Studi eksperimental perpindahan kalor dua fasa gas-air aliran gelembung searah di dalam anulus tegak yang dipanaskan

MUDJIJONO, Ir. Purnomo, MSME.,Ph.D

2007 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Telah dilakukan penelitian koefisien perpindahan kalor dua fase gas-cair yang merupakan penjumlahan koefisien perpindahan kalor fase gas dan fase cair berdasarkan volume masing-masing fase. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh perubahan debit udara, debit air, dan fluks kalor listrik terhadap harga koefisien perpindahan kalor aliran dua fase, serta mendapatkan korelasi empiris koefisien perpindahan kalor hasil penelitian. Penelitian dilakukan dengan mengalirkan air dan udara dari bawah dalam bentuk aliran gelembung didalam anulus tegak.Alat uji dari pipa tembaga yang terdiri dari pipa luar dengan Di 24 mm dililit elemen pemanas listrik sepanjang pipa dan pipa dalam dengan Do 6,3 mmm dan panjang masing-masing pipa 800 mm. Ujung atas dan bawah pipa tembaga disambung dengan pipa transparan untuk mengetahui pola alirannya. Untuk mengukur temperatur dinding dipasang termokopel di dinding luar pada lima titik sepanjang pipa tembaga, untuk temperatur fluida diukur dengan memasang termokopel pada sumbu anulus di tujuh titik sepanjang pipa tembaga. Hasil penelitian nenunjukkan bahwa koefisien perpindahan kalor eksperimen meningkat dengan meningkatnya debit udara dan menurun dengan meningkatnya debit air serta meningkatnya fliuks kalor listrik. Korelasi empiris yang dibentuk pada penelitian ini adalah (Rumus) dengan koefisien korelasi (r2) =0,915 yang berlaku pada kondisi: kualitas gas (x) 0,000073 sampai 0,000170, dan fraksi hampa (α) 0,046217 sampai 0,102079, serta fluks kalor listrik (q”) 2985,669 W/m2 sampai 12937,898 W/m2.

An experimental study of heat transfer coefficient of two-phase (gas-liquid) flow has been done. The aims of this experiment are to study the correlation between air flow rate, water flow rate, electrical heat flux changes and coefficient of two phase flow heat transfer as well as to obtain empirical correlation of heat transfer coefficient A vertical annulus tube consist of outer pipe with inner diameter of 24 mm and inner pipe with outer diameter 6,3 mm and each is 800 mm long coiled with electrical heater was set for the experiment. The water and the air are flowed downwards through the tube in the form of bubble flow. Five thermocouples were set on five points along the outer surface of the tube to measure wall tube temperature, while fluid temperature was measured by seven thermocouples set on seven points along the axis of annulus. The results show that experimental heat transfer coefficient increases with an increase in air flow rate. The result also show that the experimental heat transfer coefficient increases with a decrease in both water flow rate and electrical heat flux. Based on the experiment, empirical correlation can be expressed in the focus of, (Rumus) equation is valid for conditions, i.e.: gas quality (x) from 0,000073 to 0,000170, void fraction (α) from 0,046217 to 0,102079 and electrical heat flux (q”) from 2985,669 W/m2 to 12937,898 W/m2, , and with correlation coefficient (r2) = 0,915.

Kata Kunci : Perpindahan kalor, Koefisien, Dua fasa, Aliran gelembung, Searah, Anulus tegak, Heat transfer, Coefficient, Two phases, Bubble flow, Direct- Current, Vertical annulus