1
z
z
Perpindahan Panas Konduksi
Perpindahan Panas Konduksi
z
z
Perpindahan Panas Konveksi
Perpindahan Panas Konveksi
z
z
Perpindahan Panas Radiasi
Perpindahan Panas Radiasi
Macam
Macam
-
-
macam Perpindahan Panas
macam Perpindahan Panas
Perpindahan Panas Konduksi
Perpindahan Panas Konduksi
z
z
Adalah proses transport panas dari daerah bersuhu tinggi ke
Adalah proses transport panas dari daerah bersuhu tinggi ke
daerah bersuhu rendah dalam satu medium (padat, cair atau
daerah bersuhu rendah dalam satu medium (padat, cair atau
gas), atau antara medium
gas), atau antara medium –
–
medium yang berlainan yang
medium yang berlainan yang
bersinggungan secara langsung
bersinggungan secara langsung
z
z
Dinyatakan dengan
Dinyatakan dengan
:
:
dx
dT
kA
3
Dimana :
Dimana :
q = Laju perpindahan panas (w)
q = Laju perpindahan panas (w)
A = Luas penampang dimana panas mengalir
A = Luas penampang dimana panas mengalir
(m
(m
22)
)
dT/dx = Gradien suhu pada penampang, atau laju
dT/dx = Gradien suhu pada penampang, atau laju
perubahan suhu T terhadap jarak
perubahan suhu T terhadap jarak
dalam arah
dalam arah
aliran panas x
aliran panas x
k = Konduktivitas thermal bahan (w/m
k = Konduktivitas thermal bahan (w/m
ooC)
C)
con t oh :
con t oh :
Salah satu permukaan sebuah plat
Salah satu permukaan sebuah plat
tembaga yang tebalnya 3 cm mempunyai
tembaga yang tebalnya 3 cm mempunyai
suhu tetap 400
suhu tetap 400
00C, sedangkan suhu
C, sedangkan suhu
permukaan yg sebelah lagi dijaga tetap 100
permukaan yg sebelah lagi dijaga tetap 100
00
C. Berapa kalor yang berpindah melintasi
C. Berapa kalor yang berpindah melintasi
lempeng itu?
lempeng itu?
Perpindahan Panas Konduksi
5
Pe n y e le sa ia n
Pe n y e le sa ia n
Dari lampiran A terlihat konduktivitas termal
Dari lampiran A terlihat konduktivitas termal
tembaga adalah 370 W/m
tembaga adalah 370 W/m
00C. Dari hk.
C. Dari hk.
Fourier :
Fourier :
dx
dT
kA
q
=
−
dx
dT
k
A
q
−
=
2
2
3
,
7
/
10
3
)
400
100
)(
370
(
m
MW
x
x
T
k
A
q
=
−
−
=
Δ
Δ
−
=
−Perpindahan Panas Konduksi
7
Adalah transport energi dengan kerja gabungan dari
konduksi panas, penyimpanan, energi dan gerakan
mencampur. Proses terjadi pada permukaan padat
(lebih panas atau dingin) terhadap cairan atau gas
(lebih dingin atau panas).
q = h A (
∆
T)
Dimana :
Dimana :
q = Laju perpindahan panas konveksi
q = Laju perpindahan panas konveksi
h = Koefisien perpindahan panas konveksi
h = Koefisien perpindahan panas konveksi
(w/m
(w/m
2 02 0C)
C)
A = Luas penampang (m
A = Luas penampang (m
22)
)
∆
∆T = Perubahan atau perbedaan suhu
T = Perubahan atau perbedaan suhu
(
(
00C;
C;
00F)
F)
9
Con t oh : Con t oh :
Udara pada suhu 20
Udara pada suhu 20 00C bertiup diatas plat panas C bertiup diatas plat panas
50 x 75 cm. Suhu plat dijaga tetap 250
50 x 75 cm. Suhu plat dijaga tetap 250 00C. Koefisien C. Koefisien
perpindahan kalor konveksi adalah 25 W/m
perpindahan kalor konveksi adalah 25 W/m2200C. Hitunglah C. Hitunglah
perpindahan kalor.
perpindahan kalor.
