Koefisien perpindahan panas konveksi bebas rata-rata untuk berbagai situasi dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi:
ƒ
= = C Gr
ƒ
Pr
ƒ m
dimana subscrip f menunjukkan bahwa semua sifat-sifat fisik harus di evaluasi pada suhu film,
T
ƒ
=
Produk perkalian antara angka grashof dan angka prandtl disebut angka Rayleigh: Ra = Gr . Pr
2.2 Konveksi Bebas dan Aliran Fluida Pada Plat Miring
Orientasi kemiringan pelat apakh permukaannya menghadap atas atau ke bawah merupakan salah satu factor yang mempengaruhi bilangan nusselt.Untuk
membuat perbedaan ini Fuji dan Imura memberikan tanda sudut seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1 sebagai berikut :
a. Sudut adalah negatif jika permukaan panas menghadap ke atas.
b. Sudut adalah positif jika permukaan panas menghadap ke bawah.
Menurut Fuji dan Imura untuk plat miring dengan permukaan panas
7
menghadap ke bawah pada jangkauan + 80 °C ;10
5
Gr.Pr 10
11
bentuk korelasinya adalah :
Nu=0.56 Gr
L
.Pr cos
14
Gambar 2.1 Konsep Positif dan Negative pada Plat Miring
Untuk plat dengan kemiringan kecil 88° 90° dan permukaan panas menghadap ke bawah maka persamaannya :
Nu=0,58 Gr
L
.Pr
15
Untuk plat miring dengan permukaan panas menghadap ke atas dalam jangkauan Gr
L
.Pr 10
11
;Gr
L
Gr
c
; dan -15
°
-75
°
bentuk korelasinya adaalah .
Nu=0.145 [Gr
L
.Pr
13
-Gr
c
.Pr
13
]+0,56 Gr
c
.Pr cos
14
Untuk plat miring ,panas atau dingin relative terhadap temperatur fluida,plat sejajar dengan vector gravitasi,dan gaya apung yang terjadi
menyebabkan garakan fluida ke atas atau ke bawah.Bagaimanapun,jika platnya
8
membentuk sudut terhadap gravitasi,gaya apung mempunyai komponen normal terhadap permukaan plat.
Dengan adanya pengurangan gaya apung yang paralel terhadap plat,dan juga terjadi penurunan kecepatan fluida sepanjang plat,dan bisa diperkirakan
bahwa juga terjadi penurunan pada perpindahan panas konveksi.Tetapi penurunan itu terjadi apakah perpindahan panasnya berasal dari atas ataau bawah
permukaan dari plat.
2.3 Konveksi Bebas dan Aliran Fluida Pada Plat Vertikal
Ketika suatu plat rata vertical dipanaskan maka akan akan terbentuklah suatu lapisan batas konveksi bebas,Profil kecepatan pada lapisan batas ini tidak seperti
profil kecepatan pada lapisan batas konveksi paksa .Pada gambar 2.2 dapat dilihat profil kecepatan pada lapisan batas ini,dimana pada dinding ,kecepataan adalah
nol,karena terdapat kondisi tanpa gelincir no-slip; kecepatan itu bertambah terus sampaai mencapai nilai maksimum ,dan kemudian menurun lagi hingga nol pada
tepi lapisan batas.Perkembangan awal lapisan batas adalah laminar,tetapi suatu jarak tertentu dari tepi depan ,bergantung pada sifat-sifat fluida dan beda suhu
antara dinding dan lingkungan,terbentuklah pusaran-pusaran ke lapisan batas turbulen pun mulailah terjadi.Selanjutnya,pada jarak lebih jauh pada plat itu
lapisan batas menjadi turbulen sepenuhnya. Mc.Adams mengkorelasikan nilai Nusselt rata-rata dengan bentuk :
= =CGr
L
.Pr
n
9
Konstanta C ditentukan pada tabel 2.1 Sifat-sifat fisik Dievaluasi pada suhu film T
ƒ
.Untuk perkalian antara bilangan Grashof dengan bilangan Prandtl disebut dengan bilangan Rayleigh Ra yaitu :
Ra
L
= Gr
L
.Pr =
Gambar 2.2 Konveksi Alamiah pada Pelat Vertikal Churchill dan Chu menyarankan bentuk korelasi dengan dua persamaan
untuk konveksi bebas paada plat vertical.Untuk daerah Laminer pada jangkauan 10
-1
Ra
L
10
9
dan sesuai untuk semua angka Prandtl bentuknya adalah
= 0.68 +
49
10
Tabel 2.1 Konstanta C dan n untuk persamaan 9 Geometri Gr
L
.Pr C N Bidang dan Silinder
Vertikal 10
4
-10
9
10
9
-10
13
10
9
-10
13
0,59 0,021
0,10 ¼
25 13
Sumber :J.P Holman
Sedangkan untuk daerah turbulen yang berlaku pada jangkauan 10
-1
Ra
L
10
12
bentuknya adalah :
12
= 0.825 +
827
Sifat-sifat fisik fluida pada kedua persamaan di atas dievaluasi pada suhu film.
2.4 Kurva Proses PengeringanPengasapan
