Pengujian karakteristik perpindahan panas konveksi fasa tunggal aliran air vertikal ke atas (upward) di narrow gap annular channel
Penulis Utama
:
Rawuh Sambodo
NIM / NIP
:
×ABSTRAK
Karakteristik perpindahan panas adalah salah satu karakteristik yang penting dalam suatu alat penukar kalor. Akhir-akhir ini, karakteristik perpindahan panas dalam saluran sempit mendapatkan perhatian yang lebih, terutama untuk aplikasi alat penukar kalor yang ringkas karena kebutuhan untuk memindahkan fluks kalor yang tinggi dari ruang sempit. Penelitian ini menguji pengaruh variasi bilangan Reynolds aliran air dingin dan variasi temperatur air panas terhadap karakteristik perpindahan panas konveksi fasa tunggal aliran air dingin vertikal ke atas pada seksi uji berupa alat penukar kalor dengan saluran sempit yang berbentuk lingkaran, dengan menggunakan 2 metode yaitu metode mengukur temperatur dinding dan metode koefisien pemisah. Alat penukar kalor dari bahan tembaga dengan ukuran celah sempit 2,4 mm dan 4,8 mm untuk diameter hidroliknya. Fluida kerja yang digunakan adalah air panas dan air dingin, dengan pola aliran berlawanan arah. Bilangan Reynolds air dingin dalam celah sempit divariasi antara 150 – 5500, temperatur air panas pada pipa dalam divariasi pada temperatur 60°C dan 75oC.
Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa karakteristik perpindahan panas konveksi fasa tunggal dari aliran air dalam penukar kalor dengan annulus sempit berbeda dengan karakteristik perpindahan panas konveksi dari penukar kalor konvensional. Perpindahan panas laminar terjadi pada Re < 800, transisi dari perpindahan panas laminar ke turbulen terjadi pada 800 < Re < 1300, dan perpindahan panas turbulen terjadi pada Re > 1300. Didapatkan bahwa penukar kalor dengan anulus sempit dapat meningkatkan perpindahan panas pada daerah aliran turbulen. Pada daerah aliran turbulen, nilai bilangan Nusselt pada temperatur air panas 60 °C lebih tinggi dari nilai bilangan Nusselt pada temperatur air panas 75 °C. Pada daerah perpindahan panas turbulen, korelasi Nu dengan Re dan Pr adalah Nu = 0,002Re1,136Pr0,4, berlaku untuk Re > 1300 ; 4,31< Pr < 4,93. Pada bilangan Reynolds rendah (Re < 800), konduksi aksial berpengaruh penting terhadap perpindahan panas total. Hasil dari perbandingan 2 metode pengolahan data menunjukkan bahwa pemakaian metode koefisien pemisah pada bilangan Reynolds rendah dapat menimbulkan kesalahan.
Kata kunci : saluran sempit, aliran ke atas, bilangan Reynolds, bilangan Nusselt, metode koefisien pemisah.
The heat transfer characteristic was one of the important characteristics of heat exchanger. Recently, heat transfer characteristic in narrow channel had greatly interest, especially for the application of compact heat exchanger because of necessity to transfer the high heat flux from narrow channel. This research would investigate the influence of Reynolds number variation from cold water and variation of hot water temperature to the convection heat transfer characteristic of single-phase upward vertical water flow in a narrow annular channel heat exchanger by using two methods, that was measuring wall temperature method and separating coefficient method. The heat exchanger made of copper with size of the narrow gap was 2.4 mm, and 4.8 mm for its hydraulic diameter. The used working fluids were cold water and hot water with flow pattern was counter flow. The Reynolds number of cold water in narrow gap was varied between 150 – 5500, the hot water temperature in inner tube was varied at 60 °C and 75 °C.
The result from this research shown that the convection heat transfer characteristicts of single – phase upward vertical water flow in narrow gap annular channel heat exchanger were different from the convection heat transfer characteristics of conventional heat exchangers. Laminar heat transfer occured in Re < 800, the transition from laminar heat transfer to turbulent heat transfer occured at 800 < Re < 1300, and the turbulent heat transfer occured at Re > 1300. It was found that the narrow gap annular channel heat exchanger could enhance 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 and Pr was Nu = 0.002Re1.136Pr0.4 with an application range of Re > 1300 and 4.31 < Pr < 4.93. At low Reynolds number (Re < 800), the axial heat conduction had an important influence on the overall heat transfer. The result from the comparison of two data processing methods shown that adopting separating coefficient method at low Reynolds number might induce error.
Keywords : narrow channel, upward flow, Reynolds number, Nusselt number, separating coefficient method.
×
Penulis Utama
:
Rawuh Sambodo
Penulis Tambahan
:
-
NIM / NIP
:
Tahun
:
2009
Judul
:
Pengujian karakteristik perpindahan panas konveksi fasa tunggal aliran air vertikal ke atas (upward) di narrow gap annular channel
