PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Transkripsi

1 PEMANAS AIR DENGAN VARIASI BUKAAN BLOWER TUGAS AKHIR Untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai gelar Sarjana Teknik Mesin Diajukan oleh : Ignatius Purwo Nugroho Ady Susanto PRODI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2013 i

2 WATER HEATER WITH VARIAN OPENED BLOWER A FINAL PROJECT Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering Study Program By: Ignatius Purwo Nugroho Ady Susanto MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2013 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 vi

7 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar pemanas air, mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor, mendapatkan suhu air yang dihasilkan dari pemanas air, menghitung kalor yang diberikan gas LPG dan menghitung efisiensi pemanas air. Agar menghasilkan air panas pada pemanas air ini, air yang dipanaskan oleh kompor mengalir terus menerus. Agar kalor yang dihasilkan kompor dapat diserap secara maksimal, maka dipasang sirip-sirip tembaga yang berfungsi sebagai penyerap kalor dan mengalirkan kalor yang diterima dari kompor pada pipa tembaga. Untuk penelitian tanpa blower, pada debit aliran 6,72 liter/menit, suhu air yang keluar sebesar 43,4 C. Untuk penelitian dengan blower terbuka setengah, pada debit aliran 6,12 liter/menit, suhu air yang keluar sebesar 30 C. Untuk penelitian dengan blower terbuka penuh, pada debit aliran 6,88 liter/menit, suhu air yang keluar sebesar 32,6 C. Laju aliran kalor terbesar untuk penelitian tanpa blower adalah 6688,28 watt pada debit air 6,56 liter/menit. Untuk penelitian dengan blower terbuka setengah, laju aliran kalor terbesar adalah 3173,1 watt pada debit air 1,5 liter/menit. Untuk penelitian dengan blower terbuka penuh, laju aliran kalor terbesar adalah 3454 watt pada debit air 1,2 liter/menit. Suhu air terbesar yang dihasilkan dari pemanas air untuk penelitian tanpa blower adalah 80 ºC pada debit air 1 liter/menit. Untuk penelitian dengan blower terbuka setengah, suhu air terbesar yang dihasilkan adalah 90 ºC pada debit air 0,6 vii

8 liter/menit. Untuk penelitian dengan blower terbuka penuh, suhu air terbesar yang dihasilkan adalah 92 ºC pada debit air 0,58 liter/menit. Kalor yang diberikan gas LPG sebesar 11071,23 watt. Efisiensi terbesar adalah 60,41% pada debit air 6,56 liter/menit untuk penelitian tanpa blower. Pada penelitian dengan blower terbuka setengah, efisiensi terbesar adalah 28,66% pada debit air 1,5 liter/menit. Pada penelitian dengan blower terbuka penuh, efisiensi terbesar adalah 31,2% pada debit air 1,2 liter/menit. Kata Kunci: pemanas air, gas LPG, blower, laju aliran kalor, sirip. viii

9 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan YME atas lindungan dan karunia-nya sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam mencapai gelar sarjana. Dalam menyusun laporan ini penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.c. sebagai Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. 2. Bapak Ir. PK Purwadi, M.T. sebagai Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan juga selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 3. Bapak Budi Setyahandana, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan, serta fasilitas yang diberikan selama masa kuliah. 5. Orang tua yang telah memberikan dorongan baik secara moral maupun spirit. 6. Seluruh teman-teman Teknik Mesin, yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu, serta 7. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. ix

10 Dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan, kekeliruan, dan jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kemajuaan yang akan datang. Yogyakarta, 25 Agustus 2013 Ignatius Purwo Nugroho Ady Susanto x

11 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL..... HALAMAN PENGESAHAN. HALAMAN PENYATAAN HALAMAN PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA..... ABSTRAK.. KATA PENGANTAR. DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL.... DAFTAR GRAFIK.. i iii v vi vii ix xi xiv xvii xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian 4 BAB II DASAR TEORI 2.1. LandasanTeori Pipa Saluran Air Sirip Bahan Bakar Kebutuhan Udara 9 xi

12 Saluran Gas Buang Sumber Api Isolator TinjauanPustaka Rumus Perhitungan Laju Aliran Kalor Laju Aliran Kalor Yang Diberikan Gas Efisiensi. 18 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1.Rancangan Pemanas Air Peralatan Dan Bahan Alat Yang Digunakan Bahan Yang Digunakan Langkah-langkah Pengerjaan Persiapan Pengerjaan Hasil Pembuatan Variasi Penelitian Cara Memperoleh Data Cara Mengolah Data.. 36 BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1.Data Penelitian Perhitungan xii

13 Perhitungan Kecepatan Air Rata-rata, u m Perhitungan Laju Aliran Massa Air, m air Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diberikan Gas Efisiensi.. 41 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran. 50 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A. Nilai Sifat-Sifat Logam (sumber: Holman. J.P Perpindahan Kalor) B. Nilai Sifat-Sifat Logam (Lanjutan 1) C. Nilai Sifat-Sifat Logam (Lanjutan 2) D. Daftar Konduktifitas Termal Berbagai Bahan xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Grafik efisiensi sirip siku empat dan segitiga.. 6 Gambar 2.2 Grafik efisiensi sirip siku empat.. 7 Gambar 2.3 Kompor gas dengan regulator Savequam 12 Gambar 2.4 Kompor gas tungku besar Gambar 2.5 Kompor Quantum RT. 12 Gambar 2.6 Pemanas air gas Modena GI-6 14 Gambar 2.7 Pemanas air gas Rinnai REU-55RTB. 15 Gambar 2.8 Pemanas air heating equipment JLG30-BV6 16 Gambar 2.9 Laju aliran kalor Gambar 3.1 Rancangan pemanas air 19 Gambar 3.2 Lengkungan pipa Gambar 3.3 Lengkungan dan sirip. 20 Gambar 3.4 Sirip. 21 Gambar 3.5 Penutup.. 21 xiv

15 Gambar 3.6 Pemanas air tampak dari bawah. 22 Gambar 3.7 Pemanas air tampak dari luar Gambar 3.8 Skema rangkaian alat. 23 Gambar 3.9 Termokopel, alat tulis dan kompor. 25 Gambar 3.10 Gelas ukur.. 26 Gambar 3.11 Tabung gas 27 Gambar 3.12 Blower Gambar 3.13 Alat bending manual dan pemotong pipa. 29 Gambar 3.14 Lengkungan pipa dan sirip.. 29 Gambar 3.15 Pipa tembaga sebelum dipotong Gambar 3.16 Pemotongan pipa tembaga untuk sirip Gambar 3.17 Pipa tembaga setelah dipotong.. 31 Gambar 3.18 Pipa tembaga/ sirip setelah dipotong dan diluruskan Gambar 3.19 Tabung bagian luar Gambar 3.20 Tabung bagian dalam sebelum dibentuk.. 32 Gambar 3.21 Tabung bagian dalam xv

