PERBANDINGAN KARAKTERISTIK WATER HEATER … · 2.1.3 Konduktor dan Isolator..... 10 2.1.4...

95
i PERBANDINGAN KARAKTERISTIK WATER HEATER RANGKAIAN SERI DENGAN TEKANAN ALIRAN GAS RENDAH DAN TINGGI SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat S-1 Teknik Mesin Oleh : STEFANUS EKO MARYANTO NIM :125214021 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2018 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Transcript of PERBANDINGAN KARAKTERISTIK WATER HEATER … · 2.1.3 Konduktor dan Isolator..... 10 2.1.4...

i

PERBANDINGAN KARAKTERISTIK WATER HEATER

RANGKAIAN SERI DENGAN TEKANAN ALIRAN GAS

RENDAH DAN TINGGI

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat S-1 Teknik Mesin

Oleh :

STEFANUS EKO MARYANTO

NIM :125214021

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

COMPARISON CHARACTERISTICS OF THE WATER

HEATER SERIES MODELS WITH LOW AND HIGH GAS

PREASSURE

FINAL PROJECT

As partial fullfillment of the requirements

to obtains the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By :

STEFANUS EKO MARYANTO

NIM :125214021

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas

segala anugerah yang telah diberikan-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini dengan lancar.

Skripsi merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi dalam

menyelesaikan jenjang S1 Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Dalam pembuatan skripsi ini penulis selalu mendapat dukungan dari

berbagai pihak yang tak henti-hentinya memberikan bantuan berupa dukungan

semangat, dukungan ekonomi, dukungan akademik, dan lain sebagainya. Penulis

juga mengucapkan rasa terima kasih yang tak terhingga, khususnya kepada:

1. F.Y Bintri Martanti dan Yohanes Argo Cahyono selaku orang tua penulis

yang selalu memberikan banyak dukungan dalam segala hal.

2. Alm. Donatus Sudarto selaku ayah kandung penulis.

3. Ir. PK. Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta

dan selaku Dosen Pembimbing Skripsi.

4. Dr. Ir. Y.B Lukiyanto, MT., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Mahasiswa Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma, khususnya

Angkatan 2012 selaku teman seperjuangan penulis.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ix

INTISARI

Seiring dengan kemajuan jaman, penggunaan air panas sangat dibutuhkan

untuk kebutuhan sehari-hari. Kebutuhan air panas dibutuhkan banyak orang

terutama untuk kebutuhan pribadi, rumah tangga maupun yang lainnya. Dengan

menggunakan water heater kita dapat mendapatkan air panas lebih mudah, lebih

cepat, dan efisien. Tujuan penelitian : (a) Menghasilkan peralatan water heater

gas LPG, yang diperlukan untuk mandi skala rumah tangga. (b) Mengetahui

karakteristik dari water heater gas LPG (Mengetahui debit air yang keluar dengan

suhu air sekitar 38oC-41

oC dan mengetahui efisiensi dari water heater saat air

keluar dari water heater dengan suhu air sekitar 38oC-41

oC.

Lokasi penelitian di Laboratorium Teknik Mesin, Universitas Sanata

Dharma, Yogyakarta. Water heater yang dibuat menggunakan bahan bakar gas

LPG berbentuk tabung yang terbuat dari plat galvanum dengan tinggi 30 cm dan

berdiameter 30 cm. Water heater yang digunakan berjumlah dua buah dan diberi

lubang sirkulasi udara lalu dirangkai secara seri, dengan 3 lapisan tabung pada 1

water heater. Tabung yang ditempelkan pada tutup water heater berdiameter 9

cm, tabung dalam pada water heater berdiameter 22 cm, tabung luar berdiameter

30 cm, tutup water heater berebentuk lingkaran dan diberi lubang udara. Pipa

menggunakan bahan tembaga berdiameter 0,5 inci, panjang pipa 8 meter dirol

secara bertingkat. Variasi penelitian dilakukan dengan mengatur besar kecilnya

debit alira air yang masuk dengan 10 variasi debit air yang masuk ke dalam water

heater dengan tekanan aliran gas minimum dan maksimum. Sehingga nantinya

mampu bersaing dengan water heater yang ada dipasaran.

Hasil penelitian (a) Telah berhasil membuat peralatan water heater gas

LPG, yang dipergunakan untuk keperluan mandi air panas skala rumah tangga.

(b) Besar debit air yang dihasilkan water heater pada kisaran suhu 38 °C – 41 °C :

Pada tekanan gas minimum untuk water heater rangkaian seri sebesar 9,9 – 12,9

liter/menit dan untuk water heater tunggal sebesar 5 – 6,3 liter/menit. Pada

tekanan gas maksimum untuk water heater rangkaian seri sebesar 16,9 – 20,7

liter/menit dan untuk water heater tunggal sebesar 8,6 l – 10,8 liter/menit.(c)

Besar efisiensi yang dihasilkan water heater pada kisaran suhu 38 °C – 41 °C:

Pada tekanan gas minimum water heater rangkaian seri untuk suhu 41 °C yaitu

38,35 % dan untuk suhu 38°C yaitu 38,95 %, pada water heater tunggal untuk

suhu 41 °C yaitu 43,95 % dan untuk suhu 38°C yaitu 43,16 %. Pada tekanan gas

maksimum water heater rangkaian seri untuk suhu 41 °C yaitu 41,98 % dan untuk

suhu 38°C yaitu 40,1 %, pada water heater tunggal untuk suhu 41 °C yaitu 35,1

% dan untuk suhu 38°C yaitu 34,35 %.

Kata kunci : Membuat water heater, Menghasilkan air panas, Karakteristik water

heater

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

x

ABSTRACT

Nowadays, hot water is required for everyday needs. It is needed by many

people, especially for personal needs, household, and others. By using water

heater, we can get hot water easier, faster, and more efficient. This research was

aimed to: (a) produce LPG water heater equipment, which is required for

household-scale baths. (b) know the characteristics of the LPG water heater (the

water discharge while the water temperature is around 38oC-41

oC as well as the

water heater efficiency when the water comes out from the water heater while the

water temperature is around 38oC-41

oC.

The location of the research was in the laboratory of Mechanical

Engineering, Sanata Dharma University, Yogyakarta. The water heater was made

using tube-shaped LPG as the fuel made of galvanum plate with 30 cm height and

30 cm in diameter. Two water heaters were used, given ventilation hole(s) and

assembled in series, with 3 layers of tube on one water heater. The tube attached

to the water heater lid was 9 cm in diameter, the inner tube of the water heater was

22 cm in diameter, the outer tube was 30 cm in diameter, the water heater lid was

round and was given a ventilation. The pipe was made of copper, 0.5 inch in

diameter. The pipe length was 8 meters, rolled in level. The variations of the

research were conducted by setting the volume of water discharge entering the

water heater, with 10 variations of water discharge entering the water heater, with

low and medium gas flow pressure, where later on, it could compete with other

water heaters in the market.

The result of research were (a) LPG water heater equipment which is used

for household scale bath had been successfully made. (b) The large of water

discharge which produced by water heater in the temperature range 38 °C – 41

°C: In the minimum gas pressure for the series water heater is 9,9 – 12,9

liter/minutes and for single water heater is 5 – 6,3 liter/minutes. In the maximum

pressure for the series water heater is 16,9 – 20,7 liter/minutes and for the single

water heater is 8,6 l – 10,8 liter/minutes. (c ) The large of efficiency which

produced by water heater in the temperature range 38 °C – 41 °C: In the minimum

gas pressure of the series water heater in the temperature of 41 °C is 38,35 % and

for the temperature 38°C is 38,95 %, for the single water heater in the temperature

of 41 °C is 43,95 % in the temperature of 41 °C is 41,98 % and in the temperature

of 38°C is 40,1 %, for the single water heater in the temperature of 41 °C is 35,1

% and in the temperature of 38°C is 34,35 %.

Keywords : Design water heater, made water heater, Characteristics of LPG water

heater

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

TITLE PAGE ......................................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. iii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................... v

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA .................................. vi

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii

INTISARI ............................................................................................................. ix

ABSTRACT ............................................................................................................ x

DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang............................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitan ......................................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah ......................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ...................................................................................... 4

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ..................................... 6

2.1 Dasar Teori ................................................................................................. 6

2.1.1 Perpindahan Kalor ................................................................................ 6

2.1.2 Perancangan Pipa.................................................................................. 8

2.1.3 Konduktor dan Isolator ......................................................................... 10

2.1.4 Perancangan Tabung Water Heater...................................................... 12

2.1.5 Bahan Bakar ......................................................................................... 12

2.1.6 Proses Pembakaran LPG ...................................................................... 14

2.1.7 Saluran Udara Masuk ........................................................................... 14

2.1.8 Saluran Gas Buang ............................................................................... 15

2.1.9 Media Pembakar ................................................................................... 16

2.1.10 Laju Aliran Kalor ................................................................................. 17

2.1.11 Efisiensi Water Heater ......................................................................... 18

2.2 Water Heater yang Beredar di Pasaran ...................................................... 18

2.2.1 Model Water Heater yang Dijual Bebas .............................................. 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 28

3.1 Pembuatan Alat .......................................................................................... 28

3.1.1 Persiapan Pembuatan Alat .................................................................... 28

3.1.2 Bahan Untuk Membuat Water heater................................................... 28

3.1.3 Peralatan Yang Digunakan ................................................................... 30

3.1.4 Proses Pembuatan Water Heater .......................................................... 34

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

3.2 Metodologi Penelitian ................................................................................ 36

3.2.1 Objek Yang Diuji ................................................................................. 36

3.2.2 Skematik Penelitian .............................................................................. 38

3.2.3 Alat Bantu Penelitian ............................................................................ 39

3.2.4 Diagram Alur Penelitian ....................................................................... 40

3.2.5 Variasi Penelitian.................................................................................. 41

3.2.6 Cara Mendapatkan Data ....................................................................... 41

3.2.7 Cara Mengolah Data ............................................................................. 41

3.2.8 Cara Mendapat Kesimpulan ................................................................. 42

BAB IV HASIL PENGUJIAN, PERHITUNGAN DATA ................................... 43

DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian ........................................................................................... 43

4.2 Perhitungan ................................................................................................. 47

4.2.1 Perhitungan Aliran Kalor Yang Diberikan Gas LPG ........................... 47

4.2.2 Perhitungan Kecepatan Air Rata-Rata .................................................. 49

4.2.3 Perhitungan Laju Aliran Massa Air ...................................................... 51

4.2.4 Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air .............................. 52

4.2.5 Efisiensi Water Heater ......................................................................... 53

4.3 Hasil Perhitungan Pengujian Pada Water Heater ....................................... 54

4.4 Pembahasan ................................................................................................ 63

4.4.1 Pembahasan Hasil Penelitian Water Heater Rangkaian Seri ............... 63

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

4.4.2 Perbandingan Water Heater Rangkaian Seri dan Water Heater .......... 66

Tunggal

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 73

5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 73

5.2 Saran ........................................................................................................... 74

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 75

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai konduktivitas termal/bahan ..................................................... 9

Tabel 2.2 Sifat-sifat isolator bahan bukan logam............................................. 11

Tabel 2.3 Karakter konduktor jenis logam pada suhu 20 °C ............................ 11

Tabel 2.4 Daya pemanasan dan efisiensi dari beberapa jenis bahan bakar ...... 13

Tabel 4.1 Hasil pembakaran gas pada water heater rangkaian seri ................. 44

(dua tungku).

Tabel 4.2 Hasil pembakaran gas pada water heater tunggal (satu tungku) ..... 44

Tabel 4.3 Hasil pengujian water heater rangkaian seri gas minimum ............. 45

(low pressure).

Tabel 4.4 Hasil pengujian water heater rangkaian seri gas maksimum .......... 45

(high pressure).

Tabel 4.5 Hasil pengujian water heater tunggal gas minimum ....................... 46

(low pressure).