Pe n y e le sa ia n Pe n y e le sa ia n Dari persamaan :
Dari persamaan :
q = h A (Tw
q = h A (Tw --TT∞∞))
= (25)(0,50)(0,75)(250
= (25)(0,50)(0,75)(250 ––20)20)
= 2,156 kW
= 2,156 kW
Perpindahan Panas Radiasi
Perpindahan Panas Radiasi
Adalah proses transport panas dari benda bersuhu
Adalah proses transport panas dari benda bersuhu
tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah, bila
tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah, bila
benda
benda
–
–
benda itu terpisah didalam ruang (bahkan
benda itu terpisah didalam ruang (bahkan
dalam ruang hampa sekalipun
dalam ruang hampa sekalipun
q =
11
Dimana :
Dimana :
δ
δ
= Konstanta Stefan
= Konstanta Stefan-
-Boltzman 5,669 x10
Boltzman 5,669 x10
-- 88w/m
w/m
22k
k
44A = Luas penampang
A = Luas penampang
T = Temperatur
T = Temperatur
Con t oh : Con t oh :
Dua plat hitam tak berhingga yang suhunya masing masing
Dua plat hitam tak berhingga yang suhunya masing masing
800
800 00C dan 300 C dan 300 00C saling bertukar kalor melalui radiasi. C saling bertukar kalor melalui radiasi.
Hitunglah perpindahan kalor persatuan luas.
Hitunglah perpindahan kalor persatuan luas.
Pe n y e le sa ia n Pe n y e le sa ia n Dari persamaan
Dari persamaan:: q =
q = δδA (T1A (T144––T2T244))
q/A =
q/A = δδ (T1(T144––T2T244))
q/A = (5,669 x 10
q/A = (5,669 x 10--8)(10738)(107344––57357344))
q/A = 69,03 kW/m
q/A = 69,03 kW/m22
Perpindahan Panas Radiasi
13
dx
dT
kA
q
=
−
(
T
2T
1)
x
KA
q
−
Δ
−
=
D in din g D a t a r
Laju perpindahan panas secara konduksi telah kita dapatkan
Laju perpindahan panas secara konduksi telah kita dapatkan
Atau :
Atau :
(
T
1T
2)
x
KA
q
−
Δ
=
Bilamana konduktivitas thermal bahan tetap, tebal dinding
Bilamana konduktivitas thermal bahan tetap, tebal dinding
adalah
adalah ∆∆x, sedang Tx, sedang T11 dan Tdan T22 adalah suhu permukaan adalah suhu permukaan dinding seperti terlihat pada gambar berikut :
dinding seperti terlihat pada gambar berikut :
q q
q q T T22 T
T11
∆
∆xx
Profil Suhu Profil Suhu
x x
15
Jika dalam sistem tersebut terdapat lebih dari satu
Jika dalam sistem tersebut terdapat lebih dari satu
macam bahan, dan terdiri dari beberapa lapis dinding
macam bahan, dan terdiri dari beberapa lapis dinding
seperti terlihat pada gambar berikut :
seperti terlihat pada gambar berikut :
q
q
A
A
1
1 22 33 44
A A
B B
C C q
q
C C
B B
A
x
T
T
A
K
x
T
T
A
K
T
T
A
K
q
Δ
−
−
=
Δ
−
−
=
Δ
−
−
=
3 2 4 3A 1 2
x
Aliran kalor dapat dituliskan :
Aliran kalor dapat dituliskan :
A
K
x
A
K
x
A
K
x
T
T
q
C C
B B
A A
.
.
.
