Studi eksperimental perpindahan kalor aliran dua fasa air udara berlawanan arah

KAAF, Agustinus, Ir. Purnomo, MSME.,Ph.D

2007 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian yang dilakukan adalah mengenai perpindahan kalor aliran dua fasa air udara berlawanan arah untuk daerah slug flow tanpa pendidihan. Koefisien perpindahan kalor adalah penjumlahan dari perpindahan kalor fasa cair dan gas. Penelitian ini bertujuan untuk meneliti pengaruh perubahan kecepatan superfisial air dan udara, pengaruh perubahan fraksi hampa, harga koefisien perpindahan kalor terhadap perubahan fluks kalor. Selanjutnya koefisien perpindahan kalor hasil eksperimen dibandingkan dengan harga hasil korelasi yang ada dari penelitian sebelumnya serta mendapatkan korelasi empiris koefisien perpindahan kalor hasil penelitian. Penelitian dilakukan dengan mengalirkan air dari atas dan udara dari bawah dalam bentuk aliran kantung. Alat uji terdiri atas pipa tembaga dengan Di 24 mm panjang1201,6 mm dililit dengan elemen pemanas listrik sepanjang pipa. Ujung atas dan bawah pipa tembaga disambung dengan pipa transparan untuk mengetahui pola aliran yang terjadi. Untuk mengukur temperatur dinding dipasang termokopel di dinding luar pada tujuh titik sepanjang pipa, sedangkan temperatur fluida diukur dengan memasang termokopel pada sumbu pipa di sembilang titik sepanjang pipa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien perpindahan kalor eksperimen meningkat dengan meningkatnya debit air dan udara. Dengan peningkatan fluks kalor, koefisien perpindahan kalor prediksi Chen memiliki harga yang semakin besar dari korelasi Ghajar dan experiment. Koefisien perpindahan kalor hasil eksperimen memiliki harga yang besar dari koefisien perpindahan kalor prediksi Ghajar . Korelasi impiris yang dibentuk pada penelitian ini adalah, "rumus" yang berlaku pada kondisi: kualitas gas (x) 0,000727 sampai 0,010092, dan fraksi hampa (α)0,315 sampai 0,730, serta fluks kalor listrik (q”) 4188,69 W/m2 sampai 7049,679 W/m2.

This paper present an overview of the research about heat transfer on nonboiling, two phase, air-water countercurrent flow in vertical for slug flow. Heat transfer coefficient is sum of liquid and gas phase heat transfer. The aim of this experiment is to research the effect of void fraction , water and gas flow, heat flux to two phase heat transfer coefficient ,and the result of experimental will be suitable by result other correlations before, will get empiris correlation of experimental. A Tube with inner diameter of 24 mm and length of 1201,6 mm coiled by electrical heater was set for the experiment. The water was flowed downwards and the air was flowed upwards through the tube in the form slug flow. Seven thermocouples were set on seven points along the outer surface of the tube to measure wall tube temperature, while fluid temperature was measured by nine thermocouples set on seven points along the axis of the tube. The results show that experimental heat transfer coefficient increases with an increase in both air and water flow rate. By increasing heat fluks, Chen Corelation is much more greater than that of both the experiment and Ghajar Corelation. The Experiment is greater than Ghajar corelation. The empirical correlation that can be derived from experiment is,"formula" This equation is valid for conditions, i.e.: gas quality (x) from 0,000727 to 0,010092, void fraction (α) from 0,315 to 0,730. and electrical heat flux (q”) from 4188,69 W/m2 to7049,679 W/m2.

Kata Kunci : Perpindahan Kalor,Aliran Dua Fasa,Koefisien,heat transfer, coefficient, two phase, slug flow, counter-current