PERANCANGAN FASILITAS EKSPERIMEN FLOW BOILING UNTUK SISTEM PENDINGINAN LANJUT PADA KANAL VERTIKAL

RIZKI ADITIA, Indro Pranoto, S.T., M.Eng., Ph.D.

2017 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Dalam tugas akhir ini, dilakukan perancangan alat uji flow boiling heat transfer pada kanal vertikal. Proses pengujian menggunakan alat uji ini merupakan salah satu metode untuk menghitung koefisien heat transfer yang dimiliki oleh suatu material dan fluida. Alat uji ini memiliki flow boiling channel sebagai test section yang heater-nya terbuat dari tembaga. Batang tembaga tersebut dipasang didalam test section yang diinsulasi bersama dengan heated channel. Alat uji ini juga menggunakan air-cooled condenser yang memiliki fin untuk mengkondensasikan uap dan kembali menjadi fluida cair. Sebelum memasuki evaporator kembali, fluida ditampung sementara pada reservoir yang dapat memberikan kalor sebesar 2000 W untuk memenuhi kondisi pengujian. Fluida kerja yang digunakan adalah air, FC-72, Refrigerant R123, HFE-7000, dan HFE-7100. Alat uji ini dapat menunjang dua kondisi pengujian, yaitu pengujian sub-cooled boiling dan saturated boiling. Heat exchanger yang digunakan merupakan tipe tube-fin heat exchanger dengan effectiveness = 96 % dan luas fin = 0,095 m^2 yang didapatkan dari perhitungan. Pada heat exchanger diberikan dua buah kipas angin untuk menunjang terjadinya forced convection sehingga proses heat transfer semakin cepat. Perancangan dilakukan dengan menghitung parameter ukuran dan perpindahan kalor dengan menggunakan persamaan dan hasil penelitian terdahulu. Kalor sebesar 5000 W diberikan pada evaporator yang ditunjang dengan pompa dengan flow rate sebesar 0,00195 kg/s. Dari perhitungan didapatkan dimensi-dimensi dari alat uji, yaitu evaporator 720 mm (L) x 90 mm (W) x 60 mm (H), heating chamber 114,6 mm (L) x 60 mm (W) x 15 mm (H), kondenser 640 mm (L) x 47 mm (W) x 520 mm (H), dan reservoir 100 mm (L) x 50 mm (W) x 2 mm (H).

In this final project, flow boiling heat transfer test equipment is designed. The testing process of this test tool is one of the methods to calculate heat transfer coefficient possessed by a material and fluid. This test kit has a flow boiling channel as a test section whose heater is made of copper. The copper rod is installed inside the insulated test section along with the heated channel. This experimental facility also has a air condenser that has a fin to remove heat to the sink. Before entering the evaporator, the fluid is temporarily stored in a reservoir that can provide 2000 W of heat to meet the test conditions. The working fluids used are water, FC-72, Refrigerant R123, HFE-7000, and HFE-7100. This test equipment can support two test conditions, there are sub-cooled boiling and saturated boiling. Heat exchanger used is tube-fin heat exchanger type with effectiveness = 96% and fin area = 0,095 m^2 obtained from the calculation. In the heat exchanger, there are two fans which supports the occurrence of forced convection so that the heat transfer process more efficient. The design was designed by calculating the amount of heat transfer with the specified parameters. The amount heat of 5000 W was supplied to the evaporator which is supported by pump with flow rate of 0.00195 kg/s. From the calculation, we get the dimensions of evaporator 720 mm (L) x 90 mm (W) x 60 mm (H), heating chamber 114,6 mm (L) x 60 mm (W) x 15 mm (H), condenser 640 mm (L) x 47 mm (W) x 520 mm (H), and reservoir 100 mm (L) x 50 mm (W) x 2 mm (H).

Kata Kunci : flow boiling, electronic cooling, vertical evaporator, air-cooled condenser.