WATER HEATER
DENGAN PANJANG PIPA 20 METER DAN
150 LUBANG INPUT UDARA
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin
diajukan oleh :
EKO SETIAWAN 085214019
Kepada
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
WATER HEATER
WITH 20 METER LONG PIPE AND
150 INPUT AIR HOLES
FINAL TASK
To meet partial requirements Achieve the degree of S-1 Mechanical Engineering Program Department of Mechanical Engineering
submitted by: EKO SETIAWAN
085214019
To
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
PERNYATAAN
Dengan ini kami menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak memuat karya yang pernah diajukan disuatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan kami juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta,14 Agustus 2012
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertandatangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Nama : Eko Setiawan
Nomor Mahasiswa : 085214019
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :
WATER HEATER DENGAN PANJANG PIPA 20 METER DAN 150 LUBANG INPUT UDARA
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta izin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 14 Agustus 2012 Yang menyatakan,
INTISARI
Saat ini air hangat sudah menjadi salah satu kebutuhan yang diperlukan dalam kehidupan masyarakat, dimana orang-orang kota yang berkecukupan, anak kecil, orang sudah lanjut usia membutuhkan air hangat untuk mandi. Air hangat juga dibutuhkan para karyawan atau pekerja yang pulang malam hari di rumah, untuk memulihkan kelelahan akibat kerja. Tulisan ini dibuat dengan tujuan untuk memberikan informasi tentang karakteristik water heater ,antara lain : (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 aliran kalor (d) menghitung kalor yang diterima water heater, (e) menghitung kalor gas LPG dan (f) menghitung efisiensi water heater. Sehingga dengan adanya informasi ini diharapkan dapat membantu dalam pembuatan water heater.
Water heater yang dibuat memiliki dimensi tinggi 90 cm, diameter pada dinding luar 25 cm, diameter pada dinding dalam 20 cm, panjang pipa 20 meter, diameter bahan pipa 3/8 inci, 150 lubang masuk udara pada dinding luar, 1005 lubang pada dinding dalam water heater, dan 6 buah sirip dari pipa berdiameter 3/8 inci. Variasi dilakukanterhadap besar kecilnya debit air yang masuk ke dalam pemanas air dengan debit gas yang konstan pada pemanas air.
Hasil dari penelitian didapatkan (a) Water heater dapat dibuat dengan baik dan mampu bersaing dengan water heater yang ada di pasaran. Pada debit aliran : 14 liter/menit dan dengan suhu air yang keluar sebesar 45 °C, (b) Hubungan antara debit air yang masuk dengan temperatur air yang mengalir dinyatakan dengan persamaan : = 0,297 2 – 9,566 + 121,9 ( dalam liter/menit, dalam °C ) R² = 0,990, (c) Hubungan antara debit air yang masuk dengan laju aliran kalor yang diperlukan dinyatakan dengan persamaan : = -171,9 2+ 3154 + 6873 ( dalam liter/menit, dalam watt) R² = 0,967, (d) Kalor yang diterima air dari water heater berkisar antara: 17551,8 – 14216,96 watt. Jumlah kalor terbesar sebesar : 17551,8 watt, (e) Kalor yang diberikan gas LPG sebesar : 22142,46 watt, (f) Hubungan antara debit air yang masuk dengan efisiensi water heater yang diperlukan dinyatakan dengan persamaan : ƞ = -0,776 2 + 14,24 + 31,04 ( dalam liter/menit, ƞ dalam % ) R² = 0,967
out
T mair
air m air m air m air m air q air m out T air
q mair mair mair
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat dan bimbinganNya selalu, hingga terselesaikannya penyusunan Tugas Akhir, yang berjudul “Water heater dengan panjang pipa 20 meter dan 150 lubang input udara”. Tugas Akhir membahas mengenai garis besar tentang pembuatan dan karakteristik Water Heater. Informasi terkait Water Heater 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.
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih atas segala bantuan sehingga laporan ini dapat terselesaikan pada waktunya, kepada :
1. Ir. PK. Purwadi, M.T. selaku Dosen Pembimbing TA dan selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma
2. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma
3. Yosef Agung Cahyanta, S.T, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Kedua orang tua saya tercinta, Ibu Sumarni dan Bapak Kirdi Wiyana
5. Keluarga besar Nenek Samirah saya terkasih yang telah memberikan dorongan dan semangat agar terselesaikannya tugas akhir ini.
6. Rekan - rekan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma
7. Seluruh Dosen dan karyawan Prodi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Tugas Akhir ini baru permulaan dan masih banyak kekurangan dan perlu pembenahan. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun dari semua pihak diterima penulis dengan senang hati. Akhir kata semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi para pembaca pada umumnya. Terima Kasih.
