Bab IV Data Percobaan dan Analisis Data

Transkripsi

1 Bab IV Data Percobaan dan Analisis Data 4.1 Data Percobaan Parameter yang selalu tetap pada tiap percobaan dilakukan adalah: P O = 1 atm Panci tertutup penuh Bukaan gas terbuka penuh Massa air pada panci 16 cm = 1300 gram Massa air pada panci 20 cm = 2350 gram Percobaan pada Panci 16 cm dengan Kompor Gas Portable Tabel 4.1 Data percobaan pada panci 16 cm dengan kompor gas portable percobaan pada 1 2 tipe selubung tidak ada tidak ada bahan selubung - SS-0.5mm - Al-0.7mm Al-0.7mm temperatur udara ( O C) temperatur awal ( O C) temperatur akhir ( O C) waktu (detik) pemakaian gas (gram) debit gas (gram/detik) kenaikan temperatur 1kg air/ gram bb Percobaan pada kondisi pertama menunjukkan pemakaian selubung SS- 0.5mm (Stainless Steel tebal 0.5 mm) tipe (diameter selubung atas 20 cm dan diameter selubung bawah 23 cm) menghemat waktu pemanasan air dan pemakaian gas. Begitu juga pada saat menggunakan selubung Al-0.7mm (Alumunium tebal 0.7 mm) dapat menghemat pemakaian gas dan waktu pemanasan air. Apabila salah menentukan dimensi selubung seperti pada selubung 1

2 tipe akan memperlambat proses pemanasan air dan bahan bakar menjadi boros. Penyebab hal ini akan dijelaskan pada bagian analisis Percobaan pada Panci 20 cm pengan Kompor Gas Portable Tabel 4.2 Data percobaan pada panci 20 cm dengan kompor gas portable percobaan pada 1 2 tipe selubung tidak ada tidak ada bahan selubung - SS-0.5mm - Al-0.7mm Al-0.7mm temperatur udara ( O C) temperatur awal ( O C) temperatur akhir ( O C) waktu (detik) pemakaian gas (gram) debit gas (gram/detik) kenaikan temperatur 1kg air/ gram bb Hasil percobaan pada panci diameter 20 cm sama halnya seperti pemanasan dengan panci 16 cm. Salah dalam menentukan dimensi selubung akan memperlambat waktu pemanasan air dan pemakaian bahan bakar gas yang lebih banyak Percobaan pada Panci 16 cm dengan Kompor Gas Standar Tabel 4.3 Data percobaan pada panci 16 cm dengan kompor gas standar percobaan pada Covina Yong Ma tipe selubung bahan selubung - SS-0.5mm - Al-0.7mm SS-0.5mm temperatur udara ( 0 C) temperatur awal ( 0 C) temperatur akhir ( 0 C) waktu (detik)

3 Percobaan menggunakan kompor gas standar hanya menghitung waktu pemanasan air saja karena tidak tersedianya alat ukur yang sesuai dengan kebutuhan, yaitu alat ukur yang dapat mengukur sampai 30 kg dengan kecermatan 0,1 gram. Sesuai percobaan yang dilakukan pada tugas akhir sebelumnya dan percobaan yang dilakukan pada sub bab dan 4.1.2, maka dimensi selubung yang digunakan sesuai dengan rumusan yang telah dibuat sebelumnya. Bahan Alumunium dan Stainless Steel tidak menunjukkan perbedaan waktu pemanasan yang cukup berarti Percobaan pada Panci 20 cm dengan Kompor Gas Standar Tabel 4.4 Data percobaan pada panci 20 cm dengan kompor gas standar percobaan pada Covina Yong Ma tipe selubung bahan selubung - SS-0.5mm - Al-0.7mm SS-0.5mm temperatur udara ( 0 C) temperatur awal ( 0 C) temperatur akhir ( 0 C) waktu (detik) Percobaan dengan panci diameter 20 cm pada kompor gas standar menunjukkan bahwa penghematan terjadi cukup besar sekitar 10 % sama seperti pada panci 16 cm namun bahan tetap tidak memiliki pengaruh yang cukup berarti. Penggunaan selubung pada kompor gas Yong Ma memberikan penghematan yang cukup tinggi baik dengan panci 16 cm ataupun panci 20 cm. 4.2 Analisis Data Pemanasan Air pada Panci dengan Kompor Gas Portable Keunggulan dalam menghitung efisiensi dengan menggunakan kompor gas portable dibandingkan dengan kompor gas standar adalah tersedianya peralatan yang memadai untuk melakukan perhitungan efisiensi pemakaian gas dalam melakukan pemanasan air. 3

