KATA PENGANTAR S e g a l a p u j i b a g i A l l a h S W T a t a s n i k m a t d a n k a r u n i a - N y a p e n y u s u n d a p a t menyelesaikan penyusunan makalah berjudul “KONVEKSI ALAMIAH” ini. Salawat dan salam juga penyusun persembahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW beserta keluarga, sahabatserta pengikutnya sampai akhir zaman.Penyusun menyada r i bahwa maka l ah i n i mas ih banyak keku rangan dan j auh da r i k e s e m p u r n a a n . U n t u k i t u p e n u l i s m a s i h m e n g h a r a p k a n k r i t i k d a n s a r a n y a n g b e r s i f a t membangun guna penyempurnaan makalah di masa datang.Dalam penyelesaian skripsi ini penyusun banyak mendapatkan bantuan dan pengarahandari berbagai pihak terutama dari dosen pembimbing. Maka pada kesempatan ini penyusun inginmengucapan terima kasih yang tulus kepada Ir. Aida Syarief,M.T selaku dosen pembimbingmata kuliah Perpindahan Panas.Atas semua bantuan dan bimbingan yang telah diberikan kepada penulis, semoga akanmendapa tkan imba l an yang s e t impa l da r i A l l ah SWT. Akh i r ka t a penyusun mengha rapkan semoga makalah ini dapat bermanfaat dan berguna baik bagi penyusun maupun bagi pembaca,Amin.Palembang, Maret 2011 Penyusun

DAFTAR ISI  Daftar IsiKata Pengantar Bab I – PendahuluanBab II – Tinjauan PustakaBab III – Pembahasan1.Proses Perpindahan Panas Konveksi Alamiahdan Peralatan Pengering2 .Konveks i Bebas dan A l i r an F lu ida Pada Plat Miring3 .Konveks i Bebas dan A l i r an F lu ida Pada plat verticalBab IV – Soal dan PembahasanBab V – Penutup

 

Konveksi yang kita bicarakan hanya sejauh masalah itu berhubungan dengan kondisi batas yang terdapat dalam masalah konduksi. Sekarang kita akan membahas lebih jauh metode perhitungan perpindahan kalor konveksi dan khususnya cara-cara meramalkan nilai koefisien perpindahan kalor konveksih. Dalam masalah perpindahan panas konveksi diperlukan neracaenergy di samping analisis dinamika fluida masalah tersebut.Konveksi alamiah (natural convection), atau konveksi bebas (free convection), terjadikarena fluida yang, karena proses pemanasan, berubah densitasnya (kerapatannya), dan bergerak naik. Radiator panas yang digunakan untuk memanaskan ruang merupakan sutu contoh piranti praktis yuang memindahkan kalor dengan konveksi bebas. Gerakan fluida dalam konveksi bebas, baik fluida itu gas maupun zat cair, terjadi karena gaya apung (buoyancy force) yang dialaminyaapabila densitas fluida didekat permukaan perpindahan kalor berkurang sebagai akibat proses  pemanasan.Gaya apung itu tidak akan terjadi apabila fluida itu tidak mengalami sesuatu gaya dariluar seperti gravitasi (gaya berat), walaupun gravitasi bukanlah satu-satunya medan ghaya luar yang dapa t menghas i l kan a ru s konveks i bebas ; f l u ida yang t e rku rung da l am mes in ro t a s i mengalami medan gaya sentrifugal, dan karena itu mengalami arus konveksi bebas bila salahsatu atau beberapa permukaannya yang dalam kontak dengan fluida itu yang dipanaskan.

