Koefisien perpindahan kalor
Koefisien pindah panas digunakan dalam perhitungan pindah panaskonveksi atau perubahan fase antara cair dan padat. Koefisien pindah panas banyak dimanfaatkan dalam
ilmutermodinamika dan mekanika serta teknik kimia.
di mana
ΔQ = panas yang masuk atau panas yang keluar, W h = koefisien pindah panas, W/(m2K)
A = luas permukaan pindah panas, m2
= perbedaan temperatur antara permukaan padat dengan luas permukaan kontak dengan fluida, K
Dari persamaan di atas, koefisien pindah panas adalah koefisien proporsionalitas antara fluks panas, Q/(A delta t), dan perbedaan temperatur, , yang menjadi penggerak utama perpindahan panas.
Perhitungan koefisien pindah panas dapat diperkirakan dengan hanya
membagi konduktivitas termal dari fluida dengan satuan panjang, namun untuk perhitungan yang lebih akurat seringkali digunakan bilangan Nusselt, yaitu satuan tak berdimensi yang menunjukkan rasio pindah
panas konvektif dan konduktif normal terhadap bidang batas. Nilai koefisien representatif dari perpindahan kalor total.
Tabel 1. Nilai koefisien representative perpindahan kalor total.
Kombinasi Fluida U (W/m2.K) Air-air 850-1700 Air-minyak pelumas 110-350 Kondensor uap 1000-6000 Kondensor ammonia 800-1400 Kondensor alcohol 250-700
Air-udara pada pipa bersirip 25-50
Insulasi
Fungsi dan cara kerja insulasi
Isolator
Isolasi termal adalah metode atau proses yang digunakan untuk
mengurangi
perpindahan panas
(
kalor
). Bahan yang digunakan untuk
mengurangi laju perpindahan panas itu disebut isolator.
Energi
panas (kalor)
dapat ditransfer secara
konduksi
,
konveksi
,
dan
radiasi
. Panas dapat lolos meskipun ada upaya untuk
menutupinya, tapi isolator mengurangi panas yang lolos tersebut.
Isolasi termal dapat menjaga wilayah tertutup seperti bangunan atau
tubuh agar terasa hangat lebih lama dari yang sewajarnya, tetapi
itu tidak mencegah hasil akhirnya, yaitu masuknya dingin dan
keluarnya panas. Isolator juga dapat bekerja sebaliknya, yaitu
menjaga bagian dalam suatu wadah terasa dingin lebih lama dari
biasanya. Insulator digunakan untuk memperkecil perpindahan energi
panas.
Aliran panas dapat dikurangi dengan menangani satu atau lebih dari
tiga mekanisme
perpindahan kalor
dan tergantung pada sifat fisik
bahan yang digunakan untuk melakukan hal ini.
Fungsi Isolasi
Isolasi yang digunakan untuk melakukan satu atau lebih dari fungsi-fungsi berikut:
• Mengurangi kehilangan panas atau mendapatkan panas untuk mencapai konservasi energi. • Melindungi lingkungan melalui pengurangan CO2, NOx dan gas rumah kaca.
• Kontrol suhu permukaan untuk personil dan peralatan perlindungan. • Kontrol suhu proses komersial dan industri.
• Mencegah atau mengurangi kondensasi pada permukaan.
• Meningkatkan efisiensi operasi pemanasan / ventilasi / pendingin, pipa, uap, proses dan sistem tenaga. • Mencegah atau mengurangi kerusakan pada peralatan dari paparan kebakaran atau atmosfer korosif. • Mengurangi kebisingan dari sistem mekanis.
Manfaat Isolasi • Penghematan Energi
Jumlah besar energi panas yang terbuang setiap hari di pabrik-pabrik industri nasional karena permukaan dipanaskan dan didinginkan underinsulated, undermaintained atau uninsulated.
Sistem isolasi dirancang dan dipasang segera akan mengurangi kebutuhan energi. Manfaat bagi industri termasuk penghematan biaya yang sangat besar, peningkatan produktivitas, dan kualitas lingkungan ditingkatkan.
• Process Control
Dengan mengurangi kehilangan panas atau keuntungan, isolasi dapat membantu menjaga suhu proses ke nilai yang telah ditentukan atau dalam kisaran yang telah ditentukan. Ketebalan insulasi harus cukup untuk membatasi perpindahan panas dalam sistem dinamis atau membatasi perubahan suhu, dengan waktu, dalam sistem statis. Kebutuhan untuk menyediakan waktu bagi pemilik untuk mengambil tindakan perbaikan dalam situasi darurat dalam hal terjadi kehilangan daya listrik, atau sumber panas adalah alasan utama untuk tindakan ini dalam sistem statis.
• Personil Perlindungan
Isolasi termal adalah salah satu cara yang paling efektif untuk melindungi pekerja dari luka bakar tingkat kedua dan ketiga akibat kontak kulit selama lebih dari 5 detik dengan permukaan pipa panas dan operasi peralatan pada suhu di atas 136,4 ° F (ASTM C 1055). Isolasi mengurangi suhu permukaan pipa atau peralatan ke tingkat yang lebih aman seperti yang dipersyaratkan oleh OSHA, sehingga keselamatan pekerja meningkat dan menghindari downtime pekerja karena cedera.
• Proteksi Kebakaran
Digunakan dalam kombinasi dengan bahan lain, isolasi membantu memberikan perlindungan kebakaran di:
- firestop sistem yang dirancang untuk memberikan penghalang efektif terhadap penyebaran api, asap, dan gas pada penetrasi ketahanan api dinilai majelis oleh saluran, pipa, dan kabel.
