Perpindahan Panas Konveksi

Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi dari permukaan media padat atau fluida yang diam menuju fluida yang mengalir (begerak) atau sebaliknya, dimana diantara keduanya terdapat perbedaan temperatur . Pergerakan fluida ditimbulkan oleh adanya bouyancy dari perubahan densitas fluida akibat perbedaan temperatur yang disebut free convection. Sedangkan pergerakan fluida akibat gaya dari luar seperti tiupan atau hisapan dari pompa, fan, kompressor dan lainnya disebut force convection.

 Perpindahan Panas Konveksi

Gambar 1. Perpindahan panas secara konveksi.

Persamaan perpindahan panas konveksi dikenal sebagai hukum Newton untuk pendinginan (Newton’s Law of Cooling) yang dipersamaankan sebagai berikut:

JikaTs>Tmaka :

Newton's Law

Dengan,

qKonv : Laju perpindahan panas konveksi (Watt)
h : Koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2 .K)
A : Luas permukaan perpindahan panas (m2)
T      : Temperatur permukaan (K)
Ts Temperatur fluida (K)

Besarnya perpindahan panas konveksi juga ditentukan oleh besarnya koefisien perpindahan panas konveksi (h) yang tergantung dari dimensi dan kondisi aliran. Kondisi aliran untuk konveksi alami ditentukan dari Rayleigh Number (RaL) yaitu perkalian antara Grashof Number (GrL) dengan Prandtl Number (Pr), sehingga secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :

 Prandtl Number

Dengan,

g : Percepatan gravitasi (m/s2)
β : Koefisien ekspansi volume (1/K)
Ts : Temperatur permukaan (K)
T : Temperatur dari fluida (K)
Lc : Panjang karakteristik (m)
v : Viskositas kinematik fluida (m2/s)

Apabila : RaL > 109 aliran adalah turbulen ; RaL ≈ 109 kondisi kritis ; RaL < 109 aliran adalah laminar.

Untuk perpindahan panas konveksi alami pada plat datar vertikal Nusselt Number ditentukan dengan persamaan :

Nusselt Number

Sedangkan untuk perpindahan panas konveksi alami pada plat datar horizontal penentuan harga Nusselt Number dibagi menjadi dua :

  • Untuk plat horizontal dengan arah perpindahan panas ke atas,

Nu = 0,54 RaL1/4 untuk 10=<RaL<107

Nu = 0,15,RaL1/3 untuk 107<RaL<1011

  • Untuk plat horizontal dengan arah perpindahan panas ke bawah,

Nu = 0,27 RaL ¼  dengan : 105<RaL<1011

Koefisien perpindahan panas konveksi (h) ditentukan dengan Nusselt Number (Nu).

Nu =HLc/K  sehingga Nu =Nuk/Lc

Dengan,

Nu : Nusselt Number
H : Koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2 .K)
K : Konduktivitas temal fluida (W/m .K)
Lc : Panjang karakteristik (m)

Refrensi :

Frank.P  Incropera  dan David P. DeWitt. Fundamentals of Heat Transfer, 4rd ed.. John Wiley & Sons, Inc., New York, 1996.

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s