PENGARUH DOUBLE-SIDED DELTA WING TAPE INSERT WITH ALTERNATE-AXIS TERHADAP KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS DAN FAKTOR GESEKAN PADA PENUKAR KALOR PIPA KONSENTRIK

摘要

Penelitian ini dilakukan untuk menguji pengaruh double-sided delta wing tape insert with alternate-axis (T-WA) terhadap karakteristik perpindahan panas dan faktor gesekan pada penukar kalor pipa konsentrik. Pada penelitian ini, wing-width ratio (w/W) divariasi sebesar 0,31; 0,47; dan 0,63 pada nilai wing pitch ratio (P/W) yang konstan sebesar 1,18 dengan susunan forward wing (F-Wing). Double-sided delta wing tape insert with alternate-axis (T-WA) adalah modifikasi dari double- sided delta wing tape insert (T-W) dimana untuk setiap tiga panjang pitch dari T- W, kedua sisi tape dipuntir secara simultan dengan sudut puntir (twist angle) 90o untuk menghasilkan bidang sumbu yang berganti-ganti. Sebagai perbandingan, pada penelitian ini juga diuji penukar kalor tanpa sisipan (plain tube), dengan penambahan sisipan longitudinal tape insert (L-T) dan dengan penambahan sisipan T-W pada nilai w/W dan P/W yang sama. Fluida kerja di pipa dalam adalah air panas dan di annulus adalah air dingin, dengan arah aliran berlawanan arah. Pengujian dilakukan pada bilangan Reynolds (Re) 5.300-14.500. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunakan sisipan T-WA, karakteristik bilangan Nusselt (Nu) dan faktor gesekan (f) lebih tinggi dibandingkan dengan plain tube dan penggunaan sisipan L-T dan T-W. Karakteristik perpindahan panas, faktor gesekan dan unjuk kerja termal penukar kalor dengan penggunaan sisipan T-WA meningkat dengan kenaikan nilai w/W. Penukar kalor dengan penambahan sisipan T-WA dengan nilai w/W = 0,63 menghasilkan bilangan Nusselt, penurunan tekanan, faktor gesekan, effektivenes dan unjuk kerja termal tertinggi. Pada nilai w/W yang sama, bilangan Nusselt, penurunan tekanan, faktor gesekan, effektivenes dan unjuk kerja termal penukar kalor dengan sisipan T-WA lebih tinggi dibandingkan dengan sisipan T-W. Pada nilai w/W yang sama, bilangan Nusselt rata-rata pipa dalam (Nui) dengan penambahan sisipan T-WA dengan w/W = 0,31; 0,47; dan 0,63 berturut- turut meningkat dalam kisaran 11% - 21%; 2% - 9% dan 1% - 13% dibandingkan dengan penambahan sisipan T-W. Pada nilai w/W yang sama, faktor gesekan (f) rata-rata pipa dalam dengan penambahan sisipan T-WA dengan w/W = 0,31; 0,47; dan 0,63; berturut-turut 0,25; 0,13; dan 0,06 kali lebih besar dibandingkan faktor gesekan pipa dalam dengan penambahan sisipan T-W. Unjuk kerja termal penukar kalor dengan penambahan sisipan T-WA dengan w/W = 0,31; 0,47; dan 0,63 berturut-turut dalam kisaran 1,03 - 0,83; 1,15 - 0,90 dan 1,32 – 1,00, dimana meningkat dalam kisaran 8% - 10%; 5% - 12% dan 8% - 14% dibandingkan dengan T-W pada nilai w/W yang sama.udKata kunci : alternate-axis, bilangan Nusselt, delta wing, faktor gesekan, wing- width ratio