M. Ega Nugraha (21050112130036)

Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent

Perpindahan Panas II

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Spesifikasi Masalah

Banyak perusahaan industri yang telah melakukan perubahan besar untuk mengurangi

efek rumah kaca yang dapat mengakibatkan pemanasan global. Setelah melakukan usaha

yang sangat besar didapatlah sebuah solusi, yaitu untuk mengurangi pemanasan global

dapat dilakukan dengan meningkatkan efisiensi alat penukar kalor. Beberapa peneliti

beranggapan bahwa dengan mengubah geometri dari alat penukar kalor dapat

meningkatkan efisiensi meskipun banyak juga yang mencoba mengembangkan heat

transfer dalam pipa dengan menggunakan nanofluids. Salah satu bentuk geometri yang

diprediksi dapat meningkatkan efisiensi heat exchanger adalah pipa dengan profil U.

Pada kasus ini pipa profil U akan dimodelkan dengan prototipe menggunakan Solidworks

2014. Dan perpindahan panas yang dihasilkan akan dianalisa dan divisualisasikan dalam

bentuk gambar.

Gambar 1.1 Permodelan Cetakan Casting

Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 1



1.2 Penyajian Data

Diketahui :

Garis I : 150 mm

Garis II : 150 mm

Diameter : 75 mm

Dengan kondisi,

Vudara = 3 m/s , Tinlet= 303 0K

Pudara = 1 atm=101325 Pa, , Twall = 353 0K

1.3 Asumsi

Pada Analisis dalam mobil ini terdapat asumsi yang digunakan, asumsi yang digunakan

tersebut adalah:

a. Alirannya turbulen

b. Alirannya steady

c. Aliran bersifat Kompresible




BAB II

ISI

2.1 Pemodelan Cetakan di SolidWorks 2014

1. Double Click pada Shortcurt Solidwork,

2. Click New pada toolbar, pilih Part, click OK




3. Click Sketch, pilih Front Plane, klik kanan pilih Normal To

4. Click line , buat garis dengan dimensi panjan 150 mm.







5. Klik, buat garis setengah ligkaran dengan diameter 75 mm, lalu click

6. Buat kembali garis lurus dengan panjang 150 mm dan pilih Normal To




7. Click Circle , buat lingkaran sebagai penampang pipa dengan diameter 20 mm.

8. Pilih sweept boss/base , klik pada sketch lingkaran dan sketch line

yang telah dibuat,. Click .




9. Pipa profil U telah selesai dikerjakan, klik File , Klik Save as , beri

nama Pipa, save dalam bentuk .igs. Klik Save.

2.2 Analisa dengan menggunakan ANSYS R 14.5 Fluent

1. Klik Workbench 14.5




2. Tunggu sampai Home Workbench keluar.

3. Tampilan Home Workbench awal




4. Double Click pada maka akan muncul tampilan awal Fluent

5. Click kanan pada Geometry , pilih Import Geometry, klik Casting Part.IGS

yang sudah disimpan tadi.


Tampilan

HOME pada

FLUENT



6. Apabila sudah muncul tanda pada Geometry , click kanan pada

Geometry , click Edit Geometry

7. Pilih Milimeter, click OK







8. Click kanan pada Import di Tree Outline, klik Generate

9. Klik Tool, lalu pilih Enclosure




10. Pada Detail View, pilih Cusion Uniform. Klik Generate

11. Setelah menjadi Two Part Two Bodies , ganti nama tiap part dengan

klik kanan pada Solid, pilih Rename . Part 1 beri nama “CASTING”. Part 2 beri

nama “SURROUNDING FLOW CHANNEL”. Klik Generate


PIPA



12. Setelah selesai memberi nama, Klik Create, Klik Bolean . Pada menu

Detail View, Pilih Operation = Subtract, Target Bodies = Surrounding Flow Channel,

Tool Bodies = Casting. Klik Apply. Klik Generate .


SURROUNDING

FLOW CHANNEL



13. Setelah memberi Bolean, Klik File, Klik Close Design Modeller


HASIL



14. Setelah muncul Home Workbench, Klik kanan pada Mesh , Klik Edit

15. Beri nama pada Geometry “Surrounding Flow Channel” dengan cara Klik kanan pada sisi

depan, pilih Create Name Selection . Beri nama “INLET

VELOCITY”. Klik OK. Bagian belakang beri nama “OUTLET” dengan cara yang sama. Klik

generate .


INLET









16. Setelah memberi nama, lakukan Meshing. Klik Mesh . Pada Menu Detail Of

Mesh pilih Relevance Center = Fine. Klik Generate Mesh .


HASIL MESH



17. Setelah hasil Meshing selesai, kembali ke Home Workbench. Klik File, Klik Close Mesh

18. Agar hasil Mesh terbaca (seperti gb. disamping), Klik kanan

pada Mesh, Klik Update.

19. Setelah Proses Meshing selesai, klik kanan Pada Setup , Klik Edit




20. Klik OK dengan ketentuan yang di beri tanda merah

21. Pada Solution Setup, menu General : Klik Check dan Report Quality untuk

memastikan Meshing ada masalah atau tidak. Lalu setting menu General dengan ketentuan yg

diberi tanda kuning.




22. Pada Solution Setup, menu Models : pilih Energy, klik edit, klik Energy Equation,

Klik OK. Dan untuk Viscous sesuai dengan setting yang diberi warna kuning dengan cara

yang sama.




23. Pada Solution Setup, Menu Material pilih “Air”







24. Pada Solution Setup, menu Boundary Conditions :

a. Untuk Inlet isi Velocity dengan 3 m/s. Dan temperatur 3030K







b. Untuk Outlet beri tekanan P=101325 Pa dan Temperatur 3030K




c. Untuk Wall, Klik Convection dan Temperatur 353 0K




25. Pada Solution Setup, menu Reference Value: Pilih dari Inlet. Dengan data sbgi berikut:

26. Pada Solution, menu Solution Methods setting dengan ketentuan dibawah ini.

27. Pada Solution, menu Solution Controls setting dengan ketentuan dibawah ini







28. Pada Solution, menu Residual Monitor, setting dengan ketentuan dibawah ini

29. Pada Solution, menu Solution Initialization: pilih Standar Initialization, Compute

From Inlet Velocity, dan Relative To Cell Zone. Lalu klik Initialize. Jika tidak ada report

problem lanjut ke tahap Run Calculation.




30. Pada Solution, Menu Run Calculation : Klik Check Case untuk memastika tidak ada

problem. Jika sudah Done, Klik Close. Selanjutnya isi Number Of Iteration = 1000. Klik

Calculate.




31. Tunggu sampai Iterasi konvergen.




BAB III

PEMBAHASAN

Hasil Iterasi Konvergen

Grafik Iterasi







Distribusi Temperature




Velocity Stream Line




BAB IV

KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dalam analisa kali ini adalah sebagai berikut:

a) Pada BAB III, Grafik iterasi di temukan hasil iterasi konvergen untuk kasus ini yaitu

pada iterasi ke 820, dengan waktu 5 menit 39 detik

b) Untuk distribusi temperatur pada analisa kali ini temperatur maksimum berada pada

bagian kanan dari Cetakan yang terletak di tengah. Ditunjukan pada BAB III,

Gambar Distribusi Temperature.

c) Untuk kecepatan rata rata terjadi pada kecepatan 2,318 m/s. Ditunjukan pada BAB III,

Gambar Velocity Stream Line.


Documents

M. Ega Nugraha (21050112130036)