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