Konveksi Paksa TINJAUAN PUSTAKA

2.4 Konveksi Paksa

Konveksi paksa merupakan konveksi yang diakibatkan oleh fluida yang terdapat pada permukaan pelat. Aliran fluida pada pelat dengan panjang L pada suatu arah aliran seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11 Laminar Turbulen Xcr L Ts T ∞ V Gambar 2.11 Daerah batas laminar dan turbulen suatu aliran pada pelat [3] Koordinat x dihitung sepanjang permukaan pelat dari sisi terdepan pada arah aliran. Fluida mengenai permukaan pelat dalam arah x dengan kecepatan v dan temperatur T ∞ yang seragam. Awalnya kecepatan bermula dengan batas aliran laminar , tetapi jika pelat cukup panjang, aliran menjadi turbulen pada jarak x cr dari permukaan depan dimana bilangan Reynold memperoleh nilai kritis untuk daerah transisi. Transisi dari aliran laminar ke turbulen bergantung pada geometri permukaan, kekasaran permukaan, kecepatan, temperatur permukaan, jenis fluida dan lainnya yang menjadi karakter penentu bilangan Reynold. Bilangan Reynold pada jarak x dari sisi terdepan pelat datar dinyatakan sebagai v Vx Vx x = = µ ρ Re 2.12 Dicatat bahwa nilai bilangan Reynold bervariasi pada sebuah pelat datar sepanjang aliran. Untuk aliran transisi dari laminar ke turbulen diperoleh dengan persamaan 5 10 5 Re x Vx cr cr = = µ ρ 2.13 20 Universitas Sumatera Utara Nilai bilangan Reynold dari sebuah pelat datar bisanya bervariasi antara 10 5 hingga 3x10 6 , bergantung pada kekasaran permukaan. Bilangan Nusselt lokal pada lokasi x untuk aliran laminar sepanjang pelat datar ditentukan dengan turunan persamaan energi yaitu 3 1 5 . Pr Re 332 . x x x k x h Nu = = 2.14 Sedangkan untuk aliran turbulen adalah 3 1 8 . Pr Re 0296 . x x x k x h Nu = = 2.15 Persamaan laminar digunakan apabila bilangan Re dibawah 5x10 5 dengan nilai Pr0.6. Hubungan antara koeffisien rata-rata perpindahan panas terhadap jenis aliran dapat dilihat pada Gambar 2.12. Laminar Xcr Ts Turbulen h x , laminar h rata-rata h x , turbulen Gambar 2.12 Grafik yang menunjukkan koeffisien perpindahan panas rata-rata untuk pelat datar dengan campuran antara aliran laminar dan turbulen [3]

2.5 Konveksi Bebas