaran mengalir atau
berpindah ke permukaan luar pipa tembaga kemudian panas mengalir masuk ke
dalam permukaan pipa tembaga.
2.1.3 Perpindahan Kalor Konveksi
Perpindahan energi panas dengan proses konveksi terjadi hanya pada
benda cair dan gas. Perpindahan ini disertai dengan perpindahan benda cair
secara fisik. Pada saat energi panas yang diterima oleh benda cair atau gas dari
sebuah permukaan yang memiliki suhu lebih tinggi dan melebihi titik batas fasa
zat tersebut maka zat cair atau gas itu akan mengalami perubahan phasa.
Gambar 2.1 menggambarkan tentang perpindahan panas secara konveksi.
Figure 1Gambar 2.1 Konveksi udara dengan permukaan panas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Contoh perpindahan panas konveksi dalam kehidupan sehari-hari adalah
membayangkan sebuah telor panas setelah direbus yang didinginkan oleh tiupan
angin dari kipas angin atau didiamkan di sebuah ruangan dengan udara bebas.
Contoh pertama merupakan bentuk konveksi paksa karena menggunakan kipas
angin untuk menghembuskan udara yang disekitarnya guna melewati
permukaan telur sehingga telur menjadi dingin, contoh kedua merupakan
konveksi alami karena perpindahan panas terjadi antara udara sekitar telur
dengan cangkang telur yang panas terus menerus sampai mencapai suhu yang
sama.
Perpindahan panas secara konveksi yang terjadi di pemanas air gas LPG
adalah panas yang diserap oleh permukaan luar pipa tembaga yang mengalir ke
dalam permukaan pipa dan fluida yang ada di dalamnya sehingga suhu fluida
yang mengalir dalam pipa tembaga meningkat.
2.1.4 Perpindahan Kalor Radiasi
Proses perpindahan kalor radiasi adalah perpindahan energi radiasi
dirambatkan menggunakan gelombang elektromagnetik diantara dua objek yang
dipisahkan oleh jarak dan perbedaan temperatur dan bisa berlangsung tanpa
adanya medium penghantar. Perpindahan kalor radiasi sangat berbeda dengan
perambatan energi cahaya yang hanya menggunakan panjang gelombang
masing – masing. Gelombang elektromagnetik dapat melalui ruangan hampa
dengan sangat cepat dan juga dapat melalui cair, gas dan beberapa benda padat.
Energi yang dirambatkan diserap oleh permukaan benda yang dikenainya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
dengan jumlah yang berbeda – beda. Hal ini tergantung pada kemampuan
penyerapan dari benda yang dikenainya.
Matahari merupakan contoh yang mudah untuk perpindahan panas dengan
radiasi. Radiant energi dari matahari dirambatkan melalui ruang hampa dan
atmosfer bumi. Energi yang dirambatkan ini akan diserap dan tergantung pada
karakteristik permukaan. Semua objek yang memilki warna yang gelap terutama
berwarna hitam akan lebih mudah menyerap energi ini.
Perpindahan panas secara radiasi yang terjadi pada pemanas air gas LPG
adalah panas dari api hasil pembakaran ke permukaan luar pipa dan panas dari
tabung dalam mengalir ke tabung luar dan tabung luar ke udara disekitar tabung
pemanas air.
2.1.5 Perancangan Pipa Saluran Air
Perancangan pipa saluran air dalam konstruksi pemanas air tenaga gas
LPG kebanyakan berpenampang lingkaran, hal ini didasari oleh beberapa alasan
dan pertimbangan yang harus dilakukan mengingat saluran air merupakan
bagian inti dari pemanas air yakni diantaranya adalah :
a. Pemilihan bahan pipa
Bahan yang dipilih dalam perancangan pipa saluran air harus memiliki
karakteristik sebagai konduktor yang baik sehingga nilai konduktivitas
termal yang ada mampu menyerap kalor yang ada secara maksimal dari api
hasil pembakaran bahan bakar mengalir masuk sampai kepada fluida yang
bergerak di dalam pipa saluran air. Dibawah ini adalah Tabel 2.1
Konduktivitas termal beberapa bahan logam.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Beberapa Bahan Logam (Holman, 1993)
Dalam tabel diatas, material dari perak menempati urutan pertama dalam
sifat konduktivitas termal, hal ini sangatlah ideal jika bahan pembuatan
saluran air menggunakan material ini, tetapi dengan pertimbangan harga
yang mahal karena termasuk logam mulia, dan ketidaktersediaan material
dengan profil pipa yang ada di pasaran, maka material jenis ini tidak cocok
digunakan sebagai bahan untuk saluran air.
Pertimbangan berikutnya adalah material jenis Aluminium tidak dipilih
sebagai bahan saluran pipa air. Hal ini memiliki alasan bahwa material
Aluminium memiliki titik lebur yakni 660,32 °C (Q.Ashton Acton,PhD.
2013) lebih rendah dari suhu hasil pembakaran gas LPG. Dibuktikan dengan
pengalaman praktikum ketika semester sebelumnya tentang peleburan dan
pengecoran dari material aluminium yang dilakukan dengan bantuan
kompor gas LPG, ketika praktikum ilmu logam. Sifatnya lebih getas
dibandingkan dengan material dari tembaga sehingga dapat mudah terjadi
retak atau patah ketika dilakukan pembentukan.
Material dengan bahan emas juga memiliki konduktivitas thermal yang
lebih tinggi dari aluminium yakni 318 W/m°C sehingga memiliki
Bahan Konduktifitas Termal (k)
W/m°C Btu/h.ft.°F
Perak 410 237
Tembaga 385 223
Aluminium 202 117
Nikel 93 54
Besi 73 42
Baja Karbon 43 25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
kemampuan sebagai penghantar panas yang baik dan material ini memiliki
suhu titik lebur yang tinggi yakni 1064.18 °C serta anti karat. Dengan
kemampuan dan sifat yang ada diatas material jenis ini cocok dipakai
sebagai bahan pembuat pipa saluran air, tetapi sangat tidak mungkin untuk
dipakai sebagai bahan pembuat pipa saluran air mengingat harga dari emas
sangatlah mahal karena merupakan logam mulia yang dijual per gram
sebagai perhiasan.
Material dengan bahan tembaga dipilih dalam pembuatan saluran air.
