m. ega nugraha (21050112130036)
DESCRIPTION
lsporanTRANSCRIPT
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Spesifikasi Masalah
Banyak perusahaan industri yang telah melakukan perubahan besar untuk mengurangi
efek rumah kaca yang dapat mengakibatkan pemanasan global. Setelah melakukan usaha
yang sangat besar didapatlah sebuah solusi, yaitu untuk mengurangi pemanasan global
dapat dilakukan dengan meningkatkan efisiensi alat penukar kalor. Beberapa peneliti
beranggapan bahwa dengan mengubah geometri dari alat penukar kalor dapat
meningkatkan efisiensi meskipun banyak juga yang mencoba mengembangkan heat
transfer dalam pipa dengan menggunakan nanofluids. Salah satu bentuk geometri yang
diprediksi dapat meningkatkan efisiensi heat exchanger adalah pipa dengan profil U.
Pada kasus ini pipa profil U akan dimodelkan dengan prototipe menggunakan Solidworks
2014. Dan perpindahan panas yang dihasilkan akan dianalisa dan divisualisasikan dalam
bentuk gambar.
Gambar 1.1 Permodelan Cetakan Casting
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 1
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
1.2 Penyajian Data
Diketahui :
Garis I : 150 mm
Garis II : 150 mm
Diameter : 75 mm
Dengan kondisi,
Vudara = 3 m/s , Tinlet= 303 0K
Pudara = 1 atm=101325 Pa, , Twall = 353 0K
1.3 Asumsi
Pada Analisis dalam mobil ini terdapat asumsi yang digunakan, asumsi yang digunakan
tersebut adalah:
a. Alirannya turbulen
b. Alirannya steady
c. Aliran bersifat Kompresible
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 2
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
BAB II
ISI
2.1 Pemodelan Cetakan di SolidWorks 2014
1. Double Click pada Shortcurt Solidwork,
2. Click New pada toolbar, pilih Part, click OK
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 3
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
3. Click Sketch, pilih Front Plane, klik kanan pilih Normal To
4. Click line , buat garis dengan dimensi panjan 150 mm.
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 4
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 5
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
5. Klik, buat garis setengah ligkaran dengan diameter 75 mm, lalu click
6. Buat kembali garis lurus dengan panjang 150 mm dan pilih Normal To
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 6
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
7. Click Circle , buat lingkaran sebagai penampang pipa dengan diameter 20 mm.
8. Pilih sweept boss/base , klik pada sketch lingkaran dan sketch line
yang telah dibuat,. Click .
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 7
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
9. Pipa profil U telah selesai dikerjakan, klik File , Klik Save as , beri
nama Pipa, save dalam bentuk .igs. Klik Save.
2.2 Analisa dengan menggunakan ANSYS R 14.5 Fluent
1. Klik Workbench 14.5
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 8
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
2. Tunggu sampai Home Workbench keluar.
3. Tampilan Home Workbench awal
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 9
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
4. Double Click pada maka akan muncul tampilan awal Fluent
5. Click kanan pada Geometry , pilih Import Geometry, klik Casting Part.IGS
yang sudah disimpan tadi.
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 10
Tampilan
HOME pada
FLUENT
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
6. Apabila sudah muncul tanda pada Geometry , click kanan pada
Geometry , click Edit Geometry
7. Pilih Milimeter, click OK
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 11
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 12
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
8. Click kanan pada Import di Tree Outline, klik Generate
9. Klik Tool, lalu pilih Enclosure
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 13
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
10. Pada Detail View, pilih Cusion Uniform. Klik Generate
11. Setelah menjadi Two Part Two Bodies , ganti nama tiap part dengan
klik kanan pada Solid, pilih Rename . Part 1 beri nama “CASTING”. Part 2 beri
nama “SURROUNDING FLOW CHANNEL”. Klik Generate
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 14
PIPA
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
12. Setelah selesai memberi nama, Klik Create, Klik Bolean . Pada menu
Detail View, Pilih Operation = Subtract, Target Bodies = Surrounding Flow Channel,
Tool Bodies = Casting. Klik Apply. Klik Generate .
