Dokumen tersebut membahas tentang konveksi sebagai mekanisme perpindahan panas pada fluida melalui kombinasi konduksi dan gerak fluida. Ada dua jenis konveksi yaitu paksa dan alami. Dokumen juga menjelaskan mekanisme fisika, parameter seperti nusselt number dan prandtl number, serta solusi konveksi secara analitis, komputasi, dan eksperimental.

1. Mega Nur Sasongko Introduction to Convection 1
Introduction to Convection
Konveksi : Mekanisme Perpindahan Panas pada fluida yang meliputi kerja
gabungan dari konduksi dan gerakan mencampur fluida
Klasifikasi Konveksi
a. Konveksi Paksa : adanya gaya dari luar mis. fan, blower
b. Konveksi Alamiah : pengaruh gaya apung

2. Mega Nur Sasongko Introduction to Convection 2
Mekanisme Fisik Konveksi
No Aliran Konduksi
Ada Aliran Konveksi
Perpan antara 2 plat sejajar
Pendinginan besi dengan fan
Perpan Konveksi Tergantung dari :
1. Fluid Properties : V, k,, ρ, µ,Cp, L
2. Geometri dan kekasaran benda
3. Type Aliran (laminer/turbulen)
Konveksi : The most complex mechanism???
V semakin besar, lebih cepat dingin

3. Mega Nur Sasongko Introduction to Convection 3
Newton’s Law of Cooling
)( ∞−=′′ TThq S
)( ∞−= TThAQ Ss
o
Dimana : h = Koef. Perpan konveksi (W/m.C)
As
= luas permukaan perpan (m2
)
Ts
= temperatur permukaan ( C)
T∞
= temperatur jauh dari permukaan ( C)
Jika Fluida dialirkan pada permukaan sebuah plat, pada lapisan fluida yang kontak
dengan plat, kecepatan fluida = 0, perpan yang terjadi “ Konduksi Murni “
∞
=
−
∂∂−
=
T
yTk
h
yf
S
0
T
/

4. Mega Nur Sasongko Introduction to Convection 4
Nusselt Number
Untuk mereduksi variabel, nondimensional untuk koefisien perpan konveksi :
Nu = k
hLc
Dimana : k = konduktifitas termal
Lc = panjang karakteristik
Interpretasi :
a. Nu adalah ratio perpan konveksi relatif terhadap konduksi
b. Nu>> , maka perpan konveksi efektif
c. Nu = 1 , murni konduksi

5. Mega Nur Sasongko Introduction to Convection 5
Lapis Batas Kecepatan
∞u
0=
∂
∂
µ=τ
y
S
y
u
Perhatikan aliran
fluida diatas plat
Tebal lapisan batas (δV) adalah jarak arah y jika u = 0,99 (aliran bebas)
Dua daerah karakteristik aliran :
– Boundary Layer Region
daerah dimana gradien kecepatan dan dan shear stresses besar
– Inviscid flow region
daerah dimana gradien kecepatan dan dan shear stresses dapat diabaikan
2/2
∞ρ
τ
=
u
C S
f
Shear stresses
dan
u∞

6. Mega Nur Sasongko Introduction to Convection 6
Lapis Batas Termal
Aliran Fluida diatas plat
isotermal
• Lapis batas termal adalah daerah dari fluida dimana ada gradien temperatur
• Tebal Lapis Batas termal (δT) adalah jarak dari permukaan arah y dimana ratio temperatur
• Kecepatan fluida akan berpengaruh terhadap gradien temperatur sehingga mempengaruhi perpan konveksi99.0=
−
−
∞TT
TT
S
S

7. Mega Nur Sasongko Introduction to Convection 7
Prandtl Number
Tebal relatif lapis batas kecepatan dan lapis batas termal dinyatakan oleh
parameter nondimensional “Prandtl Number”
dimana : α = Difusivitas termal
ν = Viskositas kinematik
Cp = Panas Spesifik
• Gas Pr = 1
• Logam Cair , Pr << 1
• Minyak Berat, Pr >> 1

8. Mega Nur Sasongko Introduction to Convection 8
Aliran Laminer dan Turbulen
Transisi dari aliran laminer dan turbulen
Untuk aliran pd plat datar, Re = 5 x 105

9. Mega Nur Sasongko Introduction to Convection 9
Solusi Convection Problem
Basic Problem : Koefisien Konveksi (h) ?? h=f (k, cp, ρ, µ, V, L, dll)
1. Analytical
Solusi analisis persamaan defferensial untuk perpan konveksi
kadang tidak mungkin solusi menggunakan matematika
2. Computational
3. Experimental
Solusi secara eksperimen dinyatakan dalam bentuk :
a. persamaan empiris
b. grafis
Motion of a fluid dikembangkan dari persamaan hukum dasar :
- Conservation of mass, momentum and energy
- Newton’s second law of motion.
- Need to express conservation of energy by taking also into account
the bulk motion of the fluid
Analytical

10. Introduction to Convection 10
Eksperimental
Data Eksperimen convection heat transfer biasanya dinyatakan dalam bentuk Non-
Dimensional parameter :
nm
PrCReNu =
Dimana m dan n adalah konstanta eksponen ( antara 0 – 1 ) dan konstanta C
tergantung dari bentuk geometri dan aliran
Bentuk yang lebih kompleks lebih akurat.