ANALISIS PERPINDAHAN KALOR PENDIDIHAN DALAM CELAH SEMPIT REKTANGULAR VERTIKAL UNTUK KASUS DOUBLE HEATING BERDASARKAN VARIASI UKURAN CELAH DAN PERUBAHAN TEMPERATUR AWAL PLAT

I Gusti Ngurah Bagus Catrawedarma, ST, Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA.

2011 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Analisis perpindahan kalor pendidihan untuk mengetahui pengaruh ukuran celah dan temperatur awal plat terhadap karakteristik pendidihan yang meliputi waktu rewetting, pola rewetting, heat flux, serta Critical Heat flux (CHF) telah dipelajari berdasarkan kurva pendidihan dan heat flux yang dihitung dari transien temperatur permukaan plat, yang merupakan hasil eksperimen dengan menggunakan 2 plat vertikal, dengan ukuran celah sempit antara plat utama dan penutup divariasikan dari 1 mm, 2 mm, dan 3 mm. Temperatur awal plat utama juga divariasikan dari 500 derajat celcius, 550 derajat celcius, dan 600 derajat celcius. Debit dan temperatur air pendingin ditetapkan sebesar 0,09 lt/detik dan temperatur saturasinya sebelum dialirkan kedalam celah. Hasil perhitungan dan analisis menunjukkan bahwa waktu rewetting tertinggi sebesar 280 sekon saat δ = 1 mm dengan temperatur awal 600°C dibagian tengah plat utama (TC-6) dan terendah sebesar 30 sekon dibagian atas atau bawah plat (TC-9 dan TC-2). Pola rewetting untuk δ = 1 mm diawali dari bawah, atas, dan terakhir di bagian tengah plat sedangkan untuk δ = 2 mm dan δ = 3 mm diawali dari atas, bawah dan terakhir di bagian tengah plat. Karakteristik pendidihan untuk masing-masing termokopel diketahui bahwa heat flux plat utama lebih besar dari heat flux plat penutup. CHF tertinggi sebesar 980 kW/m persegi pada TC-4B saat δ = 1 mm dengan temperatur awal 500°C serta terendah sebesar 70 kW/m persegi pada TC-2B saat ukuran celah dan temperatur awal yang sama. Secara umum nilai koefisien heat transfer saat didih film dibawah 0,5 kW/m persegi.°C dan kurang dari 5 kW/m persegi.°C saat terjadi rewetting. Pengaruh ukuran celah saat temperatur awal 500°C, bahwa semakin besar ukuran celah, maka semakin kecil waktu rewetting. Untuk daerah didih film saat temperatur awal 500°C dan 600°C, bahwa semakin besar ukuran celah, maka semakin besar heat flux. Semakin besar ukuran celah, semakin tidak stabil kondisi uap diawal proses dalam celah. Pengaruh temperatur awal plat untuk δ = 1 mm, bahwa semakin besar temperatur awal, maka semakin besar waktu rewetting, serta semakin kecil peningkatan koefisien heat transfer pada rewetting point. Perbandingan dengan korelasi lain bahwa semakin kecil ukuran celah, lebih mendekati korelasi uap laminer untuk daerah didih film, dan lebih mendekati korelasi Zuber (1958) untuk titik Leidenfrost. Korelasi uap laminer, Murase, dkk (2001), Zuber (1958), dan Leinhard, dkk (2002) untuk menganalisis daerah didih film, didih transisi, didih inti, titik Leidenfrost dan nilai CHF cocok diterapkan pada plat dengan temperatur yang cukup tinggi ( ≥ 500°C) yaitu pada bagian tengah plat utama. Korelasi Xia, dkk (1996) dan Monde, dkk (1982) relevan untuk CHF saat temperatur awal plat yang rendah (< 300°C) yaitu pada bagian bawah plat utama.

-

Kata Kunci : pendidihan, waktu rewetting, pola rewetting, heat flux, CHF, ukuran celah, dan temperatur awal plat