i STUDI NUMERIK PENGARUH PENAMBAHAN

STUDI NUMERIK PENGARUH PENAMBAHAN
OBSTACLE BENTUK PERSEGI PADA PIPA TERHADAP
KARAKTERISTIK ALIRAN DAN PERPINDAHAN
PANAS.
Nama Mahasiswa
NRP
Jurusan
Dosen Pembimbing
: Senja Frisca R.J
: 2111105002
: Teknik Mesin FTI-ITS
: Dr.Eng.Prabowo,M.Eng
ABSTRAK
Boiler adalah sebuah bejana tertutup yang digunakan
untuk merubah air menjadi uap superheat dengan temperatur dan
tekanan yang tinggi. Pada boiler terdapat beberapa bagian
penting seperti, water walls, steam drum, superheater, reheater,
economizer. Boiler berskala besar ini dibentuk oleh pipa-pipa
berukuran 25 mm sampai 100 mm. Pipa dengan design khusus
pada umumnya digunakan pada superheater. Pada awalnya pipa
superheater menggunakan pipa halus (tanpa penambahan
obstacle) tetapi beberapa modifikasi dilakukan pada pipa
superheater ini agar boiler menghasilkan perpindahan panas
yang lebih baik.
Penelitian ini dilakukan dengan metode numerik
menggunakan software CFD Fluent 6.3.26, melalui permodelan
2D steady untuk mempermudah visualisasi detail dari
karakteristik aliran dan juga perpindahan panasnya. Simulasi
akan dilakukan pada pipa halus (tanpa obstacle) dan pipa
dengan obstacle. Dalam hal ini akan dibandingkan nilai pressure
drop, karakteristik aliran dan karakteristik perpindahan panas
pada pipa halus dan pipa dengan penambahan obstacle. Variasi
yang diberikan adalah jarak pitch pada pipa dengan penambahan
obstacle yaitu 14 mm, 21 mm dan 28 mm. Variasi lain adalah
kecepatan fluida yaitu 1 m/s, 2 m/s dan 4 m/s. Fluida yang
digunakan adalah uap air dengan temperatur 733K sedangkan
temperatur pipa sebesar 873K. Material pipa terbuat dari baja
i
(steel) dengan nilai massa jenis bahan (ρ) sebesar 8030 kg/m3 dan
nilai konduktivitas panas (k) sebesar 16.27 w/m.k.
Dari hasil simulasi dan komputasi yang dilakukan terjadi
perbedaan yang cukup signifikan antara pipa obstacle dengan
pipa tanpa obstacle jika ditinjau dari distribusi temperatur,
bilangan Nusselt dan nilai Pressure drop. Pada pipa obstacle
jarak pitch 14 mm diperoleh nilai distribusi temperature yang
paling tinggi yaitu 867,64 K, nilai bilangan Nusselt paling tinggi
sebesar 2423,21. Sedangkan untuk nilai Pressure drop terendah
terjadi pada pipa tanpa obstacle yaitu sebesar 14,56 Pa dan
tertinggi terjadi pada pipa obstacle dengan jarak pitch 14mm
yaitu sebesar 1094,06 Pa.
Kata kunci : Studi numerik, Pipa Obstacle, Perpindahan panas,
Alat penukar panas
ii