Makalah Konveksi Paksa

(1)

Makalah Perpindahan Panas

KONVEKSI PAKSA

OLEH:

Kelompok 7

1.

1. Kartika Meilinda Krisna

Kartika Meilinda Krisna

2.

2. Yolanda Desriani

Yolanda Desriani

Kelas: 4 KB

Dosen Pembimbing: Ir. Aida Syarief, M.T

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

2012

(2)

KATA PENGANTAR KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT atas nikmat dan karunia-Nya penyusun dapat

menyelesaikan penyusunan makalah berjudul “

menyelesaikan penyusunan makalah berjudul “KONVEKSI PAKSA

KONVEKSI PAKSA” ini. Salawat dan salam

” ini. Salawat dan salam

juga

juga penyusu

penyusun

n persembahk

persembahkan

an kepada

kepada Nabi

Nabi Besar

Besar Muhamma

Muhammad

d SAW

SAW beserta

beserta keluarga

keluarga,

, sahabat

sahabat

serta pengikutnya sampai akhir zaman.

Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari

kesempurnaan. Untuk itu penulis masih mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun guna penyempurnaan makalah di masa datang.

Dalam penyelesaian skripsi ini penyusun banyak mendapatkan bantuan dan pengarahan

dari berbagai pihak terutama dari dosen pembimbing. Maka pada kesempatan ini penyusun ingin

mengucapan terima kasih yang tulus kepada Ir. Aida Syarief,M.T selaku dosen pembimbing

mata kuliah Perpindahan Panas.

Atas semua bantuan dan bimbingan yang telah diberikan kepada penulis, semoga akan

mendapatkan imbalan yang setimpal dari Allah SWT. Akhir kata penyusun mengharapkan

semoga makalah ini dapat bermanfaat dan berguna baik bagi penyusun maupun bagi pembaca,

Amin.

Palembang,

Palembang, Maret

Maret 2012

2012

Penyusun

(3)

DAFTAR ISI

Kata

Kata Pengant

Pengantar

ar ...

... ...

... ii

Daftar Isi... ii

Bab I Pendahuluan... 1

Bab

Bab II

II Tinjauan

Tinjauan Pustaka...

Pustaka... 3

3 Bab III

Bab III Aplikasi

Aplikasi Perpindah

Perpindahan Pana

an Panas...

s... ...

... 10

10 Bab

Bab IV

IV Penutup...

Penutup... ..

.. 11

11 Daftar Pustaka... 12

(4)

BAB I BAB I

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

I.

I. LATAR BELAKANGLATAR BELAKANG

Perpindahan kalor dari suatu zat ke zat lain seringkali terjadi dalam industri proses. Pada

kebanyakan pengerjaan, diperlukan pemasukan atau pengeluaran kalor, untuk mencapai dan

mempertahankan keadaan yang dibutuhkan sewaktu proses berlangsung. Kalor mengalir dengan

sendirinya dari suhu yang tinggi ke suhu yang rendah. Akan tetapi, gaya dorong untuk aliran ini

ada1ah perbedaan suhu. Bila sesuatu benda ingin dipanaskan, maka harus dimiliki sesuatu benda

lain yang lebih panas, demikian pula halnya jika ingin mendinginkan sesuatu, diperlukan benda

lain yang lebih dingin.

Mekanisme perpindahan kalor dibagi menjadi tiga, yaitu:

1. 1. Perpindahan panas secara konduksi

Perpindahan panas secara konduksi

2. 2. Perpindahan panas secara konveksi

Perpindahan panas secara konveksi

3. 3. Perpindahan panas secara radiasi

Perpindahan panas secara radiasi

Konveksi ialah pengangkutan ka1or oleh gerak dari zat yang dipanaskan. Proses

perpindahan ka1or secara aliran/konveksi merupakan satu fenomena permukaan. Proses

konveksi hanya terjadi di permukaan bahan. Jadi dalam proses ini struktur bagian dalam bahan

kurang penting. Keadaan permukaan dan keadaan sekelilingnya serta kedudukan permukaan itu

adalah yang utama. Lazimnya, keadaan keseirnbangan termodinamik di dalam bahan akibat

proses konduksi, suhu permukaan bahan akan berbeda dari suhu sekelilingnya. Dalam hal ini

dikatakan suhu permukaan adalah T1 dan suhu udara sekeliling adalah T2 dengan Tl>T2. Kini

terdapat keadaan suhu tidak seimbang diantara bahan dengan sekelilingnya. Perpindahan kalor

dengan jalan aliran dalam industri kimia merupakan cara pengangkutan kalor yang paling banyak

dipakai. Oleh karena konveksi hanya dapat terjadi melalui zat yang mengalir,maka bentuk

pengangkutan ka1or ini hanya terdapat pada zat cair dan gas. Pada pemanasan zat ini terjadi

aliran, karena masa yang akan dipanaskan tidak sekaligus di bawa kesuhu yang sama tinggi.