4 kenaikan temperatur 1 kg air/ 1 gram bahan bakar panci 16 cm T (K) percobaan pada 1 tidak ada SS-0.5mm 2 tidak ada Al-0.7mm Al-0.7mm Gambar 4.1 Grafik pemanasan air pada panci 16 cm dengan kompor gas portable kenaikan temperatur 1 kg air/ 1 gram bahan bakar panci 20 cm T (K) percobaan pada 1 tidak ada SS-0.5mm 2 tidak ada Al-0.7mm Al-0.7mm Gambar 4.2 Grafik pemanasan air pada panci 20 cm dengan kompor gas portable Dari hasil percobaan yang disajikan dalam diagram batang di atas yaitu untuk pemanasan air dengan menggunakan kompor gas portable, penggunaan selubung yang tepat dapat meningkatkan kenaikan temperatur untuk 1 kg pada tiap gram bahan bakar. Namun apabila salah dalam menentukan ukurannya justru dapat membuat pemanasan menjadi lebih lama dan lebih banyak mengkonsumsi bahan bakar. Hal ini terjadi karena sebagian panas yang melewati sisi panci banyak diserap selubung dan berkonveksi ke lingkungan sekitar. 4

5 Percobaan juga dilakukan dengan mengisolasi selubung dengan pita asbes. Akan tetapi pada saat pengujian timbulnya asap dan bau menyebabkan pengujian dihentikan. Selain itu hasil pengujian menunjukkan pemanasan menjadi lebih lama dikarenakan panas banyak diserap oleh isolator itu sendiri. Tabel 4.5 Penghematan memasak pada kompor gas portable Panci 16 cm percobaan ke- 1 2 tipe selubung Tidak ada tidak ada bahan selubung - SS-0.5mm - Al-0.7mm Al-0.7mm Efisiensi memasak 46.18% 49.26% 51.31% 53.54% 49.59% waktu pemanasan 6.20% 4.13% konsumsi gas 6.25% 4.17% kenaikan temperatur 1kg air/ gram bb 6.67% 4.35% Panci 20 cm percobaan ke- 1 2 tipe selubung Tidak ada tidak ada bahan selubung - SS-0.5mm - Al-0.7mm Al-0.7mm Efisiensi memasak 30.28% 31.71% 31.58% 32.84% 30.66% waktu pemanasan 4.53% 3.54% konsumsi gas 4.51% 3.85% kenaikan temperatur 1kg air/ gram bb 4.72% 4.00% 5

6 4.2.2 Pemanasan Air pada Panci dengan Kompor Gas Standar waktu (detik) perbandingan waktu pemanasan air pada panci 16 cm dengan kompor gas standar percobaan pada Covina no selubung Covina SS- 0.5mm Yong Ma no selubung Yong Ma Al-0.7mm Yong Ma SS-0.5mm waktu (detik) perbandingan waktu pemanasan air pada panci 20 cm dengan kompor gas standar percobaan pada Covina no selubung Covina SS- 0.5mm Yong Ma no selubung Yong Ma Al-0.7mm Yong Ma SS-0.5mm Gambar 4.3 Grafik pemanasan air pada panci dengan kompor gas standar Pengambilan data hanya dilakukan dengan menghitung waktu pemanasan karena diasumsikan bahwa debit gas pada setiap pemanasan adalah sama. Asumsi ini diambil dari data percobaan pada kompor gas portable yang menunjukkan debit gas hampir selalu sama. Pada saat penggunaan kompor gas standar, penggunaan selubung menjadi lebih meningkatkan penghematan pemanasan air menjadi 10 %. Pada penelitian sebelumnya juga menunjukkan bahwa kompor gas portable lebih efisien dibandingkan dengan kompor gas standar. 6

7 Tabel 4.6 Penghematan memasak pada kompor gas standar Panci 16 cm merk kompor Covina Yong Ma tipe selubung bahan selubung - SS-0.5mm - Al-0.7mm - SS-0.5mm Penghematan waktu 10.12% 10.24% 7.83% Panci 20 cm merk kompor Covina Yong Ma tipe selubung bahan selubung - SS-0.5mm - Al-0.7mm - SS-0.5mm Penghematan waktu 6.68% 11.59% 11.05% Apabila dibandingkan dengan percobaan yang telah dilakukan sebelumnya seperti yang tercantum pada bab 2.5.2, efisiensi yang didapat kali ini tidak memiiki perbedaan yang cukup besar. Sehingga rumusan yang telah dibuat sesuai percobaan sebelumnya masih dapat dipakai untuk panci rumah tangga yang berukuran kecil atau panci yang berdiameter kurang dari 24 cm. Tugas akhir ini ditujukan pada kompor gas rumah tangga yaitu kompor gas standar maka untuk selanjutnya data yang dipakai adalah data yang tercantum pada percobaan kompor gas standar. Sedangkan kompor gas portable dipakai guna menunjukkan bahwa laju pemakaian gas pada kompor gas standar juga bisa dianggap konstan. 7

