SIAMULASI PERPINDAHAN

PANAS HEAT EXCHANGER

MODUL ANALISA HEAT EXCHANGER BERBANTU SOFTWARE

LAB GAMBAR TEKNIK

DEPOK

2015

1

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

v

SIAMULASI PERPINDAHAN PANAS

HEAT EXCHANGER

Simulasi aliran dapat di gunakan untuk mempelajari perpindahan kalor untuk berbagai

rekayasa peralatan. Dalam contoh ini kita mensimulasikan fluida yang mengalir untuk menentukan

efisiensi perpindahan kalor di antaranya counterflow dan pararellflow, Deangan simulasi berbantu

softwere solidworks ini kita dapat mengamati dan menyelidiki aliran, temperature fluida,

temperatur solid dan pola aliran fluida itu sendiri.

Seorang insinyur dapat membuat sebuah desain dan dapat mensimulasikan hasil desainya

terlebih dahulu sebelum di produksi, sehingga dapat memberikan perbaikan-perbaikan dalam

desainya. Efisiensi dalam mentransfer panas dari suatu cairan pada suhu yang lebih tinggi ke suhu

yang lebih rendah.

Perpindahan panas sebenarnya dapat di hitung sebagai energy yang hilang oleh cairan

panas atau energi yang didapat dari cairan dingin. Perpindahan kalor terjadi di heat exchanger

karna adanya inputan temperature panas dan inputan temperatur dingin dalam satu HX dan hasil

penyerapan dapat di lihat pada outputan temp tinggi dan temp rendah pada masing-masing

outletnya. Dengan demikian efisiensi conterflow pada HX di definisikan

sebagai berikut Jika tingkat fluida panas kurang dari tingkat kapasitas cairan

2

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

dingin atau Jika tingkat fluida panas lebih dari tingkat kapasitas cairan dingin,

dimana tingkat kapasitas adalah produk dari aliran massa dan kapasitas panas sepsifik.

Tujuan proyek adalah untuk menghitung efisiensi penukar panas counterflow atau pararellflow.

Disini kita akan menentukan nilai suhu rata-rata penukar panas tabung tengah HX.

Klik File > Open folder HX Simulasi > Klik

HX Assembly > Selanjutnya SAVE gambar

tersebut ke folder Uji simulasi “buat folder uji

simulasi di desktop”.

3

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

Membuat Simulasi Uji Perpindahan Panas pada Heat Exchanger

Gambar Heat Exchanger Pararellflow.

Inlet Hot Water 200˚C

Inlet Cold Water 30˚C

Outlet Hot Water? ˚C

Outlet Cold Water? ˚C

Chrome stainless steel

Chopper

4

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

Gambar Heat Exchanger Counterflow.

Langkah-Langkah Uji Simulasi

1. Klik Flow Simulation > Wizard.

Outlet Hot Water? ˚C

Inlet Cold Water 30˚C

Inlet Hot Water 200 ˚C

Outlet Cold Water? ˚C

Chrome stainless steel

Chopper

5

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

2. Ganti nama Project Name

menjadi Uji HX. Kemudian klik

Next.

3. Di kotak dialog unit yang dipilih

system satuan untuk input dan

output (hasil). Untuk proyek ini

kita mengunakan Sistem

International SI secara default.

Selanjutnya merubah satuan

Temp menjadi ˚C dan Pressure

menjadi atm. Klik Next.

6

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

4. Dalam kotak kotak Analisis

type pilih internal “dikarnakan

uji simulasi aliran HX fluida

berada di dalam HX”. Untuk

Pysical Fiture centang kotak

Value Heat Conduction in

Solid. Klik Next.