Tabel 4.6 Hasil pengujian water heater tunggal gas maksimum ..................... 46

(high pressure).

Tabel 4.7 Hasil pengujian gas menggunakan dua tungku pada ....................... 47

tekanan maksimum, medium, dan minimum

(water heater rangkaian seri).

Tabel 4.8 Hasil pengujian gas menggunakan satu tungku pada....................... 47

tekanan maksimum, medium, dan minimum

(water heater tunggal).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Tabel 4.9 Hasil perhitungan water heater rangkaian seri kondisi ................... 55

gas minimum.

Tabel 4.10 Hasil perhitungan water heater rangkaian seri kondisi ................... 55

gas Maksimum.

Tabel 4.11 Hasil perhitungan water heater tunggal kondisi gas minimum ....... 56

Tabel 4.12 Hasil perhitungan water heater tunggal kondisi gas maksimum ..... 56

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema perpindahan panas secara konduksi, konveksi ............... 6

dan radiasi.

Gambar 2.2 Media pembakar dengan bahan bakar LPG ............................... 16

Gambar 2.3 Aliran fluida dalam saluran air .................................................. 17

Gambar 2.4 Water heater tipe 1 ..................................................................... 19

Gambar 2.5 Water Heater tipe 2 .................................................................... 20

Gambar 2.6 Water heater tipe 3 ..................................................................... 21

Gambar 2.7 Water heater tipe 4 ..................................................................... 22

Gambar 2.8 Water heater gas LPG tipe 1 ...................................................... 23

Gambar 2.9 Water heater gas LPG tipe 2 ...................................................... 25

Gambar 2.10 Water heater gas LPG tipe 3 ...................................................... 26

Gambar 3.1 Plat galvanum ............................................................................. 28

Gambar 3.2 Pipa tembaga berdiameter 0,5 inchi ........................................... 29

Gambar 3.3 Besi nako dan besi strip ............................................................. 29

Gambar 3.4 Gunting plat ............................................................................... 30

Gambar 3.5 Bor tangan .................................................................................. 30

Gambar 3.6 Gerinda tangan ........................................................................... 31

Gambar 3.7 Pemotong pipa tembaga ............................................................. 31

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 3.8 Penekuk pipa .............................................................................. 32

Gambar 3.9 Mesin las listrik .......................................................................... 32

Gambar 3.10 Kunci pas ................................................................................... 33

Gambar 3.11 Meteran ...................................................................................... 33

Gambar 3.12 Jangka sorong ............................................................................. 33

Gambar 3.13 Pemotongan pipa tembaga ......................................................... 34

Gambar 3.14 Pembengkokan pipa tembaga .................................................... 34

Gambar 3.15 Pembuatan rangka water heater ................................................. 35

Gambar 3.16 Pemotongan plat galvanum dan pembuatan lubang udara ......... 35

Gambar 3.17 Pipa tembaga yang sudah di roll ................................................ 37

Gambar 3.18 Water heater tampak bawah ...................................................... 37

Gambar 3.19 Rancangan water heater ............................................................ 38

Gambar 3.20 Skema penelitian water heater ................................................... 38

Gambar 3.20 Diagram alur penelitian .............................................................. 40

Gambar 4.1 Skematik water heater rangkaian seri ........................................ 43

Gambar 4.2 Skematik water heater Tunggal ................................................. 44

Gambar 4.3 Hubungan debit air dengan suhu air keluar ............................... 57

pada water heater rangkaian seri

(kondisi gas minimum, mgas low = 0,029 kg/menit).

Gambar 4.4 Hubungan debit air dengan suhu air keluar ............................... 58

pada water Heater tunggal

(kondisi gas minimum, mgas low = 0,013 kg/menit).

Gambar 4.5 Hubungan debit air dengan suhu air keluar ............................... 58

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

pada water heater rangkaian seri

(kondisi gas maksimum, mgas max = 0,046 kg/menit).

Gambar 4.6 Hubungan debit air dengan suhu air keluar ............................... 59

pada water heater tunggal

(kondisi gas maksimum, mgas max = 0,028 kg/menit).

Gambar 4.7 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor keluar ................... 59

pada water heater rangkaian seri yang diterima air

(kondisi gas minimum, mgas low = 0,029 kg/menit).

Gambar 4.8 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor keluar ................... 60

pada water heater tunggal yang diterima air

(kondisi gas minimum, mgas low = 0,013 kg/menit).

Gambar 4.9 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor keluar ................... 60

pada water heater rangkaian seri yang diterima air

(kondisi gas maksimum, mgas max = 0,046 kg/menit).

Gambar 4.10 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor keluar ................... 61

pada water heater tunggal yang diterima air

(kondisi gas maksimum, mgas max = 0,028 kg/menit).

Gambar 4.11 Hubungan debit air dengan efisiensi water heater..................... 61

rangkaian seri (kondisi gas minimum, , mgas low = 0,029 kg/menit).

Gambar 4.12 Hubungan debit air dengan efisiensi water heater tunggal........ 62

(kondisi gas minimum, , mgas low = 0,029 kg/menit).

Gambar 4.13 Hubungan debit air dengan efisiensi water heater rangkaian .... 62

seri (kondisi gas maksimum, , mgas max = 0,046 kg/menit).

Gambar 4.14 Hubungan debit air dengan efisiensi water heater tunggal........ 63

(kondisi gas maksimum, , mgas max = 0,028 kg/menit).

Gambar 4.15 Perbandingan debit air dengan suhu air keluar (Tout) pada ........ 67

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xx

kondisi gas minimum water heater rangkaian seri dan tunggal.

Gambar 4.16 Perbandingan debit air dengan suhu air keluar (Tout) pada ........ 68

kondisi gas maksimum water heater rangkaian seri dan tunggal.

Gambar 4.17 Perbandingan debit air dengan laju aliran kalor pada ................ 69

kondisi gas minimum water heater rangkaian seri dan tunggal.

Gambar 4.18 Perbandingan debit air dengan laju aliran kalor pada ................ 70

kondisi gas maksimum water heater rangkaian seri dan tunggal.

Gambar 4.19 Perbandingan debit air dengan efisiensi pada kondisi ............... 71

gas minimum water heater rangkaian seri dan tunggal.

Gambar 4.20 Perbandingan debit air dengan efisiensi pada kondisi ............... 72

gas maksimum water heater rangkaian seri dan tunggal.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Di jaman ini peningkatan di bidang teknologi mengalami perkembangan

yang sangat pesat. Dengan perkembangan teknologi manusia semakin mudah

mencukupi kebutuhan sehari-harinya untuk memperoleh kenyamanan dan kualitas

hidup yang lebih baik. Peningkatan teknologi dapat menyelesaikan masalah-

masalah terhadap penyediaan kebutuhan bagi masyarakat yang menginginkan

kualitas hidup yang lebih baik. Adapun contoh kebutuhan masyarakat tersebut

yaitu kebutuhan akan tersedianya air panas. Kebutuhan akan air panas saat ini

tidak dapat dipungkiri, banyak orang membutuhkan air panas baik untuk

keperluan pribadi, rumah tangga, maupun untuk keperluan produksi. Air panas

untuk keperluan pribadi misalnya untuk membuat minuman panas dan makanan

cepat saji. Air panas untuk skala rumah tangga banyak digunakan untuk mandi

bagi para orang tua, bagi bayi, bagi orang sakit, dan bagi para mandi pekerja yang

pulang saat larut malam. Mandi air hangat dapat memberikan kehangatan pada

badan serta dapat melebarkan pori-pori kulit tubuh. Untuk kepentingan produksi,

air panas dapat digunakan untuk mensterilkan botol minuman pada pabrik

produsen minuman botol, untuk mengisi kolam renang air panas dan untuk

membubut bulu ayam di pemotongan ayam.

Salah satu contoh alat yang dipakai untuk menghasilkan air panas yaitu

pemanas air atau water heater. Pembuatan alat ini berdasarkan oleh kebutuhan air

hangat yang digunakan untuk keperluan mandi. Semakin berkembangnya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

teknologi, semakin banyak pula penemuan alat pemanas air modern yang lebih

canggih, efektif dan efisien.

Di pasaran ada beberapa model water heater yang beredar. Berasarkan

dari jenis energi yang dibutuhkan, water heater dikelompokkan dalam beberapa

jenis, yaitu water heater dengan tenaga surya, water heater dengan energi listrik,

dan water heater dengan energi panas yang dihasilkan oleh pembakaran gas LPG.

Adapun kelebihan water heater yang menggunakan gas LPG jika dibandingkan

dengan kedua jenis water heater lain, yaitu pemanasan airnya yang relatif lebih

cepat dan sangat praktis untuk digunakan. Penggunan water heater jenis LPG

sangat fleksibel untuk digunakan di dalam hotel, rumah sakit, perindustrian, dan

juga dalam rumah tangga. Keuntungan lain penggunaan water heater jenis LPG

yaitu dapat beroprasi tanpa adanya energi listrik, kapasitas air yang tidak terbatas,

tidak memerlukan tempat penampungan air, dapat dipergunakan kapan saja dan

dimana saja.

Jika dibandingkan dengan water heater jenis lainnya, penggunaan water

heater jenis LPG juga memiliki kekurangan antara lain penggunaannya yang

kurang ramah lingkungan karena menghasilkan gas buang dari pembakaran gas

LPG. Selain itu gas LPG akan habis bila dipakai terus menerus sehingga

memerlukan waktu untuk pengisian gas kembali, sangat berbeda dengan energi

surya yang tidak akan pernah habis. Water heater gas LPG memerlukan biaya

untukse pembelian gas LPG. Selain ini, pengguna water heater harus peka

terhadap kebocoran gas LPG agar tidak terjadi kebakaran gas LPG yang

menyebabkan bahaya ledakan tabung gas LPG.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

Dengan latar belakang di atas penulis tertarik untuk melakukan penelitian

tentang water heater gas LPG. Penelitian ditunjuk dengan menggunakan dua buah

water heater yang dirangkai secara seri.

1.2. Rumusan Masalah

Bagaimanakah membuat water heater yang dapat memenuhi kebutuhan air

panas yang dapat dipergunakan untuk keperluan mandi di dalam rumah tangga?

1.3. Tujuan Penelitian

Selain membuat water heater, penelitian bertujuan untuk mengetahui

karakteristik dari water heater yang telah dibuat meliputi:

a. Membuat 2 water heater yang dirangkai secara dan seri.

b. Mengetahui besar debit air yang dihasilkan dengan suhu keluaran water

heater sebesar 38 - 41 °C, dengan melakukan variasi terhadap tekanan

aliran gas.

c. Mengetahui efisiensi yang dimiliki water heater dengan suhu air keluaran

sekitar 38 - 41 °C, dengan melakukan variasi terhadap tekanan aliran gas.

1.4. Batasan Masalah

Dalam penelitian yang dilakukan penulis ada beberapa batasan-batasan

yang di ambil antara lain yaitu :

a. Air yang masuk ke dalam water heater berasal dari PAM.

b. Water heater yang digunakan berjumlah dua buah dan disusun secara seri.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c. Bahan yang digunakan untuk membuat selimut water heater terbuat dari

galvanis yang diberi lubang.

d. Pipa saluran air yang digunakan pada masing-masing water heater terbuat

dari bahan tembaga, dengan panjang 8 meter berdiameter dalam 0,5 inci.

e. Sumber energi panas yang digunakan water heater berasal dari hasil

pembakaran gas LPG.

f. Suhu air yang dihasilkan water heater berkisar (37 – 41 °C).

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian pembuatan water heater dengan sumber panas yang

berasal dari pembakaran gas LPG antara lain :

a. Manfaat teoritis

1. Memperoleh data secara spesifik tentang pengoperasian dua buah

water heater yang disusun secara seri dengan panjang pipa tembaga 8

meter dan diameter dalam 0,5 inci pada masing-masing water heater.