16 Gambar 3.22 Penutup bagian atas. 33 Gambar 3.23 Lubang saluran udara 34 Gambar 3.24 Pemanas air 35 Gambar 3.25 Pemanas air menggunakan blower 35 xvi

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Daya pemanasan dan efisiensi alat masak dengan gas LPG dan bahan bakar lainnya... 9 Tabel 2.2 Komposisi udara dalam keadaan normal 10 Tabel 2.3 Konduktifitas termal beberapa media. 13 Tabel 4.1 Hasil pengujian pemanas air tanpa blower Tabel 4.2 Hasil pengujian pemanas air dengan blower bukaan setengah Tabel 4.3 Hasil pengujian pemanas air dengan blower bukaan penuh 38 Tabel 4.4 Perhitungan m air dan q air tanpa blower.. 42 Tabel 4.5 Perhitungan m air dan q air dengan blower bukaan setengah.. 42 Tabel 4.6 Lanjutan perhitungan m air dan q air dengan blower bukaan setengah Tabel 4.7 Perhitungan m air dan q air dengan blower bukaan penuh.. 43 xvii

18 DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1 Grafik hubungan debit air dengan suhu air keluar pada suhu air input 27 C 44 Grafik 4.2 Grafik hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diperlukan pada suhu air input 27 C 45 Grafik 4.3 Grafik hubungan debit air dengan efisiensi pemanas air yang diperlukan pada suhu air input 27 C xviii

19 BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Di jaman peradaban sekarang ini, hampir setiap orang menggunakan air panas pada kehidupan sehari-hari. Untuk minum, masak bahkan untuk mandi. Banyak dari mereka merebus air untuk mandi, biasanya para pekerja yang pulang dimalam hari akan lebih rileks bila mandi dengan air hangat. Air hangat juga sangat dibutuhkan oleh orang-orang yang tinggal di daerah pegunungan, karena suhu di daerah pegunungan lebih dingin. Kemudian dibidang perhotelan, air hangat dipergunakan sebagai salah satu fasilitas yang disediakan untuk orang yang menginap di hotel. Selain itu,air hangat juga dipergunakan di rumah sakit, untuk memandikan orang-orang yang sedang sakit. Ada tiga jenis pemanas air antara lain yang menggunakan energi matahari (Solar Cell), energi gas dan energi listrik. Pemanas air dengan energi matahari (Solar Cell), mudah diterapkan pada Negara tropis karena memanfaatkan energi gratis dan tidak terbatas dari panas matahari. Namun kemampuanya bergantung pada banyaknya sinar matahari sehingga terbatas penggunaannya (volume air panas yang dapat dipergunakan). Bila terjadi cuaca yang tidak mendukung, pemanas air tidak dapat lagi digunakan terutama di daerah pegunungan dingin yang sedikit mendapatkan penyinaran matahari. Sedangkan untuk pemanas air tenaga listrik sangat mudah didapatkan di toko- 1

20 2 toko elektronik dan penggunaannya lebih praktis dibandingkan dengan menggunakan tenaga surya. Namun ada juga kekuranganya yaitu apabila terjadi pemadaman listrik, maka pemanas air jenis ini tidak dapat digunakan dan tingkat perbaikan kerusakan sangat sulit, sehingga perlu menambah biaya yang cukup banyak tetapi hasil yang diharapkan tidak seperti yang diharapkan. Kemudian volume air panas yang dihasilkan juga dalam jumlah tertentu, jika volume air panas yang dipergunakan sudah habis, maka harus menunggu waktu pemanasan air lagi dan jika dilihat dari sisi biaya, pemanas air dengan menggunakan tenaga listrik jauh lebih mahal dibandingkan dengan menggunakan gas LPG. Pemanas air tenaga gas LPG menggunakan bahan bakar gas untuk memanaskan air dan lebih menguntungkan dibandingkan dengan pemanas air tenaga listrik maupun tenaga surya, karena konsep kerjanya yang mirip dengan penggunaan kompor gas di rumah maka penggunaannya lebih mudah dibandingkan dengan pemanas air lainnya. Ada pun keuntungan yang lainnya adalah air panas yang dipergunakan tidak terbatas, demikian juga jumlah orang yang ingin mandi air panas tidak terbatas. Selama air dapat mengalir, selama itu pula air panas dapat dihasilkan. Oleh karena itu, diperlukan suatu rancangan pemanas air berbahan bakar gas LPG yang nantinya dapat dihasilkan laju aliran perpindahaan kalor yang baik. Selain itu, dilihat dari sisi ekonomi pemanas air jenis ini lebih murah dibandingkan dengan pemanas air lainnya. Kerugian dari pemanas air tenaga gas LPG, harus menjaga secara

21 3 hati-hati agar tabung gas tidak mengalami kebocoran yang mengakibatkan bahaya ledakan BATASAN MASALAH Batasan batasan pada pembuatan pemanas air : a. Tinggi pemanas air: 75 cm, diameter: 28 cm, dengan panjang pipa tembaga: 25 m, dengan 2 lintasan. b. Banyaknya dinding plat: 2 lapis, plat lapis dalam mempunyai banyak lubang dengan diameter: 3mm dengan jumlah 240 dan plat luar mempunyai banyak lubang dengan diameter: 1cm (setinggi 25cm) c. Bahan pipa tembaga dengan diameter: 0,953cm = 3/8 inch d. Pipa bersirip dengan jumlah sirip: 16 dan panjang sirip 25cm e. Sirip dari pipa tembaga dengan diameter: 0,953cm 1.3. TUJUAN PENELITIAN Tujuan penelitian adalah sebagai berikut: a. Mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar pemanas air. b. Mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor c. Mendapatkan suhu air yang dihasilkan dari pemanas air. d. Menghitung kalor yang diberikan gas LPG e. Menghitung efisiensi pemanas air.

