I
PEMANAS AIR DENGAN MENGGUNAKAN BLOWER DAN
TANPA BLOWER
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi persyaratan mencapai derajat sarjana S- 1 Teknik Mesin
Diajukan oleh
BERNADUS DEDI PURWANTO NIM : 085214032
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
II
BLOWER
FINAL PROJECTPresented a Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Sarjana Teknik
in Mechanical Engineering
submitted by
BERNADUS DEDI PURWANTO Student Number : 085214032
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
VII
ABSTRAK
Latar belakang penelitian ini bertujuan untuk (a). Mengetahui hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakna blower, (b). Mengetahui hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor pada pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakan blower, (c). Menghitung kalor yang diberikan gas LPG pada pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakan blower, dan (d). Menghitung efisiensi pemanas air pada pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakan blower.
Untuk mengalirkan air menuju alat water heater tanpa blower dan dengan menggunakan blower diperlukan adanya air dan kran. Kran digunakan sebagai pengatur jumlah debit air yang mengalir untuk pengaliran water heater tanpa blower dan dengan menggunakan blower. LPG digunakan sebagai bahan bakar kompor untuk memanasi air yang mengalir di dalam water heater tanpa blower dan dengan menggunakan blower. Data debit air diperoleh dengan cara mengukur debit air yang mengalir mempergunakan gelas ukur dan stopwatch. Banyaknya air yang mengalir setiap menit dicatat setiap ada perubahan debit. Untuk pengukuran suhu air dilakukan dengan cara memasang termokopel pada sisi keluar water heater. Suhu air dicatat setiap ada perubahan debit air.
Penelitian water heater ini memperolah hasil (a). Pada debit aliran 3,84 liter/menit suhu air keluar yang dihasilkan adalah sebesar 44,5°C untuk penelitian pemanas air tanpa blower, sedangkan untuk pemanas air dengan menggunakan blower pada debit air 3,92 liter/menit suhu air keluar yang dihasilkan 41,7°C,(b). Laju aliran kalor yang diterima air bergantung pada debit air yang mengalir, Untuk penelitian tanpa blower, semakin besar debit air yang mengalir semakin besar laju aliran kalor yang diterima air ( berlaku untuk debit 1-7 liter/menit akan tetapi setelah debit lebih dari 7 liter/menit semakin besar debit air yang mengalir, laju aliran kalor yang diterima air semakin rendah pada pemanas air tanpa blower, sedangkan untuk penelitan pemanas air menggunakn blower laju aliran kalor yang dihasilkan adalah 5004,84 watt pada debit 1,6 liter/menit, (c). Kalor yang diberikan gas LPG adalah sebesar 14530,9908 watt, (d). Efisiensi terbesar yang diperoleh pada penelitian ini adalah sebesar 33,48% pada debit air 7,2 liter/menit untuk pemanas air tanpa blower sedangkan untuk pemanas air dengan menggunakan blower efisiensi tertinggi sebesar 28,12% pada debit air 7,52 liter/menit.
VIII
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat dan bimbinganNya, hingga terselesaikannya Tugas Akhir, yang berjudul “Pemanas Air dengan menggunakan blower dan tanpa blower”. Tugas Akhir ini, membahas mengenai garis besar tentang pembuatan dan karakteristik Pemanas Air. Pemanas Air ini diharapkan dapat digunakan sebagai salah satu alat yang dapat digunakan di kehidupan sehari - hari sebagai pemanas air untuk keperluan mandi dan juga bermanfaat bagi kegiatan produksi dalam skala industri. Dalam pemilihan bahan dan ukuran, penulis menggunakan acuan Standar SI.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
2. Ir. PK. Purwadi, M.T. selaku Dosen Pembimbing TA dan selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
3. Seluruh Dosen dan karyawan Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
X
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
HALAMAN PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ... vi
XI
XII
3.6 Cara Mengolah Data ... 36
