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

Oleh :
Agung Nugroho B. P. - I0404012 - Fak. Teknik

ABSTRAK Sirip-sirip pin yang menonjol secara tegak lurus terhadap dinding alat penukar panas, dapat mengakibatkan aliran turbulen sehingga meningkatkan pembuangan panas. Sirip-sirip pin digunakan di banyak alat penukar panas untuk menambah luasan permukaan perpindahan panas sehingga meningkatkan laju perpindahan panas. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik perpindahan panas dan faktor gesekan serta unjuk kerja termal dari tapered cylindrical pin fin assembly yang disusun secara segaris dalam saluran segiempat. Plat dasar berdimensi 150 mm x 200 mm x 6,5 mm yang temperatur permukaannya dijaga konstan. Digunakan sirip-sirip pin silinder tirus dengan tinggi 75 mm, base diameter dan tip diameter berturut-turut 12,7 mm dan 7 mm, dan jarak antar titik pusat sirip dalam arah melintang aliran udara dibuat konstan sebesar Sx/D = 2,95. Parameter-parameter dalam penelitian ini adalah bilangan Reynolds 3.100 – 39.200. berdasarkan kecepatan udara masuk rata-rata dan diameter hidrolik, dan jarak antar titik pusat sirip dalam arah aliran udara (Sy/D = 1,97 – 3,94). Dari penelitian ini diperoleh hasil bahwa dengan meningkatnya bilangan Reynolds dan semakin kecil jarak Sy/D akan meningkatkan bilangan Nusselt, yang berarti meningkatkan laju perpindahan panas, dimana mencapai maksimum pada Sy/D = 2,36. Nilai penurunan tekanan (P) dan faktor gesekan (f) menurun dengan kenaikan Sy/D. Dengan meningkatnya bilangan Reynolds, unjuk kerja termal semakin naik hingga nilai Re 25.000, tetapi kemudian  menurun untuk nilai Re > 25.000. Nilai unjuk kerja termal () semuanya diatas 1, dan nilai  bervariasi antara 1,02 dan 1,46. Ini berarti bahwa pemakaian sirip pin silinder tirus susunan segaris untuk keseluruhan nilai Sy/D dan Re akan menghasilkan perolehan energi netto. Perolehan energi netto dapat dicapai hingga 46 % untuk nilai Sy/D = 2,36, nilai Re = 18.700 dan pada daya pemompaan yang sama. Kata kunci : sirip pin, saluran segiempat, silinder tirus, bilangan Reynolds, unjuk kerja termal. ABSTRACT Pin fins protruded from a heating surface of heat exchanger equipment, could cause turbulent flow subsequently enhancing the heat dissipation. Pin fins used in many heat exchangers to increase heat transfer surface area so the heat transfer rate increased. This research was conducted to investigate the characteristics of heat transfer and pressure drop as well as thermal performance of inline tapered cylindrical pin fin assembly in rectangular channel. Dimension of base plate was 150 mm x 200 mm x 6.5 mm with surface temperature kept constant. It was used cylindrical pin fins with 75 mm of height, base and tip diameter 12.7 and 7 mm respectively, and the distance inter-fin picth in the spanwise direction was kept constan at Sx/D = 2.95. The parameters for this research were Reynolds number (3,100 – 39,200), depending on averaged inlet air velocity and hydraulic diameter, and the distance between the inter-fin picth in the streamwise direction (Sy/D = 1.97 – 3.94). From this research was obtained the result that increasing Reynolds and decreasing the distance Sy/D increased Nusselt number, that means increased heat transfer rate where it reach maximum at Sy/D = 2.36. The values of pressure drop (P) and friction factor (f) decreased with increasing in Sy/D. Increasing Reynolds number increased the thermal performance () till value of Re = 25,000, and then decreased for value of Re >25,000. All of values of the thermal performances ()more than 1 and varies between 1.02 – 1.46. This means that the usage of inline tapered cylindrical pin fin assembly for all of values Sy/D and Re produce a net energy gain. A net energy gain of up to 46 % for value Sy/D = 2.36, and Re = 18,700 at constant pumping power. Keywords: Pin fin, rectangular channel, tapered cylindrical, Reynolds number, thermal performance.