studi numerik pengaruh panjang rectangular obstacle

Tugas Akhir
STUDI NUMERIK PENGARUH PANJANG RECTANGULAR
OBSTACLE TERHADAP KARAKTERISTIK ALIRAN DAN
PERPINDAHAN PANAS PADA TUBE BANKS YANG TERSUSUN
SECARA STAGGERED
Hastama Arinta Fanny
2111.106.033
Dosen Pembimbing
Prof. Dr. Eng. Ir. Prabowo, M.Eng.
Jurusan Teknik Mesin ITS
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
2014
Latar Belakang
Usaha untuk mengoptimalkan performa
Fin and tube heat exchanger
• Perubahan tipe permukaan Fin
• Modifikasi atau penambahan pada permukaan
Fin.
Penelitian Yang Telah Dilakukan
Abdulmajeed A. Ramadhan (2012)
“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 NuAV number sebesar 10-20,4% untuk kasus 30° dan 10,4–27,7% untuk
kasus 45° dengan bentuk tube oval.
Re 250 - 1500
Kontur Temperatur
Penelitian Terdahulu
Prabowo 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”
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
Perumusan dan Tujuan
Masalah
Mengetahui
pengaruh susunan
susunantube
tube
Bagaimana pengaruh
staggeredterhadap
terhadapkarakteristik
karakteristikaliran
aliran
staggered
padastraight
straightfin
fincircular
circular tube
tubedengan
dengan
pada
menggunakan
fin yang
menggunakan fin
yang dimodifikasi
dimodifikasi
dengan
menambahkan
dengan
menambahkanobstacle.
obstacle
Mengetahui
pengaruhvariasi
variasipanjang
panjang
Bagaimana pengaruh
dari
dariobstacle
obstacleterhadap
terhadapkarakteristik
karakteristik
aliran
aliranpada
pada straight
straight fin
fincircular
circulartube.
tube
Mengetahui
pengaruhvariasi
variasipanjang
panjang
Bagaimana pengaruh
dari
obstacle
terhadap
distribusi
dari
obstacle
terhadap
distribusi
temperatur
padastraight
straightfin
fincircular
circular
temperatur pada
tube.
tube
Melakukan pembuktian hipotesa
dengan adanya penambahan obstacle
akan meningkatkan laju perpindahan
panas yang terjadi pada permukaan fin.
Tinjauan Perpindahan Panas
Geometri
Dimensi
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 Udara
Temperatur inlet (K)
347
Boundary Condition
Keterangan
Density (kg/m3)
1,1281
Inlet
Tipe : Velocity Inlet
Panas Spesifik (Cp) (KJ/kg.K)
1,0074
Kecepatan : 5 m/s
Viskositas Absolut (μ) (N.s/m2)
189,32 e-07
Temperatur Inlet : 310 K
Viskositas Kinematik (m2/s)
16,896 e-6
Outlet
Tipe : Outflow
Thermal Conductivity (W/m.K)
0,02704
Tube
Tipe : Stationary Wall
Prandtl Number (Pr)
0,7056
Temperatur : 347 K
Symetry
Obstacle
Tipe : Stationary wall
Garis bantu
Tipe : Symmetry
Outlet
Obstacle
Inlet
Tube
Symetry
Hasil Simulasi
1
2
1
1
2
1
Hasil Simulasi
1
2
1
1
2
1
Hasil Simulasi
1
Pengaruh Row pada Distribusi
Kecepatan dan Nusselt number
Baseline
3
2
1
3
Hasil Simulasi
Pengaruh row pada Distribusi
Kecepatan Baseline dan Modified
1
1
2
1
baseline
2
1
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
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 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
Terimakasih
Mohon Saran dan Kritik
Demi Kesempurnaan Penelitian Ini