BAB V HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
5.8 Pembahasan
Dari hasil penelitian pada Gambar 5.1 – Gambar 5.3 hubungan suhu air keluar dengan debit air dapat diketahui bahwa apabila debit semakin kecil maka
suhu keluar akan semakin besar, hal itu dapat dinyatakan dengan persamaan,
1. Untuk kondisi penutup tertutup penuh
Tout = 112,8(Q)-0,4
R² = 0,984 (5.2)
2. Untuk kondisi penutup terbuka 10 putaran
Tout = 99,26(Q)-0,34
R² = 0,945 (5.3)
3. Untuk kondisi penutup terbuka 20 putaran
Tout = 103,5(Q)-0,36
R² = 0,933 (5.4)
Persamaan 5.2, berlaku untuk 1,5 liter/menit < Debit air < 42 liter/menit pada
tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 25,9°C, pada
kondisi penutup tertutup penuh.
Efisiensi = -0,005(Q)2 + 0,295(Q) + 26,31 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 0 10 20 30 40 E fisi en si , %
47
Persamaan 5.3, berlaku untuk 1,44 liter/menit < Debit air < 48,4 liter/menit
pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 25,9°C, pada
kondisi penutup terbuka 10 putaran.
Persamaan 5.4, berlaku untuk 2,1 liter/menit < Debit air < 40 liter/menit pada
tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 25,9°C, pada
kondisi penutup terbuka 20 putaran.
Hasil penelitian terhadap water heater dengan panjang pipa 14 meter,
diameter 0,5 inchi dan bersirip dapat dinyatakan dapat bersaing di pasaran dan
dapat digunakan secara efektif dan efisien dibanding dengan menggunakan cara
konvensional. Pada variasi penelitian terhadap penutup water heater, variasi yang
menghasilkan debit dan suhu air yang baik adalah pada kondisi penutup tertutup
penuh. Dipasaran water heater dengan debit 6 liter/menit, suhu air keluar dari
water heater hanya berkisar antara 40°C sedangkan pada water heater dengan
panjang pipa 14 meter, diameter 0,5 inchi dan bersirip pada kondisi penutup
tertutup penuh water heater dapat menghasilkan debit air 8,4 liter/menit dengan
suhu air keluar 42,3ºC, namun penggunaan konsumsi gas untuk water heater ini
hampir tiga kali lipat dari konsumsi gas yang dibutuhkan oleh water heater yang
ada dipasaran yaitu sebesar 2,64 kg/h.
Dari Gambar 5.4 laju aliran kalor yang diterima air bergantung pada debit air
yang mengalir. Semakin besar debit air yang mengalir, semakin sedikit laju aliran
kalor yang diterima air, tetapi setelah debit > 15 liter/menit, semakin besar debit
air yang mengalir laju aliran kalor yang diterima semakin rendah.
Pada Gambar 5.5 - Gambar 5.6 laju aliran kalor yang diterima semakin
meningkat terhadap debit yang semakin meningkat, namun pada debit < 10 liter/
menit, semakin sedikit debit air yang mengalir, laju aliran kalor yang diterima
semakin rendah namun beberapa bersifat fluktuaktif. Hubungan antara laju aliran
kalor q (dalam kJ) dengan debit air (dalam liter/menit), dapat dinyatakan dengan
persamaan :
1. Kondisi penutup tertutup penuh
qair = -0,010(Q)2 + 0,306(Q) + 8,927 (5.5)
2. Kondisi penutup terbuka 10 putaran
qair = 0,001(Q)2 + 0,026(Q) + 9,216 (5.6)
3. Kondisi penutup terbuka 20 putaran
qair = -0,002(Q)2 .+ 0,108(Q) + 9,613 (5.7)
Persamaan 5.5, berlaku untuk 1,5 liter/menit < Debit air < 42 liter/menit pada
tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 25,9°C. Nilai qair
tertinggi terletak pada debit 9,96 liter/menit.