4 1
Δ
+
Δ
+
Δ
−
=
atau :17
Dimana
Dimana ::
A
K
x
A
K
x
A
K
x
C C
B B
A A
.
;
.
;
.
Δ
Δ
Δ
Disebut sebagai
Disebut sebagai Ta h a n a n Th e r m a lTa h a n a n Th e r m a l
Dari Gambar dapat juga kita buat analogi listriknya:
Dari Gambar dapat juga kita buat analogi listriknya: q
RA RB RC
A K
x
A A .
Δ
A K
x
B B .
Δ
A K
x
C C .
Δ
Analogi listrik digunakan untuk mempermudah
Analogi listrik digunakan untuk mempermudah
memecahkan soal
memecahkan soal--soal yang rumit baik yang seri maupun soal yang rumit baik yang seri maupun
paralel.
paralel.
19
Persamaan aliran kalor satu dimensi dapat juga dituliskan
Persamaan aliran kalor satu dimensi dapat juga dituliskan
sebagai berikut apabila kasusnya seperti pada gambar berikut
sebagai berikut apabila kasusnya seperti pada gambar berikut
ini:
ini:
th
menyeluruh
R
T
q
∑
Δ
=
A
B
C
D
E
F
F
G
q q
1 2 3 4 5
Sist e m Silin de r
Sist e m Silin de r -- Ra dia lRa dia l
Mari kita tinjau suatu silinder panjang dengan jari
Mari kita tinjau suatu silinder panjang dengan jari--jari jari
dalam r
dalam rii, jari, jari--jari luar rjari luar roodan panjang Ldan panjang L
L
L
r
roo
r
rii
q
q
21
Dimana silinder ini mengalami beda suhu Ti
Dimana silinder ini mengalami beda suhu Ti ––To. Untuk To. Untuk silinder yang panjangnya sangat besar dibandingkan
silinder yang panjangnya sangat besar dibandingkan
dengan diameternya, dapat diandaikan bahwa aliran
dengan diameternya, dapat diandaikan bahwa aliran
kalor berlangsung menurut arah radial.
kalor berlangsung menurut arah radial.
Maka laju aliran panas yang terjadi dapat kita tuliskan :
Maka laju aliran panas yang terjadi dapat kita tuliskan :
dr
dT
KA
q
=
−
Dimana :
Dimana :
A = 2
A = 2ППrLrL
Maka :
Maka :
dr
dT
rlK
q
=
−
2
π
Dengan kondisi batas :
Dengan kondisi batas :
T = Ti pada r = ri
T = Ti pada r = ri
T = T
T = Toopada r = rpada r = roo
23 Bila persamaan diatas diintegralkan didapat :
Bila persamaan diatas diintegralkan didapat :
(
)
(
o i)
o i
r
r
Ln
T
T
KL
q
/
2
−
=
π
Dan tahanan thermal disini adalah :
Dan tahanan thermal disini adalah :
(
)
KL
r
r
Ln
R
o ith
π
2
/
=
Koe fisie n Pe r pin da h a n Ka lor M e n y e lu r u h Koe fisie n Pe r pin da h a n Ka lor M e n y e lu r u h
25 Sehingga laju aliran kalor menyeluruh menjadi:
Sehingga laju aliran kalor menyeluruh menjadi:
0
. .
