karakteristik water heater dengan panjang pipa … · karakteristik water heater dengan panjang...

93
KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh GREGORIUS EGA BUDDHI PRASONGKO NIM : 105214060 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2014 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Upload: dotuyen

Post on 28-Mar-2019

227 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG

PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh

GREGORIUS EGA BUDDHI PRASONGKO

NIM : 105214060

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2014

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 2: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

ii

CHARACTERISTIC OF THE WATER HEATER WITH A

8 METERS LENGTH OF PIPE, A 0,5 INCHES DIAMETER

AND FINNED

FINAL PROJECT

As Partial Fulfilment Of The Requirement

To Obtain The Sarjana Teknik Degrre in Mechanical Engineering

By

GREGORIUS EGA BUDDHI PRASONGKO

Student Number : 105214060

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2014

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 3: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

iii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 4: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

iv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 5: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

PERIryATAAN IGASLIAI\ KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan sayajuga tidak terdapatkarya atau pendapat

yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis

diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 22 J anuari 201 4

Gregorius Ega Buddhi Prasongko

\

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 6: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

LEMBAR PERIIYATAAN PERSETUJUANPUBLIKASI KARYA ILMIAH TJNTUK KEPBNTINGAN

AKADEMIK

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata

tDharma:

Nama : Gregorius Ega Buddhi Prasongko

NomorMahasiswa :105214060

Demi pengembangan ilmu pengetuhan, saya memberikan kepada perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

Karakteristikl/uter Heater Dengan Panjang Pipa 8 Meter,

Diameter 0.5Inchi dan Bersirip

Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan

dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk

kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan

royalti kepada saya selamatetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 22 J anuari 20 1 4

Yang menyatakan,

VI

Ega BuddhiGregorius Prasongko

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 7: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

ABSTRAK

Pada masa saat ini penggunaan air panas semakin luas. Kebanyakan air

panas tersebut digunakan untuk keperluan mandi air hangat. Selain untuk mandi,

air panas juga banyak digunakan untuk keperluan bisnis. Dengan water heater air

panas dapat diperoleh dengan cepat sehingga mampu memenuhi kebutuhan air

panas dalam waktu yang cepat, murah dan efisien. Tujuan penelitian adalah : (a)

Merancang dan membuat alat water heater yang menggunakan energi gas

LPG.(b) Mengetahui karakteristik dari water heater gas LPG.

Lokasi penelitian di laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta. Water heater yang dibuat berbentuk tabung dengan tinggi 30

cm, berdiameter 30 cm. Memiliki 3 tabung yang diberi lubang udara. Tabung

dalam berdiameter 10 cm dengan 156 lubang udara berdiameter 0,5 cm. Tabung

tengah berdiameter 25 cm dengan 70 lubang udara berdiameter 1,5 cm. Tabung

luar berdiameter 30 cm dengan 95 lubang udara berdiameter 1,5 cm. Pipa air

tebuat dari tembaga diameter 0,5 inci, panjang 8 meter dengan pengerolan

bertingkat dan bersirip. Tutup water heater bisa diatur ketinggiannya. Variasi

penelitian adalah mengatur besar debit air yang mengalir dalam water heater dan

pembukaan tutup water heater.

Hasil penelitian didapatkan (a) Water heater mampu menghasilkan air

panas dengan temperatur 43,1 oC dengan debit 9 liter/menit pada kondisi tutup

water heater tertutup rapat. Pada kondisi tutup terbuka 10 putaran, water heater

mampu menghasilkan debit 8,4 liter/menit dengan suhu 42,8 oC. Pada kondisi

tutup terbuka 20 putaran, water heater mampu menghasilkan debit 7,2 liter/menit

dengan suhu 43,4 oC. (b) Laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi tutup

tertutup rapat sebesar 9,027-10,757 kW. Pada kondisi tutup terbuka 10 putaran

sebesar 7,226-11,033 kW. Pada kondisi tutup terbuka 20 putaran sebesar 7,050-

12,178 kW. (c) Nilai efisiensi yang dihasilkan water heater : Pada kondisi tutup

water heater tertutup rapat nilai efisiensi water heater berkisar antara 24,71% -

29,44%. Pada kondisi tutup terbuka 10 putaran nilai efisiensi water heater

berkisar antara 19,89% - 30,20%. Pada kondisi tutup terbuka 20 putaran nilai

efisiensi water heater berkisar antara 19,30% - 33,33%. (d) Laju aliran kalor

yang diberikan gas LPG sebesar 36,535 kW.

Kata kunci : Water heater, debit air, suhu air, efisiensi, laju aliran kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 8: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat

dan karunia-Nya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat

menyelesaikan Skripsi ini.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib untuk menyelesaikan

pendidikan dan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin di Program Studi

Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Adapun

judul skripsi ini adalah “ Karakteristik Water Heater Dengan Panjang Pipa 8

Meter, Diameter 0,5 Inchi dan Bersirip”

Dalam Skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan yang diberikan

oleh berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan

ucapan terimakasih sebesar-besarnya kepada :

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

Sanata Dharma Yogyakata dan selaku Dosen Pembimbing Skripsi.

2. Dr. Drs. Vet Asan Damanik selaku Dosen Pembimbing Akademik.

3. Seluruh Staf Pengajar di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma.

4. Ambrosius Witono dan Indaryanti sebagai orang tua, atas semua dukungan

baik secara materi maupun spiritual yang diberikan kepada saya selama

belajar di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.65

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 9: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

7 . Seluruh Staf Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.

8. Semu4 pihak yang telah membantu dalamproses menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan

Skripsi ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu penulis

mengharapkan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat

menyempurnakannya. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis

maupun pembaca.

Terimakasih.

Yogyakarta, 22 J anuari 20 | 4

Penulis

lx

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 10: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

DAFTAR ISI

.......................................................................................................................... hal

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

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

HALAMAN PERSETUJUAN ....................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................... v

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIK ...................................................... vi

ABSTRAK ..................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ................................................................................... viii

DAFTAR ISI .................................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xvi

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

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

1.2 Tujuan ...................................................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah....................................................................................... 4

1.4 Manfaat .................................................................................................... 4

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

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

2.1.1 Pengertian Perpindahan Panas ....................................................... 6

2.1.2 Cara-cara Perpindahan panas ......................................................... 6

2.1.3 Perancangan Pipa Saluran Air........................................................ 8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 11: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

ii

2.1.4 Sirip ................................................................................................ 10

2.1.5 Saluran Udara Masuk ..................................................................... 11

2.1.6 Sumber Api Water Heater ............................................................. 12

2.1.7 Gas LPG ......................................................................................... 13

2.1.8 Saluran Gas Buang Sisa Pembakaran ............................................ 14

2.1.9 Isolator ........................................................................................... 15

2.1.10 Laju Aliran Kalor ......................................................................... 16

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

2.2. Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 18

2.2.1 Water Heater Yang Ada Dipasaran ............................................... 18

2.2.2 Hasil Penelitian Water Heater Gas LPG........................................ 26

BAB III PEMBUATAN ALAT ................................................................... 28

3.1 Perancangan Water Heater gas ................................................................ 28

3.2 Menentukan Bahan Untuk Membuat Water Heater ................................ 33

3.3 Peralatan Yang Digunakan Dalam Pembuatan Water Heater ................. 33

3.4 Proses Pembuatan Alat Water Heater Gas .............................................. 40

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN .................................................. 51

4.1 Benda Uji ................................................................................................. 51

4.2 Prinsip Kerja Water Heater Gas .............................................................. 52

4.3 Skematik Alat Penelitian .......................................................................... 53

4.4 Alat Bantu Penelitian ............................................................................... 53

4.5 Alur Penelitian ......................................................................................... 55

4.6 Variasi Penelitian ..................................................................................... 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 12: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

iii

4.7 Cara Mendapatkan Data ........................................................................... 56

4.8 Cara Mengolah Data ................................................................................ 56

4.9 Cara Mendapat kesimpulan ...................................................................... 56

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 57

5.1 Hasil Penelitian ........................................................................................ 57

5.2 Perhitungan .............................................................................................. 59

5.3 Pembahasan .............................................................................................. 69

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN...................................................... 73

6.1 Kesimpulan .............................................................................................. 73

6.2 Saran ......................................................................................................... 74

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

LAMPIRAN .................................................................................................. 76

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 13: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

iv

DAFTAR GAMBAR

........................................................................................................................ hal

Gambar 2.1 Efisiensi Sirip Siku Empat dan Segitiga .................................... 10

Gambar 2.2 Efisiensi Sirip Siku Empat ......................................................... 11

Gambar 2.3 Kompor gas LPG High Pressure ............................................... 13

Gambar 2.4 Laju Aliran Kalor Yang Terjadi Dalam Pipa Saluran Air .......... 17

Gambar 2.5 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 1 ................................ 19

Gambar 2.6 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 2 ................................ 20

Gambar 2.7 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 3 ................................ 21

Gambar 2.8 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 4 ................................ 22

Gambar 2.9 Water Heater Gas Tipe X 1........................................................ 23

Gambar 2.10 Water Heater Gas Tipe X 2...................................................... 24

Gambar 2.11 Water Heater Gas Tipe X 3...................................................... 25

Gambar 3.1 Saluran Pipa Air Water Heater .................................................. 28

Gambar 3.2 Pipa Saluran Air Water Heater Dengan Sirip Tembaga ............ 29

Gambar 3.3 Tabung Water Heater ................................................................. 30

Gambar 3.4 Water Heater Tampak Samping ................................................. 31

Gambar 3.5 Water Heater Tampak Atas........................................................ 31

Gambar 3.6 Water Heater Tampak Bawah .................................................... 32

Gambar 3.7 Water Heater Dengan Tutup Atas .............................................. 32

Gambar 3.8 Mesin Las Listrik ....................................................................... 33

Gambar 3.9 Gerinda Dan Mesin Pemotong Besi ........................................... 34

Gambar 3.10 Bor Set ...................................................................................... 35

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 14: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

v

Gambar 3.11 Gergaji Besi .............................................................................. 35

Gambar 3.12 Obeng Dan Mistar .................................................................... 36

Gambar 3.13 Meteran..................................................................................... 36

Gambar 3.14 Alat Pemotong Plat Dan Gunting Plat...................................... 37

Gambar 3.15 Tang Kombinasi Dan Palu ....................................................... 37

Gambar 3.16 Kunci Pas Ring Set ................................................................... 38

Gambar 3.17 Tabung Gas LPG 3 kg .............................................................. 38

Gambar 3.18 Regulator Gas High Pressure Dan Selang Gas ........................ 39

Gambar 3.19 Kompor Gas High Pressure ..................................................... 39

Gambar 3.20 Bahan Pipa Tembaga ................................................................ 41

Gambar 3.21 Besi Strip .................................................................................. 41

Gambar 3.22 Besi Nako ................................................................................. 42

Gambar 3.23 Pelat Galvalum ......................................................................... 42

Gambar 3.24 Proses Pemotongan Pipa .......................................................... 43

Gambar 3.25 Pengerolan Pipa Saluran Air ................................................... 44

Gambar 3.26 Pembuatan Sirip Tembaga ....................................................... 45

Gambar 3.27 Pipa Saluran Air ....................................................................... 45

Gambar 3.28 Rangka Atas dan Bawah Tabung Water Heater ...................... 46

Gambar 3.29 Proses Pembuatan Rangka Water Heater................................. 47

Gambar 3.30 Rangka Water Heater ............................................................... 47

Gambar 3.31 Pemasangan Saluran Pipa Air Ke Rangka ............................... 48

Gambar 3.32 Pemasangan Plat Galvalum Ke Rangka ................................... 49

Gambar 3.33 Water Heater Gas LPG ............................................................ 50

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 15: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

vi

Gambar 4.1 Water Heater Gas LPG .............................................................. 51

Gambar 4.2 Skematik Penelitian Water Heater ............................................. 53

Gambar 4.3 Termokopel Digital .................................................................... 54

Gambar 4.4 Gelas Ukur.................................................................................. 54