2. Mengetahui perbandingan data antara water heater rangkaian seri dan

water heater tunggal.

3. Dapat menjadi pedoman peneliti lain dalam melakukan penelitian di

bidang yang sama.

b. Manfaat praktis

1. Dapat digunakan dalam kebutuhan air panas di bidang industri

maupun rumah tangga.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

2. Dapat memberikan kontribusi pada pengembangan ilmu perpindahan

kalor khususnya di bidang pemanas air.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

2.1.1. Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor (heat transfer) adalah proses perpindahan energi panas

yang terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau material. Panas

yang mengalir besarnya tergantung pada perbedaan suhu benda tersebut. Semakin

tinggi beda suhu benda, maka semakin besar panas yang mampu dipindahkannya.

Panas berpindah dari tempat yang bersuhu tinggi ke tempat yang bersuhu rendah.

Proses perpindahan panas dapat terjadi secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

Gambar 2.1 Skema perpindahan panas secara konduksi, konveksi dan radiasi.

a. Perpindahan panas secara konduksi

Perpindahan kalor konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat tanpa

disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. Konduksi kalor melalui zat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

padat lebih baik daripada konduksi melalui cairan ataupun gas, hal tersebut

disebabkan karena jarak partikel dalam zat padat lebih berdekatan.

Konduktor adalah suatu zat yang dapat menghantarkan kalor dengan baik, hampir

semua jenis logam adalah konduktor. Adapun benda padat yang lain seperti kayu,

kertas, dan plastik dikategorikan sebagai isolator. Isolator tersebut kurang baik

dalam hal menghantarkan kalor. Sifat logam lebih baik dalam perpindahan kalor

konduksi jika dibandingkan dengan yang lain hal ini disebabkan logam memiliki

banyak elektron bebas tidak seperti dalam isolator yang hanya memiliki sedikit

ataupun tidak memilki elektron bebas.

b. Perpindahan kalor secara konveksi

Perpindahan kalor konveksi yaitu perpindahan kalor yang diikuti gerak

partikel-partikel zat perantara atau mediumnya. Konveksi terjadi akibat adanya

ekspansi thermal dan konduksi. Konveksi merupakan fluida yang berpindah

akibat adanya perbedaan suhu di fluida tersebut. Ekspansi thermal adalah sifat

yang berasal dari sustansi yang bersuhu tinggi di mana partikel-partikel sustansi

tersebut volumenya meluas atau membesar akibat kalor yang diterima. Pada

perpindahan kalor ini dapat terjadi pada zat cair dan gas. Contoh perpindahan

kalor konveksi pada zat cair adalah pada saat memasak air, meskipun yang

dipanaskan hanya air bagian bawah namun air bagian atas dapat berubah suhunya.

Hal ini menunjukkan bahwa terjadi aliran kalor dari air bagian bawah ke air

bagian atas. Sedangkan perpindahan kalor konveksi di udara adalah terjadinya

angin laut pada siang hari dan angin darat pada malam hari. Angin laut dan darat

terjadi karena adanya perbedaan suhu antara laut dengan darat yang menyebabkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

perbedaan massa jenis udara diatas permukaan darat dan permukaan laut. Pada

water heater perpindahan kalor secara konveksi dapat ditemukan pada permukaan

dalam pipa yang mengalirkan panas ke air di dalam pipa.

c. Perpindahan kalor secara radiasi

Perpindahan kalor radiasi menurut Koestoer, R. A adalah perpindahan

kalor melalui gelombang elektromagnet atau paket-paket energi (photon) yang

dapat mengalir atau berpindah sangat jauh tanpa memerlukan interaksi dengan

medium atau tanpa bersinggungan. Contoh perpindahan kalor radiasi adalah panas

sinar matahari yang sampai ke bumi dan kalor yang sampai ke tubuh kita saat kita

menyalakan api unggun. Pada water heater perpindahan kalor secara radiasi

terjadi pada tabung bagian dalam menuju ke bagian luar pipa pemanas, tabung

bagian dalam menuju tabung bagian luar, dari tabung bagian luar ke udara di

sekitar alat pemanas air.

2.1.2. Perancangan Pipa

Bebereapa hal yang harus diperhatikan dalam perancangan pipa water

heater, antara lain: (a) Pemilihan bahan (b) Pemilihan diameter pipa (c) Pemilihan

bentuk pipa.

a. Pemilihan bahan

Pipa yang digunakan harus memiliki nilai konduktivitas termal yang

tinggi. Sehingga bahan mampu memindahkan kalor yang diterima dari api menuju

fluida yang mengalir di dalam pipa dan dapat mengalirkan kalor konduksi yang

besar. Konduktivitas termal (k) yaitu kemampuan suatu media untuk

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

memindahkan kalor melalui media itu sendiri. Media yang memiliki konduktivitas

termal besar adalah penghantar kalor yang baik. Sebaliknya, media yang memiliki

konduktivitas termal kecil merupakan penghantar kalor yang buruk. Semakin

tinggi nilai konduktivitas termal suatu media, semakin besar laju aliran kalor yang

dimiliki. Pemilihan pipa air juga harus mempertimbangkan harga dari bahan

pembuatnya. Disamping itu itu bahan pipa juga tidak boleh berkarat, sebab jika

pipa berkarat akan mengotori air yang mengalir dan pipa akan cepat rusak dan

bocor. Titik lebur bahan pipa juga harus tinggi, agar saat pipa sedang dibakar

bahan pipa tidak melebur. Nilai konduktivitas termal dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Nilai konduktivitas termal/bahan (Holman, 1995)

No Bahan Nilai konduktivitas termal Suhu titik lebur

Watt/m.ºC °C

1 Perak (murni) 410 400

2 Tembaga (murni) 385 600

3 Aluminium (murni) 202 400

4 Nikel (murni) 93 1455

5 Besi (murni) 73 1200

6 Baja karbon, 1% C 43 1200

7 Timbal (murni) 35 327

Pada pembuatan water heater dalam penelitian ini pipa dipilih dari bahan tembaga

yang memiliki nilai konduktivitas termal sebesar 385 Watt/m.ºC.

b. Pemilihan diameter pipa

Pemilihan diameter pipa adalah hal yang penting karena semakin kecil

diameter pipa, daya pompanya akan semakin besar. Semakin kecil diameter pipa

akan semakin besar hambatannya. Ukuran diameter pipa dipilih sedemikian

sehingga tidak menghasilkan daya pompa yang besar, tetapi harga jual water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

heater dapat terjangkau. Pada penelitian ini, diameter yang di pergunakan sebesar

0,5 inchi.

c. Pemilihan bentuk pipa

Dalam pembuatan water heater, pipa dirancang sedemikian rupa agar

tidak menghasilkan hambatan yang besar. Hambatan yang besar akan

membutuhkan daya dorong yang besar untuk dapat mengalirkan air. Pemilihan

bentuk pipa bertujuan agar hambatan fluida yang mengalir di dalam pipa dapat

diminimalisir. Pada penelitian ini, bentuk pipa yang dipilih berbentuk spiral.

Dalam membentuk saluran pipa, tidak dirancang melengkung tajam karena akan

memperbesar hambatan antara fluida dengan pipa (disarankan sudut

pembengkokan pipa <90º).

Dengan metode pembengkokan pipa secara spiral pemanasan dari api ke

permukaan pipa lebih efisien. Seluruh permukaan luar pipa akan terkena api dari

hasil pembakaran gas elpiji dengan merata.

2.1.3. Konduktor dan Isolator

Benda sebagai media penghantar kalor ada yang dapat mengalirkan kalor

dengan baik da nada benda yang sulit menghantarkan kalor. Berdasarkan sifat

tersebut, benda dibagi menjadi dua yaitu:

a. Isolator

Isolator adalah benda yang sulit menghantarkan kalor dari suatu sumber

kalor ke tempat yang lain. Penggunaan isolator dalam water heater ini

dimaksudkan agar kalor hasil dari proses pembakaran bahan bakar tidak banyak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

terbuang saat proses pemanasan air. Beberapa contoh benda isolator adalah

plastik, kayu, dan lain-lain. Dalam penelitian kali ini isolator yang digunakan

adalah udara. Udara diletakkan diantara tabung berdiameter kecil dan tabung

berdiameter besar. Tabel 2.2 menyajikan sifat-sifat isolator bukan logam.

Tabel 2.2 Sifat-sifat isolator bahan bukan logam (Holman, 1995)

No Bahan k (W/mºC) c (kJ/kg.˚C) ρ (kg/m3) α (m

2/s)

1 Asbes 0,154 0,816 470-570 3,3-4 x 10-7

2 Gabus 0,045 1,88 45-120 2-5,3 x 10-7

3 Gelas 0,78 0,84 2700 3,4 x 10-7

4 Bata bangunan 0,69 0,84 1600 5,2 x 10-7

5 Kayu Pinus 0,147 2,8 640 0,82 x 10-7

6 Udara 0,009246 1,0266 3,601 25,01 x 10-7

b. Konduktor

Konduktor adalah benda yang sangat baik dalam menghantarkan kalor dari

suatu sumber panas ke tempat lain. Contoh benda yang tergolong konduktor

antara lain besi, tembaga, kuningan dan lain-lain. Dalam penelitian ini logam yang

digunakan sebagai pengantar panas adalah logam tembaga yang memiliki nilai

konduktivitas termal sebesar 386 W/mºC pada suhu 20 ºC. Tabel 2.3 menyajikan

bahan konduktor dari logam.

Tabel 2.3 Karakter konduktor jenis logam pada suhu 20 °C (Holman1995)

No Bahan k (W/mºC) cp (kJ/kg.˚C) ρ (kg/m3) α (m

2/s)

1 Perak 419 0,2340 10524 17,004 x 10-5

2 Tembaga 386 0,3831 8954 11,234 x 10-5

3 Alumunium 204 0,896 2707 8,418 x 10-5

4 Seng 112,2 0,3843 7144 4,106 x 10-5

5 Besi 73 0,452 7897 2,034 x 10-5

6 Baja 54 0,465 7833 1,474 x 10-5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

2.1.4. Perancangan Tabung Water Heater

Dalam merancang water heater ada beberapa hal yang harus diperhatikan

agar water heater tersebut dapat memberikan data pengujian yang maksimal.

Beberapa hal yang dapat dipertimbangkan antara lain :

a. Pemilihan bahan

Untuk pembuatan tabung water heater bahan yang digunakan adalah

galvalum. Galvalum sendiri merupakan bahan yang mampu menahan panas yang

sangat tinggi, selain itu bahan galvalum juga bahan yang tahan terhadap karat

sehingga bahan jenis ini sangat cocok digunakan sebagai selimut dari water

heater. Galvalum merupakan material berbahan dasar besi dengan campuran

aluminium dan seng.

b. Pemilihan geometri tabung

Dalam pembuatan water heater dibuat menyerupai tabung, hal ini

bertujuan untuk menyesuaikan bentuk selimut water heater dengan bentuk pipa

tembaga spiral yang digunakan sebagai saluran air. Tabung water heater juga

dibuat lubang-lubang untuk mensuplai oksigen agar masuk kedalam yang akan

digunakan dalam proses pembakaran. Semakin banyak lubang pada tabung water

heater maka proses pembakaran akan semakin maksimal.

