BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.3 Alat Penelitian
Spesifikasi alat penelitian :
a) Alat penukar kalor saluran persegi bercelah sempit
• Konstruksi : penukar kalor pipa konsentrik satu laluan (one pass concentric tube heat exchanger)
• Bahan pipa (tube) :
- Pipa dalam (inner tube) dan pipa luar (outer tube) : Aluminium • Dimensi
- inner tube : sisi luar 18,50 x 18,50 mm sisi dalam 17,20 x 17,20 mm - outer tube : sisi luar 23,05 x 23,05 mm
sisi dalam 21,75 x 21,75 mm - panjang inner tube : 2.702 mm
- panjang outer tube : 1.938 mm
-ukuran celah annulus : 2,42 mm dengan diameter hidrolik: 4,55 mm. • Jarak antar pressure tap : 2.018 mm.
• Arah aliran : counter flow (aliran berlawanan arah) - inner tube : air panas dengan arah aliran horisontal
- outer tube/annulus : air dingin aliran horisontal berlawanan arah dengan aliran air panas.
48
Gambar 3.1. Skema penukar kalor pipa konsentrik satu laluan dengan twisted tape insert.
17,20 18,05 21,75 23,05
commit to user
Gambar 3.2. Penukar kalor pipa konsentrik satu laluan.
Gambar 3.3. Penukar kalor tanpa twisted tape insert.
commit to user
Gambar 3.5. Penukar kalor dengan perforated twisted tape insert. b) Sisipan pita terpilin (Twisted tape insert)
Classic twisted tapeinsertterbuat dari bahan aluminium strip dengan tebal 0,76 mm dan lebar 12,61 mm yang dipuntir sedemikian rupa sehingga berbentuk sebuah pilinan yang mempunyai panjang pitch 50,35 mm sehingga twist ratio-nya sebesar 4,0. Sedangkan perforated twisted tape insert terbuat dari bahan dan ukuran yang sama dengan classic twisted tape insert, dengan panjang pitch 50,35 mm dan twist ratio 4,0 di mana dilubangi dengan diameter lubang divariasi sebesar 4,0 mm dan 6,5 mm.
Gambar 3.6.(a) Classic twisted tape insert, (b) Perforated twisted tape insert dengan lubang 4 mm, (c) Perforated twisted tape insert dengan lubang 6,5 mm.
commit to user c). Flange
Flange ini terbuat dari bahan nylon yang berfungsi untuk menyangga pipa dalam dan pipa luar agar tetap konsentrik (sehingga lebar celah annulus seragam). Flange dibuat melalui proses pengeboran dan pembubutan dari nylon yang berbentuk silinder. Pembubutan luar dilakukan untuk meratakan dan menghaluskan permukaan nylon. Nylon kemudian dibor pada bagian tengahnya hingga mencapai diameter tertentu. Setelah itu, nylon dibor dalam hingga mencapai diameter yang diinginkan, seperti ditunjukan pada gambar 3.7 di bawah:
90° 60,00 1 7 ,2 0 2 3 ,0 5 2 1 ,7 5 9,33 9,33 6,00 30,00 10,00 3 0 ,0 0 (a) (b)
commit to user
Gam
Gamb
2 8
ambar 3.8. Instalasi alat penelitian tampak depan.
ambar 3.9. Instalasi alat penelitian tampak belakang
5 6 7 4 10 1 9 ng. 3
commit to user Keterangan gambar 3.8 dan 3.9 :
1. Penukar kalor 2. Bak air panas
3. Bak air dingin (bawah) 4. Rotameter
5. Manometer
6. Temperature controller
7. MCB pompa air dingin dan air panas 8. Penjebak air
9. Pemanas air
commit to user
commit to user
commit to user
Gambar 3.1
d). Termokopel
Untuk mengukur [Chromel (Ni-Cr alloy hingga 1.200°C. Term temperatur air panas tube berjumlah 10 bua tube), dan pada sisi termokopel dilem m (hardener) warna mer
(a) Gambar 3.13. (a) L
.12. Gambar 3D instalasi alat penelitian tampak sam
gukur temperatur, digunakan termokopel alloy)/Alumel (Ni-Al alloy)] tersedia untuk rentan
ermokopel ini dipasang pada sisi inner tube (unt as masuk dan keluar dari inner tube), pada dindi buah (untuk mengukur temperatur rata-rata dindi isi keluar dan masuk air dingin di annulus menggunakan lem araldite yang terdiri
erah dan resin (warna putih).
a) (b)
) Lem araldite ; (b) Konektor termokopel dan termok samping.
l tipe-K. Tipe-K ntang suhu −200 °C (untuk mengukur dinding luar inner dinding luar inner annulus. Pemasangan diri dari pengeras
commit to user
Pemasangan termokopel untuk mengukur temperatur air masuk dan keluar penukar kalor baik itu untuk air dingin maupun air panas dan mengukur tamperatur dinding luar pipa dalam dapat dilihat pada gambar 3.14 dan gambar 3.15 berikut ini :
Gambar 3.14. Skema pemasangan termokopel untuk mengukur temperatur air masuk dan keluar di inner tube dan outer tube.
