makalah transfer panas - external forced convection
TRANSCRIPT
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
1/28
UNIVERSITAS NEGERI MANADO | FISIKA GEOTHERMAL
M AKALAH T RANSFER P ANAS
E XTERNAL F ORCED C ONVECTION
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
2/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
2
Nama Anggota Kelompok
YONATHAN SUROSO
LIANA MASELLA
CHRES LOING
CHRIESTIO NARAY
FERNANDO MANDAGI
JEIT LEMBONG
RIFIANO WEWENGKANG
RAI NANGIN
SHEREN ANSUNANU
STEVANNY PALIT
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
3/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
3
Kata Pengantar
Puji syukur patut kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena
atas berkat, penyertaan dan bimbinganNya kami dapat menyelesaikan
makalah kami yang berjudul EXTERNAL FORCED CONVECTION ini dengan
baik. Kami juga berterimakasih kepada semua pihak, baik secara langsung
maupun tidak langsung, yang telah membantu kami dalam menyelesaikan
makalah kami.
Makalah ini memuat dan membahas tentang karakteristik dan analisa
mengenai salah satu komponen penting dalam perpindahan panas atau
kalor dalam termodinamika, yaitu perpindahan panas secara konveksi.
Konveksi yang dimaksud adalah konveksi paksa.
Semoga makalah Transfer Panas ini dapat bermanfaat dan dapat
dipergunakan sebagaimana mestinya. Terima kasih.
Penulis
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
4/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
4
Daftar Isi
Halaman Judul .......................................................................................................................... 1
Nama Anggota Kelompok .................................................................................................... 2
Kata Pengantar ........................................................................................................................ 3
Daftar Isi ...................................................................................................................................... 4
Bab 1 : Gaya Hambat .............................................................................................................. 5
Bab 2 : Aliran Paralel Pada Plat Rata .............................................................................. 8
Bab 3 : Aliran yang Melewati Silinder dan Bola ....................................................... 15
Bab 4 : Aliran yang Melewati Susunan Pipa ............................................................... 23
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
5/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
5
Bab 1: Gaya Hambat
Adalah sebuah hal yang biasa jika sebuah benda akan menemukan
suatu hambatan atau resistensi ketika benda tersebut dipaksa untuk
bergerak menembus sebuah fluida, khususnya cairan. Mungkin kita juga
pernah melihat angin yang sangat kencang dapat merobohkan pepohonan,
tiang listrik, bahkan dapat merobohkan kendaraan dan kita dapat
merasakan suatu dorongan yang ku at dari angin kencang tersebut.
Gaya dari sebuah fluida mengalir yang mendesak sebuah benda dalam
arah alirannya kemudian disebut dengan gaya hambat (drag force) . Gaya
hambat atau drag merupakan efek kombinasi dari dua jenis gaya, yaitu:
PRESSURE DRAG : Gaya hambat yang berkaitan dengan tekanan, dan
sangat bergantung pada bentuk bendanya. Pressure drag sebanding
dengan luas frontal dan selisih antara tekanan yang bekerja pada
bagian depan dan belakang benda yang terkena fluida tersebut.
FRICTION DRAG : Gaya hambat yang berkaitan dengan tegangan
geser pada dinding sebuah benda. Friction drag sebanding dengan luas
permukaan benda
Secara menyeluruh, gaya hambat bergantung pada kerapatan fluida,
kecepatan upstream , dan juga bentuk, ukuran, serta orientasi benda yang
terhambat. Karakteristik hambatan dari benda direpresentasikan dalam
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
6/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
6
sebuah angka tak berdimensi yang disebut koefisien hambat atau drag
coefficient .
di mana A adalah luas frontal (luas yang diproyeksikan pada sebuah bidang
dengan arah normal terhadap arah aliran fluida) pada benda tumpul yang
menghalangi aliran. Koefisien hambat juga merupakan total dari koefisien
hambat tekanan dan koefisien hambat friksi.