menyeluruh
q U A T
=
Δ
Dimana :
Dimana :
Uo
Uo = koefisien perpindahan kalor menyeluruh= koefisien perpindahan kalor menyeluruh A
A = luas bidang aliran kalor= luas bidang aliran kalor
Δ
ΔTmTm = beda suhu menyeluruh= beda suhu menyeluruh
Sist e m de n ga n su m be r k a lor
Sist e m de n ga n su m be r k a lor
Dinding datar dengan sumber kalor
Dinding datar dengan sumber kalor
T Tww
T Tww
x x X = 0
X = 0
q = k a lor q = k a lor y a n g y a n g
diba n gk it k a n diba n gk it k a n
pe r sa t u a n pe r sa t u a n v olu m e v olu m e
L L L L
27 Laju aliran panas yang dibangkitkan disini sama dengan rugi kalo
Laju aliran panas yang dibangkitkan disini sama dengan rugi kalor r pada permukaan, dan untuk mendapatkan besar suhu pusat:
pada permukaan, dan untuk mendapatkan besar suhu pusat:
w
o
T
K
qL
T
=
+
2
2
Untuk silinder dengan sumber kalor:
Untuk silinder dengan sumber kalor:
w
o
T
K
qR
T
=
+
4
2
Perhatikan sebuah benda dua dimensi yang dibagi atas
Perhatikan sebuah benda dua dimensi yang dibagi atas
sejumlah jenjang yang kecil yang sama pada arah x dan y
sejumlah jenjang yang kecil yang sama pada arah x dan y
seperti terlihat pada gambar:
seperti terlihat pada gambar:
m,n
m-1,n m+1,n
m,n-1 m,n+1
∆x ∆y
29 Jika
Jika ∆∆x =x =∆∆y maka gradien suhu :y maka gradien suhu :
0
4
,) 1 ( , ) 1 ( , ),
1 ( ), 1
(m− n
+
T
m+ n+
T
m n−+
T
m n+−
T
mn=
T
Laju Aliran Panas :
Laju Aliran Panas :
y
T
x
k
q
Δ
Δ
Δ
∑
−
=
.
.
Contoh:
Contoh:
1
1 22
4
4
3
3 T = 100 T = 100
0
0CC
T = 500
T = 500 00CC
T = 100
T = 100 00CC
T = 100
T = 100 00CC
Tentukan :
Tentukan :
a.
a. Distribusi SuhuDistribusi Suhu
b.
b. Laju Aliran PanasLaju Aliran Panas
31
Distribusi suhu:
Distribusi suhu:
T
T22+ 100 + 500 + T+ 100 + 500 + T33––4T4T11= 0= 0
100 + T
100 + T11+ 500 + T+ 500 + T4 4 ––4T4T22= 0= 0 T
T44+ 100 + T+ 100 + T1 1 + 100 + 100 ––4T4T33= 0= 0 100 + T
100 + T33+ T+ T22+ 100 + 100 ––4T4T44= 0= 0
Atau :
Atau :
600 + T
600 + T22+ T+ T33––4T4T11= 0 ...(1)= 0 ...(1) 600 + T
600 + T1 1 + T+ T44––4T4T22= 0 ...(2)= 0 ...(2)
200 + T
200 + T11+ T+ T44––4T4T33= 0 ...(3)= 0 ...(3) 200 + T
200 + T33+ T+ T22––4T4T44= 0 ...(4)= 0 ...(4) Dimana :
Dimana :
T
T1 1 = T= T22
T
T33= T= T44
Dari Persamaan (1)
Dari Persamaan (1)
600 + T2 + T3
600 + T2 + T3 ––4T1 = 04T1 = 0
600 + T1 + T3
600 + T1 + T3 ––4T1 = 04T1 = 0
600 + T3
600 + T3 ––3T1 = 0 ...(5)3T1 = 0 ...(5) Dari Persamaan (3)
Dari Persamaan (3)
200 + T1 + T4
200 + T1 + T4 ––4T3 = 04T3 = 0
200 + T1 + T3
200 + T1 + T3 ––4T3 = 04T3 = 0
200 + T1
200 + T1 ––3T3 = 0 ...(6)3T3 = 0 ...(6) Maka dari persamaan (5) dan (6)
Maka dari persamaan (5) dan (6)
33
600 + T
600 + T33––3T3T11= 0= 0 600 + T600 + T33––3T3T11= 0= 0 200 + T
200 + T11––3T3T33= 0= 0 600 + 3T600 + 3T11––9T9T33= 0= 0
8T
8T33= 1200= 1200
T
T33= 150 = 150 00CC
Substitusi ke pers (5) atau (6)
Substitusi ke pers (5) atau (6)
600 + T
600 + T33––3T3T11= 0= 0
600 + 150
600 + 150 ––3T1 = 03T1 = 0
750 = 3T
750 = 3T11
T
T11= 250 = 250 00CC
Maka :
Maka :
T
T11= T= T22= 250 = 250 00CC
T
T33= T= T44= 150 = 150 00CC
1200
1200 ––8T8T33= 0= 0
Laju Aliran Panas :
Laju Aliran Panas :
y
T
x
k
q
Δ
Δ
Δ
∑
−
=
.