22 MANFAAT PENELITIAN a. Memperluas pengetahuan tentang pembuatan pemanas air. b. Dapat memperoleh air panas dengan mudah dan dengan jumlah yang banyak. c. Dapat digunakan oleh kalangan masyarakat luas. d. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai bahan referensi

23 BAB II DASAR TEORI 2.1. LANDASAN TEORI Pipa Saluran Air Pada umumnya saluran air berupa pipa. Ada beberapa pertimbangan dalam perancangan pipa saluran air. Pertama, hambatan pipa saluran air diusahakan sekecil mungkin. Oleh karena itu dalam pembuatan pipa saluran air diusahakan tidak mengalami pembelokan. Kalau terpaksa ada pembelokan, sudut pembelokan pipa diusahakan besar (lebih besar dari 90 o ), dan dibuat radius. Hal ini dimaksudkan agar gesekan yang terjadi antara fluida dan pipa semakin kecil. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam memilih pipa, yang pertama kehalusan permukaan saluran pipa bagian dalam juga harus diperhatikan. Semakin halus permukaan pipa bagian dalam maka semakin kecil gesekan yang terjadi atau semakin kecil daya pompa yang diperlukan. Kedua, bahan pipa juga harus diperhitungkan dimana bahan tersebut dapat berfungsi sebagai konduktor yang baik, dapat memindahkan kalor dari api ke fluida yang mengalir di dalam pipa. Biasanya bahan yang digunakan alumunium dan tembaga. Semakin tinggi nilai konduktivitas termal bahan, semakin besar laju aliran kalornya. Ketiga, diameter pipa saluran air juga harus diperhitungkan. Semakin besar diameter pipa, semakin kecil hambatan yang 5

24 6 terjadi. Semakin besar ukuran diameter pipa semakin besar daya pompa yang diperlukan. Lalu semakin kecil diameter saluran, suhu air yang dihasilkan (suhu yang keluar dari output) akan semakin besar, juga sebaliknya Sirip Fungsi sirip adalah untuk memperluas permukaan penangkapan kalor. Jika sirip dipasang pada pipa saluran air yang akan dipanaskan, maka sirip akan dapat membantu pipa saluran air dalam menangkap kalor yang diberikan oleh nyala api dari kompor gas LPG. Semakin luas sirip yang akan dipasang pada pipa saluran air, akan semakin besar kalor yang akan dipindahkan ke air. Dengan demikian pemasangan sirip akan berpengaruh terhadap suhu air keluar pada pipa output. Pemilihan bahan sirip juga berpengaruh terhadap besarnya kalor yang dapat ditangkap. Semakin besar nilai konduktivitas termal bahan sirip, semakin besar kalor yang dapat ditangkap oleh sirip. Gambar 2.1 Grafik efisiensi sirip siku empat dan segitiga (sumber: Holman, J.P, 1993, Perpindahan kalor)

25 7 Gambar 2.2 Grafik efisiensi sirip siku empat (sumber: Holman, J.P, 1993, Perpindahan kalor) Bahan Bakar Pada pemanas air jenis ini menggunakan bahan bakar Liquified Petroleum Gas (LPG). LPG yang digunakanadalah LPG untuk rumah tangga, yang komposisinya adalah campuran antara Propana dan Butana. Komponen utama bahan bakar LPG (dari hasil produksi kilang minyak dan gas) adalah gas Propana C dan Butana C 3 H 8 4 H 10, dengan komposisi kurang lebih sebesar 99 %, selebihnya adalah gas Pentana C H 5 12 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 kg/m 2. Nilai kalori sekitar : BTU/lb. zat metan pada umumnya ditambahkan ke LPG untuk memberikan bau khas, supaya jika terjadi kebocoran, dapat segera terdeteksi dengan cepat dan mudah.

26 8 Reaksi pembakaran Propana C H 3 8, jika terbakar sempurna adalah sebagai berikut : C H O 2 3CO H 2 O + panas Propana + oksigen karbondioksida + uap air + panas Panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut setara dengan J/kg atau 46 MJ/kg. Reaksi pembakaran Butana C H 4 10, jika terbakar sempurna adalah sebagai berikut : 2 C H O 2 8CO H 2 O + panas Butana + oksigen karbondioksida + uap air + panas Panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut hampir sama dengan Propana setara dengan 46 MJ/kg. Sebagai gambaran: Untuk menaikkan 1 gram air sebesar 1 C dibutuhkan energi sebesar 4,186 J. untuk menaikkan suhu 1 liter air dari suhu ruangan (30 C) akan dibutuhkan energi sebesar J. pada tahap ini, air baru mencapai suhu 100 C dan belum mendidih. Diperlukan energi lagi sebesar 2257 J/gram air untuk merubah air menjadi uap. Pada kondisi udara luar, 1 kg Propana memiliki volume sekitar 0,543 3 m.1 kg elpiji memiliki energi yang setara untuk mendidihkan air 90 liter. Tabel 2.1 Menyajikan daya pemanasan dari efisiensi alat masak LPG dengan bahan bakar gas. Terlihat bahwa efisiensi alat masak dengan gas LPG berkisar sebesar 60 %.

27 9 Tabel 2.1 Daya pemanasan dan efisien sialat masak dengan gas LPG dan bahan bakar lainnya (sumber: aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peranan-lpg-didapur-anda.pdf) Bahan Bakar Daya Pemanasan Efisiensi alat masak Kayu bakar kkal/kg 15 % Arang kkal/kg 15 % Minyak Tanah kkal/kg 40 % Gas Kota 4500 kkal/m3 55 % Listrik 860 kkal/kwh 60 % L P G kkal/kg 60 % Listrik 860 kkal/kwh 60 % Kebutuhan Udara Di dalam proses pembakaran memerlukan oksigen. Pada proses pembakaran bahan bakar untuk pemanas air dapat mempergunakan oksigen yang dapat diambil dari lingkungan (udara bebas). Aliran udara yang diperlukan harus disesuaikan dengan ukuran tabung pemanas air dan pipa yang digunakan dengan kata lain aliran udara yang diperlukan harus dikondisikan sedemikian rupa agar api yang diperlukan dalam proses pembakaran mendapatkan kebutuhan udara yang cukup. Kekurangan oksigen dapat mengakibatkan nyala api tidak sempurna, sehingga menyebabkan kurangnya kalor yang dipindahkan ke air. Kelebihan oksigen juga dapat menghambat pipa dalam menyerap panas. Nyala api diusahakan mampu memberikan kalornya secara efisien ke air yang mengalir di dalam saluran pipa.