Gambar 5.1 Hubungan Antara Debit Air Dengan Suhu Air Keluar .............. 62

Gambar 5.2 Hubungan Antara Debit Air Dengan Laju Aliran Kalor

Yang Diterima Air .................................................................... 62

Gambar 5.3 Hubungan Antara Debit Air Dengan Efisiensi ........................... 63

Gambar 5.4 Hubungan Antara Debit Air Dengan Suhu Air Keluar .............. 64

Gambar 5.5 Hubungan Antara Debit Air Dengan Laju Aliran Kalor

Yang Diterima Air .................................................................... 64

Gambar 5.6 Hubungan Antara Debit Air Dengan Efisiensi ........................... 65

Gambar 5.7 Hubungan Antara Debit Air Dengan Suhu Air Keluar .............. 66

Gambar 5.8 Hubungan Antara Debit Air Dengan Laju Aliran Kalor

Yang Diterima Air .................................................................... 66

Gambar 5.9 Hubungan Antara Debit Air Dengan Efisiensi ........................... 67

Gambar 5.10 Hubungan Antara Debit Dengan Suhu Air Keluar

Dengan Variasi Tutup Water Heater ....................................... 68

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 16: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

vii

DAFTAR TABEL

........................................................................................................................ hal

Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Beberapa Bahan Logam ............................. 9

Tabel 2.2 Menunjukan Komposisi Udara Kering .......................................... 12

Tabel 2.3 Daya Pemanasan Dan Efisiensi alat masak dengan gas LPG

Dan Bahan Bakar Lainnya ............................................................ 14

Tabel 2.4 Menunjukan Konduktivitas Termal Beberapa Media ................... 16

Tabel 5.1 Data Pengujian Water Heater Dengan Kondisi Tutup

Tertutup Rapat ............................................................................... 57

Tabel 5.2 Data Pengujian Water Heater Dengan Tutup

Terbuka 10 Putaran ........................................................................ 58

Tabel 5.3 Data Pengujian Water Heater Dengan Tutup

Terbuka 20 Putaran ....................................................................... 58

Tabel 5.4 Hasil Perhitungan Data Dengan Kondisi Tutup Water

Heater Tertutup Rapat ................................................................... 61

Tabel 5.5 Hasil Perhitungan Data Dengan Kondisi Tutup

Terbuka10 Putaran ........................................................................ 63

Tabel 5.6 Hasil Perhitungan Data Dengan Kondisi Tutup

Terbuka 20 Putaran Tutup ............................................................. 65

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 17: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada masa saat ini penggunaan air panas semakin luas karena air panas

bermanfaat bagi kehidupan manusia. Kebanyakan air panas tersebut digunakan

untuk keperluan mandi air hangat. Dengan mandi menggunakan air hangat dapat

memberi dampak positif bagi tubuh manusia seperti tubuh menjadi lebih bersih

dan sehat, dapat membuka pori-pori kulit, dapat mengurangi stress, dapat

memperlancar peredaran darah, dapat mengurangi rasa pegal serta mengobati

sakit kepala.

Karena manfaatnya hampir semua kalangan saat ini menggunakan air

panas. Sebagai contoh rumah sakit yang menggunakan air panas sebagai sarana

pengobatan pasien, hotel-hotel yang memberikan fasilitas air panas kepada para

tamunya untuk keperluan mandi, vila atau rumah yang berada di daerah dingin

kebanyakan memanfaatkan air panas untuk keperluan mandi, tempat pariwisata

pemandian air hangat yang memerlukan air panas dengan jumlah besar, serta

rumah tangga yang menggunakan air panas untuk keperluan mandi. Selain untuk

mandi, air panas juga banyak digunakan untuk keperluan bisnis seperti bisnis

pemotongan ayam dan keperluan kimiawi seperti di pabrik yang menggunakan air

panas untuk memenuhi kebutuhan produksi pabrik.

Dahulu untuk mendapat air panas biasanya air dengan dimasak kompor

dan harus menunggu beberapa saat sampai air tersebut panas. Seiring

berkembangnya jaman dibuatlah water heater. Water heater adalah alat yang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 18: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

2

digunakan untuk memanaskan air hingga mencapai suhu panas tertentu (antara

C hingga C). Dengan water heater air panas dapat diperoleh dengan cepat

sehingga mampu memenuhi kebutuhan air panas dalam waktu yang relatif lebih

cepat, murah dan efisien dibandingkan jika memasak air dengan kompor.

Jenis water heater dibedakan dari energi yang digunakan sebagai sumber

pemanas airnya. Jenis yang pertama, pemanas air tenaga surya (solar water

heater) adalah water heater yang menggunakan energi matahari sebagai sumber

pemanasya, kelebihanya yaitu energi yang dipakai gratis karena diambil dari

alam, namun solar water heater memiliki kekurangan seperti harga water heater

ini mahal, pemasangan water heater tergolong rumit dan sulit karena di pasang di

atap, serta sangat bergantung pada kondisi cuaca.

Jenis kedua, pemanas air tenaga listrik (electric water heater) adalah

water heater yang menggunakan energi listrik sebagai sumber energi pemanas

airnya. Water heater listrik memiliki kekurangan yaitu pengguna berisiko

tersengat listrik. Selain itu water heater lisrik juga boros akan penggunaan

listriknya, karena memakai daya listrik yang cukup besar untuk memanaskan air

dengan menggunakan penampung dan masih harus menunggu sampai air tersebut

panas. Debit air yang dihasilkan tidak bisa tetap karena jika air dalam penampung

habis maka tidak ada air panas yang keluar.

Jenis yang terakhir adalah pemanas air tenaga gas (gas water heater)

adalah water heater yang menggunakan gas LPG sebagai sumber energi pemanas

airnya. Water heater gas memiliki keunggulan lebih dibandingkan dengan water

heater surya atau water heater listrik. Beberapa keunggulan water heater gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 19: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

3

adalah berharga relatif murah, tidak beresiko tersengat aliran listrik, tidak

bergantung pada kondisi cuaca sehingga dapat digunakan di mana dan kapan saja

serta air panas yang dihasilkan memiliki debit yang tetap dan suhu panas air yang

stabil. Prinsip kerja water heater gas seperti kita memasak air menggunakan

kompor. Prinsip kerja dari water heater gas adalah pembakaran yang digunakan

untuk memanaskan air di dalam pipa-pipa tembaga, sehingga dapat membuat air

panas dengan waktu yang cepat.

Berdasarkan hal di atas saya terpacu untuk membuat dan meneliti water

heater yang menggunakan energi gas LPG. Water heater yang diteliti di harapkan

dapat menghasilkan debit 6 liter/menit mampu menghasilkan suhu keluar dari

water heater > C dan kontruksi water heater yang dibuat sederhana.

1.2 Tujuan

Tujuan dari penelitian tentang karakteristik water heater dengan panjang

pipa 8 meter diameter 0,5 inci dan bersirip adalah :

a. Merancang dan membuat alat water heater yang menggunakan energi gas

LPG.

b. Mengetahui karakteristik dari water heater gas LPG.

1. Mengetahui hubungan antara suhu air keluar water heater dan debit air yang

mengalir dalam water heater dengan variasi pembukaan tutup water heater.

2. Mengetahui besar energi kalor yang diserap oleh air yang mengalir di dalam

pipa water heater.

3. Menghitung Laju aliran kalor yang diberikan gas LPG.

4. Menghitung efisiensi water heater.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 20: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

4

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah yang diambil di dalam pembuatan peralatan penelitian ini

adalah :

a. Tinggi water heater : 30 cm, diameter luar : 30 cm, dengan tutup yang bisa

diatur ketinggiannya.

b. Pipa saluran air terbuat dari material tembaga dengan diemeter 0,5 inci dengan

panjang 8 meter dengan 2 lintasan ditambah sirip dari pipa tembaga dengan

diameter 0,5 inci.

c. Menggunakan 3 tabung dengan pelat galvalum, diberi lubang saluran udara

dengan jumlah lubang udara tabung dalam 156 lubang dengan diameter 0,5

cm, tabung tengah 70 lubang dan tabung luar 95 lubang dengan diameter 1,5

cm.

d. Sumber pemanas atau proses pembakaran menggunakan gas LPG dan

menggunakan kompor gas bertekanan tinggi (high pressure).

e. Suhu air yang masuk ke dalam water heater sama dengan suhu air di dalam

kamar mandi (sekitar 25oC-27

oC).

f. Suhu air panas yang dihasilkan water heater harus lebih dari celcius

dengan debit minimal 6 liter per menit.

1.4 Manfaat

Manfaat penelitian tentang karakteristik water heater dengan panjang pipa

8 meter diameter 0.5 inci dan bersirip adalah :

a. Menambah ilmu pengetahuan dan kepustakaan seputar teknologi pemanas air

khususnya pemanas air tipe gas atau water heater gas.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 21: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

5

b. Membuat percontohan alat water heater gas dengan kontruksi sederhana

sehingga mudah dalam pengamplikasianya dan dapat dikembangkan sebagai

produk water heater yang dapat diterima oleh masyarakat Indonesia.

c. Membantu mengurangi ketergantungan penggunaan energi kayu, minyak

bumi, serta listrik khususnya untuk keperluan memanaskan air.

d. Bisa menjadi referensi bagi para perancang water heater yang menggunakan

energi gas LPG.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 22: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

6

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Pengertian Perpindahan Panas

Kalor adalah bentuk energi yang secara alami berpindah dari benda yang

suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda

bersentuhan. Kalor yang diberikan pada suatu benda dapat menyebabkan kenaikan

suhu benda atau mengubah wujud benda.

2.1.2 Cara-cara Perpindahan Panas

Ada tiga cara perpindahan kalor yaitu (a) perpindahan kalor konduksi, (b)

perpindahan kalor konveksi dan (c) perpindahan kalor radiasi :

A. Perpindahan kalor secara konduksi

Perpindahan kalor konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat tanpa

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

padat yang melalui benda padat lebih baik dari pada konduksi melalui cairan

ataupun gas, hal ini disebabkan karena jarak antar partikel dalam zat padat lebih

berdekatan.

Pada umumnya logam adalah konduktor, yaitu penghantar kalor yang baik.

Sedangkan zat atau benda padat yang lain seperti kertas, plastik, wol dan kayu

adalah isolator, yaitu penghantar kalor yang buruk. Perpindahan kalor konduksi

dalam logam jauh lebih baik dari pada zat padat lainya karena logam memiliki

banyak elektron bebas, sementara zat padat lainya yang termasuk dalam isolator

tidak memiliki elektron bebas.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 23: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

7

Perpindahan panas secara konduksi yang terjadi di water heater gas LPG

adalah panas api yang dihasilkan dari proses pembakaran berpindah ke permukaan

luar pipa tembaga. Panas lalu mengalir ke dalam permukaan pipa tembaga.

B. Perpindahan panas secara konveksi

Perpindahan kalor konveksi adalah perpindahan kalor yang terjadi karena

adanya perbedaan massa jenis. Konveksi hanya terjadi pada zat yang dapat

mengalir seperti zat-zat cair dan gas. Perpindahan kalor konveksi dimanfaatkan

untuk beberapa sistem seperti pada sistem pendingin mesin mobil yaitu radiator

mobil, pada sistem suplai air panas rumah tangga dan pada lemari es.

Macam-macam perpindahan panas secara konveksi :

1. Konveksi bebas

Konveksi bebas adalah perpindahan panas yang terjadi secara alami yang

diakibatkan perbedaan suhu dan beda rapat saja serta tidak ada tenaga dari luar

atau alat bantu yang mendorongnya.

2. Konveksi paksa

Konveksi paksa adalah perpindahan panas pada aliran gas ataupun fluida

yang disebabkan adanya tenaga dari luar. Tenaga dari luar di dapatkan dari alat

bantu seperti blower, pompa, kipas.

