KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG...

93
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 TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Transcript of KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG...

  • 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