28 10 Tabel 2.2 Komposisi udara dalam keadaan normal (sumber: repository.usu.ac.id/bitstream/ /16641/4/chapter %20I.pdf) No Udara Komposisi (%) 1 Nitrogen 78,1 2 Oksigen 20,93 3 Karbon dioksida 0,03 4 Gas lain 0, Saluran Gas Buang Hasil pembakaran menghasilkan gas buang. Gas buang yang dihasilkan berupa gas sdan uap air yang keluar. Gas buang tersebut harus diberikan jalan untuk keluar dari pemanas air agar nyala api tidak terganggu. Perancangan saluran gas buang harus mempertimbangkan besar kecilnya debit gas buang yang terjadi agar gas buang dapat mengalir keluar dengan lancar. Penempatan lubang keluar gas buang jangan sampai mengganggu fungsi dari pemanas air. Gas buang akan menguntungkan jika suhunya hampir sama dengan suhu udara. Semakin kecil perbedaan kalor yang diberikan sumber pemanas, maka semakin banyak kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu air. Oleh karena itu, dalam perancangan dan pembuatan saluran gas buang, diusahakan sedemikian rupa sehingga energi tidak banyak yang terbuang secara percuma. Ukuran dan posisi lubang keluaran sangat menentukan besarnya suhu gas asap yang keluar dari pemanas air. Perancangan saluran gas buang sangat menentukan nyala api pembakaran yang dihasilkan. Jika gas buang tidak dapat keluar, maka tekanan gas buang yang dihasilkan akan menyebabkan api terdorong keluar dari ruang bakar. Api tidak akan berfungsi dengan baik untuk

29 11 memanaskan air. Karena dalam perancangan ini dibutuhkan nyala api yang mampu memindahkan kalor yang besar ke dalam air Sumber Api Sumber nyala api dapat diambil dari kompor. Ada berbagai macam kompor dengan bentuk geometri dan bahan bakar kompor yang berbeda. Bahan bakar kompor juga menentukan titik nyala api. Ada kompor yang mampu memberikan api yang besar tetapi ada pula yang mampu memberikan api yang kecil. Pada kenyataanya setiap kompor menghasilkan bentuk api dan besar api yang khas. Semakin banyak api yang mampu dihasilkan kompor dan semakin banyak api yang mampu menyentuh sistem saluran pipa air dengan siripnya, akan semakin besar kalor yang dapat dipindahkan ke dalam air melalui saluran pipa air. Dengan catatan proses pembakaran yang terjadi dalam peralatan pemanas air berlangsung dengan sempurna. Berikut ini adalah contoh sumber api berbahan bakar gas LPG yang terdapat di pasaran, tersaji pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, Gambar 2.5. Gambar 2.3 Kompor gas dengan regulator Savequam

30 12 Gambar 2.4 Kompor gas tungku besar Gambar 2.5 Kompor Quantum RT Isolator Isolator diperlukan agar kalor hasil pembakaran bahan bakar tidak banyak keluar dari pemanas air. Oleh karena itu tabung dalam (tabung yang digunakan untuk proses pembakaran) sebaiknya diberi isolator pada permukaan sebelah luar dari tabung dalam agar kalor hasil pembakaran tidak keluar. Udara adalah salah satu isolator panas yang cukup murah dan mudah

31 13 didapat. Jika dipergunakan udara sebagai isolator, maka pemasukan udara untuk keperluan pembakaran dapat melalui lubang - lubang yang dibuat di dinding tabung dalam. Tabel 2.3 Konduktifitas termal beberapa media (sumber: Media Konduktifitas Termal (k) W/m.ºC Gabus 0,042 Wol 0,040 Kayu 0,08-0,016 Bata 0,84 Busa 0,024 Udara 0, TINJAUAN PUSTAKA Kegiatan rekayasa dan pengembangan pemanas air untuk memenuhi kebutuhan masyarakat berkembang pesat. Pemanas air yang ditawarkan dipasaran bermacam-macam misalnya, dari model bentuk, kapasitas air yang mengalir, dan juga sumber bahan bakar yang digunakan. Sumber bahan bakar yang digunakan dalam pemanas air misalnya, LPG, energi listrik, energi matahari, biogas, dan masih banyak lagi. Untuk kapasitas air per menit juga bervariasi, rata-rata pemanas air yang dijual di pasaran berkapasitas 5-8 liter/menit, biasanya digunakan dalam rumah tangga, sedangkan untuk kapasitas yang lebih besar biasanya digunakan dihotel. Referensi pembanding untuk pembuatan pemanas air bahan bakar gas LPG adalah pemanas air merk Modena seri GI-6,water heater Rinnai REU- 55RTB, dan pemanas air Heating Equipment JLG30-BV6 yang karakteristiknya adalah sebagai berikut :

32 14 a. Pemanas air gas Modena GI-6 Gambar 2.6 Pemanas air gas Modena GI-6 (sumber: Nama Produk Negara Pembuat : Modena : Italia Spesifikasi Model Warna Kapasitas maksimum Dimensi Luar Tipe Gas : GI-6 : Putih (GI-6), Inox (GI-6S) : 6 L/menit : 740 mm x 430 mm x 248 mm : NG LPG Temperatur maksimum : 65 C b. Pemanas air gas Rinnai REU-55RTB

33 15 Gambar 2.7 Pemanas air gas Rinnai REU-55RTB (sumber: Nama Produk Negara Pembuat : Rinnai : Japan Spesifikasi Gas Input : 0,5 kg/jam Model : REU-55RTB Dimensi Luar : 369 mm x 290 mm x 138 mm Kapasitas Maksimum : 6 L/menit Temperatur Maksimum : ± 50 C Tipe Gas : LPG c. Pemanas Air Heating Equipment JLG30-BV6

34 16 Gambar 2.8 Pemanas Air Heating Equipment JLG30-BV6 (sumber: Negara Pembuat Nama Produk : China : Smales Spesifikasi Model Kapasitas maksimum Berat Dimensi Luar Tipe Gas : JLG30-BV6 : 6 L/menit : 39 kg : 760 mm x 430 mm x 320 mm : NG LPG Jangkauan Temperatur : 40 C - 80 C 2.3 RUMUS PERHITUNGAN Laju Aliran Kalor Laju aliran kalor yang diterima air ketika mengalir di dalam saluran pipa dapat dihitung dengan persamaan :

35 17 q air m air c air Air keluar ρ d U m d Air Masuk T 1 T 0 Gambar 2.9 Laju aliran kalor q air = m air c air (T i T 0 )... (2.1). d )u... (2.2) 4 2 m air = ( m Pada persamaan (2.1) dan (2.2): q air : laju aliran kalor yang diterima air (watt) m air : laju aliran massa air (kg/detik); (1 kg/detik 1 liter/detik) c air : kalor jenis air (J/kg o C) T i : suhu air masuk ( o C) T o : suhu air keluar ( o C) u m : kecepatan rata-rata fluida mengalir (m/s) : massa jenis air (kg/m 3 ) ( 1000 kg/m 3 ) d : diameter saluran (m)

36 Laju Aliran Kalor yang Diberikan Gas Kalor yang diberikan gas dapat dihitung dengan persamaan. q gas = m gas c gas (2.3) Pada persamaan (2.3) : m gas : laju aliran massa gas elpiji yang terpakai (kg/s) c gas : nilai kalor jenis elpiji (J/kg), (1kkal = 4186,6 J), tersaji pada Tabel 2.1 c gas : kkal/kg Efisiensi Efisiensi pemanas air dapat dihitung dengan persamaan : qair x100%.. (2.4) q gas Pada persamaan (2.4) : : Efisiensi pemanas air (%) q air : Laju aliran kalor yang diterima air (watt) q gas : Laju aliran kalor yang diberikan gas (watt)