Perpindahan panas secara konveksi yang terjadi di water heater gas LPG

adalah panas yang diserap oleh permukaan luar pipa tembaga mengalir ke dalam

permukaan pipa dan fluida yang ada didalamnya. Sehingga suhu fluida yang

mengalir dalam pipa tembaga meningkat.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 24: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

8

C. Perpindahan panas secara radiasi

Perpindahan kalor radiasi atau pancaran adalah perpindahan kalor yang

tidak memerlukan zat perantara (medium), sehingga perpindahan kalor radiasi

dapat terjadi di dalam ruangan hampa atau vakum. Dalam perpindahan kalor

radiasi sumber kalor menyalurkan energinya dalam bentuk radiasi infra merah

yang merupakan bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik. Permukaan

yang hitam kusam dapat menyerap kalor radiasi dengan baik sekaligus pemancar

kalor radiasi yang baik.

Perpindahan panas secara radiasi yang terjadi di water heater gas LPG

adalah panas dari api hasil pembakaran ke permukaan luar pipa dan panas dari

tabung dalam mengalir ke tabung luar dari water heater.

2.1.3 Perancangan Pipa Saluran Air

Kebanyakan dalam kontruksi water heater gas, saluran air dari water

heater tersebut berpenampang lingkaran. Dalam perancangan pipa water heater

yang berfungsi sebagai saluran air ada beberapa pertimbangan yang harus

diperhatikan diantaranya:

A. Pemilihan material pipa

Menggunakan bahan yang memiliki nilai konduktivitas termal yang tinggi

dan tahan terhadap suhu yang tinggi. Jika bahan memiliki nilai koduktivitas yang

tinggi maka benda tersebut akan mudah menghantarkan serta mengalirkan panas

dalam hal ini adalah mampu memindahkan panas hasil pembakaran dari api yang

dihasilkan dari proses pembakaran ke fluida atau aliran air yang ada di dalam pipa

dengan cepat. Material pipa yang cocok adalah dari bahan tembaga yang terbukti

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 25: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

9

memiliki kemampuan menghantarkan kalor yang baik serta harga dari tembaga

yang tidak terlalu mahal.

Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Beberapa Bahan Logam (Holman,1993)

Bahan Konduktifitas Termal (k)

W/moC Btu/h.ft.

oF

Perak 410 237

Tembaga 385 223

Aluminium 202 117

Nikel 93 54

Besi 73 42

Baja Karbon 43 25

B. Diameter pipa yang digunakan

Diameter dalam pipa diusahakan tidak berukuran terlalu kecil, jika

diameter dalam pipa terlalu kecil akan mengakibatkan hambatan yang terjadi di

dalam pipa besar. Jadi dalam perancangan ini dipilih pipa dengan diameter 0,5

inci, hal ini bertujuan agar hambatan yang terjadi di dalam pipa tidak terlalu besar

serta harganya yang tidak terlalu mahal.

C. Hambatan yang terjadi didalam pipa

Hambatan yang terjadi saat ada aliran air mengalir di dalam pipa

diusahakan sekecil mungkin agar ketika air mengalir di dalam pipa penurunan

tekanan pipa yang terjadi kecil. Dalam perancangan dan pembuatan saluran pipa

air diusahakan tidak mengalami pembelokan, jika ada pembelokan diusahakan

sudut pembelokan besar (diusahakan lebih besar dari ). Pembelokan pipa air

pun diusahakan secara merata seperti dibuat melengkung dengan radius tertentu

atau saluran air dirancang dengan bentuk melingkar. Hal ini bertujuan agar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 26: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

10

tekanan yang terjadi dalam pipa kecil sehingga daya yang dibutuhkan pompa

untuk menyalurkan air tidak terlalu besar.

2.1.4 Sirip

Sirip memiliki fungsi untuk memperluas permukaan benda yang dipasangi

sirip. Jika pipa air dalam kontruksi water heater di pasangi sirip maka sirip-sirip

tersebut akan membantu menyalurkan kalor hasil pembakaran gas LPG ke pipa

saluran air. Semakin banyak sirip yang terpasang di dalam kontruksi pipa maka

semakin cepat pula proses penyaluran panas yang terjadi dan berpengaruh

terhadap suhu air keluar water heater. Bahan atau material dari sirip juga harus

dipilih dari bahan yang mudah menyalurkan panas seperti dari bahan tembaga.

Semakin besar konduktivitas termal dari bahan sirip maka semakin besar pula

kalor yang dapat ditangkap dan salurkan oleh sirip-sirip tersebut.

Gambar 2.1 Efisiensi Sirip Siku Empat dan Segitiga (Holman, 1993)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 27: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

11

Gambar 2.2 Efisiensi Sirip Siku Empat (Holman, 1993)

2.1.5 Saluran Udara Masuk

Saluran udara digunakan untuk keperluan pembakaran gas LPG, karena

proses pembakaran membutuhkan oksigen. Oksigen bisa didapatkan dari udara

luar atau udara bebas. Jika proses pembakaran kekurangan oksigen akan

mengakibatkan nyala dari api tidak sempurna karena pembakaran yang terjadi

tidak sempurna dan kalor yang dipindahkan ke air tidak terlalu besar sehingga

peningkatan suhu air pun kecil. Jika udara yang masuk kedalam water heater

terlalu banyak akan mengakibatkan kalor yang diserap oleh pipa berkurang karena

terbawa oleh udara yang masuk.

Oleh sebab itu perancangan saluran udara masuk harus dirancang

sedemikian rupa agar udara yang masuk ke water heater dan volume udara yang

masuk pas. Caranya dengan diberi lubang pada lapisan tabung luar dan dalam

water heater yang langsung tembus ke dalam agar udara yang mengandung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 28: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

12

oksigen dapat masuk ke dalam kontruksi water heater sehingga dapat mendukung

proses pembakaran dan menjadi proses pembakaran yang sempurna.

Tabel 2.2 Menunjukan Komposisi Udara Kering (Sumber : http://ft.unsada.ac.id/wp-content/uploads/2010/

04/bab4-tm2.pdf)

Komponen Udara Presentase Mol (%)

Nitrogen 78,08

Oksigen 20,95

Argon 0,93

Karbon dioksida 0,03

Neon, helium, metana, dll 0,01

2.1.6 Sumber Api Water Heater

Sumber api yang digunakan dalam water heater dapat diambil dari kompor

gas LPG. Saat ini tersedia berbagai jenis pilihan kompor gas dengan berbagai

bentuk dan spesifikasinya. Setiap jenis dari kompor gas menghasilkan bentuk

nyala api yang berbeda-beda sesuai jenis dan kebutuhannya. Ada kompor gas

yang menghasilkan nyala api yang besar, disebut kompor gas high pressure dan

ada kompor yang menghasilkan nyala api yang kecil dan tidak terlalu besar yaitu

kompor gas low pressure.

Pada perancangan water heater ini dipilih kompor yang mampu

menghasilkan nyala api yang besar. Jika nyala dari api kompor besar maka api

tersebut banyak menghasilkan kalor. Jika kalor yang diserap oleh sirip dan pipa

tembaga banyak, maka suhu air di dalam pipa dapat meningkat dengan cepat,

dengan catatan proses pembakaran yang terjadi di dalam water heater

berlangsung sempurna.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 29: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

13

Oleh sebab itu dalam perancangan water heater ini dipilihlah jenis kompor

gas LPG high pressure. Gambar 2.3 memperlihatkan kompor gas high pressure

yang digunakan dalam penelitian.

Gambar 2.3 Kompor gas LPG High Pressure

2.1.7 Gas LPG

Umumnya water heater gas menggunakan gas LPG yang digunakan

sebagai sumber energi yang dimanfaatkan untuk proses pembakaran. Gas LPG

adalah singkatan dari Liquified Petroleum Gas dimana gas ini diproduksi dan

didistribusikan oleh Pertamina.

Gas LPG memiliki komposisi yang terdiri dari gas propana ( ) dan

butana ( ) dengan komposisi kurang lebih sebesar 99 %, selebihnya adalah

gas Pentana ( ) yang dicairkan. Perbandingan komposisi Propana dan Butana

adalah 30 : 70. Gas LPG memiliki nilai kalori sekitar : 21.000 BTU/lb. Pada gas

LPG ditambahkan zat mercaptan. Penambahan zat mercaptan bertujuan untuk

memberikan bau khas dari gas LPG, supaya jika terjadi kebocoran gas LPG dapat

segera terdeteksi dengan cepat sehingga mudah dikenali dan dapat segera

ditanggulangi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 30: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

14

Reaksi pembakaran propana 83HC , jika proses pembakaran terjadi

dengan sempurna adalah sebagai berikut :

83HC + 52O → 3 2CO + 4 OH 2

+ panas

propana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas

Reaksi pembakaran butana 104HC , jika proses pembakaran terjadi

dengan sempurna adalah sebagai berikut :

2 104HC + 132O → 8 2CO + 10 OH 2

+ panas

butana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas

Tabel 2.3 menyajikan daya pemanasan serta efisiensi alat masak yang

memakai gas LPG dan berbagai macam bahan bakar jenis lainya.

Tabel 2.3 Daya Pemanasan Dan Efisiensi alat masak dengan gas LPG Dan

Bahan Bakar Lainnya

(Sumber:aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peranan-lpg-di-dapur-

anda.pdf)

Bahan Bakar Daya

Pemanasan

Efisiensi

alat masak

Kayu bakar 4.000 kkal/kg 15 %

Arang 8.000 kkal/kg 15 %

Minyak Tanah 11.000 kkal/kg 40 %

Gas Kota 4500 kkal/m3 55 %

Listrik 860 kkal/kWh 60 %

L P G 11.900 kkal/kg 60 %

2.1.8 Saluran Gas Buang Sisa Pembakaran

Pembakaran gas LPG dalam sistem water heater gas pasti akan

menghasilkan gas sisa pembakaran (CO2). Oleh karena itu dalam kontruksi water

heater harus dibuat saluran untuk pembuangan gas sisa pembakaran tersebut agar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 31: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

15

tidak menggangu proses pembakaran. Dalam perancangan saluran gas sisa

pembakaran harus diperhatikan volume gas yang keluar serta posisi lubang

pembuangan harus diusahakan mengarah ke atas dan harus lancar. Selain itu

posisi atau model dari rancangan saluran gas buang harus dibuat sedemikian rupa

agar tidak menggangu pengguna dari water heater.

Dalam perancangan water heater ini gas buang sisa pembakaran dialirkan

ke atas water heater dengan menambahkan tutup di bagian atas. Tutup tersebut

bisa diatur ketinggiannya sehingga volume gas sisa pembakaran yang terbuang

dapat diatur. Pengaturan dilakukan dengan cara mengatur ketinggian tutup water

heater tersebut. Hal ini bertujuan agar volume gas yang terbuang keluar dari water

heater dapat disesuaikan serta tidak mengganggu proses pembakaran.

2.1.9 Isolator

Isolator adalah benda yang tidak dapat menghantarkan kalor dari suatu

tempat ke tempat lainnya. Contohnya adalah kayu, kain, gabus, wol dan udara.

Oleh karena itu isolator sangat diperlukan dalam perancangan water heater

dengan tujuan agar kalor hasil pembakaran bahan bakar gas LPG tidak banyak

yang keluar dari water heater. Dalam perancangan alat water heater ini

dipergunakan dua lapisan tabung. Lapisan pertama adalah ruang yang digunakan

untuk proses pembakaran dan lapisan kedua adalah lapisan yang diberi isolator

yang bertujuan agar kalor hasil pembakaran tidak banyak yang keluar dari water

heater. Ada berbagai jenis isolator yang dapat digunakan, tetapi harus dipilih

isolator yang tahan akan panas. Maka dipilih isolator udara karena mudah didapat

sekaligus banyak mengandung oksigen ( ) untuk keperluan proses pembakaran

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 32: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

16

bahan bakar. Agar isolator udara dapat digunakan maka pada lapisan tabung

bagian dalam dan bagian luar diberi lubang yang tembus ke dalam dengan

diameter 1,5 cm untuk tabung luar dan tengah dengan jumlah tabung tengah 70

lubang dan tabung luar 95 lubang. Sedangkan jumlah lubang tabung dalam adalah

156 lubang dengan diameter 0,5 cm.

