Sistem pengukuran Temperatur

BAB II TEORI DASAR

2.4. Sistem pengukuran Temperatur

Untuk pengukuran temperatur, alat ukur yang digunakan disarankan dapat memenuhi kriteria sebagai berikut :

1. Sangat mudah dalam pemakaiannya 2. Alat tersebut mudah didapat

3. Harganya relatif murah

4. Pembacaan skala yang relatif mudah dan teliti

Berdasarkan kriteria diatas maka penulis memilih alat ukur termometer tekanan. Termometer tekanan yang digunakan sebanyak 1 buah, untuk mengukur temperatur tekanan uap di ruang pemasak.

Pengukuran temperatur dilakukan dilingkungan sekitar, pada saat perebusan air sebelum terjadinya perubahan uap panas didalam panci dan pada saat uap keluar dari katup panci.

2.5 Perinsip Dasar Perpindahan Panas Pada Ketel

Panas yang dihasilkan karena pembakaran bahan bakar dan udara, yang berupa api (yang menyala) dan gas asap (yang tidak menyala) dipindahkan kepada air, uap atau udara, melalui bidang yang dipanaskan atau Heating Surfaca, pada suatu instalasi ketel uap, dengan tiga cara :

a. Dengan cara Pancaran atau Radiasi b. Dengan cara Aliran atau Konveksi c. Dengan cara Perambatan atau Konduksi. a. Perpindahan panas secara Pancaran atau Radiasi

Perpindahan panas secara Pancaran atau Radiasi adalah perpindahan panas suatu benda ke benda yang lain dengan jalan melalui Gelombang-gelombang Elektro-Magnetis

tanpa tergantung kepada ada atau tidaknya Media atau Zat diantara benda yang menerima pancaran panas tersebut.

Perpindahan panas secara pancaran dapat dibayangkan berlangsung melalui media berupa Aether yaitu suatu jenis materi bayangan tanpa bobot, yang mengisi seluruh sela-sela ruangan diantara molekul-molekul dari suatu zat tertentu, ataupun didalam ruang hampa sekalipun.

Molekul-molekul api yang merupakan hasil pembakaran bahan baker dan udara akan menyebabkan terjadinya gangguan keseimbangan elektro-magnetis terhadap Aether tersebut. Sebagian dari panas atau energi yang timbul dari hasil pembakaran tersebut, melalui gelombang-gelombang elektro-magnetis kepada benda atau bidang yang akan dipanasi (dinding ketel, dinding tungku, lorong api, pipa-pipa ketel dan sebagainya).

Penyerahan dari api atau gas asap melalui aether kapada bidang yang ingin dipanasi tersebut melalui gelombang-gelombang elektro-magnetis yang lintasannya lurus seperti halnya lintasasn sinar. Apabila lintasan penyerahan panas melalui gelombang-gelombang elektro magnetis dari aether tersebut tertutup terhalang oleh benda lain, maka bidang yang akan dipanasi tadi tidak akan menerima panas secar pancaran, atau terhalang penyerahan panas secara pancarannya.

Dengan demikian : bidang yang akan dipanasi hanya akan menerima perpindahan panas secar pancaran bila bidang/benda tersebut dapat melihat api tersebut. Dan bila suatu benda atau bidang terhalang penglihatannya kepada api, maka bidang/benda tersebut tidak akan menerima perilehan panas secara pancaran.

Semua zat-zat yang memancarkan panasnya (molekul-molekul api atau gas asap), intensitas rdiasi termisnya atau Kuat Pancaran Panasnya tergantung dari zat yang memancarkan panas tersebut. Bila pancaran panas menimpa suatu benda/bidang,

sebagian dari pancaran yang diteima benda tersebut , akan dipancarkan kembali (re-radiated) atau dipantulkan (reflected), dan sebagian yang lain dari panas pancaran tersebut akan diserapnya.

Adapun banyaknya panas yang diterima secara pancaran dari Stephan-Bolt adalah sebesar :

Qp = Cz..F [ (T_api: 100)⁴– (T_benda: 100)⁴] kJ/jam………(2.5) Cz konstanta pancaran dari Stephan-boltzmann yang dinyatakan dalam kJ/m².jam

K⁴maka Qp dinyatakan dalam kJ/jam. Adapun besarnya Cz antara lain ditentukan oleh :

- keadaan permukaan bidang yang dipanasi,kasar,halus ; - bahan benda yang dipanasi : besi, tembaga, alumunium, dll ; - warna benda bidang yang dipanasi : hitam, abu-abu, putih ; - dan lain-lain.