37 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 RANCANGAN PEMANAS AIR Gambar rancangan pemanas air dengan menggunakan bahan seng dan pipa tembaga. Disajikan pada Gambar 3.1 sampai Gambar 3.7.Gambar 3.1 memperlihatkan rancangan pemanas air, Gambar 3.2 memberikan informasi tentang lengkungan pipa dan diameternya, Gambar 3.3 memperlihatkan lengkungan pipa dan sirip tembaga yang sudah terpasang, Gambar 3.4 memperlihatkan tinggi lengkungan pipa dan sirip, Gambar 3.5 memberikan informasi tentang penutup bagian atas, Gambar 3.6 memperlihatkan pemanas air tampak dari bawah dan Gambar 3.7 memperlihatkan tinggi pemanas air. Gambar 3.1 Rancangan pemanas air 19

38 20 Gambar 3.2 Lengkungan pipa Gambar 3.3 Lengkungan dan sirip

39 21 Gambar 3.4 Sirip Gambar 3.5 Penutup

40 22 Gambar 3.6 Pemanas air tampak dari bawah Gambar 3.7 Pemanas air tampak dari luar

41 23 Skematis pengujian pada pemanas air telah tergambar dan dijelaskan pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 Skema rangkaian alat Cara kerja dari pemanas air ini sebenarnya sangat sederhana yaitu sama seperti memasak air. Perbedaanya adalah terletak pada kondisi/keadaan air yang dipanaskan. Pada pemanas air ini, air yang dipanaskan mengalir secara terus menerus. Oleh karena itu, agar kalor yang dihasilkan kompor dapat diserap secara maksimal maka dipasang sirip-sirip tembaga. Telah diketahui bahwa sirip-sirip tembaga berfungsi sebagai penyerap panas dan mengalirkan panas yang diterima dari nyala api pada pipa tembaga. Pemilihan bahan tembaga sebagai sirip dan pipa tembaga sebagai media untuk aliran air berdasarkan nilai konduktor termal bahan (koefisien perpindahan kalor konduksi) yaitu tembaga murni memiliki harga k = 386 W/m C dan nilai ekonomimnya.

42 24 Sebenarnya masih banyak bahan yang memiliki nilai konduktor termal lebih tinggi dibandingkan tembaga seperti emas dan perak. Akan tetapi jika dilihat dari segi ekonomi, tembaga lebih murah dibandingkan emas dan perak. Mekanisme perpindahan kalor yang terjadi pada pemanas air yaitu perpindahan kalor secara konduksi dan perpindahan kalor konveksi. Proses perpindahan kalor konveksi terjadi pada saat nyala api menyentuh sirip-sirip tembaga, kemudian, dari sirip-sirip tembaga panas yang diterima mengalir menuju pipa tembaga, proses ini disebut perpindahan kalor secara konduksi dan perpindahan panas secara konveksi terjadi dari pipa tembaga ke air yang mengalir PERALATAN DAN BAHAN Alat yang Digunakan Sarana dan alat-alat yang digunakan untuk proses pembuatan pemanas air ini adalah: a. Mesin bor, digunakan untuk membuat lubang saluran udara yang berada di sisi luar tabung. b. Gunting, digunakan untuk memotong seng. c. Tang, digunakan saat memasang sirip pipa tembaga dengan lengkungan pipa tembaga. d. Obeng (-, +), untuk mengencangkan selang yang dipasang di saluran masuk dan keluar.

43 25 e. Penggaris, digunakan saat menggaris agar lebih mudah saat memotong seng. f. Jangka, untuk membuat lingkaran pada seng sebelum dipotong. g. Alat bending, untuk melengkungkan pipa. h. Alat pemotong, digunakan dalam pembuatan sirip untuk memotong pipa tembaga. i. Thermokopel, sebagai alat pengukur suhu fluida yang keluar. j. Mur dan baut / kawat, sebagai pegunci. k. Selang karet, sebagai penyambung dari gas kekompor. l. Stopwatch, sebagai penunjuk waktu. m. Gelas ukur, sebagai tempat penampung fluida dan juga pengukur banyaknya air per menit. Gambar 3.9 Termokopel, alat tulis dan kompor

44 26 Gambar 3.10 Gelas ukur Bahan yang Digunakan a. Pipa tembaga dengan diameter 0,953 cm sebagai saluran air b. Kawat besi sebagai pengikat sirip tembaga c. Seng sebagai penutup pipa saluran d. Kompor dan gas LPG, sebagai pengatur debit gas sekaligus menjadi penyuplai kalor. e. Kran, sebagai pengatur debit air. f. Selang air, sebagai penyambung dari kran ke pipa tembaga masuk pemanas air. g. Blower, untuk mengalirkan udara.

45 27 Gambar 3.11Tabung gas Gambar 3.12 Blower Langkah-langkah Pengerjaan Persiapan Sebelum memulai pembuatan pemanas air, terlebih dahulu harus melakukan persiapan yaitu : a. Menyiapkan gambar rancangan Dalam merancang pembuatan desain pemanas air dapat dilakukan dengan menggambar instalasi tersebut dengan gambar tangan atau menggunakan software yang mendukung.

46 28 b. Menyiapkan alat-alat dan bahan Setelah rancangan pemanas air sudah selesai maka, kita dapat menentukan bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan pemanas air lalu kemudian, membelinya. c. Menyiapkan keperluan lainnya Membeli alat-alat lainnya selain alat yang digunakan untuk membuat pemanas air dan meminta izin atas peminjaman alat di laboratorium Pengerjaan Dalam pelaksanaan pembuatan pemanas air banyak hal-hal yang harus dilakukan yaitu : a. Melengkungkan pipa Dalam melengkungkan pipa tembaga untuk membentuk spiral maka digunakan mesin roll atau alat bending manual. Dalam proses pelengkungan pipa tembaga secara manual hasil yang diperoleh kadang tidak sesuai dengan apa yang kita inginkan dan kemungkinan pipa tersebut bias rusak bahkan patah.

47 29 Gambar 3.13 Alat bending manual dan pemotong pipa Gambar 3.14 Lengkungan pipa dan sirip b. Memotong pipa tembaga Memotong pipa tembaga sesuai dengan ukuran yang telah dirancang sebelumnya dengan menggunakan tube cutter.

