Introduction to Convection

Presentasi berjudul: "Introduction to Convection"— Transcript presentasi:

1 Introduction to Convection
Konveksi : Mekanisme Perpindahan Panas pada fluida yang meliputi kerja gabungan dari konduksi dan gerakan mencampur fluida Klasifikasi Konveksi Konveksi Paksa : adanya gaya dari luar mis. fan, blower Konveksi Alamiah : pengaruh gaya apung Mega Nur Sasongko Introduction to Convection

2 Mekanisme Fisik Konveksi
Perpan antara 2 plat sejajar No Aliran Konduksi Ada Aliran Konveksi Pendinginan besi dengan fan V semakin besar, lebih cepat dingin Perpan Konveksi Tergantung dari : Fluid Properties : V, k,, r, m,Cp, L Geometri dan kekasaran benda Type Aliran (laminer/turbulen) Konveksi : The most complex mechanism??? Mega Nur Sasongko Introduction to Convection

3 Introduction to Convection
Newton’s Law of Cooling Dimana : h = Koef. Perpan konveksi (W/m.C) As = luas permukaan perpan (m2) Ts = temperatur permukaan ( C) T∞ = temperatur jauh dari permukaan ( C) Jika Fluida dialirkan pada permukaan sebuah plat, pada lapisan fluida yang kontak dengan plat, kecepatan fluida = 0, perpan yang terjadi “ Konduksi Murni “ Mega Nur Sasongko Introduction to Convection

4 Nusselt Number Untuk mereduksi variabel, nondimensional untuk koefisien perpan konveksi : Nu = Dimana : k = konduktifitas termal Lc = panjang karakteristik Interpretasi : Nu adalah ratio perpan konveksi relatif terhadap konduksi Nu>> , maka perpan konveksi efektif Nu = 1 , murni konduksi Mega Nur Sasongko Introduction to Convection

5 Introduction to Convection
Lapis Batas Kecepatan Perhatikan aliran fluida diatas plat Tebal lapisan batas (dV) adalah jarak arah y jika u = 0, (aliran bebas) Dua daerah karakteristik aliran : Boundary Layer Region daerah dimana gradien kecepatan dan dan shear stresses besar Inviscid flow region daerah dimana gradien kecepatan dan dan shear stresses dapat diabaikan u∞ Shear stresses dan Mega Nur Sasongko Introduction to Convection

6 Introduction to Convection
Lapis Batas Termal Aliran Fluida diatas plat isotermal Lapis batas termal adalah daerah dari fluida dimana ada gradien temperatur Tebal Lapis Batas termal (dT) adalah jarak dari permukaan arah y dimana ratio temperatur Kecepatan fluida akan berpengaruh terhadap gradien temperatur sehingga mempengaruhi perpan konveksi Mega Nur Sasongko Introduction to Convection

7 Prandtl Number Tebal relatif lapis batas kecepatan dan lapis batas termal dinyatakan oleh parameter nondimensional “Prandtl Number” dimana : α = Difusivitas termal ν = Viskositas kinematik Cp = Panas Spesifik Gas Pr = 1 Logam Cair , Pr << 1 Minyak Berat, Pr >> 1 Mega Nur Sasongko Introduction to Convection

8 Aliran Laminer dan Turbulen
Transisi dari aliran laminer dan turbulen Untuk aliran pd plat datar, Re = 5 x 105 Mega Nur Sasongko Introduction to Convection

9 Solusi Convection Problem
Basic Problem : Koefisien Konveksi (h) ?? h=f (k, cp, r, m, V, L, dll) 1. Analytical Solusi analisis persamaan defferensial untuk perpan konveksi kadang tidak mungkin solusi menggunakan matematika 2. Computational 3. Experimental Solusi secara eksperimen dinyatakan dalam bentuk : a. persamaan empiris b. grafis Analytical Motion of a fluid dikembangkan dari persamaan hukum dasar : - Conservation of mass, momentum and energy - Newton’s second law of motion. - Need to express conservation of energy by taking also into account the bulk motion of the fluid Mega Nur Sasongko Introduction to Convection

10 Introduction to Convection
Eksperimental Data Eksperimen convection heat transfer biasanya dinyatakan dalam bentuk Non-Dimensional parameter : Dimana m dan n adalah konstanta eksponen ( antara 0 – 1 ) dan konstanta C tergantung dari bentuk geometri dan aliran Bentuk yang lebih kompleks lebih akurat. Mega Nur Sasongko Introduction to Convection