BAB V. HASIL PENGUJIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
5.14. Pembahasan Dengan Penutup Atas
5.14.1. Pembahasan Penelitian kedua Water Heater Dengan Panjang Pipa
Dari hasil penelitian alat water heater rancangan sendiri pada Gambar 5.13 – Gambar 5.15 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 gas maksimum dari gambar 5.13 hubungan suhu air keluar dengan debit air, Tout = 137,3(m)(kW.( )) -0,46 R² = 0,984, berlaku untuk 2,88 liter/menit < m < 24,00 liter/menit (5.11) Efisiensi = -0,022(m)2 - 0,358(m) + 39,74 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 5 10 15 E fi si en si ( η ), %
101
2. Untuk kondisi gas medium dari gambar 5.14 hubungan suhu air keluar dengan debit air, Tout = 106,7(m) (kW.( )) -0,42 R² = 0,978, berlaku untuk 1,68 liter/menit < m < 16,80 liter/menit (5.12) 3. Untuk kondisi low dari gambar 5.15 hubungan suhu air keluar dengan debit
air, Tout = 85,73(m) (kW.( )) -0,42 R² = 0,956, berlaku untuk 0,96 liter/menit < m < 14,16 liter/menit (5.13)
Persamaan 5.11, berlaku untuk 2,88 liter/menit < Debit air < 24,00 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C, pada kondisi gas maksimum.
Persamaan 5.12, berlaku untuk 1,68 liter/menit < Debit air < 16,80 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C, pada kondisi gas medium.
Persamaan 5.13, berlaku untuk 0,96 liter/menit < Debit air < 12,16 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C, pada kondisi gas low.
Hasil penelitian kedua terhadap water heater rancangan sendiri dengan panjang pipa 10 meter, diameter 0,5 inchi menggunakan penutup atas dapat dinyatakan dapat bersaing di pasaran dan dapat digunakan secara efektif dan efisien dibanding dengan menggunakan cara konvensional. Pada variasi penelitian terhadap gas LPG dengan menggunakan gas maksimum, medium, dan low digunakan pada alat water heater, variasi yang menghasilkan debit dan suhu air yang baik adalah pada kondisi gas maksimum. Dipasaran water heater dengan debit 6 liter/menit, suhu air keluar dari water heater sekitar 40°C sedangkan pada
102
water heater dengan panjang pipa 10 meter, diameter 0,5 inchi pada kondisi gas maksimum water heater dapat menghasilkan debit air 16,20 liter/menit dengan suhu air keluar 39ºC, namun pada penggunaan konsumsi gas untuk water heater
ini hampir tiga kali lipat dari konsumsi gas yang dibutuhkan oleh water heater
yang ada dipasaran yaitu sebesar 1,72 kg/h.
Dari Gambar 5.16 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 > 7,04 liter/menit, semakin besar debit air yang mengalir laju aliran kalor yang diterima semakin rendah. Pada Gambar 5.17 - Gambar 5.18 laju aliran kalor yang diterima semakin meningkat terhadap debit yang semakin meningkat, namun pada debit < 8,04 dan 1,80 liter/menit, semakin sedikit debit air yang mengalir, laju aliran kalor yang diterima semakin rendah. Hubungan antara laju aliran kalor Qair (dalam kW) dengan debit air (dalam liter/menit), dapat dinyatakan dengan persamaan :
1. Kondisi gas maksimum dari gambar 5.16 hubungan debit air dengan laju aliran kalor, Qair = -0,017(m)2 (kW.( )2) + 0,299(m) (kW.( )) + 11,30 kW, berlaku untuk 2,88 liter/menit < m < 24,00 liter/menit (5.14) 2. Kondisi gas medium dari gambar 5.17 hubungan debit air dengan laju aliran
kalor, Qair = -0,019(m)2 (kW.( )2) + 0,357(m) (kW.( )) + 6,838 kW, berlaku untuk 1,68 liter/menit < m < 16,80 liter/menit (5.15) 3. Kondisi gas low dari gambar 5.18 hubungan debit air dengan laju aliran kalor,
Qair = -0,002(m)2 (kW.( )2) – 0,043(m) (kW.( )) + 4,817 kW, berlaku untuk 0,96 liter/menit < m < 14,16 liter/menit (5.16)
103
Persamaan 5.14, berlaku untuk 2,88 liter/menit < Debit air < 24,00 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C. Nilai Qair tertinggi terletak pada debit 2,88 liter/menit.
Persamaan 5.15, berlaku untuk 1,68 liter/menit < Debit air < 16,80 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer pada suhu air masuk 28°C. Nilai Qairtertinggi terletak pada debit 8,04 liter/menit.
Persamaan 5.16, berlaku untuk 0,96 liter/menit < Debit air < 14,16 liter/menit pada tekanan udara sekitar berkisar 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai Qairtertinggi terletak pada debit 1,80 liter/menit.
Pada hasil laju aliran kalor yang diterima air terhadap debit pada variasi gas LPG alat water heater rancangan sendiri adalah hasil yang baik, hal itu didasari karena Qair yang dapat diterima pada tiap debit rata-rata pada kondisi gas LPG memiliki rata-rata Qairyang konstan.