Harga-harga Cz kJ/M². jam. K⁴ Watt/m². K⁴

- benda hitam pekat absolute - jelaga yang licin

- baja yang dipoles……. - Baja berkarat……. - Besi tuang berkarat….. - Pasangan batu tahan api

20,726 18,004 5,569 18,423 16,748 19,260 5.757 5.000 5.477 5,117 4,652 5,350

F = Luas bidang yang dipanasi, dalam m² T = Temperaatur dalam Kelvin

b. Perpindahan panas secara Aliran atau Konveksi

Perpindahan panas secara aliran atau konveksi adalah perpindahan panas yang dilakukan oleh molekul-molekul suatu fluida (cairan ataupun gas). Molekul-molekul fluida tersebut dalam gerakannya melayang laying kesana kemari membawa sejumlah panas masing-masing q Joule. Pada saat molekul fluida tersebut menyentuh dinding ketel maka panasnya dibagikan sebagian, yaitu q₁ Joule kepada dinding ketel, selebihnya yaitu q – q1Joule dibawanya pergi.

Gambar 2.4.Perpindahan Panas Secara Aliran atau Konveksi

Bila gerakan dari molekul-molekul yang melayang-layang ke sana kemat tersebut disebabkan karena Perbedaan Temperatur didalam fluida itu sendiri, maka perpindahan panasnya disebut konveksi bebas (free convection) atau Konveksi Alamiah (natural convection).

Bila gerakan-gerakan tersebut sebagai akibat dari kekuatan mekanis (karena dipompa atau karena dihembuskan dengan fan) maka perpindahan panasnya disebut Konveksi Paksa (porced convection). Dalam gerekan-grakannya molekul-molekul api disebut tidak perlu melalui lintasan yang lurus untuk mencapai dinding ketel atau bidang yang dipanasi.

Q_k =. F. (T_api– T_dinding) kJ/jam………(2.6) Dimana :

 = Angka peralihan panas dari api ke dinding ketel dinyatakan dalam kJ/m2.jam .K atau Watt/m². K

Biladinyatakan dalam kJ/m2

.jam.K maka Q_kdinyatakan dalam kJ/jam. F = Luas bidang yang dipanaskan dinyatakan dalam m²

T = Temperatur didalam Kelvin.

c. Perpindahan Panas secara Perambatan atau Konduksi.

Perpindahan panas ecara perambatan atau konduksi adalah perpindahan panas dari suatu bagian benda padat ke bagian lain dari benda padat yang sama, atau dari benda padat yang satu ke benda padan lainnya karena terjadi persinggungan phisik (kontak phisik atau menempel), tanpa terjadinya perpinadhan molekul-molekul dari benda padat itu sendiri.

Didalam dinding ketel tersebut, panas akan dirambatkan oleh molekul-molekul dinding ketel sebelah luar yang berbatasan dengan api, menuju ke dinding ketel sebelah dalam yang berbaatasan dengan air, uap atau udara. Perambatan panas melalui benda padat menempuh jarak yang terpendek.

Jumlah panas yang dirambatkan = QR melalui dinding ketel adalah sebesar :

QR = s 

. F. (Td₁-Td₂) KJ/jam………..(2.7) Dimana :

 = Angka perambatan panas didalam dinding ketel dinyatakan dalam kJ/m.jam. K atau Watt/m. K

Biladinyatakan dalam kJ/m.jam. K maka QR dinyatakan dalam kJ/jam ; tatapi biladinyatakan dalam Watt/m2K maka QR dinyatakan dalam Watt.

s = Tebal dinding ketel dinyatakan dalam meter.

F = Luas dinding ketel yang merambatkan panas, dalam m² Td₁ = Temp. dinding dinding ketel yang berbatasan dengan api.

Td2 = Temp. dinding ketel yang berbatasan dengan air, uap atau udara. Temperatur yang dinyatakan dalam Kelvin.

Untuk selanjutnya, panas yang dibawa merambat oleh dinding ketel tersebut akan diterima oleh molekul-molekul air, uap atau udara dengan cara konveksi pula, yaitu penyarahan sebagian panas dari molekul dinding ketel kapada molekul-molekul air, uap atau pun udara tersebut dalam keadaan mengalir / bergerak, bukan dalam kondisi diam.

Dengan demikian penyerahan panas secara konveksi dan konduksi bersama sama melalui proses-proses sebagai berikut :

 Panas dialihkan dari fluida (api atau gas asap) kepada benda padat (dinding ketel).  Panas dirambatkaan didalam benda padat (dinding ketel) atau didalam benda padat

berlapis-lapis (jelaga - dinding ketel – kerak ketel)

 Panas dialihkan dari benda padat (dinding ketel atau kerak ketel) kepada fluida (air,uap ataupun udara).