Sesi 2 konveksi

Harwan Ahyadi 2

)T-Tw ( h Aq f=

TffU

Aliran

UDimana ;

A: Luas permukaan(m2,ft2)

h: Koef.perpindahan kalor konveksi ( W/m2.oC,BTU/h,ft2 oF)

Tw: Suhu plat(oC, oF)

Tf: Suhu fluida(oC,oF)

Tw

• PP Konveksi Rumus empiris

• Biasanya dipergunakan menghitung hc q”

• Contoh :

Pemanasan/pendinginan dalam pipa dg suhu dinding pipa tetap

( ) 4,08,0 (Pr)Re023,0==k

hDNu

4,08,0

023,0

=k

CpD

D

kh

µµ

ρν

Bentuk Geometri Benda ? Plat datar, silinder, bola Susunan pipa

Tipe aliran fluida ? Internal/External Flow Laminar/Turbulen/Transisi

Suhu ? untuk menentukan/menebak sifat-sifat fisis/termal fluida

Pilih rumus empiris yang sesuai dengan

kejadiannya

Cari h dari rumus empiris

Tentukan heat flux

Karena sifat fisis/termal merupakan tebakan,

kadang hasil perhitungan tidak logis perlu

iterasi !

Konveksi adalah mekanisme perpindahan panas antara permukaan padat dengan fluida(cairan atau gas)

Proses tranformasi energinya merupakan gabungan antara konduksi,gerakan fluida yang bersifat mencampur partikel2 fluida dan penyimpanan energi didalam fluida

an perpindah permukaan Luas A

fluida TemperaturTf

da padat/ben bendaTemperaturTs

konveksiasndahan panKoef.perpih

:dimana

)(

===

=

−= TfTshA

qq Ts

T

f

Perpindahan panas konveksi dari sebuah permukaan padat

Perhatikan aliran pada plat rata pada gambar dibawah,dari tepi depan plat terbentuk suatu daerah dimana terbentuk suatu pengaruh gaya viscos makin meningkat.

Gaya-gaya viscos,…tegangan geser antara lapisan-lapisan fluida

dinamik viscositas ,. == υυτdy

du

ALIRAN VISCOS

Aliran dalam pipa :Re < 2300 ……Laminer2300 < Re < 10.000 ……Laminer/Turbulen10.000< Re …..Turbulen

Aliran Dalam Tabung

a. Aliran laminair dalam tabung b. Aliran Turbulen

Bilangan Renolds untuk aliran dalam tabung atau dalam pipa

2300 dx U

Red m ⟩=υ

Dimana Re pada kekasaran permukaan dan transisi aliran

2300 Red 2300atau 4000 Red 2000 ⟨⟨⟨⟨

Hubungan kontinuitas untuk aliran satu dimensi dalam tabung

x A x U mm ρ=•

Dimana :

m = laju aliran massa

Um = Kecepatan rata-rata

A = Luas penampang µ

ρ

d Remaka

x U A

m G massaKecepatan

d

m

G=

===

Aliran Invisid( daya lengket)

constan 2

2

=+cg

VP

ρ0=+

gc

VdVdp

ρ

titikaaliran pad KecepatanV

alirandalam tentu titik terdaTekanan pa p

fluida densitas

===ρ

Dimana :

Persamaan energi aliran tunak(steady-flow)

WKQ ++=++2gc

Vi

2gc

Vi

22

2

21

1

Dimana :

I = enthalpi

e =energi dalam atau dakhil

Q =kalor yang ditambahkan ke volume kendali

Wk=Kerja luar nettoyang dilakukan dalam pros

fluidaspesifik volume=υ

υpei +=

Untuk menghitung penurunan tekanan pada aliran compressible untuk gas ideal

MR

universalgas tertentu,gas kostanta

Tci Tce pv

ℜ=

ℜ

∆=∆∆=∆= RTp ρ

C kJ/kg.0,718c C, kJ/kg.1,005c J/kg.K, 287R udara

dan J/kg.mol.K 8314,5,at molekuladalah ber M dimanao

v.udarao

p.udara ===

=ℜ

Untuk aliran adiabatik reversibel(mampu balik)

a

Vdan M

2

11

2

11

2

11

)1/(12

)1/(2

2

=

−+=

−+=

−+=

−

−

γ

γγ

γρρ

γ

γ

Mo

Mp

po

MT

To

MachangkaM

cvcpspesifikkaloranperbanding

stagnasisifatsifatoTopo

/

,,

==

−=γ

ρ

Dimana a =kecepatan lokal bunyi

,gcRTa γ=

Untuk gas ideal: m/s045,20 Ta = T dalam satuan kelvin

Udara pada suhu 300oC dan tekanan 0,7 MPa, dimuaikan secara isentropik dari sebuah tanki sampai menjadi 300 m/s.

Tentukan : suhu statik, Tekanan,angka Mach.Udara pada kondisi kecepatan tinggi,

Contoh:

4,1 =udaraγ

Pers energi aliran tunak, dpt kita tulis:

23-22

22

24-22

11

m x103,8484

(0,07) π

4

d πA

m 10 x 7,0694

(0,03) π

4

d πA

aliran penampang Luas

===

===

Air pada 20oC mengalir pada 8 kg/s melalui pipa dengan diameter pot-1 3 cm dan pot-2 7 cm.

Tentukan peningkatan tekanan statik antara potongan 1 dan 2,

Gesekan diabaikan.

Contoh;-1

m/s2,079)x10 48(1000)(3,8

8,02

m/s32,11)10)069,7)(1000(

0,8

3-

41

==

==

=

−

µ

µ

ρµ

x

A

m

[ ] kPa6,3

)079,2()32,11(2g

1000

)(2

1P-P

21

2221

22

21

12

=−

−=−

−=

PP

PP

uugρ

Densitas air pada 20oC ialah 1000 kg/m3, sehingga kita dapat mengitung kecepatan dari hubungan kontinuitas massa

Beda tekanan berdasarkan persamaan Bernoulli

Lapisan batas Laminair pada Plat Rata

Gmb. Unsur volume kendali unt.neraca gaya pada

Paisan batas laminair

Hukum ke dua Newton

Tabel Pembantu Pers 7.55 & 7.56