Penentuan model penyelesaian dibagi menjadi dua yaitu penyelesaian tipe internal flow dan external flow. Dalam hal ini analisis dipilih internal flow karena
efek radiasi dan suhu udara luar lingkungan diabaikan. Analisa perhitungan konduksi pada benda padat, yang pendefenisian kondisi batasnya seperti pada
nomor 3 tiga diatas, tipe penyelesainnya diaktifkan lihat gambar 4.6 sehingga nantinya akan terlihat aliran termal yang terjadi.
Gambar 4.6 : Penentuan tipe analisis
4.1.2 Processor
Pada tahap ini dilakukan perhitungan sampai mencapai nilai yang konvergen yang memakan waktu cukup panjang. Perhitungan mencapai
konvergen sampai pada iterasi 268 lihat gambar 4.7.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7 : Hasil iterasi mencapai konvergen
4.1.3 Post Processor
Hasil Analisis Fluida pada SolidWorks Flow Simulation yang dapat dilihat pada gambar dibawah seperti distribusi kecepatan fluida, distribusi temperatur
fluida, dan distribusi tekanan fluida. 1.
Distribusi kecepatan Pada gambar 4.8 merupakan distribusi kecepatan pada alat penukar kalor 1 – 1
lintasan secara keseluruhan sebesar 0 ms – 165,335 ms.
a
Universitas Sumatera Utara
b
Gambar 4.8 : Distribusi kecepatan 1 – 1 Lintasan, a flow trajactories
isometris, b cut plot pandangan depan Pada gambar 4.9 distrubisi kecepatan yang terjadi pada alat penukar kalor
1 – 2 lintasan 0 ms 159,557 ms.
a
Universitas Sumatera Utara
b
Gambar 4.9 : Distribusi kecepatan 1 – 2 Lintasan, a flow trajactories
isometris, b cut plot pandangan depan
Pada gambar 4.10 distribusi kecepatan yang terjadi pada alat penukar kalor 1 – 4 lintasan sebesar 0 ms – 164,394 ms.
a
Universitas Sumatera Utara
b
Gambar 4.10
: Distribusi kecepatan 1 – 4 Lintasan, a flow trajactories isometris, b cut plot pandangan depan
2. Distribusi temperatur
Pada gambar 4.11 distribusi temperatur yang terjadi pada alat penukar kalor 1 – 1 lintasan secara keseluruhan dalam batasan 27,83
o
C – 169,21
o
C.
a
Universitas Sumatera Utara
b
c
Gambar 4.11 : Distribusi temperatur 1 – 1 Lintasan, a flow trajactories
isometris, b cut plot pandangan depan, c cut plot diset temperatur maksimum 39
o
C Pada gambar 4.12 distribusi temperatur yang terjadi pada alat penukar
kalor 1 – 2 lintasan secara keseluruhan dalam batasan 27,43
o
C – 167,43
o
C.
Universitas Sumatera Utara
a
b
Universitas Sumatera Utara
c
Gambar 4.12 : Distribusi temperatur 1 – 2 Lintasan, a flow trajactories
isometris, b cut plot pandangan depan, c cut plot diset temperatur maksimum 39
o
C Pada gambar 4.13 distribusi temperatur yang terjadi pada alat penukar kalor 1
– 4 lintasan secara keseluruhan dalam batasan 27,74
o
C – 165,19
o
C.
a
Universitas Sumatera Utara
b
c
Gambar 4.13 : Distribusi temperatur 1 – 4 Lintasan, a flow trajactories
isometris, b cut plot pandangan depan, c cut plot diset temperatur maksimum 41
o
C 3.
Distribusi tekanan Pada gambar 4.14 distribusi tekanan yang terjadi pada alat penukar kalor 1
– 1 lintasan secara keseluruhan dalam batasan 96954,67 Pa – 115833,31 Pa.
Universitas Sumatera Utara
a
b
Gambar 4.14 : Distribusi tekanan 1 – 1 Lintasan, a flow trajactories
isometris, b cut plot pandangan depan Pada gambar 4.15 distribusi tekanan yang terjadi pada alat penukar kalor 1
– 2 lintasan secara keseluruhan dalam batasan 96495,41 Pa – 122905,03 Pa.
