53

BAB. IV

SIMULASI HEAT EXCHANGER

Simulasi aliran dapat di gunakan untuk mempelajari perpindahan kalor untuk berbagai

rekayasa peralatan. Dalam contoh ini kita mensimulasikan fluida yang mengalir untuk

menentukan efisiensi perpindahan kalor di antaranya counterflow dan pararellflow, Deangan

simulasi berbantu softwere solidworks ini kita dapat mengamati dan menyelidiki aliran,

temperature fluida, temperatur solid dan pola aliran fluida itu sendiri.

Langkah –Langkah Simulasi

Klik File > Open folder HX Simulasi > Klik HX Assembly > Selanjutnya SAVE gambar

tersebut ke folder Uji simulasi “buat folder uji simulasi di desktop”.

54

4.1. Simulasi Uji Perpindahan Panas

Gambar Heat Exchanger Pararellflow.

Outlet Hot

Water? ˚C

Inlet Cold Water

30˚C

Inlet Hot Water 200

˚C

Outlet Cold Water? ˚C

Chrome stainless

steel

Choppe

r

Inlet Hot Water

200˚C

Inlet Cold Water 30˚C

Outlet Hot

Water? ˚C

Outlet Cold Water? ˚C

Chrome stainless

steel

Chopper

55

Gambar Heat Exchanger Counterflow.

Langkah-Langkah Uji Simulasi

1. Klik Flow Simulation > Wizard.

2. Ganti nama Project Name

menjadi Uji HX. Kemudian klik

Next.

3. Di kotak dialog unit yang dipilih

system satuan untuk input dan

output (hasil). Untuk proyek ini

kita mengunakan Sistem

International SI secara default.

Selanjutnya merubah satuan

Temp menjadi ˚C dan Pressure

menjadi atm. Klik Next.

56

4. Dalam kotak kotak Analisis

type pilih internal “dikarnakan

uji simulasi aliran HX fluida

berada di dalam HX”. Untuk

Pysical Fiture centang kotak

Value Heat Conduction in

Solid. Klik Next.

“ Secara default simulasi hanya menghitung paduan fluida tidak dalam benda solid,

tetapi hanya fluida dengan fluida yang melewati dingding benda solidnya yaitu Konveksi.

Dengan memilih Heat Conduction in solid maka penghitungan di kombinasikan dengan

Konveksi dan Konduksi. Dalam hal ini di sebut Konjugat perpindahan panas. Dalam poyek ini

kita menganalisis perpindahan panas antara cairan melalui dinding model, serta di dalam

padatan”

5. Kotak Wizard Fluid dimana kita

memilih jenis fluida yang akan di

simulasikan. Dalam proyek ini kita

mengunakan Water. Pilih jenis fluida

Liquid kemudian cari Water dan klik

Add, “Untuk karakteristik aliran

Fluida ditentukan dari hitungan

bilangan Re”. Di proyek ini jenis

aliran campuran maka pilih Turbulen

and Laminer. Klik Next

57

6. Karena kita telah memilih panas

heat conduction in solid untuk di

analisis, langkah selanjutnya

memilih bahan dasar part

tersebut dengan memilih Metals

> Copper. klik Next.

“ untuk menetapkan bahan yang berbeda untuk perakitan tertentu komponen yang di

butuhkan maka kita akan memasukan nya di tahap berikutnya”.

7. Dalam kotak wizard Wall

Conditions, Klik Default

outer wall thermal

condition. Pilih Heat

Transfer Coeffisien >

masukan data tersebut,

dengan temperatur of

external 34˚C “sesuai kondisi

suhu lingkungan setempat”

58

8. Di kontak dialog kondisi

awal bawah masukan

parameter Termodynamic

sebasar 2 atm dan

Temperatur Fluid 30˚C.

klik Next.

9. Langkah terahir inputan

Wizard, hasil geometri

kotak resolusi Result

Solution memakai kondisi

default “semakin besar

nilai angka maka semakin

besar nilai ke akuaratan

hasil perhitunganya.

59

4.2 TAHAP INPUTAN DOMAIN

1. Computational Domain

diperlukan untuk range

area simulasi secara default

computational domain

akan mengikuti dimensi

terluar benda. Di sini kita

mengunakan default

computational domain.

“Setelah menyelesaikan Wizard Anda akan menyelesaikan definisi proyek dengan menggunakan aliran simulasi

analisis pohon. Pertama-tama Anda dapat mengambil keuntungan dari simetri penukar panas untuk mengurangi

waktu CPU dan memori yang dibutuhkan untuk perhitungan. Karena model ini simetris, dimungkinkan untuk

"memotong" model setengah dan menggunakan kondisi batas simetri pada bidang simetri. Ini prosedur ini tidak

diperlukan, tetapi dianjurkan untuk analisis efisien” jika dibutuhkan!