(5)

Oleh karena itu bagian yang paling banyak atau yang pertama dipanaskan memperoleh masa

jenis yang

jenis yang lebih

lebih

1

1 kecil daripada bagian masa yang lebih dingin. Sebagai akibatnya terjadi sirkulasi, sehingga kalor

kecil daripada bagian masa yang lebih dingin. Sebagai akibatnya terjadi sirkulasi, sehingga kalor

akhimya tersebar pada seluruh zat.

Gambar Perpindahan panas konveksi. (a) konveksi paksa, (b) konveksi alamiah,

(c) pendidihan, (d) kondensasi

Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida

oleh pergerakan fluida itu sendiri. Konveksi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu

konveksi alamiahkonveksi alamiah

dan

konveksi paksakonveksi paksa

..

Konveksi alamiahKonveksi alamiah

merupakan pergerakan fluida yang terjadi akibat

perbedaan massa jenis. Bagian fluida yang menerima kalor/dipanasi memuai dan massa jenisnya

menjadi lebih kecil, sehingga bergerak ke atas. Kemudian tempatnya akan digantikan oleh

bagian fluida dingin yang jatuh ke bawah karena massanya jenisnya lebih besar. Sedangkan pada

konveksi paksa

, fluida yang telah dipanasi akan langsung diarahkan tujuannya oleh sebuah

blower

(6)

II.

II. TUJUANTUJUAN

Makalah ini bertujuan untuk memperdalam pengetahuan mahasiswa mengenai konveksi

paksa didalam proses perpindahan panas, sehingga pada akhirnya mahasiswa akan mampu :

1.

1. Menjelaskan mekanisme terjadinya perpindahan panas konveksi

Menjelaskan mekanisme terjadinya perpindahan panas konveksi

2.

2. Menjelaskan film koefisien pada konveksi

Menjelaskan film koefisien pada konveksi

3.

3. Menjelaskan bilangan aliran fluida di dalam pipa

Menjelaskan bilangan aliran fluida di dalam pipa

4.

4. Menghitung panas konveksi dan film koefisien pada aliran fluida

Menghitung panas konveksi dan film koefisien pada aliran fluida

5.

5. Menghitung friksi aliran fluida di dalam pipa

Menghitung friksi aliran fluida di dalam pipa

III.

III. PERMASALAHANPERMASALAHAN

Dalam makalah ini ada beberapa point

Dalam makalah ini ada beberapa point –

– point yang menjadi pokok permasalahan dalam

point yang menjadi pokok permasalahan dalam

perpindahan panas mengenai konveksi paksa yaitu :

a.

a. Bagaimana mekanisme terjadinya perpindahan panas konveksi?

Bagaimana mekanisme terjadinya perpindahan panas konveksi?

b.

b. Bagaimana bilangan aliran fluida di dalam pipa?

Bagaimana bilangan aliran fluida di dalam pipa?

c.

c. Bagaimana film koefisien pada konveksi?

Bagaimana film koefisien pada konveksi?

d.

(7)

BAB II BAB II

TINJAUAN PUSTAKA TINJAUAN PUSTAKA

Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai

Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya.dengan perpindahan partikel-partikelnya. Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida kebagian lain fluida

Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida kebagian lain fluida oleh pergerakanoleh pergerakan fluida itu sendiri. konveksi terjadi karena perbedaan massa jenis dan konveksi hanya terjadi

fluida itu sendiri. konveksi terjadi karena perbedaan massa jenis dan konveksi hanya terjadi pada zat cairpada zat cair dan gas.Untuk menyelidiki perpindahan kalor secara mengalir , digunakan alat konveksiair dan alat dan gas.Untuk menyelidiki perpindahan kalor secara mengalir , digunakan alat konveksiair dan alat konveksi udara. Proses perpindahan kalor

konveksi udara. Proses perpindahan kalor secara konveksi dibedakan menjadi dua yaitu secara konveksi dibedakan menjadi dua yaitu konveksi alamiahkonveksi alamiah dan konveksi paksa. Konveksi alamiah adalah perpindahan kalor yang terjadi secara alami atau

dan konveksi paksa. Konveksi alamiah adalah perpindahan kalor yang terjadi secara alami atau pergerakan fluida yang terjadi akibat perbedaan massa jenis, contoh: pemanasan air.

