teknik swirl flow devices pada heat exchanger

Teknik swirl flow pada heat exchanger adalah pengaturan geometris atau sisipan tabung untuk aliran paksa yang membuat putaran dan/atau aliran sekunder di dalam tabung. Teknik swirl yang biasa digunakan pada industri terdiri dari berbagai macam yaitu:

Twisted Tape Inserts

Dalam desain heat exchanger aliran laminar, Twisted tape dapat digunakan secara efektif untuk meningkatkan perpindahan kalor. Twisted tape adalah perangkat tambahan sederhana yang dapat dipasang menjadi tubular baru atau yang sudah ada. Peningkatan twisted tape dicapai dengan menginduksi pusaran mengalir dalam fluida sisi tabung dan meningkatkan perpindahan panas pada kerugian tekanan tambahan yang rendah. Twisted tape mencampur aliran curah dengan baik dan karenanya berkinerja lebih baik dalam aliran laminar daripada sisipan lainnya.

Twisted Tape. Sumber: Heat Exchanger Design Handbook 2ed (2013)

Corrugated (Bergelombang) Surfaces

Detail Corrugated Surfaces. Sumber: Heat Exchanger Design Handbook 2ed (2013)

Tabung bergelombang dibuat dari: tembaga, paduan tembaga, baja karbon, baja tahan karat, dan titanium. Gelombang ditentukan oleh pitch gelombang, kedalaman gelombang, dan jumlah gelombang. Sebagian besar tabung bergelombang memiliki awal gelombang tunggal yang ditentukan oleh kedalamannya e dan pitch aksialnya p dan sudut heliks. Pitch gelombang aksial terkait dengan diameter internal d_i, sudut heliks relatif terhadap sumbu tabung, dan jumlah awal ns, dengan persamaan berikut:

p = ∏ d_i/n_s tan β

Diameter luar di atas gelombang di bagian luar tabung sama dengan ujung datar dari tabung. Diameter dalam diambil sebagai diameter luar kurang dari dua kali ketebalan dinding tabung. Diameter internal maksimum biasanya digunakan untuk menentukan koefisien perpindahan kalor internal. Mereka memiliki fabrikasi yang lebih mudah, pengotoran terbatas, dan peningkatan perpindahan kalor yang lebih tinggi dibandingkan dengan peningkatan faktor gesekan.

Tabung Bergalur Spiral, Tabung Heliks Ekstenal, dan contoh Tabung Bergalur Spiral. Sumber: Heat Exchanger Design Handbook 2ed (2013)

Aliran di saluran bergelombang dikaitkan dengan aliran sekunder, penekanan aliran sekunder aliran dengan melawan gaya sentrifugal, dan penghancuran aliran sekunder dengan timbulnya turbulensi. Dalam pengondensasian, tabung bergelombang meningkatkan koefisien perpindahan kalor karena hanya lapisan tipis dari kondensat cair yang tersisa di puncak, sementara sebagian besar mengalir ke dasar karena tegangan permukaan dan efek gravitasi. Film tipis memberi hambatan yang sangat kecil, dan karenanya koefisien kondensasi sangat tinggi.

Doubly Enhanced (Peningkatan Ganda) Surfaces

Jika peningkatan diterapkan pada permukaan tabung dalam dan luar, peningkatan tabung menjadi dua kali lipat. Sirip dengan rusuk heliks berkontribusi pada area permukaan tambahan (sekitar 30%–40%) tetapi lebih signifikan perubahan pola aliran fluida, yaitu, mendorong pencampuran dan turbulen mengalir. Aplikasi untuk tabung yang ditingkatkan ganda adalah media pendingin, industri kimia, dan tabung kondensor dan evaporator.