50
yang mempengaruhi selain dari variabel bebas yang telah ditentukan. Variabel kontrol dalam penelitian ini adalah :
1. Alat penukar kalor tiga saluran dengan aliran terbagi 2. Isolasi pada alat penukar kalor
3. Alat ukur yang digunakan
3.6 Instrumen Penelitian 3.6.1 Bahan Penelitian
3.6.1.1 Sumber Air Panas
Air panas diperoleh dari tangki yang mempunyai drum heater sebagai pemanas dan terdapat termostat untuk mengatur temperatur pada drum heater.
Temperatur yang dibutuhkan untuk air panas 40 – 60 °C. Untuk menjaga kestabilan temperatur pada tangki air panas maka tangki diisolasi dengan
glasswool setebal ±8 cm dan dilapisi dengan aluminium foil.
3.6.1.2 Sumber Air dingin
Air dingin diperoleh dari tangki yang diisi es batu dan air pdam. Penggunaan es balok diharapakan memeberikan temperatur yang stabil pada air
dengan suhu 3 - 30°C. Untuk menjaga kestabilan temperatur pada tangki air dingin tangki diisolasi dengan glasswall setebal ±5 cm dan dilapisi dengan
aluminium foil.
3.6.2 Alat
Dalam penelitian ini alat yang digunakan sebagai berikut : 1.
Alat penukar kalor Dalam penetuan suatu efektifitas dan Ntu dari sebuah alat penukar kalor
diperlukan beberapa titik pengukuran temperatur dan laju volume aliran fluidanya. Nilai efektifitas ditentukan beberapa kali dengan perubahan kecepatan aliran pada
Universitas Sumatera Utara
51
masing-masing saluran dan temperatur kemudian dibandingkan dengan teori dasar yang diperoleh oleh C.L.Ko dan G.L. Wedekind.
Alat penukar kalor tiga saluran aliran terbagi menggunakan pipa tembaga dengan diameter luar D
o
12,7 mm, 9,53 mm dan 6,35 mm dengan masing- masing ketebalan 0,77 mm, 0,77 mm dan 0,89 mm dengan panjang 1,22 m,
kemudian agar meminimalisir masuknya udara kedalam alat penukar kalor terdapat kabel tembaga dengan diameter 0,6 mm.
Pengujian dilakukan dengan memberikan aliran fluida laminar. Untuk memperoleh aliran yang telah berkembang penuh maka pada pipa masukan
diberikan sambungan saluran dengan diameter yang tidak berbeda jauh dan panjang minimal lebih dari 10 kali diameter pipa alat penukar kalor tersebut.
Gambar 3.1. Alat penukar kalor tiga saluran dengan aliran terbagi :
konfigurasi aliran searah untuk aliran berlawanan, pengukur aliran sebelah kiri saluran 1 dipindahkan ke sebalah kanan saluran 1, dan arah aliran dalam
saluran pertama juga diubah
2. Alat Ukur, meliputi :
a. Termokopel,
Universitas Sumatera Utara
52
Pengukuran temperatur dilakuakan pada fluida air yang mengalir pada alat penukar panas. Termokopel menggunakan sensor dengan tipe K, tipe ini
dengan bahan Nickel chromium kutub +, Nickel aluminium kutub - dan konstanta yang mempunyai daya tahan terhadap korosi. Jangkauan
pengukuran dari termokopel ini adalah -200 sd 1372 °C. Adapun gambar termokopel type K, sebagai berikut :
Gambar 3.2. Termokopel Type K
Pada pengujian jumlah pengukuran temperatur pada penukar panas berjumlah lima buah, yaitu T
1in
, T
sin
, T
1out
, T
2out
, T
3out
. Adapun penempatan termokopel pada tabung, sebagai berikut :
Gambar 3.3. Penempatan kabel termokopel tipe K pada tabung
b. Data acquisition module type 18200-400 Akuisisi data berfungsi untuk menkonversikan besaran fisis sumber data
ke bentuk sinyal digital dan diolah oleh suatu komputer. Dalam hal ini data akuisisi menkorversikan bentuk sinyal digital ke komputer dari sensor
Universitas Sumatera Utara
53
termokopel tipe K, yang kemudian diolah oleh software Instacall dan Tracerdaq di komputer. Adapun gambar Data acquisition module type