pergerakan fluida yang terjadi akibat perbedaan massa jenis, contoh: pemanasan air. Bagian fluida yangBagian fluida yang menerima kalor/dipanasi memuai dan massa jenisnya menjadi lebih kecil,

menerima kalor/dipanasi memuai dan massa jenisnya menjadi lebih kecil, sehingga bergerak ke atas.sehingga bergerak ke atas. Kemudian tempatnya akan digantikan oleh bagian fluida dingin yang jatuh ke bawah karena massanya Kemudian tempatnya akan digantikan oleh bagian fluida dingin yang jatuh ke bawah karena massanya jenisnya lebih besar. Pada pem

jenisnya lebih besar. Pada pemanasan air, massa jenis air yang dipanasan air, massa jenis air yang dipanasi mengecil sehinganasi mengecil sehingga air yang panasga air yang panas naik digantikan air yang massa jenisnya lebih besar.Konveksi paksa adalah konveksi yang terjadi dengan naik digantikan air yang massa jenisnya lebih besar.Konveksi paksa adalah konveksi yang terjadi dengan sengaja (dipaksakan),contoh: pada sistem pendingin mesin mobil. Contoh peristiwa konveksi diantaranya: sengaja (dipaksakan),contoh: pada sistem pendingin mesin mobil. Contoh peristiwa konveksi diantaranya: (1).Lampu minyak dan sirkulasi udara

(1).Lampu minyak dan sirkulasi udara diruang tamudiruang tamu (2).Cerobong asap pabrik dan cerobong asap dapur (2).Cerobong asap pabrik dan cerobong asap dapur (3). Terjadinya angin darat maupun angin laut (3). Terjadinya angin darat maupun angin laut

Dalam mempelajari dasar konveksi perhatikan gambar di bawah ini. Dalam mempelajari dasar konveksi perhatikan gambar di bawah ini.

Gambar 1. Konveksi paksa pada aliran fluida dalam pipa Gambar 1. Konveksi paksa pada aliran fluida dalam pipa Pipa di atas mengalami konveksi paksa pada bagian dalam dan luar

Pipa di atas mengalami konveksi paksa pada bagian dalam dan luar pipa. Pada bagian dalam pipapipa. Pada bagian dalam pipa mengalir fluida panas dan pada bagian luar mengalir fluida dingin. Tahanan pada bagian

(8)

dan luar Ro sedangkan temperature bagian dalm dinyatakan dengan Tp

dan luar Ro sedangkan temperature bagian dalm dinyatakan dengan Tp dan diluar pipa Tw. Dalamdan diluar pipa Tw. Dalam keadaan steady, panas yang terjadi :

keadaan steady, panas yang terjadi :

     ((  ))     ((  ))  

Ti adalah temperature fluida panas didalam dan to adalah temperature fluida dingin. Dengan Ti adalah temperature fluida panas didalam dan to adalah temperature fluida dingin. Dengan mengganti symbol tahanan dengan hi dan ho, maka:

mengganti symbol tahanan dengan hi dan ho, maka: q =

q = hi. Ai. ∆tohi. Ai. ∆to kebalikan dari tahanan perpindahan panas

kebalikan dari tahanan perpindahan panas memiliki dimensmemiliki dimensi :i : Btu/(hr)(ft

Btu/(hr)(ft22)(f )(f oodari beda tekanan) dan dari beda tekanan) dan disebut individual film coefisient.disebut individual film coefisient.

Laju Perpindahan kalor Laju Perpindahan kalor

Untuk menyatakan laju perpindahan panas dinyatakan sebagai fluks kalor perhitungannya Untuk menyatakan laju perpindahan panas dinyatakan sebagai fluks kalor perhitungannya Didasarkan atas luas perpindahan panas sehingga fluks kalor didefenisikan sebagai laju perpindahan Didasarkan atas luas perpindahan panas sehingga fluks kalor didefenisikan sebagai laju perpindahan panas persatuan luas dengan satuan Btu / jam s atau Watt / m

panas persatuan luas dengan satuan Btu / jam s atau Watt / m22atas dasar luas bidang tempat berlangsung-atas dasar luas bidang tempat berlangsung-nya aliran kalor.

nya aliran kalor.

