pengantar perpindahan panas konveksi

22
Perpindahan Panas Konveksi Pengantar

Upload: ayatbima

Post on 23-Oct-2015

126 views

Category:

Documents


16 download

DESCRIPTION

materi tentang perpindahan panas konveksi,ni guys bila kamu sedang mencari materi tentang perpindahan panas konveksi mungkin materi ini bisa menjadi solusinya,,

TRANSCRIPT

Page 1: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

Perpindahan Panas Konveksi

Pengantar

Page 2: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

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

Page 3: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

Pengantar

KONDUKSI

KONVEKSI

RADIASI

PERPINDAHAN PANAS

Page 4: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

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

Page 5: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

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.

Page 6: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

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.

Page 7: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

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

Page 8: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

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

Page 9: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi
Page 10: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

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

Page 11: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

VELOCITY BOUNDARY LAYER

Page 12: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

VELOCITY BOUNDARY LAYER

Page 13: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

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

Page 14: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

PENURUNAN PERSAMAAN DIFERENSIALUNTUK PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI

Page 15: Pengantar 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

Page 16: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

Penyelesaian persamaan secara simultan menghasilkan:

Velocity boundary layer thickness:

Local friction coefficient:

Local Nusselt number:

Thermal boundary layer thickness:

Page 17: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

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)

Page 18: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

Konveksi alam/konveksi bebas (natural convection):

Page 19: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

Konveksi paksaan (forced convection):

Dibedakan menjadi external forced convection

Page 20: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi

dan internal forced convection

Page 21: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi
Page 22: Pengantar Perpindahan Panas Konveksi