Konveksi Paksa Internal: Logarithmic Mean Temperature Diffference (LMTD)

Sebelumnya kita telah membahas konveksi paksa internal dengan asumsi fluks kalor konstan, yaitu fluks aliran kalor antara permukaan pipa dan fluida dianggap konstan. Kali in kita akan membahas tentang konveksi paksa internal dengan asumsi temperatur permukaan pipa konstan. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini:

Dalam kasus ini temperatur permukaan pipa dia


sumsikan sama sepanjang pipa. Karena temperatur pipa berbeda dengan temperatur fluida yang mengalir maka terjadilah perpindahan kalor antara pipa dan fluida secara konveksi. Besarnya konveksi kalor ini disederhanakan dengan hukum pendinginan Newton, yaitu:


Pada kasus ini, temperatur pipa konstan sepanjang pipa namun temperatur fluida tidak konstan. Misalnya suhu pipa lebih tinggi dibandingkan suhu fluida yang masuk, maka fluida akan mengalami pemanasan sepanjang pipa. Artinya semankin jauh fluida mengalir di pipa maka temperatunya semakin tinggi mendekati temperatur pipa. Dalam persamaan di atas, ΔT adalah perbedaan temperatur antara permukaan pipa dan fluida. Akibatnya ΔT saat masuk akan berbeda dengan ΔT saat keluar pipa karena temperatur fluida berubah sepanjang pipa. Lalu, bagaimana menentukan (ΔT)avg ini? Setidaknya ada dua pendekatan untuk hal seperti ini: yaitu dengan aritmatika sederhana dan dengan menerapkan kesetimbangan energi.

Pendekatan aritmatika

Perhitungan (ΔT)avg dengan pedekatan pertama hanyalah dengan merata-ratakan perbedan tempeartur saat masuk dan keluar atau dapat dituliskan:



Dengan cara seperti ini maka temperatur fluida dianggap naik secara linear sepanjang pipa. Hal seperti ini mungkin dapat dikatakan sangat jarang terjadi. Oleh karena itu kita bisa gunakan pendekatan kedua, yaitu dengan menggunakan kesetimbangan energi, atau lebih dikenal dengang logarithmic mean temperature difference (LMTD).

logarithmic mean temperature difference (LMTD).

Dengan menggunakan prinsip kesetimbangan energi maka berlaku seperti ini:



Perbedaan antara kedua ΔT tersebut dapat digambarkan oleh grafik dibawah ini:



 

No comments:

Post a Comment