Kamis, 19 Mei 2011

BILANGAN NUSSELT PADA PIPA ALIRAN TURBULEN

16.26  Mahasiswa Goblog  No comments


TUGAS FENOMENA TRANSPORT
KELOMPOK 2

1.      Ola Dwi Sandra               (2409100035)
2.      Tica Choirun Nisa            (2409100037)
3.      Sustia Agustini                 (2409100047)
4.      Rakha Aditya                   (2409100051)
5.      Prim Arista                       (2409100059)
6.   M.Nizar Aditya P             (2409100061)
6.      Ahmad Syukron               (2409100063)



BILANGAN NUSSELT PADA PIPA ALIRAN TURBULEN

Konveksi dapat dibagi menjadi 2 jenis yakni konveksi alami dan konveksi paksa. Pada konveksi alami, akibat perbedaan temperatur akan terjadi perbedaan densitas dari fluida dan akan menghasilkan perpindahan panas ke atau dari suatu benda dari atau ke fluida. Berbeda dengan konveksi paksa, dimana kecepatan dari fluida ditentukan oleh gaya luar. Sedangkan gerakan fluida pada konveksi alami diakibatkan oleh kenaikan gaya apung akibat variasi temperatur dan densiti dari partikel fluida. Seperti pada konveksi paksa perpindahan fluida secara umum oleh gaya apung dapat berupa pola aliran laminer atau turbulen.
Cara perpindahan panas konveksi erat kaitannya dengan gerakan atau aliran fluida. Salah satu segi analisa yang paling penting adalah mengetahui apakah aliran fluida tersebut laminar atau turbulen. Dalam aliran laminar, aliran dari garis aliran (streamline) bergerak dalam lapisan-lapisan, dengan masing-masing partikel fluida mengikuti lintasan yang lancar serta malar (kontiniu). Partikel fluida tersebut tetap pada urutan yang teratur tanpa saling mendahului. Sebagai kebalikan dari gerakan laminar, gerakan partikel fluida dalam aliran turbulen berbentuk zig-zag dan tidak teratur. Kedua jenis aliran ini memberikan pengaruh yang besar terhadap perpindahan panas konveksi.
Bila suatu fluida mengalir secara laminar sepanjang suatu permukaan yang mempunyai suhu berbeda dengan suhu fluida, maka perpindahan panas terjadi dengan konduksi molekular dalam fluida maupun bidang antara (interface) fluida dan permukaan. Sebaliknya dalam aliran turbulen, mekanisme konduksi diubah dan dibantu oleh banyak sekali pusaran-pusaran (eddies) yang membawa gumpalan- gumpalan fluida melintasi garis aliran. Partikel-partikel ini berperan sebagai pembawa energi dan memindahkan energi dengan cara bercampur dengan partikel fluida tersebut. Karena itu, kenaikan laju pencampuran (atau turbulensi) akan juga menaikkan laju perpindahan panas dengan cara konveksi.

Korelasi Gnielinski
Gnielinski korelasi untuk aliran turbulen dalam tabung:
\ Mathrm {Nu _D} = \ frac {\ left (f / 8 \ right) \ left (\ mathrm {Re} _D - 1000 \ right) \ mathrm {Pr}} {1 + 12.7 (f / 8) ^ { 1 / 2} \ left (\ mathrm {Pr} ^ {2 / 3} - 1 \ right)}
dimana f adalah gesekan Darcy faktor yang bisa diperoleh dari grafik Moody atau untuk tabung halus dari korelasi yang dikembangkan oleh Petukhov :
f = \ left (0,79 \ ln \ left (\ mathrm {Re} _D \ kanan) -1,64 \ right) ^ {-2}
Hubungan Gnielinski ini berlaku untuk
0,5 \ le \ mathrm {Pr} \ le 2000
3000 \ le \ mathrm {Re} _D \ le 5 \ kali 10 ^ {6}

