RANCANG BANGUN SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER BERBAFFLE HELIKS UNTUKPENGUJIAN HYBRID NANOFLUIDA CUO–SIO₂

Abstract

Shell and tube heat exchanger (STHE) merupakan alat penukar panas yang banyak digunakan di industri, namunkonfigurasi segmental baffle konvensional masih memiliki kelemahan berupa distribusi aliran yang tidak merata danpressure drop yang tinggi. Konfigurasi helical baffle menjadi salah satu solusi untuk memperbaiki karakteristik aliranpada sisi shell, namun ketersediaan alat uji skala laboratorium yang dirancang khusus untuk mengevaluasi konfigurasitersebut masih terbatas. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun STHE berbaffle heliks skalalaboratorium yang dapat digunakan sebagai alat pengujian hybrid nanofluida CuO–SiO₂. Rancang bangun dilaksanakanmelalui empat tahap: perancangan geometri komponen, fabrikasi, perakitan sistem, dan pengujian commissioning. Alatdirancang dengan shell stainless steel (diameter dalam 164 mm, panjang 960 mm), tube tembaga 12 buah dengan susunantriangular 60°, dan helical baffle aluminium yang dapat dipertukarkan pada tiga sudut kemiringan (42°, 45°, dan 48°).Sistem dilengkapi pompa sentrifugal, elemen pemanas dengan thermocontrol, termokopel tipe K, dan pressure gauge.Hasil commissioning dengan fluida air menunjukkan bahwa alat mampu mempertahankan temperatur masuk sesuai target(±0,5°C), pembacaan tekanan berulang secara konsisten pada tiga replikasi, dan tidak terjadi kebocoran pada seluruhsambungan. Efektivitas termal terukur pada konfigurasi baseline sebesar 44,03%. Neraca energi antara sisi panas dan sisidingin menunjukkan selisih sistematis (Qc/Qh ≈ 0,30) yang disebabkan oleh tidak adanya isolasi termal pada shell sertakenaikan temperatur sisi dingin yang kecil (2,20°C), dan keduanya menjadi catatan penyempurnaan alat pada tahapberikutnya. Dengan demikian, STHE berbaffle heliks hasil rancang bangun terbukti layak digunakan sebagai alatpengujian termohidraulik pada skala laboratorium.