BAB 2TINJAUAN PUSTAKA  Yang d imaksud dengan a l i r an i a l ah pengangku t an ka1o r o l eh ge r ak da r i z a t yangd ipanaskan . P rose s pe rp indahan ka1o r s eca r a a l i r an /konveks i me rupakan s a tu f enomena  permukaan. Proses konveksi hanya terjadi di permukaan bahan. Jadi dalam proses ini struktur    bag i an da l am bahan ku rang pen t i ng . Keadaan pe rmukaan dan keadaan s eke l i l i ngnya s e r t a kedudukan permukaan itu adalah yang utama. Lazimnya, keadaan keseirnbangan termodinamik d i d a l a m b a h a n a k i b a t p r o s e s k o n d u k s i , s u h u p e r m u k a a n b a h a n a k a n b e r b e d a d a r i s u h u sekelilingnya. Dalam hal ini dikatakan suhu permukaan adalah T1dan suhu udara sekelilingadalah T2dengan Tl>T2. Kini terdapat keadaan suhu tidak seimbang diantara bahan dengansekelilingnya.

P e r p i n d a h a n k a l o r d e n g a n j a l a n a l i r a n d a l a m i n d u s t r i k i m i a m e r u p a k a n c a r a  pengangkutan kalor yang paling banyak dipakai. Oleh karena konveksi hanya dapat terjadimelalui zat yang mengalir, maka bentuk pengangkutan ka1or ini hanya terdapat pada zat cair  dan ga s . Pada pemanasan za t i n i t e r j ad i a l i r an , ka r ena masa yang akan d ipanaskan t i dak   sekaligus di bawa kesuhu yang sama tinggi. Oleh karena itu bagian yang paling banyak atauyang pertama dipanaskan memperoleh masa jenis yang lebih kecil daripada bagian masa yanglebih dingin. Sebagai akibatnya terjadisirkulasi, sehingga kalor akhimya tersebar pada seluruhzat

Gambar 1.3. Perpindahan panas konveksi. (a) konveksi paksa, (b) konveksialamiah,(c) pendidihan, (d)kondensasiP a d a p e r p i n d a h a n k a l o r s e c a r a k o n v e k s i , e n e r g i k a l o r i n i a k a n d i p i n d a h k a n k e seke l i l i ngnya dengan pe ran t a r aan a l i r an f l u ida . O leh ka rena penga l i r an f l u ida me l i ba tkan  pengangkutan masa, maka selama pengaliran fluida bersentuhan dengan permukaan bahan yang panas , suhu f l u ida akan na ik . Ge rakan f l u ida me l i ba tkan kecepa t an yang s e t e ru snya akan menghasilkan aliran momentum. Jadi masa fluida yang mempunyai energi terma yang lebih t i ngg i akan mempunya i momen tum yang j uga t i ngg i . Pen ingka t an momen tum in i bukan disebabkan masanya akan bertambah. Malahan masa fluida menjadi berkurang karena kini fluidamenerima energi kalor.F lu ida yang panas ka r ena mene r ima ka lo r da r i pe rmukaan bahan akan na ik ke a t a s . Kekosongan tempat masa bendalir yang telah naik itu diisi pula oleh masa fluida yang bersuhurendah. Setelah masa ini juga menerima energi kalor dari permukan bahan yang kalor dasi, masaini juga akan naik ke atas permukaan meninggalkan tempat asalnya. Kekosongan ini diisi pulaoleh masa fluida bersuhu renah yang lain. Proses ini akan berlangsung berulang-ulang. Dalamkedua proses konduksi dan konveksi, faktor yang paling penting yang menjadi penyebab dan pendo rong p rose s t e r s ebu t ada l ah pe rbedaan suhu . Apab i l a pe rbedaan suhu . t e r j ad i maka keadaan tidak stabil terma akan terjadi. Keadaan tidak stabil ini perlu diselesaikan melalui  proses perpindahan kalor.

Dalam pengamatan proses perpindahan kalor konveksi, masalah yang utama terletak padaca ra menca r i me tode penen tuan n i l a i h dengan t epa t . N i l a i koe f i s i en i n i t e rgan tung kepada  banyak faktor. Jumlah kalor yang dipindahkan, bergantung pada nilai h. Jika cepatan medant e t a p , a r t i n y a t i d a k a d a p e n g a r u h l u a r y a n g m e n d o r o m g f l u i d a b e r g e r a k , m a k a p r o s e s  perpindahan ka1or berlaku. Sedangkan bila kecepatan medan dipengaruhi oleh unsur luar sepertikipas atau peniup, maka proses konveksi yang akan terjadi merupakan proses perpindahan kalor konveksi paksa. Yang membedakan kedua proses ini adalah dari nilai koefisienh-nya.Besarnya konveksi dipengaruhi oleh :a. Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida (A). b. Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida ((T).c. Koefisien konveksi (h), yang tergantung pada :1) viscositas fluida2) kecepatan fluida3) perbedaan temperatur antara permukaan dan fluida4) kapasitas panas fluida5) rapat massa fluida6) bentuk permukaan kontak

BAB 3  PEMBAHASANPerpindahan Panas KonveksiPerpindahan panas antara suatu permukaan padat dan suatu fluida berlangsung secarakonveksi. Konveksi panas dapat dihitung dengan persamaan pendinginan Newton:q=-h.A.∆Tdimana :q = Kalor yang dipindahkanh = Koefisien perpindahan kalor secara konveksiA = Luas bidang permukaan perpindahan panasT= Temperatur Tanda minus (-) digunakan untuk memenuhi hukum II thermodinamika, sedangkan panasyang dipindahkan selalu mempunyai tanda positif (+). Persamaan diatas mendefinisikantahanan panas terhadap konveksi. Koefisien pindah panas permukaan h, bukanlah suatu sifatzat, akan tetapi menyatakan besarnya laju pindah panas di daerah dekat pada permukaan itu.Fluks Kalor:Adalah laju perpindahan panas persatuan luas (q/A). Fluks kalor boleh didasarkanatas luas permukaan luar atau dalam pipa. Suhu arus rata-rata:Adalah suhu yang dicapai apabila keseluruhan fluida yang mengalir melalui penampangitu dikeluarkan lalu dicampur secara adiabatic Koefisien perpindahan kalor menyeluruh:Jika terjadi konduksi dan konveksi secara berturutan, maka berbagai tahanan panas yangtersangkut dapat dijumlahkan untuk memperoleh koefisien pindah panas keseluruhan U.Persamaan perpindahan panas menjadiTh= suhu fluida panasTc=suhu fluida dingin

Th – Tc = gaya dorong atau beda suhu lokal menyeluruhA = l u a s p e r m u k a a n d a l a m / l u a r p i p a U = k o e f i s i e n p i n d a h p a n a s k e s e l u r u h a n b e r d a s a r k a n A A = faktor proporsionalitas antara q/A dan TJika A = Ao, luas permukaan luar tabung, maka U = Uo, koefisien yang didasarkan atas luas permukaan luar Berdasarkan gaya penyebab terjadinya arus aliran fluida, konveksi dapat diklasifikasikanmenjadi konveksi bebas/alamiah dan konveksi paksa.

