HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
YANG MENGGUNAKAN PENUTUP ATAS WATER HEATER
5.5.2 Penelitian kedua menggunakan penutup atas water heater
Dari hasil penelitian kedua ini yang menggunakan penutup atas water
heater pada Gambar 5.10– Gambar 5.12 hubungan suhu air keluar (Tout) dengan
debit air (Qair) bahwa semakin kecil debit maka semakin besar suhu keluar, hal ini dapat dinyatakan dengan persamaan:
99 1. Pada kondisi gas maksimum :
Tout = 124,1(Ɛ)-0,43, berlaku untuk 2,22 < Ɛ < 23,64 ... (5.10)
Ɛ adalah debit air, liter/menit 2. Pada kondisi gas medium :
Tout = 102,2(Ɛ)-0,43, berlaku untuk 1,44 < Ɛ < 14,64 ... (5.11)
Ɛ adalah debit air, liter/menit 3. Pada kondisi gas low
Tout = 93,33(Ɛ)-0,40, berlaku untuk 1,08 < Ɛ < 11,88 ... (5.12)
Ɛ adalah debit air, liter/menit
Persamaan 5.10 berlaku untuk 2,22 liter/menit < Debit air < 23,64 liter/menit pada tekanan udara sekitar 1 atmosfer pada suhu air masuk (Tin) 28oC pada kondisi gas maksimum.
Persamaan 5.11 berlaku untuk 1,44 liter/menit < Debit air < 14,64 liter/menit pada tekanan udara sekitar 1 atmosfer pada suhu air masuk (Tin) 28oC pada kondisi gas medium.
Persamaan 5.12 berlaku untuk 1,08 liter/menit < Debit air < 11,88 liter/menit pada tekanan udara sekitar 1 atmosfer pada suhu air masuk (Tin) 28oC pada kondisi gas low.
Perbandingan hasil yang diperoleh pada penelitian yang kedua ini yaitu menggunakan penutup atas water heater sangat jauh peningkatan hasilnya, baik itu hasil yang diperoleh dari temperatur keluar Tout, debit air m, laju aliran kalor yang diterima air Qair, dan efisiensi water heaterη baik itu dalam posisi gas LPG maksimum, posisi gas LPG medium, dan posisi gas LPG low. Dibandingkan
100 dengan hasil yang diperoleh pada penelitian pertama yang tidak menggunakan penutup atas water heater (tanpa penutup atas water heater).
Hasil penelitian yang kedua ini menggunakan penutup atas water heater jauh berbeda dengan hasil penelitian pertama tanpa menggunakan penutup atas water heater dengan panjang pipa 8 meter dan diameter pipa tembaga 0,5 inchi dapat bersaing dengan water heater yang ada dipasaran dan dapat digunakan secara efisien dan efektif. Pada variasi penelitian terhadap gas LPG dan terhadap debit air, variasi yang menghasilkan debit dan suhu air yang baik adalah pada kondisi gas maksimum. Dipasaran water heater yang bisa menghasilkan debit 6 liter/menit dengan suhu air keluar dari water heater yang berkisar sekitar 40oC sedangkan pada water heater dengan panjang pipa 8 meter dan diameter 0,5 inchi pada kondisi gas maksimum water heater dapat menghasilkan debit air 13,56 liter/menit dengan suhu air keluar 40,3oC, namun penggunaan gas pada water heater yang panjang pipa 8 meter dan diameter pipa tembaga 0,5 inchi ini adalah sebesar 1,72 kg/h dibandingkan dengan water heater yang ada dipasaran yaitu 0,8 kg/h maka 2 kali lipat dari gas yang terpakai pada panjang pipa 8 meter dan diameter 0,5 inchi.
Dari Gambar 5.13 laju aliran kalor yang diterima bergantung pada debit air yang mengalir. Semakin besar debit yang mengalir, semakin sedikit laju aliran kalor yang diterima air tetapi setelah debit air < 6 liter/menit, semakin besar debit air yang mengalir dan laju aliran kalor yang diterima semakin rendah.
Pada Gambar 5.14 – Gambar 5.15 laju aliran kalor yang diterima semakin berkurang terhadap debit–debit yang semakin meningkat pula, namun pada pada
101 debit < 6 liter/menit semakin semakin sedikit debit air yang mengalir dan laju aliran kalor yang diterima semakin menurun. Hubungan antara laju aliran kalor (Q) dalam kW dengan debit air m dalam (liter/menit) dapat dinyatakan dengan persamaan :
1. Pada kondisi gas maksimum :
Qair = -0,010(Ɛ)2– 0,258(Ɛ) + 9,940 ... (5.13) berlaku untuk 2,22 liter/menit < Ɛ < 13,64 liter/menit
2. Pada kondisi gas medium :
Qair = -0,038(Ɛ)2 + 0,533(Ɛ) + 5,701 ... (5.14) berlaku untuk 1,44 liter/menit < Ɛ < 14,64 liter/menit
3. Pada kondisi gas low :
Qair = -0,059(Ɛ)2 + 0,829(Ɛ)+ 4,276 ... (5.15) berlaku untuk 1,08 liter/menit < Ɛ < 11,88 liter/menit
Persamaan 5.13 berlaku untuk 2,22 liter/menit < Debit air < 23,64 liter/menit pada tekanan udara sekitar 1 atmosfer pada suhu air masuk (Tin) 28oC dengan nilai laju aliran kalor (Qair) tertinggi terletak pada debit air 5,40 liter/menit.
Persamaan 5.14 berlaku untuk 1,44 liter/menit < Debit air < 14,64 liter/menit pada tekanan udara sekitar 1 atmosfer pada suhu air masuk (Tin) 28oC dengan nilai laju aliran kalor (Qair) tertinggi terletak pada debit air 5,76 liter/menit.
Persamaan 5.15 berlaku untuk 1,08 liter/menit < Debit air < 11,88 liter/menit pada tekanan udara sekitar 1 atmosfer pada suhu air masuk (Tin) 28oC
102 dengan nilai laju aliran kalor (Qair) tertinggi terletak pada debit air 10,32 liter/menit.
Pada hasil laju aliran kalor yang diterima air terhadap debit yang variasi pada kondisi gas maksimum adalah hasil yang baik, hal ini didasari karena qair yang dapat diterima pada tiap debit rata–rata pada kondisi gas maksimum memiliki laju aliran kalor yang konstan.
Pada Gambar 5.16 nyataannya bahwa besarnya efisiensi water heater yang tercantum dalam grafik bergantung pada debit air yang mengalir.
Pada Gambar 5,17 – Gambar 5.18 nyatanya pada grafik bahwa efisiensi water heater semakin menurun dengan debit air yang semakin meningkat. Hubungan efisiensi water heater dengan debit air dapat dinyatakan dengan persamaan :
1. Pada kondisi gas maksimum :
Efisiensi = -0,045(Ɛ)2 + 1,087(Ɛ) + 34,85 ... (5.16) berlaku untuk 2,22 liter/menit < Ɛ < 23,64 liter/menit
2. Pada kondisi gas medium :
Efisiensi = -0,216(Ɛ)2 + 2,977(Ɛ) + 31,78 ... (5.17) berlaku untuk 1,44 liter/menit < Ɛ < 14,64 liter/menit
3. Pada kondisi gas low :
Efisiensi = -0,493(Ɛ)2 + 6,846(Ɛ) + 35,28 ... (5.18) berlaku untuk 1,08 liter/menit < Ɛ < 11,88 liter/menit
103 Persamaan 5.16 berlaku untuk 2,22 liter/menit < Debit air < 23,64 liter/menit pada tekanan udara sekitar 1 atmosfer pada suhu air masuk (Tin) 28oC dengan nilai efisiensi tertinggi berkisar sekitar 42,77 % - 52,90 %.
Persamaan 5.17 berlaku untuk 1,44 liter/menit < Debit air < 14,64 liter/menit pada tekanan udara sekitar 1 atmosfer pada suhu air masuk (Tin) 28oC dengan nilai efisiensi water heater tertinggi berkisar sekitar 30,13 % - 47,64 %.
Persamaan 5.18 berlaku untuk 1,08 liter/menit < Debit air < 11,88 liter/menit pada tekanan udara sekitar 1 atmosfer pada suhu air masuk (Tin) 28oC dengan nilai efisiensi water heater tertinggi berkisar sekitar 38,43 % - 59,90 %.
