Experimental Validation of Numerical Prediction for the Thermal Performance of 3d Printed Shell and Tube Heat Exchanger Integrated With Phase Change Materials (Pcm) for Thermal Energy Storage (Tes) Using Computational Fluid Dynamics (Cfd)

2021 ◽  
Author(s):  
Debjyoti Banerjee ◽  
Ashok Thyagarajan ◽  
Alaba Bamido ◽  
Nandan Shettigar
2020 ◽  
Vol 16 (1) ◽  
Author(s):  
Muhammad Syafi’i ◽  
Tabah Priangkoso ◽  
Darmanto Darmanto

Shell and tube heat exchanger (STHX) merupakan jenis penukar kalor yang banyak digunakan di industri. Namun, peningkatan performa penukar kalor ini perlu dilakukan dengan cermat karena alirannya yang kompleks di dalam shell. Shell-and-Tube Heat Exchanger berfungsi untuk menukar energi dalam bentuk panas antara fluida yang berbeda Temperature yang dapat terjadi melalui kontak langsung maupun tidak langsung. Fluida yang bertukar energi dapat berupa energi yang fasenya sama (cair ke cair atau gas ke gas) atau dua fluida yang berbeda fasenya. Penelitian ini mengkaji peningkatan performa dalam bentuk koefisien perpindahan panas total dan efektivitas dengan melakukan variasi sudut baffle menggunakan pendekatan eksperimen. Penukar kalor diuji pada laju aliran massa 0,5; 1; 1,5; dan 2 kg/s dengan variasi sudut baffle 0°, 10°, dan 20°. Pada pengujian eksperimen maupun simulasi semakin kecil sudut baffle maka semakin besar nilai efektivitasnya dan semakin besar laju aliran massa maka semakin besar pula nilai koefisien perpindahan panas totalnya. Pada pengujian simulasi nilai efektivitas dengan sudut baffle 0° memiliki nilai maksimal 1,82% dengan nilai koefisien perpindahan panas total 1607 W/m².K, 10° memiliki nilai 1,79% dengan nilai koefisien perpindahan panas total 1581 W/m².K, dan 20° memiliki nilai 1,70% dengan nilai koefisien perpindahan panas total 1460 W/m².K, nilai efektivitas pada pengujian eksperimen dengan sudut baffle 0° memiliki nilai maksimal 1,38% dengan nilai koefisien perpindahan panas total 741,54 W/m².K, 10° memiliki nilai 1,29% dengan nilai koefisien perpindahan panas total 740,56 W/m².K, dan 20° memiliki nilai 1,14% dengan nilai koefisien perpindahan panas total 739,21 W/m².K. Kata Kunci: Computational Fluid Dynamics, double segmental baffle, STHX, sudut baffle


2020 ◽  
pp. 293-293
Author(s):  
Ahmet Aydin ◽  
Halit Yaşar ◽  
Tahsin Engin ◽  
Ekrem Büyükkaya

The Shell-and-tube type heat exchangers have long been widely used in many fields of industry. These types of heat exchangers are generally easy to design, manufacturing and maintenance, but require relatively large spaces to install. Therefore the optimization of such heat exchangers from thermal and economical points of view is of particular interest. In this article, an optimization procedure based on the minimum total cost (initial investment plus operational costs) has been applied. Then the flow analysis of the optimized heat exchanger has been carried out to reveal possible flow field and temperature distribution inside the equipment using computational fluid dynamics. The experimental results were compared with computational fluid dynamics analyses results. It has been concluded that the baffles play an important role in the development of the shell side flow field. This prompted us to investigate new baffle geometries without compromising from the overall thermal performance. It has been found that the heat exchanger with the new baffle design gives rise to considerably lower pressure drops in the shell side, which in turn reducing operating cost. The new baffle design is particularly well suited for shell-and-tube heat exchangers, where a viscous fluid flows through shell side with/out phase change.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document