MEKANIKA PENGUJIAN KARAKTERISTIK ALIRAN FASA TUNGGAL ALIRAN AIR VERTIKAL KE ATAS PADA PENUKAR KALOR SALURAN RECTANGULAR BERCELAH SEMPIT

Wibawa Endra, Tri Istanto, Ahmad Khusaeni
2010 unpublished
This research was conducted to investigate the flow characteristics of single phase vertical upward water flow with/without heat exchange in narrow gap rectangular channel heat exchanger. Test section was a concentric tube heat exchanger. The inner tube was made of aluminium with inner side and outer side lengths of 17. 4 mm and 18.4 mm. The outer tube was made of aluminium with inner side and outer side lengths of 23.68 mm and 24.68 mm. The pressure measuring length was 1,200 mm. Hydraulic
more » ... 0 mm. Hydraulic diameter of the narrow rectangular channel was 5.28 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 o C. In the research, the 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 conventional pipes. For the flow without heat exchange in narrow annulus, the flow transition from laminar to turbulent flow was initiated earlier than that in normal pipes at a Reynolds number range from 1,850 to 2,333. The flow transition with heat exchange occurred for a Reynolds number in the range of 1,657 to 2,245. Flow friction factor of the downward flow with heat exchange was larger than that without heat exchange at the Reynolds number was lower than 734. The flow friction characteristics in narrow annulus had relations to the liquid temperature difference at the inlet and outlet of the annulus. Their influences on the flow friction were concentrated in the laminar flow area. PENDAHULUAN Penukar kalor atau lebih sering disebut dengan heat exchanger adalah suatu alat yang digunakan sebagai media transfer kalor antara fluida panas dan fluida dingin. Penukar kalor banyak digunakan dalam bidang rekayasa, misalnya: dalam hal pemanas ruangan, pengkondisian udara, pembangkit tenaga, pemanfaatan panas buang dan proses-proses kimia. Penukar kalor dengan saluran kecil digunakan dalam produk atau peralatan yang memiliki fluks panas tinggi seperti : reaktor nuklir, bioreaktor (berfungsi memodifikasi dan memisahkan sel-sel makhluk hidup dan membran sel), dan piranti-piranti elektronik berefisiensi tinggi. Fluida perlu dipompa melalui penukar kalor, sehingga menentukan daya pemompaan (pumping power) fluida yang diperlukan adalah hal yang utama sebagai bagian dari desain sistem dan analisis biaya operasi. Daya pemompaan sebanding dengan penurunan tekanan (pressure drop) fluida, dimana hal ini dihubungkan dengan gesekan fluida (fluid friction) dan kontribusi penurunan tekanan lain sepanjang lintasan aliran fluida. Adanya penurunan tekanan berarti terdapat kehilangan energi akibat gesekan antara fluida dengan permukaan saluran. Penurunan tekanan fluida mempunyai hubungan langsung dengan perpindahan kalor dalam penukar kalor, operasi, ukuran, dan faktor-faktor lain, termasuk pertimbangan ekonomi. Menentukan penurunan tekanan dalam sebuah penukar kalor adalah hal yang utama untuk banyak aplikasi, sedikitnya ada 2 alasan ; (1) fluida perlu dipompa melalui penukar kalor, berarti diperlukan pemompaan fluida. Daya pemompaan ini sebanding dengan penurunan tekanan dalam penukar kalor, (2) laju perpindahan kalor dapat dipengaruhi secara signifikan oleh perubahan temperatur jenuh (saturation temperature) untuk fluida yang mengalami pengembunan atau penguapan jika terdapat penurunan tekanan yang besar sepanjang aliran. Hal ini karena perubahan temperatur jenuh berhubungan dengan perubahan tekanan jenuh dan mempengaruhi beda temperatur untuk perpindahan kalor. Penukar kalor bercelah sempit telah digunakan secara luas di industri karena mempunyai beberapa
fatcat:wcwppwbaonbapl23uieepy4bty