STUDI NUMERIK KONVEKSI PAKSA PADA TUBE BANKS DENGAN PENAMBAHAN VORTEX GENERATOR

NUMERIC STUDY OF FORCED CONVECTION ON TUBE BANKS WITH ADDITIONAL VORTEX GENERATOR

Dalam ilmu perpindahan panas terdapat banyak alat yang memiliki fungsi demikian, salah satunya adalah tube banks. Tube banks sendiri adalah sekumpulan silinder atau tube yang digunakan untuk memindahkan panas pada fluida yang melalui tube-tube tersebut. Tube banks terbagi menjadi dua jenis susunan, pertama adalah aligned atau sejajar dan kedua adalah staggered atau selang-seling. Salah satu kekurangan dari tube banks adalah proses perpindahan panas yang kurang merata sehingga dapat mengakibatkan angka Nusselt dan efisiensi pada alat penukar panas menjadi sangat rendah. Oleh karena itu diperlukan sebuah metode bernama aliran pasif dengan cara menambahkan obstacle atau sirip yang disebut vortex generator. Vortex Generator memiliki fungsi untuk memfokuskan aliran pada fluida sehingga dapat merata melalui tube. Di setiap tube, vortex generator biasanya diletakkan berpasangan dengan posisi diagonal dan jarak vertical dan horizontal yang telah ditentukan. Dan dapat diletakkan hanya pada baris pertama atau bisa untuk baris kedua dan seterusnya.

Fokus penulis kali ini adalah pada tube banks berjenis staggered dengan jumlah tube sebanyak 7 buah. Lalu ditambahkan vortex generator berbentuk persegi panjang dengan banyak varian sudut kemiringan dan kecepatan masuk fluida yang akan melalui inlet. Seluruh desain tersebut dibuat dalam software modeler dan diujicobakan dalam simulasi aliran fluida.

Dan hasil akhir dari penelitian ini baik melalui tampilan visual pada kontur maupun hasil perhitungan angka Nusselt dan kalor rata-rata menunjukkan fenomena aliran fluida serta perpindahan panas yang signifikan setelah ditambahkan vortex generator. Namun, selama varian dari sudut kemiringan vortex generator diperhatikan dan tidak lebih dari 40˚. Karena jika sudut kemiringan lebih dari nilai tersebut, maka fluida akan terhalang oleh vortex generator itu sendiri dan fenomena ini juga bisa disebut blockage.

In the science of heat transfer there are many tools that have such a function, one of which is tube banks. Tube banks are a collection of cylinders or tubes that are used to transfer heat to the fluid passing through the tubes. Tube banks are divided into two types of arrangement, the first is aligned and the second is staggered. One of the drawbacks of tube banks is the uneven heat transfer process, which can result in the Nusselt number and efficiency of the heat exchanger being very low. Therefore we need a method called passive flow by adding an obstacle or fin called a vortex generator. Vortex Generator has a function to focus the flow on the fluid so that it can be evenly distributed through the tube. In each tube, vortex generators are usually placed in pairs with a predetermined diagonal position and a predetermined vertical and horizontal distance. And can be placed only on the first row or can be for the second row and so on.

The author's focus this time is on tube banks of the staggered type with a total of 7 tubes. Then a rectangular vortex generator is added with many variants of the angle of inclination and the velocity of the fluid entering the inlet. All designs are made in modeler software and tested in fluid flow simulations.

And the final result of this research, both through visual appearance on the contours and the results of calculations on the Nusselt number and average heat, show significant fluid flow and heat transfer phenomena after adding a vortex generator. However, as long as the variance of the vortex generator tilt angle is observed and not more than 40˚. Because if the angle of inclination is more than this value, the fluid will be blocked by the vortex generator itself and this phenomenon can also be called blockage.