Perpindahan Kalor Secara Konveksi Paksa

Perpindahan kalor secara konveksi merupakan cara perpindahan kalor dengan diikuti oleh mediumnya. Bila pada perpindahan kalor secara konduksi melibatkan molekul (atau elektron) yang hanya bergerak dalam jarak yang kecil dan bertumbukan, sedangkan perpindahan kalor secara konveksi melibatkan pergerakan molekul dalam jarak yang besar. Ada dua cara perpindahan kalor melalui pedoman (konveksi) yakni konveksi secara alamiah dan konveksi secara paksa. Pada kesempatan ini, akan mengulas wacana perpindahan kalor secara konveksi paksa, sedangkan untuk konveksi secara alamiah sudah dibahas pada postingan sebelumnya.

Konveksi Paksa Pada zat Cair

Perpindahan kalor secara konveksi paksa banyak dipakai pada sistem pendingin mesin atau yang dikenal dengan istilah radiator. Sistem pendingin ini dipakai pada mesin mobil. Tanpa memakai sistem pendingin (radiator) maka kendaraan beroda empat akan cepat rusak, lantaran suhu yang diterima mesin kendaraan beroda empat dari proses pembakaran mencapai 1.600°C. Akibatnya mesin kendaraan beroda empat yang terbuat dari logam akan memuai melebihi batas keamanan sehingga bagian-bagian mesin akan menjadi lemah. Contoh sketsa sistem pendingin pada mesin terlihat menyerupai gambar di bawah ini.

Perpindahan kalor secara konveksi merupakan cara perpindahan kalor dengan diikuti oleh med Perpindahan Kalor Secara Konveksi Paksa

Untuk mengurangi panas jawaban efek dari proses pembakaran maka digunakanlah sistem pendingin mesin (radiator). Panas pada mesin kendaraan beroda empat berpindah oleh sirkulasi air menuju ke radiator. Udara hambar yang berada diluar mesin ditarik oleh sebuah kipas untuk mendinginkan air padaradiator sehingga air yang hambar itu kembali mengalir dan bersentuhan dengan blok-blok mesin untuk mengulang sirkulasi berikutnya. Betapa pentingnya penggunakan radiator ini semoga menjaga suhu mesin kendaraan beroda empat tidak melampau batas suhu yang diizinkan sehingga mesin kendaraan beroda empat tidak rusak.

Konveksi Paksa pada Gas (Asap)

Pada tungku pabrik biasanya dipasang cerobong asap semoga selalu ada tarikan oleh udara ke atas.

Sebelum ada pemanasan di dalam tungku, massa jenis udara dalam cerobong sama dengan massa jenis udara di luar cerobong. Setelah ada pemanasan, udara di dalam tungku memuai sehingga udara dari luar cerobong yang lebih hambar dan massa jenisnya lebih besar akan mendesak udara panas dalam cerobong ke atas. Semakin tinggi cerobong semakin besar tarikannya, lantaran perbedaan massa jenis gas dalam cerobong dan massa jenis udara dari luar makin besar.

Besarnya energi (kalor) yang dipindahkan persatuan waktu pada konveksi secara paksa sama menyerupai pada konveksi alamiah yakni akan sebanding dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida dengan beda suhu ΔT. Secara matematis ditulis:

Q/t = h.A.ΔT

dengan:

Q = jumlah kalor yang dipindahkan (J)

t = waktu terjadi pedoman kalor (s)

h = koefisien konveksi (W/m²K)

A = luas permukaan (m²)

ΔT = beda suhu antara benda dan fluida (K)

Untuk memantapkan pemahaman Anda wacana perpindahan kalor secara konveksi paksa, silahkan simak dan pahami pola soal di bawah ini.

Contoh Soal

Suatu radiator pendingin kendaraan beroda empat memiliki luas yang bersinggungan dengan air ialah 400 cm². Beda suhu antara materi radiator dan air panas ialah 25° C. Jika materi radiator ialah materi logam tertentu yang memiliki koefisien konveksi h = 8 W/m² °C, maka hitunglah laju perpindahan kalor pada sistem radiator ini.

Penyelesaian:

Diketahui:

A = 400 cm² = 0,04 m²

ΔT = 25°C

h = 8 W/m² °C

Ditanyakan: Q/t = ?

Jawab:

Q/t = h.A.ΔT

Q/t = 8 W/m² °C. 0,04 m². 25°C

Q/t = 8 W

Jadi, laju perpindahan kalor pada sistem radiator tersebut ialah 8 Watt.

Nah demikian materi wacana perpindahan kalor secara konveksi paksa, kalau ada permasalahan atau hambatan dalam memahami materi ini, silahkan tanyakan pada kolom kometar. Kita niscaya bisa.