Tabel 2.4 Menunjukan Konduktivitas Termal Beberapa Media (Holman,1993)

Bahan Konduktifitas Termal (k)

W/moC Btu/h.ft.

oF

Uap Air 0,0206 0,0119

Udara 0,024 0,0139

Wol Kaca 0,038 0,022

Serbuk gergaji 0,059 0,034

Kayu mapel / ek 0,17 0,096

Batu pasir 1,83 1,058

2.1.10 Laju Aliran kalor

Ketika air mengalir dalam pipa maka air tersebut memiliki kecepatan

aliran, kecepatan aliran air dapat dihitung dengan persamaan (2.1)

= 2.. r

m

A

m

(2.1)

Laju aliran massa air dapat dihitung dengan persamaan (2.2)

airm = mur 2 (2.2)

Pada persamaan (2.1) dan (2.2) :

m = laju aliran massa (kg/s)

= massa jenis air yang mengalir (kg/ )

= kecepatan aliran air (m/s)

r = jari-jari pipa air (m)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 33: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

17

Gambar 2.4 Laju Aliran Kalor Yang Terjadi Dalam Pipa Saluran Air

Laju aliran kalor yang diterima oleh air yang mengalir dalam water heater

dapat dihitung dengan persamaan (2.3)

outinairairair TTcmq

(2.3)

Pada persamaan (2.3) :

airq = laju aliran kalor yang diterima air (watt)

airm = laju aliran air masuk ( kg /detik)

airc = kalor jenis air (J / kgoC)

Tin = suhu air masuk water heater (oC)

Tout = suhu air keluar water heater (oC)

Laju aliran kalor yang didapat dari proses pembakaran gas LPG dapat

dihitung dengan persamaan (2.4)

gasq = gasgasCm (2.4)

Pada Persamaan (2.4) :

gasm = massa gas LPG yang terpakai (kg/s)

gasC = kapasitas panas gas LPG ( J/kg), (1kkal = 4186,6 J)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 34: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

18

2.1.11 Efisiensi Dari Water Heater

Efisiensi dari water heater dapat dihitung dengan persamaan (2.5)

%100xq

q

gas

air (2.5)

Pada persamaan (2.6) :

= Efisiensi dari water heater ( dalam %)

airq = Laju aliran kalor yang diterima air (watt)

gasq = Laju aliran kalor yang diberikan gas (watt)

2.2 Tinjauan Pustaka

2.2.1 Water Heater Yang Ada Dipasaran

Saat ini dipasaran tersedia banyak jenis water heater gas LPG dengan

bentuk, model, serta kapasitas atau debit air panas yang dihasilkan water heater

beraneka ragam mulai dari 5 liter sampai 10 liter per menit untuk pemakaian

water heater di kalangan rumah tangga. Sedangkan untuk debit yang lebih dari 10

liter/menit biasanya digunakan di hotel, rumah sakit ataupun pabrik. Berikut ini

referensi pembuatan alat water heater yang mengacu pada water heater yang

berada di pasaran seperti yang tersaji di bawah ini :

A. Model Rancangan Water Heater Gas LPG Yang Ada Di Pasaran

Saat ini di pasaran tersedia banyak jenis water heater gas LPG dengan

beberapa model rancangan. Setiap rancangan dari water heater yang ada saat ini

memiliki keunggulan dan kekurangan serta memiliki cara kerja yang berbeda

juga. Di bawah ini di perlihatkan beberapa model rancangan water heater gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 35: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

19

LPG beserta bagian bagian utama dari setiap rancangan water heater gas LPG dan

juga cara kerjanya.

Gambar 2.5 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 1

Pada kontruksi water heater gas LPG tipe 1, seperti yang terlihat pada

Gambar 2.5 Rancangan water heater Gas LPG tipe 1 ini memiliki model lilitan

pipa saluran air yang melekat pada sebuah tabung. Saluran pipa air tidak terkena

langsung panas api dari proses pembakaran, melainkan tabung bagian dalamlah

yang dipanasi oleh api. Bagian luar dari tabung terdapat lilitan pipa saluran air.

Jika tabung mengalami peningkatan suhu maka pipa saluran air dari water heater

itu juga akan mengalami peningkatan suhu. Suhu air yang mengalir dalam pipa

pun meningkat dan menjadi air panas.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 36: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

20

Water heater tipe 1 ini memakai alat bantu tambahan berupa blower. Agar

api hasil pembakaran dapat naik ke atas dan panas hasil pembakaran bisa merata

memanasi dinding tabung bagian dalam yang dililiti pipa saluran air water heater.

Keuntungan dari rancangan water heater tipe 1 ini adalah air panas yang

dihasilkan memiliki debit yang tetap serta suhu yang tetap, sehingga air panas

dapat terus mengalir secara kontinyu.

Gambar 2.6 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 2

Pada Gambar 2.6 rancangan water heater gas LPG tipe 2 terlihat bahwa

pipa saluran air water heater kontak langsung dengan api. Jadi rancangan water

heater tipe 2 ini memakai model pipa saluran air yang langsung dipanasi oleh api

hasil pembakaran gas LPG.

Pada rancangan water heater tipe 2 ini juga menggunakan alat bantu

berupa fan atau kipas udara. Tujuan agar api hasil pembakaran menjadi besar dan

dapat memanasi seluruh pipa saluran air water heater.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 37: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

21

Keuntungan dari rancangan water heater tipe 1 ini adalah air panas yang

dihasilkan memiliki debit yang tetap serta suhu yang tetap, sehingga air panas

dapat terus mengalir secara kontinyu.

Gambar 2.7 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 3

Pada Gambar 2.7 rancangan water heater gas LPG tipe 3 terlihat model

dari water heater ini berbentuk silinder atau tabung dan tidak memiliki saluran

pipa air yang melingkar. Pada rancangan water heater gas tipe 3 ini, water heater

hanya mempunyai 2 pipa saluran air masuk dan keluar yang terletak di atasnya.

Cara kerja water heater tipe 3 ini lebih sederhana dari tipe sebelumnya,

hanya seperti memasak air. Prinsip kerjanya air panas masuk kedalam water

heater hingga mencapai jumlah tertentu. Setelah air memenuhi penampung air

yang ada di dalam water heater, api di bawahnya memanasi penampung air

tersebut hingga suhu air meningkat dan air menjadi panas. Api yang digunakan

dalam proses tersebut adalah hasil pembakaran gas LPG. Model rancangan water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 38: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

22

heater tipe 3 ini memiliki kekurangan. Kurangannya adalah debit dan suhu air

panas yang dihasilkan tidak bisa tetap atau kontinyu, karena air harus ditampung

terlebih dahulu baru kemudian dipanasi oleh api hasil pembakaran gas LPG.

Gambar 2.8 Rancangan Water Heater Gas LPG Tipe 4

Pada Gambar 2.8 rancangan water heater gas LPG tipe 4 terlihat model

rancangan water heater memiliki bentuk silinder serta tidak mengunakan saluran

pipa air yang melingkar namun menggunakan penampung air. Modelnya sama

dengan rancangan water heater gas LPG tipe 3 yang disajikan dalam Gambar 2.7.

Walaupun modelnya sama namun rancangan water hater tipe 4 memiliki

variasi tambahan yaitu spiral heat excharger. Spiral heat excharger berfugsi

memperlambat keluarnya gas buang sisa proses pembakaran dengan cara proses

pembuangan gas buang sisa pembakaran dibuat dan diarahkan secara berputar-

putar. Hal ini bertujuan agar panas dari gas buang sisa pembakaran dapat

digunakan untuk membantu memanaskan air yang ada di dalam penampung air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 39: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

23

yang terletak di dalam water heater. Model rancangan water heater tipe 4 ini

memiliki kekurangan. Kurangannya adalah debit dan suhu air panas yang

dihasilkan tidak bisa tetap atau kontinyu, karena air harus ditampung terlebih

dahulu baru kemudian dipanasi oleh api hasil pembakaran gas LPG.

B. Spesifikasi Water Heater Gas LPG Yang Ada Di Pasaran :

Berikut ini disajiakan beberapa data spesifikasi water heater gas LPG yang

ada dipasaran saat ini :

1. Water Heater Gas Tipe X 1

Spesifikasi dari water heater tipe X 2 yang ada dipasaran didapatkan

adalah sebagai berikut :

Gambar 2.9 Water Heater Gas Tipe X 1

Pemasangan : External/Internal

Ukuran ( PxLxT) mm : 369x290x127

Berat : 6,1 kg

Kapasitas Air Panas : 5 – 8 liter/menit

Temperatur Air Panas : 40 oC – 60

oC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 40: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

24

Konsumsi Gas : 0,5 kg/jam

Ignition : Baterai Ukuran D

Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar

Jumlah Outlet : 1-2

Outlet Gas : 0,5 inchi

Outlet Air Dingin : 0,5 inchi

Outlet Air Panas : 0,5 inchi

Tekanan Air Minimum : 0,2 Bar

2. Water Heater Gas Tipe X 2

Spesifikasi dari water heater tipe X 2 yang ada dipasaran didapatkan

adalah sebagai berikut :

Gambar 2.10 Water Heater Gas Tipe X 2

Pemasangan : External/Internal

Ukuran ( PxLxT) mm : 425 x 290 x 127

Berat : 6,1 kg

Kapasitas Air Panas : 5 liter/menit

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 41: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

25

Temperatur Air Panas : 40 oC – 60

oC

Konsumsi Gas : 0,6 kg/jam

Ignition : Baterai Ukuran D

Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar

Jumlah Outlet : 1

Outlet Gas : 0,5 inchi

Outlet Air Dingin : 0,5 inchi

Outlet Air Panas : 0,5 inchi

Tekanan Air Minimum : 0,15 Bar

3. Water Heater Tipe X 3

Spesifikasi dari water heater tipe X 3 yang ada dipasaran didapatkan

adalah sebagai berikut :

Gambar 2.11 Water Heater Gas Tipe X 3

Pemasangan : External/Internal

Ukuran ( PxLxT) mm : 380 x 288 x 141

Kapasitas Air Panas : 5 liter/menit

Temperatur Maksimal : 60 oC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 42: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

26

Konsumsi Gas : 0,46 kg/jam

Ignition : Baterai Ukuran D

Tekanan Gas : Low Pressure, 28 mBar

Jumlah Outlet : 1-2

Input Gas : 0,5 inchi

Input Air Dingin : 0,5 inchi

Outlet Air Panas : 0,5 inchi

Tekanan Air Minimum : 0,1 Bar

2.2.2 Hasil Penelitian Water Heater Gas LPG

Putra, PH. (2012) telah melakukan penelitian water heater gas LPG yang

berjudul “Water Heater Dengan Panjang Pipa 20 Meter Dan 300 Lubang Masuk

Udara Pada Dinding Luar” yang bertujuan : (a) Merancang dan membuat water

heater , (b) Mendapatkan hubungan antara debit air dengan suhu air keluar water

heater, (c) Mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju perpindahan kalor

yang diterima oleh air, (d) mendapatkan hubungan antara debit air dengan

efisisensi water heater. Penelitian tersebut dilakukan dengan batasan-batasan

sebagai berikut : (a) Water heater yang dibuat memiliki dimensi tinggi 90 cm, (b)

Diameter pada dinding luar 25 cm, (c) Diameter pada dinding dalam 20 cm, (d)

Panjang pipa 20 meter, (e) Diameter bahan pipa 3/8 inci, (f) 300 lubang masuk

udara pada dinding luar, (g) 1005 lubang pada dinding dalam water heater, (h) 6

buah sirip dari pipa berdiameter 3/8 inci, (i) Variasi dilakukan pada besarnya debit

air masuk water heater. Dari hasil penelitian tersebut didapatkan : (a) Water

heater yang dibuat mampu bersaing dengan water heater yang ada dipasaran,

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 43: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

27

yang mampu menghasilkan panas dengan temperature 42,9 C pada debit 10

liter/menit (b) Hubungan antara debit air yang mengalir (m) dengan temperature

air keluar water heater ( ) dapat dinyatakan dengan persamaan = -0,027

+ 1,126 – 16,52 m + 129,9 (m dalam liter/menit, dalam C ) d (c)

Hubungan antara debit air yang mengalir dengan laju perpindahan kalor

dinyatakan dengan persamaan = 17,09 + 489 + 439 m + 3654 (m

dalam liter/menit, dalam watt) dan (d) Hubungan antara debit air yang

mengalir dengan efisisensi water heater dapat dinyatakan dengan persamaan =

0,077 - 2,208 + 19,84 m + 16,50 ( m dalam liter/menit, dalam %) .

