Neraca Energi Permukaan dan Distribusi Suhu dalam Padatan dan Aliran Laminar
Shell Energy Balances and Temperature Distributions in Solids and Laminar Flow
Dalam Bab 2, kita belajar bagaimana beberapa masalah aliran viskos diselesaikan melalui dua langkah: (i) membuat neraca momentum di atas lapisan tipis atau kulit yang tegak lurus terhadap arah transportasi momentum, menghasilkan persamaan diferensial orde pertama yang menggambarkan distribusi fluks momentum; (ii) memasukkan hukum viskositas Newton ke dalam persamaan tersebut, menghasilkan persamaan diferensial orde pertama untuk kecepatan fluida sebagai fungsi posisi. Konstanta integrasi dihitung menggunakan kondisi batas yang menetapkan kecepatan atau fluks momentum di permukaan pembatas.
Bab ini menyelesaikan masalah konduksi panas dengan prosedur serupa: (i) membuat neraca energi di atas lapisan tipis atau kulit tegak lurus terhadap arah aliran panas, menghasilkan persamaan diferensial orde pertama yang menunjukkan distribusi fluks panas; (ii) memasukkan hukum Fourier tentang konduksi panas ke dalam persamaan ini, menghasilkan persamaan diferensial orde pertama untuk suhu sebagai fungsi posisi. Konstanta integrasi kemudian ditentukan menggunakan kondisi batas untuk suhu atau fluks panas di permukaan pembatas.
Metode matematika yang digunakan dalam bab ini serupa dengan yang diperkenalkan di Bab 2, tetapi ada beberapa fenomena fisik yang tidak ditemukan di Bab 2.
Setelah pengantar singkat mengenai neraca energi kulit di §10.1, kami menganalisis konduksi panas dalam serangkaian sistem sederhana. Meskipun contoh-contoh ini agak idealisasi, hasilnya diterapkan dalam banyak perhitungan teknik standar. Masalah-masalah ini dipilih untuk memperkenalkan pemula pada berbagai konsep fisik penting terkait dengan bidang perpindahan panas. Selain itu, mereka juga menunjukkan cara menggunakan berbagai kondisi batas dan menggambarkan pemecahan masalah dalam koordinat Kartesius, silindris, dan bola. Di §§10.2-10.5, kami membahas empat jenis sumber panas: listrik, nuklir, viskos, dan kimia. Di §§10.6 dan 10.7, kami membahas dua topik dengan aplikasi luas—yakni, aliran panas melalui dinding komposit dan kehilangan panas dari sirip. Terakhir, di §§10.8 dan 10.9, kami menganalisis dua kasus batas dari perpindahan panas dalam fluida bergerak: konveksi paksa dan konveksi alami. Studi topik-topik ini membuka jalan untuk persamaan umum di Bab 11.
Pada Bab 10 ini terdapat beberapa Sub-bab yang akan dibahas, antara lain;
- Bab 10.1: Neraca energi kulit; kondisi batas
- Bab 10.2: Konduksi panas dengan sumber panas listrik
- Bab 10.3: Konduksi panas dengan sumber panas nuklir
- Bab 10.4: Konduksi panas dengan sumber panas viskos
- Bab 10.5: Konduksi panas dengan sumber panas kimia
- Bab 10.6: Konduksi panas melalui dinding komposit
- Bab 10.7: Konduksi panas pada fin pendingin
- Bab 10.8: Konveksi paksa
- Bab 10.9: Konveksi bebas