Yogyakarta, 14 Agustus 2012
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ……… i
HALAMAN PENGESAHAN ……….. iv
HALAMAN PERNYATAAN ……….. v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI …………. vi
INTISARI ……….. vii
KATA PENGANTAR ………. viii
DAFTAR ISI ……… x
DAFTAR GAMBAR ……… xiii
DAFTAR TABEL ……… xiv
NOTASI ………. xvi
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang………...1
1.2. Tujuan………...………3
1.3. Batasan Masalah………...…………4
1.4. Manfaat………...…………..4
BAB II DASAR TEORI 2.1 Dasar Teori 2.1.1 Saluran Air ...……….…...…………..5
2.1.3 Bahan Bakar………..………8
2.1.4 Kebutuhan Udara……….……...…………10
2.1.5 Saluran Gas Buang……….…...…….11
2.1.6 Sumber Api ...………...12
2.1.7 Isolator...……….………….14
2.1.8 Laju Aliran Kalor...………...15
2.1.9 Laju Aliran Kalor yang diberikan Gas……..…...…....16
2.1.10 Efisiensi………..………….………...…17
2.2 Referensi...17
BAB III METODE PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 3.1 Rancangan Alat Water Heater ..…………...……….…….…21
3.2 Pembuatan Water Heater ………...…………..…..26
3.2.1 Bahan Water Heater ………...…...23
3.2.2 Sarana Dan Alat-alat yang digunakan…...…...24
3.2.3 Langkah-langkah Pengerjaan 3.2.3.1 Persiapan...………...27
3.2.3.2 Pengerjaan...…..………...27
3.3 Hasil Pembuatan 3.3.1 Kesulitan Pengerjaan…….………..39
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1 Skematis Pengujian ...40
4.3 Peralatan Pengujian
4.3.1 Alat-alat yang digunakan ………...…..………41
4.4 Cara Memperoleh Data ………...……...44
4.5 Cara Mengolah Data ………...………...44
4.6 Cara Menyimpulkan ………..……...….…44
BAB V KARAKTERISTIK WATER HEATER 5.1 Hasil Pengujian ……….………..………45
5.2 Perhitungan……….…………..………45
5.2.1 Perhitungan Kecepatan Air rata-rata um………..46
5.2.2 Perhitungan Aliran Massa Air , mair…………...……46
5.2.3 Perhitungan Laju Aliran Kalor yang diterima Air …..47
5.2.4 Perhitungan Laju Aliran Kalor yang diberikan Gas...47
5.2.5 Efisiensi ……….…...…. 48
BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan ………53
6.2 Saran ……….………54
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik Efisiensi Sirip Siku Empat dan Segitiga
Gambar 2.2 Grafik Efisiensi Sirip Siku Empat
Gambar 2.3 Kompor gas dengan regulator Savequam
Gambar 2.4 Kompor gas tungku besar
Gambar 2.5 Kompor Quantum RT
Gambar 2.6 Laju aliran kalor
Gambar 2.7 Water Heater Modena GI-6
Gambar 2.8 Water Heater Rinnai REU-55RTB
Gambar 2.9 Water Heater Heating Equipment JLG30-BV6
Gambar 3.1 Rancangan Water Heater Gambar 3.2 Lengkungan Pipa
Gambar 3.3 Lengkungan dan sirip Water Heater Gambar 3.4 Sirip Water Heater
Gambar 3.5 Penutup Water Heater
Gambar 3.6 Water Heater tampak dari bawah Gambar 3.7 Water Heater tampak dari luar
Gambar 3.9 Lengkungan pipa dan sirip Gambar 3.10 Pipa tembaga sebelum dipotong Gambar 3.11 Pemotongan pipa tembaga untuk sirip Gambar 3.12 Pipa tembaga setelah dipotong
Gambar 3.13 Pipa tembaga setelah dipotong dan diluruskan Gambar 3.14 Tabung bagian luar
Gambar 3.15 Tabung bagian dalam sebelum dibentuk Gambar 3.16 Tabung bagian dalam
Gambar 3.17 Penutup bagian atas Gambar 3.18 Lubang saluran udara Gambar 3.19 Water Heater
Gambar 4.1 Skema rangkaian alat Gambar 4.2 Tabung gas
Gambar 4.3 Termokopel, kalkulator, alat tulis, dan kompor Gambar 4.4 Gelas ukur
Gambar 5.1 Hubungan debit air dengan suhu air keluar pada suhu air input 27 °C
Gambar 5.2 Hubungan debit air dengan laju aliran kalor yang diperlukan pada suhu air input 27 °C
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Daya pemanasan dan efisiensi alat masak dengan gas LPG dan bahan bakar lainnya.
Tabel 2.2 Komposisi udara dalam keadaan normal
Tabel 2.3 Konduktifitas termal beberapa media
Tabel 5.1 Hasil pengujian pemanas air
Tabel 5.2 Perhitungan mair dan qair
DAFTAR NOTASI
m = Massa kg
r = Jari-jari atau jarak, m
d = Diameter, m
ΔT = Perubahan temperatur, °C
air
q = Laju aliran kalor yang diterima air watt
gas
q
= Laju aliran kalor yang diberikan gas watt
k = Konduktifitas termal, W/m.
o C
m
u = Kecepatan air rata-rata fluida mengalir kg/s
gas m
= Debit gas kg/s
air
c = Kalor jenis air J/kg.o
C
gas
c
= Nilai kalor jenis elpiji J/kg
Ti = Suhu air masuk water heater oC To = Suhu air keluar water heater oC
air
m = Debit air liter/menit
ρ = massa jenis fluida yang mengalir kg/m3
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Saat ini air hangat sudah menjadi salah satu kebutuhan yang diperlukan dalam kehidupan masyarakat, dimana orang-orang kota yang berkecukupan, anak kecil, orang yang sudah lanjut usia membutuhkan air hangat untuk keperluan mandi. Air hangat juga dibutuhkan untuk para karyawan atau pekerja yang pulang di malam hari di rumah, untuk memulihkan kelelahan akibat bekerja. Air hangat juga sangat dibutuhkan oleh orang-orang yang tinggal di daerah pegunungan, karena suhu di daerah pegunungan lebih dingin dibandingkan di dataran rendah. 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.
