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) Perpindahan panas pada Teko

Logam dan porselen adalah dua material umum untuk teko. Asumsikan teko diisi dengan sejumlah air mendidih. Bagaimana distribusi suhu teko logam dan teko porselen berbeda?

Dalam contoh ini, kita akan melakukan analisis termal untuk mengetahui distribusi suhu kedua jenis teko menggunakan analisis termal steady-state dan termal transien. Periksa dan bandingkan hasil antara kedua jenis teko tersebut dan juga antara analisis keadaan steady-state dan analisis transien. Apakah hasilnya diharapkan dan masuk akal? Unduh file zip dan ekstrak isinya. Buka file Readme. Ikuti bersama dengan file How To Video yang disediakan.

(2) Panci baja di atas kompor

Tiga mode perpindahan panas adalah konduksi, konveksi dan radiasi. Di sini, kita memberikan contoh simulasi untuk mendemonstrasikan mode yang berbeda. Analisis termal steady-state dilakukan untuk panci baja dengan cairan panas di dalamnya. Ikuti langkah-langkah untuk mempelajari bagaimana tiga mode perpindahan panas didefinisikan dalam simulasi. Unduh file zip dan ekstrak isinya. Buka file Readme. Ikuti bersama dengan file How To Video yang disediakan.

Pekerjaan rumah

(1) Panel surya

Panel surya mengubah energi matahari menjadi energi listrik, yang dapat disimpan. Perubahan orientasi sinar matahari pada siang hari akan mempengaruhi jumlah energi matahari yang diserap oleh panel. Pada saat yang sama, mengarahkan panel ke arah yang optimal untuk lokasi geografis yang berbeda juga memengaruhi efisiensi konversi energi matahari.

Di sini, kita mewakili sistem matahari/panel surya sebagai bola solid yang menghasilkan panas dan panel yang menerima panas. Dimensi komponen dan jarak antar komponen tidak didesain realistis dalam kasus ini. Kita bermaksud menggunakan model sederhana ini untuk mempelajari tentang temperatur dan distribusi fluks panas yang disebabkan oleh radiasi. Konveksi bebas pada permukaan panel tidak dipertimbangkan di sini.

Ikuti petunjuk untuk menyiapkan model dan evaluasi hasilnya menggunakan pengetahuan Anda tentang perpindahan panas:

(1) Perhatikan distribusi temperatur dan distribusi fluks kalor. Fluks kalor belum diperkenalkan secara detail. Di sini, berdasarkan hasil yang diplot pada panel, coba pikirkan berapa besaran fluks kalornya.

(2) Gerakkan panel atau bola solid ke arah atau menjauhi satu sama lain. Jarak dan sudut antara kedua komponen akan berubah. Lihat hasilnya dan pertimbangkan apakah itu masuk akal.

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

(2) Memanggang kue jahe

Radiasi dan konveksi adalah mode utama perpindahan panas dalam oven untuk memanggang makanan. Selain itu, lapisan kecil makanan yang bersentuhan langsung dengan loyang, menjadi panas karena konduksi. Ada dua jenis oven di pasaran: konvensional dan konveksi. Oven konvensional tidak memiliki kipas dan terutama menggunakan radiasi dari elemen pemanas di dalam oven untuk memasak makanan. Pada tingkat yang lebih kecil, makanan juga menjadi panas karena konveksi alami (disebabkan oleh perbedaan suhu di berbagai bagian oven). Oven konveksi memiliki kipas di dalamnya dan konveksi paksa (disebabkan oleh kipas) merupakan sumber perpindahan panas yang penting. Karena radiasi konstan di kedua oven, dalam soal ini kita akan mengabaikan radiasi dan berfokus pada perbedaan antara konveksi alami dan konveksi paksa.

Ikuti instruksi untuk mensimulasikan pemanasan kue jahe di dalam (a) oven konvensional dan (b) oven konveksi, dan jawab pertanyaan berikut:

(a) Jika kue jahe harus mencapai suhu paling sedikit 200^oC agar benar-benar matang, berapa lama waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan pemanggangan kue pada kedua jenis oven tersebut?

(b) Untuk rasa dan tekstur yang lebih baik, distribusi suhu di seluruh kue harus seragam. Meskipun Anda tidak pernah memiliki distribusi suhu yang benar-benar seragam di seluruh kue, manakah dari kedua oven ini yang bekerja lebih baik? Menurut Anda mengapa demikian? (Petunjuk: Pikirkan bagaimana laju konveksi di permukaan atas dibandingkan dengan konduksi di permukaan bawah).

Sifat bahan kue kering: densitas = 50 kg m-3; konduktivitas termal = 0,3 W m-1 0C-1 (anggap ini isotropik); kapasitas panas spesifik = 2000 J kg-1 0C-1. Asumsikan suhu ruangan adalah 22 ⁰C dan oven dipanaskan sampai 250 ⁰C dalam 200 detik. Koefisien konveksi adalah 2e-5 W mm-2 untuk oven konvensional dan 2e-3 W mm-2 untuk oven konveksi.

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