Yuanita, Dina (2015) Studi numerik pengaruh penambahan splitter plate dan guide plate pada susunan tube staggered terhadap karakteristik aliran fluida dan perpindahan panas. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
2112204815-Master_Thesis.pdf - Published Version Download (11MB) | Preview |
Abstract
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik aliran dan
perpindahan panas pada susunan tube staggered shell and tube heat
exchanger di PLTU. Berdasarkan hasil performance test periode November 2013
hingga Januari 2014 menunjukkan sinyal vibrasi yang cukup tinggi sehingga
menyebabkan kerusakan pada tube serta adanya penurunan nilai heat transfer.
Susunan tube dimodifikasi dengan metode pengontrolan aliran pasif.
Modifikasi pertama berupa penambahan splitter plate pada sisi downstream
tube dengan panjang plate L=0,5D dan L=D. Modifikasi kedua berupa
penambahan guide plate bentuk Λ pada sisi upstream tube dengan jarak
horisontal dari tube kritis S/D = 1,5 dan bentuk T dengan jarak horisontal dari
tube kritis S/D = 1. Modifikasi dilakukan untuk meminimalisir terjadinya
kerusakan tube akibat adanya gaya dinamis yang cukup tinggi dari aliran
fluida. Pemasangan splitter plate bertujuan untuk meredam interaksi antar
vortek sehungga mengurangi gaya drag serta meningkatkan nilai
perpindahan panas dengan adanya penambahan luas area perpindahan
panas. Pemasangan guide plate bertujuan untuk mengarahkan medan aliran
fluida dalam rangka melindungi tube dari beban impact serta berfungsi
sebagai vortex generator sehingga dapat meningkatkan intensitas turbulensi
dan akhirnya dapat meningkatkan nilai perpindahan panas.
Penelitian ini berupa kajian numerik 2D, steady dan incompressible flow
yang diawali dengan pengambilan data desain dan data operasi peralatan melalui
central control room PLTU. Selanjutnya dibuat pemodelan berdasarkan data
tersebut dengan menggunakan program numerik computational fluid dynamic
(CFD) yaitu Gambit 2.4.6 dan Fluent 6.3.26.
Dalam hal karakteristik aliran, modifikasi splitter plate menghasilkan
penurunan nilai koefisien drag lokal pada baris pertama sebesar 49% namun
menaikkan koefisien drag pada baris kedua dan ketiga sebesar 54% sehingga
koefisien drag total mengalami kenaikan sebesar 9%. Sedangkan modifikasi
guide plate memberikan adanya penurunan koefisien drag total yang
signifikan hingga 35%. Dalam hal perpindahan panas, modifikasi splitter
plate menghasilkan kenaikan nilai laju perpindahan panas sebesar 0,05-
0,22% sedangkan guide plate dapat meningkatkan nilai laju perpindahan
panas sebesar 1,6-1,7%. Seluruh modifikasi memberikan pengurangan drag
lokal pada tube kritis baris pertama sehingga kerusakan pada tube tersebut
dapat diminimalisir serta menghasilkan nilai perpindahan panas total yang
lebih tinggi dari kondisi aktual.
===============================================================================================================
This research was carried out to study fluid flow and heat transfer characteristics
for stagerred tube banks of a crossflow shell and tube heat exchanger at a thermal power
plant. According to results of performance test on November 2013 - Januari 2014,
showed high vibrations on tube that could damaged the tube and also decrease
heat transfer process. Tube banks were modified by passive flow control method by
attaching splitter plate in the tube downstream with length 0,5D – 1D and mounting
guide plate in the tube upstream with longitudinal spacing S/D=1,5 for Λ shaped and
S/D=1,5 for T shaped, in order to reduce tube failure because of aerodynamic drag of
fluid. Splitter plate attached to the tube is expected to reduce drag force and acts as an
extended heated surface to enhance heat transfer. Guide plate mounted above upstream
tube to guide fluid field and protect the tubes and promoted turbulence intensity to
enhance heat transfer.
The investigation were two-dimensional numerical computation, steady and
incompressible flow, started with taking the design and operation data from
central control room. The numerical study using computational fluid dynamic
program that are Gambit 2.4.6 dan Fluent 6.3.26.
Flow characteristics presented that splitter plate diminished local drag coefisient
at first row critical tubes was over 49%, however it increased local drag coefisient at
secong and third row critical tubes that had more tubes was over 53% so that it
resulted an increment of total drag coefisient. Guide plate modification diminished
tocal drag coefisient was over 35%. Heat transfer characteristics presented that splitter
plate increased heat transfer rate was over 0,22% whereas the guide plate also increased
heat transfer rate was over 1,7%. Both of two modifications resulted local drag coefisient
reduction at critical tubes so that the damage could be avoided. Both of them also
resulted heat transfer higher than actual condition because of extended area for
conduction and turbulence intensity enhancement
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Additional Information: | RTM 621.402 5 Yua s |
| Uncontrolled Keywords: | shell and tube heat exchanger, splitter plate, guide plate, CFD |
| Subjects: | T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis |
| Depositing User: | Mr. Fandika aqsa |
| Date Deposited: | 13 Jun 2017 02:14 |
| Last Modified: | 15 Jun 2017 02:20 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/41608 |
Actions (login required)
 |
View Item |