IntroBerdasarkan sumber gerakan fluida konveksi dibagi lagi
menjadi konveksi paksa dan konveksi bebas
Boundary LayerVelocity BLThermal BL
Laminar and Turbilent Flow
Perpindahan Panas Konveksi BebasKonveksi bebas adalah
perpindahan kalor konveksi dengan gerakan fluida yang terjadi
dihasilkan oleh perbedaan massa jenis fluida akibat perbedaan
temperaturnya.Untuk menganalisa konveksi bebas perlu menggunakan
beberapa bilangan tak berdimensi seperti bilangan Nuselt, grashoff,
Prandtl, dan Rayleigh.Bilangan Nuseltdengan h koefisien perpindahan
kalor konveksi, panjang karakteristik yang nilainya tergantung
geometri benda, k konduktivitas termal, Gr bilangan Grasshoff serta
C dan n adalah suatu konstanta yang nilainya dipengaruhi geometri
benda dan karakteristik aliran.
Bilangan GrashoffBilangan Grashof adalah parameter yang
menunjukkan perbandingan antara gaya pengapungan dan gaya viskos,
yang mempengaruhi gaya gesek antara fluida dengan permukaan suatu
benda.dengan g percepatan gravitasi (9.8 m/s2), koefisien ekspansi
termal (1/K), serta viskositas kinematik fluida (m2/s)Bilangan
RayleighKarena persamaan bilangan Nusselt biasanya melibatkan
bilangan Prandtl dan bilangan Grashof, maka terdapat bilangan tak
berdimensi lain yang merupakan perkalian dari bilangan Prandtl dan
Grashof
Konveksi Bebas Pada PermukaanUntuk menghitung perpindahan panas
konveksi bebas pada suatu permukaan perlu dihitung lebih dulu
bilangan Rayleigh dan Nuselt, dari bilangan Nuselt dapat dihitung
kooefisien konveksi yang selanjutnya dapat digunakan untuk
menghitung jumlah panas yang mengalir.Untuk kondisi geometri yang
berbeda besarnya bilangan Rayleigh dan Nuselt dapat menggunakan
persamaan seperti pada tabel berikut.
Suatu plat tipis berukuran 0.6m 0.6m diletakkan pada ruang
dengan temperatur 30C. Satu sisi permukaan plat diisolasi, sedang
sisi lainnya dijaga temperaturnya pada 90C. Hitung laju perpindahan
kalor jika posisi plat adalah vertikal dan jika posisi plat
terbalikContoh
Konveksi Bebas dalam RuangRuang Persegi panjang vertikal
Konveksi Bebas dalam RuangRuang Persegi panjang horizontal Untuk
ruang Persegi panjang horisontal, temperatur permukaan bawah lebih
rendah dibanding temperatur permukaan atasBilangan Nusselt untuk
gas dan cairan Nu = 1
Silinder Konsentrik Konveksi Bebas dalam Ruang
BolaKonveksi Bebas dalam Ruang
ContohJendela lapis ganda setinggi 0.8 m dan lebar 2 m terdiri
dari dua lembar kaca yang dipisahkan oleh celah udara selebar 2 cm
pada tekanan atmosfer. Jika temperatur pada celah udara terukur 12C
dan 2C, hitung laju aliran kalor melalui jendela
