Teknik rough surfaces pada heat exchanger

Turbulensi aliran fluida pada proses perpindahan kalor sangat penting untuk menunjang laju perpindahan kalor. Berbagai macam cara dilakukan untuk menambah turbulensi aliran pada heat exchanger. Teknik roguh surfaces adalah teknik yang sering dijumpai pada heat exchanger di industri.

Teknik rough surfaces (permukaan kasar) mengacu pada tabung dan saluran yang memiliki elemen kekasaran dalam bentuk tonjolan yang teratur seperti punggungan berulang tegak lurus terhadap arah aliran. Konfigurasi umumnya dipilih untuk menunjang turbulensi daripada untuk meningkatkan luas permukaan perpindahan kalor. Teknik ini dapat diterapkan pada salah satu permukaan heat exchanger utama atau heat exchanger bersirip (fin):

Pelat datar
Tabung melingkar
Annuli memiliki kekasaran pada permukaan luar tabung dalam
Sirip

Rough surfaces diproduksi dalam banyak konfigurasi, mulai dari kekasaran jenis butiran pasir acak untuk tonjolan diskrit. Biasanya rough surface menggunakan teknik rib yang disusun berulang seperti heliks/ulir. Teknik ini menghasilkan kinerja perpindahan kalor yang baik dalam aliran turbulen fase tunggal tanpa penurunan tekanan yang drastis. Parameter utama rib heliks adalah tinggi ridge e, pitch p, dan sudut heliks. Rasio luas internal relatif terhadap tabung polos dengan diameter yang sama sekitar 1,3 hingga 2,0. Sirip internal dapat dari berbagai bentuk penampang seperti persegi, persegi panjang, segitiga, setengah lingkaran, busur, gelombang sinus, dll. Beberapa produsen tabung sirip internal heliks terkemuka adalah Fintube LLC dan Wolverine Tube Inc.

Efek utama rib pada perpindahan kalor menyebabkan pemisahan aliran dan reattachment (pemasangan kembali) dan pola aliran di atas heliks rib. Elemen kekasaran diproduksi dengan proses machining, forming, pengecoran, atau pengelasan. Berbagai sisipan atau struktur pembungkus seperti sirip lilitan kawat tabung juga dapat memberikan tonjolan permukaan.

Pengaplikasian: Rough Surfaces biasa dipakai pada aplikasi aliran turbulen dengan fluida bernomor Prandtl tinggi. Dalam aplikasi aliran laminar, kekasaran skala kecil tidak efektif, tetapi puntiran sisipan pita dan tabung bersirip internal tampaknya menjadi teknik augmentasi yang disukai.

Peningkatan internal dengan rib kasar berulang. (a) Punggung persegi, (b) setengah lingkaran, (c) melingkar, dan (d) rincian kekasaran rib berulang. Catatan: diameter luar tabung-d atau diameter kumparan, diameter dalam tabung-d butir c harus dibaca sebagai d_i, ketebalan tonjolan- e, kedalaman rib h_r, panjang tabung tanpa sirip L, pitch p-rib, ketebalan rib -t, ketebalan dinding dua tabung, lebar tonjolan W dan sudut heliks dari rusuk – β.). Sumber: Heat Exchanger Design Handbook 2ed (2013)

Peningkatan internal dengan rib berulang. Sumber: Heat Exchanger Design Handbook 2ed (2013)

Prinsip perpindahan kalor pada rib. Sumber: Heat Exchanger Design Handbook 2ed (2013)

(a and b) Wire–loop wound fin tube. Sumber: Heat Exchanger Design Handbook 2ed (2013)

Perancangan rough surfaces sangat erat kaitanya dengan mekanika fluida. Salah satu metode yang paling umum untuk mendesain suatu fin heat exchanger adalah menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD), yaitu metode menyelesaikan persamaan-persamaan mekanika fluida bahkan reaksi kimia menggunakan komputer, sehingga diperoleh hasil yang komprehensif dan detail.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

Sumber:

Thulukkanam, Kuppan. 2013. Heat Exchanger Design Handbook Second Edition. New York: CRC Press.

Teknik rough surfaces pada heat exchanger

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !