ANALISIS KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS ALAT DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGER BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS

Donny Ivananda; Reza Dyota Ahmad; Mochammad Agung Indra Iswara

doi:10.33795/distilat.v9i3.3758

Authors

Donny Ivananda Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang, Jl. Soekarno Hatta No. 9, Malang 65141, Indonesia
Reza Dyota Ahmad Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang, Jl. Soekarno Hatta No. 9, Malang 65141, Indonesia
Mochammad Agung Indra Iswara Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang, Jl. Soekarno Hatta No. 9, Malang 65141, Indonesia

DOI:

https://doi.org/10.33795/distilat.v9i3.3758

Keywords:

Double pipe heat exchanger, Koefisien perpindahan panas, Simulasi CFD

Abstract

Double pipe heat exchanger merupakan salah satu jenis heat exchanger di mana proses perpindahan panas terjadi secara tidak langsung melalui dinding pembatas antara fluida panas dan dingin yang mengalir. Desain double pipe heat exchanger harus dibuat semaksimal mungkin sebelum diimplementasikan berfungsi dengan baik dan efisien. Simulasi numerik menggunakan metode CFD umum digunakan untuk mengkaji fenomena aliran fluida dalam heat exchanger. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis koefisien perpindahan panas pada alat double pipe heat exchanger dengan variasi material pipa dan konfigurasi aliran fluida. Analisis menggunakan software Ansys 2022 R2 versi student dengan variabel bebas berupa material pipa (stainless steel dan alumunium) dan konfigurasi aliran fluida (counter current dan parallel current) dengan fluida dingin di bagian shell dan fluida panas di bagian tube. Variabel tetap yang digunakan adalah laju alir fluida panas sebesar 0,1 kg/s, laju alir fluida dingin sebesar 0,5 kg/s, suhu inlet fluida dingin sebesar 298 K, dan suhu inlet fluida panas sebesar 350 K. Hasil analisis menunjukkan bahwa nilai koefisien perpindahan panas tertinggi terdapat pada konfigurasi parallel current dengan material pipa alumunium sebesar 41,9 W/m²K dan nilai terendah pada counter current dengan material pipa stainless steel sebesar 37,3 W/m²K.

References

Muslimin, U. A. Ghani, dan M. Taufiqurrahman, “Rancang Bangun Alat Praktikum Heat Exchanger Tipe Pipa Ganda,” JTRAIN Jurnal Teknologi Rekayasa Teknik Mesin, vol. 2, no. 2, hlm. 192–196, 2021.

B. E. Gustyawan, “Analisis Variasi Helical Baffle pada Shell and Tube Heat Exchanger Berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD),” Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Surabaya, 2017.

M. A. M. Ali, W. M. El-Maghlany, Y. A. Eldrainy, dan A. Attia, “Heat transfer enhancement of double pipe heat exchanger using rotating of variable eccentricity inner pipe,” Alexandria Engineering Journal, vol. 57, no. 4, hlm. 3709–3725, Des 2018, doi: 10.1016/J.AEJ.2018.03.003.

A. Reddy Y, Archana, M. Dabair, dan P. Kalyan S, “CFD Analysis on Nickel and Titanium Double Pipe Heat Exchanger,” International Journal of Mechanical and Industrial Technology, vol. 8, no. 1, hlm. 8–16, Apr 2020, [Daring]. Tersedia pada: www.researchpublish.com

Rahmawaty, S. Dharma, Suherman, dan Ilmi, “Simulasi Computational Fluid Dynamic (CFD) Pada Turbin Screw Archimedes Skala Kecil,” 9th Applied Business and Engineering Conference, hlm. 1253–1262, Agu 2021.

A. Adhitiya dan D. Ichsani, “Simulasi Performansi Heat Exchanger Type Shell and Tube dengan Double Segmental Baffle terhadap Helical Baffle,” Jurnal Teknik Pomits, vol. 2, no. 3, hlm. B419–B424, 2013.

R. Aridi, S. Ali, T. Lemenand, J. Faraj, dan M. Khaled, “CFD analysis on the spatial effect of vortex generators in concentric tube heat exchangers – A comparative study,” International Journal of Thermofluids, vol. 16, hlm. 100247, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijft.2022.100247.