Gambar 2.4Ilustrasi aliran fiuda pada konveksi alamiah dan paksaK o n v e k s i a l a m i a h t e r j a d i k a r e n a a d a a r u s y a n g m e n g a l i r a k i b a t g a y a a p u n g , sedangkan gaya apung terjadi karena ada perbedaan densitas fluida tanpa dipengaruhi gayadari luar sistem. Perbedaan densitas fluida terjadi karena adanya gradien suhu pada fluida.C o n t o h k o n v e k s i a l a m i a h a n t a r a l a i n a l i r a n u d a r a y a n g m e l i n t a s i r a d i a t o r p a n a s [McCabe,1993]. Pada perbatasan suatu permukaan dan suatu fluida akan terjadi perpindahan panas secara konduksi dan konveksi. Biasanya temperatur permukaan itu cukup tinggi untuk menimbulkan pula radiasi. Tanpa adanya aliran yang dipaksakan terhadap fluida, maka sek i t a r pe rmukaan akan t e r j ad i konveks i s eca r a a l amiah . Pe rbedaan t empe ra tu r an t a r a  bagian-bagian fluida menyebabkan perbedaan densiti dan karena itu timbul gerakan danaliran dalam fluida. Aliran alamiah ini memperbesar perpindahan panas yang semula sampaitercapai keadaan yang tecap. Cara perpindahan panas semacam ini disebut konveksi alamiahatau konveksi bebas.Besarnya koefisien perpindahan panas harus didapat dari hasil percobaan. Banyak  penyelidikan telah dilakukan untuk menentukan koefisien pindah panas itu. Jika berbagaiha s i l penye l i d ikan i t u d ikumpu lkan , t e rnya t a dapa t d ipe ro l eh pe r samaan emp i r i s da l am  bilangan-bilangan tanpa dimensi, salah satu di antaranya adalah bilangan Grashof, yang dibuat untuk menunjukkan sifat- sifat konveksi bebas .Hasil percobaan itu sering juga dinyatakan sebagai nomogram (alignment chart) ataugrafik.

Pe r samaan emp i r i s dan nomogram i t u dapa t d ipaka i guna memperk i r akan koe f i s i en  pe rp indahan panas un tuk konveks i bebas . Ka rena t e rdapa t be rbaga i pe r s amaan dan nomogram, maka haruslah dicari yang keadaan sistemnya sama dengan sistem yang sedangditinjau.ALIRAN VISKOS (KENTAL)Gaya – gaya viskos biasanya diterangkan dengan tegangan geer (shear stress)

τantaralapisan – lapisan fluida. Jika tegangan ini dianggap berbanding dengan gradient kecepatan(velocity gradient) normal, maka kita dapatkan persamaan dasar untuk viskositas,τ= μ dudyPada permulaan, pembentukan lapisan batas itu laminar, tetapi pada suatu jarak kritisditepi depan, bergantung dari medan aliran dan sifat – sifat fluida, gangguan – gangguankecil pada aliran itu membesar dan mulailah terjadi proses transisi hingga aliran menjaditurbulen. Dengan aliran turbulen dapat digambarkan sebagai kecocokan rambang dimanagumpalan fluida bergerak ke sana ke mari disegala arah. Transisi dari aliran laminar menjaditurbulen terjadi apabilau∞xv=ρu∞xμ>5 × 105Dimana :u∞= kecepatan aliran bebasX = jarak dari tepi depanV =μ/ρ= viskositas kinematik Penge lompokkan khas d i a t a s d i s ebu t angka Reyno lds dan angka i n i t ak be rd imens i apabila untuk semua sifat – sifat diatas digunakan perangkat satuan yang konsisten;Rex=u∞xvAngka Reynolds digunakan sebagai criteria untuk menunjukkan apakah aliran dalamtabung atau pipa itu laminar atau turbulen. Untuk Red=umdv>2300Aliran itu biasa turbulen.sekali lagi, pada daerah transisi terdapat suatu jangkau angka Reynolds, yang bergantung darikekasaran pia dan kehalusan aliran. Jangkau transis yang biasa digunakan ialah2000 < Red<4000

Walaupun dalam kondisi yang dikendalikan ketat dalam laboratorium aliran laminar masih bias didapatkan pada angka Reynolds 25.000.Hubungan kontinuitas untuk aliran satu – dimensi dalam tabung ialahm= ρμmADimana : m = laju aliran massa μm= kecepatan rata – rataA = luas penampangLAPISAN BATAS LAMINAR PADA PLAT RATAKita terapkan hokum kedua Newton tentang gerak,Fx= d(inV)dτDimana ΣFx = tambahan fluks momentum pada arah xFluks momentum pada arah x ialah hasil perkalian aliran massa melalui satu sis tertentudari volume kendali dan komponen x kecepatan pada titik itu.Massa yang masuk dari muka kiri unsure itu persatuan waktu ialahm= ρu dyJika kita andaikan satu satuan kedalaman pada arah z. jadi momentum, masuk pada mukakiri per satuan waktu ialahρ u+∂u∂x dx dyDan momentum yang keluar dari muka kanan ialahρ u+∂u∂xdx2dy