2.1.5. Bahan Bakar

Dalam penelitian ini bahan bakar yang digunakan adalah gas LPG

(Liquified Petroleum Gas). LPG terbuat dari campuran beberapa unsur dari

hidrokarbon yang ada di gas alam. Dalam tabung gas LPG terisi gas yang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

dipadatkan dan berbentuk cair. Di dalam LPG terdapat gas yang dipampatkan

yang berubah ke fasa cair karena tekanan di dalam tabung LPG ditingkatkan dan

suhu diturunkan. Komponen yang terdapat dalam gas LPG yaitu butana 104 HC

dan propana 83HC , dengan komposisi kurang lebih sebesar 99 %, selebihnya

adalah gas pentana 125HC yang dicairkan. Perbandingan komposisi propana dan

butana adalah 30 : 70. LPG lebih berat dari udara dengan berat jenis sekitar 2,01

(dibandingkan dengan udara). Tekanan uap LPG cair dalam tabung sekitar 5 – 6,2

2cmkg

. Nilai kalori sekitar : 21.000 BTU/lb. zat mercaptan umumnya

ditambahkan ke LPG untuk memberikan bau khas, supaya kalau terjadi

kebocoran, dapat segera terdeteksi dengan cepat dan mudah. Daya yang dimiliki

gas LPG lebih baik jika dibandingkan dengan minyak tanah, arang, maupung

kayu bakar karena LPG memiliki daya pemanasan sekitar 11900 kkal/kg dengan

efisiensi sebesar 60 %.

Tabel 2.4 Daya pemanasan dan efisiensi dari beberapa jenis bahan bakar

Bahan Bakar Daya Pemanasan Efisiensi (%)

Kayu bakar 4000 kkal/kg 15

Arang 8000 kkal/kg 15

Minyak tanah 11000 kkal/kg 40

Gas kota 4500 kkal/kg 55

LPG 11900 kkal/kg 60

Listrik 860 kkal/kwh 60

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

2.1.6. Proses Pembakaran LPG

Definisi pembakaran yaitu reaksi kimia antara oksigen dengan bahan

bakar. Oksigen digunakan untuk berlangsungnya proses pembakaran.

Reaksi pembakaran propana 83HC , jika terbakar sempurna adalah

sebagai berikut :

83HC + 5 2O → 3 2CO + 4 OH 2 + panas

propana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas

Dari sumber wikipedia panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut setara

dengan 46.000.000 J/kg atau 46 MJ/kg.

Reaksi pembakaran butana 104HC , jika terbakar sempurna adalah

sebagai berikut :

2 104HC + 13 2O → 8 2CO + 10 OH 2 + panas

butana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas

Dari sumber wikipedia panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut hampir sama

dengan propana setara dengan 46 MJ/kg.

2.1.7. Saluran Udara Masuk

Dalam proses pembakaran diperlukan oksigen yang didapat dari udara

bebas. Jika posisi sumber api berada di bawah alat pemanas air maka harus ada

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

saluran udara yang berfungsi supaya udara bisa masuk dan proses pembakaran

dapat bekerja dengan maksimal. Apabila asupan oksigen kurang akan

menyebabkan proses pembakaran tidak bekerja dengan sempurna dan panas yang

dihasilkan kurang maksimal. Saluran udara pada water heater terdapat pada

bagian selimut pada water heater berupa lubang-lubang. Hal ini bertujuan supaya

asupan udara dapat masuk ke dalam ruang pembakaran pada water heater.

Apabila water heater kekurangan asupan udara saat sedang beroprasi maka panas

dari hasil pembakaran tidak maksimal. Jika tidak ada asupan oksigen maka api

pembakaran dari water heater akan condong mengarah keluar dari water heater.

Pada keadaan normal komposisi oksigen didalam udara berkisar 20,95 % dari

komposisi udara di bumi. Sehimgga diantara alat pemanas air dengan api pemanas

harus diberi jarak supaya ada ruang untuk udara yang masuk.

2.1.8. Saluran Gas Buang

Dalam proses pembakaran selain menghasilkan panas juga menghasilkan

gas buang yang berupa gas dan uap air. Supaya nyala api pembakaran tidak

terganggu oleh gas buang maka dibuat saluran gas buang agar gas sisa

pembakaran dapat keluar dengan lancar. Saluran gas buang yang dibuat pada

umumnya terdapat pada bagian atas water heater. Apabila terjadi perbedaan

temperatur, kalor akan berpindah dari temperatur yang tinggi ke temperatur yang

lebih rendah. Perbedaan berat jenis juga mempengaruhi perpindahan panas.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

2.1.9. Media Pembakar.

Media pembakar adalah sebuah media atau sarana yang menghasilkan api

atau panas untuk proses pembakaran. Media pembakar mempunyai banyak variasi

yaitu ada yang menggunakan LPG atau minyak tanah sebagai sumber bahan

bakar. Media pembakar dengan bahan bakar LPG memiliki keunggulan yang

lebih dibanding dengan minyak tanah, listrik, dan kayu bakar yaitu pemanasan

yang terjadi cepat serta daya pemanasan LPG lebih besar dibanding yang lainnya.

Media pembakar yang ada di pasaran adalah sebagai berikut :

Dimensi : 580 mm (Panjang) x 340 mm (Lebar) x 125 mm (Tinggi)

Jenis : Low Pressure

Bahan : Besi Tuang

Gambar 2.2 Media pembakar menggunakan bahan bakar LPG.

Contoh spesifikasi media pembakar adalah sebagai berikut :

Dimensi : 570 mm (Panjang) x 315 mm (Lebar) x 168 mm (Tinggi)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

Jenis : High Pressure

Bahan : Besi Tuang

2.1.10. Laju Aliran Kalor

Laju aliran kalor yang diterima air ketika mengalir di dalam pipa dapat

dihitung dengan Persamaan (2.2). Sedangkan untuk menghitung laju aliran massa

air menggunakan Persamaan (2.1)

Gambar 2.3 Aliran fluida dalam saluran air.

airkecepatanpenampangluasjenismassamair

airm mur 2 …(2.1)

…(2.2)

Pada Persamaan (2.1) dan (2.2)

airq : laju aliran kalor yang diterima air, watt

: laju aliran massa air, kg/detik

airc : kalor jenis air, 4179 J/kgoC.

Tin : suhu air masuk water heater, oC

Tout : suhu air keluar water heater, oC.

mu : kecepatan rata-rata fluida mengalir, m /detik

: massa jenis fluida yang mengalir, kg/ 3m

qair = ṁair Cair (Tout – Tin)

ṁair

Um mair Cair

Air masuk

Tin Tout

Air keluar d

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

d : diameter saluran, m

Laju aliran kalor yang diberikan gas dapat dihitung dengan Persamaan (2.3)

gasq = gasgasCm …(2.3)

Pada Persamaan (2.3) :

gasm : massa gas elpiji yang terpakai (kg/s)

gasC : nilai kalor gas elpiji (11900 kkal/kg), (1kkal = 4186,6 J)

2.1.11. Efisiensi Water Heater

Efisiensi Water Heater dapat dihitung dengan Persamaan (2.4)

%100xq

q

gas

air …(2.4)

Pada Persamaan (2.4) :

: Efisiensi water heater (%)

airq : Laju aliran kalor yang diterima air, watt

gasq : Laju aliran kalor yang diberikan gas, watt

2.2. Water Heater yang Beredar di Pasaran

Saat ini banyak jenis water heater yang beredar di pasaran. Banyak water

heater yang ditawarkan dari model bentuk, debit air, suhu yang dihasilkan dan

bahan bakar yang digunakan. Referensi pembuatan water heater dengan bahan

bakar gas LPG pada penelitian ini mengacu pada beberapa water heater yang

beredar di pasaran.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

2.2.1. Model Water Heater yang di Jual Bebas

Saat ini banyak water heater yang dijual bebas dengan berbagai macam

model dan bentuk. Ada 4 contoh water heater yang akan dibahas, yang memiliki

cara kerja yang berbeda-beda.

a. Water heater tipe 1

Water Heater tipe 1 ini proses pemanasan airnya dilakukan dengan cara

memanaskan saluran pipa air secara langsung dengan api atau gas hasil proses

pembakaran bahan bakar yang bersuhu tinggi.

Gambar 2.4 Water heater tipe 1

Pipa saluran air yang digunakan untuk mengalirkan air ini berada di dalam

tabung, dibuat spiral dan kontak langsung dengan api atau gas buang yang

bersuhu tinggi. Terdapat fan yang berfungsi untuk mengalirkan oksigen dari luar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

Air yang dipanaskan adalah air yang mengalir didalam pipa yang langsung kontak

dengan api atau gas buang yang bersuhu tinggi.

b. Water heater tipe 2

Water heater tipe 2 ini proses pemanasan airnya adalah dengan cara

melilitkan saluran pipa pada tabung yang panas. Tabung bisa menjadi panas

karena adanya proses pembakaran di bagian bawah tabung. Pada tipe ini saluran

pipa air tidak kontak langsung dengan api atau tidak kontak langsung dengan gas

buang. Air yang dipanaskan yaitu air yang mengalir di dalam pipa.

Gambar 2.5 Water Heater tipe 2

Water heater tipe 2 ini proses pemanasan airnya adalah dengan cara

melilitkan saluran pipa pada tabung yang panas. Tabung bisa menjadi panas

karena adanya proses pembakaran di bagian bawah tabung. Pada tipe ini saluran

pipa air tidak kontak langsung dengan api atau tidak kontak langsung dengan gas

buang. Air yang dipanaskan yaitu air yang mengalir di dalam pipa. Pada model ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

terdapat fan atau kipas yang berfungsi untuk membantu proses pembakaran

dengan cara mengalirkan oksigen yang ada di udara. Pada water heater tipe ini

gas buang hasil pembakaran yang sudah dingin dibuang melalui saluran (flue)

yang berada di atas water heater

c. Water heater tipe 3

Water heater tipe 3 ini mempunyai prinsip kerja sama seperti memasak air

tetapi ada pipa untuk aliran air. Berbeda dengan water heater tipe 2, pada water

heater tipe 3 ini terdapat penampung air. Air dingin mengalir masuk melalui

saluran masuk dan setelah panas, air keluar melalui saluran keluar.

Gambar 2.6 Water heater tipe 3

Gambar 2.6 menunjukkan pipa aliran air masuk berwarna biru sedangkan pipa

aliran keluar berwarna merah. Di dalam penampung air juga terdapat pipa untuk

aliran gas buang (flue). Jika dibandingkan dengan water heater tipe 2, water

heater tipe 3 ini proses awal untuk memanaskan air lebih lama karena air berada

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

pada penampung air dengan jumlah yang banyak, sedangkan air pada water

heater tipe 2 air yang dipanaskan lebih sedikit karena berada pada pipa yang

langsung dipanaskan. Pada jenis ini, juga tidak dipergunakan fan seperti halnya

pada tipe 2.

d. Water heater tipe 4

Cara kerja water heater tipe 4 ini hampir sama dengan water heater tipe 3.

Air yang dipanaskan berada di dalam penampung air. Perbedaannya terdapat pada

caranya membuang gas buang yang dipergunakan untuk memanaskan air.

Gambar 2.7 Water heater tipe 4

Pada Gambar 2.7 menunjukkan di dalam saluran gas buang terdapat spiral

yang mengarahkan jalan keluarnya gas buang. Spiral dibuat untuk menghambat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

aliran gas buang, sehingga ini gas buang tidak langsung keluar. Gas buang dibuat

berada lebih lama di dalam saluran, agar semua panas dapat dipindahkan ke pipa

saluran air. Jika dibandingkan dengan water heater tipe 3, suhu keluar gas buang

ketika keluar water heater lebih rendah dan suhu air di dalam saluran pipa

menjadi lebih tinggi. Seperti halnya water heater tipe 3, water heater jenis ini juga

tidak mempergunakan fan.