Persamaan 5.6, berlaku untuk 1,44 liter/menit < Debit air < 48,4 liter/menit
pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 25,9°C. Nilai
qair tertinggi terletak pada debit 48,4 liter/menit.
Persamaan 5.7, berlaku untuk 2,1 liter/menit < Debit air < 40 liter/menit pada
tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 25,9°C. Nilai
qair tertinggi terletak pada debit 13,4 liter/menit.
Pada hasil laju aliran kalor yang diterima air terhadap debit pada variasi
penutup tertutup penuh adalah hasil yang baik, hal itu didasari karena qair yang
dapat diterima pada tiap debit rata-rata pada kondisi penutup tertutup penuh
49
Pada Gambar 5.7 - Gambar 5.9 nampak bahwa besarnya efisiensi water heater
bergantung pada debit air yang mengalir. Hubungan antara efisiensi water heater
dengan debit air dapat dinyatakan dengan persamaan :
1. Untuk kondisi penutup tertutup penuh
Efisiensi = -0,028(Q)2 + 0,838(Q) + 24,43 (5.8)
2. Untuk kondisi terbuka 10 putaran
Efisiensi = 0,001(Q)2 + 0,073(Q) + 25,22 (5.9)
3. Untuk kondisi terbuka 20 putaran
Efisiensi = -0,005(Q)2 + 0,295(Q) + 26,31 (5.10)
Persamaan 5.8, berlaku untuk 1,5 liter/menit < Debit air < 42 liter/menit pada
tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 25,9°C. Nilai efisiensi berkisar
20,62% - 34,37%.
Persamaan 5.9, berlaku untuk 1,44 liter/menit < Debit air < 48,4 liter/menit
pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 25,9°C. Nilai efisiensi
berkisar 19,88% - 32,39%
Persamaan 5.10, berlaku untuk 2,1 liter/menit < Debit air < 40 liter/menit
pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 25,9°C. Nilai efisiensi
berkisar 24,74% - 30,14%.
Nilai efisiensi terbesar sebesar 34,37% terdapat pada kondisi water heater
dalam kondisi tertutup penutup secara penuh. Nilai efisiensi water heater tidak
dapat 100% karena panas yang dihasilkan dari pembakar terbuang ke udara luar
melalui celah pada bagian penutup water heater dan sebagian diserap oleh tabung
water heater.
Gambar 5. 10 Perbandingan debit air dengan suhu air keluar dengan 3 variasi percobaan
Pada Gambar 5. 10 tampak perbandingan suhu air keluar dengan debit water
heater memiliki beberapa perbedaan yang tidak cukup signifikan. Untuk
penggunaan produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan suhu air yang
cukup baik dalam rata-rata penggunaan, maka penggunaan dengan variasi penutup
tertutup penuh adalah variasi yang terbaik dengan mengambil rata-rata data
dengan nilai R² mencapai nilai 0,993. Pada kondisi penutup terbuka 10 putaran R²
= 0,945 dan 20 putaran R² = 0,933 masih dibawah regresi berganda dari water
heater dengan kondisi tertutup penuh, maka hasil dari hubungan dua variabel
antara debit air dan suhu keluar pada pembukaan tutup sebesar 10 putaran dan 20
putaran tidak sebaik dengan kondisi water heater tertutup penuh, hal ini
diakibatkan adanya perubahan suhu udara luar/ suhu alam pada saat pengambilan
data maka data pengambilan data tidak sebaik dengan hasil regresi berganda dari
water heater dengan kondisi tertutup penuh. Hal itu menyebabkan dalam
persamaan yang telah dibuat guna pemasukan data untuk mencari suhu keluar 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 S uhu a ir ke luar ( Tou t ), o C
Debit air (Q), liter/menit
Penutup tertutup penuh Penutup terbuka 10 putaran
Penutup terbuka 20 putaran
51
pada kondisi penutup terbuka 10 putaran memiliki 5,5 % kesalahan yang dapat
dijelaskan oleh faktor lain diluar dari pengambilan data dan memiliki keakuratan
sebesar 94,5%, selain itu kondisi water heater pada saat penutup terbuka 20
putaran memiliki 6,7% kesalahan dan memiliki keakuratan sebesar 93,3%. Untuk
penggunaan water heater heater dengan debit rendah sampai dengan menengah (
0 liter/ menit – 14 liter/ menit) maka variasi yang tepat adalah menggunakan variasi penutup terbuka 10 putaran dengan mengabaikan nilai R2 pada regresi,
penggunaan (> 14 liter/ menit – 50 liter/ menit) maka variasi yang tepat menggunakan variasi penutup tertutup penuh dengan mengabaikan nilai R2 pada
regresi.