Selanjutnya, fluks kalor dihubungkan dengan perbedaan temperature yang ditentukan melalui koefisien Selanjutnya, fluks kalor dihubungkan dengan perbedaan temperature yang ditentukan melalui koefisien perpindahan panas konveksi (konduktans konveksi) h yang didefenisikan sebagai ber

perpindahan panas konveksi (konduktans konveksi) h yang didefenisikan sebagai ber ikut :ikut :

T T h h A A q q

_

_

_

Tw > T Tw > T q = h A (Tw- T q = h A (Tw- T)) Keterangan : Keterangan : q

q = = laju laju perpindahan perpindahan panas panas (Kj/det (Kj/det atau atau W)W) h

h = = koefisien koefisien perpindahan perpindahan panas panas konveksi konveksi (W/m(W/m22..ooC)C) A

A = = luas luas permukaan(ftpermukaan(ft22atau matau m22)) Tw

(9)

Jika h dan



t diketahui , makat diketahui , maka A A q q

dapat dihitung. Untuk sebuah tahanan termal dalam peristiwa dapat dihitung. Untuk sebuah tahanan termal dalam peristiwa

konveksi didefinisikan sebagai berikut : konveksi didefinisikan sebagai berikut :

R = R =

h

1 1 Dimana : R =

Dimana : R = tahanan termal konvektif tahanan termal konvektif h =

h = konduktan konvektif konduktan konvektif Tabel Nilai Kira -

Tabel Nilai Kira - Kira Koefisien PerpindahanKira Koefisien Perpindahan

_–

Kalor KonveksiKalor Konveksi

Koefisien pindah panas digunakan dalam perhitungan pindah panas

Koefisien pindah panas digunakan dalam perhitungan pindah panas konveksi atau perubahan fasekonveksi atau perubahan fase antara cair dan padat.

antara cair dan padat. Koefisien pindah panas banyak dimanfaatkan dalam ilmu termodinamKoefisien pindah panas banyak dimanfaatkan dalam ilmu termodinamika danika dan mekanika serta teknik kimia.

mekanika serta teknik kimia.

        di mana : di mana :

ΔQ = panas yang masuk atau panas yang keluar, W ΔQ = panas yang masuk atau panas yang keluar, W

(10)

A = luas permukaan pindah panas, m2 A = luas permukaan pindah panas, m2

ΔT = perbedaan temperatur antara permukaan

ΔT = perbedaan temperatur antara permukaan padat dengan luas permukaan kontak dengan fluida, Kpadat dengan luas permukaan kontak dengan fluida, K

Dari persamaan di atas, koefisien pindah panas adalah koefisien proporsionalitas antara fluks panas, Q/(A Dari persamaan di atas, koefisien pindah panas adalah koefisien proporsionalitas antara fluks panas, Q/(A delta t), dan perbedaan temperatur, ΔT, yang menjadi penggerak utama perpindahan panas.

delta t), dan perbedaan temperatur, ΔT, yang menjadi penggerak utama perpindahan panas. Satuan SI dari koefisien pindah panas adalah

Satuan SI dari koefisien pindah panas adalah watt per meter persegi-kelvin , W/(m2K). Koefisien pindahwatt per meter persegi-kelvin , W/(m2K). Koefisien pindah panas berkebalikan dengan insulasi termal.

panas berkebalikan dengan insulasi termal.

Pada kasus pindah panas pada pipa yang melingkar, fluks panas

Pada kasus pindah panas pada pipa yang melingkar, fluks panas bergantung pada diameter dalambergantung pada diameter dalam dan diameter luar dari pipa,

dan diameter luar dari pipa, atau tebalnya. Namun jika tebal pipa sangat tipis jika dibandingkan denganatau tebalnya. Namun jika tebal pipa sangat tipis jika dibandingkan dengan diameter dalamnya, maka

diameter dalamnya, maka perhitungannya:perhitungannya:



__  

 

di maka k adalah

di maka k adalah konduktivkonduktivitas termal dari material dinding dan x adalah ketebalan dinding. Penggunaanitas termal dari material dinding dan x adalah ketebalan dinding. Penggunaan asumsi ini bukan berarti

asumsi ini bukan berarti mengasummengasumsikan bahwa ketebalan sikan bahwa ketebalan dinding diabaikan, namun diasumsikan bahwadinding diabaikan, namun diasumsikan bahwa perpindahan panas adalah linier pada satu garis, tidak tersebar

perpindahan panas adalah linier pada satu garis, tidak tersebar dari satu titik di pusat pipa ke dari satu titik di pusat pipa ke segala arahsegala arah penampang melintang pipa.

penampang melintang pipa.

Jika asumsi di atas tidak berlaku, maka koefisien pindah panas

Jika asumsi di atas tidak berlaku, maka koefisien pindah panas dapat dihitung dengan menggunakdapat dihitung dengan menggunakan:an:



__   

_



(()) di mana di adalah diameter dalam dan

di mana di adalah diameter dalam dan do adalah diameter luar.do adalah diameter luar.