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Penelitian ... 36
4.2. Perhitungan Dan Pembahasan ... 37
4.2.1 Perhitungan Kecepatan Air Rata – rata um ... 38
4.2.2. Perhitungan Laju Aliran Massa air, mair ... 39
4.2.3 Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diterima Air ... 39
4.2.4 Perhitungan Laju Aliran Kalor Yang Diberikan Gas ... 40
4.2.5 Efesiensi ... 40
4.3 PEMBAHASAN ... 43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 46
5.2. Saran ... 47
DAFTAR PUSTAKA ... 48
LAMPIRAN ... 49
A. Nilai Sifat-Sifat Logam (sumber: Holman. J.P. 1993.Perpindahan Kalor) 49 B. Nilai Sifat-Sifat Logam (Lanjutan 1) ... 50
C. Nilai Sifat-Sifat Logam (Lanjutan 2) ... 51
XIII
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Daya pemanasan dan efisiensi alat masak dengan gas LPG dan
Bahan bakar lainnya ... 8
Tabel 2.2 Komposisi udara dalam keadaan normal ... 9
Tabel 2.3 Konduktifitas termal beberapa media ... 12
Tabel 4.1 Hasil pengujian pemanas air tanpa blower ... 36
Tabel 4.2 Hasil pengujian pemanas air dengan menggunakan blower ... 37
Tabel 4.3 Perhitungan mair, qair dan efisiensi tanpa blower ... 41
Tabel 4.4 Perhitungan mair, qair dan efisiensi dengan menggunakan blower ... 41
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik Efisiensi Sirip Siku Empat dan Segitiga ... 5XIV
Gambar 3.13 Alat bending manual dan pemotong pipa ... 28
Gambar 3.14 Lengkungan pipa dan sirip ... 29
Gambar 3.15 Pipa tembaga sebelum dipotong ... 29
Gambar 3.16 Pemotongan pipa tembaga untuk sirip ... 30
Gambar 3.17 Pipa tembaga setelah dipotong ... 30
Gambar 3.18 Pipatembaga/ sirip setelah dipotong dan diluruskan ... 31
Gambar 3.19 Tabung bagian luar ... 31
Gambar 3.20 Tabung bagian dalam sebelum dibentuk ... 32
Gambar 3.21 Tabung bagian dalam ... 32
Gambar 3.22 Penutup bagian atas ... 33
XV
Gambar 3.24 Pemanas air ... 34 Gambar 3.25 Pemanas air menggunakan blower ... 35 Gambar 4.1 Hubungan debit air dengan suhu air keluar pemanas air ... 42 Gambar 4.2 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diserap air
pada suhu air input 27.5 ° ... 42 Gambar 4.3 Hubungan debit air dengan efisiensi pemanas air pada suhu air
1
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Di zaman peradaban sekarang ini, hampir setiap orang menggunakan air panas pada kehidupan sehari-hari. Seperti untuk minum, masak bahkan untuk mandi. Para pekerja yang pulang dimalam hari akan lebih rileks bila mandi dengan air hangat.
Air hangat juga sangat dibutuhkan oleh orang-orang yang tinggal di daerah pegunungan, karena suhu di daerah pegunungan lebih dingin. Kemudian dibidang perhotelan, air hangat dipergunakan sebagai salah satu fasilitas yang disediakan untuk orang yang menginap di hotel. Selain itu,air hangat juga dipergunakan di rumah sakit, untuk memandikan orang-orang yang sedang sakit.
2
dan penggunaannya lebih praktis dibandingkan dengan menggunakan tenaga surya. Namun ada juga kekurangannya yaitu apabila terjadi pemadaman listrik, maka pemanas air jenis ini tidak dapat digunakan dan tingkat perbaikan kerusakan sangat sulit, sehingga perlu menambah biaya yang cukup banyak.Volume air panas yang dihasilkan juga dalam jumlah tertentu, jika volume air panas yang dipergunakan sudah habis digunakan, maka harus menunggu waktu pemanasan air lagi. Dilihat dari sisi biaya, pemanas air dengan menggunakan tenaga listrik jauh lebih mahal dibandingkan dengan menggunakan gas LPG.
Pemanas air tenaga gas LPG menggunakan bahan bakar gas untuk memanaskan air lebih menguntungkan dibandingkan dengan pemanas air tenaga listrik maupun tenaga surya. Adapun keuntungannya adalah air panas yang dipergunakan tidak terbatas, demikian juga jumlah orang yang ingin mandi air panas tidak terbatas. Selama air dapat mengalir, selama itu pula air panas dapat dihasilkan. Kerugian dari pemanas air tenaga gas LPG, harus menjaga secara hati-hati agar tabung gas tidak mengalami kebocoran yang mengakibatkan bahaya ledakan.