2.2.2. Spesifikasi Water Weater yang Ada di Pasaran

Spesifikasi water heater yang ada di pasaran dapat diketahui melalui name

plate yang ada di water heater. Beberapa contoh spesifikasi dari water heater

yang ada di pasaran disajikan sesuai dengan aslinya.

a. Water Heater gas LPG tipe 1

Gambar 2.8 Water heater gas LPG tipe 1 ( sumber : http://www.rinnai.co.id/

product-rinnai/hot-water-solution/instant-gas-water-heater)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

Spesifikasi :

Pemasangan : Eksternal/ Internal

Sumber pemanas : Gas LPG

Bahan pipa saluran air : Tembaga

Ignition : Baterai Ukuran D

Fitur Teknis :

Kapasitas : 5 liter / menit

Suhu air keluar : 40 °C

Tekanan air minimal : 0,15 bar

Outlet gas : 0.5 inch

Outlet air dingin : 0,5 inch

Outlet air panas : 0,5 inch

Tekanan gas : Low Pressure, 28 mbar

Konsumsi gas : 0,6 kg/ jam

Suhu maksimum : 50 °celcius

Dimensi Produk :

Panjang : 425 mm

Lebar : 290 mm

Tinggi : 127 mm

Berat : 6,1 kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

b. Water Heater gas LPG tipe 2

Gambar 2.9 Water heater gas LPG tipe 2 ( sumber : http://www.erabangunan

.com/index.php?index=detail&itemid=1934)

Spesifikasi :

Panjang : 369 mm

Lebar : 290 mm

Tinggi : 138 mm

Pemasangan : Eksternal/ Internal

Berat : 6,1 Kg

Kapasitas air panas : 5 ltr/ mnt

Suhu air keluar : 40 °C

Gas Input : 0, 5 Kg/ h

Ignition : Baterai

Tekanan Gas : 280 mm H2O

Suhu maksimum : 60 oC

Outlet Gas : 0,5 inch

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Outlet Air Dingin : 0,5 inch

Outlet Air Panas : 0,5 inch

Tekanan Air Minimum : 0, 2 kgf/ cm2

Instant Warm System : No

c. Water Heater gas LPG tipe 3

Gambar 2.10 Water heater gas LPG tipe 3 (sumber : http://www.bhinneka.com/

products/sku00712439/modena_rapido_-_gi_6.aspx)

Spesifikasi :

Jenis : Instan

Pemasangan : Vertikal

Sumber pemanas : Gas

Bahan pipa saluran air : Tembaga

Fitur Teknis :

Kapasitas : 6 liter / menit

Suhu air keluar : 40 °C

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

Tekanan air maksimum : 0,8 bar

Diameter pipa koneksi : 0,4 inch

Suhu maksimum : 75 °celcius

Kalori : 8600 kcal/h

Input gas : 0.78 kg/h

Dimensi Produk :

Panjang : 300 mm

Lebar : 46 mm

Tinggi : 440 mm

Berat : 13 kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Pembuatan Alat

3.1.1. Persiapan Pembuatan Water Heater.

Beberapa hal yang harus dipersiapkan sebelum membuat water heater

antara lain:

a. Merancang model water heater yang akan dibuat.

b. Mempersiapkan bahan yang akan digunakan untuk membuat water heater.

c. Mempersiapkan peralatan yang akan digunakan.

3.1.2. Bahan Untuk Membuat Water Heater.

Bahan-bahan yang akan digunakan untuk membuat water heater adalah:

a. Plat Galvanum

Galvanum digunakan sebagai tutup kerangka dari water heater. Bahan ini

dipilih karena sifatnya yang tahan terhadap suhu yang tinggi dan tidak mudah

berkarat.

Gambar 3.1 Plat galvanum

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b. Pipa tembaga diameter 5 inchi

Pipa tembaga digunakan sebagai saluran air pada water heater. Pipa jenis

ini dipilih karena materialnya memiliki nilai konduktivitas termal yang tinggi

sehingga pipa dapat menghantarkan panas dengan baik. Selain itu pipa tembaga

juga tahan karat dan memiliki titik lebur yang tinggi sehingga pipa tidak akan

mengkontaminasi pada air yang mengalir.

Gambar 3.2 Pipa tembaga berdiameter 0,5 inchi

c. Besi nako dan plat besi strip

Kedua material ini digunakan sebagai bahan untuk membuat kerangka

bagian luar dan dalam water heater. Rangka yang dibuat bertujuan supaya water

heater menjadi kokoh.

Gambar 3.3 Besi nako dan besi strip

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

3.1.3. Peralatan yang Digunakan

Peralatan yang akan digunakan untuk membuat water heater adalah:

a. Pemotong plat

Alat ini dugunakan untuk memotong plat galvanum yang akan

digunakan sebagai selimut dari water heater.

Gambar 3.4 Gunting plat

b. Bor tangan

Alat ini digunakan untuk membuat lubang-lubang ventilasi pada selimut

water heater.

Gambar 3.5 Bor tangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

c. Gerinda

Alat ini digunakan sebagai pemotong bahan dari logam. Alat ini juga

digunakan sebagai penghalus permukaan yang tajam seperti lubang hasil

pengeboran.

Gambar 3.6 Gerinda tangan

d. Pemotong pipa tembaga

Alat ini digunakan untuk memotong pipa tembaga.

Gambar 3.7 Pemotong pipa tembaga

e. Penekuk pipa tembaga

Alat ini digunakan untuk menekuk pipa tembaga agar pipa dapat

berbentuk spiral.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 3.8 Penekuk pipa

f. Las listrik

Alat ini digunakan untuk menyambung besi strip dan besi nako menjadi

kerangka water heater.

Gambar 3.9 Mesin las listrik

g. Kunci pas

Alat ini digunakan untuk untuk memasang mur dan baut supaya plat

galvanum dapat menempel dengan kerangka water heater.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

Gambar 3.10 Kunci pas

h. Meteran

Alat ini digunakan untuk membuat ukuran pada plat galvanum, pipa

tembaga, besi nako, dan besi strip.

Gambar 3.11 Meteran

i. Sketmat/jangka sorong

Alat ini digunakan untuk membuat ukuran yang memiliki toleransi ukuran

kecil.

Gambar 3.12 Jangka sorong

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

3.1.4. Proses Pembuatan Water Heater

a. Memotong pipa tembaga

Pada tahap ini pipa tembaga dipotong dengan ukuran panjang 8

meter. Alat pemotong yang digunakan adalah alat kusus untuk memotong

pipa tembaga.

Gambar 3.13 Pemotongan pipa tembaga

b. Membengkokkan pipa tembaga

Pada tahap ini pipa tembaga yang sudah dipotong kemudian

dibengkokkan menggunakan alat pennekuk pipa. Saat proses

pembengkokan menggunakan alat bantu panci agar pipa tidak berubah

bentuk.

Gambar 3.14 Pembengkokan pipa tembaga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

c. Membuat kerangka water heater

Pada tahap ini besi nako dan besi strip dipotong dan dibentuk

sesuai dengan sketsa yang sudah ditentukan, kemudian kedua material ini

disatukan menggunakan las listrik. Pembuatan rangka ini dimaksudkan

agar konstruksi water heater menjadi kokoh.

Gambar 3.15 Pembuatan rangka water heater

d. Pemotongan plat dan pembuatan lubang udara

Pada tahap ini plat galvanum di potong persegi panjang 95cm x

30cm untuk bagian selimut. Untuk bagian tutup, galvanum di potong

menjadi bentuk lingkaran dengan keliling 95cm. Untuk ventilasi dibuat

menggunakan bor ukuran diameter 10mm.

Gambar 3.16 Pemotongan plat galvanum dan pembuatan lubang udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

e. Langkah akhir

Pada tahap ini rangka water heater yang sudah dibentuk kemudian

di pasangi dengan plat galvanum yang sudah dipotong dan di lubangi.

Untuk menyatukan plat dan kerangka menggunakan mur dan baut,

penggunaan material ini dimaksudkan agar material pengunci tidak

meleleh saat water heater sedang digunakan khusunya pada saat

temperatur tinggi.

3.2. Metodologi Penelitian

3.2.1. Objek yang Diuji

Objek yang diuji adalah water heater dengan ukuran tinggi 30 cm dan

berdiameter 30 cm yang menggunakan pipa tembaga dengan panjang 8 meter dan

berdiameter 0.5 inchi. Gambar 3.17 memperlihatkan pipa tembaga yang sudah

dirol tampak dari samping. Gambar 3.18 memperlihatkan water heater tampak

dari bawah. Gambar 3.19 memperlihatkan gambar rancangan water heater. Water

heater yang digunakan dalam penelitian berjumlah dua buah. Kedua water heater

disusun secara seri.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

Gambar 3.17 Pipa tembaga yang sudah di roll

Gambar 3.18 Water heater tampak bawah

150 mm

220 m

m

180 mm

90 mm

300 m

m

220 m

m

Ø 0

,5 ”

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

Gambar 3.19 Rancangan water heater

3.2.2. Skematik Penelitian

Skematik pengujian alat ditunjukkan pada Gambar 3.20

Gambar 3.20 Skema penelitian water heater

300 mm

300 m

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

Dalam pengujian ini air akan mengalami dua kali pemanasan, pemanasan

yang pertama terjadi pada water heater pertama dan pemanasan kedua terjadi

water heater kedua. Air yang keluar dari kran akan melewati 2 water heater,

kemudian air yang mengalir mengalami kenaikan suhu karena air menyerap panas

dari pembakaran gas LPG. Ketika air mengalir keluar dari water heater maka

suhu diukur menggunakan termokopel.

3.2.3. Alat Bantu Penelitian

Peralatan pendukung yang digunakan pada penelitian water heater gas

LPG antara lain:

a. APPA dan termokopel digunakan untuk mengukur suhu air yang

dihasilkan oleh water heater.

b. Kran air digunakan sebagai pengatur debit air yang masuk water heater.

c. Kompor gas dan gas LPG digunakan sebagai pengatur dan sumber panas.

d. Timbangan digital digunakan untuk mengukur massa gas dan volume air

yang dihasilkan water heater.

e. Selang air digunakan sebagai media untuk mengalirkan air dari kran

menuju water heater.

f. Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu.

g. Klem untuk merapatkan sambungan selang.

h. Ember digunakan untuk menampung air yang keluar dari water heater.

i. Kalkulator digunakan untuk menghitung data yang didapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

3.2.4. Diagram Alur Penelitian

Pelaksanaan penelitian ini mengacu pada alur penelitian seperti tersaji

pada Gambar 3.21.

Gambar 3.21 Diagram Alur Penelitian.

Mempersiapkan komponen dan bahan

Pembuatan water heater

Uji coba water heater

Variasi penelitian

Pengambilan data

Melanjutkan variasi

Pengolahan data dan pembahasan

Membuat kesimpulan dan saran

Selesai

Mulai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

3.2.5. Variasi Penelitian

Variasi yang dilakukan dalam penelitian ini adalah terhadap tekanan gas

yang digunakan ada 2 macam yaitu high pressure, dan low pressure dengan debit

air yang juga divariasikan.

3.2.6. Cara Mendapatkan Data

Data debit air diperoleh dengan mengukur volume air yang mengalir ke

ember dalam selang waktu yang diukur dengan stopwatch. Banyaknya air yang

mengalir setiap menit dicatat setiap ada perubahan debit. Pengukuran suhu air

dilakukan dengan memasang APPA pada sisi air keluar water heater. Suhu air

dicatat setiap ada perubahan debit air. Laju aliran massa gas LPG dapat diperoleh

dengan mengukur massa gas yang mengalir tanpa ada beban pembakaran dalam

selang waktu yang diukur dengan stopwatch. Laju aliran gas menggunakan

kondisi gas maksimum, medium, dan low yang masing – masing diukur setiap 10

menit dengan mengunakan stopwatch. Setelah 10 menit gas dimatikan dan tabung

LPG diukur beratnya dengan menggunakan timbangan.

3.2.7. Cara Mengolah Data

Dari data-data yang diperoleh, maka data tersebut dapat diolah. Data -

data kemudian digunakan untuk mengetahui :

a. Hubungan antara debit air dengan suhu air yang keluar dari water heater.

b. Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air water

heater.

c. Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

d. Perbandingan data water heater rangkaian seri dan water heater tunggal.

Untuk memudahkan pembahasan, data-data disajikan dalam bentuk grafik.

3.2.8. Cara Mendapatkan Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan didapat dari hasil pengolahan data-data hasil penelitian.