Aliran massa yang masuk dari muka adalahm= ρv dxAliran massa keluar darim muka atas ialahρ v+∂u∂x dy dx Neraca massa pada unsure itu memberikanρu dy+ ρv dx= ρ u+∂u∂x dxdy+ ρ v+∂u∂y dy dxAtau

∂u∂x+∂v∂y=0Persamaan diatas ialah persamaan kontiunuitas, untuk lapisan batas.Momentum pada arah x yang masuk melalui muka bawah iadalahΡvu dxDan momentum pada arah x yang keluar dari muka atas ialahρ v+∂v∂y dy u+∂u∂y dydxB a g i k i t a h a n y a m o m e n t u m p a d a a r a h x y a n g p e n t i n g , k a r e n a g a y a y a n g m e n j a d i  perhatian kiata dalah analisa ini adalah gaya pada arah x. gaya ini adalah gaya – gaya yangdisebabkan oleh geser viskos dan gaya tekanan pada unsure. Gaya tekanan pada muka kiriadalah ρ dy, dan pada muka kanan adalah –p+∂p∂x dxdy, sehingga gaya tekanan netto padaarah gerakan adalah-∂p∂x dx dyGaya geser viskos pada muka bawah adalah-μ∂u∂y dxDan gaya geser pada muka atasμ dx∂u∂

y+∂∂y∂u∂y dyGaya geser viskos netto pada arah gerakan ialah jumlah kedua gaya di atas:Gaya geser-viskos neto = µ∂u∂y2 dx dyDengan menyamakan jumlah gaya geser-viskos dan gaya tekanan dengan perpindahanmomentum pada arah x, kita dapatkanµ∂u∂y2 dx dy- µ∂p∂x dx dy= ρu+∂u∂y2 dx2dy – ρu2dy +ρu+∂v∂y dy u+∂u∂ydy dx- ρvu dxd i s e d e r h a n a k a n , d e n g a n m e n g g u n a k a n p e r s a m a a n k o n t i n u i t a s d a n m e n g a b a i k a n diffrensial orde kedua, kita dapatρu∂

u∂x+ v∂u∂y= μ∂2u∂y2-∂p∂x

Persamaan diatas ialah persamaan momentum untuk lapisan batas laminar dengan sifat – sifat tetap. Persamaan ini dapat diselsaikan secara eksak untuk berbagai kondisi batas, dan para pembaca.Penyelesaian eksak persamaan laju lapisan batas sebagaimana diberikan pada lampiran Bmenghasilkanδx= 5,0Rex1/21.Proses Perpindahan Panas Konveksi Alamiah dan Peralatan PengeringPrinsip dasar proses pengeringan adalah terjadinya pengurangan kadar air atau penguapan kadar air oleh udara karena perbedaan kandungan uap air antara udarasekeliling dan bahan yang dikeringkan. Penguapan ini terjadi karena kandungan air  diudara mempunyai kelembapan yang cukup rendah.Pada saat proses pengeringan, akan berlangsung beberapa proses yaitu:- P r o s e s p e r p i n d a h a n m a s s a , p r o s e s p e r p i n d a h a n m a s s a u a p a i r a t a u  pengalihan kelembapan dari permukaan bahan kesekeliling udara.- P r o s e s p e r p i n d a h a n p a n a s , a k i b a t p e n a m b a h a n ( p e r p i n d a h a n ) e n e r g i p a n a s terjadilah proses penguapan air dari dalam bahan ke permukaan bahan atau proses perubahan fasa cair menjadi fasa uap.Kedua proses tersebut diatas dilakukan dengan cara menurunkan Kelembapanrelatif udara dengan mengalirkan udara panas disekeliling bahan sehingga tekanan uap air  bahan lebih besar dari tekanan uap air di udara sekeliling bahan yang dikeringkan.perbedaan tekanan ini meneyebabkan terjadinya aliran uap air dari bahankeudara luar. Untuk meningkatkan perbedaantekanan udara antara permukaan bahandengan uda ra s eke l i l i ngnya dapa t d i l akukan dengan memanaskan uda ra yang dihembuskan ke bahan. Makin panas udara yang dihembuskan mengelilingi bahan,maka banyak pula uap air yang dapat di ttarik oleh udara panas pengering.Energi panas yang berasal dari hasil pembakaran menyebabkan naiknyatemperature ruang pembakaran. Karena adanya perbedaan temperatur antara ruang pembakaran dengan lemari pengering, maka terjadi perpindahan panas konveksi alamiahdidalam alat pengering. Udara panas didalam lemari pengeriingg mempunyai densitasyang lebih kecil dari udara panas diruang pembakaran sehingga terjadi aliran udara.

