SIMULASI PERFORMANSI HEAT EXCHANGER TIPE SHELL AND TUBE DENGAN HELICAL BAFFLE DAN DISK AND DOUGHNUT BAFFLE

Abstract

Penggunaan baffle pada heat exchanger tipe shell and tube bertujuan untuk meningkatkan laju perpindahan panas yang terjadi antara fluida kerja dengan cara menimbulkan olakan aliran pada sisi shell. Helical baffle memiliki heat transfer rate dan pressure drop yang moderate. Disc doughnut baffle memiliki transfer panas keseluruhan yang lebih baik dibandingkan dengan segmental baffle. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui efektivitas dan pressure drop heat exchanger tipe shell and tube dengan menggunakan jenis baffle disc doughnut baffle dan helical baffle. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode pendekatan numerik dengan program ANSYS 16.0 untuk penggambaran geometri dan untuk mensimulasikan aliran yang terjadi di dalam shell and tube heat exchanger. Pada fluent digunakan permodelan 3D double precision steady flow dengan memilih model turbulensi realizable, k-epsilon, scalable wall functions serta mengaktifkan persamaan energi. Variasi yang digunakan adalah tipe shell and tube dengan helical baffle dan disk and doughnut baffle. Hasil analisis simulasi menunjukkan bahwa penggunaan helical baffle dapat meningkatkan efektifitas penukar kalor dikarenakan ketika fluida mengalir dalam lintasan yang berbentuk spiral, gaya sentrifugal menyebabkan terjadinya aliran sekunder yang dapat meningkatkan perpindahan kalor, hal ini yang menyebabkan nilai efektivitas dari helical baffle menjadi tinggi yaitu sebesar 34,89%, sedangkan disk and doughnut baffle sebesar 20,16%. Untuk penggunaan disk and doughnut baffle terdapat aliran sekunder yang terjadi di dekat dinding baffle pada disk and doughnut baffle. Aliran sekunder tersebut akan membentuk pusaran turbulensi yang mengakibatkan terjadinya pressure drop pada alat penukar kalor tipe shell and tube tersebut, hal ini yang menyebabkan pressure drop pada disk and doughnut baffle menjadi tinggi yaitu sebesar 12960,20 Pa sedangkan helical baffle sebesar 7356,70 Pa.