1.2. TUJUAN PENELITIAN Penelitian bertujuan untuk :
a. Mengetahui hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakan blower.
c. Menghitung kalor yang diberikan gas LPG pada pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakan blower.
d. Menghitung efisiensi pemanas air pada pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakan blower.
1.3. BATASAN – BATASAN
Batasan – batasan yang di perlukan dalam perancangan dan pembuatan water heater :
a. Tinggi pemanas air : 75 cm, diameter : 28 cm, dengan panjang pipa tembaga : 25 m, dengan 2 lintasan.
b. Banyaknya dinding plat : 2 lapis, plat lapis dalam mempunyai banyak lubang dengan diameter : 2 mm dengan jumlah 380 dan plat luar mempunyai banyak lubang 300 dengan diameter : 1cm (setinggi 75 cm)
c. Bahan pipa tembaga dengan diameter : 0,953 cm = 3/8 inch d. Pipa bersirip dengan jumlah sirip : 16 dan panjang sirip 25 cm e. Sirip dari pipa tembaga dengan diameter : 0,953 cm
1.4. MANFAAT
Manfaat yang dieroleh dari penelitian :
a. Memperluas pengetahuan tentang pembuatan pemanas air.
4
BAB II
LANDASAN TEORI DAN REFERENSI
2.1. LANDASAN TEORI 2.1.1. Pipa Saluran Air
Pada umumnya saluran air berupa pipa.Ada beberapa pertimbangan dalam perancangan pipa saluran air. Pertama, hambatan pipa saluran air diusahakan sekecil mungkin. Oleh karena itu dalam pembuatan pipa saluran air diusahakan tidak mengalami pembelokan. Kalau terpaksa ada pembelokan, sudut pembelokan pipa diusahakan besar (lebih besar dari 90o), dan dibuat radius. Hal ini dimaksudkan agar gesekan yang terjadi antara fluida dan pipa semakin kecil.
suhu air yang dihasilkan (suhu yang keluar dari output) akan semakin besar, juga sebaliknya.
2.1.2 Sirip
Fungsi sirip adalah untuk memperluas permukaan penangkapan kalor. Jika sirip dipasang pada pipa saluran air yang akan dipanaskan, maka sirip akan dapat membantu pipa saluran air dalam menangkap kalor yang diberikan oleh nyala api dari kompor gas LPG. Semakin luas sirip yang akan dipasang pada pipa saluran air, akan semakin besar kalor yang akan dipindahkan ke air. Dengan demikian pemasangan sirip akan berpengaruh terhadap suhu air keluar pada pipa output. Pemilihan bahan sirip juga berpengaruh terhadap besarnya kalor yang dapat ditangkap. Semakin besar nilai konduktivitas termal bahan sirip, semakin besar kalor yang dapat ditangkap oleh sirip.
6
Gambar 2.2 Grafik efisiensi sirip siku empat (sumber: Holman, J.P, 1993 )
2.1.3 Bahan Bakar
Pada pemanas air jenis ini menggunakan bahan bakar Liquified Petroleum Gas (LPG). LPG yang digunakanadalah LPG untuk rumah tangga, yang komposisinya adalah campuran antara Propana dan Butana.
Reaksi pembakaran Propana
(
C
3H
8)
, jika terbakar sempurna adalah sebagai berikut :8 3
H
C
+ 5O2 → 3CO2 + 4H2O + panas Propana + oksigen → karbondioksida + uap air + panasPanas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut setara dengan 46000000 J/kg atau
Panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut hampir sama dengan Propana setara dengan 46 MJ/kg.
8
Tabel 2.1 Daya pemanasan dan efisien sialat 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
Tabel 2.2 Komposisi udara dalam keadaan normal (sumber:
Hasil pembakaran menghasilkan gas buang. Gas buang yang dihasilkan berupa gas dan uap air yang keluar. Gas buang tersebut harus diberikan jalan untuk keluar dari pemanas air agar nyala api tidak terganggu. Perancangan saluran gas buang harus mempertimbangkan besar kecilnya debit gas buang yang terjadi agar gas buang dapat mengalir keluar dengan lancar. Penempatan lubang keluar gas buang jangan sampai mengganggu fungsi dari pemanas air.
Gas buang akan menguntungkan jika suhunya hampir sama dengan suhu udara. Semakin kecil perbedaan kalor yang diberikan sumber pemanas, maka semakin banyak kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu air. Oleh karena itu, dalam perancangan dan pembuatan saluran gas buang, diusahakan sedemikian rupa sehingga energi tidak banyak yang terbuang secara percuma.