Cara perpindahan panas konveksi erat kaitannya dengan gerakan atau aliranfluida. Salah satu segi analisa yang paling penting adalah mengetahui apakah aliranfluida tersebut laminar atau turbulen. Dalam aliran laminar, aliran dari garis aliran(streamline) bergerak dalam lapisan-lapisan, dengan masing- masing partikel fluidamengikuti lintasan yang lancar serta malar (kontiniu). Partikel fluida tersebut tetap padaurutan 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 secrara laminar sepanjang suatu permukaan yangmempunyai suhu berbeda dengan suhu fluida, maka perpindahan panas terjadi dengankonduksi molekulardalam 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 fluida melintasi garisaliran. Partikel-partikel iniberperan sebagai pembawa energy dan memindahkanenergi dengan cara bercampur dengan partikel fluida tersebut. Karena itu, kenaikanlaju pencampuran (atau turbulensi) akan juga menaikkan laju perpindahan panas dengancara konveksiUntuk menganalisa distribusi temperatur dan laju perpindahan panas pada peralatan pngeringan, diperlukan neraca energi disamping analisis dinamika fluida dananalisi lapisan batas yang terjadi. Setelah kiat melakukan neraca energi terhadap sistemaliran itu, dan kita tentukan pengaruh aliran itu tehadap beda temperatur dalam fluidamaka distribusi temperature dan laju perpindahan panas dari permukaan yang dipanaskanke fluida yang ada diatasnya dapat diketahui.Keseimbangan energi panas dapat dilihat dalam rumusan berikut:Qudout = mud C  pdT = Qin= mair  LH air Perpindahan panas konveksi dinyatakan dalam bentuk:Qkonveksi= hc.A.DtPada sistem konveksi bebas dikenal suatu variable tak berdimensi baru yangsangat penting dalam penyelesaian semua persoalan konveksi alami, yaitu angka Grashof Gr yang peranannya sama dengan peranan angka Reynolds dalam sistem konveksi paksa,didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya apung dengan gaya viskositas di dalamsistem aliran konveksi alami.Gr ƒ=Dimana koefisien muai volume β untuk gas ideal, β = 1/TKoefisien perpindahan panas konveksi bebas rata-rata untuk berbagaisituasi dapatdinyatakan dalam bentuk fungsi:ƒ= = C ( G r   ƒPr ƒ)mdimana subscrip f menunjukkan bahwa semua sifat-sifat fisik harus di evaluasi pada suhufilm,Tƒ = Produk perkalian antara angka grashof dan angka prandtl disebut angka Rayleigh:Ra = Gr . Pr 2. Konveksi Bebas dan Aliran Fluida Pada Plat MiringOrientasi kemiringan pelat apakh permukaannya menghadap atas atau ke bawahmerupakan salah satu factor yang mempengaruhi bilangan nusselt.Untuk membuat perbedaan ini Fuji dan Imura memberikan tanda sudut seperti yang ditunjukkan padagambar 2.1 sebagai berikut :a.Sudut adalah negatif jika permukaan panas menghadap ke atas.

