Studi numerik pengaruh konfigurasi pipa pada susunan pipa staggered terhadap karakteristik perpindahan pana dan aliran fluida

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.

[img]
Preview
Text
2112204814-Master_Thesis.pdf

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 View Item