dan kemampuanya bergantung pada banyaknya sinar matahari sehingga terbatas penggunaannya (volume air panas yang dapat dipergunakan). Bila terjadi cuaca yang tidak mendukung, water heater tidak dapat lagi digunakan terutama di daerah pegunungan dingin yang sedikit mendapatkan penyinaran matahari. Selain itu, apabila di lihat dari sisi ekonomi, water heater dengan menggunakan tenaga surya lebih mahal dibandingkan dengan water heater lainnya. Sedangkan untuk tenaga listrik, water heater ini sangat mudah di dapatkan di toko – toko elektronik dan penggunaan water heater ini lebih praktis dibandingkan pemanas air dengan menggunakan tenaga surya. Namun ada juga kekuranganya yaitu apabila terjadi pemadaman listrik, maka water heater jenis ini tidak dapat digunakan dan tingkat perbaikan kerusakan sangat sulit, sehingga perlu menambah biaya yang cukup banyak tetapi hasil yang diharapkan tidak seperti yang diharapkan. Kemudian volume air panas yang dihasilkan juga tertentu, jika volume air panas yang dipergunakan sudah habis digunakan, maka jika ingin dipergunakan lagi ,harus menunggu waktu water heater untuk memanaskan air lagi. Maka dari itu, jika dilihat dari sisi biaya, water heater dengan menggunakan tenaga listrik jauh lebih mahal dibandingkan water heater dengan menggunakan gas LPG.
penggunaannya lebih mudah dibandingkan dengan water heater lainnya. Adapun keuntungan yang lainnya 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. Oleh karena itu, diperlukan suatu rancangan pemanas air berbahan bakar gas LPG yang nantinya dapat dihasilkan laju aliran perpindahaan kalor yang baik. Selain itu, dilihat dari sisi ekonomi, water heater jenis ini lebih murah dibandingkan dengan pemanas air lainnya. 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
a. Merancang dan membuat water heater
b. Mendapatkan hubungan antara debit air yang mengalir dengan suhu air keluar water heater.
c. Mendapatkan hubungan antara debit air dengan laju aliran kalor d. Menghitung kalor yang diterima air dari water heater.
1.3. BATASAN PERSOALAN
a. Tinggi water heater : 90 cm, diameter : 25 cm, dengan panjang pipa tembaga : 20 m, dengan 2 lintasan.
b. Banyaknya dinding plat : 2 lapis, plat lapis dalam mempunyai banyak lubang dengan diameter : 2 mm dengan jumlah 150 dan plat luar mempunyai banyak lubang dengan diameter : 1 cm (setinggi 25 cm) c. Bahan pipa tembaga dengan diameter : 0,9525 cm = 3/8 inch
d. Pipa bersirip dengan jumlah sirip : 7 dan panjang sirip 50 cm e. Sirip dari pipa tembaga dengan diameter : 0,9525 cm
1.4. MANFAAT
a. Memperluas pengetahuan tentang pembuatan water heater. b. Sebagai referensi bagi para pembuat water heater.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.DASAR TEORI
2.1.1 Saluran Air
Pada umumnya saluran air berupa pipa. Ada beberapa pertimbangan dalam perancangan pipa saluran air. Pertama, hambatan pipa saluran air diusahakan kecil. Hambatan air ketika air mengalir di dalam saluran pipa diusahakan kecil. Oleh karena itu dalam pembuatan pipa saluran air diusahakan tidak mengalami pembelokan. Kalau terpaksa ada pembelokan, sudut pembelokan pipa diusahakan besar (misalnya lebih besar dari 90o), pembelokan diusahakan terjadi secara halus (misalnya pembelokan pipa dibuat melengkung dengan radius tertentu, atau dibuat melingkar-lingkar). Hal ini dimaksudkan agar daya pompa yang diperlukan untuk mendorong air kecil dan gesekan yang terjadi antara fluida dan pipa semakin kecil.
bahan dari alumunium atau tembaga. Semakin tinggi nilai konduktivitas termal bahan, semakin besar laju aliran kalornya. Ketiga, diameter pipa saluran air harus dipilih sedemikian rupa. Semakin kecil diameter pipa, semakin besar hambatan yang terjadi. Semakin kecil diameter ukuran pipa semakin besar daya pompa yang diperlukan. Disisi lain, semakin kecil diameter saluran, suhu air yang dihasilkan (suhu yang keluar dari water heater) akan semakin besar.
2.1.2Sirip
Gambar 2.1 grafik efisiensi sirip siku empat dan segitiga ( sumber: Holman, J.P, 1993, Perpindahan kalor)
2.1.3Bahan Bakar
Ada banyak jenis bahan bakar. Pada water heater jenis gas sebagian besar bahan bakarnya adalah Liquified Petroleum Gas (LPG). LPG di Indonesia dipasarkan oleh Pertamina dengan merek Elpiji. Ada tiga macam LPG yang diproduksi Pertamina antara lain, LPG untuk keperluan rumah tangga, LPG gas Propana dan LPG gas Butana. Dari ketiga jenis LPG, yang umum digunakan untuk water heater adalah LPG untuk rumah tangga, yang komposisinya adalah campuran antara Propana dan Butana.
