Perpindahan kalor konveksi
Perpindahan kalor konveksi
dan alat penukar kalor
Prinsip-pinsip perpindahan kalor konveksi
• Pada pembicaraan yang lalu perpindahan kalor
konveksi hanya sejauh masalah yang berhub dg
perpind kalor konduksi.
• Pembicaraan lebih jauh mengenai metode
per-hitungan perpind kalor konveksi, cara
menen-tukan nilai koef perpind kalor konveksi (h).
• Ada analisa dinamika fluida, masalah perpind
kalor konveksi memerlukan neraca energi atau
prinsip kekekalan energi.
Koef perpind. kalor konveksi (h) ditentukan:
a. sifat fluida: konduktivitas termal,
panas jenis, densitas, viskositas
b. jenis aliran fluida: laminer, turbulen
c. geometri: plat datar, silinder, bola
Perpindahan kalor konveksi
:
Aliran fluida
• aliran laminer fluida bergerak menurut
lapisan-lapisan tertentu dan tiap partikel mengikuti lintasan yang kontinyu. Tidak terjadi penyimpangan diantara garis aliran.
• aliran turbulen tiap-tiap partikel fluida bergerak
tidak teratur, dengan mengakibatkan pertukaran momentum dari satu bagian fluida ke bagian yang
lain. Turbulensi membangkitkan tegangan geser yang lebih besar di seluruh fluida & mengakibatkan
Persamaan kontinuitas
Q = A . U
mdengan:Q = volume flow rate (laju aliran), m
3/dt
A = luas penampang aliran, m
2
1. Pada aliran melintas di atas plat datar
Re < 5 x 105, adalah jenis aliran laminer
Re > 1 x 106, adalah jenis aliran turbulen
Bilangan Reynold
dan
2. Untuk aliran melintas silinder dan bola
3. Untuk aliran di dalam pipa
Saluran bukan penampang lingkaran
Utk penampang segiempat atau bentuk lain, pada saluran udara, pada penukar kalor dsb.
Pw
4.A
dh
dh = diameter hidraulik A = luasan penampang saluranPw = keliling basah
Bilangan Nusselt (Nu)
1. Pada aliran melintas plat datar,
dan
2. Untuk aliran melintas silinder dan aliran dalam pipa
k
.d
h
d
Nu
x = jarak dari tepi depan L = panjang plat
d = diameter dalam pipa, m
h = koefisien perpindahan kalor konveksi, W/m2.K
Bilangan Prandlt (Pr)
Bil. Prandlt merupakan parameter yang menghubungkan ketebalan relatif antara lapis batas hidrodinamik dan lapis batas termal. Bil. Prandlt juga merupakan perbandingan antara difusi momentum dan diffusivitas kalor di dalam fluida.
Bilangan Peclet (Pe)
Bil Peclet adalah parameter bebas perpindahan kalor tanpa satuan.
Penggunaan rumus-rumus
empiris
Permasalahan perpind kalor konveksi tidak selalu
dapat diselesaikan dengan cara analitik, shg sering
terpaksa menggunakan cara-cara eksperimental
untuk mendapatkan data.
Data-data eksperimental biasanya dinyatakan
dalam bentuk rumus empiris. Rumus empiris
terhadap soal yang serupa digunakan sebagai
korelasi data untuk penyelesaiannya.
Aliran melintas di atas plat datar
Untuk plat yang dipanaskan seluruhnya,
Bila fluk kalor tetap:
Rex
Nilai koefisien perpindahan kalor rerata ;
)
Untuk plat yang dipanaskan seluruhnya, oleh Nusselt
dengan ketentuan: 0,6 < Pr < 60
5 x 105 < Re < 108
Sedangkan Whitaker menyatakan bahwa:
dengan ketentuan:
sifat fluida dievaluasi pada suhu film Tf kecuali dan w
0,7 < Pr < 380