10
memanaskan air. Karena dalam perancangan ini dibutuhkan nyala api yang mampu memindahkan kalor yang besar ke dalam air.
2.1.6 Sumber Api
Sumber nyala api dapat diambil dari kompor. Ada berbagai macam kompor dengan bentuk geometri dan bahan bakar kompor yang berbeda. Bahan bakar kompor juga menentukan titik nyala api. Ada kompor yang mampu memberikan api yang besar tetapi ada pula yang mampu memberikan api yang kecil. Pada kenyataanya setiap kompor menghasilkan bentuk api dan besar api yang khas. Semakin banyak api yang mampu dihasilkan kompor dan semakin banyak api yang mampu menyentuh sistem saluran pipa air dengan siripnya,akan semakin besar kalor yang dapt dipindahkan ke dalam air melalui saluran pipa air. Dengan catatan proses pembakaran yang terjadi dalam peralatan pemanas air berlangsung dengan sempurna. Berikut ini adalah contoh sumber api berbahan bakar gas LPG yang terdapat di pasaran, tersaji pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, Gambar 2.5.
Gambar 2.4 Kompor gas tungku besar
Gambar 2.5 Kompor Quantum RT 2.1.7 Isolator
12
dapat melalui lubang - lubang yang dibuat di dinding tabung dalam. Nilai konduktivitas thermal udara disajikan pada tabel 2.3. isolator yang baik, jika nilai konduktifitas thermal yang dimilikinya rendah.
Tabel 2.3 Konduktifitas termal beberapa media (sumber:
http://www.scribd.com/doc/61109210/BAB-II-Termal)
Media Konduktifitas Termal (k)
W/m.ºC
Kegiatan rekayasa dan pengembangan pemanas air untuk memenuhi kebutuhan masyarakat berkembang pesat. Pemanas air yang ditawarkan dipasaran bermacam-macam misalnya, dari model bentuk, kapasitas air yang mengalir, dan juga sumber bahan bakar yang digunakan. Sumber bahan bakar yang digunakan dalam pemanas air misalnya, LPG, energi listrik, energi matahari, biogas, dan masih banyak lagi. Untuk kapasitas air per menit juga bervariasi, rata-rata pemanas air yang dijual di pasaran berkapasitas 5-8 liter/menit, biasanya digunakan dalam rumah tangga, sedangkan untuk kapasitas yang lebih besar biasanya digunakan dihotel.
pemanas air Water Heater Gas Paloma (PH 5 RX) yang karakteristiknya adalah sebagai berikut :
a. Pemanas air gas Modena GI-6
Gambar 2.6 Pemanas air gas Modena GI-6 (sumber:
http://www.modena.co.id/detail-2-26-344.php) Spesifikasi :
• Nama : Pemanas air gas Modena GI-6
• Model : GI-6
• Warna : Putih
• Kapasitas Maksimum : 6 liter/menit
• Dimensi Luar : 740 mm x 430 mm x 248 mm • Temperatur maksimum : 65°C
14
b. Water heater SMALES
Gambar 2.7 Water heater SMALES (sumber sumber:
http://www.ecvv.com/product/1974688.html) Negara pembuat : Cina
Nama produk : SMALES
Spesifikasi
• Model : JLG22-BV8
• Kapasitas maksimum : WH506A – LPG • Dimensi luar : 740 x 430 x 248mm • Kapasitas Maksimum : 6 liter / menit
• Tipe Gas : NG LPG
c. Pemanas air gas Rinnai REU-55RTB
Gambar 2.8 Pemanas air gas Rinnai REU-55RTB (sumber:
http://www.rinnai.co.id/product-rinnai/hot-water-solution/instant-gas-water-heater)
Nama Produk : Rinnai
Spesifikasi
• Model : REU-55RTB
• Kapasitas maksimum : 6 liter / menit
• Berat : 6 kg
• Tipe Gas : Gas LPG
• Temperatur maksimum : ± 50°C
16
2.3 RUMUS PERHITUNGAN 2.3.1 Laju Aliran Kalor
Laju aliran kalor yang diterima air ketika mengalir di dalam saluran pipa dapat dihitung dengan persamaan :
qair
mair cair Air keluar
ρ d Um d
Air Masuk
T1 T0
Gambar 2.9 Laju aliran kalor
(
i o)
Pada persamaan (2.1) dan (2.2):
m
u
: kecepatan rata-rata fluida mengalir (m/s)ρ : massa jenis air (kg/m3) (≈ 1000 kg/m3) d : diameter saluran (m)
2.3.2 Laju Aliran Kalor yang Diberikan Gas
Kalor yang diberikan gas dapat dihitung dengan persamaan.
