ANALISIS OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENT PADA SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER DENGAN VARIASI SUDUT HELICAL BAFFLE MENGGUNAKAN SIMULASI CFD

Abstract

Kinerja shell-and-tube heat exchanger (STHE) merupakan salah satu jenis penukar panas yang banyak diterapkan pada berbagai Kinerja shell-and-tube heat exchanger (STHE) dipengaruhi oleh konfigurasi geometri dan kondisi aliran yang menentukan efektivitas perpindahan panas. Salah satu parameter yang banyak digunakan untuk mengevaluasi kinerja termal penukar panas adalah Overall Heat Transfer Coefficient (U). Evaluasi numerik dilakukan untuk menghindari perubahan nilai Overall Heat Transfer Coefficient akibat kombinasi variasi sudut helical baffle dan bilangan Reynolds melalui simulasi berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD). Simulasi numerik dilakukan dengan ANSYS Fluent 2023 R1 pada tiga variasi sudut helical baffle (19°, 42°, dan 45°) serta tiga variasi bilangan Reynolds (15.000, 30.000, dan 45.000). Keandalan model CFD terlebih dahulu diverifikasi melalui perbandingan dengan data eksperimen. Nilai Overall Heat Transfer Coefficient ditentukan menggunakan laju perpindahan panas, Log Mean Temperature Difference (LMTD), dan luas perpindahan panas efektif. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan bilangan Reynolds meningkatkan nilai Overall Heat Transfer Coefficient pada seluruh konfigurasi yang dianalisis. Konfigurasi helical baffle 19° menghasilkan performa termal terbaik dengan nilai U sebesar 555,35 W/m²K pada Reynolds 45.000, sedangkan nilai terendah sebesar 439,67 W/m²K diperoleh pada konfigurasi 45° dengan Reynolds 15.000. Temuan ini menunjukkan bahwa kombinasi sudut helical baffle yang sesuai dan bilangan Reynolds yang lebih tinggi mampu meningkatkan kemampuan perpindahan panas pada shell-and-tube heat exchanger.