Studi Numerik Pengaruh Penambahan Rectangular Obstacle Terhadap Karakteristik Aliran Dan Perpindahan Panas Pada Staggered Tube Banks Studi Kasus Untuk Sudut Obstacle Sebesar 30 Derajat, 45 Derajat, Dan 60 Derajat

Komari, Nurul (2014) Studi Numerik Pengaruh Penambahan Rectangular Obstacle Terhadap Karakteristik Aliran Dan Perpindahan Panas Pada Staggered Tube Banks Studi Kasus Untuk Sudut Obstacle Sebesar 30 Derajat, 45 Derajat, Dan 60 Derajat. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 2110100081_Undergraduate_Thesis.pdf Download (3MB)

Abstract

Peningkatan performa penukar kalor tipe kompak pada sisi eksternal telah banyak diteliti, salah satunya adalah memasang obstacle atau perintang pada permukaan fin. Pemasangan obstacle dapat meningkatkan perpindahan panas sisi eksternal karena aliran fluida menjadi berolak sehinggadapat memindahkan panas dengan lebih cepat dan efektif.Penelitian dilakukan dengan memvariasikan sudut peletakan obstacle (α) berbentuk persegi panjang (rectangular) sebesar 30o, 45o dan 60o dengan ukuran sebesar ℓ/D = 0,20. Fluida kerja berupa udara berkecepatan konstan sebesar 2 m/s dimodelkan sebagai gas ideal yang mengalir pada sisi eksternaldengan kondisi temperatur sebesar 308 K dan temperatur tube sebesar 325,77 K. Studi numerik dilakukan secara 2 dimensi dengan kondisi aliran steady dengan prinsip Computational Fluid Dynamic (CFD) menggunakan perangkat lunak GAMBIT 2.4.6 untuk tahapan pembuatan domain dan disimulasikan dalamperangkat lunak FLUENT 6.3.26. Model turbulensi yang digunakan adalah Renormalization Group (RNG) k-ε. asil studi bertujuan untuk mengetahui fenomena aliran dan perpindahan panas pada tube banks dengan variasi peletakan rectangular obstacle, ditinjau secara kualitatif menggunakan visualisasi kontur temperatur dan kecepatan, serta secara kuantitatif dengan menganalisa grafik kecepatan lokal, bilangan Nusselt lokal dan penurunan tekanan. Dari penelitian ini diperoleh hasil bahwa dibandingkan model baseline, nilai untuk model dengan αsebesar 30⁰ mengalami penurunan kecepatan lokal sebesar 0,584% dan penurunan perpindahan panas sebesar 1,053%. Model dengan α sebesar 45⁰ mengalami peningkatan kecepatan lokal sebesar 4,140% dan peningkatan perpindahan panas sebesar 0,502% dibanding model baseline. Model dengan α sebesar 60⁰ meningkat kecepatan lokalnya sebesar 34,709% dan perpindahan panas meningkat sebesar 10,107% dibandingkan dengan model baseline. Penurunan tekanan terjadi pada semua model, dengan nilai penurunan untuk model tanpa rectangular obstacle adalah 10,13 Pa, α sebesar 30⁰ adalah 11,02 Pa, α sebesar 45⁰ adalah 15,96 Pa, serta α sebesar 60⁰ adalah 23,73 Pa. Ditinjau berdasarkan karakteristik aliran, perpindahan panas dan penurunan tekanan, model dengan α sebesar 60⁰ menghasilkan peningkatan tertinggi, sedangkan modifikasi tube banks dengan α sebesar 30⁰ tidak menghasilkan perpindahan panas yang lebih baik dibanding dengan model baseline dan model modifikasi
====================================================================================================================================
Many researches has been done to improve the performance of compact heat exchanger on the external side, one of the research is installing the obstacle on the surface of the fin. Installation of obstacle can increase the external heat transfer due to the swirl of fluid flow that can transfer heat more quickly and effectively.The study is concerning of varying the position’s angle of the rectangular obstacle (α) about 30⁰, 45⁰ and 60⁰ with size of ℓ / D = 0.20. Working fluid is air with constant velocity value of 2 m/s modeled as an ideal gas flowing on the external side of tube banks with temperature conditions of 308 K and the tubes’ temperature of 325.77 K. The study is conducted in 2-dimensional steady flow conditions with the principles of Computational Fluid Dynamic (CFD) using GAMBIT 2.4.6 for build the domain and will be simulated in FLUENT 6.3.26. Turbulence models used is the renormalization group (RNG) k-ε. The study aims to determine the flow and heat transfer phenomena in tube banks with varying te position of rectangular obstacle, qualitatively by using visualization of temperature and velocity contours, and quantitatively by analyzing the local velocity, local Nusselt number and pressure drop graphs.viiThe results of this study showed that compared to the baseline model, the value for model with α for 30⁰ shows decreasing of local velocity value by 0.584% and the decrease in heat transfer is 1.053%. Models with α equal to 45⁰ have increasing the local velocity of 4.140% and an increase in heat transfer at 0.502% compared to the baseline model. Models with α for 60⁰ increased by 34,709% at local velocity and heat transfer increases by 10,107% compared with the baseline model.Pressure drop occurs in all models, with the value for the model without the rectangular obstacle is 10.13 Pa, α for 30⁰ is 11.02 Pa, α for 45⁰ is 15.96 Pa, and α for 60⁰ is 23.73 Pa. For the model with α equal to 60⁰ gives the best enhancement based on the characteristics of the flow, heat transfer and pressure drop. Modificatio f tube banks with α for 30⁰ does not produce a better heat transfer compared with the baseline model and the other modified model.

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSM 621.402 5 Kom s
Uncontrolled Keywords:	Compact Heat Exchanger, Rectangular Obstacle, sudut Obstacle, perpindahan panas; Compact Heat Exchanger, Rectangular bstacle, angle of Obstacle, heat transfer
Subjects:	Q Science > QC Physics > QC151 Fluid dynamics
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Mr. Marsudiyana -
Date Deposited:	09 Jun 2023 09:35
Last Modified:	09 Jun 2023 09:35
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/98079

Actions (login required)

View Item