Pemilihan material tembaga dinilai paling ideal dibandingkan dengan
material yang lainnya karena banyak tersedia dipasaran untuk berbagai
bentuk dan jenis ukuran, mulai dari plat, batangan, dan pipa. Alasan lainya
adalah material ini memiliki sifat anti karat dan mampu untuk dibentuk yang
baik serta harga yang terjangkau di pasaran.
b. Diameter pipa yang digunakan
Diameter dalam pipa dirancang dengan ukuran 3/8 inchi. Hal ini dipilih
untuk diuji coba karena percobaan sebelumnya selalu menggunakan
diameter yang lebih besar yakni 1/2 inchi. Diameter 3/8 inchi tidak terlalu
untuk percobaan ini karena ukuran pipa ini sering dipakai untuk kepentingan
pendingin.
c. Hambatan yang terjadi di dalam pipa
Hambatan dalam yang terjadi saat aliran air mengalir di dalam pipa
diusahakan untuk diminimalisir. Cara untuk mengurangi hambatan aliran air
dalam pipa adalah dengan membuat saluran air melengkung tidak sama
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
deng
salur
alira
pemb
perp
terga
hing
2.1.6 Sir
Sa
cara mem
menggun
Kondukt
temperat
dapat dit
Pa
yang ter
panas ta
gan 90°, den
ran air kare
an air di dal
buatan pip
pindahan kal
antung pad
gga diameter
rip
alah satu car
mperluas bi
nakan sirip
tivitas term
tur di sepan
tingkatkan.
F
ada aplikasin
rsedia, bera
ambahan ya
ngan acuan
ena mampu
lam pipa sa
pa saluran
lor efektif a
a diameter
r terluar.
ra untuk me
idang yang
p agar dind
mal material
njang sirip d
Dibawah in
Figure 2Gam
nya jenis sir
at, proses pe
ang dapat d
13
ini maka b
mengurang
aluran air. A
air adala
adalah sama
serta berap
eningkatkan
mengalami
dingnya leb
sirip mem
dan oleh kar
ni adalah Ga
mbar 2.2 Co
rip yang dip
embuatan, b
dihasilkan.
bentuk spira
gi hambatan
Alasan lain
ah dengan
a dengan din
pa jumlah
n laju perpin
i konveksi.
bih luas te
miliki dampa
rena itu laju
ambar 2.2 C
ontoh pipa b
pilih untuk d
biaya, dan
Semakin b
al cocok seb
n dalam yan
desain spira
desain sp
nding spiral
spiral yang
ndahan pana
Ini dapat d
erhadap flu
ak besar ter
u perpindaha
ontoh pipa
bersirip.
dibuat tergan
tentunya be
anyak sirip
bagai desain
ng terjadi d
al dipakai d
piral permu
l sehingga s
g ada dari
as adalah de
dilakukan de
uida lingku
rhadap distr
an panasnya
bersirip.
ntung pada r
esar perpind
p maka mun
n pipa
dalam
dalam
ukaan
angat
pusat
engan
engan
ungan.
ribusi
a juga
ruang
dahan
ngkin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
luasnya semakin besar untuk perpindahan panas yang lebih besar, akan tetapi
akan menyebabkan pressure drop juga untuk aliran fluida tersebut.
2.1.7 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, dimana kandungan udara kering yang ada terdiri dari
78,08% Nitrogen, 20,95 Oksigen, 0.93% Argon, 0,03 Karbon dioksida, 0,01
Neon, Helium, Metana, dll (Asyari D.Yunus.2010). Jika proses pembakaran
mengalami kekurangan oksigen maka mengakibatkan nyala api yang tidak
sempurna, sehingga berdampak pada jumlah kalor yang dihasilkan oleh
pembakaran tersebut. Besar atau kecilnya jumlah kalor yang dihasilkan oleh
proses pembakaran, secara langsung akan berdampak pada kenaikan suhu air
yang keluar dari pemanas air.
Dalam perancangan, saluran udara masuk melewati bagian bawah tungku,
hal ini dipilih karena prinsip dasar dari aliran udara yang bersuhu rendah akan
selalu mengalir bila ada suhu yang lebih tinggi di sekitarnya atau prinsip dasar
konveksi. Konstruksi dinding pemanas air tidak diberi lubang karena bertujuan
sebagai resistor bagi suhu dalam tungku pembakaran dan suhu di luar tungku
atau suhu udara bebas.
2.1.8 Proses Pembakaran
Pembakaran adalah serangkaian reaksi-reaksi kimia eksotermal antara
bahan bakar dan oksidan berupa udara yang disertai dengan produksi energi
berupa panas dan konversi senyawa kimia. Pelepasan panas dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
mengakibatkan timbulnya cahaya dalam bentuk api. Bahan bakar yang umum
digunakan dalam pembakaran adalah senyawa organik, khususnya
hidrokarbon dalam fasa gas, cair atau padat.
Dalam percobaan pemanas air, jenis pembakaran yang mungkin terjadi
adalah :
a. Complete Combustion
Pada pembakaran sempurna, reaktan akan terbakar dengan oksigen,
menghasilkan sejumlah produk yang terbatas. Ketika hidrokarbon yang
terbakar dengan oksigen, maka hanya akan dihasilkan gas karbon
dioksida dan uap air. Namun kadang kala akan dihasilkan senyawa
nitrogen dioksida yang merupakan hasil teroksidasinya senyawa nitrogen di
dalam udara. Pembakaran sempurna hampir tidak mungkin tercapai
pada kehidupan nyata.
b. Incomplete Combustion
Pembakaran tidak sempurna umumnya terjadi ketika tidak tersedianya
oksigen dalam jumlah yang cukup untuk membakar bahan bakar sehingga
dihasilkannya karbon dioksida dan air. Pembakaran yang tidak sempurna
menghasilkan zat-zat seperti karbon dioksida, karbon monoksida, uap air dan
karbon. Pembakaran yang tidak sempurna sangat sering terjadi, walaupun
tidak diinginkan, karena karbon monoksida merupakan zat yang sangat
berbahaya bagi manusia. Kualitas pembakaran dapat ditingkatkan dengan
perancangan media pembakaran yang lebih baik dan optimisasi proses.
Oksigen di dalam udara mendorong pembakaran bahan bakar fasa gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
dan panas akan dilepaskan secara eksoterm. Sebagian dari panas akan
digunakan untuk mempertahankan kelangsungan reaksi pembakaran,
sedangkan sebagian lainnya dipindahkan kembali kepada fasa terkondensasi.
