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 segiempat.
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 30,37.
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 segiempat.
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.
Gambar 4.2 Termo resistance 3.
Termokopel.
Gambar 4.3. Kotak termokopel. 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. Dimensi Perancangan Alat. Parameter
Dimensi Panjang cangkang
977 mm Diameter dalam cangkang
131,7 mm Diameter luar tabung
12,7 mm Pitch ratio
17 mm Jumlah tabung
37 Baffle cut
5,31; 18,22; 30,37; 43,28 Tebal baffle
2 mm Jarak baffle
40 mm Susunan tabung
Segiempat
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. 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 demin 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 demin 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.
Setiap kali pengamatan, dilakuan dengan cara yang sama pada baffle cut 5,31; 18,22; 30,37; 43,28 dengan jarak baffle 40
mm.
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 menyeluruh. Data eksperimental APK cangkang dan tabung ditabulasi seperti berikut:
Tabel 4.2. Analisa Data. Baffle
Cut Jarak
baffle mm
T
1m
C T
1k
C T
2m
C T
2k
C m
1
kgs m
2
kgs ∆P
kPa 5,31
40 42,8
0,2 0,2
18,22 42,8
0,2 0,2
30,37 42,8
0,2 0,2
43,28 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 Baffle
Cut Jarak
Baffle mm
T
hi
°C T
ho
°C T
ci
°C T
co
°C ∆P
kPa 43.28
40 42.8 38.9
29 33.6
15.494 30.37
40 42.8 38.4
29 33.9
17.161 18.22
40 42.8 37.9
29 34.5
19.220 5.31
40 42.8 37.2
29 34.9
20.495
5.2 Pengolahan Data
Untuk data pengujian pada baffle cut 43,28, dilakukan pengolahan data sebagai berikut:
Fluida dalam tabung tube adalah air dingin, maka diperoleh: C
3 ,
31 2
6 ,
33 29
2 T
T T
co ci
c
° =
+ =
+ =
Sifat-sifat air laut pada temperature T
c
= 31,3°C, dapat diperoleh dari tabel sifat- sifat air laut Mostafa H. Sharqawy [30] tabel lampiran 3, 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 5,5652
31,55 μ
c
= 0,00083 c
pc
= 4032,214 k
c
= 0,61757 Pr
c
= 5,4248 40
0,000698 4034,612
0,62808 4,4852