Koefisien Perpindahan Panas

Koefisien Perpindahan Panas MenyeluruhMenyeluruh::

Hubungan fluks kalor dengan gaya pendorong ialah sebanding. Dalam aliran kalor gaya dorong adalah Hubungan fluks kalor dengan gaya pendorong ialah sebanding. Dalam aliran kalor gaya dorong adalah Th-Tc. Th adalah temperature rata-rata untuk fluida panas dan Tc adalah temperature rata-rata untuk Th-Tc. Th adalah temperature rata-rata untuk fluida panas dan Tc adalah temperature rata-rata untuk fluida dingin, sehingga hubungan tersebut dapat didefinisikan sebagai berikut:

fluida dingin, sehingga hubungan tersebut dapat didefinisikan sebagai berikut:

T T U U Tc Tc Th Th U U A A q q

_

_

_

_

.. )) (( Keterangan: Keterangan:

A

q

= fluks kalor = fluks kalor U

U = = koefisien koefisien perpindahan perpindahan panas panas menyeluruhmenyeluruh Th

Th = temperature = temperature rata-rata fluida rata-rata fluida panaspanas Tc

Tc = temperature = temperature rata-rata fluida drata-rata fluida dinginingin



(11)

Panas yang dipindahkan pada peristiwa konveksi dapat berupa panas laten dan panas sensible. Panas yang dipindahkan pada peristiwa konveksi dapat berupa panas laten dan panas sensible. Panas laten adalah panas yang menyertai proses perubahan fasa, sedang panas sensible adalah panas yang Panas laten adalah panas yang menyertai proses perubahan fasa, sedang panas sensible adalah panas yang berkaitan dengan kenaikan atau penurunan temperatur tanpa perubahan fasa.

berkaitan dengan kenaikan atau penurunan temperatur tanpa perubahan fasa.

Rumus Empiris untuk aliran dalam pipa/tabung Rumus Empiris untuk aliran dalam pipa/tabung

Besarnya perpindahan kalor yang terjadi

Besarnya perpindahan kalor yang terjadi pada suatu penampang/saluran yang berbentuk pada suatu penampang/saluran yang berbentuk pipa/tabung dapat dinyatakan dengan beda suhu

pipa/tabung dapat dinyatakan dengan beda suhu limbak (bulk temperature):limbak (bulk temperature):

q = m.Cp(Tb

q = m.Cp(Tb22 – – TbTb11) = h.A(Tw) = h.A(Tw – – Tb)Tb)

m = ρ.Um.A m = ρ.Um.A

Untuk mengetahui apakah alirannya laminar atau turbulen

Untuk mengetahui apakah alirannya laminar atau turbulen maka dibutuhkan bilangan Reynoldmaka dibutuhkan bilangan Reynold

Dimana : Dimana :

m

m = = laju laju aliran aliran fluida fluida (kg/s)(kg/s)

Cp

Cp = = Panas Panas jenis jenis (kj/kg.(kj/kg.00C)C)

Tb

Tb = = Suhu Suhu limbak limbak

Tw

Tw = = Suhu Suhu dindingdinding

Um

Um = = Kec. Kec. Rata-rata Rata-rata (m/s)(m/s)

μ μ = Kekentalan (kg/m.s)= Kekentalan (kg/m.s) ρ ρ = Kerapatan (kg/m= Kerapatan (kg/m33     ..U U _m_md d R Ree



(12)

Perpindahan panas dengan konveksi di dalam aliran laminar membahas 3 macam perpindahan Perpindahan panas dengan konveksi di dalam aliran laminar membahas 3 macam perpindahan panas:

panas:

1.

1. Perpindahan Panas Aliran Laminar ke Pelat RataPerpindahan Panas Aliran Laminar ke Pelat Rata

Gambar Perpindahan panas aliran laminar ke pelat datar Gambar Perpindahan panas aliran laminar ke pelat datar

Kecepatan fluida yang mendatangi plat, dan pada tepi lapisan batas , serta diluar lapisan batas OA adalah Kecepatan fluida yang mendatangi plat, dan pada tepi lapisan batas , serta diluar lapisan batas OA adalah Vo.

Vo.

Suhu fluida yang mendatangi plat, dan pada tepi lapisan batas termal, serta diluar lapisan batas termal Suhu fluida yang mendatangi plat, dan pada tepi lapisan batas termal, serta diluar lapisan batas termal O’B adalah T

O’B adalah T

Sifat-sifat fluida berikut ini adalah konstan dan tidak bergantung pada suhu : densitas



, konduktivitas, konduktivitas k k ,, kalor spesifik

kalor spesifik cc p p, dan viskositas, dan viskositas



..