Pada reaksi pembakaran, selalu terjadi serangkaian proses yang
berurutan, dimulai dari proses berlangsungnya pembakaran hingga proses
reaksi pembakaran berakhir. Proses-proses tersebut selalu sama untuk
pembakaran semua jenis bahan bakar. Rangkaian proses tersebut dapat
dikategorikan menjadi lima buah proses yang berbeda-beda, yaitu :
a. Preignition
Pre-ignition (pra penyalaan) adalah fasa penyerapan panas dalam
pembakaran. P anas diberikan kepada bahan bakar yang menyebabkan
proses penguapan air dan zat-zat lain, sehingga menghasilkan gas-gas
yang dapat mempertahankan keadaan api. Selama fasa pra-penyalaan,
temperatur dari sistem bahan bakar dinaikkan dengan metode perpindahan
panas secara konduksi, konveksi, radiasi. Panas untuk pra- penyalaan
(pre-ignition) adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan
temperatur bahan bakar menjadi temperatur penyalaan (ignition
temperature). Pada fasa ini, akan dihasilkan produk mayoritas berupa uap
air yang dihasilkan dari kadar air yang tercampur secara molekuler
dengan bahan bakar. Temperatur bahan bakar akan sulit meningkat
apabila kadar air ini belum teruapkan. Pada fasa ini, akan terjadi degradasi
senyawa organik, yang lebih sering dikenal dengan nama pirolisis.
Pirolisis adalah degradasi termal dari bahan-bahan kimia. Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
terjadi karena ikatan yang mendukung molekul-molekul kompleks
diputuskan, sehingga melepaskan molekul-molekul yang berukuran kecil
dari material bahan bakar dalam bentuk gas.
b. Flaming combustion
Flaming combustion adalah fasa pembakaran yang paling efisien,
yang menghasilkan paling sedikit jumlah asap per unit bahan bakar yang
dikonsumsi. Fasa ini merupakan fasa transisi dari proses pembakaran
yang endotermik menjadi proses pembakaran yang eksotermik. Pada
umumnya, fasa ini terjadi pada saat temperatur mencapai 300°C. Energi
yang digunakan untuk mempertahankan api dan mempertahankan reaksi
berantai dari pembakaran dikenal dengan panas pembakaran. Temperatur
yang dicapai di dalam fasa ini bervariasi, bergantung pada jenis bahan
bakar.
c. Smoldering combustion
Smoldering combustion adalah fasa pembakaran yang paling tidak
efisien, dimana pada fasa ini dihasilkan paling banyak jumlah asap per
unit bahan bakar yang dikonsumsi. Pada fasa ini, terjadi kekurangan
api, dan diasosiasikan dengan kondisi dimana kadar oksigen terbatas,
baik dikarenakan deposit jelaga dari bahan bakar (terutama jelaga dengan
rasio luas permukaan terhadap volume yang besar). Fasa pembakaran ini
terjadi pada temperatur rendah.
d. Glowing combustion
Glowing combustion adalah fasa pembakaran, dimana hanya bara dari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
bahan bakar yang dapat diamati. Glowing cobustion menandakan proses
oksidasi bahan padat hasil pembakaran yang terbentuk pada fasa
sebelumnya. Fasa pembakaran ini terjadi ketika tidak lagi tersedia energi
yang cukup untuk menghasilkan asap pembakaran yang merupakan
karakteristik dari fasa pembakaran sebelumnya, sehingga tidak dihasilkan
lagi tar atau bahan volatil dari bahan bakar. Produk utama yang dihasilkan
dari fasa pembakaran ini adalah gas-gas tak tampak, seperti gas karbon
monoksida dan gas karbon dioksida.
e. Extinction.
Extinction merupakan proses pemadaman api ketika reaki pembakaran
tidak lagi berlangsung dan segitiga api telah terputus. Perihal mengenai
segitiga api akan dijelaskan lebih rinci pada subbab api.
2.1.9 Gas LPG
Bahan bakar yang diinjeksikan kedalam tungku pembakaran
membutuhkan sejumlah udara teoretik agar reaksi dapat berjalan dengan
sempurna. Kebutuhan udara dapat dihitung secara stoikiometrik meskipun
dalam kenyataannya sering terjadi reaksi samping yang dapat menyebabkan
adanya panas yang hilang. Biasanya dalam pembakaran udara yang dipasok
lebih banyak dari kebutuhan stokiometrik sebagai usaha untuk meningkatkan
efisiensi proses tetapi komposisi udara yang dipasok juga tidak boleh terlalu
tinggi karena dapat menyebabkan pembakaran kurang sempurna bahkan
tidak berjalan.
Besarnya nilai kalor hasil pembakaran bergantung pada jenis bahan bakar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
yang digunakan. Hal ini berkaitan dengan unsur-unsur yang menyusun bahan
bakar yang berkaitan dengan daya pemanasan setiap jenis bahan bakar. Dibawah
ini adalah tabel perbandingan beberapa jenis bahan bakar berikut dengan daya
pemanasan serta efisiensi pemanasannya.
1Tabel 2.2 Perbandingan nilai kalor bahan bakar.
Sumber : aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peran-lpg-di-dapur-anda.pdf
Jenis Daya Pemanasan Efisiensi
alat masak Kayu Bakar 4000 (Kkal/kg) 15 % Arang 8000 (Kkal/kg) 15 % Minyak Tanah 11000 (Kkal/kg) 40 % Gas Kota 4500 (Kkal/m3) 55 % LPG 11900 (Kkal/kg) 60 % Listrik 860 (Kkal/KWh) 60 %
Pada tabel perbandingan diatas nilai daya pemanasan paling tinggi dimiliki
oleh gas LPG (Liquefied Petroleum Gas) sebesar 11900 Kcal/Kg hal ini karena
gas LPG merupakan gas alam yang dicairkan dan merupakan campuran dari
berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Komponen dari LPG
didominasi oleh propana (C3H8) dan butana (C4H10), namun LPG juga
memiliki kandungan hidrokarbon lain, meskipun dalam jumlah kecil, misalnya
etana (C2H6) dan pentana (C5H12).