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 44: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

28

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1 Perancangan Water Heater Gas

Langkah pertama dalam pembuatan water heater gas adalah merancang

bentuk dan model water heater. Pada Gambar 3.1 sampai Gambar 3.6

memperlihatkan gambar rancangan water heater mulai dari rancangan pipa

saluran air sampai tabung water heater dan bentuk akhir dari water heater.

Gambar 3.1 Saluran Pipa Air Water Heater

Gambar 3.1 merupakan gambar rancangan pipa saluran air water heater.

Pipa saluran air menggunakan material yang mudah menyerap kalor yaitu material

tembaga. Panjang pipa saluran air adalah 8 meter dan memiliki diameter 0,5 inci.

Pipa dirancang dengan bentuk spiral dengan 2 putaran lintasan melingkar. Tujuan

dibuat 2 putaran melingkar agar tinggi pipa tidak terlalu tinggi, sehingga ukuran

alat tidak terlalu besar dan diharapkan pipa dapat menyerap kalor dengan

sempurna karena dekat dengan api dari kompor.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 45: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

29

Gambar 3.2 Pipa Saluran Air Water Heater Dengan Sirip Tembaga

Gambar 3.2 merupakan gambar rancangan saluran pipa air water heater

yang diberi sirip. Tujuan dari pemberian sirip adalah memperluas permukaan

kalor. Dalam rancangan pipa air water heater sirip sangat membantu pipa saluran

air menangkap kalor dari api hasil proses pembakaran gas LPG. Sirip dibuat dari

bahan pipa tembaga dengan diameter 0,5 inci. Sirip dibuat dengan model tegak,

hal ini bertujuan agar sirip dapat dipasang dengan mudah.

Pada rancangan water heater ini. Sirip dipasang pada bagian lingkaran luar

dari pipa saluran yang berjumlah 3 sirip dengan tinggi 24 cm. Sirip juga pasang

pada bagian celah antara lingkaran pipa bagian dalam dan lingkaran pipa bagian

luar. Pada bagian ini sirip yang dipasang berbentuk elips dan dipasang tegak

berjumlah 4 sirip dengan tinggi 24 cm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 46: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

30

Gambar 3.3 Tabung Water Heater

Gambar 3.3 merupakan gambar rancangan tabung water heater. Tabung

water heater menggunakan bahan plat galvalum. Dipilihnya plat galvalum sebagai

bahan tabung water heater, karena ketahanan plat tersebut terhadap suhu yang

tinggi dan korosi. Ada 3 lapisan tabung yang digunakan. Lapisan tabung pertama

mempunyai diameter 10 cm dengan tinggi 30. Lapisan tabung ke dua mempunyai

diameter 25 cm dengan tinggi 30 cm. Lapisan tabung ke tiga mempunyai diamter

30 dengan tinggi 30 cm. Semua lapisan tabung diberi lubang saluran udara.

Lubang saluran udara digunakan sebagai jalan masuknya oksigen yang

mendukung proses pembakaran dan diguanakan sebagai isolator udara. Jumlah

lubang pada lapisan pertama adalah 156 lubang dengan diameter 0,5 cm.

Sedangkan jumlah lubang pada lapisan luar adalah 95 lubang dengan diameter 1,5

cm, dimana lubang pada lapisan luar langsung tembus ke lapisan yang ke 2.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 47: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

31

Gambar 3.4 Water Heater Tampak Samping

Gambar 3.5 Water Heater Tampak Atas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 48: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

32

Gambar 3.6 Water Heater Tampak Bawah

Gambar 3.7 Water Heater Dengan Tutup Atas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 49: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

33

Gambar 3.7 merupakan gambar bentuk akhir water heater yang dibuat

dalam penelitian ini. Water heater juga dilengkapi dengan tutup pada bagian atas

water heater. Tutup water heater bisa diatur ketinggianya. Tujuanya untuk

mengatur volume gas buang yang keluar dari dalam water heater.

3.2 Menentukan Bahan Untuk Membuat Water Heater

Dalam perancangan water heater ini dipilih bahan pipa dari material

tembaga. Bagian casing tabung luar dan dalam menggunakan kontruksi rangka

besi. Besi yang digunakan adalah besi nako dan besi strip. Setelah itu rangka

dilapisi plat galvalum, dengan tujuan agar water heater memiliki kontruksi yang

kokoh dan tahan terhadap korosi.

3.3 Peralatan Yang Digunakan Dalam Pembuatan Water Heater

Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan alat water heater gas

LPG adalah mesin las listrik, gerinda, gergaji besi otomatis, mesin bor set, gergaji

besi manual, obeng, mistar, meteran, alat pemotong plat, gunting plat, tang

kombinasi, palu, kunci pas ring set, tabung gas LPG, regulator high pressure,

kompor gas high pressure.

Gambar 3.8 Mesin Las Listrik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 50: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

34

Mesin las listrik digunakan dalam pembuatan rangka water heater. Dengan

memakai proses pengelasan untuk metode penyambungan rangkanya, diharapkan

water heater gas yang dibuat akan memiliki kontruksi yang kuat dan tahan lama.

Gambar 3.9 Gerinda Dan Mesin Pemotong Besi

Gerinda digunakan untuk menghaluskan permukaan suatu benda. Dalam

proses pembuatan water heater gas, gerinda banyak digunakan untuk

menghaluskan dan meratakan permukaan bekas proses pengelasan. Sedangkan

mesin pemotong besi digunakan untuk memotong besi. Besi yang dipotong adalah

besi nako dan besi strip, dimana besi tersebut adalah bahan utama pembuatan

rangka water heater gas.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 51: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

35

Gambar 3.10 Bor Set

Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang dilakukan pada

rangka water heater yang digunakan untuk pemasangan paku keling. Lubang juga

dibuat pada seluruh tabung yang melapisi water heater sebagai isolator udara.

Gambar 3.11 Gergaji Besi

Gergaji besi digunakan untuk memotong besi. Besi yang dipotong

menggunakan gergaji besi adalah besi strip dan besi nako. Dimana besi tersebut

digunakan sebagai bahan utama pembuatan rangka water heater.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 52: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

36

Gambar 3.12 Obeng Dan Mistar

Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang

digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Sedangkan mistar digunakan untuk

mengukur panjang dari suatu benda.

Gambar 3.13 Meteran

Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda. Dalam

pembuatan water heater, meteran banyak digunakan untuk mengukur panjang dan

ukuran pada besi naco, besi strip dan plat galvalum.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 53: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

37

Gambar 3.14 Alat Pemotong Plat Dan Gunting Plat

Alat pemotong plat dan gunting plat digunakan untuk memotong plat,

dalam hal ini adalah plat galvalum. Untuk pemotongan plat yang tergolong besar

maka pemotongan harus menggunakan alat pemotong. Sedangkan untuk plat

yang ukuranya tergolong kecil, proses pemotonganya hanya perlu menggunakan

gunting plat saja.

Gambar 3.15 Tang Kombinasi Dan Palu

Tang kombinasi digunakan untuk memotong kawat. Selain itu tang

kombinasi juga digunakan untuk menarik dan mengikat kawat agar kencang.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 54: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

38

3.16 Kunci Pas Ring Set

Kunci pas ring set digunakan untuk mengencangkan baut yang ada pada

water heater. Baut yang dikencangkan menggunakan kunci ini diantaranya adalah

baut-baut pengikat sirip dan baut pengatur tinggi tutup dari water heater.

Gambar 3.17 Tabung Gas LPG 3 kg

Karena sumber pemanas air menggunakan tenaga gas. Maka dalam

penelitian ini gas yang digunakan adalah gas LPG produksi pertamina. Bisa

menggunakan gas LPG ukuran 3 kg maupun 12 kg. Dimana gas LPG jenis dan

ukuran tersebut tersedia banyak di pasaran.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 55: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

39

Gambar 3.18 Regulator Gas High Pressure Dan Selang Gas

Dalam perancangan water heater gas ini, digunakan tipe regulagor gas

high pressure atau tekanan tinggi. Tujuan penggunaan regulator gas bertekanan

tinggi agar gas yang disalurkan ke kompor.

Gambar 3.19 Kompor Gas High Pressure

Dalam perancangan water gas LPG ini, kompor gas yang digunakan

adalah kompor gas tipe high pressure atau bertekanan tinggi. Dipilihnya kompor

gas bertekanan tinggi bertujuan agar api yang dihasilkan dalam proses

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 56: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

40

pembakaran besar dan water heater dapat menghasilkan air panas dengan suhu

yang tinggi.

3.4 Proses Pembuatan Alat Water Heater Gas

Proses pengerjaan water heater dikerjakan tahap demi tahap, berikut ini

tahap pengerjaannya :

1. Perancangan dan pembuatan desain water heater

Perancangan bertujuan mencari bentuk kontruksi dari water heater yang

akan dibuat. Proses perancangan dilakukan dengan cara membuat gambar sketsa

dengan cara manual lalu digambar dengan menggunakan program solidwork.

Benda digambar adalah dimensi ukuran water haeter, model water heater dan

bentuk water heater.

2. Pemilihan dan penyediaan bahan

Pemilihan dan penyediaan bahan ditentukan setelah mendapat gambar

dimensi serta bentuk dari water heater yang akan dibuat. Dari gambar tersebut

maka dipilih bahan sebagai berikut :

A. Pipa tembaga

Digunakan untuk membuat pipa saluran air water heater serta digunakan

untuk membuat sirip. Dipilihnya pipa tembaga karena pipa tembaga memiliki

konduktifitas termal bahan yang tinggi, sehingga mudah dalam menghantarkan

kalor atau panas. Dalam perancangan ini dipilih bahan pipa tebaga dengan

diamater 0,5 inci. Pipa tembaga dengan panjang 8 meter digunakan sebagai bahan

pembuatan pipa saluran air water heater dan pipa tembaga dengan panjang 2

meter digunakan sebagai bahan membuat sirip water heater.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 57: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

41

Gambar 3.20 Bahan Pipa Tembaga

B. Besi strip dan besi nako dengan ukuran 0,8 cm x 0,8 cm

Besi digunakan untuk membuat rangka dari water heater. Rangka yang

dibuat adalah rangka bagian dalam dan rangka bagian luar. Hal ini bertujuan agar

kontruksi dari water heater kokoh dan kuat.

Gambar 3.21 Besi Strip

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 58: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

42

Gambar 3.22 Besi Nako

C. Plat galvalum

Plat galvanum dipilih karena ketahananya terhadap panas dan korosi. Plat

galvalum digunakan untuk melapisi rangka bagian dalam dan luar water heater

yang dibuat.

Gambar 3.23 Pelat Galvalum

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 59: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

43

D. Paku keling alumunium

Paku keling digunakan untuk memasang plat galvalum pada rangka. Hal

yang mendasari di pilihnya paku keling sebagai alat pengikat antara plat dengan

rangka karena paku keling mudah dibongkar pasang jika ada kesalahan atau saat

penyempurnaan water heater kedepanya.

3. Proses pengerjaan water heater

Dalam proses pengerjaan terbagi dalam beberapa langkah. Hal ini

bertujuan agar nantinya bentuk dari water heater ketika jadi sesuai dengan desain

yang sudah dibuat. Berikut ini langkah-langkah pengerjaannya :

A. Memotong pipa tembaga

Langkah pertama adalah memotong pipa tembaga agar sesuai dengan

desain yang dibuat. Pipa tembaga dengan panjang 10 meter dipotong dengan

ukuran 8 meter sebagai bahan pipa saluran air dan 2 meter sebagai bahan

membuat sirip. Setelah dipotong pipa tembaga dengan panjang 8 meter dibuat

melingkar dengan cara dirol dengan model 2 tingkat.

