STUDI EKSPERIMENTAL PERPINDAHAN PANAS DAN BILANGAN REYNOLDS-NUSSELT PADA COMPACT HEAT EXCHANGER DENGAN SIRIP SPIRAL BERPOTONGAN

Authors

  • Muhammad Syahril Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Rekayasa, Universitas Samudra, Jl. Prof. Dr. Syarief Thayeb Meurandeh Langsa Lama, Kota Langsa dan 24416, Indonesia https://orcid.org/0009-0009-6839-6754
  • Ahmad Syuhada Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Universitas Syiah Kuala, Jl. Tengku Syech Abdur Rauf No.7 Kopelma Darussalam, Banda Aceh dan 23111, Indonesia https://orcid.org/0009-0004-1339-7809
  • Hamdani Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Universitas Syiah Kuala, Jl. Tengku Syech Abdur Rauf No.7 Kopelma Darussalam, Banda Aceh dan 23111, Indonesia https://orcid.org/0000-0002-9020-6138
  • Muhammad Amin Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Rekayasa, Universitas Samudra, Jl. Prof. Dr. Syarief Thayeb Meurandeh Langsa Lama, Kota Langsa dan 24416, Indonesia https://orcid.org/0000-0002-5084-0601
  • Ali Akbar Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo, Jl. Mojopahit 666-B, Jati, Sidoarjo, Jawa Timur, dan 61215, Indonesia
  • Syamsul Bahri Widodo Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Rekayasa, Universitas Samudra, Jl. Prof. Dr. Syarief Thayeb Meurandeh Langsa Lama, Kota Langsa dan 24416, Indonesia https://orcid.org/0009-0002-7817-6383
  • Sumawijaya Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Rekayasa, Universitas Samudra, Jl. Prof. Dr. Syarief Thayeb Meurandeh Langsa Lama, Kota Langsa dan 24416, Indonesia

DOI:

https://doi.org/10.51510/sinergipolmed.v7i2.3264

Keywords:

Compact Heat Exchanger, Sirip Spiral Berpotongan, Reynolds Number, Nusselt Number, Perpindahan Panas

Abstract

Compact heat exchanger (CHE) banyak digunakan pada sistem pendinginan mesin termal karena memiliki rasio luas permukaan terhadap volume yang tinggi sehingga mampu meningkatkan efektivitas perpindahan panas. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik perpindahan panas pada compact heat exchanger dengan variasi konfigurasi sirip spiral berpotongan serta mengevaluasi kinerjanya menggunakan pendekatan bilangan Reynolds–Nusselt. Penelitian dilakukan secara eksperimental menggunakan pipa galvanis berdiameter luar 22 mm dengan panjang laluan 300 mm. Sirip spiral terbuat dari aluminium dengan ketebalan 0,3 mm, tinggi 10 mm, dan jarak antar sirip 30 mm. Variasi konfigurasi meliputi tanpa sirip, tanpa berpotongan, serta sirip spiral berpotongan 2 mm, 5 mm, dan 7 mm. Fluida kerja berupa air panas dengan temperatur inlet konstan 80°C dan laju aliran massa 0,57 kg/s, sedangkan pendinginan menggunakan aliran udara dengan kecepatan 3,59 m/s; 4,45 m/s; dan 5,07 m/s. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan kecepatan udara meningkatkan bilangan Reynolds dari 4.936 hingga 6.971, yang menunjukkan bahwa aliran telah berada pada kondisi turbulen. Seiring dengan peningkatan bilangan Reynolds, bilangan Nusselt juga mengalami peningkatan pada seluruh konfigurasi pengujian, yang menunjukkan meningkatnya intensitas perpindahan panas secara konveksi. Di antara seluruh konfigurasi yang diuji, konfigurasi sirip spiral berpotongan 5 mm menghasilkan kinerja termal terbaik, dengan laju perpindahan panas maksimum sebesar 11.682,7 W dan koefisien perpindahan panas konveksi sebesar 604 W/m²·K. Peningkatan kinerja tersebut dipengaruhi oleh intensifikasi turbulensi aliran serta gangguan lapisan batas termal akibat geometri sirip. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa variasi konfigurasi sirip spiral dan peningkatan kecepatan aliran udara berpengaruh signifikan terhadap kinerja perpindahan panas pada compact heat exchanger.