gas
q = mgascgas ...……..…...……….(2.3) Pada persamaan (2.3) :
gas
m : laju aliran massa gas elpiji yang terpakai (kg/s)
gas
c : nilai kalor jenis elpiji (J/kg), (1kkal = 4186,6 J), tersaji pada Tabel 2.1
LPG
c : 11.900 kkal/kg 2.3.3 Efisiensi
Efisiensi pemanas air dapat dihitung dengan persamaan :
%
q
: Laju aliran kalor yang diterima air (watt)gas
19
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 RANCANGAN PEMANAS AIR
Gambar rancangan pemanas air dengan menggunakan bahan seng dan pipa tembaga. Disajikan pada Gambar 3.1 sampai Gambar 3.7. ambar 3.1 memperlihatkan rancangan pemanas air, Gambar 3.2 memberikan informasi tentang lengkungan pipa dan diameternya, Gambar 3.3 memperlihatkan lengkungan pipa dan sirip tembaga yang sudah terpasang, Gambar 3.4 memperlihatkan tinggi lengkungan pipa dan sirip, Gambar 3.5 memberikan informasi tentang penutup bagian atas, Gambar 3.6 memperlihatkan pemanas air tampak dari bawah dan Gambar 3.7 memperlihatkan tinggi pemanas air.
Gambar 3.2 Lengkungan pipa
21
Gambar 3.4 Sirip
Gambar 3.6 Pemanas air tampak dari bawah
23
Skematis pengujian pada pemanas air telah tergambar dan dijelaskan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Skema rangkaian alat
Sebenarnya masih banyak bahan yang memiliki nilai konduktor termal lebih tinggi dibandingkan tembaga seperti emas dan perak. Akan tetapi jika dilihat dari segi ekonomi, tembaga lebih murah dibandingkan emas dan perak.
Mekanisme perpindahan kalor yang terjadi pada pemanas air yaitu perpindahan kalor secara konduksi dan perpindahan kalor konveksi. Proses perpindahan kalor konveksi terjadi pada saat nyala api menyentuh sirip-sirip tembaga, kemudian, dari sirip-sirip tembaga panas yang diterima mengalir menuju pipa tembaga, proses ini disebut perpindahan kalor secara konduksi dan perpindahan panas secara konveksi terjadi dari pipa tembaga ke air yang mengalir.
3.2. PERALATAN DAN BAHAN 3.2.1. Alat yang Digunakan
Sarana dan alat-alat yang digunakan untuk proses pembuatan pemanas air ini adalah:
a. Mesin bor, digunakan untuk membuat lubang saluran udara yang berada di sisi luar tabung.
b. Gunting, digunakan untuk memotong seng.
c. Tang, digunakan saat memasang sirip pipa tembaga dengan lengkungan pipa tembaga.
d. Obeng (- , +), untuk mengencangkan selang yang dipasang di saluran masuk dan keluar.
25
g. Alat bending, untuk melengkungkan pipa.
h. Alat pemotong, digunakan dalam pembuatan sirip untuk memotong pipa tembaga.
i. Thermokopel, sebagai alat pengukur suhu fluida yang keluar. j. Mur dan baut / kawat, sebagai pegunci.
k. Selang karet, sebagai penyambung dari gas kekompor. l. Stopwatch, sebagai penunjuk waktu.
m.Gelas ukur, sebagai tempat penampung fluida dan juga pengukur banyaknya air per menit.
Gambar 3.9 Termokopel, alat tulis dan kompor
3.2.2. Bahan yang Digunakan
a. Pipa tembaga dengan diameter 0,953 cm sebagai saluran air b. Kawat besi sebagai pengikat sirip tembaga
c. Seng sebagai penutup pipa saluran
d. Kompor dan gas LPG, sebagai pengatur debit gas sekaligus menjadi penyuplai kalor.
e. Kran, sebagai pengatur debit air.
f. Selang air, sebagai penyambung dari kran ke pipa tembaga masuk pemanas air. g. Blower, untuk mengalirkan udara.
