SIMULASI NUMERIK PENGARUH VARIASI BENTUK CONCAVE TERHADAP KARAKTERISTIK PENUKAR PANAS DOUBLE PIPE MENGGUNAKAN CORRUGATED TUBE PADA SISI INNER

NUMERICAL SIMULATION OF THE EFFECT OF VARIATION OF CONCAVE SHAPE ON THE CHARACTERISTICS OF DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGE USING CORRUGATED TUBE ON THE INNER SIDE

Double pipe heat exchanger adalah heat exchanger paling sederhana sekaligus banyak digunakan. Penggunaan corrugated tube pada double pipe heat exchanger bertujuan untuk meningkatkan karakteristik perpindahan panas pada fluida kerja dengan cara mengalirkan fluida dalam pola bergelombang di dinding pipa bagian dalam dari inner pipe. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi bentuk concave corrugated tube terhadap performa double pipe heat exchanger. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lebih lanjut tentang concave corrugated tube 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 memvariasikan bentuk concave corrugated tube yang berbeda, yaitu: persegi, segitiga, dan trapesium. Pemodelan yang digunakan adalah model tiga dimensi (3D) menggunakan software Solidworks 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 penelitian ini ditampilkan secara kualitatif berupa visualisasi kontur, grafik, dan tabel. Kemudian dianalisis dengan menghitung nilai efektivitas dan pressure drop, lalu dipilih mana yang dianggap paling optimal.
Hasil penelitian ini menunjukkan nilai efektivitas tertinggi diperoleh double pipe heat exchanger dengan variasi bentuk concave segitiga yaitu sebesar 11,66%. Kemudian, nilai pressure drop tertinggi diperoleh diperoleh double pipe heat exchanger dengan variasi bentuk concave persegi, yaitu 127,89 Pa. Nilai performa double pipe heat exchanger paling optimal diperoleh pada variasi bentuk concave segitiga, dikarenakan nilai efektivitas yang dihasilkan tinggi dengan nilai pressure drop yang paling rendah bila dibandingkan variasi bentuk concave lainnya.

        The double pipe heat exchanger is the simplest and most widely used heat exchanger. The use of a corrugated tube in a double pipe heat exchanger aims to improve the heat transfer characteristics of the working fluid by flowing the fluid in a wavy pattern on the inner pipe wall of the inner pipe. This study aims to determine the effect of variations in the shape of the concave corrugated tube on the performance of the double pipe heat exchanger. Therefore, further research is needed on the different concave corrugated tubes on the effectiveness and pressure drop of the double pipe heat exchanger.
        The research method used is numerical simulation using CFD (Computational Fluid Dynamics) software, namely ANSYS Fluent R19.2 by varying the different shapes of concave corrugated tubes, namely: square, triangle, and trapezoid. The modeling used is a three-dimensional (3D) model using Solidworks 2019 software. Fluent uses steady flow 3D modeling by activating the energy equation and selecting k-ε (k-epsilon) RNG enchanched wall treatment as the viscous model. The output of this study is displayed qualitatively in the form of visualization of contours, graphs and tables. Then analyzed by calculating the value of effectiveness and pressure drop, then choose which one is considered the most optimal.
        The results of this study showed that the highest effectiveness value was obtained by a double pipe heat exchanger with a variation of the triangular concave shape, which was 11.66%. Then, the highest pressure drop value was obtained by a double pipe heat exchanger with a square concave shape variation, namely 127.89 Pa. The most optimal double pipe heat exchanger performance value is obtained in the triangular concave shape variation, because the resulting effectiveness value is high with the lowest pressure drop value when compared to other concave shape variations.