Ketika sebuah fluida terpencar akibat bertumbukan dengan sebuah
benda, hal itu akan menciptakan sebuah area separasi antara benda dan
aliran fluida. Area bertekanan rendah pada bagian belakang benda dimana
terjadi sirkulasi dan backflow dinamakan separated region. Semakin besar
separation region nya, maka semakin besar pressure drag nya.
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
7/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
7
TRANSFER PANAS
Fenomena yang mempengaruhi gaya hambat juga mempengaruhi
perpindahan panas. Koefisien lokal drag dan koefisien konveksi bervariasi
sepanjang permukaan benda sebagai hasil perubahan kecepatan batas
lapisan pada arah aliran. Jika terdapat hubungan antara koefisien konveksi
dan koefisien friksi lokal, maka rata-rata koefisien friksi dan koefisien
konveksi dapat ditentukan dengan bentuk integral berikut
Jika terdapat hubungan antara koefisien konveksi dan koefisien friksilokal, maka nilai gaya hambat dapat ditentukan berdasarkan koefisien
hambatnya dan laju perpindahan panas dari atau menuju permukaan
isothermal dapat ditentukan dari persamaan berikut.
di mana A s merupakan luas permukaan, T s merupakan temperatur pada
permukaan, dan T merupakan temperatur pada ujung luar batas lapisan.
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
8/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
8
Bab 2: Aliran Paralel pada Plat Rata
Misalkan aliran paralel suatu fluida yang melewati sebuah plat rata
dengan panjang L searah dengan arah aliran. Koordinat sumbu-X diukur
sejauh permukaan plat mulai dari pangkal searah arah aliran. Fluida
tersebut mendekati plat rata tersebut pada arah X denga kecepatan
seragam V dam temperatur T
.
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
9/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
9
Aliran pada lapisan batas kecepatan bermula sebagai aliran laminar, tetapi
jika plat tersebut cukup panjang maka aliran tersebut akan berubahmenjadi aliran turbulen pada jarak x cr dari pangkal di mana nilai bilangan
Reynolds mencapai nilai kritis transisi aliran.
Transisi aliran fluida dari laminar ke turbulen pada plat rata
dipengaruhi oleh geometri permukaan, kekasaran permukaan, kecepatan
upstream , temperatur permukaan, dan jenis fluida; dan yang paling utama
dicirikan dengan bilangan Reynolds. Bilangan Reynolds pada jarak x dari
bagian pangkal pada sebuah plat rata dinyatakan sebagai:
Perlu diketahui bahwa nilai bilangan Reynolds bervariasi untuk sebuah plat
rata sepanjang aliran, mendekati Re L = VL/v pada ujung plat.
Untuk aliran yang melewati plat rata, transisi dari laminar menuju
turbulen dimulai saat bilangsampai menjadi aliran turbulen sepenuhnya sebelum bilangan Reynolds
mencapai nilai yang lebih tinggi, tepatnya sekitar 3 10 6.
Untuk analisis keteknikan, nilai kritis bilangan Reynolds yang diterima
secara umum adalah
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
10/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
10
5 0
Nilai sejati dari bilangan kritis Reynolds dapat bervariasi antara 10 5
sampai 3 10 6, tergantung dari kekasaran permukaan, tingkat
turbulensinya, dan variasi tekanan sepanjang permukaan.