Komponen utama bahan bakar LPG(dari hasil produksi kilang minyak
dan gas) adalah gas Propana
(
C3H8)
dan Butana(
C4H10)
, dengan komposisi kurang lebih sesbesar 99 %, selebihnya adalah gas Pentana(
yangdicairkan. Perbandingan komposisi Propana dan Butana adalah 30 : 70. LPG lebih berat dari udara dengan berat jenis sekitar 2,01 (dibandingkan dengan
udara). Tekanan uap LPG cair dalam tabung sekitar 5 – 6,2
)
12 5HC
2
cm
kg . Nilai kalori
Reaksi pembakaran Propana
(
C3H8)
, jika terbakar sempurna adalah sebagai berikut :8 3H
C + 5O2 → 3CO2 + 4H2O + panas
Propana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas
Menurut wikipedia panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut setara dengan 46000000 J/kg atau 46MJ/kg.
Reaksi pembakaran Butana
(
C4H10)
,jika terbakar sempurna adalah sebagai berikut :2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O + panas
Butana + oksigen → karbondioksida + uap air + panas
Menurut wikipedia panas yang dihasilkan (LHV) reaksi tersebut hampir sama dengan Propana setara dengan 46 MJ/kg.
Sebagai gambaran : Untuk menaikkan 1 gram air sebesar 1°C dibutuhkan energi sebesar 4,186 J. untuk menaikkan suhu 1 liter air dari suhu ruangan (30°C) akan dibutuhkan energi sebesar 293.020 J. pada tahap ini, air baru mencapai suhu 100°C dan belum mendidih. Diperlukan energi lagi sebesar 2257 J/gram air untuk merubah air menjadi uap. Pada kondisi udara luar, 1 kg
Propana memiliki volume sekitar 0,543 . Satu kg elpiji memiliki energi yang setara untuk mendidihkan air 90 L.Tabel 2.1 Menyajikan daya pemanasan dari
3
efisiensi alat masak LPG dengan bahan bakar gas. Terlihat bahwa efisiensi alat masak dengan gas LPG berkisar sebesar 60 %.
Tabel 2.1 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 %
Listrik 860(kkal/KWh) 60 %
2.1.4 Kebutuhan Udara
diusahakan mampu memberikan kalornya secara efisien ke fluida air yang mengalir di dalam saluran pipa. Dengan kata lain, akan didapatkan suhu air keluar dari pemanas air kurang tinggi.
Tabel 2.2 Komposisi udara dalam keadaan normal (Sumber : repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/16641/4/Chapter %20I.pdf)
No Udara Komposisi (%)
1 Nitrogen 78,1
2 Oksigen 20,93
3 Karbon dioksida 0,03
4 Gas lain 0,94
2.1.5Saluran Gas Buang
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 tidak banyak energi yang terbuang secara percuma. Ukuran lubang dan posisi lubang keluaran sangat menentukan besarnya suhu gas asap yang keluar dari water heater. Perancangan saluran gas buang ternyata juga menentukan nyala api pembakaran yang dihasilkan. Jika saluran gas tidak terancang dengan baik, misalnya gas buang tidak dapat keluar, maka tekanan gas buang yang dihasilkan akan dapat menyebabkan api terdorong keluar dari ruang bakar. Api tidak berfungsi dengan baik untuk memanaskan air. Tentunya dalam perancangan ini dibutuhkan nyala api yang mampu memindahkan kalor yang besar ke dalam air.
2.1.6Sumber Api
saluran pipa air. Dengan catatan proses pembakaran yang terjadi dalam peralatan water heater 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 2.3 Kompor gas dengan regulator Savequam
Gambar 2.5 Kompor Quantum RT
2.1.7 Isolator
Tabel 2.3 Konduktifitas termal beberapa media (Sumber : http://www.scribd.com/doc/61109210/BAB-II-Termal)
Media Konduktifitas Termal (k) W/m.ºC
Gabus 0,042
Wol 0,040 Kayu 0,08-0,016 Bata 0,84 Busa 0,024 Udara 0,023
2.1.8Laju Aliran Kalor
Laju aliran kalor yang diterima air ketika mengalir di dalam saluran pipa dapat dihitung dengan persamaan :
ρ
Gambar 2.6 Laju aliran kalor
(
i oair air
air m c T T
q = −
)
... (2.1)air
m = d )um 4 . (
2
π
Pada persamaan (2.1) dan (2.2):
air
q : laju aliran kalor yang diterima air, watt
air
m : debit air, liter/menit
air
c : kalor jenis air, J/kgoC.
Ti : suhu air masuk water heater, oC To : suhu air keluar water heater, oC.
m
u : kecepatan rata-rata fluida mengalir, m/s ρ : massa jenis fluida yang mengalir, kg/ 3
m
d : diameter saluran, m
2.1.9 Laju aliran kalor yang diberikan gas
Kalor yang diberikan gas dapat dihitung dengan persamaan.
= ……….……….(2.3)
gas
q mgascgas
Pada persamaan (2.3) :
gas
m = masa gas elpiji yang terpakai (kg/s)
gas
2.1.10 Efisiensi
Efisiensi water heater dapat dihitung dengan persaman :
% 100 x q q gas air =
η ……….…….(2.4)
Pada persamaan (2.4) :
η : Efisiensi water heater (%)
: Laju aliran kalor yang diterima air, watt
: Laju aliran kalor yang diberikan gas, watt
air
q
qgas
2.2. REFERENSI
Kegiatan rekayasa dan pengembangan water heater untuk memenuhi kebutuhan masyarakat berkembang pesat. Water heater 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 water heater misalnya, LPG, energi listrik, energi matahari, biogas, dan masih banyak lagi. Untuk kapasitas air per menit juga bervariasi, rata – rata water heater yang dijual di pasaran berkapasitas 5 – 8 L/menit, biasanya digunakan dalam rumah tangga, sedangkan untuk kapasitas yang lebih besar biasanya digunakan dihotel.
