STUDI NUMERIK PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PAKSA PADA PIN FIN BERPENAMPANG CIRCULAR DENGAN SUSUNAN STAGGERED

Wicaksono, Rezky Anugrah (2019) STUDI NUMERIK PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PAKSA PADA PIN FIN BERPENAMPANG CIRCULAR DENGAN SUSUNAN STAGGERED. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111540000101__Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Fin merupakan komponen yang bekerja berdasarkan mekanisme perpindahan panas secara konduksi dan konveksi. Fin digunakan untuk meningkatkan laju perpindahan panas dengan memperbesar luas permukaan perpindahan panas. Aplikasi fin dapat ditemukan pada peralatan elektronik, radiator, engine casing, dan berbagai perangkat lainnya. Md. Abu Jafar Rasel dkk. melakukan penelitian numerik mengenai perpindahan panas konveksi pada susunan fin staggered di dalam rectangular duct, yang memiliki kesamaan dengan penelitian eksperimental alat praktikum perpindahan panas oleh Alik D. (2019). Penelitian tersebut bertujuan untuk mengetahui laju perpindahan panas dari base maupun fin dengan memvariasikan kecepatan aliran masuk, diameter fin, dan temperatur base. Dalam bidang keteknikan, metode Computational Fluid Dynamics (CFD) merupakan salah satu pendekatan yang efektif untuk menyelesaikan persamaan dinamika fluida menggunakan komputer. Penelitian ini menggunakan perangkat lunak ANSYS 18.1 untuk pemodelan geometri dan FLUENT 18.1 untuk melakukan simulasi perpindahan panas konveksi paksa pada circular pin fin. Pin fin berbentuk silinder disusun secara staggered dan ditempatkan di dalam rectangular duct. Variasi yang digunakan meliputi diameter pin fin 10 mm dan 16 mm dengan jarak transversal (ST) dan longitudinal (SL) masing-masing sebesar 20 mm serta panjang pin fin 70 mm. Pemanasan dilakukan dengan mempertahankan temperatur base plate tetap konstan pada 50°C. Kecepatan udara masuk divariasikan menjadi 2,64 m/s, 3,65 m/s, 3,96 m/s, dan 4,20 m/s. Proses pemodelan dan meshing dilakukan menggunakan ANSYS Meshing 18.1, sedangkan simulasi numerik dilakukan menggunakan FLUENT 18.1. Untuk memperoleh hasil yang akurat, terlebih dahulu dilakukan grid independence test sehingga diperoleh kerapatan mesh yang optimal. Hasil penelitian disajikan secara kualitatif dalam bentuk kontur temperatur dan kontur kecepatan (velocity), serta secara kuantitatif berupa distribusi temperatur sepanjang pin fin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur menurun sepanjang fin. Temperatur permukaan fin tertinggi terdapat pada fin baris keempat. Temperatur terendah terjadi pada kecepatan udara 4,20 m/s, sedangkan temperatur tertinggi terjadi pada kecepatan 2,64 m/s. Fin berdiameter 10 mm memiliki luas permukaan yang lebih kecil, tetapi memberikan jarak antarfin yang lebih besar dibandingkan fin berdiameter 16 mm. Jarak tersebut memungkinkan fluida membawa panas dari permukaan fin sehingga menghasilkan penurunan temperatur yang lebih besar. Pada kecepatan aliran yang sama, fin berdiameter 10 mm memiliki koefisien perpindahan panas konveksi yang lebih tinggi dibandingkan fin berdiameter 16 mm.
=====================================================================================================================================
Fin is a component that transfers heat through both conduction and convection mechanisms. It is used to enhance heat transfer by increasing the available heat transfer surface area. Fin applications can be found in electronic equipment, radiators, engine casings, and many other engineering devices. Md. Abu Jafar Rasel et al. conducted a numerical study on convective heat transfer through staggered fins arranged inside a rectangular duct, which is similar to the experimental heat transfer study on a laboratory apparatus conducted by Alik D. (2019). The study aimed to determine the heat transfer rate from both the base and the fins by varying the inlet air velocity, fin diameter, and base temperature. In engineering applications, the Computational Fluid Dynamics (CFD) method is one of the most effective approaches for solving fluid dynamics equations using computer simulations. This study employed ANSYS 18.1 for geometry modeling and FLUENT 18.1 for numerical simulation of forced convective heat transfer through circular pin fins. The circular pin fins were arranged in a staggered configuration inside a rectangular duct. Two fin diameters, 10 mm and 16 mm, were investigated while maintaining constant transverse spacing (ST) and longitudinal spacing (SL) of 20 mm and a fin length of 70 mm. Heating was applied by maintaining the base plate temperature at a constant value of 50°C. Four inlet air velocities were investigated, namely 2.64 m/s, 3.65 m/s, 3.96 m/s, and 4.20 m/s. Geometry modeling and mesh generation were performed using ANSYS Meshing 18.1, whereas the numerical simulations were conducted using FLUENT 18.1. A grid independence test was first performed to obtain the optimal mesh density and ensure reliable simulation results. The results were presented qualitatively as temperature and velocity contour plots and quantitatively as temperature distribution graphs along the pin fins. The simulation results showed that the temperature decreased along the fin length. The highest fin surface temperature occurred on the fourth row of fins. The lowest temperature was observed at an inlet velocity of 4.20 m/s, whereas the highest temperature occurred at 2.64 m/s. The 10 mm diameter fins had a smaller surface area but provided wider spacing between fins than the 16 mm diameter fins. The larger spacing allowed the airflow to remove more heat from the fins, resulting in a greater temperature reduction. At the same inlet velocity, the 10 mm diameter fins exhibited a higher convective heat transfer coefficient than the 16 mm diameter fins.

Item Type:	Thesis (Other)
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263 Heat exchangers
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Rezky Anugrah Wicaksono
Date Deposited:	21 Jul 2026 02:00
Last Modified:	21 Jul 2026 02:00
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/66890

Actions (login required)

View Item