Dalam kondisi atmosferik, LPG memiliki bentuk gas, akan tetapi
dengan meninggikan tekanan dan menurunkan temperatur, maka gas alam
akan berubah fasa menjadi fasa cair. Gas alam dalam betuk cair memiliki
volume yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan volume gas alam di dalam
fas gas. Perbandingan volume gas alam dalam fasa gas dibandingkan ketika
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
berada dalam fasa cair adalah 250 berbanding 1. Hal ini menjadi alasan agar
bahan bakar gas alam pada umumnya dipasarkan dalam bentuk cair di dalam
tabung-tabung logam bertekanan, sehingga lebih dikenal dengan sebutan
Liquefied Petroleum Gas (LPG).
Untuk memungkinkan terjadinya ekspansi panas (thermal expansion)
dari cairan yang dikandung di dalam tabung logam, tabung LPG tidak diisi
secara penuh, melainkan hanya terisi sekitar 80-85% dari kapasitasnya.
Tekanan di mana LPG berbentuk cair dinamakan sebagai tekanan uap.
Tekana uap dari LPG bergantung pada komposisi dan temperatur. Butana
murni membutuhkan tekanan sekitar 2.2 bar (220 kPa) pada temperatur 20 °C.
Propana murni membutuhkan tekanan sekitar 2 bar (200 kPa) pada suhu sekitar
55 °C.
Proses pembakaran LPG ini merupakan reaksi antara hidrokarbon
(propana dan butana) dengan oksigen. Reaksi yang terjadi pada proses
pembakaran sempurna LPG adalah :
C3H8 + 5 O2 → 4 H2O + 3 CO2 + panas
2 C4H10 + 13 O2 → 10 H2O + 8 CO2 + panas
Berikut ini adalah sifat-sifat dari gas LPG :
a. Bahan bakar gas alam sangat mudah terbakar, baik dalam fasa gas mupun
dalam fasa cair.
b. Gas tidak beracun dan tidak berwarna.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
c. LPG sebenarnya tidak memiliki bau, namun sering ditambahakn zat
kimia berbau menyengat dengan tujuan dapat terdeteksi dengan cepat apabila
terjadi kebocoran. Zat kimia yang berbau menyengat adalah gas merkaptan.
d. Cairan LPG dapat menguap jika dilepaskan dari tabung bertekanan.
2.1.10 Sumber Api
Sumber api yang digunakan dalam water heater adalah kompor gas LPG.
Saat ini tersedia banyak variasi dan tipe produk dari kompor gas LPG yang
dapat menghasilkan bentuk nyala api yang berbeda-beda sesuai dengan
kebutuhannya. Jenis kompor gas yang mampu menghasilkan nyala api besar
merupakan jenis kompor high pressure dan ada kompor yang menghasilkan
nyala api kecil dan tidak terlalu besar disebut dengan kompor low pressure .
Pada perancangan water heater kompor yang digunakan sebagai alat
percobaan adalah jenis high pressure ini digunakan dengan alasan bahwa
kompor jenis ini mampu menghasilkan kalor yang paling besar. Semakin besar
kalor yang dihasilkan, maka jumlah perpindahan kalor yang masuk kedalam
saluran air pipa tembaga semakin besar dan kenaikan suhu air yang melewati
pipa saluran air ini semakin juga besar. (Gambar 2.3 Kompor gas LPG High
Pressure)
3Gambar 2.3 Kompor gas LPG High Pressure
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Panas yang didapatkan dari luar sistem (kompor) akan mulai
memutuskan ikatan kimia di dalam bahan bakar, yang pada umumnya
merupakan senyawa organik. Pemutusan awal ikatan kimia di dalam bahan
bakar merupakan reaksi yang eksoterm atau menghasilkan energi panas.
Energi panas yang dihasilkan dari pemutusan awal tersebut akan digunakan
sebagai energi untuk pemanasan ikatan kimia berikutnya di dalam bahan
bakar. Api yang menyala ketika panas dihasilkan dari pemutusan ikatan
kimia di dalam bahan bakar dapat digunakan seterusnya untuk memutuskan
ikatan-ikatan kimia lain di dalam bahan bakar. Sumber panas hanya
merupakan inisiator terbenuknya api. Setelah proses penyalaan api, sumber
panas tidak lagi dibutuhkan, melainkan api dari reaksi pembakaran akan
menghasilkan panas yang dapat digunakan oleh manusia untuk menunjang
proses-proses yang akan dilakukan.
Bahan bakar pada umumnya berupa senyawa organik. Senyawa organik
merupakan senyawa yang mengandung unsur-unsur berupa karbon (C),
hidrogen (H) dan oksigen (O). Reaksi oksidasi terhadap senyawa organik pada
umumnya merupakan reaksi pemutusan rantai ikatan pada senyawa organik.
Pemutusan ikatan pada rantai senyawa organik pada umumnya
menghasilkan panas. Pada proses pembakaran, oksigen yang berperan
sebagai oksidator akan bergabung, mengikat unsur-unsur C dan H yang putus
akibat energi panas dari proses pembakaran. Api akan padam jika salah satu
dari ketiga elemen dasar tidak lagi tersedia. Prinsip segitiga api ini banyak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
digunakan sebagai prinsip dasar untuk menyalakan atau memadamkan api.
Dibawah ini adalah gambar 2.4 diagram segitiga terjadinya nyala api.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Hasil percobaan pemanas air dengan 5 variasi bukaan penutup gas buang pada
tungku pembakaran dengan kondisi pada tekanan udara luar . Aliran gas
pembakaran diposisikan maksimum dan aliran air yang masuk ke dalam pemanas
air menggunakan air kran.
5.2 Perhitungan Matematis
Data penting terkait dengan dimensi dan sifat dari bahan dalam percobaan
adalah penggunaan pipa saluran air dengan jenis material tembaga dan berjari-jari
pipa saluran 3/8 inchi atau sama dengan 9,525 mm dibulatkan menjadi 9,5 mm
atau 0.0095 m . Fluida yang mengalir berupa air dengan massa jenis (ρair = 1000
kg/m3).
