168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi
-
Upload
rinaldosiahaan -
Category
Documents
-
view
91 -
download
14
description
Transcript of 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi
![Page 1: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/1.jpg)
PERPINDAHAN PANAS SECARA
KONVEKSI
Kelompok 2
Presented by :
Ariska Marcelia
Irpan
Widya Agustini
![Page 2: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/2.jpg)
Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian
fluida ke bagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri.
Konveksi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu konveksi alamiah dan
konveksi paksa. Konveksi alamiah merupakan pergerakan fluida
yang terjadi akibat perbedaan massa jenis. Bagian fluida yang
menerima kalor/dipanasi memuai dan massa jenisnya menjadi lebih
kecil, sehingga bergerak ke atas. Kemudian tempatnya akan
digantikan oleh bagian fluida dingin yang jatuh ke bawah karena
massanya jenisnya lebih besar. Sedangkan pada konveksi paksa,
fluida yang telah dipanasi akan langsung diarahkan tujuannya oleh
sebuah blower atau pompa.
![Page 3: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/3.jpg)
Besarnya konveksi dipengaruhi oleh :
Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida (A).
Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida (T).
Koefisien konveksi (h), yang tergantung pada :
• viscositas fluida
• kecepatan fluida
• perbedaan temperatur antara permukaan dan fluida
• kapasitas panas fluida
• rapat massa fluida
• bentuk permukaan kontak
![Page 4: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/4.jpg)
LAJU PERPINDAHAN KALOR
Untuk menyatakan laju perpindahan panas dinyatakan
sebagai fluks kalor perhitungannya didasarkan atas luas
perpindahan panas sehingga fluks kalor didefenisikan sebagai laju
perpindahan panas persatuan luas dengan satuan Btu / jam s atau
Watt / m2 atas dasar luas bidang tempat berlangsungnya aliran
kalor.
Selanjutnya, fluks kalor dihubungkan dengan perbedaan
temperatur yang ditentukan melalui koefisien perpindahan panas
konveksi (konduktans konveksi) h yang didefenisikan sebagai
berikut :
![Page 5: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/5.jpg)
Keterangan :
q = laju perpindahan panas (Kj/det atau W)
h = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2 . oC)
A = luas permukaan(ft2 atau m2)
Tw = temperatur dinding (oC,oF, K)
T = temperatur sekeliling (oC,oF, K)
![Page 6: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/6.jpg)
jika h dan t diketahui , maka dapat dihitung. Untuk
sebuah tahanan termal dalam peristiwa konveksi didefinisikan
sebagai berikut :
Dimana :
R = tahanan termal konvektif
h = konduktan konvektif
R = h
1
![Page 7: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/7.jpg)
KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS
MENYELURUH
![Page 8: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/8.jpg)
Th = temperature rata-rata fluida panas
Tc = temperature rata-rata fluida dingin
t = perbedaan temperature
Panas yang dipindahkan pada peristiwa konveksi dapat
berupa panas laten dan panas sensible. Panas laten adalah panas
yang menyertai proses perubahan fasa, sedang panas sensible
adalah panas yang berkaitan dengan kenaikan atau penurunan
temperatur tanpa perubahan fasa.
![Page 9: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/9.jpg)
PERPINDAHAN PANAS KE FLUIDA TANPA
PERUBAHAN FASA
1. Perpindahan Panas Aliran Laminar ke Pelat Rata
Kecepatan fluida yang mendatangi plat, dan pada tepi lapisan
batas , serta diluar lapisan batas OA adalah Vo.
Suhu fluida yang mendatangi plat, dan pada tepi lapisan batas
termal, serta diluar lapisan batas termal O’B adalah T .
Sifat-sifat fluida berikut ini adalah konstan dan tidak
bergantung pada suhu : densitas , konduktivitas k, kalor spesifik cp,
dan viskositas .
![Page 10: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/10.jpg)
Hubungan persamaan untuk kondisi diatas:
Keterangan:
hx = konduktif konvektif pada arah x
X = jarak dari tepi depan
k = konduktivitas termal
xo = jarak antara lapisan hidrodinamik dengan
lapisan termal
...
1
332,0.3
3
4/3
o
o
x V
k
Cp
x
xk
Xh
(1) (2) (3)
![Page 11: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/11.jpg)
A = dikenal sebagai angka Nusselt (NNu,x)
B = dikenal sebagai angka Prandtl (NPr)
C = dikenal sebagai angka Reynolds (NRe,x)
Bila pelat dipanaskan secara keseluruhan dan xo=0,
maka penyusunan kembali persamaan tersebut:
NNu,x = xNN Re,Pr .332,0
![Page 12: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/12.jpg)
PERPINDAHAN PANAS ALIRAN LAMINAR
DIDALAM TABUNG
Hubungan persamaannya adalah:
![Page 13: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/13.jpg)
Keterangan:
NFO = angka Fourier
rm = jari-jari tabung (m, cm, ft)
tT = total waktu pemanasan dan pendinginan
(sekon, menit, jam)
D = diameter tabung (m, cm, ft)
V = kecepatan fluida (m/s, ft/s)
L = panjang lintasan tabung (m, ft )
![Page 14: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/14.jpg)
kL
CpmN
O
Gz , dimana: 2
4VDm
O
![Page 15: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/15.jpg)
Angka Pecklet
Keterangan:
α = defasivitas termal
Npe = angka Peclet
Jadi,hubungan ketiga angka tersebut adalah:
PrRe .NNNPe k
CpVD
..
=Cp
kVD
k
DCpV
.
....
![Page 16: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/16.jpg)
PERPINDAHAN PANAS ALIRAN
BERKEMBANG PENUH
Distribusi temperatur didefinisikan sebagai berikut:
Koefisien perpindahan panas individual (hi) ialah nilai rata-rata
di sepanjang pipa itu dan untuk kasus dimana suhu dinding
konstan, dihitung sebagai berikut:
![Page 17: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/17.jpg)
Keterangan:
Tw = temperature dinding
Tb = temperature keluar
Ta = temperature masuk
![Page 18: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/18.jpg)
PERPINDAHAN PANAS DENGAN
KONVEKSI DI DALAM ALIRAN TURBULEN
Persamaan empirik
Hubungan empirik untuk tabung dengan menggunakan
persamaan SIEDER-STATE:
Atau
Keterangan:
G = kecepatan massa fluida
μw = μ pada Tw
Øv = faktor korelasi viskositas
![Page 19: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/19.jpg)
Untuk mencari nilai μw harus dicari terlebih dahulu Tw
(karena μw adalah harga μpada temperatur Tw).
Untuk Pemanasan : Tw = T + Ti
Untuk Pendinginan: Tw = T - Ti
ho adalah perpindahan panas individu pada permukaan tabung.
Ti T
hoDo
Di
hi
hi
1
1
![Page 20: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/20.jpg)
CONTOH SOAL
1. Sebuah tabung berbentuk silinder berisi suatu cairan
bersuhu 24oC. Cairan ini dialirkan suatu sumber panas
yang bersuhu 108oC, sehingga suhu cairan berubah.
Jika laju perpindahan panas yang diberikan sebesar
216 W dan koefisien perpindahan panasnya ialah 180
W/m2.oC, Hitunglah diameter tabung tersebut?
![Page 21: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/21.jpg)
Penyelesaian:
Diketahui : Ditanya :
T1 = 24oC Diameter Tabung?
T2 = 108oC
q = 216 Wh = 180 W/m2.oC
Dijawab :
q = h A (T2- T1)
0143,0
24108./180
2162
12
CCmW
W
TTh
qA
oom
2
24/1 DA
Jadi, D 25,0
A = m0812,0
![Page 22: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/22.jpg)
2. Benzena diembunkan pada temperatur 210oF diluar tabung
kondenser in dan diameter dalam tabung 1,084 in. Di
dalam tabung mengalir air pendingin pada temperatur rata-
rata 70oF. Koefisien perpindahan panas individu untuk air
pendingin (hi) adalah 150Btu/ft2.jam.oF dan untuk benzene
(ho) adalah 300Btu/ft2.jamoF. Bila tahanan dinding tabung
dapat diabaikan, berapa temperature dinding (Tw)?
![Page 23: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/23.jpg)
Penyelesaian :
![Page 24: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/24.jpg)
3. Benzena didinginkan dari suhu 141F menjadi 79F dialirkan di
dalam pipa tembaga 7/8 in. Kecepatan dari benzena itu adalah 5
ft/s . Hitunglah koefisien perpindahan panas untuk benzena?
Penyelesaian:
![Page 25: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/25.jpg)
4. Udara pada suhu 20 0C bertiup diatas plat panas 50 x 75 cm. Suhu
plat dijaga tetap 250 0C. Koefisien perpindahan kalor konveksi
adalah 25 W/m2 0C. Hitunglah perpindahan kalor?
Penyelesaian :
Diketahui: ditanya :
T∞ = 20 0C q ... ?
Tw = 250 0C
A = 50 x 75 cm = 0,50 x 0,75 m
H = 25 W/m2 0C
dijawab:
q = h A (Tw - T∞)
= (25)(0,50)(0,75)(250 – 20)
= 2,156 kW
![Page 26: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: 168247912 Perpindahan Panas Secara Konveksi](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022082205/55cf934d550346f57b9d3fc9/html5/thumbnails/29.jpg)
DAFTAR PUSTAKA
http://www.scribd.com/doc/49015811/tgas-papp
http://rezdy.blogsome.com/2008/12/06/konveksi/
http://fisikaxh3.blogspot.com/2008/03/konveksi-kegiatan-68-
hal-138.html
Mc.Cabe, W.L., Smith, J.C. dan Harriott, P., Unit
Operations of Chemical Engineering, Jilid1, McGraw-Hill,
Singapore, 1985.