Gambar 5. 11 Perbandingan debit air dengan qair dengan 3 variasi percobaan.
Pada Gambar 5. 11 tampak perbandingan debit air dengan qair memiliki
beberapa perbedaan yang sangat signifikan. Untuk penggunaan produktifitas
dengan debit air yang tinggi dengan qair yang cukup baik dalam rata-rata
penggunaan maka penggunaan dengan variasi penutup tertutup 20 putaran yang
0 2 4 6 8 10 12 14 0 10 20 30 40 50 60 qai r, kJ
Debit air (Q), liter/menit
Penutup tertutup penuh Penutup terbuka 10 putaran Penutup terbuka 20 putaran
terbaik, dari hubungan dua variabel antara debit air dan qair pada pembukaan tutup
sebesar 10 putaran dan kondisi tertutup penuh tidak sebaik dengan kondisi water
heater terbuka 20 putaran, hal ini diakibatkan adanya laju aliran kalor yang tidak
stabil dan tidak dapat diserap air serta panas yang ditransfer dari pembakar hilang
akibat adanya hembusan angin disekitar, suhu lingkungan yang rendah disekitar
water heater, panas yang harusnya diterima air melalui pipa tembaga mengalir ke
udara luar, serta kondisi penutup terbuka menyebabkan panas dari pembakar
dengan mudah keluar melalui celah penutup water heater yang terbuka, maka data
pengambilan data tidak sebaik dengan hasil dibanding dengan kondisi terbuka 20
putaran.
Keterangan : Simbol berwarna biru adalah dalam kondisi tertutup penuh. Simbol berwarna merah adalah dalam kondisi terbuka 10 putaran. Simbol berwarna hijau adalah dalam kondisi terbuka 20 putaran.
Gambar 5. 12 Perbandingan debit air dengan efisiensi dengan 3 variasi percobaan 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 10 20 30 40 50 E fisi en si Debit air
53
Pada Gambar 5. 12 tampak perbandingan debit air dengan efisiensi memiliki
beberapa perbedaan yang sangat signifikan terutama pada variasi kondisi penutup
tertutup penuh dengan kondisi penutup terbuka 10 putaran. Untuk penggunaan
produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan efisiensiyang cukup baik dalam
rata-rata penggunaan maka penggunaan dengan variasi penutup terbuka 10
putaran yang terbaik, hasil dari hubungan dua variabel antara debit air dan
efisiensi pada pembukaan tutup sebesar 20 putaran dan kondisi tertutup penuh
tidak sebaik dengan kondisi water heater terbuka 10 putaran, hal ini diakibatkan
adanya laju aliran kalor yang tidak stabil dan tidak dapat diserap air, panas yang
ditransfer dari pembakar hilang akibat adanya hembusan angin disekitar, suhu
lingkungan yang rendah disekitar water heater, panas yang harusnya diterima air
melalui pipa tembaga mengalir ke udara luar serta kondisi penutup terbuka
menyebabkan panas dari pembakar dengan mudah keluar melalui celah penutup
water heater yang terbuka, maka dari nilai laju aliran kalor yang diserap air hanya
sedikit jika di bandingkan dengan laju aliran kalor yang ditransfer oleh gas/
pembakar yang menghasilkan nilai efisiensi pada water heater rendah. Untuk
penggunaan water heater dengan debit rendah, variasi penutup tertutup penuh
memiliki kondisi yang lebih baik dibanding dengan 2 variasi lainnya.
54
