Reaktor pirolisis ini menggunakan sistem perpindahan panas multi–control volume yang saling berinteraksi secara termal diantaranya fluida gas buang, pipa helical (solid), kohe, ruang bakar di sisi kanan dan kiri reaktor. Multi control volume yang dianalisis dalam perpindahan panas ditunjukkan pada Tabel 4.2.
Tabel 4. 2 Multi control volume
| Control volume | Perpindahan panas |
| Fluid (gas buang) | Melepaskan panas ke dinding pipa melalui konveksiLaju perpindahan panas dipengaruhi oleh Vin → Re → Nu |
| Solid (ketebalan pipa helical) | Menerima panas dari : gas buang (konveksi) Ruang bakar kanan dan kiri (konveksi eksternal) Mendistribusikan panas melalui konduksi (aksial dan radial)Melepaskan panas ke kohe |
| Solid (kohe) | Menerima panas dari pipa helical dan ruang bakar (kanan dan kiri)Mengalami akumulasi energi untuk proses pirolisisTemperatur bersifat tidak seragam |
| Fluid (ruang bakar kanan dan kiri) | Bertindak sebagai sumber panas eksternalKontribusi panasnya mempengaruhi temperatur dinding pipa helical (solid) dan distribusi temperatur kohe |
Gambar 4. 13 Distribusi temperature pada gas buang
Berdasarkan Gambar 4. 13, kontur temperature gas buang mengalami penurunan secara bertahap mulai dari inlet menuju outlet (Tin = 618 K, Tout = 586.63 K, Twall = 594.29 K). Fenomena ini mencerminkan terjadinya proses perpindahan panas yang intensif dari gas buang menuju wall pipa helical (solid) sekitarnya sepanjang lintasan pipa helical. Seiring dengan bertambahnya jarak aliran, gas buang ini mengalami pelepasan panas secara kontinyu melalui mekanisme konveksi paksa dari fluida ke wall pipa helical (solid). Panas yang diterima dinding selanjutnya ditransfer melalui konduksi di dalam material pipa dan kemudian dilepaskan ke media di sekitarnya (kohe dan ruang bakar). Penurunan temperatur ini salah satunya disebabkan karena karakteristik geometri pipa helical. Kelengkungan pipa menimbulkan gaya sentrifugal yeng menyebabkan adanya Dean vortices yaitu aliran sekunder yang bergerak secara radial (Chang et al., 2020). Aliran sekunder ini meningkatkan pencampuran fluida dari arah inti ke dinding dan sebaliknya, sehingga lapisan batas termal menjadi lebih tipis dan laju pelepasan panas meningkat (Leong et al., 2022).
Pada Gambar 4. 15 terlihat bahwa sebagian dinding kohe yang tidak berimpit dengan ruang bakar diset sebagai adiabatik, sedangkan dinding yang berimpit langsung dengan ruang bakar kanan dan kiri diset sebagai coupled wall untuk merepresentasikan perpindahan panas konjugasi. Hasil distribusi temperatur menunjukkan bahwa temperatur lokal kohe pada zona coupled relatif lebih rendah dibandingkan zona adiabatik. Perpindahan panas pada dinding kohe yang berimpit dengan ruang bakar terjadi melalui mekanisme perpindahan panas konjugasi antara solid dan fluida. Arah perpindahan panas ditentukan oleh perbedaan temperatur lokal antara permukaan kohe dan fluida ruang bakar. Pada kondisi tertentu, panas ditransfer dari ruang bakar ke kohe, sedangkan pada kondisi lain panas dari kohe dapat dilepaskan kembali ke fluida ruang bakar. Interaksi dua sumber panas ini menyebabkan distribusi temperatur lokal yang tidak homogen, meskipun secara keseluruhan peningkatan temperatur ruang bakar tetap meningkatkan temperatur bulk kohe. Sedangkan pada zona adiabatic panas yang ditransfer dari pipa helical terperangkap di dalam kohe dan menghasilkan temperatur yang lebih tinggi. Akan tetapi peningkatan temperatur ruang bakar tetap meningkatkan temperatur bulk kohe secara keseluruhan, yang menunjukkan bahwa ruang bakar berkontribusi terhadap peningkatan energi total sistem, sementara pipa helical berperan utama dalam mengatur distribusi panas internal.
