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