KOEFISIEN FRIKSI
Berdasarkan analisis tersebut, ketebalan lapisan batas dan koefisien
friksi lokal pada titik x untuk aliran laminar dan turbulen pada sebuah plat
rata ditentukan sebagai berikut
Laminar
dan 0 Re5 0 Turbulen
0 dan 0 05 5 0 Re 0 Untuk menentukan koefisien friksi rata-rata pada seluruh bagian plat rata
tersebut, maka dilakukanlah substitusi hubungan persamaan di atas
dengan persamaan umum koefisien friksi sehingga didapatkan:
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
11/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
11
Laminar
Re5 0 Turbulen
0 0 5 0 Re 0 Hubungan pertama memberikan koefisien friksi rata-rata untuk seluruh
bagian plat rata ketika aliran fluidanya laminar melewati seluruh bagian
plat. Hubungan kedua memberikan koefisien friksi rata-rata untuk seluruh
bagian plat rata ketika aliran fluidanya turbulen melewati seluruh bagian
plat, atau ketika daerah aliran laminar pada plat relatif terlalu kecil
daripada daerah turbulennya. (x cr
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
12/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
12
Ingat bahwa kita menyertakan daerah transisi dengan daerah turbulen,
karena itu ambil nilai kritis bilangan Reynolds Re cr = 5 10 5 danmelakukan integrasi persamaan di atas setelah mensubstitusikan
pernyataan tersebut sehingga koefisien friksi rata-rata untuk seluruh
bagian plat rata menjadi:
0 0 5 0 Re 0 KOEFISIEN TRANSFER PANAS
Bilangan lokal Nusselt pada titik x untuk aliran laminar melewati
sebuah plat rata ditentukan dengan menyelesaikan diferensial persamaan
energi menjadi:
Laminar
0 r 0 Re5 0 Turbulen
0 0 0 r 5 0 Re 0
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
13/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
13
Untuk menentukan bilangan Nusselt rata-rata pada seluruh bagian plat rata
tersebut, maka dilakukanlah substitusi hubungan persamaan di atasdengan persamaan umum koefisien konveksi sehingga didapatkan:
Laminar
0 r 0 Re5 0 Turbulen
0 0 0 r 5 0 Re 0
Dalam beberapa kasus, sebuah plat rata cukup panjang untuk alirannya
menjadi turbulen, namun tidak cukup panjang untuk mengesampingkan daerah
laminarnya. Oleh karena itu, koefisien perpindahan panas rata-rata untuk
seluruh bagian plat ratanya ditentukan dengan mengintegralkan
persamaan umum h f dalam dua bagian sedemikian rupa menjadi:
Ingat bahwa kita menyertakan daerah transisi dengan daerah turbulen,
karena itu ambil nilai kritis bilangan Reynolds Re cr = 5 10 5 dan
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
14/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
14
melakukan integrasi persamaan di atas setelah mensubstitusikan
pernyataan tersebut sehingga bilangan Nusselt rata-rata untuk seluruhbagian plat rata menjadi:
0 5 50 5 5 FLUKS PANAS SERAGAM
Ketika sebuah plat rata diperlakukan sebagai fluks panas seragamdibandingkan jika diperlakukan sebagai temperatur yang seragam,
bilangan Nusselt lokal yang diberikan adalah:
Laminar
0 5 r 0 Re5 0
Turbulen
0 0 0 0 r 0 5 0 Re 0
Hubungan-hubungan ini memberikan nilai 36% lebih tinggi untuk aliran
laminar dan 4% lebih tinggi untuk aliran turbulen yang relati terhadap plat
yang isothermal.
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
15/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
15
Bab 3: Aliran yang Melewati Silinder dan
Bola
Aliran yang melewati silinder atau tabung dan bola dapat ditemukan
dalam kehidupan kita sehari-hari. Sebagai contoh, tube-tube yang ada
dalam sebuah penukar panas ( heat exchanger ) berkaitan baik antara aliran
internal yang menuju tube-tube tersebut dan aliran eksternal di luar tube-
tube, dan kedua macam aliran tersebut harus dipertimbangkan dalam
analisis sebuah penukar panas. Selain itu, kegiatan olahraga seperti
sepakbola, tenis, dan golf sangat berkaitan dengan aliran pada benda bola.
Pada silinder dan bola, panjang karakteristiknya diambil dari diameter
eksternal D. Jadi, bilangan Reynolds didefinisikan sebagai Re = Re D = VD/v
dimana V adalah kecepatan seragam fluida saat mencapai silinder atau
bola. Bilangan kritis Reynolds untuk aliran yang melewati silinder atau bola
kira-kira Re cr 2 10 5. Dengan demikian, batas lapisan menjadi laminaruntuk Re 2 10 5 dan akan menjadi turbulen untuk Re 2 10 5.
