Studi Numerik Pengaruh Variasi Sudut Peletakan Rectangular Obstacle dengan ℓ/D Sebesar 0,2 Terhadap Karakteristik Aliran dan Perpindahan Panas pada Staggered Tube Banks

Abstract

Peningkatan performa compact heat exchanger (penukar kalor tipe kompak) yang ditandai dengan meningkatnya nilai perpindahan panas dapat dilakukan dengan pemasangan obstacle pada sisi eksternal. Berdasarkan hal tersebut, dilakukan studi numerik dengan menambahkan obstacle berbentuk rectangular bervariasi sudut peletakan (α) sebesar 30o, 45o dan 60o berukuran ℓ/D = 0,2 pada compact heat exchanger. Fluida kerja berupa udara berkecepatan konstan sebesar 2 m/s yang mengalir pada sisi eksternal, dimodelkan sebagai gas ideal bertemperatur 308 K dan temperatur tube dikondisikan sebesar 325,77 K. Perangkat lunak dengan prinsip Computational Fluid Dynamic (CFD) digunakan untuk tahap pembuatan domain dan simulasi secara 2 dimensi. Studi bertujuan untuk mengetahui karakteristik aliran dan perpindahan panas pada tube banks, ditinjau secara kualitatif menggunakan visualisasi kontur temperatur dan kecepatan, serta secara kuantitatif dengan menganalisa grafik kecepatan lokal, bilangan Nusselt (Nu) lokal dan penurunan tekanan. Dibandingkan dengan model baseline (tanpa obstacle) dan model dengan α sebesar 30⁰ dan 45⁰, model dengan α sebesar 60⁰ mengalami peningkatan nilai tertinggi untuk kecepatan lokal sebesar 34,709% dan perpindahan panas sebesar 10,107%. Terjadinya peningkatan kecepatan lokal dan perpindahan panas berakibat pada semakin besarnya nilai penurunan tekanan (ΔP), sehingga nilai ΔP untuk model dengan α sebesar 60⁰ mengalami penurunan terbesar, yaitu sebesar 23,73 Pa.

Keywords

• compact heat exchanger
• kecepatan lokal
• perpindahan panas
• rectangular obstacle
• sudut obstacle