Double sided delta winglet tape insert heat exchanger

  • Published on
    13-Jul-2016

  • View
    7

  • Download
    6

Embed Size (px)

Transcript

  • 1

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1 Latar Belakang Masalah

    Teknik peningkatan perpindahan panas secara pasif dengan sisipan pipa

    (tube insert) telah digunakan secara luas untuk meningkatkan laju perpindahan

    panas dalam sebuah penukar kalor karena metode ini dapat diterapkan secara

    mudah dalam sebuah penukar kalor tanpa memerlukan sumber daya tambahan.

    Alat-alat sisipan untuk membangkitkan vorteks/aliran berputar (swirl flow) seperti

    twisted tape, wire coils, ribs, fins, baffles, winglet dan lain-lain dalam sebuah

    saluran aliran untuk meningkatkan laju perpindahan panas konveksi adalah paling

    umum dikenal dalam banyak sistem termal. Secara umum, tujuan dari

    peningkatan perpindahan panas adalah untuk membuat penukar kalor lebih

    ringkas (compact) untuk mengurangi ukuran keseluruhan dari penukar kalor, atau

    untuk mengurangi daya pemompaan (pumping power) yang diperlukan untuk

    sebuah target perpindahan panas yang diberikan, dimana dapat menghasilkan

    penghematan biaya operasi. Oleh karena itu, banyak penelitian telah dilakukan

    untuk mempelajari pengaruh turbulator terhadap peningkatan perpindahan panas

    dalam penukar kalor.

    Secara umum, turbulator (swirl-generator) menimbulkan kondisi-kondisi

    berikut yang menguntungkan untuk meningkatkan koefisien perpindahan panas

    konveksi: (1) mengganggu pembentukan lapis batas termal dan meningkatkan

    intensitas turbulensi, (2) meningkatkan luas percampuran aliran atau luas

    perpindahan panas, dan (3) membangkitkan vorteks longitudinal. Peningkatan

    perpindahan panas dengan pembangkitan vorteks (vortex-induced heat transfer

    enhancement) adalah sebuah metode pasif yang mengandalkan pada

    pembangkitan dengan sengaja streamwise vortices untuk meningkatkan

    perpindahan panas. Winglet (delta winglet dan rectangular winglet) telah

    digunakan secara luas dalam sistem termal berunjuk kerja tinggi untuk

    menghasilkan vorteks longitudinal dalam sistem yang membawa ke laju

    perpindahan panas yang lebih tinggi dan percampuran fluida. Aliran vorteks

    longitudinal membangkitkan pusaran (swirling) dan membuat medan aliran tidak

  • 2

    stabil, dan oleh karena itu aliran menjadi lebih turbulen sehingga meningkatkan

    percampuran fluida, merusak lapis batas termal membawa ke peningkatan

    kecepatan rata-rata fluida dan gradien temperatur dan meningkatkan koefisien

    perpindahan panas konveksi dalam saluran. Aliran vorteks longitudinal oleh

    winglet adalah perhatian utama dalam banyak aplikasi perpindahan panas seperti

    fin-tube heat exchanger, pengkondisian udara dan peralatan-peralatan elektronik.

    Berdasarkan literatur-literatur (Allison dan Dally, 2007; Chompookham et

    al., 2010; Zhou dan Ye, 2012; dan Promvonge et al., 2010) menunjukkan aplikasi

    winglet lebih menarik dibandingkan dengan alat pembangkit aliran vorteks

    lainnya karena kehilangan tekanan (pressure loss) yang lebih rendah. Tetapi

    winglet-winglet dalam literatur tersebut secara umum digunakan dengan

    menempatkan pada permukaan-permukaan rata dari sebuah saluran dan jarang

    ditemukan digunakan dalam pipa bundar. Untuk menerapkan winglet dalam pipa

    bundar diperlukan sebuah modifikasi winglet tersebut, dimana dalam penelitian

    ini berupa double-sided delta-winglet tape insert (DWTs). Karakteristik winglet

    berupa bentuk sayap, tinggi sayap, lebar sayap dan sudut serang adalah parameter

    kunci yang mempengaruhi secara signifikan terhadap kelakuan perpindahan panas

    dalam pipa.

    Pada penelitian ini, akan menguji pengaruh penambahan double-sided

    delta-winglet tape insert (DWTs) variasi sudut serang () (angle of attack) dan

    winglet-width ratio (RB) di pipa dalam (inner tube) dari penukar kalor pipa

    konsentrik terhadap karakteristik perpindahan panas dan faktor gesekannya.

    Diharapkan, dengan penambahan DWTs ini dapat membangkitkan aliran vorteks

    longitudinal dengan tujuan mengganggu perkembangan lapis batas termal

    sehingga meningkatkan koefisien perpindahan panas konveksi dengan kehilangan

    tekanan (pressure loss) yang lebih rendah di pipa dalam dari penukar kalor pipa

    konsentrik.

    1.2 Perumusan Masalah

    Bagaimana pengaruh penambahan double-sided delta-winglet tape insert

    (DWTs) variasi sudut serang () (angle of attack) dan winglet-width ratio (RB) di

  • 3

    pipa dalam dari penukar kalor pipa konsentrik terhadap karakteristik perpindahan

    panas dan faktor gesekannya.

    1.3 Batasan Masalah

    Pada penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut ini:

    1. Pipa luar dari penukar kalor pipa konsentrik diisolasi dengan glasswool dengan

    ketebalan 80 mm sehingga perpindahan panas ke lingkungan diminimalisasi.

    2. Faktor pengotoran (fouling factor) di pipa dalam dan pipa luar diabaikan.

    3. Data penelitian yang digunakan untuk analisis data adalah data penelitian saat

    kondisi tunak (steady state).

    1.4 Tujuan dan Manfaat

    Penelitian ini bertujuan untuk:

    1. Mengetahui pengaruh penambahan double-sided delta-winglet tape insert

    (DWTs) di pipa dalam dari penukar kalor pipa konsentrik terhadap

    karakteristik perpindahan panas dan faktor gesekannya.

    2. Membandingkan karakteristik perpindahan panas dan faktor gesekan pipa

    dalam dengan penambahan double-sided delta-winglet tape insert (DWTs)

    terhadap karakteristik perpindahan panas dan faktor gesekan pipa dalam tanpa

    penambahan DWTs (plain tube).

    Hasil penelitian diharapkan memberi manfaat sebagai berikut :

    1. Mampu memberikan pengetahuan baru yang berguna dalam pengembangan

    ilmu penukar kalor khususnya mengenai metode peningkatan perpindahan

    panas secara pasif dengan menggunakan winglet vortex generator berupa

    double-sided delta-winglet tape insert (DWTs).

    2. Dapat diterapkan pada penukar kalor untuk meningkatkan perpindahan panas

    yang murah, perawatan mudah dan ringkas.

  • 4

    1.5. Sistematika Penulisan

    Sistematika penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :

    BAB I : Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah,

    perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, dan manfaat

    penelitian, serta sistematika penulisan.

    BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan

    pengujian alat penukar kalor dengan winglet vortex generators,

    teori tentang perpindahan panas, teori metode peningkatan

    perpindahan panas pada penukar kalor, aliran dalam sebuah

    pipa (internal flow), dan karakteristik perpindahan panas dan

    faktor gesekan pada penukar kalor.

    BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan,

    tempat dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan

    dan pengambilan data.

    BAB IV : Data dan analisis, menjelaskan data hasil pengujian,

    perhitungan data hasil pengujian serta analisis hasil dari

    perhitungan.

    BAB V : Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.

Recommended

View more >