Analisis Pengaruh Variasi Jumlah Row pada Kinerja Termal-Hidraulik Fin Coil Menggunakan Simulasi Computational Fluid Dynamics
DOI:
https://doi.org/10.52436/1.jpti.1549Keywords:
computational fluid dynamics, fin coil, thermo-hydraulic, row variationAbstract
Sistem Heating, Ventilation, and Air Conditioning (HVAC) merupakan komponen penting dalam menjaga kenyamanan termal dan kualitas udara dalam bangunan, namun juga menyumbang konsumsi energi yang besar. Salah satu komponen utama pada sistem ini adalah fin and tube heat exchanger yang berfungsi menyerap panas dari udara melalui proses evaporasi refrigeran. Kinerja komponen ini dipengaruhi oleh parameter geometri, salah satunya jumlah row, yang berpotensi meningkatkan luas permukaan perpindahan panas tetapi juga meningkatkan hambatan aliran udara. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh variasi jumlah row terhadap kinerja termal-hidraulik fin coil. Metode penelitian menggunakan simulasi numerik berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan perangkat lunak ANSYS Fluent pada konfigurasi 2, 3, 4, dan 5 row. Parameter yang dianalisis meliputi distribusi temperatur udara, tekanan, dan kecepatan aliran. Hasil simulasi menunjukkan bahwa peningkatan jumlah row menurunkan temperatur udara outlet dari kisaran 24–25 °C pada konfigurasi 2 row menjadi sekitar 20–21 °C pada konfigurasi 5 row, yang menunjukkan peningkatan efektivitas perpindahan panas. Namun, peningkatan jumlah row juga menyebabkan kenaikan tekanan maksimum dari 16,64 Pa menjadi 32,80 Pa serta peningkatan kecepatan maksimum aliran dari 6,71 m/s menjadi 7,75 m/s, yang mengindikasikan peningkatan pressure drop dan resistansi aliran udara. Dengan demikian, penambahan jumlah row dapat meningkatkan performa perpindahan panas, tetapi perlu dipertimbangkan secara optimal karena berdampak pada peningkatan pressure drop pada sisi udara.
Downloads
References
N. Asim, M. Badiei, M. Mohammad, H. Razali, A. Rajabi, L. C. Haw, and M. J. Ghazali, “Sustainability of Heating, Ventilation and Air-Conditioning (HVAC) Systems in Buildings—An Overview,” Int. J. Environ. Res. Public Health, vol. 19, no. 2, p. 1016, 2022, doi: 10.3390/ijerph19021016.
F. Baharudin, N. F. M. Adlan, J. Kassim, and N. Hamzah, “Effect of Heating, Ventilation, and Air Conditioning (HVAC) System on Indoor Air Quality in a Medical Facility,” J. Sustain. Civ. Eng. Technol., vol. 2, no. 2, pp. 80–90, 2023, doi: 10.24191/jscet.v2i2.80-90.
A. Mastrucci, B. van Ruijven, E. Byers, M. Poblete-Cazenave, and S. Pachauri, “Global Scenarios of Residential Heating and Cooling Energy Demand and CO2 Emissions,” Clim. Change, vol. 168, no. 3–4, pp. 1–26, 2021, doi: 10.1007/s10584-021-03229-3.
B. M. Ali and M. Akka?, “The Green Cooling Factor: Eco-Innovative Heating, Ventilation, and Air Conditioning Solutions in Building Design,” Appl. Sci., vol. 14, no. 1, p. 195, 2024, doi: 10.3390/app14010195.
A. Patel, “Heat Exchangers in Industrial Applications: Efficiency and Optimization Strategies,” Int. J. Eng. Res. Technol., vol. 12, no. 9, pp. 1–11, 2023, doi: 10.17577/IJERTV12IS090003.
A. M. Elsaid, A. M. Abdelhady, G. B. Abdelaziz, and M. A. Halim, “Performance Improvement for Chilled Water Air Conditioning Cooling Coils with Various Dimple Fin Geometries,” Int. J. Therm. Sci., vol. 193, p. 108441, 2023, doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2023.108441.
A. Saleem and M. H. Kim, “Airside Thermal Performance of Louvered Fin Flat-Tube Heat Exchangers with Different Redirection Louvers,” Energies, vol. 15, no. 16, p. 5904, 2022, doi: 10.3390/en15165904.
H. Jiang, T. Jiang, H. Tian, Q. Wu, C. Deng, and R. Zhang, “Heat Transfer Simulation and Structural Optimization of Spiral Fin-and-Tube Heat Exchanger,” Electron., vol. 13, no. 23, p. 4639, 2024, doi: 10.3390/electronics13234639.
M. Marcinkowski, D. Taler, J. Sacharczuk, K. W?glarz, and J. Taler, “Innovative Analysis of Local and Average Air-Side Heat Transfer Coefficients in Fin-and-Tube Heat Exchangers Using CFD and Experimental Method,” Energy, vol. 309, p. 133084, 2024, doi: 10.1016/j.energy.2024.133084.
G. Bozkula and H. Demir, “Experimental Investigation of Heat Transfer and Pressure Drop of Fin and Tube Heat Exchanger Under Dry and Wet Conditions,” Int. J. Therm. Sci., vol. 177, p. 107580, 2022, doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2022.107580.
N. Jing, Y. Xia, Q. Ding, Y. Chen, Z. Wang, and X. Zhang, “Simulation and Optimization Study on the Performance of Fin-and-Tube Heat Exchanger,” Sustain., vol. 15, no. 15, p. 11587, 2023, doi: 10.3390/su151511587.
H. S. Mujtaba, T. Feroze, A. Hanan, and H. A. Shams, “A CFD Investigation of the Design Variables Affecting the Performance of Finned-Tube Heat Exchangers,” J. Therm. Eng., vol. 9, no. 4, pp. 1041–1052, 2023, doi: 10.18186/thermal.1333937.
M. Raje and A. K. Dhiman, “Three-dimensional CFD study on thermo-hydraulic behaviour of finned tubes in a heat exchange system for heat transfer enhancement,” vol. 18, no. 6, pp. 931–944, 2023, doi: 10.1515/cppm-2022-0064.
J. C. W. Huey, C. Tan, W. H. Yap, J. Y. Cheah, E. W. Y. Tien, D. H. Didane, B. Manshoor, and S. A. Elshayeb, “CFD Simulation and Analysis of a Fin and Tube Heat Exchanger: Impact of Air Mass Flow Rate on Thermal Performance,” JDSE J. Des. Sustain. Environ., vol. 6, no. 2, pp. 14–22, 2024, [Online]. Available: http://www.fazpublishing.com/jdse
K. Barquín and A. Valencia, “Comparison of Different Fin and Tube Compact Heat Exchanger with Longitudinal Vortex Generator In CFU-CFD Configurations,” Int. J. Heat Technol., vol. 39, no. 5, pp. 1523–1531, 2021, doi: 10.18280/IJHT.390514.
L. B. Erbay, B. Do?an, and M. M. Ozturk, “Numerical Analysis of Thermo-Hydraulic Performance of Flibe Flowing Through a Louvered-Fin Compact Heat Exchanger,” SSRN Electron. J., vol. 8300, pp. 1–29, 2022, doi: 10.2139/ssrn.4090280.
