convection-diffusion problem

Proses perpindahan panas di dalam suatu benda dapat terjadi secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Dalam kesempatan ini kita akan membahas bagaimana konsep terjadinya perpindahan panas secara difusi baik itu konduksi maupun konveksi. Pada dasarnya konduksi dan konveksi hampir sama, yang membedakan adalah keterbatasan aliran molekul yang berpindah karena terjadinya perbedaan panas. ketika terjadi konduksi maka yang terjadi adalah difusi yaitu proses perpindahan material lewat metode molekuler yang biasanya terjadi pada benda padat (Konduktor,logam), peristiwa tersebut adalah perpindahan panas intra molekuler.

Sedangkan konveksi terjadi pada medium yang tidak terikat, seperti udara, sehingga aliran yang terjadi akibat perbedaan panas dapat terdistribusi secara bebas, sesuai dengan hukum gas ideal, ketika udara dipanaskan maka berat jenisnya akan turun sehingga sesuai hukum gravitasi tempatnya akan terdesak oleh udara yang lebih dingin sehingga terjadi semacam aliran.

Dalam konduksi juga terjadi peristiwa konveksi karna ada bagian yang mengalir ke lingkungan, konduksi dan konveksi sering terjadi secara simultan.

Dalam udara juga terjadi perambatan intramolekuler antar partikel udara

Pada simulasi-simulasi sebelumnya kita menggunakan material, dan sifat-sifatnya masih seragam, kita bisa atur sendiri material dan variabel lainnya sehingga hasil simulasi kita lebih bervariasi.

Model matematika yang menyatakan aliran fluida yang terkait didalamnya dapat kita lihat pada subbab 2.4 dan 2.5  :

 

keterangan :

Rate of increase of fluid element : kenaikan dari elemen fluida

Net Rate of flow of out of fluid element : berkaitan dengan waktu

Rate of increase of due to diffusion : kenaikan kalor melalui diffusi

Rate of increase of due to Source : kenaikan kalor dari sumber masa

Diffusi

Steady one dimensional convection and diffusion

Konveksi pada satu arah,ex pada pipa

v.a=c dari

Persamaan diatas adalah persamaan konveksi-diffusi, dimana konvektifitas adalah hubungan antara densitas dengan kecepatan aliran, sedangkan diffusifitas adalah diferensiasi dari konvektivitas aliran yang melalui suatu material. Jadi terdapat hubungan antara konvektifitas dengan diffusifitas. Dalam penyelesaian Persamaan diferensial tersebut kita melakukan batasan dengan control volume. Jadi kita melakukan integrasi untuk persamaan tersebut guna menentukan daerah yang akan kita diskritkan.

dalam aliran harus terjadi kekekalan massa,energi jg harus kekal, jadi persamaan 5.3 dan 5.4 harus diselesaikan secara simultan