27
Gambar 3.12 Blower 3.2.3. Langkah-langkah Pengerjaan
3.2.3.1 Persiapan
Sebelum memulai pembuatan pemanas air, terlebih dahulu harus melakukan persiapancyaitu :
a. Menyiapkan gambar rancangan
Dalam merancang pembuatan desain pemanas air dapat dilakukan dengan menggambar instalasi tersebut dengan gambar tangan atau menggunakan software-software yang mendukung.
Setelah rancangan pemanas air sudah selesai maka, kita dapat menentukan bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan pemanas air lalu kemudian, membelinya.
b. Menyiapkan alat – alat dan bahan
3.2.3.2 Pengerjaan
Dalam pelaksanaan pembuatan pemanas air banyak hal-hal yang harus dilakukan yaitu :
a. Melengkungkan pipa
Dalam melengkungkan pipa tembaga untuk membentuk spiral maka digunakan mesin roll atau alat bending manual. Dalam proses pelengkungan pipa tembaga secara manual hasil yang diperoleh kadang tidak sesuai dengan apa yang kita inginkan dan kemungkinan pipa tersebut bias rusak bahkan patah.
29
Gambar 3.14 Lengkungan pipa dan sirip
b. Memotong pipa tembaga
Memotong pipa tembaga sesuai dengan ukuran yang telah dirancang sebelumnya dengan menggunakan tube cutter.
Gambar 3.16 Pemotongan pipa tembaga untuk sirip
31
Gambar 3.18 Pipatembaga/ sirip setelah dipotong dan diluruskan
c. Membuat tabung
Bahan yang digunakan dalampembuatan tabunga dalah seng.
d. Membuat tabung bagian dalam
Plat yang digunakan sebagai penutup bagian dalam adalah seng. Tabung bagian dalam ini berfungsi sebagai isolator agar panas yang dihasilkan itu tidak hilang kesamping.
Gambar 3.20 Tabung bagian dalam sebelum dibentuk
Gambar 3.21 Tabung bagian dalam
e. Membuat penutup bagian luar bagian atas
33
dan apabila nanti jika dalam percobaan suhu yang dihasilkan tidak sesuai dengan apa yang di inginkan maka penutup bagian atas ini dapat dilepas agar suhu naik.
Gambar 3.22 Penutup bagian atas. f. Membuat saluran udara
Dalam proses pembakaran sangat diperlukan oksigen, oleh karena itu maka dibuatlah lubang saluran udara, agar kalor yang dihasilkan bias lebih maksimal. Selain itu, lubang ini juga berfungsi sebagai saluran gas buang.
g. Memasang kompor
Pada pemasangan kompor ini, hanya proses penginstalan kompor dan tungkunya saja disesuaikan. Sehingga bentuk dari kompor tidak banyak mengalami perubahan hanya bagian belakang kompor dipotong untuk mengurangi ukuran atau besar dari kompor.
3.3. HASIL PEMBUATAN
Hasil pembuatan untuk water heater disajikan seperti pada gambar 3.24 dan gambar 3.25.
35
Gambar 3.25 Pemanas air menggunakan blower Kesulitan dalam pengerjaan,
a) Melipat plat dalam pembentukan tabung.
b) Pembentukan pipa spiral, karena dilakukan secara manual. c) Memposisikan pipa tembaga pada tabung.
3.4 VARIABEL YANG DIVARIASIKAN
1. Penggunaan blower dan tanpa menggunakan blower
3.5. CARA MEMPEROLEH DATA
setiap menit dicatat setiap ada perubahan debit. Pengukuran suhu air dilakukan dengan memasang termokopel pada sisi keluar pemanas air. Suhu air dicatat setiap ada perubahan debit air.
3.6. CARA MENGOLAH DATA
Dengan data-data yang diperoleh, maka data dapat diolah. Data-data kemudian dipergunakan untuk mengetahui
a. Hubungan antara debit air dengan suhu air keluar dari pemanas air. b. Hubungan antara debit air dengan laju aliran keluar pemanas air.