48 30 Gambar 3.15 Pipa tembaga sebelum dipotong Gambar 3.16 Pemotongan pipa tembaga untuk sirip

49 31 Gambar 3.17 Pipa tembaga setelah dipotong Gambar 3.18 Pipa tembaga/ sirip setelah dipotong dan diluruskan c. Membuat tabung Bahan yang digunakan dalam pembuatan tabung adalah seng.

50 32 Gambar 3.19 Tabung bagian luar. d. Membuat tabung bagian dalam Plat yang digunakan sebagai penutup bagian dalam adalah seng. Tabung bagian dalam ini berfungsi sebagai isolator agar panas yang dihasilkan itu tidak hilang kesamping. Gambar 3.20 Tabung bagian dalam sebelum dibentuk

51 33 Gambar 3.21 Tabung bagian dalam e. Membuat penutup bagian luar bagian atas Bahan yang digunakan untuk membuat penutup bagian atas masih sama yaitu menggunakan seng. Fungsi dari penutup atas ini adalah sebagai penutup saja dan apabila nanti jika dalam percobaan suhu yang dihasilkan tidak sesuai dengan apa yang di inginkan maka penutup bagian atas ini dapat dilepas agar suhu naik. Gambar 3.22 Penutup bagian atas f. Membuat saluran udara

52 34 Dalam proses pembakaran sangat diperlukan oksigen, oleh karena itu maka dibuatlah lubang saluran udara, agar kalor yang dihasilkan bias lebih maksimal. Selain itu, lubang ini juga berfungsi sebagai saluran gas buang. Gambar 3.23 Lubang saluran udara g. Pemasangan kompor Pada pemasangan kompor ini, hanya proses penginstalan kompor dan tungkunya saja disesuaikan. Sehingga bentuk dari kompor tidak banyak mengalami perubahan hanya bagian belakang kompor dipotong untuk mengurangi ukuran atau besar dari kompor HASIL PEMBUATAN Gambar 3.14 merupakan pemanas air yang sudah disatukan.

53 35 Gambar 3.24 Pemanas air Gambar 3.25 Pemanas air menggunakan blower Kesulitan dalam pengerjaan, a) Melipat plat dalam pembentukan tabung. b) Pembentukan pipa spiral, karena dilakukan secara manual. c) Memposisikan pipa tembaga pada tabung VARIASI PENELITIAN Variasi dilakukan sebagai berikut :

54 36 a. Penggunaan blower dan tidak menggunakan blower b. Pembukaan katup blower, bukaan penuh dan setengah 3.5. CARA MEMPEROLEH DATA Data debit air diperoleh dengan mengukur debit air yang mengalir mempergunakan gelas ukur dan stopwatch. Banyaknya air yang mengalir setiap menit dicatat setiap ada perubahan debit. Pengukuran suhu air dilakukan dengan memasang termokopel pada sisi keluar pemanas air. Suhu air dicatat setiap ada perubahan debit air CARA MENGOLAH DATA Dengan data-data yang diperoleh, maka data dapat diolah. Data-data kemudian dipergunakan untuk mengetahui a. Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar dari pemanas air. b. Hubungan antara debit air dengan laju aliran keluar pemanas air. Perhitungan laju aliran kalor dilakukan dengan mempergunakan Persamaan (2.1). Untuk memudahkan mendapatkan kesimpulan data-data disajikan dalam bentuk grafik.

55 BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 DATA PENELITIAN Hasil pengujian pemanas air, yang meliputi debit air, suhu air masuk T i, suhu air keluar T o. Pengujian dilakukan pada kondisi tekanan udara luar. Aliran gas pada kompor gas diposisikan pada posisi maksimum. Air yang dipergunakan, adalah air kran. Dari hasil pengujian didapatkan data sebagai berikut: Tabel 4.1 Hasil Pengujian Pemanas Air Tanpa Blower No Debit Air Suhu Air Suhu Air ΔT Masuk Keluar (liter/menit) (m 3 /s) (kg/s) ( C) ( C) ( C) 1 1 0, ,016 29, ,5 2 1,44 0, ,024 29,5 67,4 37,9 3 2,64 0, ,044 29,5 58,7 29,2 4 2,72 0, ,045 29,5 52,6 23, , ,059 29,5 46,3 16,8 6 6,56 0, ,109 29,5 44,2 14,7 7 6,72 0, ,112 29,5 43,4 13,9 8 7,32 0, ,122 29,5 39,2 9,7 9 7,8 0, ,13 29,5 37,1 7,6 10 8,88 0, ,148 29,5 34,7 5,2 11 9,24 0, ,154 29,5 34,6 5,1 37

56 38 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pemanas Air Dengan Blower Bukaan Setengah No Debit Air Suhu Air Suhu Air ΔT Masuk Keluar (liter/menit) (m 3 /s) (kg/s) ( C) ( C) ( C) 1 6,12 0, ,102 29,5 30 0,5 2 4,8 0, ,08 29,5 36,2 6,7 3 3,9 0, ,065 29,5 38,2 8,7 4 3,72 0, ,062 29, , , ,043 29, ,5 6 1,5 0, ,025 29, ,5 7 1,017 0, ,016 29,5 65,6 36,1 8 1,006 0, ,016 29,5 70,3 40,8 9 0,6 0, ,01 29, ,5 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Pemanas Air Dengan Blower Bukaan Penuh No Debit Air Suhu Air Suhu Air ΔT Masuk Keluar (liter/menit) (m 3 /s) (kg/s) ( C) ( C) ( C) 1 6,88 0, ,11 29,5 32,6 3,1 2 4,42 0, ,073 29, ,5 3 3,6 0, ,06 29,5 41, ,4 0, ,04 29, , , ,025 29, ,5 6 1,32 0, ,022 29,5 63,6 34,1 7 1,2 0, ,02 29, ,5 8 0,6 0, ,01 29, ,5 9 0,58 0, , , ,5

57 PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN Perhitungan kecepatan air rata rata u m, laju aliran massa air m dan laju aliran kalor q yang diserap air dilakukan dengan mempergunakan data data seperti tersaji pada Tabel 4.1. Data lain yang dipergunakan adalah : Jari jari pipa saluran (r) : 0, m Massa jenis air (ρ) : 1000 kg/m 3 Kalor jenis air (cp) : 4186,6 J/(kg o C) Debit gas (mgas) : 0,8 kg/jam Perhitungan kecepatan air rata rata u m Perhitungan kecepatan air rata rata u m yang mengalir di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan : u m debit air luas penampang pipa debit air ( m / s) 2 r....(4.1) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 4 liter/menit. (data lain pada Tabel 4.1). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m 3 /s liter 4x10 m 3 debit air 0, m / s menit 60s......(4.2) Kecepatan air rata rata u m : u m debit air 2 r...(4.3) u m 0, m 2 3,14x0, ,8322 m / s 3 / s m 2