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
16/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
16
Cross-flow yang terjadi di bagian atas silinder menunjukkan pola aliran
yang kompleks, seperti yang terlihat pada gambar di atas. Fluida yang
mencapai silinder kemudian terpisah dan mengitari silinder tersebut
kemudian membentuk sebuah batas lapisan yang membungkus sekitar
silinder tersebut.
Pada kecepatan upstream yang sangat kecil (Re 1), fluida tersebut
seluruhnya membungkus sekeliling silinder dan kedua lengan fluida
tersebut bertemu pada bagian belakang silinder dengan teratur, sehingga
fluida akan mengikuti lengkungan silinder.
Pada kecepatan upstream yang lebih tinggi, fluida tersebut masih
mengitari silinder hanya pada bagian depan (frontal) saja, tetapi fluida itu
tidak cukup cepat untuk tetap melekat pada permukaan ketika pada saat
yang bersamaan juga fluida mencapat bagian atas (atau bagian bawah)
silinder. Akibatnya, batas lapisannya terlepas dari permukaan, membentuk
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
17/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
17
separated region di belakang silinder. Aliran pada daerah tersebut dicirikan
dengan adanya formasi berupa pusaran ( vortex ) secara periodik dantekanannya yang rendah.
Sifat aliran yang melewati silinder maupun bola sangat mempengaruhi
koefisien hambat total C D. Friction drag dan pressure drag dapat menjadi
signifikan. Gaya hambat pada dasarnya berhubungan dengan friction drag
pada bilangan Reynolds rendah (Re < 10) dan pressure drag pada bilangan
Reynolds tinggi (Re > 5000). Kedua pengaruh tersebut akan signifikan pada
bilangan Reynolds sedang.
Dari analisis dimensional dapat ditunjukkan bahwa koefisien hambat
rata-rata C D untuk silinder dan bola merupakan fungsi dari bilangan
Reynolds, seperti yang terlihat pada grafik di bawah ini.
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
18/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
18
Kurva-kurva tersebut menunjukkan perilaku berbeda pada nilai bilangan
Reynolds yang berbeda pula.
Re 1 : Aliran yang terbentuk adalah aliran yang pelan, dan
koefisien hambat berkurang seiring dengan
kenaikan bilangan Reynolds.
Re 10 , 90 : Pemisahan fluida mulai terjadi pada bagian
belakang benda dengan munculnya pusaran.
Separation region membesar seiring dengan
kenaikan bilangan Reynolds sampai sekitar 10 3 .
Pada saat ini, 95% drag yang terjadi merupakan
pressure drag dan akan terus berlangsung turun
seiring dengan kenaikan bilangan Reynolds pada
interval 10 < Re < 10 3.
10 3 < Re < 10 5 : Koefisien hambatnya relatif konstan. Perilaku ini
khas pada benda tumpul. Aliran pada batas lapisan
adalah laminar, tetapi aliran pada sepatared region
di belakang silinder atau bola adalah turbulen
dengan area yang luas.
10 5 < Re < 10 6 : Terjadi penurunan tiba-tiba pada nilai koefisien
hambat pada interval ini (biasanya pada 2 10 5).
Reduksi besar ini berhubungan dengan aliran yang
pada batas lapisannya menjadi turbulen, yang
bergerak pada titik separasi lebuh jauh pada
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
19/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
19
belakang benda mengurangi ukuran dari wake dan
dan juga besarnya pressure drag .
PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN
Telah disebutkan pada pembahasa sebelumnya bahwa secara umum
kekasaran permukaan meningkatkan nilai koefisien hambat pada aliran
turbulen. Hal ini khusus merupakan kasus yang berlaku pada benda-benda
licin. Untuk benda tumpul seperti silinder atau bola, semakin kasarnya
permukaan benda mungkin dapat menurunkan koefisien hambat, seperti
ditunjukkan pada gambar di bawah (untuk benda bola).
