Analisa Perbandingan Performa Air Fan Cooler dengan Sudut Blade 10° dan 14° untuk Heat Exchanger di PT Trans Pacific Petrochemical Indotama

Air fan cooler merupakan salah satu peralatan penukar panas yang banyak digunakan dalam industri proses untuk menurunkan temperatur fluida dengan memanfaatkan aliran udara lingkungan. Kinerja peralatan ini sangat dipengaruhi oleh karakteristik aliran udara yang dihasilkan oleh fan, terutama sudut sudu (blade angle) dan kondisi aerodinamika fan. Pengaturan sudut sudu akan memengaruhi kecepatan dan debit udara yang melewati permukaan penukar panas, sehingga berdampak langsung pada koefisien perpindahan panas dan efektivitas proses pendinginan. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk menganalisis pengaruh variasi sudut sudu fan terhadap performa termal air fan cooler.
Penelitian dilakukan dengan menggunakan dua variasi sudut sudu, yaitu 10° dan 14°, serta mempertimbangkan dua kondisi konstanta aerodinamika fan, yaitu k = 0,6 dan k = 0,8. Parameter yang diukur dan dianalisis meliputi kecepatan udara total (termasuk kontribusi udara ambient), debit aliran udara, temperatur keluaran fluida naphtha, serta laju perpindahan panas. Penentuan nilai koefisien perpindahan panas total dilakukan menggunakan pendekatan resistansi termal dengan memperhitungkan efisiensi sirip (fin efficiency) sebesar 0,75.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa peningkatan sudut sudu dari 10° menjadi 14° memberikan pengaruh yang signifikan terhadap peningkatan performa sistem. Kecepatan udara dan debit aliran udara meningkat secara nyata, yang selanjutnya meningkatkan kemampuan sistem dalam melepaskan panas dari fluida proses. Laju perpindahan panas meningkat dari 4,44 kW pada sudut 10° menjadi 5,39 kW pada sudut 14°, atau mengalami kenaikan sebesar 21,4%. Seiring dengan meningkatnya laju perpindahan panas, temperatur outlet naphtha berhasil diturunkan dari 71,7 °C menjadi 63,9 °C, dengan penurunan sebesar 7,8 °C.
Selain itu, kondisi aerodinamika fan juga terbukti berpengaruh terhadap kinerja sistem. Fan dengan konstanta aerodinamika yang lebih tinggi (k = 0,8) menghasilkan kecepatan dan debit udara yang lebih besar dibandingkan dengan k = 0,6, sehingga memberikan efisiensi pendinginan yang lebih baik. Hal ini menunjukkan bahwa selain sudut sudu, kualitas aerodinamika fan turut menentukan efektivitas proses perpindahan panas.
Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa pengaturan sudut sudu fan merupakan metode yang efektif dan ekonomis untuk meningkatkan kinerja air fan cooler tanpa memerlukan penambahan peralatan utama. Kombinasi sudut sudu 14° dan kondisi aerodinamika fan yang baik memberikan performa pendinginan paling optimal pada sistem yang diuji.

================================================================================

Air fan coolers are heat exchange devices widely used in process industries to lower fluid temperature by utilizing ambient air flow. The performance of this equipment is significantly influenced by the characteristics of the air flow generated by the fan, particularly the blade angle and the fan's aerodynamic conditions. This study aims to analyze the effect of variations in fan blade angle on air velocity, air flow rate, total heat transfer coefficient, heat transfer rate, and naphtha fluid outlet temperature in air fan cooler systems.
Tests were conducted at two blade angle variations: 10° and 14°, considering two fan aerodynamic constants: k = 0.6 and k = 0.8. The parameters measured and analyzed included total air velocity, air flow rate, naphtha outlet temperature, and heat transfer rate. The total heat transfer coefficient was determined using a thermal resistance approach, taking into account a fin efficiency of 0.75.
Test results showed that increasing the blade angle from
10° to 14° significantly increased total air velocity and air flow rate, and increased the heat transfer rate from 4.44 kW to 5.39
kW, a 21.4% increase. The naphtha outlet temperature
decreased from 71.7°C to 63.9°C. The fan aerodynamic

condition with k = 0.8 provided higher performance than k =
0.6 due to higher air velocity and flow rate.
The research results concluded that adjusting the fan blade angle is an effective and economical method for
improving air fan cooler performance without adding major
equipment. This approach can be applied to existing refinery units without requiring prolonged downtime, making it suitable for energy optimization and fuel consumption reduction programs. Furthermore, improved cooling performance has the potential to maintain distillation column operation stability and naphtha product quality. Implementing blade angle adjustment is also relatively easy through mechanical adjustments to the fan hub during routine maintenance. This strategy supports increased equipment reliability, reduces the risk of overheating, and extends the service life of heat exchanger tubes and fins under sustained high-load operating conditions. The combination of a 14° angle and favorable fan aerodynamics provided optimal cooling performance in the tested system.