REU-55RTB, dan water heater Heating Equipment JLG30-BV6 yang karakteristiknya adalah sebagai berikut :
a. Gas water heater Modena GI-6
[image:34.612.70.537.154.673.2]
Gambar 2.7Water heater Modena GI-6
Nama Produk : Modena Negara Pembuat : Italia
Spesifikasi
Model : GI-6
Warna : Putih (GI-6), Inox (GI-6S) Kapasitas maksimum : 6 L/menit
Dimensi Luar : 740 mm x 430 mm x 248 mm
b. Gas water heater Rinnai REU-55RTB
Gambar 2.8Water heater Rinnai REU-55RTB Nama Produk : Rinnai
Negara Pembuat : Japan Spesifikasi
• Gas Input : 0,5 kg/jam
• Model : REU-55RTB
• Dimensi Luar : 369 mm x 290 mm x 138 mm
• Kapasitas Maksimum : 6 L/menit
• Temperatur Maksimum : ± 50°C
c. Water heater Heating Equipment JLG30-BV6
Gambar 2.9Water heater Heating Equipment JLG30-BV6
Negara Pembuat : China
Nama Produk : Smales
Spesifikasi
• Model : JLG30-BV6
• Kapasitas maksimum : 6 L/menit
• Berat : 39 kg
• Dimensi Luar : 760 mm x 430 mm x 320 mm
• Tipe Gas : NG LPG
BAB III
RANCANGAN WATER HEATER
[image:37.612.71.534.119.663.2]3.1 RANCANGAN WATER HEATER
Gambar rancangan water heater dengan menggunakan bahan seng dan pipa tembaga. Disajikan pada Gambar 3.1 sampai Gambar 3.7. Gambar 3.1 memperlihatkan rancangan water heater, 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 water heater tampak dari bawah dan Gambar 3.7 memperlihatkan tinggi water heater.
Gambar 3.2 Lengkungan pipa
Gambar 3.4 Sirip water heater
Cara Kerja dari water heater ini sebenarnya sangat sederhana yaitu sama seperti memasak air. Perbedaanya adalah terletak pada kondisi/keadaan air yang dipanaskan. Pada water heater, air yang dipanaskan mengalir secara terus menerus. Oleh karena itu, agar kalor yang dihasilkan kompor dapat diserap secara maksimal maka dipasang sirip tembaga. Telah diketahui bahwa sirip-sirip tembaga berfungsi sebagai penyerap panas dan mengalirkan panas yang diterima dari nyala api pada pipa tembaga. Pemilihan bahan tembaga sebagai sirip dan pipa tembaga sebagai media untuk aliran air berdasarkan nilai konduktor termal bahan (koefisien perpindahan kalor konduksi) yaitu tembaga murni memiliki harga k = 386 W/m°C dan nilai ekonomimnya.
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.
3.2. PEMBUATAN WATER HEATER
3.2.1 Bahan water heater
a. Pipa tembaga dengan diameter 0,9525 cm sebagai saluran air b. Kawat besi sebagai pengikat sirip tembaga
c. Seng sebagai body water heater
3.2.2. Sarana dan alat-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. Alat penekuk plat, digunakan untuk menekuk lempengan seng.
c. Palu, digunakan saat membuat lubang saluran udara dibagian tabung dalam.
d. Gunting, digunakan untuk memotong seng.
e. Tang, digunakan saat memasang sirip pipa tembaga dengan lengkungan pipa
tembaga.
f. Obeng (- , +), untuk mengencangkan selang yang dipasang di saluran masuk dan
keluar.
g. Penggaris, digunakan saat menggaris agar lebih mudah saat memotong seng.
h. Paku, digunakan untuk membuat lobang saluran udara di tabung dalam.
i. Kawat besi, mengikat atau menyambungkan pipa tembaga dengan lengkungan
k. Alat pembengkok, untuk membengkokkan pipa.
l. Alat pemotong, digunakan dalam pembuatan sirip untuk memotong pipa
tembaga.
3.2.3. Langkah-langkah pengerjaan
3.2.3.1 Persiapan
Sebelum memulai pembuatan water heater, terlebih dahulu harus melakukan persiapan yaitu :
a. Menyiapkan rancangan water heater
Dalam merancang pembuatan desain water heater dapat dilakukan dengan menggambar instalasi tersebut dengan gambar tangan atau menggunakan software-software yang mendukung.
b. Menyiapkan alat-alat dan bahan
Setelah rancangan water heater sudah selesai maka, kita dapat menentukan bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan water heater lalu kemudian, membelinya.
c. Menyiapkan keperluan lainnya
Membeli alat-alat lainnya selain alat yang digunakan untuk membuat pemanas air dan meminta izin atas peminjaman alat di laboratorium.
3.2.3.2 Pengerjaan
a. Melengkungkan pipa
[image:44.612.74.534.243.665.2]b. Memotong pipa tembaga
c. Membuat tabung
Bahan yang digunakan dalam pembuatan tabung adalah seng.
[image:50.612.72.536.161.647.2]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 ke samping.
[image:51.612.71.536.190.609.2]e. Membuat penutup bagian luar bagian atas
Bahan yang digunakan untuk membuat penutup bagian atas masih sama yaitu menggunakan seng. Fungsi dari penutup atas ini adalah sebagai penutup saja 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.
f. Membuat saluran udara
Dalam proses pembakaran sangat diperlukan oksigen, oleh karena itu maka dibuatlah lubang saluran udara, agar kalor yang dihasilkan bisa lebih maksimal. Selain itu, lubang ini juga berfungsi sebagai saluran gas buang.