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 15
SURROUNDING
FLOW CHANNEL
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
13. Setelah memberi Bolean, Klik File, Klik Close Design Modeller
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 16
HASIL
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
14. Setelah muncul Home Workbench, Klik kanan pada Mesh , Klik Edit
15. Beri nama pada Geometry “Surrounding Flow Channel” dengan cara Klik kanan pada sisi
depan, pilih Create Name Selection . Beri nama “INLET
VELOCITY”. Klik OK. Bagian belakang beri nama “OUTLET” dengan cara yang sama. Klik
generate .
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 17
INLET
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 18
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 19
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
16. Setelah memberi nama, lakukan Meshing. Klik Mesh . Pada Menu Detail Of
Mesh pilih Relevance Center = Fine. Klik Generate Mesh .
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 20
HASIL MESH
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
17. Setelah hasil Meshing selesai, kembali ke Home Workbench. Klik File, Klik Close Mesh
18. Agar hasil Mesh terbaca (seperti gb. disamping), Klik kanan
pada Mesh, Klik Update.
19. Setelah Proses Meshing selesai, klik kanan Pada Setup , Klik Edit
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 21
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
20. Klik OK dengan ketentuan yang di beri tanda merah
21. Pada Solution Setup, menu General : Klik Check dan Report Quality untuk
memastikan Meshing ada masalah atau tidak. Lalu setting menu General dengan ketentuan yg
diberi tanda kuning.
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 22
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
22. Pada Solution Setup, menu Models : pilih Energy, klik edit, klik Energy Equation,
Klik OK. Dan untuk Viscous sesuai dengan setting yang diberi warna kuning dengan cara
yang sama.
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 23
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
23. Pada Solution Setup, Menu Material pilih “Air”
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 24
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 25
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
24. Pada Solution Setup, menu Boundary Conditions :
a. Untuk Inlet isi Velocity dengan 3 m/s. Dan temperatur 3030K
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 26
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 27
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
b. Untuk Outlet beri tekanan P=101325 Pa dan Temperatur 3030K
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 28
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
c. Untuk Wall, Klik Convection dan Temperatur 353 0K
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 29
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
25. Pada Solution Setup, menu Reference Value: Pilih dari Inlet. Dengan data sbgi berikut:
26. Pada Solution, menu Solution Methods setting dengan ketentuan dibawah ini.
27. Pada Solution, menu Solution Controls setting dengan ketentuan dibawah ini
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 30
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 31
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
28. Pada Solution, menu Residual Monitor, setting dengan ketentuan dibawah ini
29. Pada Solution, menu Solution Initialization: pilih Standar Initialization, Compute
From Inlet Velocity, dan Relative To Cell Zone. Lalu klik Initialize. Jika tidak ada report
problem lanjut ke tahap Run Calculation.
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 32
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
30. Pada Solution, Menu Run Calculation : Klik Check Case untuk memastika tidak ada
problem. Jika sudah Done, Klik Close. Selanjutnya isi Number Of Iteration = 1000. Klik
Calculate.
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 33
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
31. Tunggu sampai Iterasi konvergen.
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 34
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
BAB III
PEMBAHASAN
Hasil Iterasi Konvergen
Grafik Iterasi
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 35
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 36
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
Distribusi Temperature
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 37
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
Velocity Stream Line
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 38
Analisa Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Pipa Profil U dengan ANSYS Fluent
Perpindahan Panas II
BAB IV
KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dalam analisa kali ini adalah sebagai berikut:
a) Pada BAB III, Grafik iterasi di temukan hasil iterasi konvergen untuk kasus ini yaitu
pada iterasi ke 820, dengan waktu 5 menit 39 detik
b) Untuk distribusi temperatur pada analisa kali ini temperatur maksimum berada pada
bagian kanan dari Cetakan yang terletak di tengah. Ditunjukan pada BAB III,
Gambar Distribusi Temperature.
c) Untuk kecepatan rata rata terjadi pada kecepatan 2,318 m/s. Ditunjukan pada BAB III,
Gambar Velocity Stream Line.
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Page 39