.
Untuk Permukaan 500
Untuk Permukaan 500 00CC
Q =
Q = --∑∑k(k(ΔΔx/x/ΔΔy)[250 y)[250 --500] +[250 500] +[250 --500] = 500] = --k (k (--500) = 500 k500) = 500 k
Untuk Permukaan 100
Untuk Permukaan 100 00CC
Q =
Q = --∑∑k(k(ΔΔx/x/ΔΔy)[250 y)[250 ––100] + [150 100] + [150 ––100] + [150 100] + [150 ––100] + 100] +
[150
[150 ––100] + [150 100] + [150 ––100] + [250 100] + [250 ––100] = 100] = --500 k500 k
35
Rumus Empiris untuk aliran dalam pipa/tabung
Rumus Empiris untuk aliran dalam pipa/tabung
m, C
m, Cpp
Aliran
Aliran
1
1 22
L
L
T
Tb1b1 TTb2b2
q
q
Besarnya perpindahan kalor yang terjadi pada suatu
Besarnya perpindahan kalor yang terjadi pada suatu
penampang/saluran yang berbentuk pipa/tabung dapat
penampang/saluran yang berbentuk pipa/tabung dapat
dinyatakan dengan beda suhu limbak (bulk temperature):
dinyatakan dengan beda suhu limbak (bulk temperature):
q = m.Cp(Tb
q = m.Cp(Tb22––TbTb11) = h.A(Tw ) = h.A(Tw ––Tb)Tb) m =
m = ρρ.Um.A.Um.A
Untuk mengetahui apakah alirannya laminar atau turbulen maka
Untuk mengetahui apakah alirannya laminar atau turbulen maka
dibutuhkan bilangan Reynold
dibutuhkan bilangan Reynold::
μ
ρ
.
U
md
Re
=
PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI PAKSA
37
Dimana :
Dimana :
m
m = laju aliran fluida (kg/s)= laju aliran fluida (kg/s)
Cp
Cp = Panas jenis (kj/kg.= Panas jenis (kj/kg.00C)C)
Tb
Tb = Suhu limbak= Suhu limbak
Tw
Tw = Suhu dinding= Suhu dinding
Um
Um = Kec. Rata= Kec. Rata--rata (m/s)rata (m/s)
μ
μ = Kekentalan (kg/m.s)= Kekentalan (kg/m.s)
ρ
ρ = Kerapatan (kg/m= Kerapatan (kg/m33))
Untuk Aliran Turbulen :
Untuk Aliran Turbulen :
N
Nudud= 0,023.Re= 0,023.Re0,80,8. Pr. Prn n = h.d/k...pipa licin = h.d/k...pipa licin
k
d
h
f
f
N
n
w b ud
.
)
1
(Pr
)
8
/
(
7
,
12
07
,
1
Pr
.
Re
)
8
/
(
3 / 2 2 /
1
⎟⎟⎠
=
⎞
⎜⎜⎝
⎛
−
+
=
μ
μ
Untuk pipa licin dgn faktor gesek
Untuk pipa licin dgn faktor gesek
Dimana:
Dimana:
n = 0,11 jika Tw >Tb
n = 0,11 jika Tw >Tb
n = 0,25 jika Tw < Tb
n = 0,25 jika Tw < Tb
PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI PAKSA
39 Untuk Aliran Laminar:
Untuk Aliran Laminar:
14 , 0 3
/ 1 3
/ 1
)
/
(
)
/
(
Pr)
.