18200-400, yaitu :
Gambar 3.4 Data acquisition module type 18200-400
Sumber : http:www.omega.com c. Flowmeter,
Pengukuran aliran fluida menggunakan 3 water flowmeter dengan 2 tipe flowmeter, yaitu :
Waterflow sensor + Arduino Uno R3
Pengujian ini menggunakan 2 buah Waterflow sensor yang diletakkan pada aliran keluar saluran 2 dengan aliran masuk saluran 1. Adapun gambar waterflow
sensor, sebagai berikut :
Gambar 3.5. WaterFlow sensor
Sumber : https:statics3.seeedstudio.com
Universitas Sumatera Utara
54
Adapun Spesifikasi waterflow sensor adalah : −
kapasitas aliran 0 – 6 litermenit −
ketahanan temperatur -25°C - 80°C −
Ketahanan tekana fluida 2 MPa −
Power Input 5VDC −
Kabel merah : power supply ; kabel hitam : Grounding; Kabel kuning : sinyal pulse
Pada waterflow sensor pembacaan sinyal pulse menggunakan rangkaian Arduino Uno R3 yang berfungsi untuk membaca sensor dari flowmeter dalam
bentuk sinyal digital ke komputer atau LCD, adapun rangkaian waterflow sensor, arduino Uno R3 dan LCD , yaitu :
Gambar 3.6. Rangkaian water flow sensor dan Arduino Uno R3 Sumber : https:partelektrik.files.wordpress.com
Setelah merangkai waterflow sensor dengan Arduino Uno R3 dan LCD maka untuk membaca data dari arduino menggunakan software arduino
kemudian diperlukan coding untuk pembacaan data ke arduino, sebelum membuat coding waterflow sensor perlu di kalibrasi, untuk mendapatkan
factor calibrate dan formula coding. Hasil kalibrasi waterflow sensor, diperoleh faktor kalibrasi 4,5.
Universitas Sumatera Utara
55
Gambar 3.7. Display LCD dan Arduino Uno R3 pada waterflow sensor
Liquid Flowameter Mc Millan
Liquid flowmeter merupakan alat ukur aliran yang didesain menggunakan putaran microturbine, jenis turbin yang digunakan turbin pelton dengan ukuran
diameter 16 mm dan ketebalan 0,75 mm. Ketika aliran mengalir ke flowmeter akan menggerakan roda turbin, terdapat led sinar infra merah dan phototransistor
untuk membaca sinyal pulse dari putaran microturbine yang nantinya akan ditampilkan di lcd liquid crystal display.
Flowmeter akan diletakkan pada aliran masuk saluran 2 aliran terbagi saluran 3. Adapun gambar Liquid flowmeter sebagai berikut :
Gambar 3.8. Liquid flowmeter
Universitas Sumatera Utara
56
Adapun spesifikasi Liquid flowmeter, sebaagi berikut : −
Type liquid flowmeter Mc. Millan range 8 −
Akurasi : 5 F.S −
Ketahanan tekanan fluida : 100 psig −
Ketahanan tempertur : 0 – 80°C −
Terdapat 4 pin kabel : pin 1 : power suplay; pin 2 : outpit signal; pin 3 : grounding, pin 4 : tidak digunakan.
− Power : 12 VDC
− Output signal : 5VDC
− Kapasitas aliran : 0 – 5 litermin
3. Drum Heater
Air panas diperoleh dari tangki yang mempunyai drum atau disebut drum heater. Adapun gambar drum heater, sebagaii berikut :
Gambar 3.9. Drum Heater
Spesifikasi drum heater sebagai berikut : −
Input tegangan : 120 atau 240 V −
Input watt : 1500 W atau 2000 W
4. Pompa aquarium sentifugal
Universitas Sumatera Utara
57
Dibutuhkan 2 buah pompa pada alat pengujian ini, masing-masing pompa digunakan untuk mengalirkan fluida panas ke saluran 1, dan mengalirkan fluida
dingin ke saluran 2 dan 3 pada alat penukar kalor. Adapun gambar pompa sentrifugal, sebagai berikut :
Gambar 3.10. Pompa aquarium sentrifugal
Spesifikasi pompa aquarium sebagai berikut : Merk : Armada pump
Arus : 220 – 240 V ; Frekuensi : 50 Hz Watt : 60 W
Max. Kecepatan aliran : 3000 LH
3.7 Set Up Eksperimen Set up eksperimen seperti pada Gambar 3.13., data yang diperoleh dari