References

Alam, T., Khan, M. S., & Rahman, M. M. (2023). Effect of turbulent flow on convective heat transfer characteristics. Case Studies in Thermal Engineering, 42, 102345.

Chen, Y., Li, Q., & Zhao, J. (2023). Influence of fin geometry on heat transfer enhancement in tube heat exchangers. Thermal Science and Engineering Progress, 36, 101234.

Çengel, Y. A., & Ghajar, A. J. (2015). Heat and Mass Transfer: Fundamentals and Applications (5th ed.). McGraw-Hill Education.

Gao, X., Li, H., & Zhou, Y. (2024). Experimental and numerical investigation of heat transfer enhancement in finned tube heat exchangers. Applied Thermal Engineering, 235, 121345.

Hussain, A., Khan, M. S., & Iqbal, M. (2023). Performance evaluation of compact heat exchangers with modified fin geometries under turbulent flow. Energy Reports, 9, 5678–5689.

Incropera, F. P., DeWitt, D. P., Bergman, T. L., & Lavine, A. S. (2011). Fundamentals of Heat and Mass Transfer (7th ed.). John Wiley & Sons.

Kim, S., Park, J., & Lee, D. (2023). Experimental investigation of enhanced heat transfer using finned tube heat exchangers. International Journal of Heat and Mass Transfer, 200, 123456.

Kumar, A., Singh, S., & Gupta, R. (2021). Experimental study of heat transfer augmentation in finned tube heat exchangers. Heat Transfer Engineering, 42(15), 1305–1315.

Li, J., Wang, X., & Zhao, Y. (2024). Thermal performance analysis of spiral finned heat exchangers using experimental methods. International Journal of Thermal Sciences, 195, 108765.

Liu, X., Zhang, Y., & Wang, L. (2024). Enhancement of heat transfer using spiral fin configurations in compact heat exchangers. International Journal of Heat and Mass Transfer, 210, 124567.

Park, S., Kim, H., & Lee, J. (2021). Analysis of airflow and heat transfer in compact heat exchangers. Applied Thermal Engineering, 189, 116735.

Patel, V., Sharma, R., & Singh, D. (2023). Enhancement of convective heat transfer using advanced fin configurations in heat exchangers. Case Studies in Thermal Engineering, 44, 102876.

Rahman, M. M., Islam, M. T., & Hasan, M. (2022). Heat transfer enhancement in compact heat exchangers using advanced fin design. Journal of Thermal Science and Engineering Applications, 14(4), 041015.

Reshaeel, M., Ahmed, S., & Rahman, M. (2024). Heat transfer enhancement techniques in compact heat exchangers: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 185, 113567.

Singh, R., Kumar, P., & Sharma, V. (2025). Thermal performance of modified fin structures in compact heat exchangers. Energy Conversion and Management, 280, 116789.

Syahril, M., Syuhada, A., & Hamdani, H. (2024). Experimental study on heat transfer characteristics of intersecting spiral finned tube in a heat exchanger. Jurnal Polimesin, 22(5), 45–53.

Wang, Z., Liu, H., & Chen, G. (2024). Numerical and experimental analysis of finned tube heat exchanger performance. Applied Energy, 350, 121456.

Yadav, S., Patel, R., & Kumar, A. (2022). Performance analysis of compact heat exchangers for thermal systems. Energy Reports, 8, 1123–1132.

Zhang, H. (2023). Experimental study on spiral fin heat exchanger performance under turbulent flow conditions. Applied Thermal Engineering, 220, 119876.

Zhou, Q., Chen, L., & Yang, F. (2025). Optimization of heat transfer performance in compact heat exchangers with complex fin structures. Applied Energy, 360, 122456.

Downloads

Published

2026-06-30

Issue

Vol. 7 No. 2 (2026): Edisi Juni (Masih dalam Proses)

Section

Articles

License

Copyright (c) 2026 Muhammad Syahril, Ahmad Syuhada, Hamdani, Muhammad Amin, Ali Akbar, Syamsul Bahri Widodo, Sumawijaya

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.