5.2.1 Perhitungan kecepatan air rata-rata
Perhitungan kecepatan air rata-rata (um) yang mengalir di dalam pipa air
menggunakan persamaan (2.1). Sebagai contoh perhitugan untuk debit air 4,5
liter / menit (Tabel 5.1 nomor 1) setelah dilakukan penyetaraan satuan debit dari
liter / menit menjadi m3/s , besarnya debit air menjadi 0,000075 m3/s. Besar
kecepatan air rata-rata adalah dalam satuan m/s :
um =
ṁ (m3/s)
π.r2 (m2) =
0,000075 (m3/s)
π.0,00476252 (m2)= 1,053 (m/s)
5.2.2 Perhitungan laju aliran massa air
Perhitungan laju aliran massa air (mair) yang mengalir melewati saluran air
pada pemanas air menggunakan persamaan perkalian antara massa jenis fluida
yang mengalir, luas penampang saluran air dan kecepatan aliran fluida .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Persamaan (2.2) adalah persamaan yang dipergunakan dalam perhitungan laju
aliran massa air. Contoh perhitungan laju aliran disesuaikan dengan data pada
Tabel 5.1 nomor 1 adalah sebagai berikut :
ṁair = (1000)(π.0,00476252)(1,053) kg/s
= 0,075 kg/s
5.2.3 Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air
Perhitungan laju aliran kalor yang diterima atau diserap oleh air
menggunakan persamaan perkalian antara debit air yang masuk dan kalor jenis
fluida serta selisih temperatur fluida sebelum dan sesudah proses pemanasan.
Besarnya laju aliran kalor dapat dihitung dengan persamaan (2.3). Contoh
perhitungan laju aliran kalor yang diterima oleh air disesuaikan dengan data pada
Tabel 5.1 nomor 1 adalah sebagai berikut :
qair = 0,075 x 4179 x (45,2-27) watt
= 5735,68 watt
5.2.4 Perhitungan laju aliran kalor yang dilepaskan pembakaran gas.
Perhitungan laju aliran kalor yang dilepaskan pembakaran gas LPG
menggunakan persamaan perkalian antara debit gas dan kalor jenis gas LPG
yang dapat dinyatakan dengan persamaan (2.4). Contoh perhitungan laju aliran
kalor yang dilepaskan pembakaran gas LPG diambil dari data pada Tabel 5.1
nomor 1 adalah sebagai berikut :
qgas = (0,35 / (25x60)).(11900x4186,6)
= 11624,79 watt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
5.2.5 Efisiensi
Perhitungan efisiensi pemanas air diambil dari tabel 5.1 nomor 1 adalah
sebagai berikut :
ɳ = 5735,68
11624,79 x100%
= 49,34 %
5.3 Hasil Pengolahan Data
Hasil perhitungan matematis dari seluruh data hasil percobaan dihitung
dengan mempergunakan program Microsoft Excel adalah sebagai berikut :
5.3.1 Tabel Perhitungan
a. Hasil pengolahan data percobaan ke-1 dengan pembukaan penutup bagian
atas sebesar 2,5 cm disajikan dalam Tabel 5.6.
Table 9Tabel 5.6 mair, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 2,5 cm.
No ṁ T1 T2 ΔT mgas mair Um qair qgas ɳ
l / min
°C °C °C kg kg/s m/s watt watt %
1 4,5 27 45,3 18,3
0,35
0,075 1,053 5735,68
1162
4,79
49,34%
2 3,75 27 51,6 24,6 0,0625 0,877 6425,21 55,27%
3 2,4 27 62,1 35,1 0,04 0,561 5867,32 50,47%
4 1,7 27 68,4 41,4 0,0284 0,398 4913,5 42,27%
5 1,4 27 88,5 61,5 0,0233 0,327 5988,3 51,51%
6 1,1 27 94,9 67,9 0,0183 0,257 5192,7 44,67%
Rata-rata hasil
percobaan 5687,12 48,92%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
b. Hasil pengolahan data percobaan ke-2 dengan pembukaan penutup bagian atas
sebesar 10 cm disajikan dalam Tabel 5.7.
Table 10 Tabel 5.7 mair, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 10 cm.
c. Hasil pengolahan data percobaan ke-3 dengan pembukaan penutup bagian atas
sebesar 17 cm disajikan dalam Tabel 5.8.
Table 11Tabel 5.8 mair, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 17 cm.
No ṁ T1 T2 ΔT mgas mair Um qair qgas ɳ
l / min
°C °C °C kg kg/s m/s watt watt %
1 5,4 27 43,7 16,7
0,33
0,09 1,263 6281,04
1096
0,52
57,31%
2 5,1 27 44,8 17,8 0,085 1,193 6322,83 57,69%
3 3,6 27 51,9 24,9 0,06 0,842 6243,43 56,96%
4 2,4 27 62,4 35,4 0,04 0,561 5917,46 53,99%
5 1,6 27 75,2 48,2 0,0266 0,374 5357,98 48,88%
6 1,2 27 93,7 66,7 0,02 0,281 5574,79 50,86%
Rata-rata hasil
percobaan 5949,59 54,28%
No ṁ T1 T2 ΔT mgas mair Um qair qgas ɳ
l / min
°C °C °C kg kg/s m/s watt watt %
1 4,8 27 40,4 13,4
0,19
0,08 1,123 4479,89
7888
,25
56,79%
2 3,3 27 44,9 17,9 0,055 0,772 4114,23 52,16%
3 2,55 27 51,7 24,7 0,0425 0,596 4386,91 55,61%
4 2,1 27 57,5 30,5 0,035 0,491 4461,08 56,55%
5 1,4 27 73,7 46,7 0,0233 0,327 4547,21 57,65%
6 0,83 27 95,5 68,5 0,0138 0,194 3950,41 50,08%
Rata-rata hasil
percobaan 4323,29 54,81%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
d. Hasil pengolahan data percobaan ke-4 dengan pembukaan penutup bagian atas
sebesar 24 cm disajikan dalam Tabel 5.9.
Table 12Tabel 5.9 mair, qair, dan ɳ pemanas air pembukaan penutup bagian atas 24cm.
e. Hasil pengolahan data percobaan ke-5 dengan pembukaan penuh disajikan
dalam Tabel 5.10.
Tabl 13Tabel 5.10 mair, qair, dan ɳ pemanas air dengan pembukaan penuh.
