Pengujian karakteristik perpindahan panas konveksi fasa tunggal aliran air horisontal di narrow gap annular channel

Oleh :
Jihad Budiargo - - Fak. Teknik

Akhir-akhir ini, banyak perhatian tertuju pada penukar kalor berbentuk ringkas. Penelitian dilakukan untuk menguji karakteristik perpindahan panas konveksi fasa tunggal aliran air horisontal di penukar kalor saluran anular sempit, dengan 2 metode, yaitu pengukuran temperatur dinding dan koefisien pemisah. Penukar kalor berupa 2 pipa konsentrik dari tembaga dengan celah 2,4 mm dan diameter hidrolik 4,8 mm. Pada bagian luar pipa diisolasi. Fluida kerjanya adalah air panas dan air dingin dengan aliran berlawanan arah. Laju air panas pipa dalam diatur konstan (Re>10.000), temperatur air panas masukan divariasi pada 60 oC dan 75 oC, dan aliran air dingin di anular divariasi pada bilangan Reynolds 150-5.500. Hasil penelitian menunjukkan karakteristik perpindahan panas konveksi fasa tunggal aliran air horisontal di penukar kalor saluran anular sempit berbeda dengan pipa–pipa bulat konvensional. Perpindahan panas laminar terjadi pada Re < 750, transisi perpindahan panas laminar ke turbulen terjadi pada 750 < Re < 1.480, dan perpindahan panas turbulen terjadi pada Re > 1.480. Didapatkan penukar kalor saluran anular sempit dapat meningkatkan perpindahan panas pada daerah turbulen. Pada daerah turbulen, nilai bilangan Nusselt untuk temperatur air panas 60 °C lebih tinggi dari temperatur air panas 75 °C. Pada daerah perpindahan panas turbulen, korelasi Nu dengan Re dan Pr adalah Nu=0,001673.Re1,13959.Pr0,4, untuk Re>1.458,39; 4,32110.000, the hot water was maintained at 60 °C and 75 °C, and the cold water was variated at Reynolds number 150-5.500. The result shown that the convection heat transfer characteristicts of single–phase horizontal water flow in narrow gap annular channel heat exchanger were different from conventional heat exchangers. Laminar heat transfer occured in Re < 750, the transition from laminar heat transfer to turbulent heat transfer occured at 750 < Re < 1.480, and the turbulent heat transfer occured at Re > 1.480. In narrow gap annular channel heat exchanger could increase the heat transfer in the turbulent flow area. In the turbulent flow area, the value of Nusselt number at hot water temperature 60 °C was higher than the value of Nusselt number at hot water temperature 75 °C. In the turbulent heat transfer area, the correlation of Nu with Re was Nu = 0,001673.Re1,13959.Pr0,4, for Re > 1.458,39 and 4,321 < Pr < 5,0666. The axial heat conduction had an important influence on the overall heat transfer at low Reynolds number (Re < 750). Result from comparison of 2 data-processing method indicate that usage of separating coefficient method at low Reynolds number can generate error 13,95 % at low Reynolds number. Key word : convection, Reynolds number, hydraulic diameter, narrow annulus, axial conduction.