STUDI NUMERIK PENGARUH PANJANG RECTANGULAR OBSTACLE TERHADAP KARAKTERISTIK ALIRAN DAN

PERPINDAHAN PANAS PADA TUBE BANKS YANG TERSUSUN SECARA STAGGERED

Hastama Arinta Fanny2111.106.033

Dosen PembimbingProf. Dr. Eng. Ir. Prabowo, M.Eng.

Jurusan Teknik Mesin ITSFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh Nopember2014

Tugas Akhir

Latar Belakang

• Perubahan tipe permukaan Fin• Modifikasi atau penambahan pada permukaan

Fin.

Usaha untuk mengoptimalkan performa Fin and tube heat exchanger

Penelitian Yang Telah Dilakukan

“Numerical Study of Fluid Flow and Heat Transfer Over a Banks of Oval Tubes Heat Exchanger with Vortex Generators”

Abdulmajeed A. Ramadhan (2012)

Re 250 - 1500 Kontur Temperatur

Dengan adanya penambahan vortex generators menunjukkan bahwa pada tiga baris tube banks yang tersusun secara staggered menunjukkan adanya peningkatan overall NuAV number sebesar 10-20,4% untuk kasus 30° dan 10,4–27,7% untuk

kasus 45° dengan bentuk tube oval.

Penelitian TerdahuluPrabowo dan Chairunnisa (2013)

“Studi Numerik Pengaruh Convergency Promoters (CPs) terhadap Karakteristik Aliran dan Perpindahan Panas dengan ℓ/D = 0.25, pada Tube Banks yang Tersusun Secara Staggered”

MeshingNu lokal terhadap

Variasi Re

Nu number lokal

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.

Perumusan dan Tujuan Masalah

Bagaimana pengaruh susunan tube staggered terhadap karakteristik aliran pada straight fin circular tube dengan menggunakan fin yang dimodifikasi

dengan menambahkan obstacle

Bagaimana pengaruh variasi panjang dari obstacle terhadap karakteristik aliran pada straight fin circular tube

Bagaimana pengaruh variasi panjang dari obstacle terhadap distribusi

temperatur pada straight fin circular tube

Mengetahui pengaruh susunan tube staggered terhadap karakteristik aliran pada straight fin circular tube dengan menggunakan fin yang dimodifikasi dengan menambahkan obstacle.

Mengetahui pengaruh variasi panjang dari obstacle terhadap karakteristik aliran pada straight fin circular tube.

Mengetahui pengaruh variasi panjang dari obstacle terhadap distribusi temperatur pada straight fin circular tube.

Melakukan pembuktian hipotesa dengan adanya penambahan obstacle akan meningkatkan laju perpindahan panas yang terjadi pada permukaan fin.

Tinjauan Perpindahan Panas

GeometriDimensi Nilai

Tube

Tube outside diameter (mm) 10

Transverse pitch (mm) 20

Longitudinal pitch (mm) 20

Diagonal pitch (mm) 22.36

Tube row number 3

Fin

Air flow direction length (mm) 22D

Obstacle

Degree 135°

Width (mm) 0.5

SL/l 12; 8; 4

Length (mm) 1.6 ; 2.5 ; 5

Properties UdaraTemperatur inlet (K) 347

Density (kg/m3) 1,1281

Panas Spesifik (Cp) (KJ/kg.K) 1,0074

Viskositas Absolut (μ) (N.s/m2) 189,32 e-07

Viskositas Kinematik (m2/s) 16,896 e-6

Thermal Conductivity (W/m.K) 0,02704

Prandtl Number (Pr) 0,7056

Boundary Condition Keterangan

Inlet Tipe : Velocity Inlet

Kecepatan : 5 m/s

Temperatur Inlet : 310 K

Outlet Tipe : Outflow

Tube Tipe : Stationary Wall

Temperatur : 347 K

Obstacle Tipe : Stationary wall

Garis bantu Tipe : Symmetry

Obstacle

Symetry

Tube

Symetry

Outlet

Inlet

Hasil Simulasi

1

2

1

1

1

2

Hasil Simulasi

1

2

1

1

1

2

Hasil Simulasi

Pengaruh Row pada Distribusi Kecepatan dan Nusselt number

Baseline

1

1

2

3

3

Hasil Simulasi

Pengaruh row pada Distribusi Kecepatan Baseline dan Modified

1

1

2 2

1

1

baseline Sl/l = 12

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

Hasil Simulasi

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

• 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 modifieddengan adanya penambahan obstacle meningkat, yakni besar peningkatannya berkisar antara 10,3-31% 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

Penutup

TerimakasihMohon Saran dan Kritik

Demi Kesempurnaan Penelitian Ini