42
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Pembuatan
3.1.1 Tempat Pembuatan Tempat pembuatan merupakan lokasi pengerjaan alat dibuat. Pembuatan
alat dibua t di Marindal, Medan, Sumatera Utara.
3.1.2 Waktu Pembuatan Waktu pembuatan yang dibutuhkan adalah 30 hari, yaitu pada 23Mei 2016
– 25 Juni 2016
3.2 Menghitung Dimensi Alat Penukar Kalor Shell and Tube
Sebelum membuat desain alat penukar kalor, terlebih dahulu dihitung dimensinya dengan data-data yang telah ada sesuai dengan fungsi dari alat
penukar kalor itu tersebut sebagai pemanas air. Penghitungan dimensi alat dapat dilakukan melalui perumusan-perumusan dan konsep desain yang sesuai dengan
literature.
3.3Membuat Desain Alat Penukar Kalor Shell and Tube
Dalam mengkonstruksi alat penukar kalor shell and tube satu laluan cangkang dan dua laluan tabung, terlebih dahulu membuat desain dan dimensi
dari rangka alat penukar kalor shell and tube yang akan dibuat.
3.4 Menggambar Desain Dengan Autocad
Autocad adalah salah satu software yang digunakan untuk menggambar teknik, misalnya untuk perancangan suatu bangunan atau konstruksi denah,
tampak, potongan, dsb. Software ini memiliki kemampuan dalam pengolahan gambar berbentuk dua atau tiga dimensi.
Pada perancangan alat penukar kalor ini, penulis menggunakan software autocad. Hasil gambar dan desain alat penukar kalor ini dapat dilihat pada
lampiran.
Universitas Sumatera Utara
43
3.5 Penyiapan Alat dan Bahan
Pada tahap ini dilakukan pencarian dan pengumpulan bahan-bahan yang diperlukan dalam pengkonstruksian alat penukar kalor ini. Berikut adalah alat dan
bahan–bahan yang diperlukan dalam pengkonstruksian alat penukar kalor
3.5.1 Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1.
Gunting Alat ini digunakan untuk menggunting alluminium foil dan
glasswool. Gambar 3.1 berikut ini adalah gambar gunting yang digunakan.
Gambar 3.1 Gunting
2. Termometer Digital
Untuk mengetahui besar temperatur masuk dan keluar pada fluida panas dan fluida dingin yang terjadi dalam alat penukar kalor digunakan
alat pengukur temperatur yaitu termometer digital. Dimana temperatur yang terukur akan tertampil pada layar temometer tersebut. Berikut pada
gambar 3.2 adalah gambar dari termometer digital tersebut.
Universitas Sumatera Utara
44
Gambar 3.2 Termometer digital
3. Water Heater
Heater digunakan untuk memanaskan fluida yang akan digunakan sebagai fluida panas. Gambar 3.3 berikut ini adalah gambar heater yang
digunakan untuk memanaskan fluida panas.
Gambar 3.3 Water Heater
4. Alluminium Foil Kraft Paper
Alluminium foil Kraft Paper digunakan untuk membungkus alat penukar kalor shell and tube setelah glass wool, agar panas tidak keluar
pada saat percobaan. Gambar 3.4 dibawah ini adalah gambar aluminium foil kraft paper yang digunakan.
Universitas Sumatera Utara
45
Gambar 3.4 Alluminium Foil Kraft Paper
5. Flowmeter
Alat ukur ini fungsi untuk mengukur besar kapasitas aliran yang terjadi pada tabung sebagai fluida panas dan cangkang sebagai fluida
dingin. Berikut adalah gambar dari flowmeter. Gambar 3.5 berikut adalah gambar flowmeter yang digunakan pada rangkaian alat penukar kalor
sebagai pengukur debit aliran fluida
Gambar 3.5 Flowmeter 6.
Pompa Dalam penelitian ini terdapat dua pompa yang digunakan yaitu pompa
untuk fluida dingin dan pompa untuk fluida panas. Pompa ini berfungsi untuk mengalirkan kedua fulida baik melalui tabung maupun cangkang
dengan kapasitas aliran yang diatur melalui pompa sesuai dengan yang diinginkan. Gambar 3.6 berikut adalah gambar pompa fluida yang
digunakan:
Universitas Sumatera Utara
46
Gambar 3.6 Pompa 7.
Laptop Alat ini digunakan untuk melakukan perhitungan secara simulasi
dengan menggunakan software yaitu microsoft excel. Gambar 3.7 berikut adalah gambar laptop yang digunakan:
Gambar 3.7 Laptop
Universitas Sumatera Utara
47
3.5.2 Bahan
Berikut ini adalah bahan-bahan yang diperlukan dalam pengerjaan alat penukar kalor.
1. Plat Besi
Plat besi nantinya digunakan untuk membuat tangki sebagai tempat penampungan fluida. Berikut plat besi ditunjukkan pada gambar 3.8 berikut
ini:
Gambar 3.8 Plat Besi 2.
Glasswool Glasswool digunakan untuk melapisi shell and tube untuk
meminimalisir panas yang keluar atau sebagai isolator. Gambar glass wool yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.9 berikut ini:
Gambar 3.9 Glasswool
3. Besi Segi Empat
Besi segi empat digunakan untuk membuat rangka dari alat penukar kalor. Gambar 3.10 dapat kita lihat besi segi empat yang
digunakan untuk membuat rangka dari alat penukar kalor:
Universitas Sumatera Utara
48
Gambar 3.10 Besi Segi Empat 4.
Pipa Tembaga Pipa tembaga digunakan sebagai tempat mengalirnya fluida dingin.
Gambar 3.11 berikut adalah pipa tembaga yang digunakan sebagai tabung dari alat penukar kalor:
Gambar 3.11 Pipa Tembaga 5.
Stop Keran Ball Valve Digunakan untuk membuka dan menutup aliran fluida. Ball valve
yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.12 berikut ini
Gambar 3.12 Stop Keran Ball Valve
Universitas Sumatera Utara
49
6. Pipa Stainless steel
Pipa stainless steel diguakan untuk membuat cangkang alat penukar kalor. Pipa stainless steel yang digunakan ditunjukkan pada
gambar 3.13 berikut ini:
Gambar 3.13 Pipa Stainless steel 7.
Fitting pipa Pipa fitting digunakan untuk menyambung pipa pada bagian ujung
belokan dua arah. Pipa fitting yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.14 berikut ini:
Gambar 3.14 Fitting Pipa
8. Packing TBA
Packing TBA digunakan sebagai seal rear head, front head dan flens dari alat penukar kalor agar tidak terjadi kebocoran. Packing TBA
yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.15 dibawah ini:
Universitas Sumatera Utara
50
Gambar 3.15 Packing TBA
9. Lem Packing
Lem packing berupa silikon yang berfungsi sebagai perekat juga untuk mengisi ruang-ruang kosong pada packing TBA agar tidak terjadi
kebocoran. Lem packing ditunjukkan pafa gambar 3.16 berikut ini:
Gambar 3.16 Lem Packing TBA
10. Lem Dextone
Lem dextone digunakan untuk merekatkan tabung dengan pelat tabung. Lem dextone tahan panas ditunjukkan pafa gambar 3.17 berikut
ini:
Gambar 3.17 Lem dextone
Universitas Sumatera Utara
51
11. Air Belerang
Air belerang digunakan sebagai fluida panas yang mengalir melalui cangkang. Dalam perancangan yang dilakukan, air belerang diambil
langsung dari salah satu pemandian air panas yang terdapat di daerah desa Semangat Gunung, Tanah Karo, yaitu pemandian air panas Alam Sibayak.
Air belerang kemudian diuji di laboratorium Kimia-Fisika Universitas Sumatera Utara untuk mendapatkan nilai viskositas dan densitas dari air
belerang. Peralatan yang digunakan untuk mengukur viskositas dari air belerang adalah Viskometer Ostwald. Berikut pada gambar 3.18 adalah
gambar dari viskometer Ostwald.
Gambar 3.18 Viskometer Ostwald Sedangkan untuk menghitung densitas air belerang menggunakan
Piknometer. Berikut pada gambar 3.19 gambar dari Piknometer yang digunakan.
Gambar 3.19 Piknometer
Universitas Sumatera Utara
52
Data viskositas dan densitas air belerang yang diperoleh adalah sebagai berikut:
Tabel 3.1 Nilai Viskositas Air Belerang
No Sampel Pada Suhu
Viskositas cP
1 30
o
C 0,928
2 40
o
C 0,847
3 50
o
C 0,768
4 60
o
C 0,683
5 70
o
C 0,602
Tabel 3.2 Nilai Densitas Air Belerang
No Sampel Pada Suhu
Densitas grml
1 30
o
C 1,01
2 40
o
C 1,005
3 50
o
C 1,004
4 60
o
C 1,001
5 70
o
C 1,00099
Dari tabel diatas dapat dilihat nilai viskositas dan densitas dari air belerang yang akan digunakan sebagai acuan perancangan alat penukar
kalor. Karena melihat viskositas dan densitas dari air belerang yang mendekati air, maka untuk sifat-sifat fisik air belerang yang lain dianggap
sama dengan sifat fisik air kecuali nilai viskositas dan densitasnya.
12. Air
Air digunakan sebagai fluida dingin yang dialirkan melalui tabung. Air tersebut yang akan dipanaskan dan digunakan sebagai air basuhan
mandi pada pemandian air panas daerah desa Semangat Gunung, Tanah Karo. Data yang diperlukan dari air adalah temperatur dan sifat-sifat fisik
air yang akan digunakan sebagai acuan awal perancangan. Untuk temperatur air, diukur menggunakan termometer digital dan didapatkan
Universitas Sumatera Utara
53
suhu 25
o
C. Sedangkan untuk sifat-sifat fisik air didapatkan dari tabel properties air dan dapat dilihat pada lampiran B.
3.6 Skema Alat Penukar Kalor
Berikut adalah skema dari alat penukar kalor yang dibuat:
Gambar 3.20 Skema Alat Penukar Kalor
3.7 Diagram Alir Pembuatan Alat
Dalam rancang bangun sebuah alat penukar kalor, diperlukan tahapan- tahapan dalam proses pembuatannya sehingga mengh
asilkan sebuah model jadi yang sesuai dengan yang diinginkan. Tangki
Fluida Dingin Tangki
Fluida Panas
Tangki Penampungan
fluida panas Fluida Panas
Pompa Pompa
Stop Keran Stop Keran
Flowmeter Flowmeter
Fluida Dingin Tangki
Penampungan Fluida Dingin
Universitas Sumatera Utara
54
Gambar 3.21 Diagram alir pengolahan data Penelitian
Mulai
Studi Literatur
Apakah alat berfungi
dengan baik? Perhitungan Dimensi alat penukar kalor
Selesai
Ya Tidak
Pengukuran Suhu Fluida
Menggambar desain dengan Autocad
Perakitan Alat Penukar Kalor Identifikasi masalah
Universitas Sumatera Utara
55
BAB IV PERANCANGAN DIMENSI ALAT PENUKAR KALOR
4.1 Identifikasi Pengaplikasian Alat Penukar Kalor