Gambar 3.15. Skema pemasangan termokopel untuk mengukur temperatur dinding luar pipa dalam.
Gambar 3.16. Pemasangan termokopel pada penukar kalor sejumlah 14 titik pemasangan.
e). Thermocouple reader
Alat ini digunakan untuk menunjukkan temperatur yang diukur oleh termokopel.
commit to user
Gambar 3.17Thermocouple reader.
f). Pompa sentrifugal
Pompa sentrifugal digunakan untuk memompa air dari tangki air masuk ke dalam alat penukar kalor melalui pipa–pipa. Pompa yang digunakan sebanyak dua buah yaitu untuk memompa air panas dan air dingin.
Tabel 3.1 Spesifikasi pompa DAB
Model AQUA 125 A – pompa sumur dangkal ( non otomatis ) Kapasitas Max : 37 ltr/min Size : 1”x1”
Daya hisap : 9 meter OUTPUT : 125 Watt
Daya dorong : 15 meter V/HZ/PH : 220/50/1
Total Head : 24 meter RPM : 2850
(a) (b)
commit to user g). Tandon Air
Tandon diguna sebelum masuk penuka
(a)
Gamb
h). Flowmeter Flowmeter di masuk ke pipa dalam saluran by pass denga Spesifikasiflow − Acrylic cov − Glass : Bor − Measuring s − Suitable for − Centre to C − Range betw − Various M − Connections − Accuracy − Powder coat − Linear Scal
unakan untuk menampung air panas dan air di nukar kalor.
(b)
bar 3.19. (a) Tangki air dingin (b) tangki air panas
digunakan untuk mengukur debit aliran air am dari dalam penukar kalor. Flowmeter dilet gan pipa sebelum masuk pipa dalam penukar ka flowmeter :
cover Borosilite ing span : 1:10
for on line Instalation
to Centre Distance : 100 mm to 300 mm between – 26 – 260 to 185 – 1850 NLPH of Wat
Materials of Constructions : MS / SS304 / SS316 / tions :- 1/4 BSP / NPT (F) Back - Back / Bottom
y :±2% of full scale. oated finish Scale r dingin sementara nas ir panas sebelum diletakkan di antara kalor. ater SS316 / Brass. om – Top
commit to user
Gambar 3.20Flowmeter i). Penjebak Air
Penjebak air digunakan agar air dari inner tube tidak masuk ke manometer.
commit to user j). Manometer
Manometer pi mengukur perbedaan yang digunakan adala
k). Rangka dan pipa– Rangka dari pl dan baut ukuran M12 meletakkan penukar ka PVC berdiameter ¾ i kedalam alat penukar k l). Stop kran
Stop kran ini aliran air. Sedangkan debit yang akan diingi
pipa U ini terbuat dari selang plastik yang be an tekanan aliran air pada sisi inner tube. Flui alah air.
Gambar 3.22. Manometer.
–pipa saluran air
i plat besi yang disusun sedemikian rupa me 12 dan rangkaian ini digunakan sebagai penopa r kalor. Sedangkan pipa–pipa saluran air ini be ¾ inchi dan digunakan untuk mempermudah a kar kalor.
ni dari bahan tembaga yang digunakan untuk an cara penggunaannya dengan cara diputar nginkan.
Gambar 3.23.Stop kran.
g berfungsi untuk Fluida manometer
menggunakan mur nopang dan untuk berasal dari bahan h aliran air masuk
uk mengatur debit r untuk mengatur
commit to user m). Ball valve
Ball valve ini di yang keluar dari annul
n). Temperature contr Temperature yang akan masuk ke dengan temperature c arus listrik yang diatur
o.) Pemanas air elektr Pemanas ini Pemanas yang digun adalah 5.000 Watt.
ni digunakan ketika akan mengukur laju aliran m annulus sebelum dibuang.
Gambar 3.24.Ball valve. ontroller dan contactor atau relay
e controller digunakan untuk menjaga tempe e inner tube agar konstan. Contactor atau rela e controller dan digunakan untuk memutus da
tur oleh temperature controller.
Gambar 3.25.Temperature controller ktrik (electric water heater)
ni berfungsi untuk memanaskan air dalam ta unakan berjumlah 10 buah dengan total day
n massa air dingin
peratur air panas relay dihubungkan dan menyambung
tangki air panas. daya yang dipakai
commit to user p). Stopwatch Stopwatch dig untuk menampung ai dengan menggunakan q). Timbangan digital Digunakan unt ember selama selang annulus.
Gambar 3.26. Pemanas air elektrik.
digunakan untuk mengukur selang waktu y air yang keluar dari annulus sempit dalam
an ember.
Gambar 3.27.Stopwatch. tal (digital scale)
untuk menimbang massa air yang tertampung s ng waktu tertentu untuk mengetahui laju alira
Gambar 3.28. Timbangan digital.
u yang diperlukan m jumlah tertentu
pung sementara dalam liran massa air di
commit to user