8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

1/11

08FallKonveksiAlamiah

LTM Perpindahan Kalor

D e p a r t e m e n T e k n i k K i m i aF a k u l t a s Te k n i k U n i v e r s i t a s I n d o n e s i a

Nama : Meidina Sekar Nadisti

NPM : 140655045

Kelompok : 6

!"tline :

• Konveksi Paksa dan Alamiah

• Pendekatan #ertikal Konveksi Alamiah Pelat

$atar• Pendekatan #ertikal Konveksi Alamiah Silinder

1

8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

2/11

8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

3/11

KonveksiAlamiah

(enis aliran laminar ada pada mulana dan kemudian mencapai turbulen pada kondisi

 jarak tertentu dalam pipa, ang bergantung pada sifat%sifat fluida dan beda suhu antara

dinding dan lingkungan. )apisan batas seperti pada gambar di atas memiliki persamaan gerak ang didapatkan dari

diferensial%integral persamaan%persamaan ang melibatkan persamaan energi luar pada

arah x !sepanjang plat" dengan perubahan fluks momentum dan perubahan tekanan di atas

 plat ang terjadi karena perubahan ketinggian dx menghasilkan persamaan gerak untuk 

lapisan batas konveksi bebas '

*etapi penjelasan profil kecepatan tidak berhenti sampai disini,

 butuh informasi mengenai distribusi suhu juga. +alaupun gerakan fluida

 pada konveksi bebas adalah dipengaruhi oleh perubahan densitas,

namun hal ini pengaruhna kecil dan bisa diselesaikan dengan asumsi

 bah$a fluida inkompresibel, sehingga -konstan. Kondisi batas ang

 berlaku untuk distribusi suhu ini aitu '

Gambar 1. Boundar )aer, ertical /lat Plate!sumber' 0olman, (.P.  Perpindahan Kalor)

ehingga persamaan untuk distribusi suhuna didapatkan '

Besarna koefisien perpindahan panas harus didapat dari hasil percobaan. Banak penelidikan

telah dilakukan untuk menentukan koefisien pindah panas itu. (ika berbagai hasil penelidikan itu

dikumpulkan, ternata dapat diperoleh persamaan empiris dalam bilangan%bilangan tanpa dimensi,

8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

4/11

KonveksiAlamiah

salah satu di antarana adalah bilangan Grashof , Grx,  ang dibuat untuk menunjukkan sifat%sifat

konveksi bebas '

Koefisien perpindahan kalor konveksi ang ditinjau dari persamaan perpindahan kalorna,

dengan menggunakan persamaan distribusi suhu seperti ang disampaikan di atas, maka didapatkan '

ehingga persamaan tak berdimensi untuk koefisien perpindahan kalor konveksi rata%rata menjadi '

Angka Grashof merupakan nilai tak berdimensi sebagai perbandingan antara gaya apung dan

gaya viskos dalam aliran konveksi bebas, serupa dengan bilangan 2enold ang juga menatakan jenis

aliran dan transisi dari laminar ke turbulen berdasarkan besarna angka ini. Analisis di atas sebelumna

adalah untuk sistem konveksi bebas pada plat%rata vertikal, sementara itu untuk mendapatkan

 persamaan pada sistem lain, perlu dilakukan eksperimen untuk mendapatkan suhu dan profil kecepatan

ang biasana sulit didapat dengan cara analitis.Koefisien perpindahan kalor konveksi bebas rata%rata untuk berbagai sistem dinatakan dalam

fungsi sebagai berikut '

3i mana subskrip f  merupaka tinjauan dari suhu film ' dan ada bilangan tak berdimensi

lagi, angka Rayleigh, berupa perkalian angka Grashof dan angka Prandtl. Angka Grashof !Gr" dan

angka 4usselt !4u" digunakan pada sistem dengan bentuk tertentu& pada plat maka tinjauanna adalah

 panjang plat L dan pada silinder tinjauanna adalah pada diameter d , dan seterusna.

. Konveksi Alamiah pada Plane dan !ilinder "ertikal

3alam sistem bidang datar vertikal, kalor dipindahkan dari bidang vertikal ke sebuah fluida

ang bergerak paralel dengan konveksi alamiahna. Peristi$a ini hana terjadi ketika fluida ang

 bergerak sedikit terkena e#ek gaya konveksi. Anggap fluida mengalir akibat pemanasan, korelasi

4

8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

5/11

8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

6/11

KonveksiAlamiah

 

Berdasarkan persamaan !>" untuk perpindahan kalor lokal pada laminar dengan m -?

 

5ntuk daerah turbulen, m - 1@:

.

$. %ontoh !oal

Constant eat !l"x from #erti$al Plate

n a plant location near a furnace, a net radiant energ flu9 of ;; +@m< is incident on avertical metal surface :.> m high and < m $ide. *he metal is insulated on the back side and painted

 black so that all the incoming radiation is lost b free convection to the surrounding air at :;CD. +hat

average temperature $ill be attained b the plateE

Pendekatan soal ini dengan flu9 panas pada permukaan konstan. Karena kita tidak tahu temperatur

 permukaan, kita harus mengestimasi *f dan propert udara. #stimasi nilai untuk h !konveksi alami"

ialah 1;+@m

8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

7/11

KonveksiAlamiah

dengan 9-:,>m maka'

menghitung h9'

 perpindahan panas turbulen, didapat

atau h9 tidak berubah%ubah dengan 9 kita dapat melakukan pendekatan nilai rata%rata. 4ilai h->,=1

+@m

8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

8/11

KonveksiAlamiah

 pada 1;=,>oD, properti udara ialah

maka,

lalu, menghitung h9

 perbedaan temperatur ang baru ialah

temperatur dinding rata%rata ialah

8

8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

9/11

KonveksiAlamiah

DA&'AR P(!'AKA

/aghri, A., hang, H., and 0o$ell, (. 2., =, 0eat *ransmission, :rd #d. 8cGra$%0ill, 4e$ Hork, 4H.

'

8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

10/11

KonveksiAlamiah

)A*P+RA

)ampiran 1. *abel Properti Konveksi Alamiah

!sumber' 0olman, (.P.  Perpindahan Kalor)

10

8/18/2019 Ltm Perpindahan Kalor Pemicu 2 Konveksi Alami

11/11

KonveksiAlamiah

)ampiran