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
20/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
20
Hal ini dilakukan dengan menyandungkan lapisan batas ke dalam turbulen
pada bilangan Reynolds yang rendah, dan menyebabkan fluida mendekat dibelakang benda padd area wake dan menurunkan pressure drag .
KOEFISIEN TRANSFER PANAS
Aliran yang melewati silinder atau bola pada umumnya melibatkan
separasi aliran, yang secara analitik sukar dikendalikan. Bagaimanapun
juga, aliran seperti itu harus dipelajari secara numerik atau eksperimental.
Memang untuk aliran yang melewati silinder telah dipelajari secara
numerik maupun eksperimental oleh
beberapa peneliti dan beberapa korelasi
empiris telah dikembangkan untuk
menentukan koefisien transfer panas.
Kompleksnya aliran yang melewati
silinder sangat mempengaruhi
perpindahan panas. Variasi dari
bilangan Nusselt lokal Nu di sekitar
batas luar silinder yang diterapkan pada
crossflow udara seperti yang diberikan
pada grafik di samping.
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
21/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
21
kecil : Nu berkurang seiring dengan kenaikan sebagai
hasil dari penebalan batas lapisan laminar 80 < < 90 : Nu mencapai nilai minimum. Untuk bilangan
Reynolds rendah, Nu berhubungan dengan titik
separasi pada aliran laminar, sedangkan untuk
bilangan Reynolds yang tinggi, Nu berhubungan
dengan transisi menuju aliran turbulen.
> 90 : Nu meningkat seiring dengan kenaikan yangberhubungan dengan perpaduan yang intens pada
zona separasi. (aliran yang terjadi adalah laminar)
90 < < 140 : Nu meningkat seiring dengan penebalan batas
lapisan. (aliran yang terjadi adalah turbulen)
> 140 : Nu mencapai nilai minimum kedua sehubungan
dengan titik separasi yang terjadi pada aliranturbulen.
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
22/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
22
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
23/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
23
Bab 4 : Aliran yang Melewati Susunan Pipa
Crossflow yang terjadi melewati susunan pipa dapat kita temukan
dalam peralatan aplikasi transfer panas seperti kondensor, evaporator
pada pembangkit listrik, kulkas, maupun pendingin ruangan ( air
conditioner ). Dalam alat-alat tersebut, sebuah fluida bergerak dalam pipa-
pipa ketika fluida yang lainnya bergerak di luar pipa tersebut dengan arah
tegak lurus (lihat pada gambar).
Aliran di dalam pipa-pipa dapat dianalisis dengan menganggap aliran
fluida tersebut menuju satu pipa, kemudian dikalikan hasilnya dengan
jumlah pipa yang ada. Untuk aliran fluida di luar pipa dipengaruhi oleh pola
aliran dan tingkat turbulensi downstream nya, dan juga perpindahan panas
dari atau menuju susunan pipa. Bagaimanapun juga, ketika kita
menganalisis perpindahan panas dari susunan pipa dalam sebuah aliran
crossflow , kita harus menganggap semua pipa ini merupakan satu bundel.
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
24/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
24
Susunan pipa yang ada biasanya disusun secara in-line (satu garis)
maupun bertumpuk ( staggered ) dalam arah aliran seperti yang ditunjukkanpada gambar di bawah.
Susunan secara in-line
Susunan secara bertumpuk
Diameter luar pipa D merupakan panjang karakteristik.