58 40 Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel Perhitungan laju aliran massa air, mair Perhitungan laju aliran massa air m di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan berikut : m air = (massa jenis) (luas penampang) (kecepatan air) = ρ(πr 2 ) (u m )... (4.4) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 4 liter/menit. (data lain pada Tabel 4.1) m air = (1000) (3,14 x 0, ) (0,8322) kg/s = 0,0591 kg/s Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan : q air = (debit air) (kalor jenis air) (T out T in ) = m air c air (T out T in ) (watt)...(4.5) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 4 liter/menit. (data lain pada Tabel 4.1)

59 41 q air 0, ,3 29,5 = 4148,13 watt Catatan : 1 watt = 1 J/s Hasil perhitungan untuk data lain secara lengkap disajikan pada Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa mempergunakan persamaan : q gas = (debit gas) (kalor jenis gas)...(4.6) = (0,8/(60.60)( ,6) = 11071,23 watt Hasil perhitungan untuk data lain secara lengkap disajikan pada Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel Efisiensi Perhitungan Efisiensi pemanas air dapat menggunakan persamaan : qair x100% qgas... (4.7) 4148, ,23 x100% = 37,468 % Hasil perhitungan untuk data lain secara lengkap disajikan pada Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel 4.7.

60 42 Tabel 4.4 Perhitungan m air, q air dan efisiensi Tanpa Blower No Um (m/s) m gas (liter/s) m air (liter/s) q air (watt) q gas (watt) Efisiensi (%) 1 0,2338 0,0004 0, , ,23 31,64 2 0,3366 0,0004 0, , ,23 34,19 3 0,6172 0,0004 0, , ,23 48,29 4 0,6359 0,0004 0, , ,23 39,36 5 0,8322 0,0004 0, , ,23 37,47 6 1,5335 0,0004 0, , ,23 60,41 7 1,5710 0,0004 0, , ,23 58,52 8 1,7112 0,0004 0, , ,23 44,48 9 1,8234 0,0004 0, , ,23 37, ,0759 0,0004 0, , ,23 28, ,1601 0,0004 0, , ,23 29,52 Tabel 4.5 Perhitungan m air, q air dan Efisiensi Dengan Blower Bukaan Setengah No Um (m/s) m gas (liter/s) m air (liter/s) q air (watt) q gas (watt) Efisiensi (%) 1 1,4307 0,0004 0, , ,23 1,92 2 1,1221 0,0004 0, , ,23 20,15 3 0,9117 0,0004 0, , ,23 21,26 4 0,8696 0,0004 0, , ,23 24,47 5 0,6031 0,0004 0, , ,23 25,05

61 43 Tabel 4.6 Lanjutan Perhitungan m air, q air dan Efisiensi Dengan Blower Bukaan Setengah Um No (m/s) m gas m air q air q gas Efisiensi (liter/s) (liter/s) (watt) (watt) (%) 6 0,3507 0,0004 0, , ,23 28,66 7 0,2277 0,0004 0, , , ,2352 0,0004 0, , ,23 25,71 9 0,1403 0,0004 0, , ,23 22,74 Tabel 4.7 Perhitungan m air, q air dan Efisiensi Dengan Blower Bukaan Penuh No Um (m/s) m gas (liter/s) m air (liter/s) q air (watt) q gas (watt) Efisiensi (%) 1 1,6084 0,0004 0, , ,23 13,36 2 1,0333 0,0004 0, , ,23 29,07 3 0,8416 0,0004 0, , ,23 27,06 4 0,5611 0,0004 0, , ,23 24,81 5 0,3507 0,0004 0, , ,23 22,08 6 0,3086 0,0004 0, , ,23 28,20 7 0,2805 0,0004 0, , ,23 31,20 8 0,1403 0,0004 0, , ,23 22,74 9 0,1356 0,0004 0, , ,23 22,71

62 Suhu Air Keluar (Tout ), C PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 44 Dari perhitungan yang telah dilakukan, hasil perhitungan secara grafik disajikan pada Gambar 4.1, Gambar 4.2, Gambar 4.3. y = -18,45ln(x) + 75,509 y = -23,91ln(x) y = -24,36ln(x) + 71, ,42 R² = 0,9537 R² = 0,9692 R² = 0,9331 Debit Air (mair), liter/menit Keterangan : Tanpa Blower T out = 0,664(m 2 air ) 11,15m air + 83,65 R² = 0,914 Buka Setengah T out = 2,156(m 2 air ) 23m air + 93,17 R² = 0,936 Buka Penuh T out = 2,442(m 2 air ) 25,94m air + 98,83 R² = 0,897 Gambar 4.1 Hubungan debit air dengan suhu air keluar pemanas air

63 Laju Aliran Kalor (qair), watt PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 45 y = -163,76x ,6x ,8 R² = 0,6307 y = -99,381x ,03x ,7 y = -183,35x 2 + R² 837,29x = 0, ,9 R² = 0,9388 Debit Air (mair), liter/menit Keterangan : Tanpa Blower q out = -163,7(m 2 air ) m air R² = 0,630 Buka Setengah q out = -183,3(m 2 air ) + 837,2m air R² = 0,938 Buka Penuh q out = -99,38(m 2 air ) + 575m air R² = 0,659 Gambar 4.2 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diserap air pada suhu air input 27 C

64 Efisiensi (η), % PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 46 y = -0,8976x 2 + 5,1939x + 20,745 R² = 0,6591 y = -1,6561x 2 + 7,5628x + 18,787 R² Debit = 0,9388 Air (mair), liter/menit y = -1,4791x ,225x + 14,17 R² = 0,6307 Keterangan : Tanpa Blower ƞ = -1,479(m 2 air ) + 15,22m air + 14,17 R² = 0,630 Buka Setengah ƞ = -1,656(m 2 air ) + 7,562m air + 18,78 R² = 0,938 Buka Penuh ƞ = -0,897(m 2 air ) + 5,193m air + 20,74 R² = 0,659 Gambar 4.3 Hubungan debit air dengan efisiensi pemanas air pada suhu air input 27 C 4.3 PEMBAHASAN Dari Gambar 4.1, dapat diperoleh informasi bahwa debit air berpengaruh terhadap suhu keluar dari pemanas air. Semakin besar debit air, suhu air yang keluar semakin rendah.

