Pengujian karakteristik aliran fasa tunggal aliran air horisontal pada penukar kalor saluran Annular bercelah sempit
Penulis Utama
:
Yusno Yuliyanto
NIM / NIP
:
I0405010
×
Abstrak
Penelitian ini dilakukan untuk menguji karakteristik aliran fasa tunggal aliran air horisontal dengan/tanpa pertukaran kalor pada penukar kalor saluran annular bercelah sempit. Seksi uji adalah sebuah penukar kalor pipa konsentrik. Pipa dalam terbuat dari aluminium dengan diameter dalam dan luar adalah 17,34 mm dan 19,07 mm. Pipa luar terbuat dari aluminium dengan diameter dalam dan luar adalah 23,84 mm dan 25,14 mm. Panjang pengukuran tekanan 1.198 mm. Diameter annulus sempit adalah 4,77 mm. Aliran dalam pipa dalam dan dalam anulus adalah berlawanan arah. Fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah air. Pada aliran dengan pertukaran kalor, temperatur air yang masuk ke pipa dalam dipertahankan pada 60 oC. Pada penelitian ini, laju aliran massa air dan penurunan tekanan pada annulus sempit diukur pada kondisi tunak. Hasil penelitian dibandingkan dengan perkiraan dari teori aliran pada pipa konvensional.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik aliran air yang melalui annulus sempit berbeda dari pipa konvensional. Transisi dari aliran laminar ke turbulen pada annulus sempit dimulai lebih awal dibanding dalam pipa konvensional, yakni pada kisaran bilangan Reynolds antara 1.400 sampai 1.800. Faktor gesekan aliran pada aliran air horisontal dengan pertukaran kalor lebih besar dibanding dalam aliran tanpa pertukaran kalor pada bilangan Reynolds di bawah 800. Karakteristik gesekan aliran dalam annulus sempit berhubungan dengan beda temperatur air yang masuk dan keluar annulus. Pengaruh beda temperatur air yang masuk dan keluar annulus terhadap gesekan aliran terkonsentrasi pada daerah aliran laminar. Kehilangan tekanan dapat dikarakteristikkan dengan bilangan Poiseuille. Untuk aliran tanpa pertukaran kalor pada daerah laminar (Re < 1.400), nilai bilangan Poiseuille hampir konstan, tetapi 19,59 – 33,07 % lebih besar daripada prediksi pipa konvensional. Sementara itu, untuk aliran dengan pertukaran kalor, nilai bilangan Poiseuille pada daerah laminar 11,86 – 131,55% daripada prediksi pipa konvensional.
Kata kunci : annulus sempit, bilangan Reynolds, faktor gesekan, bilangan Poiseuille.
Abstract
This research was conducted to investigate flow characteristics with/without heat exchange of single phase horizontal water flow in narrow gap annular channel heat exchanger. Test section was a concentric tube heat exchanger. The inner tube was made of aluminium with inside and outside diameters of 17.34 mm and 19.07 mm. The outer tube was made of aluminium with inside and outside diameters of 23.84 mm and 25.14 mm. The pressure measuring length was 1,198 mm. Hydraulic diameter of narrow annulus was 4.77 mm. Flows in the inner tube and in annulus were in opposite directions. Working fluid used in this research was water. For the flow with heat exchange, the water temperature at the inlet of inner tube was maintained at 60 oC. In this research, the water mass flow rate and pressure drop across narrow annulus were measured at steady states. Results of the research were compared with predictions from conventional flow theory.
Results of the research shown that the flow characteristics of water through the narrow annulus were different from those in normal pipes. The transition from laminar to turbulent flow was initiated earlier than that in normal pipes, i.e. at a Reynolds number range from 1,400 to 1,800. The flow friction factor of the horizontal flow with heat exchange was larger than that without heat exchange at the Reynolds number lower than 800. The flow friction characteristics in narrow annulus had relations to liquid temperature difference at the inlet and outlet of the annulus. It was concentrated in the laminar flow area. Pressure losses can be characterized by Poiseuille number. For the flow without heat exchange, in the laminar flow area (Re < 1,400), the Poiseuille number (Po) almost remained at constant value, but it was 19.59 – 33.07 % higher than normal pipes predictions. Meanwhile, for the flow with heat exchange, the Poiseuille number (Po) was 11.86 – 131.55% higher than normal pipes predictions in laminar flow area.
Keywords : narrow annulus, Reynolds number, friction factor, Poiseuille number.
×
Penulis Utama
:
Yusno Yuliyanto
Penulis Tambahan
:
-
NIM / NIP
:
I0405010
Tahun
:
2010
Judul
:
Pengujian karakteristik aliran fasa tunggal aliran air horisontal pada penukar kalor saluran Annular bercelah sempit