2. Fuid Subdomain Karena kita

telah memilih cairan sebagai

Default jenis fluida Water

sebagai cairan default di Wizard,

kita perlu menentukan cairan

fluida daerah di dalam tabung di

mana fluida dingin mengalir.

Kita dapat melakukan ini dengan

menciptakan cairan subdomain.

60

Ketika akan menentukan parameter cairan Subdomain kita akan menentukan jenis

cairan untuk daerah yang dipilih. Water sebagai

cairan dan suhu awal 30 ̊ C dan kecepatan aliran 0.05

m/s sebagai kondisi awal di wilayah cairan yang

dipilih.

a. Langkah 1 klik kanan pada icon Fluid

subdomain > Insert Fluid Subdomain

b. Klik permukaan Nozel Inlet Cold Water >

c. Gambar di samping pilihan, menerima default sistem

koordinat dan sumbu referensi. Vx 0.05 m/s , P 2 atm, dan

T 30˚C. Klik OK

Pada kotak Fluid type, aliran simulasi memungkinkan Anda untuk menentukan jenis

cairan lain yang akan ditugaskan untuk fluida subdomain serta karakteristik aliran,

tergantung pada jenis cairan yang dipilih.

61

3. Solid Material untuk simulasi dengan Heat

Conduction in Solid maka kita harus memasukan

jenis material yang dipakai pada part assembly.

“Untuk beberapa gabungan part dengan material

yang berbeda seperti sumulasi ini maka part yang

sudah di berikan jenis materialnya kita hanya meng

Import jenis material tersebut”

a. Klik Scan > Klik Import >

Klik Close Tabl

4. Boundary Conditions menentukan arah aliran yang dituju dengan memasukan data

parameter seperti inlet massflow (aliran massa kg/s), inlet volumeflow (aliran Volume

m^3/s), inlet velocity (kecepatan fluida m/s) dan Outlet flow. Setelah memasukan input

data inlet maka masukan inputan Output data Environment Pressure. Langkah-

langkah boundary condition.

a. Untuk inputan arah fluida dingin, Klik

kanan Boundary Conditions > Insert

Boundary Condition.

62

b. Pilih Flow Opening kemudian Velocity

kemudian masukan inputan seperti gambar di

samping, Selection pilih flage atas dalam > Type

inlet velocity V 0.05 m/s > T 30˚C. Klik OK

c. Selanjutnya untuk aliran keluar fluida dingin Untuk

inputan arah fluida dingin, Klik kanan Boundary

Conditions > Insert Boundary Condition.

“Flow Parameter model aliran yang akan digunakan normal to face aliran yang

searah sama dengan permukaan, swirl aliran fluida spiral dan 3D direction aliran

yang diarahkan desuai dengan arah vektornya.”

63

d. Pilih Presure Opening, Pilih Evironment

Presure ( Tekanan lingkungan ) sebagai outlet, dan

masukan data seperti gambar di samping

dengan 2 atm , T 30˚C. Klik OK

64

e. Untuk inputan arah fluida dingin, Klik kanan

Boundary Conditions > Insert Boundary

Condition.

f. Pilih Flow Opening kemudian Velocity

kemudian masukan inputan seperti gambar di

samping, Selection pilih flage atas dalam > Type

inlet velocity V 0.11 m/s > T 200˚C. Klik OK

g. Selanjutnya untuk aliran keluar fluida panas Untuk

inputan arah fluida dingin, Klik kanan Boundary

Conditions > Insert Boundary Condition.

h. Pilih Presure Opening, Pilih Evironment

Presure ( Tekanan lingkungan ) sebagai outlet,

dan masukan data seperti gambar di samping

dengan 2 atm , T 200˚C. Klik OK

5. Goals, Hasil yang akan dihitung misal mencari kecepatan fluida,temperatur fluida,

temperatur solid tekanan dll. Lagkah-langkah goals

65

a. Klik kanan Goals > Insert Global Goals >

pilih salah satu inputan data yang akan di

analisis Di sini kita mengambil data

diataranya ceklis kotak dialog Average (rata-

rata) Temp Fluid, Temp Solid dan Velocity.

b. Kemudian Klik OK

66

4.3 RUNNING THE CALCULATION

1. Klik aliran simulasi > memecahkan > menjalankan. Muncul kotak dialog jalankan.

2. Klik Run.Setelah selesai perhitungan Anda dapat memperoleh suhu menarik dengan

menciptakan sesuai tujuan Plot.

67

4.4 VIEWING CUT PLOTS

Viewing cut plots merupakan gambar potongan hasil simulasi berupa gradasi warna terhadap

temperatur, kecepatan, densitas dan lain lain.

Langkah-langkah melihat hasil simulasi diantaranya cut plot temperatur fluida, solid dan

velocity.

1. Klik kanan pada cut plot >klik insert > pilih potongan

tampak depan atau front plane

pilih Display contours > Counturs

dengan sekala 100 klik OK

68

Hasil dari cotplot simulasi : dengan probe dengan mengklik permukaan warna nya.