unduh

Acara 3
ELEMEN PEMANAS
A. Tujuan
1. Memahami kerja dan pengukuran dari elemen pemanas
2. Mendapatkan laju proses pemanasan oven pengering tanpa beban
B. Dasar Teori
Elemen pemanas merupakan piranti yang mengubah energi listrik menjadi energi
panas melalui proses Joule Heating. Prinsip kerja elemen panas adalah arus listrik yang
mengalir pada elemen menjumpai resistansinya, sehingga menghasilkan panas pada
elemen.
Persyaratan elemen pemanas antara lain :
1. Harus tahan lama pada suhu yang dikehendaki.
2. Sifat mekanisnya harus kuat pada suhu yang dikehendaki.
3. Koefisien muai harus kecil, sehingga perubahan bentuknya pada suhu yang
dikehendaki tidak terlalu besar.
4. Tahanan jenisnya harus tinggi.
5. Koefisien suhunya harus kecil, sehingga arus kerjanya sedapat mungkin konstan.
Gambar 1. Elemen Pemanas
Hal yang dipertimbangkan dalam pemilihan elemen pemanas:
1. Maximum element surface temperature (MET)
2. Maximum Power/Surface Loading
 area radiasi permukaan elemen, diyatakan dalam (Watt/cm2)
MET, adalah suhu yang dicapai saat bahan elemen mulai mengalami perubahan
bentuk atau saat umur hidup bahan elemen menjadi singkat yang mengakibatkan
elemen menjadi putus atau hubung singkat. Semakin tinggi MET maka akan semakin
tinggi pula Maximum Power Loading.
3 klas/tipe elemen pemanas yang umum dipakai:
1. Metallic
2. Silicon carbide (SiC)
3. Molybdenum disilicide (MoSi2)
Pada tipe metallic, bahan yang digunakan untuk elemen pemanas antara lain :
1. Nichrome/nickel-chromium (NiCr): wire and strip
2. Kanthal / iron-chromium-aluminum (FeCrAl) : wires
3. Cupronickel (CuNi): alloys for low temperature heating
Pada klas metallic, sebagian besar elemen pemanas menggunakan bahan nichrome
80/20 (80% nikel, 20% kromium) dalam bentuk kawat, pita, atau strip. 80/20 nichrome
merupakan bahan yang baik, karena memiliki ketahanan yang relatif tinggi dan
membentuk lapisan kromium oksida ketika dipanaskan untuk pertama kalinya, sehingga
bahan di bawah kawat tidak akan teroksidasi, mencegah kawat terputus atau terbakar.
Perhitungan daya elemen pemanas menggunakan prinsip hukum ohm seperti
terlihat pada gambar 2.
P = V . I dengan P = Daya (VA)
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (ampere)
Gambar 2. Hubungan antara daya, tegangan, arus, dan resistansi
Laju perubahan suhu dinyatakan dalam:
dT T2  T1

dt
t 2  t1
C. Metodologi
C.1. Alat dan bahan
1.
2.
3.
4.
5.
Oven pengering dengan elemen pemanas
Temometer infra merah
Kertas putih
Voltmeter dan Amperemeter (Watt meter)
Stopwatch
C.2. Cara kerja
1. Pasangkan alat pengukur tegangan dan arus pada elemen pamanas yang terdapat
pada oven pengering seperti terlihat dalam skema berikut.
A
Sumber
listrik
V
Elemen
pemanas
2. Pasangkan kertas putih di ruangan oven pengering sebagai media untuk pengukuran
suhu dengan menggunakan termometer infra merah.
3. Ukur dan catat nilai resistansi dari elemen pemanas (pengukuran dilakukan sebelum
elemen pemanas dihubungkan dengan sumber listrik.
4. Hubungkan elemen pemanas ke sumber listrik. Ukur dan catat nilai (dalam lembar
data kerja) setiap 30 detik selama 20 menit:
a. Waktu
: menggunakan stopwatch
b. Tegangan : menggunakan voltmeter
c. Arus
: menggunakan amperemeter
d. Suhu
: menggunakan termometer inframerah
C.3. Analisa
1. Tentukan besarnya laju / perubahan daya listrik terhadap waktu yang digunakan
elemen dalam memanaskan ruangan oven pengering.
2. Tentukan besarnya laju / perubahan suhu terhadap waktu karena pemanasan yang
diberikan elemen pemanas.
LEMBAR DATA
1. Nilai resistansi terukur elemen pemanas =
2.
No
Waktu (menit)
Suhu (C)
Volt (V)
Arus (A)
1
2
3
Purwokerto,
Mengetahui,
Asisten Praktikum