Berdasarkan konstruksinya HE dibagi menjadi tubular, plate-type, extended surface dan regenerative. Dari keempat jenis tersebut, extended surface
HE memiliki performa yang paling tinggi. Extended surface adalah penambahan permukaan perpindahan kalor fins sebanyak 5 sampai 12 kali permukaan utama
tergantung pada designnya. Design extended surface HE yang paling sering digunakan adalah fin and tube heat exchanger. Berdasarkan jenis sirip yang
digunakan, dapat dilihat pada Gambar 2.1, FTHE dibagi menjadi dua jenis, yaitu individually fined tube dan flat fined tube. Pembuatan individually fined tube
biasanya lebih rumit daripada pembuatan flat fined tube, oleh karena itu sering kali pembuatan flat finned tube membutuhkan biaya produksi yang relative lebih
rendah. Pada FTHE biasanya perpindahan kalor terjadi antara dua fluida melalui proses konduksi melalui tube dan fin. Pada dasarnya kerapatan fin bermacam
– macam mulai dari 250 sampai dengan 800 fins per meter, ketebalannya mulai dari
0,08 sampai dengan 0,25 mm dan jarak aliran mulai dari 25 sampai dengan 250 mm. FTHE digunakan saat salah satu aliran fluida memiliki tekanan yang lebih
tinggi atau pada salah satu fluida memiliki koefisien perpindahan kalor yang lebih tinggi. Oleh karena itu, FTHE banyak digunakan sebagai kondensor pada
pembangkit listrik, air-cooled exchanger pada kegiatan industry, pendingin oli pada propulsive power plant dan kondensor dan evaporator pada air conditioning
dan refrigeration system.
2.2 Vortex Generator
Vortex generator adalah permukaan tambahan yang dapat membentuk vortices dengan arah parallel terhadap aliran utama. Vortices terbentuk karena
adanya strong swirling dari secondary flow, yang diakibatkan oleh flow separation dan gesekan pada fluida. Beberapa hal yang dapat mempengaruhi flow
separation dan gesekan adalah adanya pengurangan tebal boundary layer, aliran yang tidak stabil dan peningkatan gradien temperature di sekitar permukaan
perpindahan kalor [He et al, 2012]. Pada Gambar 2.2 ditunjukkan beberapa jenis vortex generator yang telah diteliti oleh para peneliti sebelumnya.
Gambar 2.2 Vortex generator jenis wing dan winglet [He dan Zhang, 2012].
Pada penelitian ini vortex generator dibagi menjadi dua jenis, yaitu jenis wing dan jenis winglet. Jenis wing adalah vortex generator yang diposisikan tegak
lurus dengan arah aliran, sedangkan jenis winglet adalah vortex generator yang diposisikan dengan sudut tertentu pada garis yang sejajar dengan arah aliran.
Belum ada klasifikasi yang benar – benar jelas mengenai jenis – jenis vortex
generator. Masih banyak penelitian dilakukan untuk semakin mendalami karakteristik masing
– masing vortex generator. Biasanya pada penelitian – penelitian sebelumnya, vortex genenerator digolongkan berdasarkan nama,
kemiripan bentuk geometri dan kemiripan karakteristik kerjanya. Pada bagian ini hanya dibahas mengenai vortex generator jenis winglet karena penelitian ini
hanya dilakukan pada lingkup vortex generator jenis winglet. Penggunaan vortex generator dapat memicu terbentuknya vortex dan
secondary flow. Pada Gambar 2.3 ditunjukkan, vortex dan secondary flow terbentuk karena perbedaan tekanan antara fluida sebelum melewati delta winglet
dan setelah fluida melewati delta winglet. Vortex dapat menngintervensi aliran fluida dan mengurangi tebal boundary layer. Gambar 2.4 menunjukkan vector
kecepatan pada penampang tanpa dan dengan vortex generator. Terlihat jelas terjadi resirkulasi aliran yang luas di belakang tube yang berdampak pada
menurunnya performa perpindahan kalor. Dengan menggunakan vortex generator, terdapat ruang seperti nozzle antara tube dan vortex generator. Kecepatan fluida
meningkat pada daerah tersebut dan menunda terjadinya separasi aliran. Dengan begitu ukuran daerah wake dan drag yang terbentuk semakin berkurang. Dapat
dikatakan, penggunaan vortex generator tidak hanya memicu terbentuknya longitudinal vortex tetapi juga memicu terbentuknya nozzle-like acceleration zone
yang dapat mengurangi ukuran wake di belakang tube.
Gambar 2.3 Visualisasi vektor kecepatan aliran yang tegak lurus dengan arah aliran pada simulasi yang dilakukan oleh He dan Zhang, 2012.
Gambar 2.4 Visualisasi vektor kecepatan aliran fluida pada A plain fin dan B dengan menggunakan vortex generator [He dan Zhang, 2012].
Gambar 2.5 menunjukkan distribusi temperatur yang simetri pada plain fin dan asimetri pada penggunaan vortex generator. Bentuk asimetri diakibatkan
oleh terbentuknya swirling flow yang dapat merubah distribusi temperature pada PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
fluida. Terjadi peningkatan gradien temperatur pada penggunaan vortex generator dan menghasilkan temperatur outlet yang lebih tinggi daripada plain fin. Dapat
dikatakan terjadi peningkatan perbedaan temperature antara inlet dan outlet. Dengan begitu nilai perpindahan kalor yang terjadi pada penggunaan vortex
generator lebih tinggi daripada plain fin.
Gambar 2.5 Distribusi temperatur penampang vertikal pada A plain fin dan B dengan menggunakan vortex generator [He dan Zhang, 2012].
Gambar 2.6 Distribusi temperature permukaan fin pada A plain fin dan B menggunakan vortex generator [He dan Zhang, 2012].
Gambar 2.6 menunjukkan distribusi temperature pada permukaan fin. Gradien temperatur di belakang tube pada penggunaan vortex generator lebih
tinggi daripada plain fin. Pada lokasi yang sama, temperatur lokal dengan penggunaan vortex generator lebih rendah daripada plain fin. Temperatur rata
– rata fin juga lebih rendah karena penggunaan vortex generator. Dapat
disimpulkan, penggunaan vortex generator dapat meningkatkan besarnya perpindahan kalor dan koefisien perpindahan kalor yang berdampak pada
meningkatnya performa perpindahan kalor.
2.3 Klasifikasi Aliran
