pengantar perpindahan panas konveksi
DESCRIPTION
materi tentang perpindahan panas konveksi,ni guys bila kamu sedang mencari materi tentang perpindahan panas konveksi mungkin materi ini bisa menjadi solusinya,,TRANSCRIPT
Perpindahan Panas Konveksi
Pengantar
OUTLINE Minggu ke-
Pokok Bahasan dan Sub Pokok Bahasan
1 Kontrak belajarPengantar perpindahan panas
2 Perpindahan panas konduksi steady-state satu arah pada permukaan datar, silinder, dan bola
3 Konsep tahanan panas dan tebal isolasi kritis
4 Perpindahan panas pada permukaan yang diperluas
5 Perpindahan panas konduksi unsteady-state
6 Metode numeris pada perpindahan panas konduksi
7 Fundamentals of convection
UTS
Pengantar
KONDUKSI
KONVEKSI
RADIASI
PERPINDAHAN PANAS
KONVEKSIPerpindahan panas yang terjadi jika cairan atau gasyang suhunya tinggi mengalir ke tempat yangsuhunya lebih rendah, memberikan panasnya padapermukaan yang suhunya lebih rendah.
Hukum Newton untuk konveksi:
) Th.A.(TQ w
)T(Tw dengan
MEKANISME KONVEKSI
Konduksi dan konveksi memiliki suatu kecenderungan yangmirip karena keduanya sama-sama memerlukan mediumuntuk perpindahan panas.Yang membedakan adalah bahwa pada perpindahan panas
secara konveksi mensyaratkan adanya aliran fluida selamaproses perpindahan panas berlangsung.Perpindahan panas secara konveksi melibatkan mekanisme
yang kompleks.Secara umum dapat dikatakan bahwa laju transfer panas
pada suatu fluida secara konveksi jauh lebih besar jikadibandingkan secara konduksi.Semakin besar kecepatan aliran, semakin besar pula laju
perpindahan panas.
Pengalaman empiris menunjukkan bahwa perpindahan panassecara konveksi sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat fisis fluidayang meliputi:
1. viskositas dinamis (µ),2. konduktivitas termal (k),3. densitas (ρ),4. kapasitas panas (Cp), dan5. kecepatan aliran (v).
Selain sifat-sifat fisis fluida, perpindahan panas secarakonveksi juga dipengaruhi oleh geometri dan kekasaranpermukaan padatan, termasuk juga tipe aliran (turbulensialiran).Karena begitu banyaknya variabel yang terlibat, maka dapat
dikatakan bahwa perpindahan panas secara konveksi adalahmekanisme perpindahan panas yang paling kompleks jikadibandingkan dengan konduksi atau radiasi.
Koefisien Perpindahan Panas Konveksi (h)
) Th.A.(TQ w
Tidak seperti nilai k yang spesifik untuk setiap bahan, nilaih sangat variatif tergantung sistemnya.
Pada prinsipnya nilai h ditentukan oleh:1. Turbulensi sistem/olakan2. Sifat fisis dari fluida (sifat fisis umumnya dipengaruhi
oleh suhu)
Secara umum untuk suatu sistem aliran fluida, nilai hdapat ditentukan jika distribusi suhu di sepanjang alirandiketahui :
TT
hw
0y
fluidy
Tk
Nilai h juga sering dinyatakan dalam suatu bilangan takberdimensi yang dikenal dengan bilangan Nusselt (Nu).
dengank : konduktivitas termal fluidaLc : panjang karakteristik
Bilangan Nusselt ini merupakan representasi dari rasio antaralaju perpindahan panas secara konveksi dengan konduksipada sistem fluida yang sama. Semakin besar bilanganNusselt, konveksi semakin efektif.
k
hLNu c
KLASIFIKASI ALIRAN FLUIDAPerpindahan panas konveksi sangat tergantung dari aliran
fluida.Pada kenyataannya, terdapat begitu banyak permasalahan
yang berkaitan dengan aliran fluida, dan akan sangatmembantu ketika beberapa permasalahan tersebutdiklasifikasikan dalam beberapa kelompok untukmempermudah peninjauan dan penyelesaiannya.
1.Viscous versus inviscid flow2. Internal versus external flow3.Compressible versus incompressible flow4.Laminar versus turbulent flow5.Natural (or unforced) versus forced flow6.Steady versus unsteady flow7.one-, two-, and three-dimensional flows
VELOCITY BOUNDARY LAYER
VELOCITY BOUNDARY LAYER
Rasio tebal lapisan batas untuk velocity dan thermal boundarylayer menghasilkan suatu bilangan tak berdimensi yang disebutbilangan Prandtl (Pr).
dengan
k
Cp.
heat ofy diffusivitmolecular
momentum ofy diffusivitmolecular Pr
termalsdifusivita.
kinematis viskositas
Cp
k
PENURUNAN PERSAMAAN DIFERENSIALUNTUK PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI
Asumsi yang diambil meliputi:1. aliran bersifat steady2. aliran dalam 2 dimensi (arah x dan arah y)3. fluida yang ditinjau adalah fluida newtonian dengan sifat-sifat
fisis tidak berubah terhadap suhuHukum konservasi massa (kontinuitas)
Hukum konservasi momentum
Hukum konservasi energi
dengan
Penyelesaian persamaan secara simultan menghasilkan:
Velocity boundary layer thickness:
Local friction coefficient:
Local Nusselt number:
Thermal boundary layer thickness:
KONVEKSIKonveksi alam/konveksi bebas (natural convection):
Fluida mengalir secara alamiah/ tidak dipompa/tidak
dihembus. Fluida dapat mengalir secara alamiah
karena adanya perubahan sifat fisis (terutama rapat
massanya)
Konveksi paksaan (forced convection):
Fluida mengalir karena dipompa/ditekan
Contoh: alat penukar kalor (HE)
Konveksi alam/konveksi bebas (natural convection):
Konveksi paksaan (forced convection):
Dibedakan menjadi external forced convection
dan internal forced convection