`
36
BAB IV
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 DATA PENELITIAN
Hasil pengujian pemanas air, yang meliputi : debit air, suhu air masuk Ti, suhu air keluar To disajikan pada tabel 4.1 dan tabel 4.2. Pengujian dilakukan pada kondisi tekanan udara luar. Aliran gas pada kompor gas diposisikan pada posisi maksimum. Air yang dipergunakan, adalah air kran.
Hasil pengujian didapatkan data-data yang disajikan pada tabel 4.1 dan Tabel 4.2
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Pemanas Air Tanpa Menggunakan Blower :
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Pemanas Air Dengan Menggunakan Blower :
Perhitungan kecepatan air rata rata um, laju aliran massa air m dan laju aliran kalor q yang diserap air dilakukan dengan mempergunakan data data seperti tersaji pada Tabel 4.1. Data lain yang dipergunakan adalah :
Jari jari pipa saluran (r) : 0,004765 m Massa jenis air (ρ) : 1000 kg/m3 Kalor jenis air (cp) : 4186,6 J/(kgoC) Debit gas (mgas) : 1,05 kg/jam
38
4.2.1. Perhitungan Kecepatan air rata rata um
Perhitungan kecepatan air rata rata um yang mengalir di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan :
) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 3,84 liter/menit. (data lain pada Tabel 4.1). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m3/s.
(
)
4.2.2. Perhitungan laju aliran massa air, mair
Perhitungan laju aliran massa air m di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan berikut :
mair = (massa jenis) (luas penampang) (kecepatan air)
=ρ(πr2) (um) ...(4.4) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 3,84 liter/menit. (data lain pada Tabel 4.1)
mair = (1000) (3,14 x 0,0047652) (0,89768613) kg/s = 0,0637312 kg/s
Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 4.3, dan Tabel 4.4.
4.2.3. Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air
Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan :
qair = (debit air) (kalor jenis air) (Tout – Tin)
= mair cair (Tout – Tin) (watt) ...(4.5)
Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 3,84 liter/menit. (data lain pada Tabel 4.1)
40
4.2.4. Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas
Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa mempergunakan persamaan :
qgas = (debit gas) (kapasitas panas gas) ...(4.6)
= (1,05)/(60.60)(11900.4186,6) = 14530,9908 watt
Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 4.3, dan Tabel 4.4.
4.2.5. Efisiensi
Perhitungan Efisiensi pemanas air dapat menggunakan persamaan : %
Tabel 4.3 Perhitungan mair, qair dan efisiensi Tanpa Blower
Tabel 4.4 Perhitungan mair, qair dan efisiensi Menggunakan Blower
NO Um mgas Debit air qair qgas Efisiensi
42
Gambar 4.1 Hubungan debit air dengan suhu air keluar pemanas air pada suhu air input 27.5 °
Gambar 4.2 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diserap air pada suhu air input 27.5 °
Log. (Tanpa Blower) Log. (Menggunakan Blower)
S
Poly. (Tanpa Blower) Poly. (Menggunakan Blower)
Gambar 4.3 Hubungan debit air dengan efisiensi pemanas air pada suhu air input 27,5 °C
4.3 PEMBAHASAN
Dari Gambar 4.1, dapat diperoleh informasi bahwa debit air berpengaruh terhadap suhu keluar dari pemanas air. Semakin besar debit air, suhu air yang keluar semakin rendah.
Hasil dari perancangan pemanas air yang telah dibuat bertujuan untuk memperoleh perbandingan antara pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakan blower. Dimana hal-hal yang dibandingkan antara lain : hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar pemanas air tanpa blower dan menggunakan blower, hubungan antar debit air dengan laju aliran kalor pada pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakan blower, jumlah kalor yang diterima air dari pemanas air tanpa blower dan dengan
Log. (Tanpa Blower) Log. (Menggunakan Blower)
44
menggunakan blower, besarnya kalor yang diberikan gas LPG dari pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakan blower, serta membandingkan efisiensi dari pemanas air tanpa blower dan dengan menggunakn blower. Dari data hasil penelitian, pemanas air tanpa blower dengan debit air 3,84 liter/menit mampu menghasilkan suhu air keluar sebesar 44,5 °C sedangkan pada debit air 1,18 liter/menit suhu air keluar yang dihasilkan mencapai 76,4 °C. Sementara itu untuk penelitian pemanas air dengan menggunakan blower pada debit air 3,28 liter/menit suhu air keluar yang dihasilkan 43,8°C sedangkan pada debit air 1,6 liter/menit suhu air keluar yang dihasilkan 72,6°C. Dari data yang telah diperoleh dapat dismpulkan bahwa suhu air keluar pada pemanas air menggunakan blower lebih rendah dibandingkan dengan hasil penelitian pemanas air tanpa blower. Hal ini berarti pemasangan blower tidak membantu dalam proses meningkatkan suhu air keluar pada pemanas air seperti yang diharapkan. Pemakaian justru Menurunkan suhu air keluar, hal ini kemungkinan disebabkan karena sebagian kalor dari api yang seharusnya untuk memanaskan air justru dipergunakan untuk memanaskan udara.