(Re
86
,
1
wud
d
L
N
=
μ
μ
Contoh:
Contoh:
Tabung yang diameternya 2 cm mempunyai kekasaran
Tabung yang diameternya 2 cm mempunyai kekasaran
relatif 0,001 berada pada suhu dinding tetap 90
relatif 0,001 berada pada suhu dinding tetap 90 00C. Air C. Air
masuk kedalam tabung pada suhu 40
masuk kedalam tabung pada suhu 40 00C dan yang keluar C dan yang keluar
adalah 60
adalah 60 00C. Jika kecepatan masuk ialah 3 m/s hitunglah C. Jika kecepatan masuk ialah 3 m/s hitunglah
panjang tabung yang diperlukan.
panjang tabung yang diperlukan.
Jwb :
Jwb :
q = m.Cp(Tb2
q = m.Cp(Tb2 ––Tb1) = h.A(Tw Tb1) = h.A(Tw ––Tb)Tb)
=
= ρρ.Um.A.Cp(60 .Um.A.Cp(60 --40)40)
=
= ρρ.Um..Um.ππrr22.Cp(60 .Cp(60 ––40)40)
Untuk mendapatkan harga
Untuk mendapatkan harga ρρ dan Cp kita gunakan tabel dan dan Cp kita gunakan tabel dan menggunakan rumus interpolasi :
menggunakan rumus interpolasi :
Dari temperatur limbak :
Dari temperatur limbak :
Tb = (60 +40)/2 = 50
Tb = (60 +40)/2 = 50 00CC
Maka :
Maka :
ρ
ρ = 990 kg/m= 990 kg/m33
Cp
Cp = 4181 j/kg= 4181 j/kg
Maka :
Maka :
q = 990.3.
q = 990.3. ππ.(0,01)2.4181(60 .(0,01)2.4181(60 ––40)40)
q = 77982 W
q = 77982 W
PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI PAKSA
41
Untuk permukaan tabung dengan kekasaran relatif,
Untuk permukaan tabung dengan kekasaran relatif,
temperatur rata
temperatur rata--ratanya:ratanya: Tf
Tf = (90+50)/2 = 70 = (90+50)/2 = 70 00CC
ρ
ρ = 980 kg/m= 980 kg/m33
k
k = 0,660 w/m= 0,660 w/m00CC
Pr
Pr = 2,62= 2,62
υ
υ = 0,421x10= 0,421x10--66mm22/s/s
μ
μ = = ρρ..υυ= 4,126x10= 4,126x10--44kg/m.skg/m.s
Re
Re = 142.510= 142.510………..Turbulen..Turbulen Maka rumus yang digunakan :
Maka rumus yang digunakan :
k
d
h
f
f
N
n
w b ud
.
)
1
(Pr
)
8
/
(
7
,
12
07
,
1
Pr
.
Re
)
8
/
(
3 / 2 2 /
1
⎟⎟⎠
=
⎞
⎜⎜⎝
⎛
−
+
=
μ
μ
PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI PAKSA
43
Dari diagram mody didapat harga f = 0,0215
Dari diagram mody didapat harga f = 0,0215
Maka f/8 = 0,002688
Maka f/8 = 0,002688
n = 0,11 karna Tw > Tb
n = 0,11 karna Tw > Tb
μ
μbb = = ρρb.b.vvb = 990.0,568x10b = 990.0,568x10--6 = 5,62x106 = 5,62x10--44kg/m.skg/m.s
μ
μww = = ρρw.vw = 967 . 0,33x10w.vw = 967 . 0,33x10--66mm22/s = 3,19x10/s = 3,19x10--44kg/m.s kg/m.s
maka :
k d h x
x Nud
. 19
, 3
10 62 , 5 ) 1 62 , 2 ( ) 002688 , 0 ( 7 , 12 07 , 1
62 , 2 142510 ) 002688 , 0
( 0,11
4 4
3 / 2 2 /
1 ⎟⎟⎠ =
⎞ ⎜⎜⎝
⎛ − +
= −
−
Nud = 640 =h.d/k
Nud = 640 =h.d/k
h = (640x0,66)/0,02 = 21120 w/m
h = (640x0,66)/0,02 = 21120 w/m2200CC
PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI PAKSA
45
Maka panjang tabung
Maka panjang tabung::
) 50 90 ( . .