Gambar 3.18 Lubang saluran udara
g. Pemasangan 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
[image:54.612.70.538.219.603.2]3.3. HASIL PEMBUATAN
Gambar 3.19 memberikan informasi tentang water heater yang sudah disatukan.
Gambar 3.19 Water heater
3.3.1. Kesulitan dalam pengerjaan
a) Pembuatan tabung seng dimana penyambungan seng ini harus dipatri, dan hanya orang ahli dibidang patri yang biasa membuatnya.
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1. SKEMATIS PENGUJIAN
[image:56.612.71.538.129.581.2]Skematis pengujian pada water heater telah tergambar dan dijelaskan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Skema rangkaian alat
memanasi air yang mengalir di dalam water heater. Untuk mengukur suhu air masuk ( input ) dan suhu air keluar menggunakan termokopel digital.
4.2.VARIASI PENELITIAN
Variasi dilakukan terhadap besar kecilnya debit air yang masuk ke dalam pemanas air dengan debit gas yang konstan pada pemanas air.
4.3. PERALATAN PENGUJIAN
4.3.1 Alat – alat yang digunakan
a. Thermokopel, sebagai alat pengukur suhu fluida yang keluar.
b. Kompor dan gas LPG, sebagai pengatur debit gas sekaligus menjadi penyuplai kalor.
c. Kran, sebagai pengatur debit air.
d. Selang air, sebagai penyambung dari kran ke pipa tembaga masuk water heater.
e. Mur dan baut / kawat, sebagai pegunci.
f. Selang karet, sebagai penyambung dari gas ke kompor.
g. Kalkulator dan alat tulis,digunakan untuk menulis dan mengolah data. h. Penyangga,sebagai tumpuan water heater.
i. Stopwatch, sebagai penunjuk waktu.
Gambar 4.2 Tabung gas
4.4. CARA MEMPEROLEH DATA
Data debit air diperoleh dengan mengukur debit air yang mengalir mempergunakan gelas ukur dan stopwatch. Banyaknya air yang mengalir setiap menit dicatat setiap ada perubahan debit. Pengukuran suhu air dilakukan dengan memasang termokopel pada sisi keluar water heater. Suhu air dicatat setiap ada perubahan debit air.
4.5. 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 water heater. b. Hubungan antara debit air dengan laju aliran keluar water heater.
Perhitungan laju aliran kalor dilakukan dengan mempergunakan persamaan (2.1). Untuk memudahkan mendapatkan kesimpulan data-data disajikan dalam bentuk grafik.
4.6. CARA MENYIMPULKAN
BAB V
KARAKTERISTIK WATER HEATER
5.1 HASIL PENGUJIAN
[image:61.612.71.540.263.547.2]Hasil pengujian pemanas air, yang meliputi : debit air, suhu air masuk Ti, suhu air keluar To disajikan pada Tabel 5.1. Pengujian dilakukan pada kondisi tekanan udara luar. Aliran gas pada kompor gas diposisikan pada posisi maksimum. Air yang dipergunakan, adalah air kran.
Tabel 5.1 Hasil Pengujian Pemanas Air No Debit air
(liter/menit)
Suhu air masuk T(°C)
Suhu air keluar
T(°C) ΔT (°C)
1 14 27 45 18
2 12 27 50,2 23,2
3 10,2 27 57,8 30,8
4 9 27 60,2 33,2
5 7,8 27 65,5 38,5
6 7 27 69,8 42,8
7 5,8 27 75 48
8 5 27 78,9 51,9
9 4,4 27 85 58
10 2,8 27 99,9 72,9
5.2. PERHITUNGAN
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 5.1. Data lain yang dipergunakan adalah :
Debit gas (mgas) : 0,8 kg/30 menit 5.2.1. Perhitungan Kecepatan air rata rata um
Perhitungan kecepatan air rata rata um yang mengalir di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan :
s m r air debit pipa penampang luas air debit
um 2 /
π
= =
……….……….(5.1) Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 14 liter/menit. (data lain pada Tabel 5.1). Satuan debit air dijadikan dalam satuan m3/s.
(
)
(
)
m ss m x menit liter air
debit 0.000233 /
60 10 14 14 3 3 3 = = = − …………...…………....(5.2)
Kecepatan air rata rata um :
2 r air debit um π = ...(5.3) s m m x s m um / 2 , 3 004765 , 0 14 , 3 / 000233 , 0 2 2 3 = =
Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.2.
5.2.2.Perhitungan laju aliran massa air, mair
Perhitungan laju aliran massa air m di dalam saluran pipa air mempergunakan persamaan berikut :
(massa jenis)(luas penampang )(kecepa air)
mair = tan
( )
r( )
um2
π ρ
Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 14 liter/menit. (data lain pada Tabe 5.1)
(
)
(
x)
(
)
kg smair 1000 3.14 0,004765 3,2728 / 2
=
=0,233kg /s
Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 5.2.
5.2.3. Perhitungan laju aliran kalor yang diterima air
Perhitungan laju aliran kalor yang diserap oleh air di dalam saluran pipa mempergunakan persamaan :
air
q =(debitair )(kalor jenis air)
(
Tout −Tni)
watt
...(5.5)
(
T T)
wattc
mair air out − in
= .