65 47 Hasil rancangan pemanas air yang telah dibuat dapat bersaing dengan pemanas air yang berada di pasaran. Penelitian pemanas air tanpa blower mampu menghasilkan suhu air keluar sebesar 43,4 C pada debit 6,72 liter/menit dan suhu air keluar sebesar 80 C pada debit 1 liter/menit. Untuk penelitian dengan blower bukaan setengah, suhu air keluar pemanas air sebesar 45 C pada debit 3 liter/menit dan suhu air keluar sebesar 70 C pada debit 1 liter/menit. Dibandingkan dengan hasil penelitian tanpa blower, nilai suhu air keluar dari pemanas air lebih rendah. Hal ini berarti pemasangan blower tidak membantu dalam peningkatan suhu air keluar untuk pemanas air. Untuk penelitian dengan blower di bukaan penuh, suhu air keluar pemanas air sebesar 46 C pada debit 2,4 liter/menit dan suhu air sebesar 71 C pada debit 1 liter/menit. Dibandingkan dengan hasil penelitian tanpa blower, nilai suhu air keluar dari pemanas air lebih rendah. Sama seperti pada penelitian kedua, pemasangan blower tidak membantu menaikan suhu keluar pemanas air. Dipasaran pemanas air dengan debit air 6 liter/menit, suhu air keluar dari pemanas air berkisar antara ºC. Produk lain mampu menghasilkan suhu air keluar 50 ºC dan ada juga yang mencapai 65 ºC dengan debit yang sama. Dari Gambar 4.2 tampak bahwa besarnya laju aliran kalor yang diterima air bergantung pada debit air yang mengalir. Untuk penelitian tanpa blower, semakin besar debit air yang mengalir semakin besar laju aliran kalor yang diterima air, (berlaku untuk debit < 6,5 liter/menit, tetapi setelah debit > 6,5 liter/menit, semakin besar debit air yang mengalir, laju aliran kalor yang diterima air semakin rendah. Untuk penelitian dengan blower dibuka setengah

66 48 menghasilkan laju aliran air 1,4307 m/s pada debit 6,12 liter/menit, untuk penelitian dengan blower dibuka penuh menghasilkan laju aliran air 1,6084 m/s pada debit 6,88 liter/menit. Dari hasil penelitian kedua dan ketiga, nampak bahwa pemasangan blower pada pemanas air menurunkan besarnya laju aliran kalor yang diterima air, hal ini berati bahwa pemasangan blower tidak menguntungkan. Debit air yang mengalir, semakin besar laju aliran kalor yang diterima air (berlaku untuk debit < 6,56 liter/menit, tetapi setelah debit > 6,56 liter/menit), semakin besar debit air yang mengalir laju aliran kalor yang diterima semakin rendah. Dari Gambar 4.3 tampak bahwa besarnya efisiensi pemanas air bergantung pada debit air yang mengalir. Nilai efisiensi pemanas air berkisar antara 28,93 60,41 %. Nilai efisiensi terbesar sebesar 60,41 %. Efisiensi pemanas air yang dibuat tidak dapat mencapai 100 %. Hal ini disebabkan karena, adanya kalor hilang melalui radiasi, ataupun terbawa gas buang. Gas buang memiliki suhu yang lebih tinggi dari pada udara luar ketika masuk pemanas air, juga adanya kalor yang terhisap oleh tabung, sehingga suhu tabung lebih tinggi dari keadaan awal. Untuk keperluan mandi pada umumnya suhu air yang digunakan sebesar C (untuk orang dewasa). Jika mempergunakan pemanas air hasil rancangan ini, maka untuk mendapatkan suhu air keluar dari pemanas air sebesar 39 C memerlukan debit air sekitar 7,5 liter/menit.

67 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : a. Pemanas air dapat dibuat dengan baik dan mampu bersaing dengan pemanas air yang ada di pasaran. Untuk penelitian tanpa blower, pada debit aliran 6,72 liter/menit, suhu air yang keluar sebesar 43,4 C. Untuk penelitian dengan blower terbuka setengah, pada debit aliran 6,12 liter/menit, suhu air yang keluar sebesar 30 C. Untuk penelitian dengan blower terbuka penuh, pada debit aliran 6,88 liter/menit, suhu air yang keluar sebesar 32,6 C. b. Laju aliran kalor terbesar untuk penelitian tanpa blower adalah 6688,28 watt pada debit air 6,56 liter/menit. Untuk penelitian dengan blower terbuka setengah, laju aliran kalor terbesar adalah 3173,1 watt pada debit air 1,5 liter/menit. Untuk penelitian dengan blower terbuka penuh, laju aliran kalor terbesar adalah 3454 watt pada debit air 1,2 liter/menit. c. Suhu air terbesar yang dihasilkan dari pemanas air untuk penelitian tanpa blower adalah 80 ºC pada debit air 1 liter/menit. Untuk penelitian dengan blower terbuka setengah, suhu air terbesar yang dihasilkan adalah 90 ºC pada debit air 0,6 liter/menit. Untuk penelitian dengan blower terbuka penuh, suhu air terbesar yang dihasilkan adalah 92 ºC pada debit air 0,58 liter/menit. d. Kalor yang diberikan gas LPG sebesar 11071,23 watt. 49

68 50 e. Efisiensi terbesar adalah 60,41% pada debit air 6,56 liter/menit untuk penelitian tanpa blower. Pada penelitian dengan blower terbuka setengah, efisiensi terbesar adalah 28,66% pada debit air 1,5 liter/menit. Pada penelitian dengan blower terbuka penuh, efisiansi terbesar adalah 31,2% pada debit air 1,2 liter/menit. 5.2 SARAN Adapun beberapa saran yang dapat menjadikan pengembangan dan perbaikan pembuatan pemanas air : a. Penggunaan blower tidak membantu menaikkan suhu air keluar pemanas air dan tidak membantu menaikkan efisiensi. Blower baik digunakan jika diinginkan suhu gas buang meningkat (pemanas udara). b. Penelitian ini dapat dikembangkan dalam bentuk yang lain, seperti pengaruh blower terhadap pemanas udara.

69 DAFTAR PUSTAKA Anonim, aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peranan-lpg-di-dapur-anda.pdf) Diakses pada tanggal 5 Juli Anonim, diakses pada tanggal 02 juli 2012 Anonim, Diakses pada tanggal 02 juli Anonim, /, diakses pada tanggal 06 april Anonim, pada tanggal 06 april Holman, J.P, 1993, Perpindahan Kalor, Edisi Keenam, Erlangga: Jakarta. Santoso,A.U, 2003, Diktat Teknik Pembakaran, Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta. 51

70 LAMPIRAN 52

71 53 A. Nilai Sifat-Sifat Logam (sumber: Holman. J.P Perpindahan Kalor)

72 54 B. Nilai Sifat-Sifat Logam (Lanjutan 1)

73 55 C. Nilai Sifat-Sifat Logam (Lanjutan 2)

74 PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI D. Daftar Konduktifitas Termal Berbagai Bahan 56