Pengaruh Vortex Generator Terhadap Bilangan Nusselt

58

BAB IV ANALISA HASIL SIMULASI

Pada bagian ini dibahas analisa hasil simulasi heat exchanger dengan variasi vortex generator dan bilangan Reynolds. Variasi penggunaan vortex generator pada heat exchanger yang disimulasikan adalah plain FTHE, RWPs, DWPs, CWPs dan TWPs vortex generator. Simulasikan dilakukan menggunakan fluida kerja udara bebas pada bilangan Reynolds 500, 600, 700, 800 dan 900. Analisa hasil simulasi mengacu pada grafik bilangan nusselt, pressure drop, colburn factor, friction factor, kontur kecepatan aliran dan kontur distribusi temperatur fluida kerja.

4.1 Pengaruh Vortex Generator Terhadap Bilangan Nusselt

500 600 700 800 900 10 15 20 25 30 Nu Re Plain FTHE RWPs DWPs CWPs TWPs Gambar 4.1 Grafik pengaruh penggunaan vortex generator terhadap bilangan Nusselt dengan variasi bilangan Reynolds. Bilangan Nusselt digunakan untuk merepresentasikan performa perpindahan kalor. Gambar 4.1 menunjukkan bilangan Nusselt meningkat dengan meningkatnya bilangan Reynolds [Lotfi et al, 2003, He et al, 2012] . Peningkatan koefisien perpindahan kalor yang diakibatkan oleh adanya kenaikan bilangan Reynolds disebabkan oleh rata – rata perbedaan temperatur yang semakin tinggi antara fluida kerja dan heat exchanger. Dengan demikian, didapatkan tingkat forced confection yang semakin tinggi sehingga terjadi peningkatan performa perpindahan kalor [Shah, 2003]. Pada Gambar 4.1 ditunjukkan penggunaan vortex generator dapat meningkatkan performa perpindahan kalor . Vortex generator dapat memicu terbentuknya longitudinal vortices yang berguna meningkatkan pencampuran aliran sekaligus mengurangi ukuran wake yang berdampak pada peningkatan performa perpindahan kalor [He dan Zhang, 2012]. Hasil simulasi pada Gambar 4.1 menunjukkan peningkatan performa perpindahan kalor seiring dengan meningkatnya bilangan Reynolds dan penggunaan vortex generator. Peningkatan performa perpindahan kalor pada plain FTHE menggunakan bilangan Reynolds 600, 700, 800, dan 900 terhadap bilangan Reynolds 500 secara berturut – turut adalah 5,51, 10,73, 15,44 dan 19,94. Nilai rata – rata peningkatan perpindahan kalor dari seluruh kasus penggunaan vortex generator pada bilangan reynolds 600, 700, 800 dan 900 terhadap bilangan Reynolds 500 berturut – turut adalah 10,20, 19,56, 28,39 dan 36,89. Urutan rata – rata persentase peningkatan performa perpindahan kalor pada bilangan Reynolds 500 sampai dengan 900 dari yang paling tinggi hingga yang paling rendah adalah RWPs, TWPs, CWPs dan DWPs yaitu 63,88, 59,68, 58,82 dan 41,54. Penggunaan RWPs menghasilkan performa yang paling tinggi karena memiliki permukaan perpindahan kalor yang paling luas sekaligus menghasilkan longitudinal vortices yang paling kuat dibandingkan dengan penggunaan DWPs, CWPs, dan TWPs [Zhou dan Ye, 2012]. Semakin luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida kerja maka semakin tinggi performa perpindahan kalor yang didapatkan [Shah, 2003]. Longitudinal vortices yang terbentuk mempengaruhi perpindahan kalor pada fluida kerja. Semakin kuat PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI longitudinal vortices yang terbentuk maka pencampuran fluida kerja menjadi semakin merata. Pencampuran fluida kerja yang lebih merata dapat meningkatkan pemerataan distribusi temperatur dan berdampak pada meningkatnya performa perpindahan kalor [Zhou dan Ye, 2012].

4.2 Pengaruh Vortex Generator Terhadap Pressure Drop