5.3.2 Grafik Hasil Penelitian
Berdasarkan hasil perhitungan matematis yang disajikan dalam Tabel 5.6,
Tabel 5.7, Tabel 5.8, Tabel 5.9, dan Tabel 5.10, dapat digambarkan :
No ṁ T1 T2 ΔT mgas mair Um qair qgas ɳ
l / min
°C °C °C kg kg/s m/s watt watt %
1 5,25 27 42,3 15,3
0,21
0,0875 1,228 5594,64
8718
,59
64,17%
2 3,9 27 47,3 20,3 0,065 0,912 5514,19 63,25%
3 2,25 27 62,1 35,1 0,0375 0,526 5500,61 63,09%
4 1,3 27 70,4 43,4 0,0217 0,304 3935,7 45,14%
5 1,2 27 84,9 57,9 0,02 0,281 4839,28 55,51%
6 1,1 27 88,5 61,5 0,0183 0,257 4703,26 53,95%
Rata-rata hasil
percobaan 5014,61 57,52%
No ṁ T1 T2 ΔT mgas mair Um qair qgas ɳ
l / min
°C °C °C kg kg/s m/s watt watt %
1 5,7 27 43,8 16,8
0,21
0,095 1,333 6669,68
8718
,59
76,50%
2 3,6 27 46,8 19,8 0,06 0,842 4964,65 56,94%
3 3,3 27 54,2 27,2 0,055 0,772 6251,78 71,71%
4 2,6 27 58,8 31,8 0,0433 0,608 5754,23 66,00%
5 1,8 27 72,2 45,2 0,03 0,421 5666,72 65,00%
6 1,2 27 93,2 66,2 0,02 0,281 5533 63,46%
Rata-rata hasil
percobaan 5806,68 66,60%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
a. Hubungan antara debit air dan suhu air yang keluar yang hasilnya disajikan
Gambar 5.1, Gambar 5.1a, Gambar 5.1b, Gambar 5.1c, Gambar 5,1d, dan
Gambar 5.1e .
b. Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor pemanas air yang hasilnya
disajikan pada Gambar 5.2, Gambar 5.2a, Gambar 5.2b, Gambar 5.2c,
Gambar 5.2d, dan Gambar 5.2e.
c. Hubungan antara efisiensi dan debit air yang hasilnya berupa Gambar 5.3,
Gambar 5.3a, Gambar 5.3b, Gambar 5.3c, Gambar 5.3d, dan Gambar 5.3e.
Hubungan antara debit air dan suhu air variasi pembukaan penutup bagian atas ,
disajikan sebagai berikut :
Figure 25Gambar 5.1 Hubungan antara debit air dan suhu air keluar.dengan variasi
pembukaan penutup bagian atas.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6
Tem
per
atu
r A
ir K
elu
ar T
2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
Buka 17cm
Buka 24cm
Buka 10cm
Buka 2,5 cm
Buka penuh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Figure 26Gambar 5.1.a Pembukaan 2,5 cm
Figure 27Gambar 5.1.b Pembukaan 10 cm
Figure 28Gambar 5.1.c Pembukaan 17 cm
Figure 29Gambar 5.1.d Pembukaan 24 cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6
Tem
per
atu
r A
ir K
elu
ar T
2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6
Tem
per
atu
r A
ir K
elu
ar T
2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6T
emp
erat
ur
Air
Kel
uar
T2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6
Tem
per
atu
r A
irK
elu
ar T
2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Figure 30 Gambar 5.1.e Pembukaan penuh.
Figure 31Gambar 5.2 Hubungan antara debit air dan laju aliran kalor dengan variasi
pembukaan penutup bagian atas.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6
Tem
per
atu
r A
ir K
elu
ar T
2 (°
C )
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 1 2 3 4 5 6
qai
r (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
Buka penuhBuka 17cm
Buka 24cm Buka 10cm Buka 2,5cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Figure 32Gambar 5.2.a Pembukaan 2,5 cm
Figure 33Gambar 5.2.b Pembukaan 10 cm
Figure 34Gambar 5.2.c Pembukaan 17 cm
Figure 35Gambar 5.2.d Pembukaan 24 cm
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 2 4 6
qai
r (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 2 4 6q
air (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 2 4 6
qai
r (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 2 4 6
qai
r (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Figure 36Gambar 5.2.e Pembukaan penuh.
Figure 37Gambar 5.3 Hubungan antara efisiensi dan debit air dengan variasi pembukaan
penutup bagian atas.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 2 4 6
qai
r (W
att)
Debit Air ṁ (liter/menit)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
0 1 2 3 4 5 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
Buka penuhBuka 24cm
Buka 2,5cm Buka 17cm
Buka 10cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Figure 38Gambar 5.3.a Pembukaan 2,5 cm
Figure 39Gambar 5.3.b Pembukaan 10 cm
Figure 40Gambar 5.3.c Pembukaan 17 cm
Figure 41Gambar 5.3.d Pembukaan 24 cm
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
0 2 4 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0 2 4 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0 2 4 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0 2 4 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Figure 42Gambar 5.3.e Pembukaan penuh.
5.3.3 Pembahasan
Pada seluruh percobaan yang dilakukan dengan melihat tabel 5.1, 5.2, 5.3
terlihat jelas pengaruh perubahan debit air yang masuk ke dalam pemanas air
terhadap suhu air keluar yang dihasilkan, yakni adalah semakin besar debit air
yang mengalir maka suhu air yang keluar akan semakin menurun. Hal ini dapat
ditunjukkan pada Grafik 5.4 yang membandingkan hasil percobaan pada plat
penutup tungku yang dibuka maksimal dan minimal, adalah sebagai berikut :
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
0 2 4 6
Eff
isie
nsi
Debit Air ṁ (liter/menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Figure 43Gambar 5.4 Grafik perbandingan temperatur hasil percobaan pemanas air dengan
pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh.
Besarnya laju aliran kalor yang diterima air bergantung pada debit air yang
mengalir. Semakin besar debit air yang masuk semakin besar laju aliran kalor
yang mengalir ke dalam air, begitu pula sebaliknya semakin kecil debit semakin
kecil laju aliran air yang masuk ke air. Hal ini dapat ditunjukkan pada Grafik 5.5
yang membandingkan laju aliran kalor hasil percobaan pemanas air dengan plat
penutup dibuka maksimal dan minimal, adalah sebagai berikut :
Debit Max/Min 4,5/1,1
Debit Max/Min 5,4/1,2
Debit Max/Min 4,8/0,83
Debit Max/Min 5,25/1,1
Debit Max/Min 5,7/1,2
Bukaan 2,5cm
Bukaan 10cm
Bukaan 17cm
Bukaan 24cm
Bukaan penuh
Temperatur Pada Debit Maksimal 45.3 43.7 40.4 42.3 43.8
Temperatur Pada Debit Minimal 94.9 93.7 95.5 88.5 93.2
0
20
40
60
80
100
120T
emp
erat
ur
Air
Kel
uar
T2
( °C
)
Perbandingan temperatur hasil percobaan pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Figure 44Gambar 5.5 Grafik perbandingan laju aliran kalor hasil percobaan pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh.