Gambar 3.24 Proses Pemotongan Pipa

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 60: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

44

B. Mengerol pipa tembaga

Proses pengerolan dilakukan dengan menggunakan alat rol pipa tembaga

dan sebuah tabung (menggunakan panci besi) yang digunakan sebagai penahan

pipa saat dirol. Selain untuk menahan penggunaan panci besi bertujuan agar dapat

terbentuk model rol pipa 2 tingkat dan menghasilkan model pengerolan dengan

diameter lengkungan yang berbeda. Diameter lengkungan pipa bagian dalam 18

cm dan diameter lengkungan pipa bagian luar 20 cm.

Gambar 3.25 Pengerolan Pipa Saluran Air

C. Membuat sirip

Sirip dibuat dari bahan bahan pipa tembaga. Pipa tembaga yang digunakan

memiliki diameter 0,5 cm. Sirip dibuat dengan memotong dan meluruskan pipa

tembaga. Sirip dipasang secara vertikal, dengan tujuan agar pemasangnanya

mudah dan cepat menyalurkan panas dari api kompor.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 61: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

45

Gambar 3.26 Pembuatan Sirip Tembaga

D. Pemasangan sirip pada pipa water heater

Sirip dipasang pada bagian diameter luar dari lengkungan pipa saluran air.

Sirip juga dipasang diantara celah diameter lengkungan tingkat pertama dan

lengkungan pipa kedua. Sirip dipasang secara manual menggunakan kawat besi

dan baut agar sirip terpasang dengan kencang pada pipa saluran air.

Gambar 3.27 Pipa Saluran Air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 62: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

46

E. Membuat rangka water heater

Rangka dibuat dengan tujuan agar water heater memiliki kontruksi yang

kuat serta kokoh. Selain itu penggunaan rangka bertujuan agar dalam pemasangan

plat penutup luar dan dalam dari water heater dapat dilakukan dengan mudah.

Dengan menggunakan rangka, diharapkan plat akan terpasang dengan sempurna

dan tidak mudah melengkung atau bengkok. Rangka dibuat menggunakan besi

strip dan besi nako ukuran 0,8 x 0,8 cm setelah besi di bentuk semua besi tadi di

satukan dengan cara dilas menggunakan las listrik.

Gambar 3.28 Rangka Atas dan Bawah Tabung Water Heater

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 63: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

47

Gambar 3.29 Proses Pembuatan Rangka Water Heater

Gambar 3.30 Rangka Water Heater

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 64: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

48

F. Memasang pipa tembaga ke rangka water heater

Pipa tembaga dipasang ke rangka dengan cara dikaitkan dengan besi strip.

Besi strip tersebut direkatkan ke pipa saluran air sehingga pipa saluran air

terpasang sempurna ke rangka water heater.

Gambar 3.31 Pemasangan Saluran Pipa Air Ke Rangka

G. Memasang plat galvalum ke rangka water heater

Proses pemasangan plat galvalum dilakukan setelah pipa saluran air

dipasang pada rangka bagian dalam dari water heater. Setelah itu tabung pertama

di las pada rangka tabung kedua dengan penambahan besi sebagai penguat

diantara celah tabung dalam dan tabung luar water heater. Setelah rangka bagian

luar disatukan dengan rangka bagian dalam, rangka bagian luar di lapisi dengan

plat galvalum. Pemasangan plat galvalum ke rangka water heater menggunakan

metode paku keling.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 65: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

49

Gambar 3.32 Pemasangan Plat Galvalum Ke Rangka

H. Membuat lubang saluran udara

Lubang udara dibuat dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan oksigen

yang sangat berguna bagi proses pembakan. Jumlah oksigen sangat menentukan

tinggi atau tidaknya kalor yang dihasilkan dari proses pembakaran. Selain itu

lubang udara juga difungsikan sebagai isolator udara. Lubang udara dibuat dengan

diameter 1,5 cm, lubang udara pada tabung bagian dalam dan luar dibuat dengan

ukuran diameter yang sama.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 66: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

50

I. Hasil Pembuatan

Gambar 3.33 memperlihatkan gambar water heater gas LPG yang telah

selesai dibuat.

Gambar 3.33 Water Heater Gas LPG

J. Pemasangan water heater ke kompor gas LPG

Pemasangan water heater ke atas kompor dapat dilakukan dengan mudah,

tidak rumit dan sederhana. Diameter water heater sama dengan diameter tungku

dari kompor yang digunakan yaitu kompor bertungku besar. Namun jika

menggunakan kompor model lain pemasanganya juga mudah tinggal diseuaikan

saja dengan posisi dari water heater.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 67: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

51

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Benda Uji

Benda uji yang digunakan adalah alat water heater energi gas LPG. Water

heater berbentuk tabung. Tinggi water heater adalah 30 cm dan berdiameter 30

cm. Water heater memiliki 3 tabung yang diberi lubang udara. Tabung dalam

memiliki diameter 10 cm dengan 156 lubang udara dengan diameter 0,5 cm.

Tabung tengah memiliki diameter 25 cm dengan 70 lubang udara dengan diameter

1,5 cm. Tabung luar memiliki diameter 30 cm dengan 95 lubang udara dengan

diameter 1,5 cm. Bahan pipa air tebuat dari tembaga dengan panjang 8 meter

dengan model pengerolan bertingkat dan bersirip. Water heater juga memiliki

tutup yang bisa diatur ketinggiannya.

Gambar 4.1 Water Heater Gas LPG

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 68: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

52

4.2 Prinsip Kerja Water Heater Gas

Prinsip kerja water heater gas yang dibuat dalam penelitian ini terbagi

dalam 3 proses yaitu (A) proses pembakaran dan penyerapan kalor, (B) input (air

masuk ke dalam water heater), (C) output (air keluar dari water heater) :

A. Proses pembakaran dan penyerapan kalor

Proses pemanasan dalam water heater diawali dengan proses pembakaran

yang terjadi secara langsung dari gas LPG. Dalam proses ini harus ditunggu

beberapa saat, agar proses perpindahan panas konduksi dari api ke pipa saluran air

terjadi dengan sempurna. Proses selanjutnya adalah memasukan air ke pipa

saluran air jika panasya sudah cukup.

B. Input (air masuk ke dalam water heater)

Proses input adalah proses pemasukan air ke pipa saluran air water heater.

Dalam proses ini memanfaatkan perpindahan panas secara konveksi. Dimana

terjadi perpindahan panas dari permukaan dalam pipa saluran air ke air yang

mengalir di dalamnya.

C. Output (air keluar dari water hater)

Proses output adalah proses keluarnya air dari water heater. Air keluar

dengan suhu yang sudah meningkat dan menjadi panas. Pada proses ini suhu air

keluar diukur dengan menggunakan termokopel untuk mengetahui peningkatan

suhu airnya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 69: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

53

4.3 Skematik Alat Penelitian

Skematik pengujian water heater gas LPG disajikan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Skematik Penelitian Water Heater

Untuk mengalirkan air menuju alat water heater diperlukan adanya air dan

kran. Kran digunakan sebagai pengatur jumlah debit air yang digunakan untuk

mengaliri water heater. LPG digunakan sebagai bahan bakar kompor untuk

memanasi air yang mengalir di dalam water heater. Untuk mengukur suhu air

masuk dan suhu air keluar menggunakan termokopel digital.

4.4 Alat Bantu Penelitian

Alat – alat yang digunakan dalam penelitian water heater berbahan bakar

LPG adalah sebagai berikut :

A. Kompor Gas LPG, digunakan sebagai sumber api pemanas water heater.

B. Gas LPG, sebagai bahan bakar pada water heater.

C. Sumber air dengan kran, sebagai sumber air yang dialirkan ke water heater.

D. Selang air, sebagai media penghubung kran air dengan saluran inlet water

heater.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 70: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

54

E. Gelas ukur, sebagai pengukur volume air.

F. Termokopel, sebagai alat ukur suhu air masuk dan keluar dari water heater .

G. Stopwatch, sebagai pengukur waktu.

H. Mur, baut dan klem, digunakan untuk pengencang.

Gambar 4.3 Termokopel Digital

Gambar 4.4 Gelas Ukur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 71: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

55

4.5 Alur Penelitian

Alur penenlitian dalam penelitian water heater ini adalah

1. Menyiapkan water heater yang akan diteliti.

2. Menyiapkan kompor gas beserta tabung gas LPG dan kelengkapannya seperti

selang regulator.

3. Menimbang gas LPG sebelum digunakan.

4. Meletakkan water heater ke atas kompor gas.

5. Menghubungkan selang dari sumber air ke saluran masuk dari water heater.

6. Menyalakan kompor dan ditunggu sampai keadaan panas water heater sesuai.

7. Memasukan air ke water heater dengan cara mengatur debitnya dengan kran

air.

8. Mengukur suhu air panas yang dihasilkan water heater dengan termokopel.

9. Mengukur debit air panas yang dihasilkan water heater dengan gelas ukur 1

liter dan stopwatch untuk mengukur waktu.

10. Menimbang berat gas LPG setelah digunakan.

11. Mengolah data yang didapatkan selama penelitian.

12. Menyimpulkan data hasil penelitian.

4.6 Variasi Penelitian

Variasi yang dilakukan dalam penelitian adalah mengatur besar debit air

yang mengalir dalam water heater. Variasi juga dilakukan pada tutup water

heater, dengan cara mengatur tinggi tutup water heater. Variasi pertama kondisi

tutup water heater tertutup rapat, variasi kedua10 putaran tutup water heater dan

variasi yang ketiga adalah 20 putaran tutup water heater.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 72: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

56

4.7 Cara mendapatkan data

Dalam penelitian ini terdapat beberapa parameter yang diukur. Beberapa

parameter yang diukur adalah temperatur air yang masuk ke water heater,

temperatur air yang keluar dari water heater, kecepatan aliran air, debit aliran air

yang mengalir dalam water heater, laju aliran kalor yang diterima air, laju aliran

kalor dari proses pembakaran gas LPG, serta efisisensi yang dihasikan water

heater. Dalam pengambilan data, dilakukan variasi tutup water heater. Variasi

pertama adalah kondisi tutup rapat, lalu selanjutnya divariasikan 10 putaran tutup

dan variasi yang terakhir adalah 20 putaran tutup. Semua data yang didapat

nantinya akan dibandingkan.

4.8 Cara Mengolah Data

Langkah pengolahan data pada penelitian water heater ini adalah sebagai

berikut :

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

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

c. Hubungan antara debit air dengan efisiensi water heater.

Untuk memudahkan mendapatkan kesimpulan dari data yang diolah, maka

perbandingan data disajikan dalam bentuk grafik.

4.9 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Hasil hitungan persamaan hubungan antara debit air dengan suhu air dari

water heater dapat dilakukan dengan memanfaatkan program dari Microsoft

Excel.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 73: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

57

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil Penelitian

Hasil yang didapatkan dalam penelitian water heater gas meliputi : suhu

air masuk (Tin), suhu air keluar (Tout) dan debit air disajikan pada Tabel 5.1 sampai

Tabel 5.3. Pengujian dilakukan dengan variasi putaran tutup water heater.

Pengujian pertama tutup masih dalam kondisi rapat, kemudian dilakukan variasi

pembukaan tutup dengan cara memutar tutup. Putaran tutup sebanyak 10 putaran

dan 20 putaran. Aliran gas pada kompor diposisikan pada posisi maksimum. Air

yang digunakan berasal dari kran. Untuk menentukan debit dilakukan pengaturan

putaran pembukaan kran air.