M. F. Hasan, M. Danışmaz, dan B. M. Majel, “Thermal performance investigation of double pipe heat exchanger embedded with extended surfaces using nanofluid technique as enhancement,” Case Studies in Thermal Engineering, vol. 43, hlm. 102774, 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.102774.

Y. P. Damayanti, “Simulasi Temperature Control System pada Internal Flow Fluida Viscous dengan menggunakan Perangkat Lunak CFD (Computational Fluid Dynamics),” Universitas Sebelas Maret, Surakarta, 2012.

A. Agung Krisunarya dan F. Markus L Nainggolan, “Simulasi CFD Karakteristik Hidrodinamika Fermentor Bioetanol,” Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 2017.

E. C. Eukharisto, “Investigasi Karakteristik Perpindahan Panas terhadap Diamond Vortex Generator pada Shell and Tube Heat Exchanger menggunakan Komputasi Dinamika Fluida,” Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, 2020.

T. R. Agust, A. Setiawan, N. A. Maliky, dan A. Aminudin, “Simulasi Pengaruh Bentuk dan Jumlah Sudu Kincir Air Undershot Terhadap Kecepatan Sudut Melalui Metode Computation Fluid Dynamics(CFD) Menggunakan Software ANSYS Fluent,” Prosiding Seminar Nasional Fisika , vol. 6, hlm. 262–268, 2020.

M. Ma’a, “Karakteristik Perpindahan Panas pada Double Pipe Heat Exchanger, perbandingan aliran parallel dan counter flow,” Jurnal Teknik Elektro dan Komputer, vol. 1, no. 2, hlm. 161–168, Okt 2013, [Daring]. Tersedia pada: https://www.researchgate.net/publication/279805576

M. Ma’a, “Distribusi Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Daerah Entrance Dan Fully Developed Perbandingan Empiris dan Eksperimen Pada Double Pipe Heat Exchanger,” Jurnal ELEMENTER, vol. 1, no. 2, hlm. 20–28, Nov 2015, [Daring]. Tersedia pada: http://jurnal.pcr.ac.id

K. Putri, R. Allifia, E. D. P. Sari, D. Pratiwi, dan E. Ningsih, “Pengaruh Laju Alir Fluida Panas dan Fluida Dingin terhadap besarnya Transfer Panas pada Alat Heat Exchanger,” Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan X, 2022.

N. Titahelu, “Analisis Pengaruh Kecepatan Fluida Panas Aliran Searah Terhadap Karakteristik Heat Exchanger Shell and Tube,” J Teknol, vol. 5, no. 2, hlm. 819–824, 2010.

A. S. B. Wardhani, A. T. Labumay, dan E. Ningsih, “Influence of Fluid Inflow Rate on Performance Effectiveness of Shell and Tube Type Heat Exchanger,” Journal of Mechanical Engineering, Science, and Innovation, vol. 2, no. 1, hlm. 9–15, Mei 2022, doi: 10.31284/j.jmesi.2022.v2i1.2993.

R. Firdaus, T. A. Ajiwiguna, dan M. R. Kirom, “Evaluasi Koefisien Perpindahan Kalor dan Efektivitas pada Penukar Kalor Spiral Tube in Shell,” e-Proceeding of Engineering, vol. 6, no. 2, hlm. 5051–5057, Agu 2019.

Prianggono, Danial, dan F. Prima, “Rancang Bangun dan Pengujian Alat Ukur Konduktivitas Termal untuk Alat Bantu Praktikum Jurusan Teknik Mesin Universitas Tanjungpura,” JTRAIN, vol. 3, no. 1, hlm. 27–31, 2022.

B. S. Ardana, A. Akbar, dan Y. S. Pramesti, “Rancang Bangun Alat Konduktivitas Thermal Logam,” Seminar Nasional Inovasi Teknologi, hlm. 182–187, Jul 2021.

E. Prasetya, Z. Arifin, dan T. Joko, “Simulasi Perpindahan Panas Konduksi pada Pengelasan Logam Tak Sejenik antara Baja Tahan Karat AISI 304 dan Baja Karbon Rendah SS 400 dengan Metode Beda Hingga,” MEKANIKA, vol. 9, no. 1, hlm. 262–267, Sep 2010.