06_Konveksi paksa Internal.pdf

KONVEKSI PAKSA INTERNAL

Cairan atau gas yang mengalir dalam pipa atau saluran digunakan dalam aplikasi pemanasan dan pendinginan. Fluida tersebut dialirkan oleh pompa atau fan melalui suatu pipa atau saluran yang cukup panjang untuk memenuhi perpindahan panas yang dibutuhkan..

Hal yang perlu diperhatikan adalah : -

Faktor gesek, koefisien konveksi, pressure drop (penurunan tekanan), dan laju perpindahan panas.

-

Mean velocity (kecepatan rata-rata) dan mean temperature (temperatur rata-rata)

-

Hydrodinamic, thermal entry lengths, developing flow dan full y developed flow. flow.

Bahan Ajar : Dr. Eng. Jalaluddin, ST, MT

Kecepatan dan Temperatur rata-rata

Kecepatan rata-rata

Temperatur rata-rata


Aliran Laminar dan Turbulen dalam Saluran

Aliran laminar dan turbulen diketahui dari bilangan Reynolds sebagai berikut :


Daerah Masukan

Panjang Masukan



Analisis Termal

Kondisi-kondisi termal pada permukaan adalah temperature permukaan konstan (T s = konstan) dan fluks kalor permukaan konstan (   ). Temperatur permukaan konstan terjadi ketika proses perubahan phase seperti boiling atau condensation terjadi pada permukaan saluran. Fluks kalor permukaan konstan terjadi bila pada permukaan berlangsung proses radiasi atau pemanasan tahanan listrik.

Ts harus berubah ketika

 

=konstan dan


 

harus berubah ketika Ts = konstan.

Fluks Kalor Konstan


Temperatur permukaan konstan


Contoh 8-1

Air mengalir masuk pada pipa tembaga tipis dari sebuah penukar kalor dengan diameter 2.5 cm pada 15 oC dengan laju 0.3 kg/s. Air tersebut dipanaskan dengan uap panas o

dengan temperatur 120 C pada permukaan luar pipa. Jika koefisien perpindahan panas rata-rata 800 W/m2, tentukan panjang pipa yang dibutuhkan untuk memanaskan air sampai pada temperatur 115oC?



Aliran Laminar pada Saluran

Contoh Soal 8.2

Air pada 40oF (=62.42 lbm/ft 3 dan  = 3.74 lbm/ft.h) mengalir pada sebuah pipa dengan diameter 0.15 in dan panjang 30 ft dengan kecepatan rata-rata 3 ft/s (Fig. 8-22). Tentukan penurunan tekanan dan daya pompa yang dibutuhkan untuk mengatasi penurunan tekanan tersebut? Bahan Ajar : Dr. Eng. Jalaluddin, ST, MT


Contoh Soal 8.3

Oli dengan temperatur 20 oC mengalir pada pipa berdiameter 30 m dengan kecepatan rata-rata 2 m/s (Gambar 8-23). Jalur pipa sepanjang 200 m melewati icy water pada o

sebuah danau pada 0 C. Pengukuran temperatur permukaan pipa mengindikasikan mendekati 0oC. Dengan mengabaikan thanan termal dari material pipa, tentukan a) temperatur oli setelah melewati danau, b) laju perpindahan panas dari oli, dan c) daya pompa

yang

dibutuhkan

untuk

mengatasi

mempertahankan aliran oli dalam pipa.


kehilangan

tekanan

dan

untuk



Aliran Turbulen pada Saluran





Contoh Soal 8-4

o 3 Air dengan temperatur 60 F (=62.36 lbm/ft dan =2.713 lbm/ft.h) mengalir dengan

steadi dalam pipa horisontal yang terbuat dari stainless steel dengan diameter 2 in dan 3

laju 0.2 ft /s (Gambar 8-28). Tentukan penurunan tekanan dan daya pompa yang dibutuhkan untuk mengalirkan air sepanjang 200 ft.



Contoh Soal 8-5

Air mengalir dalam saluran berdiameter 3 cm, panjang 5 m dipanaskan dari temperatur o

o

15 C menjadi 65 C (Gambar 8-29). Saluran dipasangkan sebuah pemanas listrik yang memberikan panas yang seragam pada permukaan pipa. Permukaan luar dari pemanas diinsulasi sehingga operasi steadi dari pembangkitan panas pada pemanas di pindahkan ke air dalam pipa. Jika sistem adalahuntuk menyediakan air panas dengan laju 10 l/min, tentukan laju daya dari pemanas. Perkirakan juga temperatur permukaan dalam dari pipa pada daerah keluaran.




Contoh Soal 8-6

Udara panas pada tekanan atmosfir dan temperatur 80 oC mengalir masuk ke saluran persegi empat yang tidak terinsulasi dengan luasan cross-section 0.2 m x 0.2 m yang 3

melewati loteng rumah dengan laju 0.15 m /s (Gambar 8-30). Permukaan saluran adalah isotermal dengan 60oC. Tentukan temperatur udara pada saluran keluar dan laju kehilangan panas dari saluran.




06_Konveksi paksa Internal.pdf

Recommend Documents