  b.Sudut adalah positif jika permukaan panas menghadap ke bawah.Menurut Fuji dan Imura untuk plat miring dengan permukaan panas menghadapke bawah pada jangkauan + < 80 °C ;105< Gr.Pr < 1011 bentuk korelasinya adalah : Nu=0.56 (Gr L.Pr cos)1/4

Gambar 2.1 Konsep Positif dan Negative pada Plat MiringUntuk plat dengan kemiringan kecil (88° < < 90°) dan permukaan panasmenghadap ke bawah maka persamaannya : Nu=0,58 (Gr L.Pr)1/5Untuk plat miring dengan permukaan panas menghadap ke atas dalam jangkauanGr L.Pr <1011;Gr L> Gr c; dan -15°< < - 7 5 ° bentuk korelasinya adalah

Nu=0.145 [(Gr L.Pr)1/3-(Gr c.Pr)1/3]+0,56 (Gr c. P r c o s ) 1/4Untuk plat miring ,panas (atau dingin ) relative terhadap temperatur fluida,platsejajar dengan vector gravitasi,dan gaya apung yang terjadi menyebabkan garakan fluidake atas atau ke bawah. Bagaimanapun, jika platnya membentuk sudut terhadapgravitasi,gaya apung mempunyai komponen normal terhadap permukaan plat.Dengan adanya pengurangan gaya apung yang paralel terhadap plat,dan jugaterjadi penurunan kecepatan fluida sepanjang plat,dan bisa diperkirakan bahwa jugaterjadi penurunan pada perpindahan panas konveksi. Tetapi penurunan itu terjadiapakah perpindahan panasnya berasal dari atas ataau bawah permukaan dari plat.1. Konveksi Bebas dan Aliran Fluida Pada Plat VertikalKetika suatu plat rata vertical dipanaskan maka akan akan terbentuklah suatulapisan batas konveksi bebas, Profil kecepatan pada lapisan batas ini tidak seperti profilkecepatan pada lapisan batas konveksi paksa .Pada gambar 2.2 dapat dilihat profilkecepatan pada lapisan batas ini,dimana pada dinding ,kecepataan adalah nol,karenaterdapat kondisi tanpa gelincir (no-slip); kecepatan itu bertambah terus sampaaimencapai nilai maksimum ,dan kemudian menurun lagi hingga nol pada tepi lapisan batas.Perkembangan awal lapisan batas adalah laminar,tetapi suatu jarak tertentu daritepi depan ,bergantung pada sifat-sifat fluida dan beda suhu antara dinding danlingkungan,terbentuklah pusaran-pusaran ke lapisan batas turbulen pun mulailah terjadi.Selanjutnya,pada jarak lebih jauh pada platitu lapisanbatas menjadi turbulensepenuhnya.Mc.Adams

Konstanta C ditentukan pada tabel 2.1 Sifat-sifat fisik Dievaluasi pada suhu filmTƒ.Untuk perkalian antara bilangan Grashof dengan bilangan Prandtl disebut dengan bilangan Rayleigh (Ra) yaitu :RaL= Gr L.Pr =Gambar 2.2 Konveksi Alamiah pada PelatVertikalChurchill dan Chu menyarankan bentuk korelasi dengan dua persamaan untuk konveksi bebas paada plat vertical. Untuk daerah Laminer pada jangkauan 10-1<RaL<109dan sesuai untuk semua angka Prandtl bentuknya adalah   = 0.68+4/9Tabel 2.1 Konstanta C dan n untuk persamaan 9GeometriGr L.Pr C NBidang danSilinder Vertikal104-109109-10130,590,021¼2/5(Sumber :J.P Holman)Sedangkan untuk daerah turbulen yang berlaku pada jangkauan 10-1<RaL<1012 bentuknya adalah :1/2= 0.825 +8/27

  BAB IVSOAL – SOAL