“ Secara default simulasi hanya menghitung paduan fluida tidak dalam benda solid, tetapi hanya fluida

dengan fluida yang melewati dingding benda solidnya yaitu Konveksi. Dengan memilih Heat Conduction in solid

maka penghitungan di kombinasikan dengan Konveksi dan Konduksi. Dalam hal ini di sebut Konjugat perpindahan

panas. Dalam poyek ini kita menganalisis perpindahan panas antara cairan melalui dinding model, serta di dalam

padatan”

5. Kotak Wizard Fluid dimana

kita memilih jenis fluida yang

akan di simulasikan. Dalam

proyek ini kita mengunakan

Water. Pilih jenis fluida

Liquid kemudian cari Water

dan klik Add, “Untuk

karakteristik aliran Fluida

ditentukan dari hitungan

bilangan Re”. Di proyek ini

jenis aliran campuran maka

pilih Turbulen and Laminer. Klik Next

7

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

6. Karena kita telah memilih panas

heat conduction in solid untuk di

analisis, langkah selanjutnya

memilih bahan dasar part

tersebut dengan memilih Metals

> Copper. klik Next.

“ untuk menetapkan bahan yang berbeda untuk perakitan tertentu komponen yang di butuhkan

maka kita akan memasukan nya di tahap berikutnya”.

7. Dalam kotak wizard Wall

Conditions, Klik Default

outer wall thermal

condition. Pilih Heat

Transfer Coeffisien >

masukan data tersebut,

dengan temperatur of

external 34˚C “sesuai kondisi

suhu lingkungan setempat”

8

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

* Berikut refrensi Heat Transfer Coeffisien:

8. Di kontak dialog kondisi

awal bawah masukan

parameter Termodynamic

sebasar 2 atm dan

Temperatur Fluid 30˚C.

klik Next.

9

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

9. Langkah terahir inputan

Wizard, hasil geometri

kotak resolusi Result

Solution memakai kondisi

default “semakin besar

nilai angka maka semakin

besar nilai ke akuaratan

hasil perhitunganya.

TAHAP INPUTAN DOMAIN

1. Computational Domain

diperlukan untuk range

area simulasi secara default

computational domain

akan mengikuti dimensi

terluar benda. Di sini kita

mengunakan default

computational domain.

“Setelah menyelesaikan Wizard Anda akan menyelesaikan definisi proyek dengan menggunakan aliran simulasi

analisis pohon. Pertama-tama Anda dapat mengambil keuntungan dari simetri penukar panas untuk mengurangi waktu

CPU dan memori yang dibutuhkan untuk perhitungan. Karena model ini simetris, dimungkinkan untuk "memotong"

model setengah dan menggunakan kondisi batas simetri pada bidang simetri. Ini prosedur ini tidak diperlukan, tetapi

dianjurkan untuk analisis efisien” jika dibutuhkan!

10

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

2. Fuid Subdomain Karena

kita telah memilih cairan

sebagai Default jenis fluida

Water sebagai cairan

default di Wizard, kita perlu

menentukan cairan fluida

daerah di dalam tabung di

mana fluida dingin

mengalir. Kita dapat

melakukan ini dengan

menciptakan cairan

subdomain.

Ketika akan menentukan parameter cairan

Subdomain kita akan menentukan jenis cairan untuk

daerah yang dipilih. Water sebagai cairan dan suhu

awal 30 ˚C dan kecepatan aliran 0.05 m/s sebagai

kondisi awal di wilayah cairan yang dipilih.

a. Langkah 1 klik kanan pada icon Fluid

subdomain > Insert Fluid Subdomain

b. Klik permukaan Nozel Inlet Cold Water >

11

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

c. Gambar di samping pilihan, menerima default sistem

koordinat dan sumbu referensi. Vx 0.05 m/s , P 2 atm, dan

T 30˚C. Klik OK

Pada kotak Fluid type, aliran simulasi memungkinkan Anda untuk menentukan jenis

cairan lain yang akan ditugaskan untuk fluida subdomain serta karakteristik aliran,

tergantung pada jenis cairan yang dipilih.

