Aliran Panas Konveksi,Jenis Konveksi Natural Convection dan Forced Convection
Perpindahan panas (heat transfer) adalah proses transfer energi sebagai panas yang terjadi pada sistem dengan suhu tinggi ke sistem dengan suhu yang lebih rendah sampai kedua sistem memiliki suhu yang sama. Terdapat tiga cara perpindahan panas yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Konveksi adalah proses perpindahan panas dari suhu yang tinggi ke suhu yang lebih rendah dikarenakan adanya gerakan, aliran, atau pencampuran.
Konveksi dari suatu permukaan yang memiliki suhu lebih tinggi dibandingkan suhu fluida di sekitarnya berlangsung dalam beberapa tahap. Tahap pertama, panas akan mengalir secara konduksi dari permukaan ke partikel-partikel fluida yang berbatasan, sehingga terdapat perpindahan energi yang dapat menaikkan suhu dan energi dalam partikel-partikel fluida tersebut. Selanjutnya, partikel-partikel fluida akan bergerak ke daerah yang bersuhu lebih rendah dan memindahkan energinya ke partikel-partikel fluida lainnya. Aliran yang terdapat dalam proses ini adalah aliran fluida dan energi (Supu dkk., 2016). Menurut Siahaan (2016) konveksi dapat dibagi menjadi dua berdasarkan cara menggerakkan alirannya, yaitu:
a. Konveksi bebas atau natural convection
Konveksi bebas atau natural convection adalah gerakan fluida secara alamiah yang disebabkan oleh perbedaan rapat massa fluida akibat adanya perbedaan suhu pada fluida tersebut. Contoh natural convection adalah proses pendinginan secangir kopi dan proses kehilangan panas pada radiator mobil.
b. Konveksi paksa atau forced convection
Konveksi paksa atau forced convection adalah gerakan fluida yang disebabkan oleh adanya gaya pemaksa. Contoh forced convection adalah penggunaan kipas yang dapat mengalirkan fluida di atas permukaan suatu bahan. Efisiensi pemanasan atau pendinginan suatu fluida dengan fluida yang lain dapat ditingkatkan dengan forced convection.
Terdapat banyak aplikasi konveksi dalam kehidupan sehari-hari khususnya dalam dunia industri, diantaranya adalah sebagai berikut.
a. Shell and tube heat exchanger adalah alat penukar panas yang banyak digunakan dalam industri pemrosesan, dimana terjadi perpindahan panas antara aliran fluida di dalam tube dan di luar tube karena suhu fluida di dalam tube bundle berbeda dengan suhu di luar tube. Alat ini terdiri dari sebuah shell silindris di bagian luar dan sejumlah tube (tube bundle) di bagian dalam (Suswanto dkk., 2015).
b. Rotary kiln adalah alat pyroprocessing yang digunakan untuk menaikkan suhu material seperti semen, kapur, refraktori, titanium dioksida, alumina, dan bijih besi hingga tercapai suhu kalsinasi dalam suatu proses yang berkelanjutan. Pada ujung rotary kiln, terpasang sebuah burner dimana udara panas yang dihembuskan berlawanan arah dengan laju material yang masuk untuk proses kalsinasi (Indriatma, 2016).
c. Heat sink jenis plat bersirip adalah alat yang digunakan untuk menurunkan tahanan termal dan temperatur operasi komponen mikroelektronik dan komponen elektronik penghasil panas lainnya. Prinsip kerja heat sink adalah dengan menambahan luas permukaan pendingin dari sirip-sirip plat tipis berjejer, serta meningkatkan koefisien perpindahan panas konveksi sehingga pelepasan panas oleh komponen dapat meningkat (Yunianto, 2008).
Proses konveksi bergantung dengan koefisien transfer panas konveksi h. Kecepatan transfer panas dari proses konveksi dapat ditentukan berdasarkan nilai h. Menurut Guswantoro dkk. (2017), faktor-faktor yang memengaruhi nilai h adalah sebagai berikut.
a. Perbedaan temperatur dua permukaan
Terdapat Hukum Pendinginan Newton yang menyatakan bahwa laju penurunan suhu suatu benda sebanding dengan perbedaan suhu benda dengan lingkungannya. Dengan kata lain, semakin tinggi perbedaan suhu antara kedua permukaan, semakin tinggi nilai koefisien transfer panas konveksinya.
b. Kecepatan fluida yang mengalir
Faktor ini berpengaruh terhadap proses forced convection. Semakin besar kecepatan fluida yang mengalir, semakin besar pula nilai koefisien transfer panas konveksinya. Hal ini disebabkan karena pertambahan kecepatan partikel fluida(misalkan udara) menyebabkan semakin banyaknya partikel udara yang berkontak dengan permukaan sehingga kecepatan transfer panasnya semakin besar.
c. Karakteristik permukaan/fluida yang mengalami transfer panas
Karakteristik fluida yang berpengaruh terhadap nilai koefisien transfer panas konveksi adalah rapat massa dan kalor jenis pada tekanan konstan. Rapat massa berpengaruh terhadap seberapa banyak partikel fluida dalam suatu volum tertentu. Semakin besar rapat massanya, semakin banyak partikel fluida yang menghantarkan panas sehingga transfer panas akan semakin cepat. Kalor jenis berpengaruh terhadap jumlah panas yang mampu ditransfer tiap-tiap partikel fluida. Semakin besar kalor jenisnya, semakin besar pula energi panas yang dapat dibawa oleh partikel fluida sehingga panas yang ditransfer semakin banyak dan kecepatan transfer panas meningkat.
Post a Comment for "Aliran Panas Konveksi,Jenis Konveksi Natural Convection dan Forced Convection"