Efisiensi water heater berdasarkan data hasil perhitungan percobaan
mengalami kenaikan yang disebabkan oleh variasi pergeseran plat yang semakin
membesar (celah buang pada tungku pembakaran) mulai dari celah 2,5cm sampai
pada tanpa plat penutup. Hal ini ditunjukkan dengan bukti perbandingan pada
Grafik 5.6 yang membandingakan antara debit dan Efisiensi dengan variasi
besarnya celah pada tungku pemanas air seperti ditunjukkan dibawah ini :
Debit Max/Min 4,5/1,1
Debit Max/Min 5,4/1,2
Debit Max/Min 4,8/0,83
Debit Max/Min 5,25/1,1
Debit Max/Min 5,7/1,2
Bukaan 2,5cm
Bukaan 10cm
Bukaan 17cm
Bukaan 24cm
Bukaan penuh
Laju Aliran Kalor Pada Debit Maksimal (watt) 5735.68 6281.04 4479.89 5594.64 6669.68
Laju Aliran Kalor Pada Debit Minimal (watt) 5192.7 5574.79 3950.41 4703.26 5533
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000L
aju
Ali
ran
Kal
or (
wat
t )
Perbandingan laju aliran kalor hasil percobaan pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Figure 45Gambar 5.6 Grafik perbandingan efisiensi dan debit aliran air hasil percobaan
pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan maksimal.
Efisiensi water heater yang dibuat tidak dapat mencapai 100%. Hal ini
disebabkan karena adanya kalor yang hilang melalui radiasi, aliran gas buang
dimana suhu gas buang lebih tinggi dibanding dengan suhu udara disekitarnya,
dan adanya konveksi panas yang masuk kedalam tungku pembakaran yang
kemudian dilanjutkan dengan konduksi panas pada seluruh bagian tungku
tersebut. Hal ini dapat dibuktikan ketika percobaan untuk pengambilan data usai
dilaksanakan suhu tungku menjadi lebih tinggi dibandingkan suhu lingkungan,
sehingga memerlukan waktu untuk mendinginkan tungku tersebut.
Debit Max/Min 4,5/1,1
Debit Max/Min 5,4/1,2
Debit Max/Min 4,8/0,83
Debit Max/Min 5,25/1,1
Debit Max/Min 5,7/1,2
Bukaan 2,5cm
Bukaan 10cm
Bukaan 17cm
Bukaan 24cm
Bukaan penuh
Efisiensi Pada Debit Maksimal (%) 49.34% 57.31% 56.79% 64.17% 76.50%
Efisiensi Pada Debit Minimal (%) 44.67% 50.86% 50.08% 53.95% 63.46%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Efi
sien
si %
Perbandingan efisiensi hasil percobaan pemanas air dengan pembukaan bertahap sampai pembukaan penuh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Hasil rancangan water heater yang telah dibuat dapat dikatakan mampu
disetarakan dengan produk di pasaran yang memiliki hasil keluaran air panas 6
liter /menit dengan suhu 35 °C. Hal ini ditunjukkan dengan bukti pada percobaan
dengan variasi terakhir yakni bukaan penuh atau tanpa plat penutup yang tercatat
debit air keluar adalah 5,7 liter / menit dengan suhu 43,8 °C
Suhu yang diperlukan untuk orang dewasa mandi adalah 35°C sampai
dengan 40°C sehingga dengan menggunakan water heater model ini seseorang
hanya perlu menambah pasokan atau debit air dengan suhu ruangan untuk
mengatur suhu air yang akan digunakan, Dengan metoda interpolasi total debit
dan suhu air keluar pada percobaan bukaan penuh, suhu 35°C dapat tercapai pada
debit 11,8 liter / menit dan suhu 39°C dapat tercapai pada debit 9,1 liter / menit
dengan efisiensi sebesar 67,79 % dan 78,37 % dengan perkiraan laju aliran gas
sebesar 0,26 kg.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Hasil dari penelitian yang dilaksanakan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
c. Rancangan dan pembuatan water heater telah berhasil dibuat dengan baik, dan
unjuk kerja dari alat ini mampu untuk menghasilkan air panas.
d. Hasil percobaan water heater tanpa lubang dengan variasi terakhir yakni
bukaan penuh dengan debit air keluar sebesar 5,7 liter / menit dan temperatur
air keluar 43,8 °C dengan efisiensi sebesar 76,5% lebih tinggi 16,5% dari
efisiensi umum alat masak yakni 60% merupakan kondisi paling baik dari
setiap percobaan yang telah dilakukan.
6.2 Saran
Saran yang dapat menjadikan pengembangan dan perbaikan dalam pembuatan
pemanas air atau water heater adalah :
a. Perlu dilakukan penelitian terkait dengan panjang rambatan kalor pada material
pipa tembaga yang di aliri kalor secara continous yang berhubungan dengan
titik lebur dari material yang saling bersentuhan.
b. Perlu penelitian untuk mengetahui kalor yang hilang selama proses pemanasan
air dalam water heater supaya mengetahui besarnya kalor yang di serap oleh
aliran air dalam pipa dari kalor hasil pembakaran bahan bakar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
DAFTAR PUSTAKA
Anonim,2013. Gas Water Heater, http://cdn.amybsells.com/wp-content/uploads/2007/08/gas_water_header.jpg, (diakses 07 Maret 2014)
Anonim,2013. Tankless Gas Water Heater Diagram, http://www.mammothplumbing.com/wp-content/uploads/2013/06/Tankless-Gas-Water-Heater-Diagram-1.png, (diakses 07 Maret 2014)
Anonim.2013. Detail Produk Wasser WH506A (LPG), http://tokopompaair.com/water-heater/wasser-wh-506a-lpg/, (diakses 08 Maret 2014) Acton,Q. Ashton, PhD. 2013. Alkadienes—Advances in Research and Application: 2013 Edition: ScholarlyBrief. Oxford:ScholarlyEditions.
