Perpindahan panas konveks ibaru

REFERENSI

Heat transfer JP HOLMANIntoduction to heat transfer FRANK. P INCROPERA.Prinsip-prinsip perpindahan panas FRANK KREATConcention heat transfer ANDRIAN BEJANHeat transfer BAYLEY OVEN TURNERConection heat trnsfer VEDAT S ARPACI

KALOR /PANAS (HEAT)

• Kalor adalah energi panas zat yang dapatberpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

PERPINDAHAN PANAS ( HEAT TRANSFER )

Proses perpindahan panas ada 3 cara yaitu :

• konduksi

• konveksi

• radiasi

• Perpindahan panas melalui molekul zat yang salingbersinggungan ( padat, cair dan gas ) dan mempunyaibeda dimana zat padat, cair atau gas dalam keadaandiam disebut perpindahan panas konduksi.

• Perpindahan panas aliran fludia ( cair atau gas ) dari atauke permukaan benda di sebut perpindahan panaskonveksiCiri perpindahan panas konveksi :Ada suatu permukan kemudian ada aliran fluida yang menyinggung permukaan tersebut , ada beda temperaturantara permukaan dan fluida.

• Perpindahan panas melalui pancaran gelombangelektromagnetik dari dua permukaan yang salingberhadapan sebut prepindahan panas radiasi. Perpindahan panas radiasi ini tidak memerlukan medium perantara.

EVAPRATOR

WATER HEATER

MESIN MOTOR

SIMULASI HEAT TRANSFER

PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI

Jika suatu permukaan dilewati aliran fluida dan antara permukaan dan fluidaada beda temperatur maka Akan terjadi perpindahan panas konveksi

Besarnya Heat Flux Lokal adalah

) T - T (h " i q

h = coeffisien konveksi lokal

• Karena kondisi aliran berubah-ubah dari suatutitik ke titik yang lain pada seluruhpermukaan, maka q” dan h juga berubah-ubahsepanjang permukaan.

• Bila q adalah laju perpindahan panas konveksitotal, besarnya didapat dari jumlah flux lokalsepanjang bermukaan

As

dAs q" q

• atau.

As

s dAsh ) T - T ( q

• Jika adalah koeffisien konveksi rata-rata, besarnya laju perpindahan panas lokal

)T - T ( As h s q

• Dari pers. 2 dan 3 didapat hubungan antara h ( heat fluk lokal ) dengan (heat flux rata-rata )

_

h

) T - T ( As h dAsh )T - T (As

ss

As

dAsh As

1 h

• Pada kasus aliran melewati plat datar, h bervariasi terhadap jarak x , sehingga pers 4 dapat disederhanakan menjadi

h

odxh

L

1 h

• Dalam persamaan perpindahan panakonveksi, flux lokal dan laju perpindahanpanas total merupakan parameter penting,Besaran ini dapat ditentukan dari pers. 1 dan 3tergantung h atau yang diketahui

_

h

• Pada persamaan perpindahan panas konveksijuga bergantung pada sifat sifat fluida seperti

• Dencity , viscosity, thermal conductivity,

• Spesific heat, koeff yang bergantung padageometry permukaan , kondisi aliran

LAPIS BATAS KONVEKSI

• Lapis batas kecepatan ( velocity boundary layer ) terjadi karena

• adanya gradien kecepatan

• Adanya shear stress

Distribusi kecepatan

Aliran bebas

U~

Ts

• Fluida yang menempel pada permukaanmempunyai kecepatan nol

• Tegangan geser yang bekerja pada bidang danmempunyai arah sejajar dengan kecepatan fluidamempengaruhi adanya perlambatan gerak fluida.

• Besarnya tebal lapis batas kecepatan ( ) adalahpanjang jarak y yang diukur dari permukaansampai dengan daerah yang aliran fluidanyamempunyai kecepatan = 0,99 U~

• Gradien kecepatan fluida ke arah x (U) akanmakin membesar dengan bertambah besarnyajarak y hingga mendekati kecepatan U~

• Gradien kecepatan dan tegangan geser besardalam daerah lapis batas yang tipis, sedangkan diluar daerah lapis batas , gradienkecepatan dan tegangan geser dapatdiabaikan.

• Besarnya koeffisien gesekan Cf

2

s

U 0.5

Cf

• Untuk Fluida Newtonian

0y dy

du s

• Lapis batas termal ( thermal boundary layer )

• Lapis batas termal terjadi akibat adanyaperbedaan antara temperatur fluida yang mengalir dengan temperatur permukaan

T~

t

T~

Permukaan isotermis

t(x)T~

• Pada permukaan ( y=0 ) terjadi transfer energiyang berlangsung secara konduksi karenafluida dalam keadaan diam , sehingga dapatmengikuti hukum faurier

• Besarnya flux kalor lokal pada jarak x dariujung depan

0y dy

dT kf - " sq

• Dengan kf = konduktifitas termik fliuida

• Dan ) T - T (h " s sq

• Dengan h = koeffisien konveksi lokal

• Dari kedua persamaan tersebut didapat

)T - T (

0dy

dT kf-

s

y

h

Aliran laminer dan turbulen

• Aliran turbulen/ laminer sangatmempengaruhi adanya gesekan permukaandan laju perpindahan kalor scara konvekski.

• Untuk menentukan jenis aliran di ukurterhadap besarnya bilangan Reynolds yaitubilangan tanpa dimensi dan didefinisikan sbb:

Rex = ρ U∞ X ⁄ μ

• Ρ = dencity• X = viskositas dnamik• μ = panjang karakteristik•

• unutk aliran pada permukaan plat datar•

• Rex ≤ 105 laminer•

• 105 ≤ Rex ≤ 3.106 transien•

• Rex > 3.106 turbulen

• Pada daerah laminer pada aliran

– Gerakan fluida teratur dan dapat di identifikasigaris garis aliran (strean line).

• Pada daerah turbulen

– Fluda bergerak tak teratur hal ini ditandai denganadanya fluktuasi kecepatan .

– Gesekan permukaan dan koeffisien konveksibertambah besar

– Transfer momentum dan energi meningkat.

• Pada daerah transisi mulai terjadi fluktuasikecepatan .

• Derah turbulen :

• Turbulen

• Buffer layer

• Laminer sub layer.

•