Studi Numerik Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pin Fin Berpenampang Circular dengan Susunan Aligned

Cahyaningdias, Rossi (2019) Studi Numerik Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pin Fin Berpenampang Circular dengan Susunan Aligned. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111540000057-Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Perpindahan panas (heat transfer) adalah ilmu yang mempelajari tentang cara perpindahan energi berupa panas yang terjadi karena adanya perbedaan temperatur. Fenomena fisik perpindahan panas dapat terjadi secara konduksi, konveksi dan radiasi. Fenomena perpindahan panas gabungan antara konduksi dan konveksi dapat diaplikasikan melalui pin fin. Penambahan pin fin pada permukaan dimaksudkan untuk memperbesar area, sehingga meningkatkan laju perpindahan panas. Aplikasi pada pin fin diterapkan dalam perancangan alat praktikum perpindahan panas konveksi paksa melalu pin fin berpenampang circular susuanan aligned. Untuk mengamati fenomena karakteristik perpindahan panas dan karakteristik aliran diperlukan studi numerik menggunakan perangkat lunak CFD. Dalam bidang keteknikan metode CFD (Computational fluid dynamics) merupakan salah satu cara mudah untuk menyelesaikan suatu persamaan-persamaan yang berkaitan dengan dinamika fluida menggunakan komputer Tugas akhir ini menggunakan perangkat lunak ICEM ANSYS 18.0 untuk proses meshing dan FLUENT 18.0 sebagai slover untuk melakukan simulasi alat praktikum perpindahan panas konveksi paksa melalui pin fin berpenampang circular. Pin fin berpenampang circular disusun secara aligned yang diletakkan di dalam rectangular duct.Variasi yang dilakukan berupa diameter 10 mm dan 16 mm dengan ST=20mm SL=20mm konstan dan panjang pin fin 70 mm. Pemanasan pada circular pin fin dilakukan dengan menjaga temperatur pada base plate tetap konstan sebesar 50oC dan 70oC. Dilakukan 4 variasi kecepatan udara masuk sebesar 2.64m/s, 3.65m/s, 3.96m/s dan 4.20m/s. Untuk mendapatkan hasil yang baik, terlebih dahulu dilakukan grid independency test sehingga diperoleh kerapatan mesh yang optimal. Hasil akan ditampilkan baik secara kualitatif berupa gambar kontur temperatur, kontur tekanan dan kontur streamline velocity maupun secara kuantitatif berupa grafik distribusi temperatur sepanjang pin fin,grafik pengaruh diameter terhadap koefisien konveksi rata-rata setiap baris, grafik nusselt number dan coefficient pressure. Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan didapatkan hasil distribusi temperatur menurun di sepanjang pin fin. Temperatur permukaan pin fin tertinggi dicapai oleh pin fin baris keempat. Temperatur tertinggi dicapai pada kecepatan udara masuk 2.64 m/s dan temperatur terendah dicapai pada kecepatan udara masuk 4.20 m/s. Pada kecepatan yang sama, pin fin berdiameter 10 mm memiliki koefisien konveksi yang lebih besar daripada pin fin berdiameter 16 mm. Pin fin diameter 10 mm memiliki luas penampang yang lebih kecil dan memberikan pitch atau spasi antar pin fin yang lebih luas daripada pin fin diameter 16 mm sehingga pada pin fin diameter 10 mm fluida membawa panas dari pin fin lebih besar dan menyebabkan penurunan temperatur pin fin lebih besar sehingga perpindahan panas yang terjadi pada pin fin diameter 10 mm lebih baik daripada pin fin 16 mm. Dari hasil simulasi didapatkan nilai nusselt number dan coefficient pressure lokal pada pin fin baris pertama sampai baris keempat. Perpindahan panas terbaik terjadi pada titik stagnasi yang ditunjukkan dengan nilai nusselt number terbesar. Nilai nusselt number minimum terdapat pada daerah atau titik separasi. Nilai pressure coefficient maksimum terjadi pada titik stagnasi sedangkan minimun terdapat pada daerah atau titik separasi.
====================================================================================================================================
Heat transfer is the study of how to transfer energy in the form of heat that occurs due to temperature differences. The physical phenomenon of heat transfer can occur by conduction, convection and radiation. The phenomenon of combined heat transfer between conduction and convection can be applied through fin pins. The addition of a fin pin on the surface is intended to enlarge the area, thereby increasing the heat transfer rate. The application on the fin pin is applied in the design of forced convection heat transfer practicum equipment through an aligned circular coupled fin pin. To observe the phenomenon of heat transfer characteristics and flow characteristics numerical studies are required using CFD software. In the field of engineering, the CFD (Computational fluid dynamics) method is an easy way to solve equations related to fluid dynamics using computers This final project uses ICEM ANSYS 18.0 software for the process of meshing and FLUENT 18.0 as slover to simulate forced convection heat transfer practicum through circular section fin pins. Circular fin pins are arranged in an aligned manner which is placed in a rectangular duct. Variations made in the form of a diameter of 10 mm and 16 mm with ST = 20 mm SL = 20 mm constant and the length of fin pin 70 mm. Heating the circular fin pin is done by keeping the temperature at the base plate constant at 500 C and 700 C. There are 4 variations of the intake air speed of 2.64m / s, 3.65m / s, 3.96m / s and 4.20m / s. To get good results, an independent test grid is first performed to obtain optimal mesh density. The results will be displayed both qualitatively in the form of temperature contour images, pressure contours and streamlined velocity contours as well as quantitatively in the form of graphs of temperature distribution along the fin pin, graph of the influence of diameter on the average convection coefficient for each row, nusselt graph number and pressure coefficient. Based on the simulation that has been done, the temperature distribution results decrease along the fin pin. The surface temperature of the highest fin pin is achieved by the fourth row fin pin. The highest temperature is reached at the incoming air speed of 2.64 m / s and the lowest temperature is reached at the incoming air speed of 4.20 m / s. At the same speed, the 10 mm diameter pin fin has a convection coefficient greater than the 16 mm diameter pin fin. From the simulation results, the nusselt number and local pressure coefficient are obtained on the first row fin pin to the fourth row. The best heat transfer occurs at the point of stagnation indicated by the largest nusselt number. The minimum nusselt number is found in the area or separation point. The maximum pressure coefficient value occurs at the point of stagnation while the minimum is found in the area or separation point.

Item Type:	Thesis (Other)
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ935 Pipe--Fluid dynamics. Tubes--Fluid dynamics
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Rossi Cahyaningdias
Date Deposited:	22 Jul 2026 01:12
Last Modified:	22 Jul 2026 01:12
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/66520

Actions (login required)

View Item