Studi Numerik Proses Evaporasi pada Horizontal Tube dengan Variasi Kecepatan Masuk Fluida dan Temperatur Dinding

Romadanna, Shafira Aulia (2020) Studi Numerik Proses Evaporasi pada Horizontal Tube dengan Variasi Kecepatan Masuk Fluida dan Temperatur Dinding. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02111640000018-Undergraduate-Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (1MB) | Request a copy

Abstract

Evaporator merupakan salah satu komponen penting pada sistem Pembangkit Listik Tenaga Uap yang dapat menentukan kualitas uap untuk memutar sudu turbin. Evaporator memiliki dua tipe diantaranya adalah horizontal evaporator yang salah satunya terdapat pada HRSG Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap, sedangkan vertikal evaporator terdapat pada boiler Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Perbedaan pada dua tipe evaporator ini terletak pada kontur kualitas uap pada saat gelembung uap terbentuk. Pada penelitian ini akan diamati flow pattern serta nilai koefisien perpindahan panas konveksi pada proses evaporasi di horizontal tube. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh laju aliran massa fluida masuk dan temperatur dinding tube terhadap fenomena evaporasi pada horizontal tube. Parameter yang divariasikan pada penelitian ini ada dua macam, yaitu laju aliran massa fluida masuk dan temperatur dinding tube.Variasi kecepatan yang diteliti adalah 0.3 m/s dan 0.5 m/s serta variasi temperatur dinding tube adalah 350 °C dan 450 °C. Perangkat lunak yang digunakan untuk simulasi pada penelitian ini adalah Gambit 2.4.6 dan FLUENT 18.0. Geometri yang diteliti adalah horizontal tube dengan diameter 24.5 mm dan panjang 3000 mm. Pemodelan dan meshing geometri dilakukan dengan Software Gambit 2.4.6, sedangkan simulasi dilakukan dengan menggunakan Software FLUENT 18.0. Data diambil setelah 15 detik hasil simulasi. Hasil ditampilkan baik secara kualitatif berupa gambar kontur kualitas uap maupun secara kuantitatif berupa grafik kecepatan masuk dan temperatur dinding tube terhadap koefisien perpindahan panas konveksi. Hasil yang didapat menunjukan bahwa Nilai kualitas uap yang didapatkan pada sisi outlet tube terbesar pada variasi kecepatan masuk fluida 0,3 m/s dan temperature dinding 450°C dengan nilai kualitas uap sebesar 87,47% sedangkan nilai kualitas uap terendah pada variasi kecepatan masuk fluida 0,3 m/s dan temperature dinding 350°C dengan nilai kualitas uap sebesar 79,43%. Selain itu, semakin tinggi temperatur dinding tube, maka flow regimes yang terbentuk semakin chaotic. Disamping itu, semakin besar kecepatan masuk fluida, maka koefisien perpindahan panas konveksi semakin besar. Sebaliknya, semakin tinggi temperatur dinding tube, maka semakin rendah koefisien perpindahan panas konveksi. Nilai kooefisien konveksi tertinggi pada variasi kecepatan masuk fluida 0,5 m/s dan temperature dinding 350°C sebesar 2672,37 W/m^2 K sedangkan nilai kooefisien konveksi terendah pada variasi kecepatan masuk fluida 0,3 m/s dan temperature dinding 450°C sebesar 1721,15 W/m^2 K. Adapun nilai koefisien perpindahan panas tertinggi terletak pada flow regimes stratified flow. ================================================================================================================== Evaporator is one of the important components in the Steam Power Plant that can determine the quality of steam that use to turn the turbine blade. Evaporator has two types which one of them is horizontal evaporators,that applied in HRSG Gas and Steam Power Plants, while vertical evaporators are available in Steam Power Plant boilers. The difference in the two types of evaporator lies in the quality of steam at the time the bubble is formed. This research will discuss the flow pattern and the value of the convection heat replacement coefficient in the evaporation process on horizontal tubes. This study aims to determine the effect of fluid inlet velocity and tube wall temperature on the evaporation phenomenon on the horizontal tube. There are two parameters varied in this study. The variation in fluid inlet velocity are 0.3 m/s and 0.5 m/s while the variation in wall temperature is 350°C and 450°C. The software used for the simulation in this study is Gambit 2.4.6 and FLUENT 18.0. The geometry studied is a horizontal tube with a diameter of 24.5 mm and a length of 3000 mm. Geometry and mesh models are made using Gambit 2.4.6 while simulations are carried out using FLUENT 18.0. The results are displayed both qualitatively in the form of steam quality contour images and quantitatively in the form of graphs of the inlet speed and temperature of the tube wall against convection heat transfer coefficients. The results obtained show that vapor quality values obtained at the outlet of the largest tube at a variation of the fluid inlet velocity of 0.3 m/s and a wall temperature of 450°C with a steam quality value of 87.47% while the lowest value of the quality of the vapor on the variation of fluid inlet velocity of 0.3 m/s and a wall temperature of 350°C with a steam quality value of 79.43%. In addition, the higher of the tube wall temperature, the more flow regimes that are formed are chaotic. Besides that, the greater the fluid inlet velocity, the greater the convection heat transfer coefficient. Conversely, the higher the tube wall temperature, the lower the convection heat transfer coefficient. The highest convection coefficient value at the variation of fluid inlet velocity is 0.5 m/s and a wall temperature of 350°C is 2672.37 W/m^2 K while the lowest convection coefficient value is at the variation of fluid inlet velocity 0.3 m/s and the wall temperature 450°C is 1721.15 W/m^2 K. The highest value of heat transfer coefficient lies in the flow regimes stratified flow.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Evaporasi, Horizontal Tube, ANSYS FLUENT, Evaporation, HRSG
Subjects: T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA357 Computational fluid dynamics.
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ164 Power plants--Design and construction
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: SHAFIRA AULIA ROMADANNA
Date Deposited: 10 Aug 2020 04:24
Last Modified: 10 Aug 2020 04:24
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/77315

Actions (login required)

View Item View Item