Kesimpulan juga dibuat untuk menjawab tujuan dari penelitian yang telah

dilakukan. Saran diberikan agar pelaksanaan penelitian lanjut dengan topik sejenis

dapat menjadi lebih baik.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

BAB IV

HASIL PENGUJIAN, PERHITUNGAN DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil pengujian

Hasil pengujian water heater dengan panjang pipa 8 meter berdiameter 0,5

inci yang disusun secara seri, antara lain: berat awal gas, berat akhir gas, selang

waktu, suhu air masuk (Tin), dan suhu air keluar (Tout) ditunjukkan pada Tabel 4.1

sampai dengan Tabel 4.12. Pengujian dilakukan dengan menggunakan beberapa

variasi tekanan gas. Variasi tekanan gas yang digunakan adalah kondisi minimum

(low pressure), kondisi medium (medium pressure), dan kondisi maksimum (high

pressure).

Gambar 4.1 Skematik water heater rangkaian seri

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

Tabel 4.1 Hasil pembakaran gas pada water heater rangkaian seri (dua tungku).

No Berat awal gas

(kg)

Berat akhir gas

(kg)

Waktu

(menit) Kondisi gas

1 21,05 20,76 10 Minimum

2 20,35 19,89 10 Maksimum

Gambar 4.2 Skematik water heater Tunggal

Tabel 4.2 Hasil pembakaran gas pada water heater tunggal (satu tungku).

No Berat awal gas

(kg)

Berat akhir gas

(kg)

Waktu

(menit) Kondisi gas

1 19,89 19,76 10 Minimum

2 19,54 19,26 10 Maksimum

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

Tabel 4.3 Hasil pengujian water heater rangkaian seri gas minimum (low

pressure).

No Debit air

(liter/menit)

Suhu air masuk

Tin (°C)

Suhu air keluar

Tout (°C) ∆T (°C)

1 17,68 27,4 34,8 7,4

2 12,84 27,4 37,4 10,0

3 9,90 27,4 41,0 13,6

4 7,70 27,4 44,8 17,4

5 5,68 27,4 47,3 19,9

6 4,56 27,4 56,8 29,4

7 3,40 27,4 65,1 37,7

8 2,86 27,4 71,3 43,9

9 2,36 27,4 82,0 54,6

10 1,76 27,4 98,4 71,0

Tabel 4.4 Hasil pengujian water heater rangkaian seri gas maksimum (high

pressure).

No Debit air

(liter/menit)

Suhu air masuk

Tin (°C)

Suhu air keluar

Tout (°C) ∆T (°C)

1 29,00 27,4 34,3 6,9

2 20,60 27,4 36,8 9,4

3 16,74 27,4 41,4 14,0

4 14,36 27,4 44,0 16,6

5 12,84 27,4 46,2 18,8

6 8,72 27,4 54,2 26,8

7 5,76 27,4 66,5 39,1

8 4,12 27,4 75,2 47,8

9 3,48 27,4 84,4 57,0

10 2,60 27,4 95,3 67,9

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Tabel 4.5 Hasil pengujian water heater tunggal gas minimum (low pressure).

No Debit air

(liter/menit)

Suhu air masuk

Tin (°C)

Suhu air keluar

Tout (°C) ∆T (°C)

1 10,60 27,4 32,3 4,9

2 7,20 27,4 36,0 8,6

3 4,72 27,4 40,9 13,5

4 3,84 27,4 43,8 16,4

5 3,08 27,4 46,6 19,2

6 2,08 27,4 55,3 27,9

7 1,56 27,4 65,3 37,9

8 1,28 27,4 71,0 43,6

9 1,08 27,4 83,1 55,7

10 0,92 27,4 92,3 64,9

Tabel 4.6 Hasil pengujian water heater tunggal gas maksimum (high pressure).

No Debit air

(liter/menit)

Suhu air masuk

Tin (°C)

Suhu air keluar

Tout (°C) ∆T (°C)

1 15,94 27,4 34,0 6,6

2 11,26 27,4 37,1 9,7

3 8,90 27,4 41,1 13,7

4 7,08 27,4 43,5 16,1

5 5,92 27,4 40,1 18,7

6 4,78 27,4 53,0 25,6

7 2,80 27,4 65,0 37,6

8 2,08 27,4 76,1 48,7

9 1,50 27,4 86,8 59,4

10 1,32 27,4 93,8 66,4

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

4.2. Perhitungan

Perhitungan kecepatan air rata rata Um, laju aliran massa air ṁair, dan laju

aliran kalor q yang diserap air dilakukan dengan menggunakan data-data yang

tersaji pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.8. Data lain yang dipergunakan adalah :

Massa jenis air (ρ) = 1000 kg/m3

Kalor jenis air (Cp) = 4179 J/(kgoC)

Diameter pipa saluran (d) = 0,5 inci = 0,0127 m

Kapasitas panas gas (Cgas) = 11900 kkal/kg

= (11900 x 4186,6 J/kg)

*Nb : 1 kkal/kg = 4186,6 J/kg

Tabel 4.7 Hasil pengujian gas menggunakan dua tungku pada tekanan maksimum,

medium, dan minimum (water heater rangkaian seri).

No Berat awal

gas (kg)

Berat akhir

gas (kg)

Waktu

(menit)

Laju aliran gas

(kg/menit) Kondisi gas

1 21,05 20,76 10 0,029 Minimum

2 20,35 19,89 10 0,046 Maksimum

Tabel 4.8 Hasil pengujian gas menggunakan satu tungku pada tekanan

maksimum, medium, dan minimum (water heater tunggal).

No Berat awal

gas (kg)

Berat akhir

gas (kg)

Waktu

(menit)

Laju aliran gas

(kg/menit) Kondisi gas

1 19,89 19,76 10 0,013 Minimum

2 19,54 19,26 10 0,028 Maksimum

4.2.1. Perhitungan aliran kalor yang diberikan gas LPG

Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa

mempergunakan Persamaan (2.3)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

…(2.3)

kg/detik

J/kg

*Nb : 1J/s = 1 watt

a. Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas LPG pada kondisi gas

minimum

1. Laju aliran kalor yang diberikan water heater seri

= {(0,029 kg/60 detik) x (11900 x 4186,6 J/kg)}

= 24450,63 W

= 24,45 kW

2. Laju aliran kalor yang diberikan water heater tunggal

= {(0,013 kg/60 detik) x (11900 x 4186,6 J/kg)}

= 10774,86 W

= 10,77 kW

b. Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas LPG pada kondisi gas

maksimum

1. Laju aliran kalor yang diberikan pada water heater rangkaian seri

= {(0,046 kg/60 detik) x (11900 x 4186,6 J/kg)}

= 38126,41 W

= 38,13 kW

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

2. Laju aliran kalor yang diberikan pada water heater tunggal

= {(0,028 kg/60detik) x (11900 x 4186,6 J/kg)}

= 23207,38 W

= 23,21 kW

4.2.2. Perhitungan Kecepatan air rata-rata (Um )

Perhitungan kecepatan air rata rata Um yang mengalir di dalam saluran pipa

air tembaga berukuran 0,5 inci mempergunakan Persamaan (5.1)

…(5.1)

a. Perhitungan Kecepatan air rata-rata (Um ) pada kondisi gas minimum

1. Kecepatan air rata-rata water heater rangkaian seri

Contoh perhitungan, diambil data-data hasil pengujian saat debit aliran air

sebesar 17,68 liter/menit. Satuan debit air dikonversi kedalam satuan m3/s.

Kecepatan air rata rata :

2. Kecepatan air rata-rata water heater tunggal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Contoh perhitungan, diambil data-data hasil pengujian saat debit aliran air

sebesar 10,6 liter/menit. Satuan debit air dikonversi kedalam satuan m3/s.

Kecepatan air rata rata :

b. Perhitungan kecepatan air rata-rata (Um ) pada kondisi gas maksimum

1. Kecepatan air rata-rata water heater rangkaian seri

Contoh perhitungan, diambil data-data hasil pengujian saat debit aliran air

sebesar 29 liter/menit. Satuan debit air dikonversi kedalam satuan m3/s.

Kecepatan air rata rata :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

2. Kecepatan air rata-rata water heater tunggal

Contoh perhitungan, diambil data-data hasil pengujian saat debit aliran air

sebesar 15.94 liter/menit. Satuan debit air dikonversi kedalam satuan m3/s.

Kecepatan air rata rata :

4.2.3. Perhitungan laju aliran massa air (ṁair)

Perhitungan laju aliran massa air ṁair di dalam saluran pipa air

menggunakan Persamaan (2.1)

...(2.1)

= Massa jenis (kg/ )

= Luas penampang ( )

= Kecepatan air (m/detik)

a. Perhitungan laju aliran massa air pada kondisi gas minimum

1. Laju aliran massa air pada water heater rangkaian seri

=(10000)(3,14x(0,00635²))(2,327) kg/s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

= 0,295 kg/s

2. Laju aliran massa air (ṁair) pada water heater tunggal

=(10000)(3,14x(0,00635²))(1,395) kg/s

= 0,177 kg/s

b. Perhitungan laju aliran massa air pada kondisi gas maksimum

1. Laju aliran massa air pada water heater rangkaian seri

=(10000)(3,14x(0,00635²))(3,187) kg/s

= 0,483 kg/s

2. Laju aliran massa air pada water heater tunggal

=(10000)(3,14x(0,00635²))(2,098) kg/s

= 0,266 kg/s

4.2.4. Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air

Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa

mempergunakan Persamaan (2.2)

...(2.2)

= Laju aliran massa (kg/detik)

= Kalor jenis air (J/kg °C)

= Suhu air keluar (°C)

= Suhu air masuk (°C)

*Nb : 1 watt = J/s

a. Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi gas

minimum

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

1. Perhitungan pada kondisi gas minimum water heater rangkaian seri

= (0,295)(4179)(34,8-27,4)

= 9112,449 W

= 9,11 kW

2. Perhitungan pada kondisi gas minimum water heater tunggal

= (0,188)(4179)(32,3-27,4)

= 3617,62 W

= 3,62 kW

b. Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi gas

maksimum

1. Perhitungan pada kondisi gas maksimum water heater rangkaian seri

= (0,483)(4179)(34,3-24,7)

= 13936,965 W

= 13,94 kW

2. Perhitungan pada kondisi gas maksimum water heater tunggal

= (0,266)(4179)(34-27,4)

= 7327, 46 W

= 7,33 kW

4.2.5. Efisiensi Water Heater

Perhitungan Efisiensi water heater menggunakan Persamaan (2.4)

…(2.4)

a. Efisiensi Water Heater pada tekanan gas minimum

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

1. Efisiensi water heater rangkaian seri gas minimum

= 37,27 %

2. Efisiensi water heater tunggal gas minimum

= 33,57 %

b. Efisiensi Water Heater pada tekanan gas maksimum

1. Efisiensi water heater rangkaian seri gas maksimum

= 36,55 %

2. Efisiensi water heater tunggal gas maksimum

= 31,57 %

4.3. Hasil Perhitungan pengujian pada water heater

Perhitungan dari pengujian water heater rangkaian seri tersaji pada Tabel

4.9 dan Tabel 4.10. Untuk perhitungan dari pengujian water heater tunggal tersaji

pada Tabel 4.11, Tabel 4.12.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

Tabel 4.9 Hasil perhitungan water heater rangkaian seri kondisi gas minimum.