Hubungan persamaan untuk kondisi diatas: Hubungan persamaan untuk kondisi diatas:







.. .. .. 1 1 332 332 ,, 0 0 .. 3 3 3 3 4 4 / / 3 3 o o o o x x V V k k Cp Cp x x x x k k X X h h

















(1) (1) (2) (2) (3)(3) Keterangan:

Keterangan: hx hx = = konduktif konduktif konvektif konvektif pada pada arah arah xx

X

X = = jarak jarak dari dari tepi tepi depandepan

k

k = = konduktivitas konduktivitas termaltermal

x

xoo = jarak a= jarak antara lapisan hidrodinamik dengan lapisan termalntara lapisan hidrodinamik dengan lapisan termal

(1)

(1) = dikenal sebagai angka Nusselt (N= dikenal sebagai angka Nusselt (NNu,xNu,x))

(2)

(2) = dikenal sebagai angka Prandtl (N= dikenal sebagai angka Prandtl (NPrPr))

(3)

(3) = dikenal sebagai angka Reynolds (N= dikenal sebagai angka Reynolds (NRe,xRe,x))

Bila pelat dipanaskan secara

Bila pelat dipanaskan secara keseluruhan dan xo=0, maka penyusunan kembali persamaan keseluruhan dan xo=0, maka penyusunan kembali persamaan tersebut:tersebut:

N

(13)

2.

2. Perpindahan Panas Aliran Laminar didalam tabungPerpindahan Panas Aliran Laminar didalam tabung

Gambar Perpindahan panas aliran

Gambar Perpindahan panas aliran laminar didalam tabunglaminar didalam tabung

Hubungan persamaannya adalah: Hubungan persamaannya adalah:

V

D

Cp

kkL

L

D

Cp

t t

k

r

t t

N

T T m m T T FO FO .. .. .. 4 4 .. .. .. 4 4 .. 2 2 2 2 2 2             Keterangan: N

Keterangan: NFOFO = angka Fourier= angka Fourier

rrmm = jari-jari tabung (m, cm, ft)= jari-jari tabung (m, cm, ft)

ttTT = total waktu pemanasan dan pendinginan (sekon, menit, jam)= total waktu pemanasan dan pendinginan (sekon, menit, jam)

D

D = = diameter diameter tabung tabung (m, (m, cm, cm, ft)ft)

V

V = = kecepatan kecepatan fluida fluida (m/s, (m/s, ft/s)ft/s)

L

L = = panjang panjang lintasan lintasan tabung tabung (m, (m, ft ft ))

Hubungan Angka Fourier dengan Angka Graetz dan Angka Pecklet Hubungan Angka Fourier dengan Angka Graetz dan Angka Pecklet

* Angka Graetz * Angka Graetz kkLL Cp Cp m m N N O O Gz Gz



, , dimana:dimana: 2 2 4 4 VDVD m mOO







Keterangan: N

Keterangan: NGzGz = angka Graetz= angka Graetz

o o

m

= laju aliran massa= laju aliran massa *Angka Pecklet *Angka Pecklet Pr Pr Re Re.. N N N N N N _Pe_Pe



k k Cp Cp V V D D       .. ..



k k V V D D D D Cp Cp V V .. .. .. ..



(14)

Keterangan:

Keterangan:   = defasivitas termal= defasivitas termal

N

NPePe= angka Peclet= angka Peclet

Jadi,hubungan ketiga angka tersebut adalah: Jadi,hubungan ketiga angka tersebut adalah:

Fo Fo Pe Pe Gz Gz N N N N L L D D N N



 



  4 4 3.

3. Perpindahan Panas Aliran Berkembang PenuhPerpindahan Panas Aliran Berkembang Penuh

Distribusi temperatur didefinisikan sebagai berikut: Distribusi temperatur didefinisikan sebagai berikut:

... ... .. 01896 01896 ,, 0 0 .. 09760 09760 ,, 0 0 .. 81904 81904 ,, 0 0 33,,6565 / /



2222,,3131 / /



5353 / /







__ __ __ Gz Gz Gz Gz Gz Gz N N N N N N ee ee ee Ta Ta Tw Tw Tb Tb Tw Tw      

Koefisien perpindahan panas individual (hi) ialah nilai rata-rata di sepanjang pipa itu dan untuk kasus Koefisien perpindahan panas individual (hi) ialah nilai rata-rata di sepanjang pipa itu dan untuk kasus dimana suhu dinding konstan, dihitung sebagai berikut:

dimana suhu dinding konstan, dihitung sebagai berikut:























