Download - Rumus Empiris Untuk Pipa Dan Tabung
-
8/17/2019 Rumus Empiris Untuk Pipa Dan Tabung
1/3
Rumus Empiris untuk Pipa dan Tabung
Dalam analisis penyelesaian soal-soal
konveksi dapat dilakukan dengan cara
analitis. Tetapi, ada kalanya cara analitisterlalu merepotkan, sehingga dibutuhkan
korelasi empiris agar menjadi lebih
praktis. Berikut adalah beberapa rumus
empiris yang penting dan berguna,
sambil ditunjukkan batasannya.
Gambar 1. PipaSumber : J. P. Holman Heat Transfer Edisi Enam
Bulk TemperaturePertama-tama, perlu diperhatikan konsep suhu limbak bulk temperature! yang sangat
penting dalam soal-soal perpindahan kalor yang melibatkan aliran dalam saluran
tertutup. "uhu limbak menunjukkan #nergy rata-rata. $adi untuk aliran tabung seperti
pada Gambar 1, energi total yang ditambahkan dapat dinyatakan dengan persamaan di
ba%ah.
q= ḿCp(T b2−T b1)
&alor d' yang ditambahkan dalam panjang di((erensial d) dapat dinyatakan dengan beda
suhu limbak atau dengan koe(isien perpindahan kalor
dq= ḿ.Cp.dTb=h (2πr ) . d x .(T w−T b)
di mana T% dan Tb masing-masing adalah suhu dinding dan suhu limbak pada posisi )
tertentu. Perpindahan kalor total dapat juga dinyatakan sebagai
q=h . A .(T w −T b)av ¿
di mana * ialah luar permukaan perpindahan kalor.
+ntuk aliran turbulen berkembang penuh dalam tabung licin disarankan persamaan
berikut
Nud=0,023ℜd0,8 Pr
n
+ntuk persamaan ini si(at-si(at ditentukan pada suhu limbak, dan nilai eksponen n adalah
sebagai berikut
Persamaan a! berlaku untuk aliran turbulen yang sudah berkembang penuh dalam
tabung licin, untuk (luida dengan angka Prandtl berkisar antara , sampai 1 dan
dengan perbedaan suhu moderat antara dinding dan (luida. Persamaan lain dengan hasil
lebih tepat untuk aliran turbulen dalam tabung licin ditunjukkan oleh persamaan/
-
8/17/2019 Rumus Empiris Untuk Pipa Dan Tabung
2/3
Nu=0,0214 (ℜ0,8−100 ) Pr0,4 ¿
untuk ,0Pr1,0 dan 12e0)1 atau
Nu=0,012 (ℜ0,87−280) Pr0,4
untuk 1,0Pr0 dan 32e1
Gambar 2. Pengaruh pemanasan pada profl kecepatan aliran laminar dalam tabung.
Sumber : J. P. Holman Heat Transfer Edisi Enam
$ika terdapat beda suhu yang cukup besar didalam aliran itu, maka ada kemungkinan
terjadi perbedaan si(at-si(at (luida pada dinding tabung dan aliran tengah. +ntuk
memperhitungkan variasi si(at-si(at disarankan rumus berikut
Nud=0,027ℜd0,8 Pr
1
3 ( μ μw )0,4
"emua si(at ditentukan pada suhu limbak, kecuali μw yang ditentukan pada suhu
dinding.
Persamaan ! 4 0! berlaku untuk aliran yang sudah sepenuhnya turbulen didalam
tabung. Pada bagian masuk, dimana aliran belum berkembang disarankan rumus berikut
Nud=0,036ℜd0,8
Pr1
3 ( d L )0,055
untuk 156d
di mana 5 ialah panjang tabung dan d diameternya. "i(at-si(at pada persamaan !
ditentukan pada suhu limbak rata-rata.
Aliran Menyilang Silinder dan Bola
Pola aliran dan pembentukan lapisan-batas pada oleh aliran yang menyilang silinder atau
bola menentukan karakteristik perpindahan kalor. Pada saat gradien kecepatan aliran
(luida di permukaan benda menjadi nol maka aliran tersebut mencapai titik pisah.
&oe(isien perpindahan kalor konveksi akan minimum pada titik pisah dan pada daerah di
mana lapisan batas mengalami transisi dari laminar menjadi turbulen.
+ntuk mencari koe(isien perpindahan kalor rata-rata pada aliran menyilang silinder dan
bola, digunakan korelasi berikut/
Nudf =hd
k f =C (u∞dν f )
n
Pr
1
3
di mana C dan n merupakan konstanta hasi eksperimen yang ditentukan berdasarkan
bentuk geometri silinder 6 bola dan jenis aliran (luida. 7ariabel dengan subskrip f sepertikonduktivitas termal, k dan viskositas kinematis, ! dievaluasi pada suhu film. "elain
-
8/17/2019 Rumus Empiris Untuk Pipa Dan Tabung
3/3
ambar 3. Nomeklatur rangkuman. (a) tabung baris segaris, (b) tabung baris selang seling. (umber : J. P. Ho
umber # )Holman, $%&%
persamaan di atas, terdapat beberapa persamaan empiris yang lebih akurat diajukan oleh
beberapa peneliti berlaku pada jenis aliran, jenis (luida, dan bentuk geometri benda
tertentu.
Aliran Menyilang Rangkunan Tabung (Tube Bank)
Perpindahan kalor pada rangkuman tabung, oleh Grimson direpresentasikan dengan
persamaan/
Nudf =hd
k f =C (u∞dν f )
n
Pr
1
3
8ilai kosntanta C dan eksponen n diberikan berdasarkan tipe rangkuman tabung, jenis
aliran (luida, dan jumlah baris dalam rangkuman tabung.
Bilangan 2eynold didasarkan atas kecepatan maksimum yang terjadi pada rangkunan
tabung, yaitu kecepatan melalui bidang aliran yang minimum. 5uas bidang ini
bergantung dari susunan geometri tabung.+ntuk aliran pada rangkuman tabung segaris/
umax=u∞sn
sn−d
+ntuk aliran pada rangkuman tabung selang-seling/
umax=
u∞(sn/2)
[ (sn/2)2+S p2 ]1
2−d