Tabel 5.1 Data Pengujian Water Heater Dengan Kondisi Tutup Tertutup Rapat

No Debit air

(liter/menit)

Suhu air masuk

Tin (°C)

Suhu air keluar

Tout(°C) ∆T (°C)

1 48 26 28,7 2,7

2 39,6 26 29,9 3,9

3 25,2 26 31,4 5,4

4 20,4 26 33,2 7,2

5 14,4 26 34,2 8,2

6 10,8 26 39,9 13,9

7 9 26 43,1 17,1

8 6,6 26 46,5 20,5

9 4,2 26 57 31

10 2,4 26 84,6 58,6

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 74: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

58

Tabel 5.2 Data Pengujian Water Heater Dengan Tutup Terbuka 10 Putaran

No Debit air

(liter/menit)

Suhu air masuk

Tin (°C)

Suhu air keluar

Tout (°C) ∆T (°C)

1 52,8 26 28,9 2,9

2 37,4 26 29,9 3,9

3 25,4 26 31,2 5,2

4 16,8 26 34,2 8,2

5 14,4 26 37 11

6 10,8 26 39,8 13,8

7 8,4 26 42,8 16,8

8 7,2 26 46,2 20,2

9 6 26 48,4 22,4

10 1,6 26 91,2 65,2

Tabel 5.3 Data Pengujian Water Heater Dengan Tutup Terbuka 20 Putaran

No Debit air

(liter/menit)

Suhu air masuk

Tin (°C)

Suhu air keluar

Tout (°C) ∆T (°C)

1 48 26 28,6 2,6

2 40,2 26 29,5 3,5

3 37,2 26 30,7 4,7

4 22,8 26 32,6 6,6

5 15,6 26 34,2 8,2

6 12 26 37,3 11,3

7 10,2 26 38,3 12,3

8 7,2 26 43,4 17,4

9 5,4 26 53,3 27,3

10 1,4 26 98,3 72,3

Catatan :

1. Kondisi tutup water heater terbuka 10 putaran adalah kondisi tutup terbuka

didapat dengan cara memutar tutup water heater sebanyak 10 putaran.

2. Kondisi tutup water heater terbuka 20 putaran adalah kondisi tutup terbuka

didapat dengan cara memutar tutup water heater sebanyak 20 putaran.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 75: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

59

5.2 Perhitungan

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

kalor q yang diserap air dilakukan dengan mempergunakan data data seperti

tersaji pada Tabel 5.1. Sebagai contoh perhitungan diambil data hasil pengujian

untuk kondisi tutup rapat diambil pada saat debit 9 liter/ menit.

Diketahui :

Diameter dalam pipa saluran air : 0,5 inci = 1,2700 cm = 0,01270 m

Jari jari pipa saluran (r) : 0,00635 m

Massa jenis air (ρ) : 1000 kg/m3

Kalor jenis air (cair) : 4179 J/(kgoC)

Laju aliran massa gas (mgas) : 0,044 kg/menit

Kapsitas panas gas (Cgas) : 11900 kkal/kg (=11900 x 4186,6 J/kg)

A. Perhitungan Kecepatan air rata rata ( um )

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

air mempergunakan persamaan

smr

airdebit

mpipapenampangluas

smairdebitum /

)(

)/(22

3

(5.1)

Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9 liter/menit. (data lain pada

Tabel 5.4). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m3/s.

smxs

mx

menit

literairdebit /10150,0

60

1099 3333

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 76: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

60

Kecepatan air rata rata um :

)/(,2

smr

airdebitum

sm

mx

smxum

/18,1

00635,014,3

/10150,022

33

B. Perhitungan laju aliran massa air ( ̇air )

Perhitungan laju aliran massa air mair di dalam saluran pipa air

mempergunakan persamaan (2.2)

airkecepatanpenampangluasjenismassamair mur 2

.

Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9 liter/menit. (data lain pada

Tabel 5.4)

skgxmair /18,100635,014,31000 2 skg /1494,0

C. Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air (qair)

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

mempergunakan persamaan (2.3)

airq wattTTairjeniskalormassaair inout

wattTTcm inoutairair .

Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 9 liter/menit dan laju aliran

massa air = 0,1494 kg/s. (data lain pada Tabel 5.4)

261,4341791494,0 airq

kW

watt

676,10

)1,17)(342,624(

*Catatan : 1 watt = J/s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 77: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

61

D. Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas (qgas)

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

mempergunakan persamaan (2.4)

q gas = (laju aliran massa).(kapasitas panas) kW

gasq )6,4186.11900.()60(

044,0 kW535,36

E. Efisiensi Water Heater

Perhitungan Efisiensi water heater (η) kompor gas dapat menggunakan

persamaan (2.5)

%100xq

q

gas

air

%100535,36

676,10x %221,29

Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.4.

Tabel 5.4 Hasil Perhitungan Data Dengan Kondisi Tutup Water Heater

Tertutup Rapat

No Debit air

(liter/menit)

Tin

(°C)

Tout

(°C)

∆T

(°C)

mair

(kg/s)

Um

(m/s)

qair

(kW)

Efisiensi

(%)

Debit air

(m³/s)

qgas

(kW)

1 48 26 28,7 2,7 0,800 6,32 9,027 24,71 0,000800 36,535

2 39,6 26 29,9 3,9 0,660 5,21 10,757 29,44 0,000660 36,535

3 25,2 26 31,4 5,4 0,420 3,32 9,478 25,94 0,000420 36,535

4 20,4 26 33,2 7,2 0,340 2,69 10,230 28,00 0,000340 36,535

5 14,4 26 34,2 8,2 0,240 1,90 8,224 22,51 0,000240 36,535

6 10,8 26 39,9 13,9 0,180 1,42 10,456 28,62 0,000180 36,535

7 9 26 43,1 17,1 0,150 1,18 10,719 29,34 0,000150 36,535

8 6,6 26 46,5 20,5 0,110 0,87 9,424 25,79 0,000110 36,535

9 4,2 26 57 31 0,070 0,55 9,068 24,82 0,000070 36,535

10 2,4 26 84,6 58,6 0,040 0,32 9,796 26,81 0,000040 36,535

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 78: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

62

Dari Tabel 5.4. Hubungan debit air dengan suhu air yang keluar dapat di

buat dan hasilnya disajikandalam bentuk grafik pada Gambar 5.1. Hubungan

antara debit air dengan laju aliran kalor water heater dapat dibuat dan hasilnya

disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 5.2. Gambar 5.3 memberikan

informasi tentang hubungan efisiensi water heater dengan debit air.

Gambar 5.1 Hubungan Antara Debit Air Dengan Suhu Air Keluar

Gambar 5.2 Hubungan Antara Debit Air Dengan Laju Aliran Kalor Yang

Diterima Air

Tout= (94,641.X0,337).(liter/menit)-0,337oC

R² = 0,9211

(dengan X adalah debit air)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50

To

ut(

oC

)

Debit Air (liter/menit)

qair = -0,0007(X2).(liter/menit)-2 + 0,0374(X1).(liter/menit)-1 + 9,4346

(dengan X adalah debit air)

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40 50

q a

ir (

kW

)

Debit Air (liter/menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 79: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

63

Gambar 5.3 Hubungan Antara Debit Air Dengan Efisiensi

Tabel 5.5 Hasil Perhitungan Data Dengan Kondisi Tutup Terbuka 10 Putaran

No

Debit air

(liter/menit)

Tin

(°C)

Tout

(°C)

∆T

(°C)

mair

(kg/s)

Um

(m/s)

qair

(kW)

Efisiensi

(%)

Debit air

(m³/s)

qgas

(kW)

1 52,8 26 28,9 2,9 0,880 1,74 10,665 29,19 0,000880 36,535

2 37,4 26 29,9 3,9 0,623 1,23 10,159 27,81 0,000623 36,535

3 25,4 26 31,2 5,2 0,423 0,84 9,199 25,18 0,000423 36,535

4 16,8 26 34,2 8,2 0,280 0,55 9,595 26,26 0,000280 36,535

5 14,4 26 37 11 0,240 0,47 11,033 30,20 0,000240 36,535

6 10,8 26 39,8 13,8 0,180 0,36 10,381 28,41 0,000180 36,535

7 8,4 26 42,8 16,8 0,140 0,28 9,829 26,90 0,000140 36,535

8 7,2 26 46,2 20,2 0,120 0,24 10,130 27,73 0,000120 36,535

9 6 26 48,4 22,4 0,100 0,20 9,361 25,62 0,000100 36,535

10 1,6 26 91,2 65,2 0,027 0,05 7,266 19,89 0,000027 36,535

Dari Tabel 5.5. Hubungan debit air dengan suhu air yang keluar dapat di

buat dan hasilnya disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 5.4. Hubungan

antara debit air dengan laju aliran kalor water heater dapat dibuat dan hasilnya

η = -0,002(X2).(Liter/menit)-2 + 0,1024x(X1).(liter/menit)-1+ 25,824

(dengan X adalah debit air)

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50

Efi

sien

si (

%)

Debit Air (liter/menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 80: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

64

disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 5.5. Gambar 5.6 memberikan

informasi tentang hubungan efisiensi water heater dengan debit air.

Gambar 5.4 Hubungan Antara Debit Air Dengan Suhu Air Keluar

Gambar 5.5 Hubungan Antara Debit Air Dengan Laju Aliran Kalor Yang

Diterima Air

T out = (91,175.X0,337).(liter/menit)-0,324 oC

R² = 0,9375

(dengan X adalah debit air)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60

To

ut (o

C)

Debit Air (liter/menit)

qair = -0,0013(X2).(liter/menit)-2 + 0,098(X1) .(liter/menit)-1+ 8,7125

(dengan X adalah debit air)

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40 50 60

q a

ir (

kW

)

Debit Air (liter/menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 81: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

65

Gambar 5.6 Hubungan Antara Debit Air Dengan Efisiensi

Tabel 5.6 Hasil Perhitungan Data Dengan Kondisi Tutup Terbuka 20 Putaran

No Debit air

(liter/menit)

Tin

(°C)

Tout

(°C)

∆T

(°C)

mair

(kg/s)

Um

(m/s)

qair

(kW)

Efisiensi

(%)

Debit air

(m³/s)

qgas

(kW)s

1 48 26 28,6 2,6 0,800 1,58 8,692 23,79 0,00080 36,535

2 40,2 26 29,5 3,5 0,670 1,32 9,800 26,82 0,00067 36,535

3 37,2 26 30,7 4,7 0,620 1,22 12,178 33,33 0,00062 36,535

4 22,8 26 32,6 6,6 0,380 0,75 10,481 28,69 0,00038 36,535

5 15,6 26 34,2 8,2 0,260 0,51 8,910 24,39 0,00026 36,535

6 12 26 37,3 11,3 0,200 0,39 9,445 25,85 0,00020 36,535

7 10,2 26 38,3 12,3 0,170 0,34 8,738 23,92 0,00017 36,535

8 7,2 26 43,4 17,4 0,120 0,24 8,726 23,88 0,00012 36,535

9 5,4 26 53,3 27,3 0,090 0,18 10,268 28,10 0,00009 36,535

10 1,4 26 98,3 72,3 0,023 0,05 7,050 19,30 0,00002 36,535

Dari Tabel 5.6. Hubungan debit air dengan suhu air yang keluar dapat di

Sbuat dan hasilnya disajikandalam bentuk grafik pada Gambar 5.7. Hubungan

antara debit air dengan laju aliran kalor water heater dapat dibuat dan hasilnya

disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 5.8. Gambar 5.9 memberikan

informasi tentang hubungan efisiensi water heater dengan debit air.

η = -0,0035(X2).(litermenit)-2 + 0,2682(X1).(liter/menit)-1 + 23,847

(dengan X adalah debit air)

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60

Efi

sien

si (

%)

Debit Air (liter/menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 82: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

66

Gambar 5.7 Hubungan Antara Debit Air Dengan Suhu Air Keluar

Gambar 5.8 Hubungan Antara Debit Air Dengan Laju Aliran Kalor Yang

Diterima Air

T out=( 92,793.X0,33).(liter/menit)-0,33 oC

R² = 0,9243

(dengan X adalah debit air)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

To

ut (o

C)

Debit Air (liter/menit)

qair = -0,00429(X2).(liter/menit)-2 + 0,2433(X1).(liter/menit)-1 + 7,2533

(dengan X adalah debit air)

0

2

4

6

8

10

12

14

0 10 20 30 40 50

q a

ir (

kW

)

Debit Air (liter/menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 83: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

67

Gambar 5.9 Hubungan Antara Debit Air Dengan Efisiensi

η = -0,0115(X2).(liter/menit)-2 + 0,666(X1).(liter/menit)-1 + 19,853

(dengan X adalah debit air)

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50

Efi

sien

si (

%)

Debit Air (liter/menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 84: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

68

Gambar 5.10 Hubungan Antara Debit Dengan Suhu Air Keluar

Dengan Variasi Tutup Water Heater

Keterangan :

Titik biru adalah kondisi tutup rapat.

