Studi Numerik Pengaruh Panjang Rectangular Obstacle Terhadap Perpindahan Panas Pada Staggered Tube Banks

Abstract

Alat penukar panas merupakan komponen yang sangat penting dari banyak proses industri dan peralatan yang meliputi berbagai aplikasi teknik. Meningkatkan kesadaran untuk pemanfaatan sumber daya energi yang efektif, meminimalkan biaya operasional dan pemeliharaan operasi murah telah menyebabkan perkembangan dari alat penukar panas yang efisien seperti alat penukar panas kompak. Performa alat penukar panas kompak bergantung pada pola permukaan fin, yakni plain fins dan wavy fins Permukaan plain fin yang datar membuat aliran membutuhkan waktu yang relatif lebih lama untuk memaksimalkan perpindahan panas jika dibandingkan pada bentuk wavy fin yang bergelombang. Selain merubah pola permukaan fin, upaya lain untuk bisa memaksimalkan proses perpindahan panas pada plain fins juga dapat dibentuk dengan penambahan obstacle pada permukaannya. Performa alat penukar panas dengan obstacle dapat diketahui dengan menganalisa pola aliran dan perpindahan panas yang terjadi. Penelitian ini dilakukan dengan metode simulasi numerik dengan menggunakan bantuan software Fluent 6.3.26. Simulasi ini dikondisikan dengan menggunakan model 2D-steady flow, turbulensi k-ε RNG dan metode second-order upwind scheme. Pada penelitian ini yang divariasikan adalah panjang dari rectangular obstacle, yaitu 1,6mm, 2,5mm, 5mm yang terletak pada kemiringan 135o berdasarkan titik pusat tube, diukur dari stagnation point pada staggered tube bank. Fluida kerja yang digunakan adalah udara yang dimodelkan sebagai gas ideal yang mengalir melintas celah antara tube dengan temperatur inlet 310 K dan temperatur tubes konstan sebesar 347 K. Dari hasil simulasi ini didapatkan visualisasi kontur kecepatan, temperatur dan visualisasi pola aliran yang terbentuk serta pembuktian hipotesa bahwa dengan penambahan obstacle akan meningkatkan perpindahan panas. Dengan penambahan obstacle dapat mengakibatkan peningkatan pressure drop, sebesar 60-425%. Selain itu, model modified juga akan meningkatkan nilai nusselt number sebesar 10,3-31% terhadap model baseline (tanpa penambahan obstacle).

CC Licencing

Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).