pinpan - pengantar konveksi
Post on 14-Apr-2018
254 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
1/12
Pengantar Konveksi
q = h (Ts-T)
h = Koefisien Konveksi Lokal
q = Fluks Panas Konveksi = q/A = W/m2
q = Laju Perpindahan Panas Konveksi (W)
Efek perpindahan panas konveksi lokal dan total (menyeluruh), (a) Bentuk Permukaan
Sembarang, (b) Plat Rata
(a) q = q . dAs
Laju perpindahan panas menyeluruh pada permukaan sembarang yaitu gambar (a)
Ditentukan Koefiesien Perpindahan panas rata-rata,
Jadi Hubungan antara koefisien perpindahan panas rata-rata dengan perpindahan panas lokal
dapat kita lihat dari 2 persamaan diatas.
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
2/12
Untuk Plat Rata (gbr b.)
Didapat :
Contoh Soal :
Hasil percobaan untuk koefisien pindahan panas lokal hx untuk aliran yang terjadi melalui
plat rata, dimana permukaan plat tersebut benar-benar besar, memberikan hasil, yaitu :
Tentukanlah persamaan tentang rasio atau perbandingan koefisien perpindahan panas rata-rata
untuk plat sepanjang x dengan koefisien perpindahan panas lokal juga untuk x.
Penyelesaian
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
3/12
Tunjukkanlah secara kualitatif variasi dari perubahan sebagai fungsi dari x
LAPISAN BATAS KONVEKSI
Lapisan batas konveksi terdiri dari dua jenis yaitu lapisan batas kecepatan dan lapisan batas
termal.
1. LAPISAN BATAS KECEPATAN
Gambar di atas menunjukkan lapisan batas kecepatan pada pelat rata.
Untuk aliran eksternal, persamaan untuk koefisien gesekan yaitu:
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
4/12
Sedangkan nilai untuk atau tegangan geser adalah sebagai berikut dimana adalah nilaiviskosotas dinamik.
Di dalam lapisan batas kecepatan, gradien kecepatan pada permukaan pelat rata tergantung
pada jarak x dari ujung terdepan pelat. Oleh karena itu, tegangan geser pada permukaan dan
koefisien gesekan juga tergantung pada x.
2. LAPISAN BATAS TERMAL
Gambar di atas menunjukkan lapisan batas termal pada pelat rata.
Pada jarak x dari ujung plat, fluks panas permukaan lokal akan diperoleh dengan
menggunakanFouriers Law pada fluida dengan y = 0. Maka:
Berdasarkan hukum Newton tentang pendinginan, diketahui:
Setelah disubstitusikan diperoleh formula sebagai berikut.
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
5/12
Aliran Laminar dan Aliran Turbulen
Lapisan Batas Kecepatan Aliran Laminar dan Aliran Turbulen
Velocity boundary layer development on a flat plate
Kriteria transisi pada pelat rata dalam aliran paralel :
Aliran laminar < 5 x 105 < Aliran turbulen
Lapisan Batas Thermal Aliran Laminar dan Aliran Turbulen
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
6/12
The Boundary Layer Equations
Consider concurrent velocity and thermal boundary layer development for steady,
twodimensional, incompressible flow with constant fluid properties and negligible body
forces.
boundary layer approximations.
Velocity Boundary Layer:
Thermal Boundary Layer:
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
7/12
Asal-usul korelasi empiris
I.E =
Isolasi
E
Eksperimen untuk mengukur koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata
log
log ReL log ReL
pada
Plat rata dalam aliran pararel
Aliran Laminar
koefisien gesekan lokal
I
L
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
8/12
Bilangan nusselt lokal
Dengan koefisien gesekan ratarata
Aliran Turbulen
Dari eksperimen diketahui bahwa koefisien gesekan lokal untuk bilangan Reynolds adalah
antara 5 x 105 dan 107
Bilangan Sherwood lokal adalah
Shx = StmRexSc =
Kondisi Lapisan Batas Campuran
Daerah laminar ( 0 x xc ) dan daerah turbulen ( xc < x < L )
( )
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
9/12
Atau
Aliran eksternal
Rumus Zhukauskas untuk menghitung koefisien konveksi rata-rata :
Aliran Eksternal
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
10/12
The characteristic length for a circular cylinder or sphere is taken to be the external diameter
D. Thus, the Reynolds number is defined as ReD where is the uniform velocity of the fluid as
it approaches the cylinder or sphere. The critical Reynolds number for flow across a circular
cylinder or sphere is about Recr 2 x 105. That is, the boundary layer remains laminar for
about Re 2 x105
and becomes turbulent for Re 2 x105
.
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
11/12
-
7/27/2019 PINPAN - Pengantar Konveksi
12/12
top related