bahan ajar pp(penukar kalor)
Post on 08-Apr-2016
526 Views
Preview:
TRANSCRIPT
MEKANISME PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI
• NUSSELT NUMBER
Dimana : k = konduktivitas termal = Panjang karakteristikUntuk lebih jelasnya Nusselt Number ini pehatikan gambar 6-5. Dari gambar
terlihat bahwa laju perpindahan kalor per luas permukaan adalah :
cL
KLASIFIKASI ALIRAN FLUIDA1. ALIRAN VISCOUS DAN ALIRAN INVISCIDa. Aliran viscous adalah aliran fluida dimana alirannya
dipengaruhi oleh viscositas fluida.b. Viskositas adalah sifat fluida yang mendasari
diberikannya tahanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut.
c. Viskositas disebabkan adanya kohesi antara partikel zat cair sehingga menyebabkan adanya tegangan geser antara molekul - molekul yang bergerak
kgm . s
2ms
2. ALIRAN LUAR DAN DALAM
3. ALIRAN COMPRESSIBLE DAN INCOMPRESSIBLECompressibility adalah perubahan volume karena
adanya perubahan (penambahan) tekanan, yang ditunjukkan oleh perbandingan antara perubahan tekanan dan perubahan volume terhadap volume awal.
4. ALIRAN LAMINAR DAN TURBULEN• Aliran laminer terjadi apabila partikel-partikel
zat cair bergerak teratur dengan membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak saling berpotongan.
• Pada aliran turbulen , partikel-partikel zat cair bergerak tidak teratur dan garis lintasannya saling berpotongan.
5. ALIRAN ALAMI DAN PAKSA
6. ALIRAN STEADY DAN UNSTEADYa. Aliran steady adalah aliran fluida dimana sistim alirannya tidak berubah
terhadap waktub. Aliran unsteady adalah aliran fluida dimana sistim alirannya berubah
terhadap waktu
7. ALIRAN 1, 2 DAN 3 DIMENSI
LAPISAN BATAS KECEPATAN
TEGANGAN GESER PERMUKAAN
Perbandingan antara viskositas dinamis dengan densitas biasa disebut dengan viskositas kinematis ( ) atau : Dalam perhitungan persamaan 6-9 tidak praktis karena kita harus mengetahui profil kecepatan aliran fluida. Cara yang lebih praktis untuk menghitung tegangan geser permukaan untuk aliran luar adalah :
Dimana : = Koefisien gesekKoefisien gesek ini diperoleh dari :
sm2
fC
LAPISAN BATAS THERMAL
PRANDTL NUMBERKetebalan relatif dari lapisan batas kecepatan dan termal dapat dilihat pada bilangan Prandtl, yaitu :
BILANGAN REYNOLDS
Tipe – Tipe Alat Penukar Kalor1. Paralel Flow
2. Counter Flow
3. Cross Flow
4. Condenser
5. Boiler
PERHITUNGAN ALAT PENUKAR KALOR
1. Koefisien Perpindahan Panas Total Laju perpindahan panas secara umum dapat
dituliskan, yaitu : Q = U . A . ∆T = dimana : U = Koefisien Perpindahan panas total A = Luas permukaan perpindahan panas ∆T = Beda temperatur fluida kerja R = Tahanan termal total dari sistim R =
Misalkan perpindahan panas terjadi diantara dua buah pipa (lihat gambar).
Koefisien Perpindahan panas total yang terjadi pada proses diatas adalah :
Ri = Tahanan termal konveksi dari fluida panas ke dinding pipa bagian dalam
hi = Koefisien konveksi fluida panas
R0 = Tahanan termal konveksi dari dinding pipa ke fluida dingin
h0 = Koefisien konveksi fluida dingin
Rwall = Tahanan termal dinding pipa (perpindahan panan konduksi)
• Tahanan termal pada dinding pipa untuk alat penukar kalor double pipa adalah :
• Untuk membuktikan lihat perhitungan tahanan termal konduksi berikut.
Perhitungan tahanan termal konduksi
Dimana :T = Tebal dindingT = r0 - ri
= Luas rata – rata perpindahan panas konduksi.
Untuk yang berbentuk selinder, maka :
A0 = π . D0 . L
Ai = π . Di . L
Dimana :L = Panjang selinderJadi :
Jadi :
• Tahanan termal total dari kasus diatas adalah :
• Faktor pengotoran dinding pipa (Fouling Factor) : Jika terjadi pengotoran pada dinding pipa, maka
tahanan termal pipa akan bertambah, yaitu :
• Rf0 = Fouling factor dinding pipa bagian luar
• Rfi = Fouling factor dinding pipa bagian dalam
contoh
2. Menghitung laju aliran massa fluida digunakan :
Dimana : = Kapasitas panas fluida panas
= Kapasitas Panas Fluida dingin
• Spesial untuk alat penukar kalor, yaitu condensor dan Boiler karena pada kedua alat ini salah satu fluidanya hanya berubah fasa, jadi laju aliran panasnya adalah :
Dimana : = Entalphy fluida campuran
2. Menghitung Laju perpindahan kalor digunakan : Dimana adalah beda temperatur antara fluida panas dan fluida dingin. Karena beda temperaturnya tidak konstan disepanjang alat
penukar kalor melainkan berbentuk logaritma, maka untuk menghitung digunakan metode LMTD (Log Mean Temperature Difference).
LMTD ( ) = Untuk menghitung LMTD harus berdasarkan jenis
alat penukar kalornya.
A. Counterflow dan crossflow:
• Untuk Counterflow dan crossflow LMTD harus dikalikan dengan faktor koreksi (f), dimana f diperoleh dari grafik dibawah ini :
2. Parallel flow :
Contoh
• The effectiveness – NTU Method adalah metode
untuk menyederhanakan dalam menganalisis alat penukar kalor, yang didefenisikan, yaitu :
Contoh
top related