No Debit air

(liter/menit) Tin

(°C)

Tout

(°C)

ΔT

(°C)

mair

(kg/s)

Um

(m/s)

qair

(kW)

qgas

(kW)

(%)

1 17,68 27,4 34,8 7,4 0,295 2,32 9,11 24,45 37,26

2 12,84 27,4 37,4 10,0 0.214 1,69 8,94 24,45 36,57

3 9,90 27,4 41,0 13,6 0,165 1,30 9,37 24,45 38,35

4 7,70 27,4 44,8 17,4 0,128 1,01 9,33 24,45 38,16

5 5,68 27,4 47,3 19,9 0,095 0,74 7,87 24,45 32,19

6 4,56 27,4 56,8 29,4 0,076 0,60 9,34 24,45 38,19

7 3,40 27,4 65,1 37,7 0,057 0,44 8,93 24,45 36,51

8 2,86 27,4 71,3 43,9 0,048 0,37 8,74 24,45 35,76

9 2,36 27,4 82,0 54,6 0,039 0,31 8,97 24,45 36,70

10 1,76 27,4 98,4 71,0 0,029 0,23 8,70 24,45 35,59

Tabel 4.10 Hasil perhitungan water heater rangkaian seri kondisi gas maksimum.

No Debit air

(liter/menit)

Tin

(°C)

Tout

(°C)

ΔT

(°C)

mair

(kg/s)

Um

(m/s)

qair

(kW)

qgas

(kW)

(%)

1 29,00 27,4 34,3 6,9 0,483 3,81 13,93 38,13 36,55

2 20,60 27,4 36,8 9,4 0,343 2,71 13,48 38,13 35,37

3 16,74 27,4 41,4 14,0 0,279 2,20 16,32 38,13 42,81

4 14,36 27,4 44,0 16,6 0,239 1,89 16,60 38,13 43,54

5 12,84 27,4 46,2 18,8 0,214 1,69 16,81 38,13 44,09

6 8,72 27,4 54,2 26,8 0,145 1,14 16,27 38,13 42,69

7 5,76 27,4 66,5 39,1 0,096 0,75 15,68 38,13 41,14

8 4,12 27,4 75,2 47,8 0,069 0,54 13,71 38,13 35,97

9 3,48 27,4 84,4 57,0 0,058 0,45 13,81 38,13 36,23

10 2,50 27,4 95,3 67,9 0,042 0,32 11,82 38,13 31,01

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Tabel 4.11 Hasil perhitungan water heater tunggal kondisi gas minimum.

No Debit air

(liter/menit) Tin

(°C)

Tout

(°C)

ΔT

(°C) mair

(kg/s)

Um

(m/s)

qair

(kW)

qgas

(kW)

(%)

1 10,60 27,4 32,3 4,9 0,177 1,39 3,62 10,77 33,57

2 7,20 27,4 36,0 8,6 0,120 0,94 4,31 10,77 40,02

3 4,72 27,4 40,9 13,5 0,079 0,62 4,44 10,77 41,19

4 3,84 27,4 43,8 16,4 0,064 0,50 4,38 10,77 40,71

5 3,08 27,4 46,6 19,2 0,051 0,40 4,12 10,77 38,22

6 2,08 27,4 55,3 27,9 0,035 0,27 4,04 10,77 37,51

7 1,56 27,4 65,3 37,9 0,026 0,20 4,12 10,77 38,22

8 1,28 27,4 71,0 43,6 0,021 0,16 3,88 10,77 36,07

9 1,08 27,4 83,1 55,7 0,018 0,14 4,19 10,77 38,88

10 0,92 27,40 92,3 64,9 0,015 0,12 4,16 10,77 38,59

Tabel 4.12 Hasil perhitungan water heater tunggal kondisi gas maksimum.

No Debit air

(liter/menit) Tin

(°C)

Tout (°C)

ΔT

(°C)

mair

(kg/s)

Um

(m/s)

qair

(kW)

qgas (kW)

(%)

1 15,94 27,4 34.0 6,6 0,266 2,09 7,32 23,21 31,57

2 11,26 27,4 37,1 9,7 0,188 1,48 7,60 23,21 32,78

3 8,90 27,4 41,1 13,7 0,148 1,17 8,49 23,21 36,59

4 7,08 27,4 43,5 16,1 0,118 0,93 7,94 23,21 34,21

5 5,92 27,4 46,1 18,7 0,099 0,77 7,71 23,21 33,22

6 4,78 27,4 53,0 25,6 0,080 0,62 8,52 23,21 36,72

7 2,80 27,4 65,0 37,6 0,047 0,36 7,33 23,21 31,59

8 2,08 27,4 76,1 48,7 0,035 0,27 7,05 23,21 30,40

9 1,50 27,4 86,8 59,4 0,025 0,19 6,20 23,21 26,74

10 1,32 27,4 93,8 66,4 0,022 0,17 6,10 23,21 26,30

Pada Tabel 4.9 dan Tabel 4.12 menampilkan hubungan debit air dengan

suhu air pada water heater yang keluar dalam bentuk grafik pada Gambar 4.3

sampai Gambar 4.6. Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor water

heater ditampilkan dalam bentuk grafik pada Gambar 4.7 sampai Gambar 4.10.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Hubungan antara debit air dengan efisiensi ditampilkan dalam bentuk grafik pada

Gambar 4.11 sampai Gambar 4.14.

Gambar 4.3, Gambar 4.4, Gambar 4.7, Gambar 4.8, Gambar 4.11, dan

Gambar 4.12 dihasilkan water heater pada kondisi penggunaan gas minimum.

Gambar 4.5, Gambar 4.6, Gambar 4.9, Gambar 4.10, Gambar, Gambar 4.13, dan

Gambar 4.14 dihasilkan water heater pada kondisi penggunaan gas maksimum.

Gambar 4.3 Hubungan debit air dengan suhu air keluar pada water heater

rangkaian seri (kondisi gas minimum, mgas low = 0,029 kg/menit)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Su

hu

Air

Kel

uar

( °

C)

Debit Air (liter/menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

Gambar 4.4 Hubungan debit air dengan suhu air keluar pada water heater tunggal

(kondisi gas minimum, mgas low = 0,013 kg/menit)

Gambar 4.5 Hubungan debit air dengan suhu air keluar pada water heater

rangkaian seri (kondisi gas maksimum, mgas max = 0,046 kg/menit)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Su

hu

Air

Kel

uar

( °

C)

Debit Air (liter/menit)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Su

hu

Air

Kel

uar

( °

C)

Debit Air (liter/menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

Gambar 4.6 Hubungan debit air dengan suhu air keluar pada water heater tunggal

(kondisi gas maksimum, mgas max = 0,028 kg/menit)

Gambar 4.7 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor keluar pada water heater

rangkaian seri yang diterima air (kondisi gas minimum, mgas low =

0,029 kg/menit)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Su

hu

Air

Kel

uar

( °

C)

Debit Air (liter/menit)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Laju

ali

ran

kalo

r (k

W)

Debit Air (liter/Menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

Gambar 4.8 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor keluar pada water heater

tunggal yang diterima air (kondisi gas minimum, mgas low =

0,013 kg/menit)

Gambar 4.9 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor keluar pada water heater

rangkaian seri yang diterima air (kondisi gas maksimum, mgas max =

0,046 kg/menit)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

La

ju a

lira

n k

alo

r (k

W)

Debit Air (liter/Menit)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Laju

ali

ran

kalo

r (k

W)

Debit Air (liter/Menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

Gambar 4.10 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor keluar pada water

heater tunggal yang diterima air (kondisi gas maksimum,

mgas max = 0,028 kg/menit)

Gambar 4.11 Hubungan debit air dengan efisiensi water heater rangkaian seri

(kondisi gas minimum, , mgas low = 0,029 kg/menit)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Laju

ali

ran

kalo

r (k

W)

Debit Air (liter/Menit)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Efi

sien

si (

%)

Debit Air (liter/Menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

Gambar 4.12 Hubungan debit air dengan efisiensi water heater tunggal (kondisi

gas minimum, , mgas low = 0,029 kg/menit)

Gambar 4.13 Hubungan debit air dengan efisiensi water heater rangkaian seri

(kondisi gas maksimum, , mgas max = 0,046 kg/menit)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Efi

sien

si (

%)

Debit Air (liter/Menit)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Efi

sien

si (

%)

Debit Air (liter/Menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

Gambar 4.14 Hubungan debit air dengan efisiensi water heater tunggal (kondisi

gas maksimum, , mgas max = 0,028 kg/menit)

4.4. Pembahasan

4.4.1. Pembahasan hasil penelitian water heater rangkaian seri

Dari hasil penelitian dan juga perhitungan yang sudah dilakukan, water

heater rangkaian seri dapat menghasilkan suhu berkisar antara 34,3 o

C – 98,4 o

C

dengan kapasitas 1,76 liter/menit - 29 liter/menit, dan untuk water heater tunggal

dapat menghasilkan suhu berkisar 32,3 o

C - 93,8 o

C dengan kapasitas 0,92

liter/menit - 15,94 liter/menit. Dengan hasil ini maka dapat disimpulkan bahwa

rancangan water heater rangkaian seri dengan tekanan gas maksimum dan

minimum dapat bersaing dengan water heater yang beredar di pasaran. Water

heater yang dibuat pada debit 9,9 liter/menit dengan kondisi gas minimum

mampu menghasilkan suhu air keluar sebesar 41 oC dan pada kondisi gas

maksimum mampu menghasilkan suhu air keluar sebesar 41,4oC dengan debit

16,74 liter/menit. Water heater yang ada di pasaran sendiri hanya mampu

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Efi

sien

si (

%)

Debit Air (liter/Menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

menghasilkan rata-rata suhu sebesar 41 °C dengan debit sebesar 5 - 6 liter/menit.

Dari spesifikasi yang ada pada water heater di pasaran, maka pada kondisi gas

minimum dan maksimum water heater rangkaian seri yang dibuat hasilnya masih

diatas dari water heater yang ada di pasaran. Keuntungan water heater yang

dibuat dengan water heater yang ada di pasaran yaitu water heater yang dibuat

pemakaiannya pun lebih luas seperti untuk keperluan produksi, misalnya air panas

yang digunakan untuk mencabut bulu ayam pada tempat pemotongan ayam.

Selain itu water heater yang dibuat perawatannya pun lebih praktis daripada water

heater yang ada di pasaran. Water heater rangkaian seri yang dibuat pada kondisi

minimum memerlukan konsumsi gas 0,029 kg/menit dan untuk kondisi

maksimum memerlukan konsumsi gas 0,046 kg/menit. Sedangkan water heater

yang ada di pasaran memerlukan konsumsi gas 0,0083 kg/menit – 0,013 kg/menit.

Dari Gambar 4.3 didapatkan informasi bahwa debit air berpengaruh

terhadap tinggi rendahnya suhu air keluar dari water heater. Semakin kecil debit

air yang masuk ke water heater maka temperatur air yang keluar semakin tinggi,

sebaliknya jika debit air yang masuk ke water heater semakin tinggi maka

temperatur air yang keluar semakin rendah. Hal ini dapat dijelaskan sebagai

berikut, jika debit air rendah maka volume air persatuan waktu yang dipindahkan

kecil. Jika kalor yang dialirkan oleh bahan bakar gas LPG dipertahankan tetap

besar, maka kalor tersebut menjadikan perbedaan suhu antara air masuk dengan

air keluar besar. Hubungan antara debit air dengan suhu keluar water heater

rangkaian seri dinyatakan sebagai berikut :

Pada kondisi gas minimum (mgas low = 0,029 kg/menit) :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

Hubungan antara debit air dengan suhu keluar water heater pada kondisi gas

minimum adalah debit air berbanding terbalik dengan suhu keluar water heater.

Pada kondisi gas maksimum (mgas max = 0,046 kg/menit) :

Hubungan antara debit air dengan suhu keluar water heater pada kondisi gas

maksimum adalah debit air berbanding terbalik dengan suhu keluar water heater.

Dari Gambar 4.4 didapatkan infomasi besar debit air berpengaruh terhadap

besar laju aliran kalor yang diterima air. Untuk water heater yang dibuat

hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air dapat

dinyatakan sebagai berikut :

Pada kondisi gas minimum (mgas low = 0,029 kg/menit) :

Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi

gas maksimum adalah debit air berbanding lurus dengan laju aliran kalor yang

diterima air.

