Jurnal Teknik ITS (Sep 2014)
Studi Numerik Pengaruh Posisi Sudut Obstacle Berbentuk Rectangular Terhadap Perpindahan Panas pada Tube Banks Staggered
Abstract
Compact heat exchanger merupakan salah satu tipe dari alat penukar kalo (heat exchanger) yang memiliki luasan perpindahan panas per unit volume yang paling besar (≥ 400 m2/m3 for liquids dan ≥ 700 m2/m3 for gases) yang tersusun dari fin and tube. Dalam hal performa, compact heat exchanger bergantung pada pola permukaan fin, yakni continuous plate fins, wavy fins dan circular fins. Continuous plate fins memiliki pola permukaan fin yang datar dan hal tersebut mengakibatkan perpindahan panas yang terjadi relatif lebih lama dibandingkan tipe wavy fins dengan pola permukaan yang bergelombang. Selain merubah pola permukaan fin, upaya lain untuk bisa memaksimalkan proses perpindahan panas pada continuous plate fins juga dapat dibentuk dengan penambahan obstacle pada permukaannya. Penelitian ini dilakukan dengan metode simulasi numerik dengan menggunakan bantuan software Fluent 6.3.26. Simulasi ini dikondisikan dengan menggunakan model turbulensi k-epsilon RNG dan metode second-order upwind scheme. Pada penelitian ini yang divariasikan adalah posisi sudut dari obstacle berbentuk rectangular pada kemiringan 120o, 135o dan 150o berdasarkan titik pusat tube yang diukur dari stagnation point, dengan ukuran panjang obstacle tetap sebesar 2,5 mm dan lebar sebesar 0,5 mm pada tube banks yang tersusun secara staggered. Fluida kerja yang digunakan adalah udara yang dimodelkan sebagai gas ideal yang mengalir melintas celah antara tube dengan temperatur inlet 310 K dan temperatur tube konstan sebesar 347 K. Dari hasil simulasi ini didapatkan visualisasi kontur kecepatan, temperatur dan visualisasi pola aliran yang terbentuk serta pembuktian hipotesa bahwa dengan adanya penambahan obstacle akan meningkatkan perpindahan panas. yakni nilai Nusselt number 8,9–40,6% sebesar terhadap model baseline (tanpa penambahan obstacle).