Pada Gambar 5.19 - Gambar 5.21 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 gas maksimum dari gambar 5.19 hubungan debit air dengan
efisiensi water heater, Efisiensi = -0,073(m)2 (kW.( )2) + 1,261(m)
(kW.( )) + 47,62 kW, berlaku untuk 2,88 liter/menit < m < 24,00
104
2. Untuk kondisi gas medium dari gambar 5.20 hubungan debit air dengan efisiensi water heater, Efisiensi = -0,110(m)2 (kW.( )2) + 1,992(m)
(kW.( )) + 38,12 kW, berlaku untuk 1,68 liter/menit < m < 16,80
liter/menit (5.18)
3. Untuk kondisi gas low dari gambar 5.21 hubungan debit air dengan efisiensi
water heater, Efisiensi = -0,022(m)2(kW.( )2) – 0,358(m) (kW.( )) + 39,74 kW, berlaku untuk 0,96 liter/menit < m < 14,16 liter/menit (5.19)
Persamaan 5.17, berlaku untuk 2,88 liter/menit < Debit air < 24,00 liter/menit pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai efisiensi berkisar 34,49 % - 53,47 %.
Persamaan 5.18, berlaku untuk 1,68 liter/menit < Debit air < 16,80 liter/menit pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai efisiensi berkisar 40,41 % - 49,96 %
Persamaan 5.19, berlaku untuk 0,96 liter/menit < Debit air < 14,16 liter/menit pada tekanan udara 1 atmosfer dan pada suhu air masuk 28°C. Nilai efisiensi berkisar 30,10 % - 40,44 %.
Nilai efisiensi terbesar sebesar 53,47% terdapat pada alat water heater
dalam kondisi gas maksimum. Nilai efisiensi water heater tidak dapat 100% karena panas yang dihasilkan dari pembakar terbuang ke udara luar water heater
105
Gambar 5.22 Perbandingan Debit air dengan suhu keluar dengan 3 variasi percobaan
Pada Gambar 5.22 menampilkan perbandingan suhu air keluar dengan debit water heater yang memiliki beberapa perbedaan yang tidak cukup berlebihan. Untukmenggunakan produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan suhu air yang cukup baik dalam rata-rata penggunaan, maka penggunaan dengan variasi gas maksimum adalah variasi yang terbaik dengan mengambil rata-rata datadengan nilai R² mencapai nilai 0,984. Pada kondisi medium R² = 0,978 dan pada posisi low R² = 0,956 maka hasil dari hubungan dua variabel antara debit air dan suhu keluar pada posisi gas medium dan gas low tidak sebaik dengan kondisi
water heater pada posisi gas maksimum, hal ini diakibatkan karena adanya perubahan suhu udara luar atau suhu alam pada saat pengambilan data, maka pengambilan data tidak sebaik dengan hasil regresi berganda dari water heater
dengan kondisi gas maksimum. 0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 25 30 S u h u air k elu ar To u t , ° C
Debit air (m), Liter/menit
Gas Maksimum Gas Medium Gas Low
106
Gambar 5.23 Perbandingan debit air dengan Laju aliran kalor (Qair), kW dengan 3 variasi percobaan
Pada Gambar 5.23 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 gas maksimum yang terbaik, dari hubungan dua variabel antara debit air dan Qairpada gas medium dan pada kondisi gas low tidak sebaik pada kondisi gas maksimum, 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 dari disekitar, suhu lingkungan yang rendah disekitar water heater, panas yang harusnya diterima air melalui pipa tembaga mengalir ke udara luar.
0 2 4 6 8 10 12 14 0 5 10 15 20 25 30 L aj u ali ran k alor Q a ir , k W
Debit air (m), Liter/menit
Gas Maksimum Gas Medium Gas Low
107
Gambar 5.24 Perbandingan debit air dengan efisiensi dengan 3 variasi percobaan
Pada Gambar 5.24 perbandingan debit air dengan efisiensi memiliki beberapa perbedaan yang sangat signifikan terutama pada variasi kondisi gas maksimum dengan kondisi gas medium dan gas low. Untuk penggunaan produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan efisiensi yang cukup baik dalam rata-rata penggunaan maka penggunaan dengan variasi gas maksimum yang baik, pada hasil hubungan dua variabel antara debit air dan efisiensi pada kondisi gas medium debit yang dihasilkan tidak sebaik pada kondisi water heater gas maksimum. 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, maka dari nilai laju aliran kalor yang diserap air hanya sedikit jika di bandingkan
0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 30 E fisi en si ( η ), %
Debit air (m), Liter/menit
Gas Maksimum Gas Medium Gas Low
108
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 yang menggunakan kondisi gas maksimum hasilnya sangat baik.
Dari hasil penelitian Water heater dengan panjang pipa 10 meter dan diameter pipa 0,5 inchi tanpa penutup atas dan dengan penutup atas dengan variasi gas maksimum, medium dan low, water heater pada kondisi maksimum menghasilkan debit air sebesar 11,4 liter/menit pada suhu air keluar dari water heater sebesar 39,4oC yang terbaik pada penelitian pertama tanpa menggunakan penutup atas dan hasil penetitian kedua yang menggunakan penutup atas water heater pada kondisi maksimum menghasilkan debit air sebesar 16,2 liter/menit pada suhu air keluar 39oC adalah variasi yang terbaik. Dari hasil yang didapat pada penelitian water heater tanpa menggunakan penutup atas (pertama) dan penelitian menggunakan penutup atas (kedua) bahwa hasil debit air yang hasil terbaik pada penelitian tersebut adalah penelitian yang menggunakan penutup atas (kedua) pada posisi gas maksimum yang menghasilkan debit air sebesar 16,20 liter/menit pada suhu air keluar 39oC.
109
