Analisis Numerik dan Eksperimental Performa Annular Heater dengan Variasi Jumlah Axial Fin Insert dan Mass Flow Rate - Ardama, Muhammad Galih; Fauzun, Fauzun (Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, 2025)
Sistem annular heater memegang peranan penting dalam berbagai aplikasi industri, terutama dalam meningkatkan efisiensi energi melalui kontrol panas yang efektif. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa modifikasi geometri pada annular heater, seperti penambahan rectangular wire coil dan outsert, dapat mempengaruhi kinerja perpindahan panas secara signifikan. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh variasi jumlah axial fin insert dengan variasi plain tube, 2, 3, 4, dan 5 buah yang dioperasikan pada mass flow rate yang beragam (0,1 kg/s, 0,2 kg/s, 0,3 kg/s, dan 0,4 kg/s) terhadap kinerja perpindahan panas pada annular heater. Metode yang digunakan melibatkan simulasi numerik menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD), yang divalidasi dengan data eksperimental. Hasil penelitian menunjukkan bahwa validasi antara eksperimen dan simulasi menunjukkan deviasi sebesar 2,9%. Peningkatan mass flow rate pada annular heater meningkatkan bilangan Reynolds dan Nusselt, yang memengaruhi karakteristik aliran dan perpindahan panas fluida di sisi annulus. Untuk meningkatkan kinerja perpindahan panas, dilakukan modifikasi desain dengan empat variasi jumlah axial fin insert, yang dapat meningkatkan nilai koefisien perpindahan kalor lebih tinggi dibandingkan desain konvensional (plain tube), meskipun terjadi peningkatan pressure drop. Studi ini menunjukkan bahwa desain annular heater dengan penambahan empat buah axial fin insert memberikan performa terbaik, menghasilkan rasio perpindahan kalor terhadap pressure drop sebesar 21,005 W/m².K.Pa pada mass flow rate 0,1 kg/s. Rasio perpindahan kalor terhadap pressure drop relatif stabil untuk berbagai variasi geometri axial fin insert, sehingga desain ini memiliki potensi signifikan dalam meningkatkan kinerja perpindahan kalor annular heater.