Titik merah dengan kondisi tutup water heater terbuka 10 putaran.

Titik hijau dengan kodisi tutup water heater terbuka 10 putaran.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60

Su

hu

Kel

uar

Wate

r H

eate

r, T

ou

t (oc)

Debit Air (liter/menit)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 85: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

69

5.3 Pembahasan

Dari hasil penelitian water heater yang dibuat mampu menghasilkan air

panas dengan kisaran temperatur air 28,7 oC - 84,6

oC pada kisaran debit 2,4

liter/menit - 48 liter/menit, dengan kondisi tutup tertutup rapat. Pada kondisi tutup

terbuka 10 putaran water heater mampu menghasilkan air panas dengan kisaran

temperatur air 28,9 oC - 91,2

oC pada kisaran debit 1,6 liter/menit - 52,8

liter/menit. Pada kondisi tutup terbuka 20 putaran water heater mampu

menghasilkan air panas dengan kisaran temperatur air 28,6 oC - 98,3

oC pada

kisaran debit 1,4 liter/menit - 48 liter/ menit.

Water heater yang dibuat terbukti mampu bersaing dengan water heater

yang ada dipasaran. Terbukti dengan water heater mampu menghasilkan debit air

9 liter/menit dengan suhu 43,1oC pada kondisi tutup tertutup rapat. Pada kondisi

tutup terbuka 10 putaran, water heater mampu menghasilkan debit 8,4 liter/menit

dengan suhu 42,8 oC. Pada kondisi tutup terbuka 20 putaran, water heater mampu

menghasilkan debit 7,2 liter/menit dengan suhu 43,4 oC.

Dari Gambar 5.1, Gambar 5.4 dan Gambar 5.7 menunjukkan bahwa besar

debit air yang keluar dari water heater berpengaruh pada temperatur air yang

keluar dari water heater. Semakin besar debit air yang masuk kedalam water

heater maka temperatur air yang keluar dari water heater semakin kecil. Jika

debit air yang masuk ke water heater semakin kecil, maka temperatur air yang

keluar semakin tinggi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 86: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

70

Gambar 5.10 menunjukkan perbandingan antara debit air (dalam

liter/menit) dengan suhu air keluar (dalam oC) dengan variasi putaran tutup water

heater. Hasil terbaik didapatkan pada kondisi tutup water heater tertutup rapat.

Persamaan pendekatan antara debit air dengan suhu air keluar water heater

pada kondisi tutup tertutup rapat dapat dinyatakan :

Tout = (94,641.X0,337

).(liter/menit)-0,337o

C (Berlaku untuk debit air (X) antara 2,1

liter/menit sampai dengan 48 liter/menit pada tekanan udara luar 1 atm dan suhu

air masuk water heater 26oC)

Persamaan pendekatan antara debit air dengan suhu air keluar water heater

dengan kondisi tutup terbuka 10 putaran dapat dinyatakan :

Tout = (91,175.X0,324

).(liter/menit)-0,324 o

C (Berlaku untuk debit air (X) antara 1,6

liter/menit sampai dengan 52,8 liter/menit pada tekanan udara luar 1 atm dan suhu

air masuk water heater 26 oC)

Persamaan pendekatan antara debit air dan suhu air keluar water heater

dengan kondisi tutup terbuka 20 putaran dapat dinyatakan :

Tout = (92,793.X0,33

).(liter/menit)-0,33 o

C (Berlaku untuk debit air (X) antara 1,4

liter/menit sampai dengan 48 liter/menit pada tekanan udara luar saat itu sekitar 1

atm dan suhu air masuk water heater 26oC).

Gambar 5.2, Gambar 5.5, Gambar 5.8 memberikan informasi besar debit

air (dalam liter/menit) berpengaruh pada besar laju ailran kalor q (dalam Kw)

yang diterima air.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 87: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

71

Persamaan pendekatan antara debit air yang dihasilkan water heater

dengan laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi tutup tertutup rapat dapat

dinyatakan :

Q air = -0,0007(X2).(liter/menit)

-2 + 0,0374(X

1).(liter/menit)

-1 + 9,4346 (Berlaku

untuk debit air (X) antara 2,1 liter/menit sampai dengan 48 liter/menit pada

tekanan udara luar 1 atm dan suhu air masuk water heater 26oC).

Persamaan hubungan antara debit air yang dihasilkan water heater dengan

laju aliran kalor yang diterima air dengan kondisi tutup terbuka 10 putaran dapat

dinyatakan :

Q air = -0,0013(X2).(liter/menit)

-2 + 0,098(X

1).(liter/menit)

-1 + 8,7125 ( Berlaku

untuk debit air (X) antara 1,6 liter/menit sampai dengan 52,8 liter/menit pada

tekanan udara luar 1 atm dan suhu air masuk water heater 26 oC).

Persamaan pendekatan antara debit air yang dihasilkan water heater

dengan laju aliran kalor yang diterima air dengan kondisi tutup terbuka 20

putaran dapat dinyatakan :

Q air = 0,00429(X2).(liter/menit)

-2 + 0,2433(X

1).(liter/menit)

-1 + 7,2533 (berlaku

untuk debit air (X) antara 1,4 liter/menit sampai dengan 48 liter/menit pada

tekanan udara luar 1 atm dan suhu air masuk water heater 26oC).

Gambar 5.3, Gambar 5.6, Gambar 5.9 memberikan informasi bahwa debit

air (dalam liter/menit) yang mengalir berpengaruh pada nilai efisiensi (dalam %)

yang dihasilkan water heater. Persamaan pendekatan antara debit air dengan

efisiensi pada kondisi tutup tertutup rapat :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 88: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

72

η = -0,002(X2).(liter/menit)

-2 + 0,1024 (X

1).(liter/menit)

-1 + 25,824 (berlaku

untuk debit air (deb) antara 2,4 liter/menit sampai dengan 48 liter/menit pada

tekanan udara luar 1 atm dan suhu air masuk water heater 26oC). Nilai efisiensi

water heater berkisar antara 24,71% - 29,44%.

Persamaan pendekatan debit air dengan efisiensi dengan kondisi tutup

terbuka 10 putaran dapat dinyatakan :

η = -0,0035(X2).(liter/menit)

-2 + 0,2682 (X

1).(liter/menit)

-1 + 23,847 (berlaku

untuk debit air (deb) antara 1,6 liter/menit sampai dengan 52,8 liter/menit pada

tekanan udara luar 1 atm dan suhu air masuk water heater 26 oC).Nilai efisiensi

water heater berkisar antara 19,89% - 30,20%.

Persamaan hubungan debit air dengan efisiensi dengan kondisi tutup

terbuka 20 putaran dapat dinyatakan :

η = -0,0115(X2).(liter/menit)

-2 + 0,666 (X

1).(liter/menit)

-1 + 19,853 (berlaku untuk

debit air (deb) antara 1,4 liter/menit sampai dengan 48 liter/menit pada tekanan

udara luar 1 atm dan suhu air masuk water heater 26oC) Nilai efisiensi water

heater berkisar antara 19,30% - 33,33%.

Efisiensi water heater tidak dapat mencapai 100 % karena adanya kalor

hilang melalui radiasi. Selain itu banyak kalor yang terbawa gas buang yang

keluar dari water heater. Gas buang yang suhunya lebih tinggi dari pada suhu

udara luar ketika masuk ke dalam water heater dan juga adanya kalor yang

terhisap oleh tabung sehingga suhu tabung lebih tinggi dari keadaan awal.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 89: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

73

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Hasil penelitian yang telah dilakukan untuk mengetahui karakteristik water

heater dengan panjang pipa 8 meter diameter 0.5 inci dan bersirip memberikan

beberapa kesimpulan :

A. Water heater gas yang dibuat terbukti mampu bersaing dengan water heater

gas yang ada dipasaran. Water heater mampu menghasilkan air panas dengan

temperatur 43,1 oC dengan debit 9 liter/menit pada kondisi tutup tertutup

rapat. Dalam Penelitian ini hasil terbaik untuk perbandingan debit air keluar

dengan suhu air keluar untuk kisaran suhu 40 oC didapat pada kondisi tutup

water heater tertutup rapat.

B. Laju aliran kalor yang diterima air pada kondisi tutup water heater tertutup

rapat sebesar 9,027-10,757 kW. Pada kondisi tutup water heater terbuka 10

putaran sebesar 7,226-11,033 kW. Pada kondisi tutup water heater terbuka 20

putaran sebesar 7,050-12,178 kW.

C. Pada kondisi tutup water heater tertutup rapat nilai efisiensi water heater

berkisar antara 24,71% - 29,44%. Pada kondisi tutup water heater terbuka 10

putaran nilai efisiensi water heater berkisar antara 19,89% - 30,20%. Pada

kondisi tutup water heater terbuka 20 putaran nilai efisiensi water heater

berkisar antara 19,30% - 33,33%

D. Laju aliran kalor yang diberikan gas LPG sebesar 36,535 kW.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 90: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

74

6.2 Saran

Dari proses penelitian yang telah dilakukan untuk mengetahui karakteristik

water heater dengan panjang pipa 8 meter diameter 0.5 inci dan bersirip, ada

beberapa saran yang dapat dikemukakan :

A. Panjang pipa yang digunakan sangat berpengaruh pada debit dan suhu air

keluar yang dihasilkan water heater. Tentukanlah panjang pipa sesuai

kebutuhan.

B. Dalam pengerolan pipa jarak kerengganganya harus diperhatikan. Sebaiknya

diberi jarak kerengangan agar model rol pipa saluran air tidak terlalu rapat.

Hal ini bertujuan agar proses perpindahan panas dari api hasil proses

pembakaran ke permukaan luar pipa dapat sempurna .

C. Lubang udara sangat penting dalam perancangan water heater. Karena proses

pembakaran menggunakan gas LPG dan membutuhkan pasokan oksigen agar

proses pembakaran sempurna. Oleh karena itu saluran udara untuk keperluan

proses pembakaran harus dirancang sedemikian rupa agar hasilnya optimal.

D. Dalam perancangan water heater harus ada saluran gas buang. Oleh karena itu

saluran gas buang harus dirancang sedemikian rupa agar tidak mengganggu

proses pembakaran.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 91: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

75

DAFTAR PUSTAKA

Holman, J.P, 1993, Perpindahan Kalor, Edisi Keenam, Erlangga : Jakarta

Prijono, A. Dan Kreith, F., 1986, Prinsip-prinsip Perpindahan Panas, Edisi

Ketiga, Erlangga : Jakarta.

Putra, P .H. (2012) : Water Heater Dengan Panjang Pipa 20 Meter Dan 300

Lubang Masuk Udara Pada Dinding Luar, Fakultas Teknik Universitas

Sanata Dharma: Yogyakarta.

Anonim,nhttp://tekim.undip.ac.id/images/download/PERPINDAHAN_PANAS.pdf,

diakses pada tanggal 12 oktober 2013.

Anonim,nhttp://ft.unsada.ac.id/wp-content/uploads/2010/04/bab4-tm2.pdf,

diakses pada tanggal 12 Oktober 2013.

Anonim,nhttp://aptogaz.files.word,press.com/2007/07/peranan-lpg-di-dapur-

anda.pdf, diakses pada tanggal 15 oktober 2013

Anonim,n http://www.rinnai.co.id/product-rinnai, diakses pada tanggal 24 oktober

2013

Anonim,nhttp://www.tokowaterheater.com/index.php, diakses pada tanggal 24

oktober 2013

Anonim,nhttp://www.perkakasku.com/detailprod.php?prodid=PR222#speprod,

diakses pada tangga 24 oktober 2013

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 92: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

76

LAMPIRAN

A. Nilai Konduktivitas Termal Beberapa Bahan (Holman,1993)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 93: KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA … · KARAKTERISTIK WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 8 METER, DIAMETER 0,5 INCI DAN BERSIRIP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan

77

B. Gambar water heater gas LPG

Gambar Lampiran Water Heater Gas LPG

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI