Abstrak — Compact heat exchanger merupakan salah satu tipe dari  alat  penukar  kalo  ( heat  exchanger ) yang  memiliki  luasan perpindahan  panas  per  unit volume yang  paling  besar  ( ≥ 400 m 2 /m 3 for liquids dan ≥ 700 m 2 /m 3 for gases ) yang tersusun dari fin  and  tube .  Dalam  hal  performa, compact  heat  exchanger bergantung  pada  pola  permukaan fin ,  yakni continuous  plate fins , wavy fins dan circular fins . Continuous plate fins memiliki pola permukaan fin yang datar dan hal tersebut mengakibatkan  perpindahan  panas  yang  terjadi  relatif  lebih lama  dibandingkan  tipe wavy  fins dengan  pola  permukaan yang  bergelombang.  Selain  merubah  pola  permukaan fin , upaya  lain  untuk  bisa  memaksimalkan  proses  perpindahan panas  pada continuous  plate  fins juga  dapat  dibentuk  dengan penambahan obstacle pada  permukaannya.  Penelitian  ini dilakukan dengan metode simulasi numerik dengan menggunakan  bantuan software  Fluent 6.3.26.  Simulasi  ini dikondisikan dengan menggunakan model turbulensi k-epsilon RNG dan metode second-order upwind scheme . Pada penelitian ini  yang  divariasikan  adalah  posisi  sudut  dari obstacle berbentuk rectangular pada  kemiringan  120 o ,  135 o dan  150 o berdasarkan titik pusat tube yang diukur dari stagnation point , dengan  ukuran  panjang obstacle tetap  sebesar  2,5  mm  dan lebar  sebesar  0,5  mm  pada tube  banks yang  tersusun  secara staggered. Fluida  kerja  yang  digunakan  adalah  udara  yang dimodelkan  sebagai  gas  ideal  yang  mengalir  melintas  celah antara tube dengan  temperatur inlet 310  K  dan  temperatur tube konstan sebesar 347 K. Dari hasil simulasi ini didapatkan visualisasi  kontur  kecepatan,  temperatur  dan  visualisasi  pola aliran  yang  terbentuk  serta  pembuktian  hipotesa  bahwa dengan  adanya  penambahan obstacle akan  meningkatkan perpindahan  panas.  yakni  nilai  Nusselt  number  8,9–40,6% sebesar terhadap model baseline (tanpa penambahan obstacle ).
Kata kunci — fluent, obstacle, reynolds number, staggered tube banks.
I. PENDAHULUAN NDUSTRI
merupakan wadah penerapan dan pengaplikasian  teknologi.  Salah  satu  teknologi  yang memiliki  peranan  penting  di  dunia  industri  adalah  alat penukar  kalor  ( heat  exchanger ). Heat  exchanger merupakan suatu  alat  yang  digunakan  untuk  memindahkan  energi  panas dari  dua  fluida  yang  mengalir,  baik  fluida  cair  atau  pun  gas yang  memiliki  beda  temperatur  dari  sistem  langsung  ke lingkungan atau pun bagian-bagian berbeda yang ada didalam sistem,  penerapan  dari  hukum-hukum  thermodinamika  dan perpindahan  panas.  Salah  satu  jenis heat  exchanger yang banyak  digunakan  didunia  industri  gas,  refrijerasi  dan  tata udara  adalah tipe compact heat exchanger. Fin and tube jenis compact  heat  exchanger yang  umum  digunakan  di  industri maupun  kebutuhan  rumah  tangga  ( air  conditioning )  dengan bentuknya yang compact (ringkas).
Fin and tube heat exchanger seiring dengan perkembangan  jaman  dituntut  untuk  dapat  menyajikan performa  (kinerja)  yang  sesuai  dengan  fungsi  kerjanya melalui  perubahan  bentuk  tipe  permukaan fin ataupun penambahan pada permukaan fin .
Oleh  karena  itu,  dibutuhkan  penelitian  terdahulu mengenai  penambahan  atau  modifikasi  pada  bagian permukaan fin terhadap karakteristik aliran dan perpindahan  panas  pada tube  banks yang  tersusun  secara staggered untuk  menunjang  penelitian  ini.  Berdasarkan penelitian    terdahulu  yang  dilakukan  oleh  Chu,  dkk (2009) didapat  bahwa dengan adanya  penambahan vortex generators yang  berbentuk rectangular menunjukkan adanya peningkatan   koefisien   perpindahan   panas pada variasi  jumlah r e c t a n g u l a r   w i n g l e t   p a i r ( RWP) yang terpasang menunjukkan adanya peningkatan sebesar 28,1–43,9%    untuk  kasus single -RWP,      71,3-87,6% untuk      kasus      3-RWP  dan  98,9–131%  untuk  kasus  7- RWP [1].  Dan  pada  variasi  jumlah  RWP yang terpasang juga menunjukkan adanya peningkatan nilai pressure drop sebesar  11,3-25,15%  untuk  kasus single -RWP,  54,4-72% untuk kasus 3-RWP dan 88,8-121,4% untuk kasus 7-RWP. Lain  halnya  dengan  penelitian  Kanna  dan  Kumar  (2011) didapat  bahwa  dengan  adanya  penambahan Vortex Generators yang  terletak  pada  posisi  30 o , 45 o dan  60 o tube  banks yang  tersusun  secara inline dengan  variasi Reynolds  number  (500-2500)  menunjukkan  adanya peningkatan  nilai  rata-rata  perpindahan  panas  yang dihasilkan berkisar antara 10-20% pada posisi sudut 45 o dan pressure drop akan berkurang ketika delta winglet pada posisi kemiringan 45 o [2].
Pada  tugas  akhir  ini  akan  dianalisa  karakteristik aliran  dan  perpindahan  panas  berdasarkan  pengaruh konfigurasi  susunan tube  banks yaitu  secara staggered , pengaruh variasi posisi sudut obstacle berbentuk rectangular pada kemiringan 120 o , 135 o dan 150 o berdasarkan titik pusat tube yang  diukur  dari stagnation  point terhadap  distribusi temperatur,  distribusi  kecepatan,  distribusi  koefisien konveksi  dan  distribusi  Nusselt  number tanpa  dan  dengan menggunakan Obstacle serta  melakukan  pembuktian hipotesa    dengan    adanya    penambahan Obstacle akan meningkatkan  laju  perpindahan  panas  yang  terjadi  pada permukaan fin .
II. M ETODOLOGI PENELITIAN Penelitian  dilakukan  dengan  cara  melakukan  variasi posisi  sudut obstacle ,  dengan  memodifikasi  penelitian Kristianto (2013) model modified (dengan adanya penambahan Convergency Promoters (CP’s)) [3], selanjutnya

## Studi Numerik Pengaruh Posisi Sudut Obstacle
Berbentuk Rectangular terhadap Perpindahan Panas pada Tube Banks Staggered
Rizki Anggiansyah dan Prabowo
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : prabowo@me.its.ac.id
I
akan  dilakukan  simulasi  numerik    secara    dua    dimensi menggunakan software    Fluent 6.3.26.  Pada  metode numerik  dibutuhkan  tiga  tahapan  utama  yang  harus dilakukan,  antara  lain: preprocessing , solving atau processing , dan postprocessing .
Tabel 1. Properties Udara yang Dimodelkan sebagai Gas Ideal Properties Udara Inlet
Temperatur inlet (°C ) 37 Massa Jenis ( kg/m 3 ) 1,12812 Panas Spesifik (Cp) (KJ/kg.K) 1,0074 Viskositas Absolut (µ) (N.s/m 2 ) 189,32e-07 Viskositas Kinematik (m 2 /s) 16,896e-06 Thermal Konduktivity (W/m.K) 0.02704 Prandtl Number (Pr) 0.7056 Tabel 2.
Properties Tube yang dimodelkan sebagai copper Temperature Tube ( o C) 74 Density (kg/m 3 ) 8933 Panas Spesifik (Cp) (KJ/kg.K) 386,136 Thermal Conductivity (W/m.K) 398,3 Tabel 3. Dimensi PermodelanTanpa dan dengan Obstacle Dimensi tube Nilai Tube outside diameter (mm) 10 Transverse pitch , S T (mm) 20 Longitudinal pitch , S L (mm) 20 Diagonal pitch , S D (mm) 22,36 Tube row number 3 Gap, g (mm) 1 Fin
Air flow direction length (mm)  220 Obstacle Degree , θ 120 o ,135 o dan 150 o (dari titik stagnasi) Width, w (mm) 0,5 Length, l (mm) 2,5
(a) (b)
Gambar 2.Meshing pada (a)model baseline dan (b)model modified (2D flow ) A. Kondisi Kerja
Pada  penelitiaan  ini  akan  divariasikan  posisi  sudut obstacle berbentuk rectangular pada  kemiringan  120 o ,  135 o dan  150 o berdasarkan  titik  pusat tube yang  diukur  dari stagnation  point dengan  kecepatan inlet sebesar  5m/s. Karena  fluida  kerja  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah udara yang dimodelkan sebagai gas ideal, maka harus ditentukan  terlebih  dahulu properties udara,  sebagaimana ditunjukkan  pada  tabel  1.  Material  pada tube yang digunakan adalah copper untuk properties tube , sebagaimana telah ditunjukkan pada tabel 2.
B. Preprocessing
Preprocessing dilakukan  sebagai  metode  awal  dalam penelitian  untuk  membangun  dan  menganalisa  sebuah model  komputasi  (CFD).  Tahapan Preprocessing terdiri dari beberapa sub-tahapan antara lain: pembuatan geometri, penentuan computational  domain sebagaimana  telah ditunjukkan  pada  gambar  1,  pembuatan meshing dan penentuan parameter-parameter yang digunakan, sebagaimana yang ditunjukkan pada Tabel 3.
Bentuk  mesh    yang    dipilih    adalah quadrilateral-map . Berikut  adalah  Gambar meshing untuk  pemodelan  2D model baseline (tanpa      penambahan Obstacle )      dan model modified (dengan    penambahan Obstacle ), sebagaimana  yang  ditunjukkan pada Gambar 2.
C. Processing Pada  tahapan Processing penelitian  dilakukan  dengan menggunakan software berbasis  (CFD) yang  terdiri  dari tahapan dibawah ini. •  Memilih Solver Pada    saat    membuka    perangkat    lunak FLUENT terdapat  pilihan  untuk  menggunakan Solver 2D  atau  3D
dengan keakuratan tunggal atau ganda ( single precision / double  precision ). Solver yang    digunakan adalah    2D    dengan  keakuratan  ganda.  Keakuratan  ganda untuk kasus perpindahan panas yang melibatkan perbedaan konduktivitas  termal  yang  tinggi,  jika  menggunakan single precision  solver dapat  mengganggu  konvergensi  dan  atau akurasi hasil iterasi.
•   Pemilihan Turbulance Modelling
Penentuan turbulance modelling yang  akan  digunakan dalam  simulasi  ini  mengacu  pada  penelitian  terdahulu bahwa  untuk  pemodelan  ini  menggunakan  metode Turbulance Modelling tipe k-epsilon RNG ( Re- Normalization  Group ).  Sehingga  model turbulance ini digunakan  sebagai  acuan  penelitian  dalam  pengambilan data. Model RNG k-epsilon diturunkan dengan menggunakan metode statistik yang teliti (teori renormalilasi kelompok). Bentuk persamaan yang
θ = 120 o , 135 o dan 150 o
digunakan  sama  dengan  model  k-epsilon standard tetapi melibatkan beberapa perbaikan:
1.Model  RNG  mempunyai  besaran  tambahan  pada persamaan  laju  disipasi,  epsilon,  yang  dapat  meningkatkan akurasi untuk aliran yang terhalang seacra tiba-tiba. 2.Efek  putaran  pada  turbulensi  juga  terdapat  pada  model RNG,  sehingga  meningkatkan  akurasi  untuk  aliran  yang berputar ( swirl flow ).
3.Model RNG menyediakan formula analitis untuk bilangan Prandtl  turbulent ,  sementara  model  k-epsilon standard menggunakan  nilai  bilangan Prandtl yang  konstan (ditentukan oleh pengguna).
4.Model  k-epsilon  standard  merupakan  model  untuk  kasus dengan  bilangan  Reynolds  tinggi,  sedangkan  model  RNG menyediakan formula untuk bilangan Reynolds rendah.
 Pemilihan Operating Condition
Kondisi operasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah tekanan  operasi  pada  fluida  berupa  gas  ideal  melalui  celah diantara  dua  fin  dan obstacle yang  berbentuk rectangular . Pada  penelitian  ini  tekanan  operasi  yang  digunakan  adalah 101325 Pa.

##  Menentukan Boundary condition
Dalam  mendefinisikan  sebuah  kasus,  harus  memasukkan informasi    pada    variabel    aliran    pada    domain    kasus tersebut.  Data  yang  diperlukan  pada  batas  tergantung  dari tipe  kondisi    batas    yang    digunakan.  Dalam    simulasi    ini menggunakan  batas  kondisi  yang  ditampilkan  pada  Tabel  4. Untuk  aliran  dua  dimensi  menggunakan absolute kriteria konvergensi  sebesar  1e-06.  Setelah  itu  baru  kemudian dilakukan perhitungan dengan perintah iterasi.

## D. Postprocessing
Proses ini  merupakan proses  akhir dari simulasi. Dimana hasil  simulasi  berupa  data  kualitatif  dan  kuantitatif.  Data kuantitatif  berupa  visualisasi  aliran  dengan  menampilkan pola  aliran  dalam compact  heat  exchanger tipe Continuous Plate  fin  circular  tube .  Data  kuantitatif  berupa  distribusi kecepatan  dan  distribusi  temperatur  pada compact  heat exchanger tipe Continuous  Plate  fin  circular  tube .  Data kuantitatif  tersebut  akan  diolah  dengan  perangkat  lunak microsoft  excel  2010 untuk  mendapatkan  nilai  kecepatan lokal,  koefisien  konveksi  lokal,  Nusslet  number  lokal  dan nusselt  number  rata-rata.  Sehingga  data  kuatitatif  tersebut dapat  ditampilkan  dalam  bentuk  grafik  yang  diperoleh  dari data  hasil  iterasi  yang  dilakukan  oleh software  Fluent 6.3.26.

## III. HASIL DISKUSI
Dalam  penelitian  ini    didapatkan  data  secara  kualitatif dan  kuantitatif.  Analisa  data  secara  kualitatif  dilakukan dengan  menampilkan  pola  aliran  dari  masing-masing  model ( pathline  by  velocity  magnitude (kecepatan),  kontur kecepatan,  kontur  temperatur  dan  karakteristik  perpindahan panas  yang  disajikan  dalam    bentuk    grafik    meliputi pembahasan   kecepatan  lokal tube ,  koefisien  konveksi lokal tube ,  Nusselt  number lokal tube pada  masing-masing  baris pada  susunan tube dan  Nusselt  number rata-rata  pada tube banks yang tersusun secara staggered terhadap variasi posisi sudut obstacle .

## A. Analisa  Pola  Aliran  Terhadap  Variasi  Posisi  Sudut Obstacle  berdasarkan  titik  pusat  tube  yang  diukur  dari stagnation point
Suatu  aliran  yang  melintasi  suatu  bidang  tentu  akan membentuk  suatu  pola  berdasarkan  bentuk  bidang  yang dilewati.  Dalam  hal  ini  aliran  yang  akan  ditinjau  adalah aliran  yang    melewati tube    banks yang    tersusun    secara staggered tanpa  adanya  penambahan Obstacle dan  dengan adanya  penambahan Obstacle yang  berpasangan  dengan tube - tube dengan kecepatan inlet 5  m/s untuk masing-masing posisi sudut 120 o , 135 o dan 150 o Gambar 3.
a. Model Baseline (tanpa adanya penambahan obstacle)
Berdasarkan  Gambar  4,  fenomena  yang  terlihat  untuk visualisasi pathline model baseline (tanpa adanya penambahan obstacle ),  dapat  dilihat  bahwa  pola  aliran  yang terbentuk    ketika    aliran    melintasi    susunan tube terjadi perlambatan    kecepatan    sebelum    menumbuk tube (titik stagnasi)  pada  baris  berikutnya  kemudian  aliran  terpecah mengalir  ke  dua  arah  yaitu  mengalir  kebagian  atas tube dan kebagian bawah tube .
Tabel 4. Boundary condition Boundary condition Keterangan Inlet Tipe : Velocity Inlet Kecepatan: 5 m/s Temperatur: 37 o C Outlet Tipe : Outflow Tube Tipe : Stationary Wall Temperatur : 74 o C
Material : Copper Obstacle Tipe : Stationary Wall Garis Bantu I Tipe : Interior Garis Bantu II Tipe : Symmetry
Gambar 3. Visualisasi Pathline by Velocity Magnitude
Gambar 4. Visualisasi Pola Aliran Baseline (tanpa obstacle )
Gambar  5.  Visualisasi  Pola  Aliran  Model Modified (adanya  penambahan obstacle ) pola aliran by pathlines velocity.
