Studi numerik pengaruh penambahan splitter plate dan guide plate pada susunan tube staggered terhadap karakteristik aliran fluida dan perpindahan panas

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.

[img]
Preview
Text
2112204815-Master_Thesis.pdf

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 > (S2) Master Theses
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 View Item