Mata Kuliah : Perpindahan Panas Nama Kelompok: Vijai Ginting
David Hezron Damanik Fadly Prasetyo
Ari Akbar Sitepu
NIM. 5233122023 NIM. 5233122007 NIM. 5232422001 NIM. 5232122001
1. Untuk dimensi (D) yang sama dan kecepatan aliran udara yang bervariasi (1 - 10 m/s), tentukan perpindahan panas tiap satuan luas yang terjadi pada tiap bentuk benda bila suhu benda adalah 130 °C dan suhu udara yang mengalir adalah 30 °C.
2. Tunjukkan grafik perubahan koefisien perpindahan panas konveksi terhadap perubahan bilangan Reynolds
3. Tunjukkan grafik perubahan perpindahan panas terhapadap peningkatan bilangan Reynolds 4. Bandingkan besarnya perpindahan panas vang terjadi pada tiap benda
5. Simpulkan bentuk benda yang mana yang paling efektif dalam memindahkan panas Diketahui:
• Dimensi Benda (D) = 100cm = 1m
• Suhu Benda (T𝑠) = 130°
• Suhu Udara (T∞) = 30°
• ∆T = 130°C+30°C
2 = 80°C
• Kecepatan Aliran Udara (V) = 10m/s
• Konduktivitas Termal Udara (k) = 0.026 W/(m · K) Ditanya:
• Bilangan Nusselt (Nu) = ?
• Koefisien Perpindahan Panas (h) = ?
• Perpindahan Panas (q) = ? Penyelesaian:
Menentukan properti perhitungan sesuai suhu rata-rata pada bilangan prandtl, viskositas kinematik udara (v), konduktivitas termal udara (k) dan panjang silinder (L) yang disesuaikan dengan ukuran dimensi benda pada suhu rata-rata
v ≈ 1.72 × 10−5 m2/s (pada 80°C) k ≈ 0.0268 W/m · K (pada 80°C) L = 1 m
1. Perhitungan pada setiap bentuk Silinder a. Circle
• Re = (V × D)
v = 10 ×1
1.72 × 10−5= 581,395
• Nu = 0.027 Re0.805Pr1⁄3
= 0.027 × 581,3950.805× 0.87 = 784.49
• h =Nu × k
D = 784.49 ×0.0268
1 = 21.02 W/m2 · K
• A = π × D × L = 3.14 × 1 × 1 = 3.14 m2
• Q = h × A × ∆T = 21.02 × 3.14 × 100 = 6,600.28 W/m2 b. Square
• Re = (V × D)
v = 10 ×1
1.72 × 10−5= 581,395
• Nu = 0.102 Re0.675Pr1⁄3
= 0.102 × 581,3950.675× 0.87 = 905.48
• h =Nu × k
D = 905.48 ×0.0268
1 = 24.27 W/m2 · K
• A = 4 × D × L = 4 × 1 × 1 = 4m2
• Q = h × A × ∆T = 24.27 × 4 × 100 = 9,708 W/m2 c. Square (45°)
• Re = (V × D)
v = 10 ×1
1.72 × 10−5= 581,395
• Nu = 0.246 Re0.588Pr1⁄3
= 0.246 × 581,3950.588× 0.87 = 1,058.28
• h =Nu × k
D = 1,058.28 ×0.0268
1 = 28.36 W/m2· K
• A = 4 × D × L = 4 × 1 × 1 = 4m2
• Q = h × A × ∆T = 28.36 × 4 × 100 = 11,344 W d. Hexagon
• Re = (V × D)
v = 10 ×1
1.72 × 10−5= 581,395
• Nu = 0.153 Re0.638Pr1⁄3
= 0.153 × 581,3950.638× 0.87 = 1,022.50
• h =Nu × k
D = 1,022.50 ×0.0268
1 = 27.40 W/m2· K
• A = 6 × D × L = 6 × 1 × 1 = 6m2
• Q = h × A × ∆T = 27.40 × 6 × 100 = 11,344 W
e. Hexagon (45°)
• Re = (V × D)
v = 10 ×1
1.72 × 10−5= 581,395
• Nu = 0.0385 Re0.782Pr1⁄3
= 0.0385 × 581,3950.782× 0.87 = 1,174.28
• h =Nu × k
D = 1,174.28 ×0.0268
1 = 31.47 W/m2· K
• A = 6 × D × L = 6 × 1 × 1 = 6m2
• Q = h × A × ∆T = 31.47 × 6 × 100 = 18,882 W f. Vertical Plate
• Re = (V × D)
v = 10 ×1
1.72 × 10−5= 581,395
• Nu = 0.228 Re0.731Pr1⁄3
= 0.228 × 581,3950.731× 0.87 = 2,859.55
• h =Nu × k
D = 2,859.55 ×0.0268
1 = 76.64 W/m2· K
• A = 2 × D × L = 2 × 1 × 1 = 2m2
• Q = h × A × ∆T = 76.64 × 4 × 100 = 15,328 W g. Ellipse
• Re = (V × D)
v = 10 ×1
1.72 × 10−5= 581,395
• Nu = 0.248 Re0.612Pr1⁄3
= 0.248 × 581,3950.612× 0.87 = 1,559.12
• h =Nu × k
D = 1,559.12 ×0.0268
1 = 41.78 W/m2· K
• A = π × D × L = 3.14 × 1 × 1 = 3.14m2
• Q = h × A × ∆T = 41.78 × 3.14 × 100 = 13,118.92 W
2. Perbandingan besarnya perpindahan panas yang terjadi pada tiap benda:
a. Circle: 6,600.28 W b. Square: 9,708 W c. Square 45°: 11,344 W d. Hexagon: 16,440 W e. Hexagon 45°: 18,882 W f. Vertical Plate: 15,328 W g. Ellipse: 13,118.92 W
3. Grafik
4. Grafik
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 100000 200000 300000 400000 500000 600000
h (W/m²·K)
Bilangan Reynolds (Re)
Perubahan Koefisien Perpindahan Panas Konveksi (h) terhadap Perubahan Bilangan Reynolds (Re)
Circle Square Square (45°) Hexagonal
Hexagonal (45°) Vertical Plate Ellipse
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000
0 100000 200000 300000 400000 500000 600000
Q (W)
Bilangan Reynolds (Re)
Perubahan Perpindahan Panas (Q) Terhadap Peningkatan Bilangan Reynolds (Re)
Circle Square Square (45°) Hexagonal
Hexagonal (45°) Vertical Plate Ellipse
5. Kesimpulan:
Bentuk benda yang paling efektif dalam memindahkan panas adalah Hexagon miring 45° dengan perpindahan panas sebesar 18,882 W, diikuti oleh Hexagon (tidak miring) dan vertical plate. Efektivitas perpindahan panas dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk luas permukaan, di mana bentuk dengan luas permukaan lebih besar cenderung memiliki perpindahan panas lebih tinggi; koefisien perpindahan panas konveksi (h), di mana nilai h yang lebih tinggi menghasilkan perpindahan panas yang lebih besar; serta geometri, di mana bentuk yang menciptakan lebih banyak turbulensi (seperti heksagonal miring) cenderung memiliki nilai Nusselt (Nu) dan h yang lebih tinggi, sehingga meningkatkan efisiensi perpindahan panas.
