SIMULASI NUMERIK PENGARUH PITCH HELICAL FIN TERHADAP PERFORMA DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGER MENGGUNAKAN ALIRAN COUNTER FLOW 

NUMERICAL SIMULATION THE EFFECT OF PITCH HELICAL FIN TO DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGER PERFORMANCE USING COUNTER FLOW 

Double pipe heat exchanger adalah heat exchanger paling sederhana sekaligus banyak digunakan. Penggunaan helical fin pada double pipe heat exchanger bertujuan untuk meningkatkan laju perpindahan panas pada fluida kerja dengan cara menimbulkan aliran turbulen pada sisi outer pipe. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pitch helical fin terhadap performa double pipe heat exchanger. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lebih lanjut tentang pitch helical fin yang berbeda terhadap efektivitas dan pressure drop dari double pipe heat exchanger.

Metode penelitian yang digunakan adalah simulasi numerik menggunakan software CFD (Computational Fluid Dynamic), yaitu ANSYS Fluent R19.2 dengan variasi pitch helical fin yang berbeda, yaitu: 20 mm, 30 mm, dan 40 mm. Pemodelan yang digunakan adalah model tiga dimensi (3D) menggunakan software Autodesk Inventor 2019. Pada fluent digunakan pemodelan 3D steady flow dengan mengaktifkan persamaan energi dan memilih k-ε (k-epsilon) RNG enchanched wall treatment sebagai model viskosnya. Output dari penelitiam ini ditampilkan secara kualitatif berupa visualisasi kontur, grafik, dan tabel kemudian dianalisis untuk mengetahui efektivitas dan pressure drop, lalu ditentukan mana yang memiliki performa paling tinggi.

Hasil penelitian ini menunjukkan nilai efektivitas tertinggi diperoleh double pipe heat exchanger dengan variasi pitch helical fin 20 mm pada laju aliran massa 0,3 kg/s, yaitu sebesar 22,55%. Kemudian, nilai pressure drop tertinggi diperoleh diperoleh double pipe heat exchanger dengan variasi pitch helical fin 20 mm pada laju aliran massa 0,3 kg/s, yaitu 5281,67 Pa. Nilai performa double pipe heat exchanger paling optimal diperoleh pada variasi pitch helical fin 30 mm, dikarenakan nilai efektivitas yang dihasilkan tinggi dengan nilai pressure drop yang cukup rendah bila dibandingkan variasi pitch helical fin lainnya.

Double pipe heat exchanger is the simplest yet widely used heat exchanger. The use of helical fins in double pipe heat exchangers aims to increase the rate of heat transfer in the working fluid by causing turbulent flow on the outer pipe side. This study aims to determine the effect of pitch helical fin on the performance of double pipe heat exchanger. Therefore, further research is needed on different helical fin pitches on the effectiveness and pressure drop of double pipe heat exchangers.

The research method used is a numerical simulation using CFD (Computational Fluid Dynamic) software ANSYS Fluent R19.2 by varying the pitch helical fin of 20 mm, 30 mm, and 40 mm. The modeling used is a three-dimensional (3D) model using the Autodesk Inventor 2019 software. In fluent 3D steady flow modeling is used by activating the energy equation and selecting k-ε (k-epsilon) RNG enhanced wall treatment as the viscous model. The output of this research is displayed qualitatively in the form of contour visualization, graphs, and tables and then analyzed to determine effectiveness and pressure drop, then determine which one has the highest performance.

The results of this study indicate that the highest effectiveness value is obtained by a double pipe heat exchanger with a pitch helical fin variation of 20 mm at a mass flow rate of 0.3 kg/s, which is 22.55%. Then, the highest pressure drop value was obtained by a double pipe heat exchanger with a pitch helical fin variation of 20 mm at a mass flow rate of 0.3 kg/s, which is 5281.67 Pa. The most optimal double pipe heat exchanger performance value was obtained at a pitch helical fin variation of 30 mm, due to the high effectiveness value produced with a fairly lowpressure drop value when compared to other helical fin pitch variations.