TUGAS PERPINDAHAN KALOR DAN MASSA 2 KONVEKSI PAKSA DAN ALAMI Disusun Oleh : 1. Vincent Kristian Putra P. (1422000114) 2. Muhammad Ismu Johan Mahendra (1422000116) 3. Duta Abdurrovin (1422000038) PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA 2023 Konveksi Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikelpartikelnya. Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida kebagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri. konveksi terjadi karena perbedaan massa jenis dan konveksi hanya terjadi pada zat cair dan gas.Untuk menyelidiki perpindahan kalor secara mengalir , digunakan alat konveksiair dan alat konveksi udara. Konveksi paksa adalah konveksi yang terjadi dengan sengaja (dipaksakan), contoh: pada sistem pendingin mesin mobil, pada aliran fluida dalam pipa Gambar 1. Konveksi paksa pada aliran fluida dalam pipa Pipa di atas mengalami konveksi paksa pada bagian dalam dan luar pipa. Pada bagian dalam pipa mengalir fluida panas dan pada bagian luar mengalir fluida dingin. Tahanan pada bagian dalam adalah Ri dan luar Ro sedangkan temperature bagian dalm dinyatakan dengan Tp dan diluar pipa Tw. Dalam keadaan steady, panas yang terjadi : Ti adalah temperature fluida panas didalam dan to adalah temperature fluida dingin. Dengan mengganti symbol tahanan dengan hi dan ho, maka: kebalikan dari tahanan perpindahan panas memiliki dimensi : Btu/(hr)(ft2 )(f o dari beda tekanan) dan disebut individual film coefisient. 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 / m 2 atas dasar luas bidang tempat berlangsungnya aliran kalor. Selanjutnya, fluks kalor dihubungkan dengan perbedaan temperature yang ditentukan melalui koefisien perpindahan panas konveksi (konduktans konveksi) h yang didefenisikan sebagai berikut : Jika h dan Δt diketahui , maka ๐ ๐ด dapat dihitung. Untuk sebuah tahanan termal dalam peristiwa konveksi didefinisikan sebagai berikut : R= 1 โ Dimana : R = tahanan termal konvektif h = konduktan konvektif Konveksi alami Proses perpindahan panas dengan cara konveksi alamiah adalah proses perpindahan panas yang terjadi bila molekul - molekul flluida bergerak akibat terjadinya perbedaandensitas (kerapatanya). Perbedaan desitas fluida ini ditimbulkan oleh perbedaan temmperaturfluida pada dua tempat yang berbeda. Sebuah contoh yang lazim ialah konveksi alamiah daridinding atau dari pipa yang suhunya konstan dan dikelilingi oleh udara luar yang beda suhunya dengan suhu dinding atau pipa itu sebesar โT. konvesi ini juga mengalir secara alamiah (natural convection), terjadi karena fluida mengalirsecara alamiah/ tidak dipompa/ tidak dihembus. Fluida dapat mengalir secara alamiah karena danya perubahan sifat fisis (tertama rapat massanya) dan pengaruh dari gaya apung(bouyancy force). Hukum Newton untuk konveksi : Q = h.A(Tw - T∞) Dengan (Tw > T∞) Aplikasi Konveksi Bebas Sisitem ventilasi rumah Prinsio kerja : udara panas yang berada di dalam rumah bergerak ke atas dan keluar melaluiventilasi. Tempatnya kemudian digantikan oleh udara dingin yang masuk melalui ventilasi.Arus konveksi udara inilah yang menyebabkan suhu udara di dalam rumah tersa lebih sejukdan nyaman. Koefisien Perpindahan Panas Konveksi (h) pada Konveksi Bebas Q h.A.(Tw T(tak terbatas)) - Aliran fluida pada perpindahan panas konveksi bebas terjadi secara alami karena gaya apung, sehingga hampir selalu berada pada kecepatan rendah (≤ 1 m/s) - Secara umum, koefisien perpindahan panas konveksi bebas bernilai lebih kecildibandingkan koefisien perpindahan panas konveksi paksaan.- Nilai h pada perpindahan panas konveksi bebas dipengaruhi oleh sifat fisis fluida dan bentuk geometri benda- Penyelesaian umum pada persamaan perpindahan panas konveksi memunculkan suatu parameter berupa bilangan tak berdimensi yang disebut dengan bilangan Grashof ( Gr) Gr = gแต ( Tw-T(takterbatas))L3 / v2 Dengan g : percepatan gravitasi, m/ แต : koefisien ekspansi volum (1/Tf), 1/K Tf = Tw + T(Tak Terbatas) / 2 V : vikskositas kinematik, m2/s Tw : Suhu permukaan benda, °K T∞ : Suhu fluida pada jarak tak hingaga dari benda,°K L : Panjang karakteristik, m