Analisa Numerik Pengaruh Diameter Lubang Berperforasi Rusuk V Terhadap Penurunan Tekanan Pada Saluran Segiempat

K Umurani, M Muharnif, A M Siregar

Abstract


Dalam saluran pendingin internal pada sudu turbin gas, struktur rusuk banyak digunakan untuk menambah perpindahan panas konvektif dengan aliran fluida pendingin yang melewati permukaan berusuk. Penelitian ini berkonsentrasi pada rusuk V berperforasi dengan lubang lurus pada saluran pendingin dengan penampang persegi panjang, yang bertujuan untuk mengetahui karaketristik perpindahan panas dan penurunan tekanan pada saluran segiempat dengan rusuk V berperforasi. Penelitian ini dilakukan secara analisa numerik  dengan model k-ω digunakan dalam studi numerik untuk simulasi medan aliran. Saluran uji memiliki penampang persegi panjang 320 mm  x 120 mm lebar. Laju kecepatan aliran udara bervariasi mulai dari 0,2 m/s, 0,4 m/s, 0,8 m/s 1 m/s, 5m/s,10m/s, 15 m/s dan 20m/. Kontruksi rusuk, tinggi rusuk 10 mm, pitch 50mm rusuk padu dan variasi rusuk berlubang dengan diameter lubang 2mm,3mm,4mm,5mm. Pada rezim aliran laminar dan transisi belum terlihat secara nyata pengaruh dari konfigurasi rusuk padu maupun rusuk  berlubang terhadap perpindahan panas. Tetapi untuk aliran turbulen memberikan pengaruh lebih besar perpindahan panas antara rusuk padu dengan rusuk yang berlubang koefisien perpindahan panas meningkat seiring dengan meningkatnya bilangan Reynold. Pada rezim aliran laminar yaitu 500 < Re < 1300 penurunan tekanan pada rusuk padu lebih rendah dibandingkan dengan rusuk berlubang. Pada rezim aliran transisi 2700 < Re < 3700 dan aliran turbulen 20.000 < Re < 80.000 penurunan tekanan untuk konfigurasi rusuk padu lebih tinggi dibandingkan rusuk dengan lubang.

Keywords


Rusuk V, perforasi, perpidahan panas, penurunan tekanan

Full Text:

PDF

References


t. Gao, j. Zhu, j. Li, j. Gong, and q. Xia, “improving heat transfer performance in two-pass ribbed channel by the optimized secondary flow via bend shape modification,” int. Commun. Heat mass transf., vol. 103, no. February, pp. 43–53, 2019, doi: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2018.05.028.

s. Evan.a and t. Virginia, “large eddy simulation of flow and heat transfer in the 180-deg bend region of a stationary gas cooling duct,” vol. 128, no. October 2006, pp. 763–771, 2016, doi: 10.1115/1.2098769.

nursubyakto, “ketidakstabilan aliran sekunder pada saluran lengkung berpenampang persegi,” j. Tek. Mesin v, vol. 12, no. 2, pp. 76–82, 2010.

s. Waseem, e.-g. Lamyaa, s. Igor v., h. Narmin b., and f. Torsten h., “flow structure, heat transfer and pressure drop in varying aspect ratio two-pass rectangular smooth channels,” heat mass transf., vol. 48, no. 5, pp. 735–748, 2012, doi: 10.1007/s00231-011-0926-1.

r. Bharath viswanath, s. Prashant, and e. Srinath v, “numerical investigation of turbulent fl ow and heat transfer in two-pass ribbed channels,” int. J. Therm. Sci., vol. 112, pp. 31–43, 2017, doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2016.09.034.

p. Singh, b. V. Ravi, and s. V. Ekkad, “experimental and numerical study of heat transfer due to developing flow in a two-pass rib roughened square duct,” int. J. Heat mass transf., vol. 102, pp. 1245–1256, 2016, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.07.015.

t. Alam, r. P. Saini, and j. S. Saini, “heat and fl ow characteristics of air heater ducts provided with turbulators — a review,” renew. Sustain. Energy rev., vol. 31, pp. 289–304, 2014, doi: 10.1016/j.rser.2013.11.050.

s. Ahmad, m. Muhammad ilham, and a. Agus, “experimental analysis of the effect of tube pass length on the characteristics of heat transfer in u-sharp turned channels,” j. Adv. Res. Fluid mech. Therm. Sci., vol. 1, no. 1, pp. 124–131, 2019.

s. Maharudrayya., s. Jayanti, and a. . Deshpande., “pressure losses in laminar flow through serpentine channels in fuel cell stacks,” j. Ofpower sources, vol. 138, pp. 1–13, 2004, doi: 10.1016/j.jpowsour.2004.06.025.

m. . Chyu, “regional heat transfer in two- pass and three-pass passages with 180-deg sharp turns,” j. Heat transfer, vol. 113, no. February 1991, pp. 63–70, 1991, doi: https://doi.org/10.1115/1.2910553.

s. Alfarawi, s. A. Abdel-moneim, and a. Bodalal, “experimental investigations of heat transfer enhancement from rectangular duct roughened by hybrid ribs,” int. J. Therm. Sci., vol. 118, pp. 123–138, 2017, doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2017.04.017.

u. K and m. Muharnif, “pengaruh diameter lubang pembangkit vorteks winglet melengkung terhadap unjuk kerja apk tipe kompak studi eksperimental,” j. Rekayasa mater. Manufaktur dan energi, vol. 2, no. 1, pp. 84–93, 2019, doi: doi.org/10.30596/rmme.v2i1.3072.

c. Siregar and irfansyah, “studi numerik unjuk kerja penggunaan winglet pada heat exchanger tipe compact,” j. Rekayasa mater. Manufaktur dan energi, vol. 1, no. 1, pp. 20–29, 2018, doi: doi.org/10.30596/rmme.v1i1.2432.

r. Arjumand and q. Adnan, “numerical investigation of fluid flow and heat transfer in a two-pass channel with perforated ribs,” pertanika j. Sci. Technol., vol. 26, no. 4, pp. 2009–2029, 2018.

s. Han and r. J. Goldstein, “international journal of heat and mass transfer the heat / mass transfer analogy for a simulated turbine blade,” vol. 51, pp. 5209–5225, 2008, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.04.002.

e. R. G. Eckert, h. Sakamoto, and t. W. Simon, “the heat / mass transfer analogy factor , nu / sh , for boundary layers on turbine blade pro ® les,” vol. 44, pp. 1223–1233, 2001.

d. D. Luo, c. W. Leung, and t. L. Chan, “forced convection and flow friction characteristics of air-cooled horizontal equilateral triangular ducts with ribbed internal surfaces,” int. J. Heat mass transf., vol. 47, pp. 5439–5450, 2004, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2004.07.003.

syaiful, “efek longitudinal vortex dihasilkan dari vortex generator jenis concave delta dan rectangular winglet terhadap perbaikan perpindahan panas : Visualisasi Aliran / Studi,” J. Rekayasa Mesin, vol. 8, no. 3, pp. 167–173, 2017.




DOI: https://doi.org/10.53695/jm.v2i1.249

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Lisensi Creative Commons
Ciptaan disebarluaskan di bawah Lisensi Creative Commons Atribusi-NonKomersial-BerbagiSerupa 4.0 Internasional.