Cangkang pada bagian ini digunakan sebagai saluran air. Bahan yang digunakan untuk cangkang pada bagian ini adalah stainless steels. Dimensi
cangkang pada bagian ini adalah diameter cangkang 0,1317 m tebal 4 mm, dan panjang 0,977 m.
Gambar 3.3. Cangkang alat penukar kalor. Pipa tube digunakan sebagai saluran air laut. Bahan yang digunakan
untuk pipa tube adalah tembaga. Dimensi pipa sesuai dengan hasil perhitungan pada bab 3 yaitu diameter luar pipa 0,0127 m, tebal pipa 0,5 mm,
dan panjang pipa 1 m. Serta jumlah pipa adalah 37 buah.
Gambar 3.4. Tabung alat penukar kalor dengan susunan tabung segitiga.
Bagian depan yang tetap front end stationary head cangkang pada bagian ini digunakan sebagai saluran masuk air laut. Bahan yang digunakan untuk pada
bagian ini adalah stainless steels. Dimensi pada bagian ini adalah diameter 0,1317 m, tebal 4 mm, dan panjang 120 mm.
Gambar 3.5. Header alat penukar kalor. Sekat baffle digunakan untuk membuat aliran air didalam shell menjadi
aliran menyilang cross flow. Bahan yang digunakan untuk sekat baffle adalah aluminium. Dimensi sekat baffle adalah diameter sekat 0,1307 m dan
tebal sekat adalah 2 mm. Serta jumlah sekat adalah 37 buah.
Gambar 3.6. Baffle alat penukar kalor dengan baffle cut 32,65.
Tubesheet digunakan sebagai dudukan tabung pada kedua ujung cangkang, yang dipasang diantara cangkang dan header. Bahan yang digunakan untuk
Tubesheet adalah aluminium dengan tebal 2 mm dan diameter luar 170 mm.
Gambar 3.7. Tubesheet alat penukar kalor untuk susunan tabung segitiga.
Baut dan mur digunakan untuk mengikat bagian depan front endheaddengan cangkang serta mengikat bagian ujung belakang rear end head
dengan cangkang. Baut dan mur yang digunakan adalah baut dan mur 10 mm. Jumlah baut dan mur yang digunakan adalah 16 buah
Gambar 3.8. Baut dan mur.
a.
b. Gambar 3.9. Alat penukar kalor yang telah dirakit. a. bagian dalam; b. bagian
luar.
Gambar 3.10. Pola aliran fluida dalam APK.
BAB IV METODE PENELITIAN
4.1. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
4.2. Bahan dan Alat
Bahan-bahan penelitian yang akan dirakit terdiri atas: 1.
Tabung tembaga dengan diameter luar 12,7 mm. 2.
Bahan cangkang terbuat dari stainless steel dengan diameter dalam 131,7 mm.
3. Bahan pelat aluminium sebagai baffle dengan tebal 2 mm.
4. Lem silicon sebagai bahan perekat.
5. Selang plastik yang tahan panas untuk alat ukur tekanan.
6. Pipa cast iron ¾ in.
7. Header dengan terbuat dari stainless steel.
8. Triplek sebagai isolator tanki air.
9. Paking tahan panas dengan tebal 2 mm
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1.
Pompa Sirkulasi, untuk mensirkulasikan air, dengan data-data teknis sebagai berikut:
Model : AQVA 125B
Head : H = 35m
Kapasitas : Q = 42 liter menit Daya
: P = 125 watt Putaran
: 2850 rpm
Gambar 4.1 Pompa Sirkulasi
2. Termo resistance PT 100 ohm, untuk mengukur suhu, dengan data-
data teknis: Diameter
= 0,50 Material
= RTD BuLB Tipe
= PT 100 ohm Continious = 0 – 500
o
C Sensitivitas = 6
μV
o
C
Gambar 4.2 Termo resistance.
3. Panel indikator temperatur dan jarum termokopel.
Gambar 4.3. Panel indikator temperatur. Gambar 4.4. Jarum Termokopel. 4.
Tanki pemanas, tempat untuk memanaskan air.
Gambar 4.5 Tangki Pemanas. 5.
Pemanas air 5000 W, alat pemanas yang dicelupkan kedalam air pada tanki pemanas.
Gambar 4.6. Pemanas air 5000 W.
6. Katup kontrol, untuk mengatur laju aliran air yang mengalir.
Gambar 4.7 Katup Kontrol. 7.
Manometer air pipa U untuk mengukur perbedaan tekanan dalam cangkang.
Gambar 4.8 Manometer Air. 8.
Katup, elbow, water mur, dan sambungan pipa.
