Pekerjaan Rumah, Kuis, Contoh Simulasi — Konveksi

Contoh Simulasi 

Beberapa contoh simulasi disediakan di sini. Masing-masing dilengkapi dengan file deskripsi, instruksi video, dan file simulasi Ansys. Semua simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Ansys. Unduh perangkat lunak simulasi Ansys versi pelajar di sini. 

(1) Laptop Dengan Heat Sink 

Untuk menghindari panas berlebih pada laptop, para engineer perlu merancang dengan tepat untuk penyerapan panas dan pembuangan panas ke udara terbuka. Heat sink membantu mencapai tujuan ini. Dalam simulasi ini, kita menggunakan geometri laptop yang disederhanakan untuk mempelajari efek heat sink dalam mendinginkan laptop. Unduh file zip dan ekstrak isinya. Buka file Readme. Ikuti bersama dengan file video How To yang disediakan. 

(2) Heat Sink Berpendingin Air 

Heat sink berpendingin air lebih disukai karena efisiensinya yang tinggi, konsumsi listrik yang rendah, dan pengoperasian yang senyap. Dalam masalah ini, jenis elemen terkopel fluida termal digunakan untuk mensimulasikan efek konveksi fluida untuk heat sink. Elemen tersebut diterapkan pada geometri garis dengan penampang melintang yang ditetapkan. Laju aliran massa diperlukan untuk menentukan velositas cairan. Untuk konveksi antara benda fluida dan benda solid, temperatur curah bukanlah parameter yang dimasukkan oleh para engineer — ini dihitung berdasarkan aliran fluida. Dalam contoh pekerjaan rumah ini, Anda harus: 

(a) Pelajari bagaimana elemen terkopel fluida termal didefinisikan untuk pemecah berbasis konduksi ini. Coba laju aliran massa yang berbeda untuk melihat perbedaan hasilnya. 

(b) Pelajari bagaimana konveksi antara fluida dan benda solid didefinisikan dan pahami mengapa konveksi bekerja seperti itu. 

(c) Dua file geometri disediakan. Salah satunya adalah heat sink dengan pipa air, yang lainnya adalah heat sink yang sama tanpa pipa air. Selesaikan kedua analisis dan bandingkan hasilnya. 

Unduh file zip dan ekstrak isinya. Buka file Readme. Ikuti bersama dengan file video How To yang disediakan. 

Pekerjaan rumah 

(1) Pendinginan Kue Jahe 

Saat kita memanggang kue, biasanya kita harus menunggu beberapa menit agar kue menjadi dingin sebelum kita dapat menikmatinya. Kue kehilangan panas ke udara sekitar melalui konveksi. Dalam contoh ini, kita mencoba dua metode mendinginkan kue dan melihat mana yang lebih cepat. 

Pada metode pertama, kita meletakkan kue di rak pendingin dan memasukkannya ke dalam lemari es. Suhu di dalam lemari es umumnya dipertahankan pada 4°C. Karena konveksi di dalam lemari es adalah konveksi alami, kita asumsikan koefisien film 2 W/m2 °C. Metode kedua, kue disimpan di atas meja dapur, tetapi kipas digunakan untuk mendinginkannya. Asumsikan bahwa koefisien film untuk konveksi paksa udara adalah 20 W/m2 °C dan suhu ruangan adalah 25 °C. Katakanlah densitas kue adalah 50 kg/m3, konduktivitas termalnya adalah 0,3 W/m °C, panas spesifiknya adalah 2000 J/kg °C dan temperatur kue adalah 230 °C (seragam) saat kue dikeluarkan dari oven. 

Untuk menyederhanakan masalah, abaikan konduksi antara kue dan rak pendingin (karena rak pendingin bersambungan memiliki area yang sangat kecil yang bersentuhan dengan kue dibandingkan dengan area kue tempat terjadinya konveksi). Juga, asumsikan bahwa konveksinya sama di bagian atas dan bawah kue. Jika kue terasa paling enak pada suhu 30°C, mana dari dua metode ini yang memungkinkan kita menikmati kue lebih awal? 

Unduh file zip dan ekstrak isinya. Buka file Readme. Ikuti bersama dengan file video How To yang disediakan.