Pengujian karakteristik perpindahan panas dan penurunan tekanan dari inline cylindrical pin fin array dalam rectangular channel

Oleh :
Mahmudin Huda - I0404048 - Fak. Teknik

Abstract Surface heat transfer extension using fins often used in heat exchanger equipment to enhance heat transfer. This research was conducted to investigate the characteristics of heat transfer and pressure drop as well as thermal performance of inline cylindrical pin fin assembly in rectangular channel. It was used cylindrical pin fins with 12.7 mm of diameter and 75 mm of height. The parameters of this research were Reynolds number (3,000 – 37,500), depending on the averaged inlet air velocity and hydraulic diameter, the interfin pitch distance in the spanwise direction (Sx/D) which was kept constant at 2.95 and the interfin pitch distance in the streamwise direction (Sy/D = 1.97 – 3.94). The experimental result shown that increasing Reynolds number (Re) and decreasing the interfin pitch distance in the streamwise direction (Sy/D) increased the average convection heat transfer coefficient (h) and Nusselt number (Nu). The pressure drop (∆P) and friction factor (f) decreased while the interfin pitch distance in the streamwise direction (Sy/D) increased. Increasing Reynolds number would decrease thermal performance (η). At Sy/D = 1.97 for Re > 24,900, and Sy/D > 1.97 for Re > 12,400, the values of η were less than 1, i.e. the used of pin fin assembly would cause an energy loss rather than gain. The net energy gain (η was greater than 1) was only at Sy/D = 1.97 for Re < 24,900, and at Sy/D > 1.97 for Re < 12,400. A net energy gain up to 28 % was achieved at Sy/D = 1.97 for Re = 3,076. Abstrak Perluasan permukaan perpindahan panas menggunakan sirip-sirip sering digunakan dalam peralatan penukar panas untuk meningkatkan perpindahan panas. Penelitian ini dilakukan untuk menguji karakteristik perpindahan panas dan penurunan tekanan serta unjuk kerja termal dari cylindrical pin fin assembly yang disusun secara segaris dalam saluran segiempat. Digunakan sirip-sirip pin silinder dengan diameter 12,7 mm dan tinggi 75 mm. Parameter-parameter dalam penelitian ini adalah bilangan Reynolds (3.000 – 37.500) berdasarkan kecepatan udara masuk rata-rata dan diameter hidrolik, jarak antar titik pusat sirip dalam arah melintang aliran udara (Sx/D) yang dibuat konstan sebesar 2,95 dan jarak antar titik pusat sirip dalam arah aliran udara (Sy/D = 1,97 – 3,94). Hasil pengujian menunjukkan bahwa peningkatan bilangan Reynolds (Re) dan semakin kecilnya jarak antar titik pusat sirip arah aliran udara (Sy/D) akan meningkatkan koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata (h) dan bilangan Nusselt (Nu). Nilai penurunan tekanan (∆P) dan faktor gesekan (f) semakin menurun dengan meningkatnya nilai Sy/D. Meningkatnya bilangan Reynolds akan menurunkan unjuk kerja termal (η).Untuk Sy/D = 1,97 pada Re > 24.900, dan Sy/D > 1,97 pada Re > 12.400, nilai-nilai η lebih kecil dari 1, yang berarti bahwa pemakaian pin fin assembly akan menyebabkan kehilangan energi daripada perolehan energi. Perolehan energi netto (nilai η lebih besar dari 1) hanya untuk Sy/D = 1,97 pada Re < 24.900, dan Sy/D > 1,97 pada Re < 12.400. Perolehan energi netto dapat dicapai hingga 28 % untuk nilai Sy/D = 1,97 pada Re = 3.076.