Studi Eksperimental Perpindahan Kalor dan Penurunan Tekanan Aliran Udara Melintasi Penukar Kalor Kompak Tabung Eliptik Susunan Berseling
BUDI UTOMO KUKUH WIDODO, Ir. Samsul Kamal MSc., PhD.
2014 | Disertasi | S3 Teknik MesinPenukar Kalor dalam berbagai jenisnya merupakan peralatan yang sangat penting dalam industri proses dan industri energi. Penukar kalor kompak dipakai pada aplikasi yang relatif tidak bertekanan dalam mana fluida gas mengalir pada sisi luar tabung sementara fluida cair mengalir dalam tabung. Sebagian besar tabung yang dipergunakan berpenampang sirkular. Tabung dengan penampang elip ataupun lentikular baru memperoleh perhatian beberapa dasawarsa terakhir. Ada sejumlah keunggulan yang dimiliki oleh tabung berpenampang elip. Disertasi ini bertujuan untuk mengkaji karakteristik perpindahan kalor aliran udara melintasi berkas tabung eliptik tiga kolom dengan formasi 4-3-4. Berkas tabung tersusun secara berseling dengan pitch transversal 1,5 dan 2 kali panjang sumbu minor dan pitch longitudinal 1,5 kali panjang sumbu major. Tabung eliptik mempunyai diameter ekuivalen 0,75†dan aspect ratio 2 dan 2,50. Tujuan selanjutnya yang hendak dicapai adalah mendapatkan performansi penukar kalor yang dinyatakan dalam rasio energi dan koefisien penurunan tekanan sebagai fungsi bilangan Reynolds (ReB), aspect ratio (AR) dan pitch transversal (PT). Eksperimen dilakukan dalam terowongan angin subsonik dengan variasi kecepatan udara 1 m/s hingga 12 m/s dan fluks panas seragam pada 3,7 kW/m2, 3,8 kW/m2 dan 3,9 kW/m2. Suhu permukaan berkas tabung diukur pada 14 titik ukur, sedangkan suhu udara diukur pada seksi masuk dan keluar berkas tabung. Dengan mengasumsikan kerugian panas ke lingkungan sangat kecil, oleh karena itu dapat diabaikan, dan sistem beroperasi dalam keadaan tunak, maka diperoleh relasi sebagai berikut:
Heat exchangers of various types play very important roles in industrial processes and energy industries. Compact heat exchanger is used in applications where there is relatively small pressure in the gas fluid flowing on the outside of the tubes while the liquid fluid flowing inside the tubes. Most tubes are circular cross-section. Tube of eliptic cross-section or lenticular has obtained attention in the past few decades. There are a number of advantages possessed by eliptical and lenticular tubes. This dissertation is to examine the heat transfer characteristics of air flow across the eliptic tube bank of three columns with the 4-3-4 formation. The tubes are arranged in staggered arrangement of transverse pitch of 1.5 and 2 times the length of the minor axis and the longitudinal pitch of 1.5 times the length of the major axis. Each tube is of 0.75\\" equivalent diameter and aspect ratios of 2 and 2.50. The following objective is to obtain heat exchanger performance expressed in the energy ratio, pressure drop coefficient and Nusselt number as the functions of Reynolds number, aspect ratio and the transverse pitch. Experiments are conducted in the subsonic wind tunnel with air velocity of 1 m/s to 12 m/s under uniform heat fluxes of 3.7 kW/m2, 3.8 kW/m2 and 3.9 kW/m2. The tube surface temperatures are measured at 14 nodes, while the air temperatures are measured at the entry and exit of the test section. Assuming the heat loss to the environment is very small, therefore it can be ignored, and the system operates in a steady state, then the functions are obtained as follows:
Kata Kunci : -