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
25/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
25
Pengaturan susunan pipa tersebut dicirikan dengan puncak
transversal S T, puncak longitudinal S L, dan puncak diagonal S D di antarapusat pipa. Puncak diagonal dapat ditentukan dengan:
( ) Saat fluida memasuki susunan pipa tersebut, luas area aliran
berkurang dari A = S TL menjadi A T = (ST D)L antara masing-masing pipa
dan kecepatan aliran meningkat. Pada penyusunan bertumpuk,
kecepatannya dapat meningkat lebih jauh di bagian diagonal jika barisan
pipanya sangat dekat satu sama lain. Dalam susunan pipa, karakteristik
aliran didominasi oleh kecepatan maksimum V max yang terjadi di dalam
susunan pipa dibandingkan dengan kecepatan datangnya fluida (V). Oleh
karena itu, bilangan Reynolds didefinisikan pada dasar kecepatan
maksimumnya sebagai:
Kecepatan maksimum ditentukan dari persyaratan konservasi massa untuk
aliran steady inkompresibel.
Untuk penyusunan secara in-line , kecepatan maksimum terjadi pada
area aliran minimum antarpipa, dan konservasi massanya dapat
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
26/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
26
dinyatakan s ebagai VA 1 = Vmax AT atau VS T = Vmax (ST D). Jadi, kecepatan
maksimumnya menjadi
Untuk penyusunan secara bertumpuk, fluida mendekati area A 1
melewati area A T dan kemudian area 2A D ketika saat itu juga fluida
membungkus sekeliling pipa pada baris berikutnya. Jika 2A D > AT,kecepatan maksimumnya tetap terjadi pada A T antarpipa dan juga
hubungan persamaan V max di atas dapat juga digunakan untuk penyusunan
secara bertumpuk. Akan tetapi, jika 2A D < AT atau jika 2(S D D) < (S T D),
kecepatan maksimum terjadi pada bagian diagonal potongnya, dan
kecepatan maksimumnya menjadi
Sifat aliran fluida yang melewati susunan pipa pada baris pertama
menyerupai aliran yang melewati satu pipa seperti yang telah dijelaskan
pada bab 3, khusunya ketika pipa-pipa tersebut jaraknya tidak terlalu dekat
satu sama lain. Sifat aliran fluida yang melewati susunan pipa pada baris
kedua dan seterusnya adalah sangat berbeda, karena pembentukan wake
dan turbulensi yang disebabkan pada pipa-pipa baris pertama. Tingkat
turbulensi dan juga koefisien transfer panas meningkat seiring dengan
jumlah baris karena efek kombinasi dari baris pertama, tetapi tidak ada
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
27/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
27
perubahan yang signifikan pada tingkat turbulensi setelah beberapa baris
pertama dan juga koefisien transfer panasnya konstan.
Aliran yang melewati susunan pipa dipelajari secara eksperimental
mengingat sangat kompleks untuk dilakukan secara analitik. Yang mungkin
kita bisa analisis adalah pada koefisien transfer panas rata-rata untuk
seluruh susunan pipa, yang bergantung pada jumlah baris pipa sepanjang
aliran maupun penyusunan dan ukuran pipa-pipa tersebut. Beberapa
korelasi yang ada, seluruhnya berdasarkan data eksperimen, telah
diusulkan untuk bilangan Nusselt rata-rata untuk crossflow melewati
susunan pipa. ZUKAUSKAS telah mengusulkan suatu korelasi yang bentuk
umumnya adalah sebagai berikut.
( )
dimana nilai untuk konstanta C, m, dan, n bergantung pada bilanga
Reynolds. Penentuan korelasi bilangan Nusselt tersebut dapat dilihat pada
tabel berikut ini (untuk susunan pipa dengan jumlah baris di atas 16).
-
8/13/2019 Makalah Transfer Panas - EXTERNAL FORCED CONVECTION
28/28
MAKALAH TRANSFER PANAS
28
Hubungan tersebut dapat juga digunakan untuk susunan pipa dengan
jumlah baris di bawah 16 dengan dimodifikasi menjadi
dimana F adalah faktor koreksi yang nilainya diberikan pada tabel berikut.
Untuk Re D > 1000, faktor koreksi tidak bergantung pada bilangan Reynolds.