77982
− =
d h L
π
) 50 90 ( 02 , 0 14 , 3 21120
77982
− =
x x L
L = 1,47 m
q = h.A(Tw – Tb)
q = h. Π.d.L(Tw – Tb) = 77982 w
RADIASI TERMAL
RADIASI TERMAL
Jika suatu benda ditempatkan dalam
Jika suatu benda ditempatkan dalam
pengurung, dan suhu pengurung lebih
pengurung, dan suhu pengurung lebih
rendah dari pada suhu benda, maka suhu
rendah dari pada suhu benda, maka suhu
benda tersebut akan turun, sekalipun
benda tersebut akan turun, sekalipun
ruang dalam pengurung tersebut hampa.
ruang dalam pengurung tersebut hampa.
Proses pemindahan panas yang terjadi
Proses pemindahan panas yang terjadi
hanya semata karena benda suhu dan
hanya semata karena benda suhu dan
tanpa bantuan zat perantara (medium),
tanpa bantuan zat perantara (medium),
disebut
47
dibawa oleh gelombang
dibawa oleh gelombang
elektomagnetik .Ada banyak jenis
elektomagnetik .Ada banyak jenis
radiasi, yaitu dari radiasi sinar
radiasi, yaitu dari radiasi sinar
gama ,sinar x, radiasi termal hingga
gama ,sinar x, radiasi termal hingga
radiasi gelombang radio (dari
radiasi gelombang radio (dari
spektrum panjang gelombang
spektrum panjang gelombang
pendek sampai yang berpanjang
pendek sampai yang berpanjang
gelombang panjang).
gelombang panjang).
Sedang radiasi termal, energi pancarannya
Sedang radiasi termal, energi pancarannya
adalah ditentukan berdasar dari suhu
adalah ditentukan berdasar dari suhu
benda tersebut.
benda tersebut.
Daerah spektrum panjang gelombang
Daerah spektrum panjang gelombang
radiasi termal adalah dari
radiasi termal adalah dari
0 , 1
0 , 1
sampai
sampai
dengan
dengan
1 0 0 m ik r on
1 0 0 m ik r on
Radiasi matahari juga merupakan radiasi
Radiasi matahari juga merupakan radiasi
termal dengan daerah panjang gelombang
termal dengan daerah panjang gelombang
khusus yaitu
khusus yaitu
0 , 2 5
0 , 2 5
sampai dengan
sampai dengan
3
3
m ik r on
49
Benda hitam adalah idealisasi benda yang
Benda hitam adalah idealisasi benda yang
pada suhu berapapun, memancarkan atau
pada suhu berapapun, memancarkan atau
menyerap seluruh radiasi pada panjang
menyerap seluruh radiasi pada panjang
gelombang tertentu manapun (disebut
gelombang tertentu manapun (disebut
Radiator sempurna).
Radiator sempurna).
Daya pancar benda hitam tergantung dari
Daya pancar benda hitam tergantung dari
suhu dan panjang gelombangnya.
suhu dan panjang gelombangnya.