Persamaan Dittus-Boelter
The-Boelter persamaan Dittus (untuk aliran turbulen) adalah fungsi eksplisit untuk menghitung bilangan Nusselt. Sangat mudah untuk menyelesaikan tetapi kurang akurat bila ada perbedaan suhu yang besar di seluruh fluida. Hal ini disesuaikan dengan halus tabung, jadi gunakan untuk tabung kasar (kebanyakan aplikasi komersial) adalah memperingatkan. Persamaan Dittus-Boelter adalah:
\ Mathrm {Nu} _D = 0,023 \ mathrm {Re} _D ^ {4 / 5} \ mathrm {Pr} ^ {n}
dimana:
D adalah diameter dalam saluran melingkar
Pr adalah nomor Prandtl
n = 0,4 untuk pemanasan fluida, dan n = 0,3 untuk pendinginan fluida.
The-Boelter Dittus Persamaan ini berlaku untuk
0.7 \ le \ mathrm {Pr} \ le 160
\ Mathrm {Re} _D \ 10.000 gtrsim
\ Frac {L} {D} \ 10 gtrsim
Contoh-Boelter Persamaan Dittus adalah pendekatan yang baik di mana perbedaan suhu antara fluida massal dan transfer permukaan panas yang minimal, menghindari kompleksitas memecahkan persamaan dan iteratif. Mengambil air dengan suhu rata-rata fluida massal 20°C, viskositas 10,07 × 10 ° ⁴ Pa s · dan transfer panas suhu permukaan 40 °C (viskositas 6,96 × 10⁴, faktor koreksi untuk viskositas (μ / μ s) dapat diperoleh 1,45 3,57. ini meningkat menjadi dengan transfer panas suhu permukaan 100°C (viskositas 2,82 × 10⁴ Pa ° S), membuat perbedaan yang signifikan ke nomor Nusselt dan koefisien perpindahan panas.

Tate Korelasi Sieder
The-Tate korelasi Sieder untuk aliran turbulen adalah fungsi implisit , seperti analisis sistem sebagai nonlinier masalah nilai batas . The-Tate Hasil Sieder dapat lebih akurat karena memperhitungkan perubahan viskositas (μ dan μ s) karena perubahan suhu antara suhu rata-rata curah fluida dan perpindahan panas suhu permukaan masing-masing. The-Tate korelasi Sieder biasanya diselesaikan dengan proses iteratif, sebagai faktor viskositas akan berubah sebagai perubahan bilangan Nusselt.
\ Mathrm {Nu} _D = 0,027 \ mathrm {Re} _D ^ {4 / 5} \ mathrm {Pr} ^ {1 / 3} \ left (\ frac {\ mu} {\ mu_s} \ right) ^ {0,14 }
dimana:
  • μ adalah viskositas fluida pada suhu cairan bulk
  • μs adalah viskositas fluida pada batas suhu permukaan transfer panas
The-Tate korelasi Sieder berlaku untuk
0.7 \ le \ mathrm {Pr} \ le 16.700
\ Mathrm {Re} _D \ 10.000 gtrsim
\ Frac {L} {D} \ 10 gtrsim

Untuk aliran laminar, aliran turbulen dan kondisi temperatur konstan dalam silinder, bilangan Nusselt dihitung dengan menggunakan persamaan:
 
dimana c dan m adalah konstanta berdasarkan jumlah Reynolds. Bilangan Reynolds Re dihitung dengan menggunakan persamaan:
 
Jika Re <40 maka c = 0,75 dan m = 0,4
Jika 40 Re <c <1000 lalu = 0,51 dan m = 0,5
Jika 1000 Re <c <200.000 maka = 0,26 dan m = 0,6
Jika Re> 200.000 maka c = 0,076 dan m = 0,7
Jika Re <= 100.000; aliran laminar
Jika Re> 100.000; aliran turbulen

Posted in:

0 komentar:

Posting Komentar