STUDI NUMERIK PENGARUH PANJANG RECTANGULAR OBSTACLE TERHADAP KARAKTERISTIK ALIRAN DAN PERPINDAHAN PANAS PADA TUBE BANKS YANG TERSUSUN SECARA STAGGERED

Transkripsi

1 Tugas Akhir STUDI NUMERIK PENGARUH PANJANG RECTANGULAR OBSTACLE TERHADAP KARAKTERISTIK ALIRAN DAN PERPINDAHAN PANAS PADA TUBE BANKS YANG TERSUSUN SECARA STAGGERED Jurusan Teknik Mesin ITS Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember 204 Hastama Arinta Fanny Dosen Pembimbing Prof. Dr. Eng. Ir. Prabowo, M.Eng.

2 Latar Belakang

3 Usaha untuk mengoptimalkan performa Fin and tube heat exchanger Perubahan tipe permukaan Fin Modifikasi atau penambahan pada permukaan Fin.

4 Penelitian Yang Telah Dilakukan Abdulmajeed A. Ramadhan (202) Numerical Study of Fluid Flow and Heat Transfer Over a Banks of Oval Tubes Heat Exchanger with Vortex Generators Dengan adanya penambahan vortex generators menunjukkan bahwa pada tiga baris tube banks yang tersusun secara staggered menunjukkan adanya peningkatan overall Nu AV number sebesar 0-20,4% untuk kasus 30 dan 0,4 27,7% untuk kasus 45 dengan bentuk tube oval. Re Kontur Temperatur

5 Penelitian Terdahulu Prabowo dan Chairunnisa (203) Studi Numerik Pengaruh Convergency Promoters (CPs) terhadap Karakteristik Aliran dan Perpindahan Panas dengan l/d = 0.25, pada Tube Banks yang Tersusun Secara Staggered Dengan adanya penambahan Convergency Promoters (CPs) menunjukkan adanya peningkatan ditribusi temperatur, peningkatan Nu Number rata-rata sebesar 47-63%, dan peningkatan nilai koefisien konveksi rata-rata sebesar 47-63%, dan perpindahan panas yang terjadi lebih baik dibandingkan model baseline. Meshing Nu lokal terhadap Variasi Re Nu number lokal

6 Perumusan dan Tujuan Masalah Mengetahui Bagaimana pengaruh susunan tube tube staggered staggered terhadap terhadap karakteristik karakteristik aliran aliran pada pada straight straight fin fin circular tube dengan menggunakan fin yang dimodifikasi dengan dengan menambahkan obstacle. obstacle Mengetahui Bagaimana pengaruh variasi variasi panjang panjang dari dari obstacle obstacle terhadap karakteristik aliran aliran pada straight fin fin circular tube. Mengetahui Bagaimana pengaruh pengaruh variasi variasi panjang panjang dari dari obstacle obstacle terhadap terhadap distribusi distribusi temperatur pada pada straight straight fin fin circular tube. tube Melakukan pembuktian hipotesa dengan adanya penambahan obstacle akan meningkatkan laju perpindahan panas yang terjadi pada permukaan fin.

7 Tinjauan Perpindahan Panas

8

9 Geometri Dimensi Nilai Tube Tube outside diameter (mm) 0 Transverse pitch (mm) 20 Longitudinal pitch (mm) 20 Diagonal pitch (mm) Tube row number 3 Fin Air flow direction length (mm) 22D Obstacle Degree 35 Width (mm) 0.5 S L /l 2; 8; 4 Length (mm).6 ; 2.5 ; 5

10 Properties Udara Temperatur inlet (K) 347 Density (kg/m 3 ),28 Panas Spesifik (Cp) (KJ/kg.K),0074 Viskositas Absolut (μ) (N.s/m 2 ) 89,32 e-07 Viskositas Kinematik (m 2 /s) 6,896 e-6 Thermal Conductivity (W/m.K) 0,02704 Prandtl Number (Pr) 0,7056 Symetry Boundary Condition Inlet Outlet Tube Obstacle Garis bantu Keterangan Tipe : Velocity Inlet Kecepatan : 5 m/s Temperatur Inlet : 30 K Tipe : Outflow Tipe : Stationary Wall Temperatur : 347 K Tipe : Stationary wall Tipe : Symmetry Outlet Inlet Obstacle Tube Symetry

11 Hasil Simulasi 2 2

12 Hasil Simulasi 2 2

13 Hasil Simulasi 3 Pengaruh Row pada Distribusi Kecepatan dan Nusselt number Baseline 2 3

14 Hasil Simulasi Pengaruh row pada Distribusi Kecepatan Baseline dan Modified 2 2 baseline Sl/l = 2

15 Hasil Simulasi Perbandingan Distribusi Nusselt number Lokal Udara, Tube Modified l=2.5mm dengan Single Silinder Grafik Pengaruh dari penambahan rectangular obstacle pada tiap row

16 Hasil Simulasi Grafik Nu Avg Tiap Row Perbandingan antara Grafik NuAvg dan grafik Pressure Drop

17 Penutup Distribusi temperatur pada model baseline lebih rendah dengan indikasi temperatur outlet yang lebih rendah dibandingkan dengan model modified dengan adanya penambahan obstacle. Nilai Nusselt number rata-rata yang dihasilkan dari model modified dengan adanya penambahan obstacle meningkat, yakni besar peningkatannya berkisar antara 0,3-3% lebih tinggi dari pada Nusselt number pada model baseline. Perpindahan panas yang terjadi pada model modified dengan adanya penambahan obstacle lebih baik dibandingkan dengan model baseline. Dilihat dari kenaikan nilai Nusselt number dan didukung juga oleh visualisasi kontur kecepatan dan kontur temperatur

18 Terimakasih Mohon Saran dan Kritik Demi Kesempurnaan Penelitian Ini