Studi Perancangan Dan Simulasi Numerik Performansi Radiator Mobil Hybrid Menggunakan Nano Fluida Al2O3

Rizqyandra, Riqy (2022) Studi Perancangan Dan Simulasi Numerik Performansi Radiator Mobil Hybrid Menggunakan Nano Fluida Al2O3. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000114_Undergraduate-Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Beberapa tahun terakhir ilmuwan telah meriset bagaimana meningkatkan performa alat penukar panas berjenis compact heat exchanger. Compact heat exchanger memiliki surface area density yang besar dibandingkan dengan jenis yang lain. Pengembangan compact heat exchanger khususnya radiator mobil dilakukan dengan menambahkan nano partikel pada air radiator sehingga menjadi nano fluida. Nano fluida meningkatkan konduktivitas termal dan menurunkan panas jenis dari air radiator tersebut. Untuk itu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui pengaruh debit air dan konsentrasi nano partikel pada air radiator.

Tugas akhir ini berupa perancangan compact heat exchanger dan studi numerik menggunakan perangkat lunak ANSYS FLUENT untuk melakukan simulasi radiator pada mobil hybrid. Perancangan radiator menggunakan metode LMTD. Simulasi dibagi menjadi dua tahap, pertama simulasi satu unit cell fin yang hasilnya digunakan untuk mengetahui parameter porous medium fin berupa inertial coefficient dan viscous coefficient. Kedua, simulasi radiator secara utuh untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan udara dan mass fraction dari nano partikel terhadap temperatur keluaran air dan laju perpindahan panas. Variasi kecepatan udara yang akan dilakukan sebesar 50 km/h, 60 km/h, 70 km/h, dan 80 km/h dan variasi mass fraction nano partikel sebesar 0.5%, 1%, 1.5%, 2%.
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, Temperatur keluaran air radiator secara analitis dan simulasi didapatkan sebesar 44.04℃ dan 43.94℃ dengan error sebesar 0.06%. Laju perpindahan panas menggunakan fluida air secara analitis dan simulasi didapat sebesar 2.747 kW dan 2.791 kW dengan error sebesar 3.16%. Didapatkan bahwa kecepatan udara dan mass fraction nano partikel dapat membuat temperatur keluaran air lebih rendah dan meningkatkan laju perpindahan panas. Temperatur keluaran air terendah dapat dicapai pada kecepatan udara 80 km/h pada mass fraction 2% sebesar 42.78℃. Laju perpindahan panas maksimum dapat dicapai pada kecepatan udara 80 km/h pada mass fraction 2% sebesar 3.458 kW. Air yang diberi nano partikel dapat memperbesar pressure drop. Pressure drop terbesar terjadi pada mass fraction 2% sebesar 420.848 Pa. Dengan menggunakan nano partikel peningkatan pressure drop lebih besar dibandingkan dengan penurunan temperatur keluaran air dan laju perpindahan panas.
================================================================================================
For the past couple years scientist has researched how to
improve performance of heat exchanger type compact heat
exchanger. Compact heat exchanger has a lot of surface density
compared to other heat exchanger. Development of compact heat
exchanger especially automobile radiator using nano particle
mixed with liquid water which we call nano fluid. Nano fluid has
effect increasing thermal conductivity of its base liquid while
decreasing its specific heat. Therefore, it is necessary to do further
research on this radiator. One way is to do a varying mass fraction
of nano particle and air velocity.
This proposal of final project design compact heat
exchanger and numerical study using ANSYS FLUENT to simulate
hybrid car radiator. LMTD method is used to design radiator.
Simulation is divided into two stages, first one is to simulate unit
cell fin to find its porous medium characteristic called inertial
coefficient and viscous coefficient. The second one is to simulate
radiator to find the effect of air velocity and mass fraction of nano
particle on water outlet temperature and heat transfer rate. Air
velocity variation start from 50 km/h, 60 km/h, 70 km/h, 80 km/h
while volume concentration variation start from 0.5%, 1%, 1.5%
and 2%.
From the result of research that has been done, Water
outlet temperature from analytical and simulation results are
44.04°C and 43.94°C with error 0.06%. Heat transfer rate from
analytical and simulation results are 2.747 kW and 2.791 kW with
error 3.19%. It is known that air velocity and mass fraction
nanoparticle can lower water outlet temperature and increasing
heat transfer rate. Lowest water outlet temperature can be
achieved for air velocity 80 km/h and mass fraction 2% at amount
of 42.78°C. Maximum heat transfer rate can be achieved for air
velocity 80 km/h and mass fraction 2% at amount of 3.458 kW.
Nanoparticle can make large pressure drop which occur at 2%
mass fraction with amount of 420.848 Pa. Using nanoparticle it
can lead to large pressure drop than having lower water outlet
temperature and increasing heat transfer rate

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Radiator, Nano fluida, Porous medium
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263 Heat exchangers
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Riqy Rizqyandra
Date Deposited:	14 Feb 2022 04:26
Last Modified:	02 Nov 2022 01:25
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/93846

Actions (login required)

View Item