Perpindahan Kalor Konveksi

Devi Permata Sari 1306370884Lukman 1306

Luthfiyah Ainny 1306370852 Muh. A.H. Vinci 1306403390

Sabila Robbani 1306415320

Soal Nomer 3Sebuah silinder vertikal dengan tinggi 1,8 m, diameter 7,5 cm, dan suhu 93C, berada dalam lingkungan dengan suhu 30C.a. Hitunglah kalor yang dilepas melalui konveksi

alami dari silinder ini.b. Dapatkah silinder tersebut diperlakukan

sebagai sebuah plat rata vertikal? Berapakah diameter minimum yang harus dimiliki oleh silinder tersebut agar dapat diasumsikan sebagai sebuah plat rata vertikal?

c. Jika silinder tidak dapat dianalogikan dengan plat rata vertikal, bagaimanakah cara anda menyelesaikan permasalahan di atas?

Asumsi :Sistem silinder vertikalPermukaan isothermalPerpindahan kalor konveksi alami terjadi pada

ruang tertutupFluida yang terdapat didalam ruang tersebut

adalah udara gas ideal

Diketahui :L = 1,8 mD = 7,5 cm = 0,075 mT = 30C = 303,15 KTw = 93C = 366,15 KT = 63 K

D = 0,075 m

L=1,8 m5m

a. Kalor yang dilepas melalui konveksi alami dari silinder

Pada suhu 334,65K, sifat-sifat udara (padaAppendix A5 Holman)

diperoleh:

Mencari Nilai GrL:

Mencari Nilai Nu

Nilai GrPr yang dihasilkan 2,044 x 1010 , maka persamaan yang digunakan

saat rentang GrPr > 109

Nilai h yang didapat, disubtitusikan ke persamaan laju perpindahan kalor :

b. Dapatkah silinder diperlakukan sebagai sebuah plat rata vertikal? Berapa diameter minimum agar dapat diasumsikan sebagai sebuah plat rata vertikal?

Syarat dapat di aplikasikan sebagai silinder plat vertikal :

Perhitungan keberlakuan syarat :

Oleh karena , sistem tidak memenuhi syarat plat rata vertikal.

Diameter minimum agar dapat diasumsikan sebagai sebuah plat

rata vertikal

c. Jika silinder tidak dapat dianalogikan dengan plat rata vertikal, bagaimanakah cara untuk menyelesaikan permasalahan di atas?

Sistem tetap dianggap sebagai silinder vertikal. Perhitungan telah dilakukan pada bagian a. Awalnya, nilai dan perlu dicari. Setelah mengetahui nilai tersebut, properti lainnya diketahui berdasarkan nilai . Selanjutnya mencari nilai karena dibutuhkan dalam perhitungan mencari nilai Nu. Setelah Nu diketahui, nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h) dan laju perpindahan kalor (q) didapat.

Pengecekan bilangan Rayleighnya

Substitusi persamaan kedua pada permukaan silinder isotermal

Menghitung h

Menghitung laju perpindahan kalor

Soal Nomer 7Sebuah sistem pemanas air menggunakan alat penukar kalor jenis selongsong tabung. Uap panas mengalir dalam suatu lintasan selongsong pada suhu 120 0C, sedangkan air masuk pada suhu 30 0C dan melakukan empat lintasan tabung dengan nilai U = 2000 W/m2 0C. a. Hitunglah luas penukar kalor, jika aliran air yang

masuk sebesar 2.5 kg/detik dan air keluar pada suhu 100 0C

b. Jika setelah beroperasi selama beberapa waktu alat penukar kalor tersebut mengalami faktor pengotoran sebesar 0.0002 m2 0C/W, berapakah suhu air yang keluar kondisi tersebut?

Asumsi :Sistem dapat diselesaikan dengan metode efektivitas-NTUAir mengalami penguapan saat mencapai 100oCAir yang masuk merupakan minimum fluidCmin/Cmax 0, karena dalam proses didih, suhu fluida dapat

dikatakan tetap atau fluida bertingkah seakan-akan kalor spesifiknya tak terhingga

Diketahui :mw = 2.5 kg/s

cw = 4180 kJ/kg 0C

Th1 = 120 0C

Tc1 = 30 0C

Tc2 = 100 0CU = 2000 W/m2 0CRf = 0.0002 m2 0C/W

a. Menghitung luas alat penukar kalor

Nilai NTU ini dimasukkan ke dalam rumus NTU sendiri, yaitu:

b. Faktor pengotor mempengaruhi nilai U yang digunakan, sehingga suhu yang keluar menjadi

Sehingga didapatkan nilai NTU

Suhu akhir dari alat penukar panas adalah :