Carson Dunlop,2011. High Efficiency Gas Water Heater, http://njplumbingandheating.com/wp-content/uploads/2012/04/water-heater-efficiency.gif, (diakses 07 Maret 2014) Geankoplis, Christie J. 1993. Transport Process and Unit Operations. New Jersey: Prentice Hall. Holman,J.P, 1993, Perpindahan Kalor,Edisi Keenam, Jakarta:Erlangga.
K’ledgeBldr. 2011. Electric&Gas Fired Hot Water Heaters, http://www.city-data.com/forum/house/1458198-water-heater-urban-myths-about-quality-2.html, (diakses 08 Maret 2014)
Perry, Robert H. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, 4th edition. Singapore: McGraw Hill.
Yunus,Asyari.D.2010.Thermodinamika.Teknik.II.Jakarta: Universitas Dharma Persada.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
LAMPIRAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Term
okop
el
Gelas
Ukur
Tungku
Komp
or
Tabu
ng L
PG
Kran
Air
Air
Ding
in
Air
Pana
s
Pipa
Spira
l
-
-
-Ite
mQt
'yOp
erat
ion
Item
Hard
.HRc
.Dim/
Dwg.No
.
NS :
Dwg.No
.
SN :
MU :
Rem/
Seat
No.
DT: .
..F
: 3Ma
teria
l
Val
Chk
Dwn
Wt
:
Assy
.
Regist
er :
Deta
il of
: ...
Title
2000
>100
040
0>1
20
Desc
riptio
n
1000
>400
120
>30
60.5
Nom
30>6SN
258
440
- Mi
ddle
____
____
____
____
Name
__ ______RI
Origin :
____
____
____
____
RNo.
__._
_.__
__._
_.__
__._
_.__
__._
_.__
Date
0.5
0.3
0.2
0.1
Tol-
1.20.8
Dh
arma
Sc :
1 : 1
0
Wat
er H
eate
r
20.01.2
014
Yani
-
WHI
--
-
Univer
sita
s Sa
nata
-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
4
21
WHI -
2-
Item
Qt'y
Oper
ation
Item
Hard
.HRc
.Dim/
Dwg.No
.
NS :
Dwg.No
.
SN :
MU :
Rem/
Seat
No.
DT: .
..F
: 3Ma
teria
l
Val
Chk
Dwn
Wt
:
Assy
.
Regist
er :
Deta
il of
: ...
Title
2000
>100
040
0>1
20
Desc
riptio
n
1000
>400
120
>30
60.5
Nom
30>6SN
258
440
- Mi
ddle
____
____
____
____
Name
__ ______RI
Origin :
____
____
____
____
RNo.
__._
_.__
__._
_.__
__._
_.__
__._
_.__
Date
0.5
0.3
0.2
0.1
Tol
1.2
Plat
t=0
.5
0.8
Dh
arma
Sc :
1 : 5
Tung
ku W
ater
Hea
ter
17.01.2
014
Yani
-
WHI
-
11
Plat
t=0
.5To
p Co
ver
WHI -
3
WHI -
1
-
111
Inside
Bod
yOu
tside
Body
Boto
m Co
ver
234
Plat
t=0
.5Pl
at t=0
.5
Univer
sita
s Sa
nata
WHI -
4
450 150
601
420
420
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Universitas Sanata
ItemQt'yOperationItemHard.HRc.
Dim/Dwg.No.
NS :MU :
Rem/Seat No.
DT: ...F : 4
Material
ValChkDwn
Wt :
Assy.
Register :
Detail of : ...
Title2000>1000
400>120
Description
1000>400
120>30
60.5Nom 30
>6SN 258440 - Middle
________
________Name
____
____RI
Origin :
________
________RNo.
__.__.____.__.__
__.__.____.__.__Date0.50.30.20.1Tol 1.20.8
-
Dharma
Sc : -Yani17.01.2013
Top Cover
WHI - 1SN :
Dwg.No.
-
1 1 -Plat t=0.5Top Cover
1 : 10
-
*Break all sharp 0.2x45
320
320
420
420
50
t=0.5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
320
320
0.5
Universitas Sanata
ItemQt'yOperationItemHard.HRc.
Dim/Dwg.No.
NS :MU :
Rem/Seat No.
DT: ...F : 4
Material
ValChkDwn
Wt :
Assy.
Register :
Detail of : ...
Title2000>1000
400>120
Description
1000>400
120>30
60.5Nom 30
>6SN 258440 - Middle
________
________Name
____
____RI
Origin :
________
________RNo.
__.__.____.__.__
__.__.____.__.__Date0.50.30.20.1Tol 1.20.8
-
Dharma
Sc : -Yani17.01.2013
Inside Body
WHI - 2SN :
Dwg.No.
-
1 2 -Plat t=0.5Inside Body
1 : 10
-
*Break all sharp 0.2x45
450
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
400
400
0.5
Universitas Sanata
ItemQt'yOperationItemHard.HRc.
Dim/Dwg.No.
NS :MU :
Rem/Seat No.
DT: ...F : 4
Material
ValChkDwn
Wt :
Assy.
Register :
Detail of : ...
Title2000>1000
400>120
Description
1000>400
120>30
60.5Nom 30
>6SN 258440 - Middle
________
________Name
____
____RI
Origin :
________
________RNo.
__.__.____.__.__
__.__.____.__.__Date0.50.30.20.1Tol 1.20.8
-
Dharma
Sc : -Yani17.01.2013
Outside Body
WHI - 3SN :
Dwg.No.
-
1 3 -Plat t=0.5Outside Body
1 : 10
-
*Break all sharp 0.2x45
450
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Universitas sanata
ItemQt'yOperationItemHard.HRc.
Dim/Dwg.No.
NS :MU :
Rem/Seat No.
DT: ...F : 4
Material
ValChkDwn
Wt :
Assy.
Register :
Detail of : ...
Title2000>1000
400>120
Description
1000>400
120>30
60.5Nom 30
>6SN 258440 - Middle
________
________Name
____
____RI
Origin :
________
________RNo.
__.__.____.__.__
__.__.____.__.__Date0.50.30.20.1Tol 1.20.8
-
Dharma
Sc : -Yani17.01.2013
Bottom Cover
WHI - 4SN :
Dwg.No.
-
1 4 -Plat t=0.5Bottom Cover
1 : 10
-
*Break all sharp 0.2x45
150
400
50
0.5400
50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI