Abstrak—Peningkatan  performa compact  heat  exchanger (penukar kalor tipe kompak) yang ditandai dengan meningkatnya nilai  perpindahan  panas  dapat  dilakukan  dengan  pemasangan obstacle pada sisi eksternal. Berdasarkan hal tersebut, dilakukan studi  numerik  dengan  menambahkan obstacle berbentuk rectangular bervariasi  sudut  peletakan  (α)  sebesar  30 o ,  45 o dan 60 o berukuran ℓ/D =  0,2  pada compact  heat  exchanger .  Fluida kerja  berupa  udara  berkecepatan  konstan  sebesar  2  m/s  yang mengalir  pada  sisi  eksternal,  dimodelkan  sebagai  gas  ideal bertemperatur  308  K  dan  temperatur tube dikondisikan  sebesar 325,77  K.  Perangkat  lunak  dengan  prinsip Computational  Fluid Dynamic  (CFD) digunakan  untuk  tahap  pembuatan  domain  dan simulasi  secara  2  dimensi.  Studi  bertujuan  untuk  mengetahui karakteristik  aliran  dan  perpindahan  panas  pada tube  banks , ditinjau  secara  kualitatif  menggunakan  visualisasi  kontur temperatur  dan  kecepatan,  serta  secara  kuantitatif  dengan menganalisa  grafik  kecepatan  lokal,  bilangan Nusselt  (Nu) lokal dan  penurunan  tekanan.  Dibandingkan  dengan  model baseline (tanpa obstacle )  dan  model  dengan  α  sebesar  30 ⁰ dan 45 ⁰ , model dengan  α  sebesar  60 ⁰ mengalami  peningkatan  nilai  tertinggi untuk  kecepatan  lokal  sebesar  34,709%  dan  perpindahan  panas sebesar  10,107%.  Terjadinya  peningkatan  kecepatan  lokal  dan perpindahan  panas  berakibat  pada  semakin  besarnya  nilai penurunan  tekanan  ( ΔP ),  sehingga  nilai ΔP untuk  model  dengan α sebesar 60 ⁰ mengalami penurunan terbesar, yaitu sebesar 23,73 Pa.
Kata  kunci — compact  heat  exchanger ,  kecepatan  lokal, perpindahan panas, rectangular obstacle , sudut obstacle.

## I. PENDAHULUAN
ENUKAR  kalor  atau  dikenal  dengan heat  exchanger merupakan  peralatan  yang  banyak  diaplikasikan  dalam dunia engineering maupun  industri.  Salah  satu  tipe heat exchanger adalah compact  heat  exchanger .  Berdasarkan konfigurasi tube,  compact  heat  exchanger dibagi  menjadi  2 jenis,  yaitu aligned dan staggered. Kinerja  dan  efisiensi  yang baik dibutuhkan  dalam  pengoperasian compact  heat exchanger, namun  seringkali  ditemukan  penurunan  performa perpindahan  panas  pada  sisi  eksternal  dan  internal  penukar kalor.  Yadav,  dkk  [1]  dalam  jurnalnya  menyatakan  bahwa kontribusi hambatan termal terbesar terjadi pada sisi eksternal, yaitu  sebesar 76% pada evaporator dan 95% pada kondensor. Dilatarbelakangi  oleh  permasalahan  ini,  maka  dilakukan usaha-usaha  untuk  meningkatkan  perpindahan  panas  pada  sisi eksternal.
Salah  satu  upaya  yang  dilakukan  adalah  dengan menambahkan obstacle pada  sisi fin yang bertujuan  untuk meningkatkan  turbulensi  aliran  fluida  sisi  eksternal  sehingga perpindahan  panas  meningkat.  Berdasarkan  penelitian  yang
dilakukan  oleh  Ramadhan  [2],  penambahan vortex  generator ( VG )  pada oval  tube  heat  exchanger meningkatkan  nilai overall  average  Nusselt  number untuk  variasi  peletakan VG pada sudut 30 ⁰ sebesar 10-20,4% dan untuk sudut 45 ⁰ sebesar 10,4–27,7%  pada  rentang  bilangan Reynolds sebesar  250- 1500.  Chairunnisa  [3]  melakukan  studi  numerik  pada tube banks model baseline dan  model  dengan  penambahan convergence  promoters ( CPs )  tersusun staggered dengan memvariasikan kecepatan udara inlet sebesar 3 m/s, 4 m/s dan 5 m/s. Hasil penelitian ini berupa peningkatan bilangan Nusselt rata-rata  sebesar  47-63%  untuk  model  dengan CPs dibandingkan  model baseline yang  diiringi  dengan penurunan nilai  koefisien  tekanan  yang  semakin  besar  untuk  model modifikasi  dengan  kecepatan  yang  meningkat.  Leu,  dkk  [4] mengevaluasi manfaat penambahan sepasang vortex generator pada plate-fin  heat  exchanger secara  numerik  dan eksperimental  dengan  variasi  sudut  span  ( θ =  30 ⁰ ,  45 ⁰ dan 60 ⁰ ).  Dari  penelitian  ini  diperoleh  pengurangan  rasio  area hingga 25% yang dicapai oleh model dengan θ = 45 ⁰.
Didasari  oleh  penelitian  terdahulu  maka  dilakukan  studi numerik dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan rectangular  obstacle ( RO ) terhadap karakteristik aliran  dan  perpindahan  panas  pada staggered tube  banks dengan  variasi  sudut  peletakan RO (α)  sebesar  30 ⁰ ,  45 ⁰ dan 60 ⁰. Hasil secara kualitatif ditinjau berdasarkan analisa kontur kecepatan,  kontur  temperatur, pathline dan  vektor  kecepatan. Secara  kuantitatif,  hasil  dianalisa  berdasarkan  distribusi  nilai bilangan Nusselt dan  kecepatan  lokal  pada  kontur,  serta penurunan  tekanan  rata-rata  pada  model tube  banks tanpa modifikasi ( baseline ) dan model modifikasi dengan penambahan RO .
II. METODOLOGI PENELITIAN
Simulasi  numerik  dilakukan  secara  dua  dimensi  dengan menggunakan  perangkat  lunak  berbasis Computational  Fluid Dynamic (CFD)  untuk  proses  pembuatan  domain  dan  iterasi. Adapun  skema  geometri  model  untuk  penelitian  diperlihatkan pada  gambar  1  dan  keterangan  geometri  ditampilkan  pada tabel 1.
Prosedur  yang  dilakukan  pada  penelitian  secara  numerik dibagi menjadi 3 tahap utama, antara lain:
A. Pre-processing
Tahap pre-processing merupakan  tahap  awal  dalam simulasi  numerik  berbasis CFD .  Pada  tahap  ini  dilakukan
Studi Numerik Pengaruh Variasi Sudut Peletakan Rectangular Obstacle dengan ℓ/D Sebesar 0,2 Terhadap Karakteristik Aliran dan Perpindahan Panas pada Staggered Tube Banks
Nurul Komari dan Prabowo
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail : prabowo@me.its.ac.id
P
input  data,  pembuatan  geometri  model,  penentuan  domain, meshing dan boundary  type, yang  ditampilkan  pada  tabel  2. Tahap  ini  dilakukan  menggunakan software GAMBIT  2.4.6. Meshing model baseline dan model modifikasi dengan variasi sudut (α) ditunjukkan pada gambar 2.

## B. Processing
Tahap  kedua  dilakukan  menggunakan  perangkat  lunak FLUENT  6.3.26  yang  dimulai  dengan  pembacaan  data  hasil pre-processing. Jenis solver yang  dipilih  berupa  keakuratan tunggal  2D  karena  hanya  dibutuhkan    memori  penyimpanan komputer yang rendah namun cukup presisi untuk pemodelan. Turbulence model yang digunakan adalah k-Ɛ Renormalization Group ,  mengacu  pada  penelitian  yang  dilakukan  oleh Chairunnisa  [3].  Solusi  ditentukan  berupa second  order dan properties udara  yang  dimodelkan  sebagai  gas  ideal  dengan kondisi  aliran steady dan incompressible ,  ditampilkan  pada tabel 3. Lalu dilakukan proses iterasi hingga mencapai kriteria konvergensi sebesar 10 -6 .  Validation of Numerical Result
Proses  ini  bertujuan  untuk  membandingkan  keakuratan nilai  yang  dihasilkan  oleh  beberapa  jenis meshing. Validasi untuk  studi  ini  dilakukan  dengan  membandingkan  bilangan Nusselt rata-rata tube  banks secara  perhitungan  teoritis menggunakan  persamaan  yang  dicetuskan  oleh  Grimison dengan  hasil  simulasi.  Jenis mesing dan  hasil  perhitungan validasi  ditampilkan  pada  tabel  4.  Dengan  perbedaan  yang paling  sedikit,  maka  dipilih meshing jenis  C  dengan  jumlah cells sebanyak 32.030 cells.
C. Post-processing
Hasil  simulasi  numerik  secara  kualitatif  dianalisa berdasarkan  visualisasi  kontur  kecepatan,  temperatur  dan pathline kontur.  Secara  kuantitatif,  data  hasil  iterasi  diolah menjadi  grafik.  Grafik  yang  dihasilkan  antara  lain  grafik kecepatan  kontur,  bilangan Nusselt kontur  dan  penurunan tekanan ( ΔP ) sistem untuk masing-masing model tube banks .

## III. HASIL DAN DISKUSI
Fokus  utama  dari  penelitian  ini  adalah  mengetahui pengaruh  penambahan rectangular  obstacle dengan  variasi sudut peletakan sebesar 30 ⁰ , 45 ⁰ dan 60 ⁰ dibandingkan dengan model baseline pada  kecepatan  udara  konstan  sebesar  2  m/s. Hasil  yang  ditampilkan  berupa  visualisasi  kontur  kecepatan,
Tabel 4.

## Grid Independecy Validation
Mesh Jumlah cell Nu D NuD Teotiris menggunakan persamaan Grimisson = 37,337 Perbedaan (%) A 17.912 41,251 10,483 % B 23.300 40,878 9,483% C 32.030 38,873 4,113% D 42.140 39,138 4,823% Tabel 3. Properties udara inlet
Properties Keterangan Massa Jenis (kg/m 3 ) 1,149 Panas Spesifik (Cp) (KJ/kg. K) 1.007,32 Viskositas Absolut (µ) (N.s/m 2 ) 1,884x Konduktifias Termal (W/m.K) 0,0269 Bilangan Prandtl (Pr) 0,7059 (a) (b) (c) (d) Gambar.  2.  Bentuk meshing ,  (a)  model baseline dan  model modifikasi dengan (b) α = 30 ⁰ , (c) α = 45 ⁰ , (d) α = 60 ⁰
Tabel 2. Boundary condition straight fin circular tube Boundary Condition Keterangan Inlet Tipe : Velocity Inlet Kecepatan : 2(m/s), Re D = 1913 Temperatur inlet : 308 K Outlet Tipe : Outflow Tube Tipe : StationaryWall Temperatur :325,77K Rectangular obstacle
Tipe : Stationary Wall
Gambar. 1.  Geometri plate-fin-circular tube dengan  adanya penambahan rectangular obstacle
Tabel 1. Geometri Compact Heat Exchanger Tipe Plate Fin Circular Tube
Dimensi Nilai Diameter luar tube (mm) 15,88 Jarak Transversal tube (S T /D) 2,519 Jarak Longitudinal tube (S L /D) 2,179
Jarak Diagonal tube (S D /D) 2,517 Jumlah baris tube 4 Panjang arah aliran udara (mm) 399,41 Sudut (α) 30 o ,45 ° dan 60 o Lebar, t    (mm) 1 Panjang, ℓ (mm) Jarak obstacle dengan tube ( g/ S T ) 3,176 0,08
temperatur  dan pathline aliran,  serta  data-data  berupa  grafik kecepatan  lokal,  grafik  bilangan Nu dan  penurunan  tekanan ( ΔP ).
A. Analisa Visualisasi Pola Aliran Hasil Simulasi
a. Analisa  pathline  dan  kontur  kecepatan  aliran  model baseline dan modifikasi
Visualisasi  berupa pathline untuk  model baseline dan ketiga model modifikasi pada kecepatan konstan sebesar 2 m/s ditunjukkan  pada  gambar  3.  Berdasarkan  gambar  3,  seluruh model  menunjukkan  pola  aliran  yang  sama  ketika  aliran menumbuk  ujung  depan tube ,  yaitu  aliran  mengalami perlambatan kecepatan hingga bernilai 0 m/s yang ditunjukkan oleh  spektrum  warna  biru  tua.  Titik  dengan  kecepatan minimum  ini  disebut  titik stagnasi .  Lalu  aliran  terpecah  ke bagian upstream dan downstream tube baris pertama dan pola yang dihasilkan menunjukkan kesamaan. Adanya penyempitan area  antara tube baris  pertama  bagian  atas  dan  bawah,  aliran mengalami  percepatan  akibat  munculnya  efek nozzle.
Percepatan  aliran  ditunjukkan  pada  daerah  dengan  spektrum merah tua.
Pengaruh pemberian RO terlihat pada daerah downstream tube baris  pertama  hingga  baris-baris  selanjutnya.  Seperti ditunjukkan  pada  gambar  3,  adanya RO menyebabkan pecahnya  aliran  melewati  bagian upside dan downside  RO. Aliran  melewati upside  RO baris  pertama  dipercepat  akibat penyempitan celah sehingga kecepatan aliran utama menumbuk  baris  kedua  lebih  tinggi  dibandingkan  model baseline .  Hal  ini  ditunjukkan  oleh  spektrum  warna  kuning yang  lebih  cerah.  Namun,  aliran  melewati downside  RO menunjukkan  karakteristik  aliran  berbeda-beda  untuk  α  yang berbeda.  Pada  model  dengan  α  sebesar  45 ⁰ dan  60 ⁰ ,  aliran melalui  sisi downside mengalami  percepatan  aliran  sehingga daerah wake, yang  ditunjukkan  oleh  warna  biru  tua,  di belakang tube tereduksi,  sedangkan  model  dengan  α  sebesar 30 ⁰ tidak  mengalami percepatan aliran dan daerah wake tidak tereduksi.  Peristiwa  pada  model  α  =  30 ⁰ ini  terjadi  karena
separasi aliran  terjadi  pada  rentang  sudut tube yang  berada jauh  di  depan RO ,  sehingga  aliran  dengan  kecepatan  tinggi sebagian  besar  telah  diarahkan  menuju tube baris  kedua. Penjelasan mengenai fenomena ini diperjelas dengan tampilan kontur kecepatan pada masing- masing model pada gambar 4. Tampak  pada  gambar  bahwa  model  dengan  α  sebesar  60 ⁰ menunjukkan  distribusi  nilai  kecepatan  yanag  paling  tinggi sesuai  dengan  distribusi  spektrum  warna  yang  paling  cerah dibanding ketiga model lainnya.

## b. Analisa  kontur  temperatur  aliran  model  baseline  dan modifikasi
Berdasarkan visualisasi kontur temperatur yang ditunjukkan  pada  gambar  5,  temperatur  tertinggi  ditunjukkan oleh spektrum warna merah tua yang terdistribusi di sepanjang sisi  kontur tube dan  temperatur  terendah  berwarna  biru  tua yang  terdistribusi  di  sepanjang  sisi  inlet  sistem.  Keempat pemodelan  memiliki  distribusi  temperatur  statis  pada  kontur tube yang serupa hingga mencapai rentang θ ≈ 90 ⁰ untuk tube pada  baris  pertama  dan  pengaruh RO tampak  pada  baris selanjutnya.
Perpindahan panas terjadi dari dinding tube menuju aliran fluida  yang  menyapu  permukaan,  sesuai  dengan  prinsip perpindahan  panas,  yaitu  dari  reservoir  dengan  temperatur tinggi  menuju  temperatur  rendah.  Dari  gambar  ditunjukkan bahwa untuk semua model pada tube baris kedua telah terjadi peningkatan  nilai  temperatur  inlet  berlanjut  pada tube baris ketiga  dan  keempat.  Peningkatan  nilai  temperatur  inlet  pada setiap  baris tube membentuk  tingkatan  temperatur,  dimana peningkatan  temperatur  terbesar  terdapat  pada tube baris keempat.  Peningkatan  perpindahan  panas  pada tube  banks dengan α sebesar 45 ⁰ dan 60 ⁰ lebih baik dibandingkan dengan model baseline . Adanya aliran sekunder menunda separasi dan memperkecil  area wake jika  dibandingkan  dengan  model baseline sehingga  udara  dengan  temperatur  rendah  dapat menyapu  daerah  kontur  lebih  jauh  dan  perpindahan  panas terjadi lebih efektif.

## B. Analisa Data Kuantitatif Hasil Simulasi
Analisa data kuantitatif dilakukan pada tube baris pertama
Gambar. 4. Visualisasi kontur kecepatan  untuk (a) model baseline dan model modifikasi, (b) α = 30 ⁰ , (c) α = 45 ⁰ , (d) α = 60 ⁰
Gambar. 3. Visualisasi pathline aliran untuk (a) model baseline dan model modifikasi, (b) α = 30 ⁰ , (c) α = 45 ⁰ , (d) α = 60 ⁰ (a) (b) (c) (d) (a) (b) (c) (d)
dan  kedua  masing-masing  model  dikarenakan  nilai  kecepatan lokal  dan  bilangan Nusselt menunjukkan  nilai  terbesar  dan berpengaruh  pada  nilai tube di  belakangnya.  Secara keseluruhan untuk tube baris ketiga dan keempat, karakteristik aliran  dan  perpindahan  panas  tidak  sebesar  kedua  baris  di depannya  disebabkan  oleh  efek  turbulensi  yang  cenderung konstan.

## a. Analisa kecepatan lokal model baseline dan modifikasi
Berdasarkan  gambar  6,  nilai kecepatan  lokal  bervariasi terhadap  sudut  kontur  permukaan tube. Pada  sudut  kontur sebesar  0 ⁰ untuk  semua  baris tube ,  nilai  kecepatan    lokal bernilai  0  m/s  yang  merupakan  titik  stagnasi . Nilai  kecepatan maksimum pada baris tube pertama dicapai pada sudut θ ≈ 75 ⁰ dan  baris tube selanjutnya  mengalami  kecepatan  maksimum pada  sudut  θ  ≈  60 ⁰ .  Separasi  pada tube pertama  terjadi  pada sudut  θ  ≈  110 ⁰. Separasi  aliran  terjadi  ketika  aliran  yang datang  sudah  tidak  mampu  lagi  melawan adverse  pressure gradient dan friction effect pada kontur tube, akibatnya adalah terjadi  pengurangan  momentum  aliran  dan  aliran  seakan-akan terlepas  dari  kontur.  Perpindahan  aliran  secara downstream menjadi  sulit  dan  akhirnya  terjadi  separasi  lapis  batas  yang ditandai  dengan  aliran  membalik  yang  ditandai  dengan kecepatan lokal bernilai negatif pada grafik.
Gambar  7  dan  8  masing-masing  menunjukkan  distribusi kecepatan  lokal  pada tube pertama  dan  kedua  masing-masing
model. Berdasarkan gambar 7, daerah pada rentang sudut 0 ⁰ ≤ θ ≤ 80 ⁰ memiliki distribusi kecepatan sama. Setelah melewati titik  kecepatan  maksimum,  peletakan RO berpengaruh terhadap  pergeseran  titik  separasi.  Pergeseran  titik  separasi terjauh terjadi pada model α = 60 ⁰ , sedangkan model dengan α =  30 ⁰ tidak  mengalami  pergeseran  separasi.  Berdasarkan gambar  8,  pengaruh  penambahan RO menunjukkan  fenomena yang berbeda-beda di sepanjang kontur. Aliran yang diarahkan oleh RO pada  baris  pertama  menyebabkan  percepatan  aliran yang  menumbuk tube baris  kedua,  ditunjukkan  oleh  nilai V/V∞  yang  lebih  besar.  Pada  rentang  0 ⁰ ≤  θ  ≤  60 ⁰, model modifikasi  memiliki  nilai  distribusi  kecepatan  lebih  besar dibanding  model baseline dengan  nilai  tertinggi  dicapai  oleh model  α =  60 ⁰ .  Seperti  fenomena  pada  baris  pertama,  setelah melewati  titik  kecepatan  maksimum,  terjadi  pergeseran  titik separasi.  Pergeseran  terjauh  terjadi  pada  model  α  =  60 ⁰ , sedangkan model dengan α = 30 ⁰ tidak mengalami pergeseran separasi
Percepatan  aliran  melewati  celah  sempit  antara RO dan tube pada model dengan α sebesar 45 ⁰ dan 60 ⁰ menghasilkan titik  kecepatan  maksimal  kedua  sebelum  terjadi  separasi. Keadaan ini menguntungkan karena mereduksi daerah wake di belakang tube yang  berakibat  pada  meningkatnya  turbulensi aliran sehingga pencampuran partikel fluida efektif.

## b. Analisa  bilangan  Nusselt  lokal  model  baseline  dan modifikasi
Karakteristik  dan  fenomena perpindahan panas pada tube banks sebagian  besar  terjadi  secara  konveksi.  Perpindahan panas  secara  konveksi  dipengaruhi  oleh  beberapa  faktor, seperti  luasan  perpindahan  panas,  perbedaan  temperatur  dan
Gambar.  8.  Distribusi  Kecepatan  lokal tube perbandingan  antara  model baseline dan model modifikasi dengan penambahan RO baris kedua
Gambar.  7.  Distribusi  Kecepatan  lokal tube perbandingan  antara  model baseline dan model modifikasi dengan penambahan RO baris pertama
Gambar. 6. Distribusi kecepatan lokal pada Tube Banks model Baseline
Gambar. 5. Visualisasi kontur temperatur  untuk (a) model baseline dan model modifikasi, (b) α = 30 ⁰ , (c) α = 45 ⁰ , (d) α = 60 ⁰
koefisien  perpindahan  panas.  Mengacu  pada  Incropera,  dkk [5],  bilangan Nusselt berbanding  lurus  dengan  kecepatan  dan bilangan Reynolds. Adapun hubungan antara bilangan Nusselt, koefisien  konveksi  dan  gradien  temperatur  ditunjukkan  pada persamaan  (1) dan (2)  berikut:
3 / 1 Pr . Re . m D f D C k D h Nu   (1)
       T T y T k h s y f 0 (2)
Dimana:
D Nu = Bilangan Nusselt rata-rata berbasis dimensi
h = Koefisien konveksi rata-rata (W/m 2 .K)
D
= diameter silinder (m) k = konduktifitas termal fluida (W/m.K) Re = Bilangan Reynolds Pr = Bilangan Prandlt T s
= Temperatur permukaan tube (K) T ∞
= Temperatur freestream (K)
y T
  = Gradien temperatur terhadap sumbu y
Gambar 9 menampilkan grafik distribusi bilangan Nusselt untuk model baseline . Keempat grafik menunjukkan trendline yang  serupa. Tube pertama  hingga  keempat  menunjukkan kenaikan  bilangan Nusselt pada  rentang  sudut  0 ⁰ ≤  θ  ≤    30 ⁰ dan  penurunan  nilai  bilangan Nusselt dimulai  dari  titik  yang diukur  pada  sudut  30 ⁰ dari  titik  stagnasi  hingga  titik  pada sudut θ ≈ 90 ⁰ yang merupakan titik dengan nilai Nu minimum yang  merupakan  titik  dimulainya  separasi.  Kemudian  pada sudut  130 ⁰ ≤  θ  ≤  180 ⁰ , trendline menunjukkan  peningkatan bilangan Nusselt. Fenomena  yang  terjadi  pada  distribusi bilangan Nusselt lokal  berhubungan  dengan  kecepatan  lokal aliran  yang  berpengaruh  terhadap  perkembangan  lapis  batas kecepatan  dan  lapis  batas  termal  fluida  pada  permukaan. Hubungan  ini  ditunjukkan  pada  persamaan  (2).  Ketika  aliran menumbuk  titik  stagnasi,  lapis  batas  kecepatan  dan  termal belum terbentuk. Seiring dengan mengalirnya fluida mengikuti kontur  permukaan  silinder,  lapis  batas  kecepatan  dan  termal mulai berkembang. Setelah titik kecepatan maksimum dicapai, lapis  batas  kecepatan  mulai  mengalami  perkembangan  pesat sehingga gradien kecepatan meningkat dan gradien temperatur menurun.  Setelah  melewati  titik  separasi,  bilangan Nusselt kembali meningkat disebabkan oleh adanya turbulensi aliran di daerah downstream mengakibatkan  munculnya vortex yang meningkatkan intensitas mixing molekul-molekul fluida.
Gambar  10  dan  11  menunjukkan  grafik  perbandingan bilangan Nusselt lokal untuk semua model pada baris pertama dan kedua.  Ditunjukkan pada gambar 10, pada rentang sudut 0 ⁰ ≤  θ  ≤    60 ⁰ fenomena  perpindahan  panas  masing-masing model  memiliki trendline yang serupa, namun setelah rentang tersebut  variasi  penambahan RO mulai  berpengaruh. Modifikasi menyebabkan  terjadinya pergeseran separasi awal pada  permukaan tube disebabkan  oleh  adanya  percepatan aliran  fluida  yang  melalui  celah  antara tube dengan penghalang.  Penambahan RO meningkatkan bilangan Nusselt lokal tube. Penambahan RO dengan sudut α = 60 ⁰ berpengaruh paling besar pada bilangan Nusselt lokal dilihat dari trendline
rata-rata bilangan Nusselt yang paling tinggi dibanding kedua model lainnya.
Berdasarkan  grafik  pada  gambar  11, trendline pada rentang  sudut  0 ⁰ hingga  75 ⁰ cenderung  serupa,  namun perbedaan  terlihat  pada  titik  stagnasi  pada  masing-masing model, dimana nilai Nu tertinggi di titik stagnasi diperoleh dari penambahan rectangular  obstacle dengan  α  =  60 ⁰ . Penambahan rectangular  obstacle meningkatkan  bilangan Nusselt lokal tube. Penambahan rectangular  obstacle dengan sudut α = 60 ⁰ berpengaruh paling besar pada bilangan Nusselt lokal dilihat dari trendline yang paling tinggi dibanding kedua model lainnya.
c. Analisa  perbandingan  penurunan  tekanan  (ΔP)  dengan bilangan Nusselt rata-rata model baseline dan modifikasi
Penambahan rectangular  obstacle pada  satu  sisi  dapat meningkatkan  kecepatan  rata-rata  dan  nilai  bilangan Nusselt
Gambar. 11. Distribusi Nu lokal tube perbandingan antara model baseline dan model modifikasi dengan penambahan RO baris kedua
Gambar. 10. Distribusi Nu lokal tube perbandingan antara model baseline dan model modifikasi dengan penambahan RO baris pertama
Gambar. 9. Distribusi kecepatan lokal pada Tube Banks model Baseline
pada model, akan tetapi metode ini juga memberikan kerugian pada sistem  berupa penurunan tekanan ( pressure drop ) antara sisi inlet dan sisi outlet. Hubungan tersebut didasari oleh teori Bernoulli  [6]  ditampilkan  pada  persamaan  (3).  Nilai  rata-rata bilangan Nu dan penurunan tekanan ditunjukkan pada gambar 12 dan 13.
  2 2 2 1 1 2 2 V V P P     (3)
Dimana:
P 1 = Tekanan fluida inlet (Pa) P 2 = Tekanan fluida outlet (Pa)
ρ = massa jenis fluida (kg/m 3 ) V 1 = Kecepatan fluida inlet (m/s)
V 2 = Kecepatan fluida outlet (m/s)
Sesuai dengan persamaan (3), ketika kecepatan meningkat, maka akan terjadi penurunan tekanan. Peningkatan kecepatan  secara  langsung  berbanding  lurus  dengan  bilangan Nu, sehingga ketika kecepatan lokal rata-rata meningkat akibat adanya  penambahan RO pada  sistem,  maka  bilangan Nu meningkat  dan  penurunan  tekanan  ( ΔP )  juga  semakin meningkat.  Model  dengan  α  =  60 ⁰ memberikan  peningkatan perpindahan  panas  paling  besar  di  antara  model  lain,  namun juga memberikan ΔP yang besar pula. Penurunan tekanan akan berakibat  pada  konsumsi  daya  penggunaan  instrumen  yang lebih besar.

## IV.KESIMPULAN
Dari  analisa  yang  telah  dilakukan  diperoleh  kesimpulan sebagai berikut :
1. Dibandingkan  dengan  model baseline, nilai  kecepatan lokal  rata-rata  untuk  α  =  30 ⁰ mengalami  penurunan
sebesar 0,584%, sedangkan peningkatan terjadi untuk α = 45 ⁰ dan α = 60 ⁰ , yaitu sebesar 4,140 % dan 34,709%, 2. Bilangan Nusselt lokal  rata-rata  dibandingkan  model baseline mengalami  peningkatan  untuk RO dengan  α  = 45 ⁰ dan  α  =  60 ⁰, yaitu  sebesar  0,502  %  dan  10,107%, sedangkan  untuk  α  =  30 ⁰ mengalami  penurunan  sebesar 1,053%,
3. Penurunan  tekanan  ( ΔP )  terjadi  pada  seluruh  model dengan  nilai ΔP pada  model baseline sebesar  10,13  Pa, RO dengan  α  =  30 ⁰ adalah  sebesar  11,02  Pa,  penurunan untuk RO dengan α = 45 ⁰ adalah  sebesar  15,96  Pa,  serta penurunan  untuk RO dengan    α  =  60 ⁰ adalah    sebesar 23,73 Pa
4. Perpindahan  panas,  karakteristik  aliran  dan  penurunan tekanan  yang  dihasilkan  pada  model  modifikasi  dengan penambahan rectangular  obstacle dengan  α  =  60 ⁰ menunjukkan nilai tertinggi  dibandingkan model baseline dan  model  modifikasi dengan peletakan RO bersudut α = 30 ⁰ dan α = 45 ⁰ 5. Tube banks dengan variasi peletakan rectangular obstacle pada sudut α = 30 ⁰, tidak memberikan perpindahan panas yang lebih baik dibandingkan dengan model baseline dan model  modifikasi  dengan  variasi sudut peletakan α = 45 ⁰ dan α = 60 ⁰

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Prof. Dr.Eng.Ir.Prabowo,M.Eng  selaku  dosen  pembimbing  tugas akhir atas bimbingan dan arahannya dalam proses penyusunan jurnal  ilmiah.  Ucapan  terima  kasih  dan  hormat  kepada  semua dosen, karyawan dan mahasiswa Teknik Mesin ITS yang telah banyak  mengajarkan  ilmu  dan  pengalaman  bermanfaat  untuk penulis.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Yadav,  P.,  Kumar,  P.  dan  Singh,  B,  “Study  of  Fluid  Flow  and  Heat Transfer  in  Plate  Fin  Heat  Exchanger  at  Varying  Reynold’s  Number ”, Proceeding  of  the  National  Conference  on  Trends  and  Advances  of Science and Technology . Fariabad, Haryana. 19-20 Oktober (2012)
[2] Ramadhan, Abdulmajeed A., “ Numerical Study of Fluid Flow and Heat Transfer  over  a  Bank  of  Oval-Tubes  Heat  Exchanger  with  Vortex Generators”, Anbar  Journal  for  Engineering  Sciences 5  (1)  (2012),88-
108
[3] Chairunnisa  dan  Prabowo,  “Studi  Numerik  Pengaruh  Convergency Promoters  (CPs)  terhadap  Karakteristik  Aliran  dan  Perpindahan Panasdengan ℓ/D= 0.25, pada Tube Banks tersusun Staggered”, Jurnal Teknik POMITS Volume 2(2), (2013),ISSN: 2337-3539
[4] J.S.Leu,  Y.H.Wu,  J.Y.Jang,  “Heat  transfer  and  fluid  flow  analysis  in plate-fin  and  tubes  heat  exchangers  with  pair  of  block  shape  vortex generators”, Int.J.Heat Mass Transfer 47,(2004), 4327-4338 [5] Incropera,  Frank  P.  and  Dewitt,  David  P, Fundamentals  of  Heat  and Mass  Transfer. Edisi  Kelima.  Singapura: John  Wiley  &  Sons,  Inc.
(2002)
[6] Fox,  Robert  W.,  Pritchard,  P.J.  dan  McDonald,Alan  T. Introduction  to Fluid Mechanics (Ed.7). Asia: John Wiley & Sons (2010)
Gambar. 13. Perbandingan distribusi penurunan tekanan tube banks antara model baseline dan model modifikasi
Gambar.  12. Perbandingan  distribusi Nu lokal tube rata-rata  antara model baseline dan model modifikasi