Sebagai contoh perhitungan, untuk debit air = 14 liter/menit. (data lain pada Tabel 5.1)
(
0,232)(
4179)(
45−27= air q
)
watt watt 8 , 17551 ) 18 )( 528 , 969 ( = =Catatan : 1 watt = J/s
5.2.4. Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan gas
Perhitungan laju aliran kalor yang diberikan oleh gas di luar saluran pipa mempergunakan persamaan :
gas
q =(debitgas )(kalor jenis gas)watt
...(5.6)
gas
=22142,46watt
5.2.5. Efisiensi
Perhitungan Efisiensi kompor gas dapat menggunakan persamaan :
% 100 x q q gas air = η ………...……….(5.7) % 100 46 , 22142 8 , 17551 x = η
= 79,26%
[image:64.612.72.537.178.597.2]Hasil perhitungan lain untuk data yang lain secara lengkap disajikan pada Tabel 5.2
Tabel 5.2 Perhitungan mair dan qair
No Debit air (liter/menit) Suhu air masuk T(°C) Suhu air keluar (°C) ΔT (°C) air m (kg/s) Um (m/s) qair
G h
G
[image:65.612.71.536.151.644.2]G
Gambar 5.2 heater denga
Gambar 5.1 Gambar 5.2 2 4 6 8 10 12
suhu air k
e luar(T out ),°C 0 5000 10000 15000 20000 25000 Jumlah k a lor (q air ),w a tt
2. Gambar 5 an debit air.
1 Hubunga
2 Hubunga suhu air i 0 20 40 60 80 00 20 1 2 0 0 0 0 0 0
1 2 3
5.3 memberi
n debit air d
n debit air input 27 °C
3 4 5
D
qa
3 4 5
D
ikan informa
dengan suhu
dengan laju Tout= 0,297
6 7 8
Debit air (ma
air= -171.9m
6 7 8
Debit air (ma
asi tentang
u air keluar p
u aliran kal 7mair2- 9,566
R² = 0,990
9 10
air), liter/me
mair2+ 3154.m
R² = 0.967
9 10 1
air), liter/me
hubungan eefisiensi watter
pada suhu ai
lor yang dip 6mair+ 121, 0
11 12 13
enit
mair+ 6873.
11 12 13
nit
ir input 27 °C
perlukan pa ,9
14 15 166
14 15 16
C
6
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 E fisiensi ( η ), % G P t s R P u h Gambar 5.3 Pembahasan Dari terhadap suh semakin ren out
T = 0,297m R² = 0,990
Persamaan t
udara luar sa Hasi heater yang
3 Hubunga suhu air i
n :
Gambar 5. hu keluar da ndah. Hubung
air
m 2– 9,566
tersebut, ber
aat itu (sekit l rancangan
berada di p
1 2 3
n debit air d input 27 °C
.1, dapat di ari water hea gan tersebut
6mair + 121,
rlaku untuk 2
tar 1 atm) da water heate pasaran. Wat
η= -0
4 5 6
D
dengan efisie
iperoleh info ater. Semaki t dinyatakan
,9
2,8 liter/men
an pada suhu er yang telah ter heater ya 0,776mair2+ 1
R² = 0
6 7 8
ebit air (mai
ensi water he
formasi bahw in besar debi
dengan pers
nit <mair<14 u air masuk 2
h dibuat dap ang dibuat m 14,24mair+ 3
0,967
9 10 1
ir),liter/men
eater yang di
wa debit air it air, suhu a samaan, 4 liter/menit 27°C. pat bersaing mampu meng 31,04
1 12 13
it
iperlukan pa
r berpengar air yang kelu
t pada tekan
dengan wat ghasilkan su
14 15 166
air keluar sebesar 45°C pada debit : 14 liter/menit. Dipasaran water heater dengan debit 6 liter/menit, suhu air keluar dari water heater berkisar antara 40-80°C. produk lain mampu menghasilkan suhu air keluar : 50°C dan ada juga yang mencapai 65°C dengan debit yang sama.
Dari Gambar 5.2 nampak bahwa besarnya laju aliran kalor yang diterima air bergantung pada debit air yang mengalir. Semakin besar debit air yang mengalir, semakin besar laju aliran kalor yang diterima air (berlaku untuk debit < 9 liter/menit), tetapi setelah debit > 9 liter/menit, semakin besar debit air yang mengalir laju aliran kalor yang diterima semakin rendah. Hubungan antara laju aliran kalor q (dalam watt) dengan debit air (dalam liter/menit), dapat dinyatakan dengan persamaan :
air
q = -171,9 2 + 3154 + 6873. R² = 0,967
air
m mair
Persamaan tersebut, berlaku untuk 2,8 liter/menit < < 14 liter/menit pada tekanan
udara luar saat (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk 27°C. nilai paling tinggi
pada debit seteleh 10,2 liter/menit.
air
m
air
q
ƞ = -0,776 2 + 14,24 + 31,04
R² = 0,967
air
m mair
Persamaan tersebut, berlaku untuk 2,8 liter/menit < < 14 liter/menit pada tekanan
udara luar saat itu (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk 27°C. Nilai efisiensi water heater berkisar antara : 64,2-98,82 %. Nilai efisiensi terbesar sebesar : 98,82 %. Efisiensi water heater 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 daripada udara luar ketika masuk water heater, juga adanya kalor yang terhisap oleh tabung, sehingga suhu tabung lebih tinggi dari keadaan awal.
air
m
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 KESIMPULAN
Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
a. Water heater dapat dibuat dengan baik dan mampu bersaing dengan water heater yang ada di pasaran. Pada debit aliran : 14 liter/menit dan dengan suhu air yang keluar sebesar 45 °C
b. Hubungan antara debit air yang masuk dengan temperatur air yang mengalir dinyatakan dengan persamaan :
out
T
= 0,297 mair2 – 9,566 mair+ 121,9 (mair dalam liter/menit, Toutdalam °C )
R² = 0,990
Persamaan ini berlaku untuk debit 2,8 liter/menit < < 14 liter/menit, pada
tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk 27°C.