Tb

Tw

Ta

Tw

L

D

mCp

T

L

D

Ta

Tb

Cp

m

hi

L L O O ln ln .. .. )) ((



Dimana Dimana

 





















Tb Tb Tw Tw Ta Ta Tw Tw Tb Tb Tw Tw Ta Ta Tw Tw TL TL ln ln )) (( Keterangan:

Keterangan: Tw Tw = = temperature temperature dindingdinding

Tb = temperature keluar Tb = temperature keluar

Ta = temperature masuk Ta = temperature masuk

Perpindahan panas dengan konveksi di dalam aliran turbulen Perpindahan panas dengan konveksi di dalam aliran turbulen

Persamaan empir Persamaan empirikik

Hubungan empirik untuk tabung dengan menggunakan persamaan SIEDER-STATE: Hubungan empirik untuk tabung dengan menggunakan persamaan SIEDER-STATE:

14 14 ,, 0 0 3 3 1 1 8 8 ,, 0 0 .. .. 023 023 ,, 0 0 ..







































w w k k Cp Cp DG DG k k D D hi hi



atauatau

(15)

Keterangan:

Keterangan: G G = = kecepatan kecepatan massa massa fluidafluida

w w



 = μ pada T= μ pada Tww



 vv= faktor korelasi viskositas= faktor korelasi viskositas

Untuk mencari nilai



_w_wharus dicari terlebih dahulu Tharus dicari terlebih dahulu Tww(karena(karena



wwadalah hargaadalah harga



pada temperatur Tpada temperatur Tww).).



 Untuk Pemanasan : Tw = T +Untuk Pemanasan : Tw = T +



TiTi 

 Untuk Pendinginan:Untuk Pendinginan:

Tw Tw = = T T --



TiTi



_Ti_Ti _T_T ho ho Do Do Di Di hi hi hi hi

_





1 1 1 1 ,

, ho adalah ho adalah perpindahan perpindahan panas indpanas individu padividu pada permuka permukaan tabung.aan tabung.

Perbedaan konveksi alamiah dengan konveksi paksa Perbedaan konveksi alamiah dengan konveksi paksa

(16)

BAB III BAB III

APLIKASI PERPINDAHAN PANAS APLIKASI PERPINDAHAN PANAS

Contoh konveksi Paksa: Contoh konveksi Paksa:

1.

1. Sistem suplai air panasSistem suplai air panas

Prinsip kerja : Air panas di dalam ketel naik ke bagian atas tangki penyimpan. Air dingin di dalam tangki Prinsip kerja : Air panas di dalam ketel naik ke bagian atas tangki penyimpan. Air dingin di dalam tangki utama kemudian turun menuju ke

utama kemudian turun menuju ke ketel untuk dipanaskan.ketel untuk dipanaskan.

Tangki utama dihubungkan ke suplai air dingin oleh katup yang dikendalikan oleh pelampung. Jika Tangki utama dihubungkan ke suplai air dingin oleh katup yang dikendalikan oleh pelampung. Jika ketinggian air di dalam tangki utama berada di bawah ketinggian minimum tertentu, maka pelampung ketinggian air di dalam tangki utama berada di bawah ketinggian minimum tertentu, maka pelampung akan membuka katup suplai air. Pipa luapan berfungsi mengalirkan luapan air panas yang dihasilkan ke akan membuka katup suplai air. Pipa luapan berfungsi mengalirkan luapan air panas yang dihasilkan ke dalam tangki utama.

dalam tangki utama.

Gambar konveksi air dalam suplai air panas Gambar konveksi air dalam suplai air panas 2.

2. Lemari es Lemari es

Prinsip kerja : Udara dingin pada kompartemen pendingin bergerak ke bawah, dan tempatnya digantikan Prinsip kerja : Udara dingin pada kompartemen pendingin bergerak ke bawah, dan tempatnya digantikan oleh udara hangat yang naik dari bagian bawah dan didinginkan oleh pipa-pipa pendingin. Pergerakan oleh udara hangat yang naik dari bagian bawah dan didinginkan oleh pipa-pipa pendingin. Pergerakan udara ini menghasilkan arus konveksi alamiah udara. Arus konveksi udara ini akan mendinginkan semua udara ini menghasilkan arus konveksi alamiah udara. Arus konveksi udara ini akan mendinginkan semua makanan yang disimpan di dalam lemari es.