menggunakn blower laju aliran kalor yang dihasilkan adalah 5004,84 watt pada debit 1,6 liter/menit.
Dari Gambar 4.3 tampak bahwa besarnya efisiensi pemanas air bergantung pada debit air yang mengalir. Nilai efisiensi pemanas air tanpa blower berkisar anatara 21,6 – 33,48 %. Sedangkan pemanas air dengan menggunkan blower nilai efisiensi yang diperoleh berkisar antara 22,94-28,12%. Nilai efisiensi tertingg pada pemanas air tanpa blower adalah 33,48% pada debit air 7,2 liter/menit, sedangkan pada pemanas air dengan menggunakan blower efisiensi tertinggi adalah 28,12% pada debit air 7,52 liter/menit. Efisiensi pemanas air yang dibuat tidak dapat mencapai 100 %. Hal ini disebabkan karena, adanya kalor hilang melalui radiasi, ataupun terbawa gas buang. Gas buang memiliki suhu yang lebih tinggi dari pada udara luar ketika masuk pemanas air, juga adanya kalor yang terhisap oleh tabung, sehingga suhu tabung lebih tinggi dari keadaan awal.
46
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
a. Pemanas air tanpa blower dapat menghasilkan suhu air keluar lebih tinggi dibandingkan dengan pemanas air dengan menggunakan blower. Untuk hasil penelitan pemanas air tanpa menggunakan blower pada debit aliran 3,84 liter/menit mampu menghasilkan suhu air keluar sebesar 44,5 °C, sedangkan untuk pemanas air menggunakan blower pada debit aliran 3,92 liter/menit suhu air keluar yang dihasilkan 41,7°C.
b. Laju aliran kalor untuk penelitian pemanas air tanpa blower sebesar 4843,93 watt pada debit air 7,2 liter/menit. Sedangkan untuk penelitan pemanas air dengan menggunakan blower laju aliran kalor yang dihasilkan sebesar 5004,84 watt pada debit 1,6 liter/menit.
c. Kalor yang diberikan gas LPG adalah sebesar 14530,9908 watt
5.2 SARAN
Adapun beberapa saran yang dapat menjadikan pengembangan dan perbaikan pembuatan pemanas air :
a. Penggunaan blower tidak membantu menaikkan suhu air keluar pemanas air dan tidak membantu menaikkan efisiensi. Blower baik digunakan jika diinginkan suhu gas buang meningkat (pemanas udara).
b. Penelitian ini dapat dikembangkan dalam bentuk yang lain, seperti pengaruh blower terhadap pemanas udara.
48
DAFTAR PUSTAKA
Anonim http://www.modena.co.id/detail-2-26-344.php) Diakses pada tanggal 20 desember 2012
Anonim http://www.ecvv.com/product/1974688.html) Diakses pada tanggal 22 maret 2013.
Anonim, http://www.tokowaterheater.com, diakses pada tanggal 19 maret 2013 Anonim,http://www.sinarelectric.com/WATER%20HEATER/Water%20Heater%20
RINNAI%20REU-55.htm. Diakses pada tanggal 05 maret 2013.
Anonim, aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peranan-lpg-di-dapur-anda.pdf) Diakses pada tanggal 15 maret 2013.
Anonim, http://lpg-3kg.blogspot.com/, diakses pada tanggal 06 april 2013.
Anonim, http://teknindogas.wordpress.com/2010/05/25/kompor-gas-tungku-besar-rp-300-000/, diakses pada tanggal 06 april 2013.
Holman, J.P, 1993, Perpindahan Kalor, Edisi Keenam, Erlangga: Jakarta. Santoso, A.U,2003, Diktat Teknik Pembakaran, Fakultas Teknik Universitas
49
LAMPIRAN
50
52
