konveksi paksa kelompok 2 fix
DESCRIPTION
Just download file that i wantTRANSCRIPT
KONVEKSI PAKSACreated by :
Group 2 (5 EGB)
Maya Elvisa
Raden Innu Romi Fahlevi
KONVEKSI PAKSA
Berdasarkan sumber gerakan fluida konveksi dibagi lagi menjadi konveksi
paksa dan konveksi alamiah. Konveksi paksa terjadi jika gerakan
fluida disebabkan oleh suatu sumber gerak eksternal, misalnya
pompa, fan, atau juga angin.
Perpindahan kalor konveksi yang terjadi dari
permukaan panas ke udara sekitarnya
Berdasarkan hukum pendinginan Newton laju perpindahan kalor konveksi dinyatakan dengan Persamaan :
Dengan :
h = koefisien perpindahan kalor konveksi, W/m2.°C
A = luas permukaan perpindahan kalor, W/m2.°C
Ts = temperatur permukaan, °C
T∞ = temperatur fluida, °C
BILANGAN TAK BERDIMENSI PADA KONVEKSI PAKSA
1. Bilangan Nuselt
Bilangan Nusselt menyatakan perbandingan antara perpindahan kalor konveksi pada suatu lapisan fluida dibandingkan dengan perpindahan kalor konduksi pada lapisan fluida tersebut.
Dimana :
h = koefisien perpindahan panas konveksi
D = panjang karakteristik
k = konduktivitas bahan
k
hDNNu
BILANGAN TAK BERDIMENSI PADA KONVEKSI PAKSA
2. Bilangan Reynolds
Pada aliran laminar molekul molekul fluida mengalir mengikuti garis-garis aliran secara teratur. Aliran turbulen terjadi saat molekul-molekul fluida mengalir secara acak tanpa mengikuti garis aliran. Aliran transisi adalah aliran yang berada di antara kondisi laminar dan turbulen, biasanya pada kondisi ini aliran berubah-ubah antara transien dan turbulen sebelum benar-benar memasuki daerah turbulen penuh.
Dimana;
D = diameter
v = laju alir
ρ = densitas
µ = viskositas
Nilai bilangan Reynolds yang kecil (< 2100) menunjukkan aliran bersifat laminar sedangkan nilai yang besar menunjukkan aliran turbulen(> 4000).
Dv
N Re
BILANGAN TAK BERDIMENSI PADA KONVEKSI PAKSA
3 Bilangan Prandtl
Bilangan tak berdimensi selanjutnya adalah Bilangan Prandtl yang merupakan perbandingan antara ketebalan lapis batas kecepatan dengan ketebalan lapis batas termal.
Cp adalah kalor spesifik fluida, dan k adalah konduktivitas termal, dan µ adalah viskositas
KONVEKSI PAKSA DALAM PIPA DENGAN ALIRAN LAMINAR
Dimana NRe < 2100, dapat digunakan persamaan Sieder dan Tate
Dimana;
= Bilangan Nusselt
= Bilangan Prandtl
= Bilangan Reynold
D = diameter pipa
L = panjang pipa
µb = viskositas fluida pada suhu rata rata
µw = viskositas fluida pada suhu dinding
14,03
1
PrRe86,1
w
baNu L
DNN
k
DhN
k
hDNNu
k
cN pPr
Dv
N Re
KONVEKSI PAKSA DALAM PIPA DENGAN ALIRAN TURBULENT
Untuk NRe >6000 ; 0,7 < NPr < 16000 dan L/D > 60
Dimana;
= Bilangan Nusselt
= Bilangan Prandtl
= Bilangan Reynold
D = diameter pipa
L = panjang pipa
µb = viskositas fluida pada suhu rata rata
µw = viskositas fluida pada suhu dinding
14,0
3
1
Pr8,0
Re027,0
w
bLNu NN
k
DhN
k
hDNNu
k
cN pPr
Dv
N Re
KONVEKSI PAKSA MELINTASI PERMUKAAN RATA
Pada bagian ini dibahas tentang perpindahan kalor dan gaya hambat (drag force) yang terjadi saat fluida melintasi suatu permukaan rata.
sifat fluida bervariasi terhadap temperatur, maka untuk penentuan sifat-sifat fluida pada perhitungan didasarkan pada temperatur film (Tf), yaitu :
Aliran Laminer
Koefisien gesek rata-rata untuk aliran laminar adalah :
Bilangan Nusselt rata-rata untuk aliran laminar adalah :
Aliran Turbulent
Pada aliran turbulen koefisien gesek rata-rata adalah :
sedangkan bilangan Nusselt rata-rata untuk aliran turbulen adalah :
Kombinasi Aliran Laminar dan Turbulent
Seringkali pada aliran melintasi plat rata, panjang plat melebihi panjang kritis sehingga aliran telahturbulen namun masih belum cukup panjang untuk dapat mengabaikan aliran laminar, digunakan persamaan koefisien gesek rata-rata :
serta bilangan Nusselt rata-rata
KONVEKSI PAKSA DALAM ALIRAN MELINTANG DAN BOLA
Secara praktis sering ditemui aliran melintang silinder dan bola, misalnya pada penukar kalor jenis aliran silang.
Untuk Re < 2´105 maka aliran yang terjadi adalah laminar Re > 2´105 aliran yang terjadi adalah aliran turbulen. Bilangan Nusselt rata-rata untuk aliran melintang silinder ditentukan menggunakan persamaan Churchill Bernstein :
Untuk aliran melintang bola digunakan persamaan Whitaker
APLIKASI PERPINDAHAN PANAS
• Sistem suplai air panas
SOAL
1. Udara dingin pada temperatur 10°C dipaksakan melalui plat tipis yang memiliki temperatur 40°C. Koefisien perpindahan kalor (h) = 30 W/(m2. °C).Tentukan laju aliran dari plat ke udara melalui plat dengan luas permukaan A = 2 m2.
PENYELESAIAN
Diberikan: Tf = 10°C, Tw = 40°C, dan h = 30 W/(m2.°C).
Kemudian aliran kalor yang melalui luasan A = 2 m2 menjadi:
SOAL
2. Udara atmosfir pada temperatur 10°C melaju dengan kecepatan 5 m/s melalui tabung berdiameter luar (outside diameter = OD) 1 cm dan panjang 5 m dimana bagian permukaan dipertahankan pada temperature 110°C, sebagaimana di ilustrasikan pada gambar dibawah. Tentukan laju aliran kalor dari permukaan tabung ke udara atmosfir.
PENYELESAIAN
Perpindahan kalor pada luasan A yang berada di bagian permukaan luar tabungA = p.D.L = p x 0,01 m x 5 m = 0,05 p = 0,157 m2
Untuk konveksi paksa yang melewati diameter tabung D = 0,01 m dengan Vm = 5 m/s, koefisien perpindahan kalor diantara permukaan luar dengan udara atmosfir seperti ditunjukkan dalam table 1.1 dimana h = 85 W/(m2.°C). Persamaan 1.3 digunakan untuk menghitung fluks kalor, diketahui Tf = 10 °C, Tw = 110°C, dan h = 85 W/(m2.°C),
sehingga q diperoleh dengan :
q = h (Tw - Tf)
= 85 W/(m2.°C) x (110 - 10) °C = 8500 W/m2
Laju aliran kalor yang melewati A = 0,05 p m2 menjadi :
Q = q.A
= 8500 W/m2 x 0,05 p m2
= 1335,18 W = 1,335 kW
DANKE…..