Saat    aliran    mengalir    di    kedua    bagian    tersebut kecepatan  lokal tube memiliki  kecepatan  maksimum  karena adanya  penyempitan  celah  laluan  aliran.  Setelah  aliran melewati  celah diantara  kedua tube tersebut  (V max ),  aliran menuju  kebagian belakang tube dan aliran terseparasi (aliran memisah).Sebagian  aliran  menuju tube berikutnya  dan sebagian  lagi  berolak  ( vortex )  dibagian  belakang tube tidak langsung mengalir menuju tube berikutnya.
b.  Pengaruh  Adanya  Penambahan Obstacle (Model Modified ) pada Model Baseline .
Berdasarkan  fenomena  yang  terlihat  dalam  visualisasi pathline model modified (Gambar  5),  dapat  dilihat  bahwa pola  aliran  yang  terbentuk  ketika  aliran  akan  melintasi susunan tube terjadi  perlambatan  kecepatan  sebelum menumbuk tube (titik  stagnasi)  pada  baris  berikutnya kemudian    aliran    terpecah    mengalir    ke    dua    arah  yaitu mengalir  kebagian  atas tube dan  kebagian  bawah tube dan aliran terpecah lagi mengalir  ke bagian atas dan bawah Obstacle untuk  diarahkan  ke tube berikutnya.  Saat  aliran mengalir di kedua  bagian   tersebut  kecepatan  lokal tube memiliki kecepatan maksimum karena adanya penyempitan celah  laluan  aliran  (antara tube dan obstacle serta obstacle yang satu dengan  lainnya  yang  berada  pada  satu  baris tube yang  sama).  Setelah aliran  melewati  celah  sempit  (V max ), aliran  menuju  kebagian  belakang tube ,      dan      aliran terseparasi      (aliran      memisah).  Sebagian  aliran  menuju tube berikutnya dan sebagian lagi berolak ( vortex )  dibagian belakang tube dan  Obstacle  tidak  langsung  mengalir menuju tube berikutnya. Vortex yang  terbentuk  dibelakang tube untuk model modified ini semakin sempit dibandingkan dengan model baseline .
B. Pengaruh Variasi Posisi Sudut Obstacle
 Distribusi Kecepatan
Berdasarkan  gambar  6.  Terlihat  visualisasi  aliran berdasarkan contour  of  velocity  magnitude untuk  model baseline (tanpa  adanya  penambahan obstacle )  dan  aliran untuk  model modified (dengan  adanya  penambahan obstacle )  kecepatan inlet sebesar  5  m/s  untuk  masing- masing  variasi  posisi  sudut obstacle 120 o ,  135 o dan  150 o pada tube baris pertama sampai pada baris ketiga.
Berdasarkan  pada  gambar  7  mengenai  grafik  distribusi kecepatan  lokal tube pada  model baseline (tanpa  adanya penambahan obstacle ) dapat dilihat bahwa saat posisi aliran melintasi sudut 0 o , kecepatan lokal tube akan bernilai 0 m/s untuk tube pada  baris  pertama.  Hal  ini  dinamakan stagnation point , dimana aliran udara pada kecepatan tinggi harus  berhenti  sesaat  sebelum  menumbuk tube .  Setelah melewati  posisi  tersebut,  kecepatan  akan  mengalami akselerasi  (peningkatan  kecepatan)  dengan  kecepatan maksimumnya  hingga  θ 60 o .  Setelah  aliran  melewati
posisi  tersebut,  aliran  menuju  kebagian  belakang tube (sisi downstream )  yang  diindikasikan  dengan  adanya  penurunan kecepatan  dan  adanya  peningkatan  tekanan  ( adverse pressure  gradient , )  pada  posisi  aliran  melintasi
sudut  60 o ≤  θ  ≤  120 o dan  kemudian  aliran  akan  terseparasi pada sudut θ = 100 o dimana momentum aliran tidak mampu lagi  menahan adverse  pressure  gradient dan effect  friction . Sehingga  aliran  akan  terlepas  dari  kontur body  tube yang diindikasikan  dengan  kecepatan  yang  bernilai  0  m/s. Kecepatan  lokal tube yang  bernilai  negatif  dikarenakan adanyanya back pressure yang  menyebabkan aliran berolak ( vortex ) pada posisi aliran sudut 102 o ≤ θ ≤ 180 o .
Berdasarkan  gambar  8  mengenai  grafik  kecepatan  lokal tube  perbandingan  antara  model baseline (tanpa  adanya penambahan obstacle )  dan  model modified (dengan  adanya penambahan obstacle ) tube pada baris pertama menunjukkan  adanya  peningkatan  kecepatan  (tekanan menurun, favorable  pressure  gradient )  pada  posisi aliran θ 60 o namun pada saat 0 o ≤ θ ≤ 70 o tube pada baris ini  memiliki  kecepatan  yang  sama  dengan tube baris pertama  pada  model baseline .  Hal  ini  dikarenakan  pada posisi  tersebut  belum  adanya  pengaruh  dari  penambahan obstacle .  Saat  posisi  aliran  70 o ≤  θ  ≤  95 o ,  kecepatan  lokal tube mulai  mengalami  penurunan.  Hal  ini  dikarenakan adanya  peningkatan  tekanan  yang  terjadi  ( adverse  pressure gradient , ).  Kemudian  mengalami  peningkatan kecepatan  pada  posisi  aliran  95 o ≤  θ  ≤  120 o .  Saat  posisi aliran  95 o ≤  θ  ≤  150 o ,  kecepatan  lokal tube kembali mengalami  penurunan.  Sedangkan tube pada  baris  kedua, pada posisi aliran pada 0 o ≤ θ ≤ 23 o , mengalami peningkatan kecepatan yang signifikan namun setelah melewati sudut 23 o kecepatan  lokal  pada tube baris  ini  mengalami  penurunan sampai  θ 95 o .  Kemudian  mengalami  peningkatan kecepatan  kembali  sampai  posisi  aliran  pada  θ 120 o dan mengalami  penurunan  yang  signifikan  sampai  posisi  aliran pada  θ 150 o .  Untuk  kedua  baris tube ,  setelah  aliran melintasi tube pada  posisi  sudut  θ 150 o (pada  sudut  ini mulai  terjadinya  separasi  yang  dikarenakan  momentum aliran  sudah  tidak  mampu  lagi  menahan adverse  pressure gradient dan effect friction ). Kecepatan lokal tube memiliki nilai yang negatif hingga θ 180 o dikarenakan adanya back pressure  yang  menyebabkan  aliran  berolak-olak  ( vortex ). Adanya  peningkatan  kecepatan  kembali  pada  model modified ini dikarenakan selain celah sempit yang terbentuk antara obstacle satu  dan  yang  lainnya,  celah  sempit  lain yaitu adanya celah antara tube dengan obstacle .
Gambar 7. Distribusi Kecepatan Lokal Tube Model Baseline (tanpa adanya penambahan obstacle )
Gambar  8.  Distribusi  Kecepatan  lokal tube Perbandingan  antara  Model Baseline (tanpa adanya penambahan obstacle ) dan model modified (dengan danya penambahan obstacle )
 Distribusi Temperatur
Berdasarkan  Gambar  9.  terlihat  visualisasi  aliran berdasarkan contours  of  total  temperature aliran  untuk model baseline (tanpa  adanya  penambahan obstacle )  dan model modified (dengan  adanya  penambahan obstacle ) dengan  kecepatan  inlet  5  m/s  untuk  masing-masing  variasi posisi  sudut obstacle 120 o ,  135 o dan  150 o pada tube .  Pada kedua  model  ini,  temperatur inlet (udara)  yaitu  37 o C  dan temperatur tube konstan  yaitu  74 o C  atau  masing-masing dalam  satuan  Kelvin  yaitu  310  K  dan  347  K.  Distibusi temperatur  untuk  kedua  model  ini  dapat  diartikan  dari kelompok  warna  yang  terbentuk,  dengan  indikasi  warna merah  memiliki  temperatur  yang  paling  tinggi  dan temperatur paling rendah diindikasikan oleh warna biru tua.
Berdasarkan gambar 4.9 Mengenai grafik Nusselt number lokal tube untuk  model baseline (tanpa  penambahan Obstacle )  dapat  dilihat  tren  grafik  Nusselt  number  lokal pada tube baris pertama sampai ketiga pada kecepatan inlet 5  m/s,  yaitu  pada  saat  θ 0 o Nusselt  number  lokal tube memiliki  nilai  tertinggi.  Hal  ini  disebabkan  oleh  adanya daerah  stagnasi  ( stagnation  point )  pada  sudut  tersebut  saat kecepatan  aliran  udara  memiliki  selisih  temperatur  yang minimum antara dipermukaan tube dan udara disekitar tube .
Hal  ini  dapat  dilihat  seperti  pada  perumusan  4.3 dan ditijuau dari persamaan 4.2 dan persamaan 2.19.
(4.3) Dimana: Nu = Nusselt Number h   = Koefisien heat transfer D  = Diameter tube Pada  trend  grafik  Nusselt  number  lokal  model baseline (tanpa penambahan obstacle ) sebagaimana yang ditunjukkan pada  gambar  10. Tube pada  baris  pertama  sampai  ketiga menunjukkan  adanya  penurunan  Nusselt  number  lokal  saat aliran  melintasi tube pada  posisi  aliran  θ  =  0 o hingga  sudut mencapai  θ 110 o ,  dimana  nilai  koefisien  konveksinya juga  mengalami  penurunan  dan  terjadinya  separasi  pada nilai nusselt number minimum. Saat posisi aliran saat 110 o ≤ θ  ≤ 180 o ,  kecepatan  lokal tube mulai  mengalami peningkatan,  yang  diindikasikan  dengan  peningkatan  nilai koefisien konveksi lokal tube . Adanya peningkatan tersebut pada  model baseline ini  dikarenakan  terbentuknya vortex pada daerah tersebut.
Dalam hal ini pengaruh besar kecilnya nilai dari koefisien konveksi  lokal tube sangat  erat  kaitannya  dengan  besarnya nilai heat  rate per  area  (q”)  yang  dipengaruhi  oleh  selisih temperatur,  jika  selisih  temperatur  udara  sekitar tube dan permukaan tube kecil  maka  nilai heat  rate per  area (q”) besar  sebanding  dengan  besarnya  nilai  koefisien  konveksi lokal,  dimana  nilai  konveksi  lokal  meningkat  maka  nilai Nusselt number juga ikut meningkat.
Dapat  dilihat  bahwa  nilai  Nusselt  number  rata-rata  pada model baseline dan  model modified (adanya  penambahan obstacle )  setiap row memiliki  nilai  yang  berbeda.  Nilai nusselt  number  rata-rata  yang  diperoleh  pada  tube row 1 mengalami  peningkatan  dikarenakan  pengaruh  dari  posisi sudut obstacle .  Pada  model baseline nilai  nusselt  rata-rata mempunyai  nilai  terendah.  Pengaruh  dari  variasi  posisi sudut obstacle yang berbentuk rectangular pada kemiringan 150 o , 135 o dan 120 o berdasarkan titik pusat tube yang diukur dari stagnation point , akan menghasilkan celah antara posisi obstacle tube 1 dan pada tube 2. Semakin sempit celah yang dihasilkan maka posisi sudut obstacle akan lebih besar. Hal ini  sesuai  dengan  karakteristik  fluida  ketika  melewati  celah sempit.  Nilai  Nusselt  number  rata-rata  akan  mengalami peningkatan  pada  tube  row  kedua  dan  terjadi  penurunan akibat  kehilangan  momentum  dari  aliran  fluida  pada tube row ketiga.
-1 0 1 2 3 0 30 60 90 120 150 180 V ( m /s) Degree, θ tube row 1 tube row 2 tube row 3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 0 30 60 90 120 150 180 V (m /s ) Degree, θ sudut 120 tube row 1 sudut 120 tube row 2 baseline tube row 1
baseline  tube row 2
Gambar  10.  Distribusi  Nilai  Nusselt  number  Lokal  Tube  Model Baseline (tanpa adanya penambahan obstacle )
Gambar 11.Temperatur Rata-rata Outlet dan Nilai Nusselt number Rata-rata
Gambar 12. Nusselt number rata-rata lokal tube
Gambar 13. Nusselt number Rata-rata dan Pressure Drop
Berdasarkan gambar 11 Dapat dilihat bahwa nilai Nusselt number  rata-rata  lokal tube pada  model baseline (tanpa adanya  penambahan  obstacle)  dan  model modified (adanya penambahan obstacle )  setiap row memiliki  nilai  yang berbeda. Nilai nusselt number rata-rata yang diperoleh pada tube row 1  mengalami  peningkatan  dikarenakan  pengaruh dari posisi sudut obstacle . Pada model baseline nilai nusselt rata-rata  mempunyai  nilai  terendah.  Pengaruh  dari  variasi posisi  sudut obstacle yang  berbentuk  rectangular  pada kemiringan 150 o , 135 o dan 120 o berdasarkan titik pusat tube yang diukur dari stagnation point , akan menghasilkan celah antara  posisi obstacle  tube 1  dan  pada tube 2.  Semakin sempit  celah  yang  dihasilkan  maka  posisi  sudut obstacle akan  lebih  besar.  Hal  ini  sesuai  dengan  karakteristik  fluida
ketika melewati celah sempit. Nilai Nusselt number rata-rata akan  mengalami  peningkatan  pada tube  row kedua  dan terjadi  penurunan  akibat  kehilangan  momentum  dari  aliran fluida pada tube row ketiga.
Berdasarkan  gambar  12  dapat  dilihat  bahwa  nilai  Nusselt number  rata-rata  dan Pressure  Drop pada  model baseline (tanpa  adanya  penambahan obstacle )  dan modified (dengan adanya  penambahan obstacle )  memiliki  trend  grafik  yang semakin  meningkat  seiring  dengan  perubahan  posisi  sudut dari obstacle (150 o ,  135 o dan  120 o ).  Dapat  disimpulkan bahwa semakin kecil posisi sudut obstacle (berdasarkan titik pusat tube yang diukur dari stagnation point ) maka semakin besar nilai Nusselt number rata-rata dan Pressure Drop -nya. Diharapkan  dengan  adanya  penambahan obstacle proses perpindahan  panasnya  menjadi  lebih  baik  akan  tetapi  nilai pressure drop nya tidak besar.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  uraian  yang  telah  disampaikan  pada  hasil  dan pembahasan  diatas,  maka  dapat  disimpulkan  mengenai pengaruh  posisi  sudut obstacle terhadap  karakteristik  aliran fluida  dan  perpindahan  panas  melewati tube  banks yang disusun  secara staggered untuk  studi  kasus  posisi  sudut obstacle berbentuk rectangular pada kemiringan 120 o ,135 o dan 120 o , diantaranya :
1. Pengaruh konfigurasi susunan tube yang tersusun secara staggered pada  model baseline memiliki  rata-rata temperatur outlet yang  lebih  rendah    jika  dibandingkan dengan  model modified karena  adanya  penambahan obstacle .
2. Nilai  Nusselt  number  rata-rata  yang  dihasilkan  dari adanya  penambahan obstacle meningkat  seiring  dengan bertambah  besarnya  posisi  kemiringan  sudut  pada obstacle ,  yakni  besar  peningkatannya  berkisar  antara 8,9–40,6%  lebih  tinggi  dari  pada  nilai  Nusselt  number rata-rata pada model baseline .
3. Perpindahan  panas  yang  terjadi  dengan  adanya penambahan obstacle lebih  baik  jika  dibandingkan dengan  model baseline .  Dilihat  dari  kenaikan  nilai Nusselt  number  dan  koefisien  konveksi  dan  didukung dengan visualisasi kontur kecepatan dan temperatur.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Chu,    Pan,  He,    Y.L.,  Tao,    W.Q.,  (2009).  “ Three-Dimensional Numerical  Study  of  Flow  and  Heat  Transfer  Enhancement  Using Vortex  Generators  in  Fin-and-Tube  Heat  Exchangers” . Journal  of Heat Transfer ASME Vol 131, 1-9.
[2] Kannan,  K.Thirumalai  dan  Kumar,  B.Senthil.  (2011) “ Heat  Transfer and Fluid Flow Analysis in Plate-Fin and Tube Heat Exchangers with Different  Shaped  Vortex  Generators ” . International  Journal  of  Soft Computing and Engineering (IJSCE) 2, 2231-2307.
[3]  Kristianto,  Oktavianus,  Danny.  (2013)  “ Studi  Numerik  Pengaruh Convergency  Promoters  (CPs)  terhadap  Karakteristik  Aliran  dan Perpindahan  Panas  dengan  ℓ/D  =  0.15,  pada  Tube  Banks  yang Tersusun  Secara  Staggered” .  Jurusan  Teknik  Mesin  FTI-ITS, Surabaya.
0 15 30 45 60 75 90 0 30 60 90 120 150 180 Nu Degree, θ tube row 1 tube row 2 tube row 3 312 313 314 315 316 30 35 40 45 50 55 60 65 70 baseline sudut 120 sudut 135 sudut 150
T em p er at u r Ou tl et Avg (K ) Nu Avg Nu Avg temperatur outlet Avg 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 0 1 2 3 4 Nu Ave rage tube row baselines sudut 120 sudut 135 sudut 150 50 100 150 200 250 300 350 400 450 30 35 40 45 50 55 60 65 70 baseline sudut 120 sudut 135 sudut 150 P re ss u re Dr o p ( P a) Nu Avg Nu Avg Pressure Drop (Pa)