Nilai efisiensi terbesar sebesar 59,90 % terdapat pada kondisi water heater dalam keadaan kondisi gas low. 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 5.22 Perbandingan antara debit air dengan suhu air keluar (Tout) dengan 3 variasi percobaan
0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 20 S u h u air k elu ar To u t o C
Debit air (Ɛ), liter/menit Gas maksimum Gas medium Gas low
104 Pada Gambar 5.22 tampaknya perbandingan suhu air keluar (Tout) dengan debit air memiliki beberapa perbedaan yang tidak signifikan. Untuk penggunaan produktifitas dengan debit air yang tinggi dan suhu air yang mencapai target dalam rata – rata penggunaan, maka penggunaan dengan variasi pada kondisi gas maksimum adalah variasi yang terbaik dengan mengambil rata – rata data dengan nilai R20,976. Pada kondisi gas medium R2 = 0,981 dan kondisi gas low R2 = 0,979 masih dibawah variasi pada kondisi gas maksimum, maka hasil dari hubungan dua variabel antara debit air dengan suhu air keluar pada kondisi gas medium dan kondisi gas low tidak sebaik dengan kondisi gas maksimum karena diakibatkan adanya perubahan suhu udara luar atau suhu alam pada saat pengambilan data sehingga pengambilan data tidak sebaik dengan hasil pada kondisi gas maksimum. Untuk penggunaan water heater dengan debit air rendah sampai dengan menengah yaitu dari 0–7 liter/menit maka variasi yang baik adalah menggunakan kondisi gas medium sedangkan penggunaan debit air > 7 liter/menit sampai 24 liter/menit, maka variasi yang tepat adalah menggunakan variasi pada kondisi gas maksimum.
105 Gambar 5.23 Perbandingan debit air dengan laju aliran kalor
(Qair) dengan 3 variasi percobaan
Pada Gambar 5.23 tampaknya perbandingan debit air dengan laju aliran kalor (Qair) memiliki beberapa perbedaan yang sangat signifikan. Untuk penggunaan produktifitas dengan debit air yang tinggi dengan laju aliran kalornya (Qair) yang cukup memuaskan dalam rata – rata penggunaan sehingga penggunaan dengan variasi pada kondisi gas maksimum yang terbaik, dari hubungan dua variabel antara debit air dan laju aliran kalor (Qair) pada kondisi gas medium hasil yang diperoleh tidak sebaik dengan kondisi gas maksimum, hal ini diakibatkan adanya laju aliran kalor yang tidak dapat diserap air serta panas yang ditransfer dari pembakar hilang akibat adanya hembusan angin disekitar, suhu lingkungan yang rendah disekitar water heater serta kondisi penutup terbuka menyebabkan panas dari pembakar dengan mudah keluar malalui celah penutup water heater yang terbuka, maka pengambilan data tidak sebaik dengan hasil dibanding dengan kondisi gas maksimum.
0 2 4 6 8 10 12 14 0 5 10 15 20 L aj u ali ran k alor Q a ir kW
Debit air (Ɛ), liter/menit Gas maksimum
Gas medium Gas low
106 Gambar 5.24 Perbandingan debit air dengan efisiensi dengan
variasi percobaan.
Pada Gambar 5.24 tampaknya perbandingan debit air dengan efisiensi memiliki beberapa perbedaan yang sangat signifikan terutama pada variasi kondisi gas maksimum dengan kondisi gas medium. Untuk penggunaan produktifitas dengan debit air yang tinggi dan efisiensi yang cukup memuaskan dalam rata–rata penggunaan, sehingga penggunaan dengan variasi pada kondisi gas medium dengan hasil yang cukup mencapai keinginan, hasil dari hubungan dua variabel antara debit air dan efisiensi pada kondisi gas low dan kondisi gas medium tidak sebaik dengan kondisi gas maksimum, hal ini diakibatkan adanya laju aliaran kalor yang tidak stabil dan tidak dapat diserap air, panas yang ditransfer dari pembakar hilang akibat 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 water heater yang terbuka sehingga laju aliran kalor yang diserap yang ditransfer oleh gas atau pembakar
0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 E fisi en si, η %
Debit air (Ɛ), liter/menit Gas maksimum
Gas medium Gas low
107 yang menghasilkan nilai efisiensi pada water heater dengan debit air yang rendah, variasi pada kondisi gas maksimum memiliki kondisi yang lebih baik dibanding dengan 2 variasi lainnya.
108