4.3 Dimensi Utama Penelitian
Maka dimensi utama APK cangkang dan tabung yang akan digunakan adalah sebagai berikut:
Tabel 4.1. Perancangan Alat. Parameter
Dimensi Panjang cangkang
977 mm Diameter dalam cangkang
131,7 mm Diameter luar tabung
12,7 mm Pitch
17,5 mm Jumlah tabung
37 Baffle cut
32,65 Tebal baffle
2 mm Jarak baffle
40mm; 44mm; 49mm; 55mm; 63mm; dan73 mm
Susunan tabung Segitiga
Susunan beberapa komponen peralatan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 4.9.
Gambar 4.9. Skema alat uji penelitian.
Keterangan Gambar : 1.
Katup bola. 2.
Manometer U. 3.
Tangki air. 4.
Pemanas. 5.
Termokopel. 6.
Alat penukar kalor cangkang tabung. 7.
Pompa sirkulasi.
4.4. Pelaksanaan Penelitian
4.4.1. Persiapan Pendahuluan 1. Jarak baffle diatur sesuai yang diinginkan lampiran hal. 133-135.
2. Alat dan bahan penelitian dirangkai menjadi peralatan yang siap. dipergunakan. Termokopel dipasang pada titik yang telah direncanakan dan
dihubungkan dengan alat penunjuk suhu, demikian juga pemasangan alat ukur tekanan, flowmeter dan katup sebagai pengatur aliran.
4.4.2. Tahap pengambilan data
Dapat dilaksanakan setelah seluruh tahap persiapan rampung. Pengambilan data diawali dengan:
1. Memanaskan lebih dahulu air di dalam tangki pemanas dengan menghidupkan heater, sementara katup tetap ditutup agar proses pemanasan
air berlangsung cepat. Setelah beberapa lama maka pompa air
demineralisasi dijalankan beberapa kali untuk mensirkulasikan air panas agar suhu air pada sistem menjadi seragam.
2. Setelah suhu air dalam tangki penampung mencapai suhu pengujian 42,8
o
C kemudian pompa air demineralisasi dijalankan secara kontinu selama
pengujian, demikian juga laju aliran diatur pada katup sebesar 0,2 kgs. 3. Kemudian pompa air laut dijalankan dengan kapasitas 0,2 kgs.
4. Setelah besaran-besaran dari penunjukan alat ukur menjadi stabil, maka pencatatan besaran-besaran tersebut dapat dilakukan dan hasilnya diambil
sebagai data pengamatan penelitian. 5. Untuk Setiap pengamatan, dilakuan dengan cara yang sama pada
jarak,44,49,55,63,73 mm dengan baffle cut 32,65.
4.5. Analisa Data
Dengan menggunakan persamaan-persamaan yang diberikan dalam tinjauan pustaka, data hasil pengukuran digunakan untuk menghitung bilangan Reynold,
bilangan Nusselt, koefisen perpindahan kalor konveksi menyeluruh. Analisa eksperimental APK cangkang tabung yang telah dibuat kemudian ditabulasi
seperti berikut: Tabel 4.2 Analisa Data
Jarak baffle
mm Baffle Cut
T
1m
C T
1k
C T
2m
C T
2k
C m
1
kgs m
2
kgs ∆P kPa
40 32,65
42,8 0,2
0,2 44
42,8 0,2
0,2 49
42,8 0,2
0,2 55
42,8 0,2
0,2 63
42,8 0,2
0,2 73
42,8 0,2
0,2
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
5.1 Data Hasil Pengujian
Adapun data yang diperoleh dari hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium, adalah sebagai berikut:
Tabel 5.1. Data Pengujian Jarak
Baffle mm
Baffle Cut
T
hi
°C T
ho
°C T
ci
°C T
co
°C ∆P
kPa 40
32.65 42.8 38.2 29
34.1 19.318
44 32.65 42.8 38.7
29 33.7
17.945 49
32.65 42.8 39.1 29
33.4 16.670
55 32.65 42.8 39.8
29 32.9
15.984 63
32.65 42.8 40.6 29
32.4 13.238
73 32.65 42.8 41.3
29 32.1
12.458
5.2 Pengolahan Data
Untuk data pengujian pada jarak baffle 40 mm, dilakukan pengolahan data sebagai berikut:
Fluida dalam tabung adalah air dingin, maka diperoleh: C
55 ,
31 2
1 ,
35 29
2 T
T T
co ci
c
° =
+ =
+ =
Sifat-sifat air laut pada temperature T
c
= 31,5°C, dapat diperoleh dari tabel sifat- sifat air laut Mostafa H. Sharqawy [31], dengan interpolasi, maka:
Tabel 5.2. Sifat-sifat air laut pada salinitas 29,2 gkg T °C
μ kgm.s c
p
Jkg.K k Wm.K
Pr 30
0,000849 4031,856
0,616 5,565
31,55 μ
c
= 0,000826 c
pc
= 4032,283 k
c
= 0,6179 Pr
c
= 5,398 40
0,000698 4034,612
0,628 4,485