air
m
c. Hubungan antara debit air yang masuk dengan laju aliran kalor yang diperlukan dinyatakan dengan persamaan :
air
q = -171,9 2
+ 3154 + 6873 ( dalam liter/menit, dalam watt)
air
R² = 0,967
Persamaan ini berlaku untuk debit 2,8 liter/menit < <.14 liter/menit, pada
tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk 27°C.
air
m
d. Kalor yang diterima air dari water heater berkisar antara: 17551,8 – 14216,96 watt. Jumlah kalor terbesar sebesar : 17551,8 watt.
e. Kalor yang diberikan gas LPG sebesar : 22142,46 watt.
f. Hubungan antara debit air yang masuk dengan efisiensi water heater yang diperlukan dinyatakan dengan persamaan :
ƞ = -0,776 2 + 14,24 + 31,04 ( dalam liter/menit, ƞ dalam % )
R² = 0,967
air
m mair mair
Persamaan ini berlaku untuk debit 2,8 liter/menit < <.14 liter/menit, pada
tekanan udara luar (sekitar 1 atm) dan pada suhu air masuk 27°C.
air
m
6.2 SARAN
Adapun beberapa saran yang dapat menjadikan pengembangan dan perbaikan pembuatan pemanas air :
b. Bentuk sirip berpengaruh terhadap hasil yang diperoleh. kontruksi atau bentuk sirip dirancang sedemikian rupa sehingga optimal dalam memindahkan kalor dari api ke fluida air
c. Besar lubang keluar gas buang berpengaruh terhadap hasil yang diperoleh. Perancangan yang tepat akan memberikan hasil yang optimal
d. Pemilihan diameter dan panjang pipa berpengaruh terhadap hasil yang diperoleh. Pilih sesuai dengan kebutuhan
DAFTAR PUSTAKA
Holman, J.P, 1993, Perpindahan Kalor, Edisi Keenam, Erlangga: Jakarta
Anonim, aptogaz.files.wordpress.com/2007/07/peranan-lpg-di-dapur-anda.pdf) diakses pada tanggal 5 Juli 2012
Anonim,http://www.tokowaterheater.com/,diakses pada tanggal 02 juli 2012
Anonim,http://www.sinar-electric.com/WATER%20HEATER/Water%20Heater%20RINNAI%20REU-55.htm, diakses pada tanggal 02 juli 2012
Anonim, http://teknindogas.wordpress.com/2010/05/25/kompor-gas-tungku-besar-rp-300-000/, diakses pada tanggal 18 Juli 2012
Anonim,http://lpg-3kg.blogspot.com/,diakses pada tanggal 18 Juli 2012
LAMPIRAN
INTISARI
Saat ini air hangat sudah menjadi salah satu kebutuhan yang diperlukan dalam kehidupan masyarakat, dimana orang-orang kota yang berkecukupan, anak kecil, orang sudah lanjut usia membutuhkan air hangat untuk mandi. Air hangat juga dibutuhkan para karyawan atau pekerja yang pulang malam hari di rumah, untuk memulihkan kelelahan akibat kerja. Tulisan ini dibuat dengan tujuan untuk memberikan informasi tentang karakteristik water heater ,antara
lain : (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 aliran kalor (d) menghitung kalor yang
diterima water heater, (e) menghitung kalor gas LPG dan (f) menghitung
efisiensi water heater. Sehingga dengan adanya informasi ini diharapkan dapat membantu dalam pembuatan water heater.
Water heater yang dibuat memiliki dimensi tinggi 90 cm, diameter pada dinding luar 25 cm, diameter pada dinding dalam 20 cm, panjang pipa 20 meter, diameter bahan pipa 3/8 inci, 150 lubang masuk udara pada dinding luar, 1005 lubang pada dinding dalam water heater, dan 6 buah sirip dari pipa berdiameter 3/8 inci. Variasi dilakukanterhadap besar kecilnya debit air yang masuk ke dalam pemanas air dengan debit gas yang konstan pada pemanas air.
Hasil dari penelitian didapatkan (a) Water heater dapat dibuat dengan baik dan mampu bersaing dengan water heater yang ada di pasaran. Pada debit aliran : 14 liter/menit dan dengan suhu air yang keluar sebesar 45 °C, (b) Hubungan antara debit air yang masuk dengan temperatur air yang mengalir
dinyatakan dengan persamaan : = 0,297 2 – 9,566 + 121,9 (
dalam liter/menit, dalam °C ) R² = 0,990, (c) Hubungan antara debit air
yang masuk dengan laju aliran kalor yang diperlukan dinyatakan dengan
persamaan : = -171,9 2+ 3154 + 6873 ( dalam liter/menit,
dalam watt) R² = 0,967, (d) Kalor yang diterima air dari water heater berkisar antara: 17551,8 – 14216,96 watt. Jumlah kalor terbesar sebesar : 17551,8 watt, (e) Kalor yang diberikan gas LPG sebesar : 22142,46 watt, (f) Hubungan antara debit air yang masuk dengan efisiensi water heater yang diperlukan
dinyatakan dengan persamaan : ƞ = -0,776 2 + 14,24 + 31,04 (
dalam liter/menit, ƞ dalam % ) R² = 0,967
out
T mair
air m air m air m air m air q air m out T air
q mair mair mair