Fenomena Aliran dan Gelembung Flow Boiling pada Fins dengan Fluida Kerja Dielektrik

Abstract

Dalam beberapa tahun terakhir, pemanfaatan fin dalam manajemen termal peralatan industri telah meningkat secara signifikan. Salah satu strategi yang sering digunakan untuk meningkatkan koefisien perpindahan kalor dari fin adalah melalui penerapan metode flow boiling. Dalam situasi ini, pembentukan gelembung dianggap sebagai faktor penting yang berpengaruh. Metode eksperimental melibatkan beberapa komponen, seperti flow boiling channel, kondensor, reservoir, pompa, sistem perpipaan, dan penggunaan cairan dielektrik HFE-7100 sebagai fluida kerja. Pada evaporator, dipasang heater yang dapat disesuaikan beban panasnya dengan menggunakan voltage regulator. Selanjutnya, pompa yang dipasang juga memungkinkan untuk merubah fluks massa dengan menggunakan flow meter. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa pengaturan fluks massa dalam kondisi flow boiling memiliki dampak signifikan terhadap pembentukan gelembung. Pengaturan fluks massa tertentu dapat mengurangi jumlah gelembung yang terbentuk, sementara peningkatan fluks massa cenderung meningkatkan jumlah gelembung yang terjadi. Namun, pada fluks massa yang lebih tinggi, gelembung yang terlepas dari permukaan fin bergerak dengan cepat, yang mengakibatkan terhambatnya pembentukan lapisan film di permukaan fin. Hal ini berpotensi mempercepat efisiensi transfer panas dari permukaan fin ke fluida sekitarnya. Oleh karena itu, pengendalian fluks massa menjadi faktor penting dalam meningkatkan efisiensi termal pada permukaan fin. Fenomena ini mengindikasikan peningkatan kinerja sistem pendingin karena jumlah gelembung yang dihasilkan lebih banyak. Selain itu, selama eksperimen, teramati bahwa terjadi perubahan dalam perilaku gelembung. Ketika koefisien perpindahan panas meningkat, jumlah gelembung yang dihasilkan juga meningkat namun dengan periode pelepasan yang lebih singkat.

In recent years, the utilization of fins in the thermal management of industrial equipment has significantly increased. One of the strategies often used to enhance the heat transfer coefficient of fins is the application of flow boiling methods. In this situation, bubble formation is considered an important influencing factor. The experimental method involves several components, such as the flow boiling channel, condenser, reservoir, pump, piping system, and the use of dielectric fluid HFE-7100 as the working fluid. In the evaporator, a heater is installed whose heat load can be adjusted using a voltage regulator. Additionally, the installed pump allows for changes in mass flux using a flow meter. Experimental results show that mass flux regulation under flow boiling conditions has a significant impact on bubble formation. Certain mass flux settings can reduce the number of bubbles formed, while an increase in mass flux tends to increase the number of bubbles that occur. However, at higher mass flux, bubbles released from the fin surface move quickly, which hinders the formation of a film layer on the fin surface. This potentially accelerates the heat transfer efficiency from the fin surface to the surrounding fluid. Therefore, mass flux control becomes an important factor in improving the thermal efficiency of the fin surface. This phenomenon indicates an improvement in the cooling system's performance due to the greater number of bubbles produced. Additionally, during the experiment, changes in bubble behavior were observed. When the heat transfer coefficient increases, the number of bubbles produced also increases but with a shorter release period.