Konduksi transien-suhu dalam bahan seragam
z
Hukum I
const. : sbb. sistem untuk energi an keseimbang dirumuskan dapat maka ada, tidak energi n pembentuka laju Bila sistem dalam energi n pembentuka Laju sistem dari keluar energi Laju sistem ke masuk energi Laju sistem dalam energi perubahan Laju = ≤ = = − + − = ∂ ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ + ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ = ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ou in o o i o t t Cp m A h t BC t t IC B t t A h t t Cp m dt Cp M B , , , , , , , 0 : , 0 : ) 8 . )...( ( ) ( ) 7 . ...( 1 1 θ θ θ
MCp dT/dθ
51
z
Bila diketahui suatu fungsi kontinyu
z
y=f(x) ...(B.9)
z
Maka pemecahan numeriknya secara beda
hingga (finite difference) menjadi
) 11 . ...( ;
) 10 . ...( )} ( ) ( {
2 1
1 2 .
1 1
B Cp m
A h z Cp m
Cp m z
B t
t z t t z t t
o
i i
in j i j i
= =
Δ − + − + = +
dimana
θ
Contoh
z
Z1=0,3/3=0,1
z
Z2=5(w/m2 C)x4x0,025/(3x500
J/kg C)=0,000333
z
Diketahui benda padat berupa
kubus dengan salah satu sisinya
berukuran 5 cm dan m= 3 kg
z
Suhu keliling benda konstan
pada t1=600 C
z
Suhu awal benda t0=30 C
z
Nilai h=5 W/m2 C
z
Laju massa udara,=0,3 kg/det
53
kubus
z1 z2
0,1 0,000333
t T T1
0 30 600
0,1 35,719 0,2 47,04224
0,3 63,68627
0,4 85,21033
0,5 111,0356 0,6 140,4713
0,7 172,7455
0,8 207,0398
0,9 242,5241 1 278,3908
1,1 313,8858
1,2 348,3339
Penukar panas
z
Kegunaan:
z
Alat untuk memanaskan
atau mendinginkan fluida
kerja dengan medium
antara yang dapat
berupa cairan, gas/uap.
z
Medium antara ini dapat
55 z
Q=
ε
Ws Cs
(Tsi-TLi)...(6.1)
z
And q=ws cs (Tsi-TLi)
...(6.2)
z
Dimana
z
w
s= W/Ax
z
c
s= Cs/Ax
z
NTU.
z
Disini
z
ε
, effectiveness of heat
exchanger (-)
z
Ws, mass flow rate of streams
(kg/s)
z
Cs. Specific heat of streams
(kJ/kg C)
z
T, temperature, C
z
NTU, number of heat trasfer unit
z
Subscript
z
Si, inlet of smaller streams,
z
Li, inlet of larger streams
57 ) 8 . 6 ...( ... ... ) 1 ( ) 1 ) 7 . 6 ...( ... ... ... ) / l c l w s c s w l c l w s c s w TU N l c l w s c s w s C s W x A − − = = = ε ε ‐ 1 ln( TU N TU N untuk persamaan n mendapatka untuk eksplisit secara an diselesaik dapat (6.7) dan pers.(6.6) ‐ (1 B maka x U TU N bila dimana,
Governing equations
z
In case when w
sc
s= w
lc
l, then
stream. smaller the of flow the is C W where e ‐ 1 /WC) A exp(‐U
‐ 1 of form the in are equations the other, the than larger much very is flow one when then known, is ess effectiven the if or B TU N ‐ x
59
z
A heat exchanger is
specified by its
performance as given
by fig.6.1. Wat is Ux
Ax?
z
Use 38 C properties for
the large streams, and
66 C properties for the
small streams.
Water flow, o,473 Liter/s
48,9 C 93,3C
65,6C
61
z
DR. Pitts L Sissom, “ Theory and problem of
Heat Transfer “, Schaum Outline Series, Mc
GrawHill.
z
JP. Holman, “ Perpindahan Kalor “, Erlangga,
1991.