Simulasi Numerik Pemisahan Aliran Dingin-Panas di dalam Tabung Vorteks

Abstract

Abstrak
Vortex tube yang dikenal dengan nama Ranque Hilsch Vortex Tube (RHVT) adalah sebuah
alat sederhana tanpa ada komponen yang bergerak di dalamnya yang memisahkan udara
masuk yang bertekanan menjadi dua aliran terpisah yaitu udara panas dan udara dingin secara
bersamaan pada masing–masing keluarannya. Proses pemisahan dua aliran dimana yang satu
menjadi aliran dingin dan yang satu menjadi aliran panas bisa ditinjau sebagai proses
pemisahan energi. Teori mengenai proses pemisahan energi umumya didapat dari hasil
experiment dan sebagian dari simulasi numerik. Paper ini membahas mengenai phenomena
pemisahan aliran dingin dan panas di dalam RHVT jenis counter flow pada tekanan udara
masuk ke nosel sebesar 2 atm dengan jumlah nosel 2 buah. Kajian dilakukan secara numerik
menggunakan perangkat lunak komputasi dinamika fluida Fluent. kajian numerik ini
menggunakan model aliran viscous Kappa Epsilon (k-e) dengan domain komputasi 3D. Hasil
simulasi numerik properties fluida ditampilkan dalam bentuk visualisasi kontur, vektor dan garis
alir kecepatan axial, kecepatan radial dan juga aliran sirkulasi balik beserta distribusi tekanan
dan temperatur yang terjadi didalam tabung vorteks. Kinerja RHVT ditunjukan oleh kurva
selisih temperatur udara masuk dengan temperatur udara keluar dingin ?Tc terhadap fraksi
massa udara dingin terhadap massa udara masuk dua nosel.
Kata kunci: Fluent, kappa-epsilon, Ranque Hilsch Vortex Tube, simulasi numerik, tabung
vorteks, vorteks aliran
Abstract
Vortex tube known as Ranque Hilsch Vortex Tube (RHVT) is a simple device with no moving
parts in it that separates the pressurized air to enter into two separate streams of air that is hot
and cold air simultaneously on each output. The process of separation of the two streams
which flow one into the cold and the heat flow can be viewed as the energy separation process.
The theory of the separation process generally makes the energy obtained from the experiment
and most of the numerical simulations. This paper discusses the phenomenon of separation of
cold and heat flow in the counter flow type RHVT the air into the nozzle pressure of 2 atm with
a number of nozzles 2 pieces. Studies performed numerically using computational fluid
dynamics software FLUENT. This numerical study using a model of the flow of viscous Kappa
Epsilon of the 3D computational domain. The results of numerical simulations of fluid properties
displayed in the form of contour visualization, flow velocity vector and the line of axial, radial
velocity and flow recirculation along with pressure and temperature distribution that occurs in
the vortex tube. RHVT performance curve is shown by the difference in temperature of the inlet
air temperature ?Tc cold air out of the cold air mass fraction of the mass of air entering the two
nozzles.
Keywords: Fluent, kappa-epsilon, Ranque Hilsch Vortex Tube, numerical simulation, vortex
tube, vortex of flow