3. Solid Material untuk simulasi dengan Heat

Conduction in Solid maka kita harus memasukan

jenis material yang dipakai pada part assembly.

“Untuk beberapa gabungan part dengan material

yang berbeda seperti sumulasi ini maka part yang

sudah di berikan jenis materialnya kita hanya meng

Import jenis material tersebut”

a. Klik Scan > Klik Import >

Klik Close Tabl

12

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

4. Boundary Conditions menentukan arah aliran yang dituju dengan memasukan data

parameter seperti inlet massflow (aliran massa kg/s), inlet volumeflow (aliran Volume

m^3/s), inlet velocity (kecepatan fluida m/s) dan Outlet flow. Setelah memasukan input

data inlet maka masukan inputan Output data Environment Pressure. Langkah-langkah

boundary condition.

a. Untuk inputan arah fluida dingin, Klik

kanan Boundary Conditions > Insert

Boundary Condition.

b. Pilih Flow Opening kemudian Velocity

kemudian masukan inputan seperti gambar di

samping, Selection pilih flage atas dalam > Type

inlet velocity V 0.05 m/s > T 30˚C. Klik OK

c. Selanjutnya untuk aliran keluar fluida dingin Untuk

inputan arah fluida dingin, Klik kanan Boundary

Conditions > Insert Boundary Condition.

“Flow Parameter model aliran yang akan digunakan normal to face aliran yang

searah sama dengan permukaan, swirl aliran fluida spiral dan 3D direction aliran

yang diarahkan desuai dengan arah vektornya.”

13

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

d. Pilih Presure Opening, Pilih Evironment

Presure ( Tekanan lingkungan ) sebagai outlet, dan

masukan data seperti gambar di samping

dengan 2 atm , T 30˚C. Klik OK

14

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

e. Untuk inputan arah fluida dingin, Klik kanan

Boundary Conditions > Insert Boundary

Condition.

f. Pilih Flow Opening kemudian Velocity

kemudian masukan inputan seperti gambar di

samping, Selection pilih flage atas dalam > Type

inlet velocity V 0.11 m/s > T 200˚C. Klik OK

g. Selanjutnya untuk aliran keluar fluida panas Untuk

inputan arah fluida dingin, Klik kanan Boundary

Conditions > Insert Boundary Condition.

h. Pilih Presure Opening, Pilih Evironment

Presure ( Tekanan lingkungan ) sebagai outlet,

dan masukan data seperti gambar di samping

dengan 2 atm , T 200˚C. Klik OK

15

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

5. Goals, Hasil yang akan dihitung misal mencari kecepatan fluida,temperatur fluida,

temperatur solid tekanan dll. Lagkah-langkah goals

a. Klik kanan Goals > Insert Global Goals >

pilih salah satu inputan data yang akan di

analisis Di sini kita mengambil data

diataranya ceklis kotak dialog Average (rata-

rata) Temp Fluid, Temp Solid dan Velocity.

b. Kemudian Klik OK

16

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

RUNNING THE CALCULATION

1. Klik aliran simulasi > memecahkan > menjalankan. Muncul kotak dialog jalankan.

2. Klik Run.Setelah selesai perhitungan Anda dapat memperoleh suhu menarik dengan

menciptakan sesuai tujuan Plot.

VIEWING CUT PLOTS

Viewing cut plots merupakan gambar potongan hasil simulasi berupa gradasi warna terhadap

temperatur, kecepatan, densitas dan lain lain.

Langkah-langkah melihat hasil simulasi diantaranya cut plot temperatur fluida, solid dan

velocity.

17

SIA

MU

LA

SI

PE

RP

IND

AH

AN

PA

NA

S H

EA

T E

XC

HA

NG

ER

|

1. Klik kanan pada cut plot >klik insert > pilih potongan

tampak depan atau front plane

pilih Display contours > Counturs

dengan sekala 100 klik OK

Hasil dari cotplot simulasi : dengan probe dengan mengklik permukaan warna nya.