Pada kondisi gas maksimum (mgas max = 0,046 kg/menit) :

Hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi

gas medium adalah debit air berbanding lurus dengan laju aliran kalor yang

diterima air.

Nilai efisiensi terbesar sebesar 44,09 % terdapat pada kondisi water heater

rangkaian seri dalam keadaan kondisi gas maksimum karena dapat menyerap

kalor lebih banyak. Nilai efisiensi water heater yang dibuat pada kondisi

maksimum dan minimum masih diatas dari efisiensi alat masak yang

menggunakan bahan bakar kayu bakar, arang , minyak tanah, gas kota, LPG, dan

listrik. Sedangkan untuk kondisi low, efisiensinya masih di bawah dari efisiensi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

alat masak dengan bahan bahan bakar gas kota, LPG, dan listrik. Nilai efisiensi

water heater tidak dapat 100 % karena kalor yang dihasilkan dari pembakar ada

yang terbuang ke udara luar melalui lubang pada bagian penutup water heater dan

sebagian diserap oleh tabung water heater (suhu gas buang masih tinggi).

Sebagian hilang karena konveksi dan radiasi tabung-tabung water heater ke udara

di sekitar water heater.

4.4.2. Perbandingan water heater rangkaian seri dan water heater tunggal

Pada Gambar 4.15 dan 4.16 menampilkan hubungan antara debit aliran air

dengan suhu air keluar (Tout) menggunakan dua variasi tekanan gas minimum dan

maksimum pada water heater rangkaian seri dan water heater tunggal. Gambar

4.17 dan 4.18 menampilkan grafik untuk hubungan antara debit aliran dan laju

aliran kalor dengan menggunakan variasi tekanan gas minimum dan maksimum

pada water heater rangkaian seri dan water heater tunggal. Gambar 4.19 dan 4.20

menampilkan grafik hubungan antara debit air dan efisiensi menggunakan variasi

tekanan gas minimum dan maksimum pada water heater rangkaian seri dan water

heater tunggal.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Gambar 4.15 Perbandingan debit air dengan suhu air keluar (Tout) pada kondisi

gas minimum water heater rangkaian seri dan tunggal.

Dari Gambar 4.15 dapat disimpulkan bahwa dari variasi water heater

tunggal suhu tertinggi yang dapat dihasilkan yaitu sebesar 92.3 ºC pada debit

aliran air sebesar 0,92 liter/menit. Pada variasi water heater rangkaian seri nilai

suhu air tertinggi yang dihasilkan sebesar 98,4 ºC pada debit aliran air 1,76

liter/menit.

Untuk suhu keluaran water heater sebesar 38 – 41 °C besar debit water

heater rangkaian seri terletak pada nilai 9,9 liter/menit sampai dengan 12,9

liter/menit. Sedangkan untuk water heater tunggal besar debit airnya terletak pada

nilai 5 liter/menit sampai dengan 6, 3liter/menit. Jika dibandingkan dengan water

heater yang ada di pasaran, hasil ini sudah memenuhi target penelitian.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Gambar 4.16 Perbandingan debit air dengan suhu air keluar (Tout) pada kondisi

gas maksimum water heater rangkaian seri dan tunggal.

Dari Gambar 4.16 dapat disimpulkan bahwa dari variasi water heater

tunggal suhu tertinggi yang dapat dihasilkan yaitu sebesar 93.8 ºC pada debit

aliran air sebesar 1,32 liter/menit. Pada variasi water heater rangkaian seri nilai

suhu air tertinggi yang dihasilkan sebesar 95,3 ºC pada debit aliran air 2,5

liter/menit.

Untuk kondisi gas maksimum, suhu keluaran water heater sebesar 38 ºC –

41 ºC besar debit air untuk rangkaian seri, terletak pada nilai 16,9 liter/menit

sampai dengan 20,7 liter/menit. Sedangkan untuk water heater tunggal terletak

pada nilai 8,6 liter/menit sampai dengan 10,8 liter/menit. Apabila akan di produksi

secara massal sudah memenuhi kriteria water heater yang ada di pasaran yang

memiliki suhu air keluaran antara 38 – 41 °C.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Gambar 4.17 Perbandingan debit air dengan laju aliran kalor pada kondisi gas

minimum water heater rangkaian seri dan tunggal.

Dari Gambar 4.17 dapat disimpulkan bahwa dari variasi water heater

tunggal laju aliran kalor tertinggi yang didapatkan yaitu sebesar 4,44 kW pada

debit aliran air sebesar 4,72 liter/menit. Pada variasi water heater rangkaian seri

nilai laju aliran kalor tertinggi yang didapatkan sebesar 9,34 kW pada debit aliran

air 4,56 liter/menit.

Untuk water heater rangkaian seri tekanan gas minimum, laju aliran kalor

yang dihasilkan pada suhu 41 °C sebesar 9,378 kW dengan debit 9,9 liter/menit,

dan pada suhu 38 °C laju aliran kalor yang dihasilkan sebesar 9,524 kW dengan

debit 12,9 liter/menit. Untuk water heater tunggal gas minimum, laju aliran kalor

yang dihasilkan pada suhu 41 °C sebsar 4,763 kW dengan debit 5 liter/menit, dan

pada suhu 38 °C laju aliran kalor yang dihasilkan sebesar 4,651 kW dengan debit

6,3 liter/menit.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

Gambar 4.18 Perbandingan debit air dengan laju aliran kalor pada kondisi gas

maksimum water heater rangkaian seri dan tunggal.

Dari Gambar 4.18 dapat disimpulkan bahwa dari variasi water heater

tunggal laju aliran kalor tertinggi yang didapatkan yaitu sebesar 8,52 kW pada

debit aliran air sebesar 4,78 liter/menit. Pada variasi water heater rangkaian seri

nilai laju aliran kalor tertinggi yang didapatkan sebesar 16,81 kW pada debit

aliran air 12,84 liter/menit.

Untuk water heater rangkaian seri tekanan gas maksimum, laju aliran kalor

yang dihasilkan pada suhu 41 °C sebesar 16,01 kW dengan debit 16,9 liter/menit,

dan pada suhu 38 °C laju aliran kalor yang dihasilkan sebesar 15,283 kW dengan

debit 20,7 liter/menit. Untuk water heater tunggal gas maksimum, laju aliran

kalor yang dihasilkan pada suhu 41 °C sebsar 8,146 kW dengan debit

8,6 liter/menit, dan pada suhu 38 °C laju aliran kalor yang dihasilkan sebesar

7,974 kW dengan debit 10,8 liter/menit.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 4.19 Perbandingan debit air dengan efisiensi pada kondisi gas minimum

water heater rangkaian seri dan tunggal.

Dari Gambar 4.19 dapat disimpulkan bahwa dari variasi water heater

tunggal efisiensi tertinggi yang didapatkan yaitu sebesar 41,19 % pada debit aliran

air sebesar 4,72 liter/menit. Pada variasi water heater rangkaian seri, nilai

efisiensi tertinggi yang didapatkan sebesar 38,35 % pada debit aliran air

9,9 liter/menit.

Untuk water heater rangkaian seri tekanan gas minimum, efisiensi yang

didapat pada suhu 41 °C sebesar 38,35 % dengan debit 9,9 liter/menit, dan pada

suhu 38 °C efisiensi yang didapat sebesar 38,95 % dengan debit 12,9 liter/menit.

Untuk water heater tunggal gas minimum, efisiensi yang didapat pada suhu

41 °C sebsar 43,95 % dengan debit 5 liter/menit, dan pada suhu 38 °C efisiensi

yang didapat sebesar 43,16 dengan debit 6,3 liter/menit.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Gambar 4.20 Perbandingan debit air dengan efisiensi pada kondisi gas maksimum

water heater rangkaian seri dan tunggal.

Dari Gambar 4.20 dapat disimpulkan bahwa dari variasi water heater

tunggal efisiensi tertinggi yang didapatkan yaitu sebesar 36,72 % pada debit aliran

air sebesar 4,78 liter/menit. Pada variasi water heater rangkaian seri, nilai

efisiensi tertinggi yang didapatkan sebesar 44,09 % pada debit aliran air

12,84 liter/menit.

Untuk water heater rangkaian seri tekanan gas maksimum, efisiensi yang

didapat pada suhu 41 °C sebesar 41,98 % dengan debit 16,9 liter/menit, dan pada

suhu 38 °C efisiensi yang didapat sebesar 40,08 % dengan debit 20,7 liter/menit.

Untuk water heater tunggal gas maksimum, efisiensi yang didapat pada suhu

41 °C sebsar 35,1 % dengan debit 8,6 liter/menit, dan pada suhu 38 °C efisiensi

yang didapat sebesar 34,35 % dengan debit 10,8 liter/menit.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Setelah melakukan pengujian water heater rangkaian seri dan water heater

tunggal dengan tekanan aliran gas rendah dan tekanan aliran gas tinggi dapat

beberapa kesimpulan seperti berikut:

a. Telah berhasil dibuat water heater rangkaian seri dengan menggunakan energi

panas pembakaran gas LPG.

b. Besar debit air yang dihasilkan water heater pada kisaran suhu 38 °C – 41 °C

adalah:

1. Pada tekanan gas minimum debit air yang dihasilkan sebesar

Pada water heater rangkaian seri 9,9 liter/menit – 12,9 liter/menit.

Pada water heater tunggal 5 liter/menit – 6,3 liter/menit.

2. Pada tekanan gas maksimum debit air yang dihasilkan sebesar

Pada water heater rangkaian seri 16,9 liter/menit – 20,7 liter/menit.

Pada water heater tunggal 8,6 liter/menit – 10,8 liter/menit.

c. Besar efisiensi yang dihasilkan water heater pada kisaran suhu 38 °C – 41 °C

adalah:

1. Pada tekanan gas minimum efisiensi yang didapat sebesar

Pada water heater rangkaian seri untuk suhu 41 °C yaitu 38,35 % dan

untuk suhu 38°C yaitu 38,95 %.

Pada water heater tunggal untuk suhu 41 °C yaitu 43,95 % dan untuk

suhu 38°C yaitu 43,16 %.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

2. Pada tekanan gas maksimum efisiensi yang didapat sebesar

Pada water heater rangkaian seri untuk suhu 41 °C yaitu 41,98 % dan

untuk suhu 38°C yaitu 40,1 %.

Pada water heater tunggal untuk suhu 41 °C yaitu 35,1 % dan untuk

suhu 38°C yaitu 34,35 %.

5.2 SARAN

Dari penelitian yang telah dilakukan, beberapa saran yang dapat dikemukakan

a. Gunakan selang tahan panas yang berkualitas agar saat pengambilan data

tidak terjadi kebocoran maupun lelehnya selang akibat temperatur yang

tinggi.

b. Penambahan panjang pipa dianjurkan untuk meningkatkan efisiensi water

heater.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

DAFTAR PUSTAKA

Holman, J.P, 1995, Perpindahan Kalor, Edisi Keenam, Erlangga: Jakarta.

Koestoer, R. A 2002 : Perpindahan Kalor; Salemba Teknika, Jakarta.

http://www.rinnai.co.id/product-rinnai/hot-water-solution

http://www.perkakasku.com/detailprod.php?prodid=PR222#speprod

http://www.erabangunan .com/index.php?index=detail&itemid=1934

htpp://www.scribd.com/doc/48627618/komposisi-udara-hasan-44-dan-gadis-21.

Kreith, F. 1997 : Prinsip – prinsip Perpindahan Kalor, Edisi Ketiga; Penerbit

Erlangga, Jakarta.

Yunianto, Aditya Sri, 2014, Karakteristik Water Heater dengan panjang pipa 14

meter, diameter 0,5 inci, dan penangkap kalor gas buang, Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta.

Virargo, Leonardo Wayan. Y, 2015, Karakteristik Water Heater dengan panjang

pipa pemanas 8 meter dan diameter 0,5 inci, Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI