Studi eksperimental kinerja perpindahan panas sistem loop heat pipe dengan campuran etanol-air sebagai fluida kerja anti-icing pesawat terbang

Studi eksperimental kinerja perpindahan panas sistem loop heat pipe

dengan campuran etanol-air sebagai fluida kerja anti-icing pesawat

terbang

APRIANTI ARSYADIN

202071011

Latar Belakang

Icing pesawat terjadi saat terbang melalui awan yang berisi tetesan super dingin, menimbulkan ancaman serius bagi keselamatan penerbangan. Akresi es pada sayap berdampak buruk pada kinerja aerodinamis pesawat dengan menyebabkan penalti drag dan

penurunan kemampuan angkat. Oleh karena itu perlu untuk mengembangkan sistem anti-icing yang efisien. Muncul sebagai

perangkat perpindahan panas pasif, pipa panas loop (LHP) memanfaatkan tekanan kapiler yang dihasilkan oleh sumbu berpori untuk menerapkan siklus penguapan kondensasi tertutu yang mencapai perpindahan panas dari sumber panas ke heat sink. LHP secara bertahap menjadi media perpindahan panas yang efisien yang dapat memenuhi persyaratan anti-icing dan pembuangan panas.

Lingkungan penerapan LHP di atas pesawat berbeda dengan di darat. Misalnya, sikap terbang variabel, seperti pitching dan rolling, akan mengubah posisi relatif antara komponen LHP dalam arah gravitasi, dan mengubah distribusi cairan-uap di loop. Efek pitching pada waktu startup dan distribusi suhu pada LHP diselidiki secara eksperimental oleh Zhao et al, mencatat bahwa waktu startup di bawah orientasi horizontal adalah yang terpendek dan pitching menyebabkan osilasi suhu.

Selain efek sikap terbang pada kinerja LHP, suhu lingkungan penerbangan negatif membatasi pemilihan fluida kerja. Cairan kerja yang paling cocok termasuk metanol dan aseton yang digunakan untuk anti-icing pesawat dilaporkan oleh Gregori et al, tetapi keamanan dan nontoksisitas fluida kerja harus menjadi perhatian utama saat mengaplikasikannya di pesawat terbang. Sifat beracun dari methanol dan aseton dapat menimbulkan masalah lingkungan dan menyebabkan bahaya kesehatan bagi manusia begitu kebocoran terjadi. Kemudian, etanol bisa menjadi pilihan yang lebih disukai. Saat ini, campuran biner juga telah digunakan sebagai fluida kerja, karena keterbatasan sifat termofisik fluida kerja murni membatasi kapasitas perpindahan panas LHP. kinerja pipa panas dengan campuran azeotropik etanol-air dan air murni diselidiki secara eksperimental oleh Jouhara et al.

Tujuan Umum

Dapat mengetahui cara

mangatasi icing pada pesawat dengan menggunakan

perpindahan panas system loop heat pipe (LHP) dengan

campuran etanol-air sebagai fluida kerja

Rumusan Masalah

Bagaimana mengatasi icing pada pesawat di bawah kondisi suhu negatif, menggunakan

perpindahan panas sistem loop heat pipe dengan campuran

etanol-air sebagai fluida kerja

Persamaan Reduksi

Resistensi termal efektif yang ditawarkan oleh LHP dari evaporator ke kondensor

umumnya digunakan untuk mengevaluasi efisiensi perpindahan panas, yang

didefinisikan sebagai:

….(1) ….(2) ….(3)

 

Dengan asumsi tidak ada kehilangan panas

melalui isolasi di zona pemanasan, (Q) adalah beban panas yang diterapkan ke evaporator, yang dihitung dengan

mengalikan arus (I) dan tegangan (U),

seperti yang ditunjukkan pada Persamaan.

(4).

….(4)

 

Persamaan Reduksi

Ketidakpastian standar untuk beban panas dapat dinyatakan sebagai berikut:

….(5)

 

Ketidakpastian standar untuk ketahanan

termal bisa dihitung dengan rumus:

…(6)

 

Persamaan Reduksi

untuk menghasilkan tekanan kapiler yang cukup sesuai dengan kehilangan tekanan total dinyatakan oleh Persamaan. (7).

….(7)

 

Skema

Kesimpulan

(1) Untuk secara efektif menggunakan sifat transpor termofisik air yang lebih baik dan menghindari masalah pembekuannya dibawah kondisi suhu negatif, campuran etanol-air diambil sebagai fluida kerja dalam LHP yang dirancang untuk anti-icing pesawat. Ini memberikan ide baru untuk realisasi penerapan

LHP pada anti-icing pesawat.

(2) Hasil kondisi tunak menunjukkan bahwa LHP dengan konsentrasi campuran

60% memperoleh suhu operasi yang lebih rendah sebesar 178,1 -C dan ketahanan termal yang lebih kecil sebesar 0,26 -C/W pada 300 W, yang mengungkapkan

konsentrasi campuran ini memungkinkan LHP untuk mempertahankan performa

transfer panas kondisi tunak yang lebih baik.

Kesimpulan

(3) Hasil variasi sudut transien menunjukkan konsentrasi campuran 60%

memungkinkan sistem untuk beroperasi dengan kuat dan stabil bahkan di bawah orientasi anti-gravitasi, dan mengurangi waktu respons total menjadi 60,16 menit, yang kurang dari 40%, 80% dan kelompok 100% masing-masing sekitar 8,38%,

20,14%

dan 30,18%.

(4) LHP dengan konsentrasi campuran 60% mencapai distribusi suhu tertinggi pada sayap pada -20-, lebih tinggi dibandingkan kelompok 40%, 80% dan 100% sekitar 12,2 -C, 17,7 -C dan 31,8 -C, masing-masing. Berdasarkan keunggulan kinerja

stabil dan sementara, konsentrasi 60% dianggap sebagai pilihan yang paling

masuk akal.

Terima Kasih