(17)

BAB IV BAB IV KESIMPULAN KESIMPULAN

Konveksi paksa adalah konveksi yang terjadi dengan

Konveksi paksa adalah konveksi yang terjadi dengan sengaja (dipaksakan). Konveksi paksa dapatsengaja (dipaksakan). Konveksi paksa dapat terjadi dalam aliran laminer dan turbulen. Untuk mengetahu

terjadi dalam aliran laminer dan turbulen. Untuk mengetahui apakah alirannya laminar atau turbulen i apakah alirannya laminar atau turbulen padapada konveksi paksa maka dibutuhkan bilangan Reynold

konveksi paksa maka dibutuhkan bilangan Reynold

Konveksi paksa tanpa perubahan fase di dalam aliran laminer dapat terjadi

Konveksi paksa tanpa perubahan fase di dalam aliran laminer dapat terjadi pada 3 jenis, yaitu:pada 3 jenis, yaitu: 1.

1. Pada pelat rata atau datarPada pelat rata atau datar 2.

2. Pada tabungPada tabung 3.

3. Pada aliran berkembangPada aliran berkembang

    ..U U _m_md d R Ree



(18)

DAFTAR PUSTAKA DAFTAR PUSTAKA

Syarif, aida dkk.2011

Syarif, aida dkk.2011. Perpindahan Panas. Perpindahan Panas. Palembang: POLSRI. Palembang: POLSRI http://id.wikipedia.o

http://id.wikipedia.org/wiki/Koefisienrg/wiki/Koefisien_pindah_pana_pindah_panass http://elektindo.com/link/aplikasi-konveksi-paksa http://elektindo.com/link/aplikasi-konveksi-paksa http://reposito

http://repository.usu.ac.id/bitstrry.usu.ac.id/bitstream/123456789eam/123456789/19614/4/Chapt/19614/4/Chapter%20II.pdf er%20II.pdf http://canbelaja

http://canbelajar.blogspot.com/201r.blogspot.com/2011/03/konveksi-ala1/03/konveksi-alamiah-vs-konveksi-paksa.hmiah-vs-konveksi-paksa.htmltml http://www.scribd.com/doc/50259128/7/Konveksi-Paksa

http://www.scribd.com/doc/50259128/7/Konveksi-Paksa http://id.answers.ya

http://id.answers.yahoo.com/questionhoo.com/question/index?qid=2009/index?qid=20090507010213AAFO0507010213AAFOK5GK5G http://www.4shared.com/

http://www.4shared.com/office/1orrTxi6office/1orrTxi6/perpindahan_p/perpindahan_panas_konveksi_paanas_konveksi_pak.htmlk.html http://tekim.undip

http://tekim.undip.ac.id/images/down.ac.id/images/download/PERPINDAHload/PERPINDAHAN_PANAS.pdf AN_PANAS.pdf http://www.google.co.id/u

http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&rl?sa=t&rct=j&q=menghitung%q=menghitung%20panas%20konveksi20panas%20konveksi%20dan%20%%20dan%20%20film%220film%2 0koefisien%20p

0koefisien%20pada%20aliran%ada%20aliran%20fluida&source=web&20fluida&source=web&cd=3&ved=0CDkQFjAC&ucd=3&ved=0CDkQFjAC&url=http://radirl=http://radi ks.files.wordpress.com/2

ks.files.wordpress.com/2010/09/tugas-ot010/09/tugas-otk-ii-kelompok-6-perpink-ii-kelompok-6-perpindahan- dahan- panas.docx&ei=QxtjT4LzF

panas.docx&ei=QxtjT4LzFYyqrAel0v28Bw&usYyqrAel0v28Bw&usg=AFQjCNFeIRgfuC1NQi8og=AFQjCNFeIRgfuC1NQi8orL48YhgdrMvv5grL48YhgdrMvv5g http://www.scribd.com/doc/49015811/tgas-papp

http://www.scribd.com/doc/49015811/tgas-papp http://rezdy.blog

http://rezdy.blogsome.com/2008/12/some.com/2008/12/06/konveksi/ 06/konveksi/ http://fisikaxh3

http://fisikaxh3.blogspot.com/20.blogspot.com/2008/03/konveksi-kegiat08/03/konveksi-kegiatan-68-hal-138.htman-68-hal-138.htmll Mc.Cabe, W.L., Smith, J.C. dan Harriott, P.,

Mc.Cabe, W.L., Smith, J.C. dan Harriott, P., Unit Operations of Chemical EngineeringUnit Operations of Chemical Engineering, Jilid1, McGraw-, Jilid1, McGraw-Hill,