8 4.3 Simulasi Pemanasan Air dengan Software Fluent Parameter Simulasi 2 dimensi Proses pembakaran tidak dilakukan dengan 3 dimensi karena benda yang akan disimulasikan berbentuk silinder, dari sisi manapun akan terlihat sama saja. Steady state Kondisi tunak digunakan untuk mempermudah proses simulasi. Gas ideal Karena terdapat perbedaan temperatur yang cukup tinggi maka digunakan asumsi perhitungan dengan gas ideal. Kondisi operasi Tekanan kerja lingkungan sekitar adalah 1 atm dan temperatur udara sekitar adalah 27 0 C berhembus sangat pelan. Fluida gas panas Proses pembakaran tidak disimulasikan, hanya diidealisasikan dengan gas panas yang mengalir secara turbulen. Heat flux Heat flux didapat dari perhitungan energi yang diserap air dalam panci hingga temperatur 85 0 C dibagi luas permukaan panci itu sendiri. Tahapan-tahapan yang diatur pada simulasi aliran gas panas di sekitar panci dari burner akan ditampilkan pada lampiran. 8

9 4.3.2 Simulasi Pemanasan Air pada Panci Tanpa Selubung Gambar 4.4 Meshing panci tanpa selubung pada Gambit Sebaran temperatur yang ditunjukkan pada gambar 4.5 (a) dibuat dalam selang temperatur K. Sedangkan pada gambar 4.5 (b) dalam selang K. Sehingga nampak lebih jelas perbedaan temperatur pada udara sekitar. (a) Gambar 4.5 Sebaran temperatur panci tanpa selubung (a) skala K (b) skala K 9

10 (b) Gambar 4.5 Sebaran temperatur panci tanpa selubung (a) skala K (b) skala K (lanjutan) Gambar 4.6 Sebaran tekanan panci tanpa selubung pada Fluent Pemanasan air tanpa selubung menyebabkan panas yang keluar dari burner banyak diserap lingkungan sehingga losses banyak terjadi. 10

11 4.3.3 Simulasi Pemanasan Air pada Panci dengan Selubung Gambar 4.7 Meshing panci dengan selubung pada Gambit Dari kedua gambar simulasi ini, yaitu gambar 4.5 (b) dan gambar 4.8 (b) nampak jelas perbedaan panas yang terbuang ke lingkungan. Penggunaan selubung dapat mengurangi pemanasan yang berlebih ke lingkungan, sehingga terjadi penghematan dalam pemanasan air ini. (a) Gambar 4.8 Sebaran temperatur panci dengan selubung (a) skala K (b) skala K 11

12 (b) Gambar 4.8 Sebaran temperatur panci dengan selubung (a) skala K (b) skala K (lanjutan) Gambar 4.9 Sebaran tekanan panci dengan selubung pada Fluent Pemanasan air dengan menggunakan selubung menyebabkan fluida gas panas terarahkan melewati sisi panci selain itu panas juga diserap oleh sisi panci tersebut. Sehingga losses panas yang terbuang ke lingkungan menjadi berkurang 12

13 karena udara lingkungan yang sebelumnya luas sudah dibatasi selubung, apalagi bila bahan selubung yang digunakan bersifat isolator kuat. 4.4 Analisis Keuangan Asumsi: Pemakaian tiap rumah tangga 1 tabung gas/ bulan, harga Rp ,-. Sebanyak 6 juta rumah tangga telah memakai kompor gas. Harga jual alat tiap unit Rp ,-. Penghematan alat yang terjadi sebesar 10%. Pemakaian tiap rumah tangga : Penghematan 10%, gas hemat dalam setahun, Rp 5.500,-/bulan x 12 bulan : Rp ,-/ tahun Harga alat penghemat bahan bakar gas : Rp ,-/ unit Penghematan gas tiap rumah tangga dalam waktu setahun Rp ,-/ tahun Cakupan nasional : Penghematan bahan bakar gas nasional Rp ,-/ tahun x 6 juta : Rp ,-/ tahun Penghematan energi nasional juga terjadi karena subsidi minyak tanah dikurangi dengan program mengganti kompor minyak tanah menhadi kompor gas. 13

14 Alat Penghemat Bahan Bakar Gas pada Kompor Gas Rumah Tangga Gambar 4.10 Alat penghemat bahan bakar gas pada kompor gas rumah tangga Gambar teknik terdapat pada lampiran. 14