Universitas Sumatera Utara
a
b
Gambar 4.15 : Distribusi tekanan 1 – 2 Lintasan, a flow trajactories
isometris, b cut plot pandangan depan Pada gambar 4.14 distribusi tekanan yang terjadi pada alat penukar kalor 1
– 1 lintasan secara keseluruhan dalam batasan 96457,55 Pa – 156665,01 Pa.
Universitas Sumatera Utara
a
b
Gambar 4.16 : Distribusi tekanan 1 – 4 Lintasan, a flow trajactories
isometris, b cut plot pandangan depan 4.2
Pengaruh Jumlah Grid terhadap solusi diskritasi
Pengaruh laju aliran massa terhadap alat penukar kalor dilakukan dengan memvariasikan laju aliran massa pada sisi selongsong fluida air 0,063 ms, 0,073
ms, 0,083 ms, dan 0,093 ms dengan mengabaikan sifat benda pada alat penukar kalor. Tabel 4.1 menunjukan hasil gridmesh pada alat penukar kalor 1 – 1
lintasan untuk inisialisasi mesh pada level mesh 3, 4 ,5 dan 6.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1 ; Jumlah grid dan waktu kalkuasi pada tiap inisialisasi mesh
Inisialisasi mesh 3
4 5
6 Fluid cells
5326 13.038
38.348 688.658
Partial cells
101.060 120.062 258.524 1.153.022
Waktu kalkulasi 0:31:06 0:42:3
1:38:14 42:09:02
Pada tabel 4.2 merupakan perbandingan alat penukar kalor 1 – 1 lintasan pada CFD dan secara perhitungan untuk tiap inisialisasi mesh.
Tabel 4.2 : Perbandingan perpindahan kalor pada CFD dan hitungan untuk tiap
inisialisasi mesh
Inisialisasi mesh
Q CFD Q Hitungan
Simpangan 3
473.0713 3752.993
0.873948
4
753.3943 3752.993
0.799255
5 737.4285
3752.993 0.803509
6
2110.966 3752.993
0.437525
Gambar 4.17: Hubungan inisialisasi mesh untuk laju kalor pada CFD dan
hitungan Dari gambar diatas terlihat jelas penyimpangan yang terjadi cukup besar
pada hitungan dan CFD untuk inisialisasi mesh pada APK 1-1 lintasan. Hal ini disebabkan adanya perbedaan perancangan sebelumnya dimana parameter untuk
kondisi-kondisi batas pada sisi selongsong dan tabung dianggap sama dan juga pada perhitungan tidak menggunakan metode numerik sehingga dapat diketahui
Universitas Sumatera Utara
pendekatan jika kondisi alat penukar kalor sudah berbeda dari sebelumnya. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 4.3.
Tabel 4.3 : Perbedaan hasil dari jurnal, perancangan dan simulasi CFD untuk
alternatif 1 pade mesh tingkat 5 Jurnal
Perancanga n Alternatif
1 Simulasi
CFD Alternatif 1
Diameter selongsong, [in] 5
6 6
Jumlah tabung 19
55 55
Temperatur keluar pada sisi selongsong [
o
C] 38,82
38,82 25,82
Temperatur keluar pada sisi tabung [
o
C] 80,19
64,14 28,74
4.3 Pengaruh Laju Aliran Massa terhadap APK
Pengaruh laju aliran massa terhadap alat penukar kalor dilakukan dengan memvariasikan laju aliran massa pada sisi selongsong fluida air 0,063 ms, 0,073
ms, 0,083 ms, dan 0,093 ms dengan membandingkan hasil perhitungan dan simulasi CFD lihat tabel 4.4 dan gambar 4.18.
Tabel 4.4 : Kapasitas kalor untuk APK 1-1 Lintasan pada CFD dan Perhitungan
pada tiap laju aliran massa air
Laju aliran massa air [kgs]
Q CFD Q HITUNGAN
simpangan 0.063
64.87648 2848.657
0.977226 0.073
66.60123 3300.825
0.979823 0.083
683.8878 3752.993
0.817775 0.093
788.0258 4205.161
0.812605 0.103
67.4631 4657.328
0.985515
Universitas Sumatera Utara
