Yunindra, Nina (2015) Studi numerik pengaruh konfigurasi pipa pada susunan pipa staggered terhadap karakteristik perpindahan pana dan aliran fluida. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
2112204814-Master_Thesis.pdf - Published Version Download (8MB) | Preview |
Abstract
Studi numerik ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui karakteristik
perpindahan panas dan aliran fluida diluar pipa yang mengalir secara crossflow yang
terjadi pada heat exchanger dengan model susunan pipa yang sama seperti kondisi
aktual heat exchanger pada salah satu PLTU milik pemerintah. Penelitian ini dilakukan
khususnya pada jajaran pipa kritis, yaitu pipa yang menerima gaya dinamik terbesar
akibat dari aliran fluida yang memberikan beban transversal. Terkait dengan hal
tersebut, maka dilakukan modifikasi susunan pipa yang bertujuan untuk mengurangi
beban tumbukan karena aliran fluida di jajaran pipa kritis. Dalam hal ini beban
tumbukan karena aliran fluida dapat direpresentasikan sebagai gaya drag (FD) yang
dapat diwakilkan dengan nilai koefisien drag (CD). Modifikasi susunan pipa tersebut
dilakukan dalam 2 (dua) model. Modifikasi 1 adalah dengan mempersempit jalur
lintasan aliran fluida, sedangkan modifikasi 2 adalah dengan mempersempit jalur
lintasan aliran fluida dan membuat area ekspansi untuk aliran fluida tersebut. Hal
tersebut dilakukan dengan tidak menambah atau mengurangi area perpindahan panas
sebelumnya agar kinerja heat exchanger tetap terjaga optimal. Karakteristik
perpindahan panas dapat diketahui dari distribusi bilangan Nusselt (Nu) lokal dan nilai
laju perpindahan panas, sedangkan karakteristik aliran uap diketahui dari distribusi
koefisien pressure (CP) lokal dan nilai koefisien drag (CD).
Pemodelan pada penelitian ini dilakukan secara 2 dimensi dalam kondisi steady
dengan menggunakan model turbulensi k-ε standar dan disimulasikan dengan program
numerik Computational Fluid Dynamic (CFD).
Untuk karakteristik aliran, nilai CD total pada modifikasi 1 turun sebanyak
25,6% bila dibandingkan dengan CD total pada susunan pipa aktual. Sedangkan untuk
modifikasi 2, CD totalnya turun hingga 40,3% dari nilai CD total pada susunan pipa
aktual. Penurunan nilai CD total pada kedua modifikasi tersebut diikuti pula dengan
penurunan nilai CD pada jajaran pipa kritisnya. Untuk karakteristik perpindahan panas,
laju perpindahan panas total pada modifikasi 1 mengalami penurunan sebesar 4%.
Persentase tersebut hampir sama dengan persentase penurunan laju perpindahan panas
total pada modifikasi 2. Dengan persentase penurunan nilai CD total yang lebih banyak,
dimana penurunan laju perpindahan panas totalnya hampir sama, maka performance
susunan pipa modifikasi 2 lebih optimum bila dibandingkan dengan susunan pipa
modifikasi 1.
======================================================================================================
This numerical study has carried out to investigate heat transfer and flow
characteristics of turbulent cross-flow in the outside of tube on heat exchanger with the
same configuration of tubes as the actual condition of heat exchanger in one of
goverment’s power plants. It has done specially in the critical tubes that receive the
largest dynamic forces as a result of fluid flow which provide transverse load.
According to that problem, then modifications have made to reduce the collision load in
the critical tubes. It can be represented by drag force (FD) or drag coefficient (CD).
Modification of the tube arrangement has made in two models. First modification has
done by narrowing the passage of fluid flow and second modification has done by
narrowing the passage of fluid flow and making expansion area for fluid flow. It has
done with no increase and no decrease in heat transfer areas in order to keep the
optimum performance of heat exchanger. Heat transfer characteritics can be determined
from the distribution of local Nusselt number (Nu) and the value of the heat transfer
rate, while the flow characteristics can be determined from the distribution of local
pressure coefficient (CP) and the value of drag coefficient (CD).
Modeling in this study has conducted in two dimensions in steady condition by
using k-epsilon standard turbulence model and has simulated by Computational Fluid
Dynamics (CFD) as a numerical program.
For the flow characteristics, the total value of CD in the first modification has
dropped as much as 25,6% of the total drag coefficient in the actual arrangement tubes.
In the second modification, total CD has dropped until 40,3% from the total CD in the
actual condition. Decreasing of the total value of CD in the second modification has
followed by decreasing of CD in the critical tubes. For the heat transfer characteristics,
total heat transfer rate in the first modification has dropped until 4%. That precentage is
almost same with the precentage of reduction of total heat transfer rate in the second
modification. With more reduction of total CD than first modification, while reduction
of total heat transfer rate is almost same, it can be known that the performance of
second modification is better than the performance of first modification.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Additional Information: | RTM 621.402 2 Yun s |
| Uncontrolled Keywords: | Gaya Drag, Koefisien Drag, Koefisien Pressure, Laju Perpindahan Panas, Bilangan Nusselt, Computational Fluid Dynamic. |
| Subjects: | T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery |
| Depositing User: | Mr. Fandika aqsa |
| Date Deposited: | 12 Jun 2017 02:50 |
| Last Modified: | 15 Jun 2017 02:18 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/41590 |
Actions (login required)
 |
View Item |