SIMULASI KARAKTERISTIK ALIRAN DAN PERPINDAHAN PANAS CROSS FLOW SUSUNAN TUBE DI KONDENSOR TIPE ALIGNED DAN STAGGERED UNTUK SISTEM ORC.

PRESENTASI SEMINAR NASIONAL

Dr. Eng. Ir Prabowo. M,Eng2

Oleh:INACIO DE JESUS LEITE1*

N.R.P : 210 920 2004

Jurusan Teknik MesinFakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011

27 JULI 2011

1. LATAR BELAKANG

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Shell and Tube Heat Exchanger Jenis aliran dalam

HE

Cross flow aliran dalam Susunan

Tube

Bagaimana Karakteristik Aliran pada susunan tubes secara aligned danstaggered.

Bagaimana mensimulasikan karakteristik perpindahan panas pada susunan tube dalam heat exchanger untuk susunan tube yang Staggered dan aligned

3. TUJUANMengetahui karakteristik aliran pada susunan tube heat exchanger untuk susunan aligned dan staggered (kontur temperatur, kontur kecepatan, kontur tekanan, vector kecepatan dan pathline).

Mengetahui karakteristik perpindahan panas yang akan dipakai dalam Heat Exchanger jenis shell and tube.

Kondisi dalam sistem adalah tunak (steady state)

Susunan tube secara Aligned dan Staggered dengan ST = SL = 2D, sertavariasi kecepatan berdasarkan Reynold number.

Fluida kerja yang digunakan adalah refrigerant R-123 dan fluidapendingin adalah air.

4. BATASAN MASALAH

Copyright © 2009- created by rai supartha

PENELITIAN TERDAHULU

Peneliti : Takahisa Yamamoto, Tomohiko Furuhata, Norio Arai, Koichi Mori

Judul : “Design and testing of the Organic Rankine Cycle”

Para penelitian ini bertujuan untuk membandingkan fluida organik dan air

yang mampu dijadikan sebagai fluida kerja pada sistem ORC. Dari hasil

penelitian dapat disimpulkan bahwa ORC dapat diterapkan untuk sumber

panas grade rendah dan HCFC-123 mampu meningkatkan kinerja ORC

signifikan.

Peneliti : Ender Ozden dan Ilker Tari (2010)

Judul : “Shell side CFD analysis of a small shell and tube heat exchanger”

Kedua peneliti ini melakukan simulasi numerik menggunakan software

GAMBIT dan FLUENT. Geometri benda yang dimodelkan secara tiga dimensi

berupa shell and tube heat exchanger berukuran kecil. Penelitian tersebut

bermaksud mendapatkan pengaruh yang terjadi pada sisi shell berupa

koefisien konveksi dan penurunan tekanan akibat adanya variasi baffle cut

sebesar 25% dan 36 % serta akibat adanya variasi baffle spacing (6, 8

,10, dan 12 buah baffle)

DASAR TEORIJENIS SUSUNAN TUBE BANK

Jenis Aligned

Jenis Staggered

Tabel 2 Faktor Koreksi (C) untuk NL < 10

ANALISA PENUKAR KALOR

Cold Fluid

T∞,2, h2

r1

r2

Ts,1

Ts,2

Hot Fluid

T∞1, h1

Lrh 11 .21π Lrh 22 .2

1πkL

rr.2

)/ln( 12

π

T∞,1 Ts,1 Ts,2 T∞,2

LrhkLrr

LrhRtot

22

12

11 .21

.2)/ln(

.21

πππ++=

totRAUAUAU

===2211 .

1.1

.1

UA( Overall Heat Transfer Coefficient)

tinjauan TERMODINAMIKA

Balance Energy :

METODOLOGI PENELITIAN

Tipe Aligned

Tipe Staggered

TABEL PROCESING SIMULASI FLUENT

LANJUTAN

HASIL DAN PEMBAHASAN

1. A NALISA DISTRIBUSIKECEPATAN TIPE ALIGNED

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 30 60 90 120 150 180

Kecepatan = f(Ɵ)

tube 1 tube 4 tube 7 tube 10

2. A NALISA DISTRIBUSI KECEPATAN TIP ESTAGGERED

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Kecepatan = f(Ɵ)

TUBE 2 TUBE 7

ANALISA DISTRIBUSI KECEPATAN BERDASARKAN ST = SL = KONSTAN , TS = C DAN V = C , DENGAN TUJUAN UNTUK MENGETAHUI KARAKTERISTIK ALIRAN DI SHELL MAUPUN TUBE SURFACE DI KONDENSOR DARI HASIL DISPLAY PROCESSING FLUENT.

A. ANALISA DISTRIBUSI KECEPATAN

B. ANALISA DISTRIBUSI NUSSELT NUMBER

1. ANALISA Nu TIPE ALIGNED 2. ANALISA Nu TIPE ALIGNED

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0 30 60 90 120 150 180

Nu f(Ɵ)

tube 1 tube 4 tube 7 tube 10

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Nu = f(Ɵ)

tube 2 tube 7

ANALISA Nu TIPE ALIGNED DAN STAGGERED JUGA BERDASARKAN PADA V in = C DAN TS = C , BILA DILIHAT DARI NILAI Nu YANG BESAR BAHWA Re DAN Pr BESAR , KARENA Nu = f(Re, Pr ) TETAPI KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS BAIK DI SHELL MAUPUN DI TUBE SURFACE TIDAK EFISIEN BAGI HASIL YANG DIHARAPKAN , MUNGKIN KARENA PROPERTIES R123 DISUPPLY DARI LUAR DAFTAR FLUENT.

KESIMPULANBerdasarkan informasi yang dihasilkan baik dari pemodelan maupunvisualisasi aliran dari hasil post-processing simulasi numerik dengan tipealigned dan staggered disimpulkan bahwa :

1. Karakteristik perpindahan panas pada distribusi nusselt number ditube 1 tipe aligned dan tube 2 staggered nilai Nu sangat besarmenunjukkan bahwa perpindahan panas yang kurang sesuai untukkondensor.

2. Besarnya nilai Nu mungkin karena properties dari refrigerant R123disupply dari luar fluent, maka perlu diteliti lebih jauh lagi.

TERIMA KASIH

OBRIGADO

GRAÇAS A DEUS

MOHON KRITIK DAN SARAN