perpindahan panas klompok 4

39
PERPINDAHAN PANAS PRINSIP – PRINSIP KONVEKSI Kelompok 4 1. Fikri Naufal Anwari (12 - 128) 2. M. Paijul Hisyam (13-103) 3. Gilang Ramadhan H.(13-095) 4. Joko Murtono (12-015) 5. Noventa Permana G. (12-019)

Upload: gilang-ramadhan-h

Post on 11-Nov-2015

29 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

perpin

TRANSCRIPT

PowerPoint Presentation

PERPINDAHAN PANASPRINSIP PRINSIP KONVEKSIKelompok 4Fikri Naufal Anwari (12 -128)M. Paijul Hisyam (13-103)Gilang Ramadhan H.(13-095)Joko Murtono (12-015)Noventa Permana G. (12-019)

Keterangan : = Tegangan geserdu = Perubahan Kecepatandy = Perubahan arah kecepatan

Aliran viskos

Hubungan Aliran Viskos dengan Bilangan Reynold yaitu untuk menentukan jenis aliran.

Keterangan :Re = bilangan Reynold u = kecepatan Aliran Bebas x = jarak dari Tepi v = viskotas kinematik

Aliran Invisidneraca massa pada gambar diberikan sbb:

Lapisan Batas Laminar Pada Pelat Rata

Persamaan diatas merupakan persamaan momentum untuk lapisan laminar dengan sifat tetap

Untuk menyederhanakan analisis, diasumsikan:1. Aliran stedi tak mampu-mampat (incompressible).2. Viskositas, konduktivitas kalor, dan kalor spesifik tetap.3. Konduksi kalor pada arah aliran (arah x) dapat diabaikan.

Persamaan Energi Lapisan Batas

Dengan menggunakan persamaan kontinuitas

Dan membagi dengan maka diperoleh :

Persamaan Energi lapisan batas laminerLapisan batas termal didefinisikan sebagai daerah di mana terdapat gradien suhu dalam aliran. Gradien suhu itu adalah akibat proses pertukaran kalor antara fluida dan dinding. Perhatikan gambar di bawah ini. Suhu pada dinding adalah Tw, dan suhu pada fluida di luar lapisan batas kalor adalah T sedang tebal lapisan batas kalor adalah t.LAPISAN BATAS TERMAL

Gambar 5.7 Profil suhu pada lapisan batas termalPada dinding kecepatan aliran adalah nol, dan perpindahan kalor ke fluida berlangsung secara konduksi. Jadi fluks kalor setempat persatuan luas q'' adalah:

Dari hukum pendinginan Newton:

Dimana h adalah koefisien perpindahan kalor konveksi. Dengan menggabungkan kedua persamaan tersebut, diperoleh:

Langkah selanjutnya yaitu menemukan gradien suhu pada dinding untuk melihat nilai koefisien perpindahan kalornya. Hal ini berhubungan dengan distribusi suhu. Kondisi yang terpenuhi:

Sehingga diperoleh:

Langkah berikutnya yaitu menentukan persamaan t, dari gambar berikut:

Gambar 5.8 Volume kendali untuk analisis energi lapisan batas laminarDari gambar kita andaikan lapisan kalor lebih tipis dari lapisan batas hidrodinamik. Maka suhu dinding adalah Tw, suhu aliran bebas T dan kalor yang dilepaskan ke fluida pada panjang dx adalah dqw.Maka neraca energinya:

Energi yang dikonveksikan kedalam melalui bidang 1Energi yang dikonveksikan keluar melalui bidang 1

Aliran massa melalui bidang A-A

Energi dari bidang A-A

Kerja viskos dalam unsur

Perpindahan kalor melalui dinding

Berdasarkan persamaan Nusselt yaitu:

Maka diperoleh:

Jika plat dipanaskan secara keseluruhan maka x=0, dan persamaannya menjadi:

Persamaan-persamaan diatas berlaku untuk asumsi bahwa sifat-sifat fluida konstan sepanjang aliran, jika terdapat variasi antara kondisi dinding dengan aliran bebas, sifat-sifat fluida bisa dicari temperatur film, Tf, yang disebut juga rata-rata aritmatik antara temperatur dinding dan aliran bebas, maka:

Untuk fluks kalor konstan, bilangan Nusselt dicari dengan rumus:

Perbedaan temperatur rata-rata sepanjang pelat untuk fluks kalor konstan diperoleh dengan integrasi:

HUBUNGAN ANTARA GESEK-FLUIDA DAN PERPINDAHAN KALOR

Perpindahan Panas Lapisan Batas Turbulen

Gambar 5.1 profil kec. Lapisan batas turbulen pada bidang datarGambar 5.2 Fluktuasi aliran turbulen thd waktuGambar 5.3 tegangan geser aliran turbulen dan panjang pencampuranAliran turbulen: kec. Rata-rata; = fluktuasi

HE:

HE rata-rata dalam batas laminar turbulen: Berdasarkan nilai eksperiment Cf untuk alira turbulen:

Koefisien friksi rata-rata untuk plat dengan lapisan laminar sampai batas Rekrit dan turbulen dapat dihitung:

digunakan analogi friksi fluida

Sehingga HE pada aliran turbulen dpt dihitung sbg

PP rata-rata dalam lapisan batas turbulen laminer:

rumus Whitaker:

Diluar sublapisan laminer, profil kecepatan dapat dideskripsikan dengan hubungan:

Pada lapisan yg sangat tipis tak dapat dihitung tegangan geser, w

Untuk menentukan tebal lapisan batas turbulen gunakan persamaan:Dimana

Substitusikanke

Maka Diperoleh:

Tebal Lapisan Batas Turbulen

Integralkan persamaan momentum untuk gradien tekanan nol:

Pers. Ini diintegralkan dalam dua situasi:1. Lapisan batas turbulen dari tepi depan plat:

2. Lapisan batas mengikut pola laminer sampai Rekrit = 5x105

Perpindahan Kalor dalam Aliran Kecepatan TinggiRumus-rumus Perhitungan Perpindahan Kalor Kecepatan Tinggi

Lapisan batas laminar

Lapisan batas turbulen

Tanda * pada persamaan menunjukkan bahwa sifat-sifat dievaluasi pada suhu rujukan.

Terima Kasih