- Listrik dan komunikasi saluran dan perlindungan kabel. • Suara Atenuasi
Bahan isolasi dapat digunakan dalam desain dari sebuah majelis yang memiliki transmisi kehilangan suara tinggi untuk dipasang antara sumber dan daerah sekitarnya. Estetika
• Pengurangan Gas Rumah Kaca
Isolasi termal untuk sistem mekanik memberikan pengurangan langsung di CO2, NOx dan emisi gas rumah kaca ke lingkungan luar di buang atau emisi tumpukan dengan mengurangi konsumsi bahan bakar yang diperlukan di lokasi pembakaran karena lebih sedikit panas yang diperoleh atau hilang oleh sistem.
Bagaimana cara kerja isolasi?
Dalam rangka untuk memahami bagaimana isolasi bekerja, adalah penting untuk memahami konsep aliran panas atau perpindahan panas. Secara umum, panas selalu mengalir dari hangat ke permukaan dingin. Aliran ini tidak berhenti sampai suhu di kedua permukaan adalah equal.Heat adalah 'dipindahkan' oleh tiga cara yang berbeda: konduksi, konveksi dan radiasi. Isolasi mengurangi pemindahan panas.
1. Konduksi
Konduksi adalah aliran panas langsung melalui padatan. Ini hasil dari kontak fisik dari satu objek dengan yang lain. Panas ditularkan oleh gerakan molekul. Molekul memancarkan energi mereka untuk molekul berdampingan kandungan panas yang lebih rendah, yang gerak demikian meningkat.
2. Konveksi
Konveksi adalah aliran panas (paksa dan alami) dalam cairan. Fluida adalah zat yang dapat berupa gas atau cairan. Pergerakan cairan panas pembawa terjadi baik oleh konveksi alami atau konveksi paksa seperti dalam kasus tungku pengudaraan.
Radiasi adalah transmisi energi melalui ruang dengan menggunakan gelombang elektromagnetik. Terpancar bergerak panas pada kecepatan cahaya melalui udara tanpa pemanasan ruang antara permukaan. Contohnya adalah kehangatan yang kita rasakan pada kulit kita dari sinar matahari. Matahari luar biasa panas, dan ruang antara itu dan kami masih dingin luar biasa.
Kebutuhan dasar untuk isolasi termal adalah untuk menyediakan jalan perlawanan yang signifikan terhadap aliran panas melalui material.To isolasi mencapai hal ini, para
bahan isolasi harus mengurangi laju perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, radiasi, atau kombinasi dari mekanisme-mekanisme tersebut.
Jenis isolasi:
1. Misa isolasi dengan udara atau lain gas dengan sifat termal mirip dengan udara dalam celah di dalam materi. Isolasi seluler banyak, dan semua isolasi berserat dan granular adalah dari jenis ini.
2. Misa isolasi dengan gas konduktivitas rendah dalam celah di dalam materi. Beberapa isolasi seluler tertutup adalah dari jenis ini.
3. Insulasi reflektif berlari satu atau kedua sisi dari ruang udara. Facings isolasi Banyak seperti FSK (foil / samaran / kraft) adalah dari jenis ini.
Fisik Properti Massa Isolasi
Untuk jenis isolasi massa, properti fisik yang paling penting adalah konduktivitas termal. Bahan dengan konduktivitas termal yang rendah memungkinkan lebih sedikit panas yang akan ditransfer per satuan waktu, per satuan perbedaan temperatur per inci ketebalan. Semua item lainnya adalah, bahan yang sama dengan konduktivitas termal rendah adalah isolator yang lebih baik. Insulasi massal yang tersedia secara komersial memiliki konduktivitas termal pada 75 ° F suhu rata-rata kurang dari 0,5 Btu di / (hr, SF, ° F).
- Isolasi Reflektif
Untuk jenis isolasi reflektif, properti fisik penting adalah daya pancar permukaan rendah. Permukaan dengan daya pancar rendah memiliki reflektansi yang tinggi. Isolasi reflektif memiliki nilai daya pancar di kisaran 0,04-0,1.
Karakteristik Isolasi
Insulasi memiliki sifat yang berbeda dan keterbatasan tergantung pada layanan, lokasi, dan umur panjang yang dibutuhkan dari aplikasi. Ini diperhitungkan oleh para insinyur ketika mempertimbangkan isolasi kebutuhan aplikasi industri atau komersial.
• Thermal Resistance (R) (F h ft2 / Btu)
Kuantitas ditentukan oleh perbedaan suhu, pada steady state, antara dua permukaan didefinisikan dari bahan atau konstruksi yang menginduksi panas Unit laju aliran melalui satuan luas. Sebuah resistansi yang dikaitkan dengan bahan yang akan ditentukan sebagai bahan R. Sebuah resistansi yang dikaitkan dengan sistem atau konstruksi harus ditetapkan sebagai R. system
• Konduktivitas Panas Apparent (ka) (Btu masuk / h F ft2)
Sebuah konduktivitas termal ditugaskan untuk bahan yang menunjukkan transmisi termal dengan beberapa mode perpindahan panas sehingga variasi properti dengan ketebalan spesimen atau daya pancar permukaan.
• Thermal Konduktivitas (k) (Btu masuk / h F ft2)
Laju aliran panas waktu steady state melalui satuan luas dari bahan homogen disebabkan oleh gradien suhu satuan dalam arah tegak lurus dengan satuan luas. Bahan dengan faktor k rendah adalah isolator yang lebih baik.
• Kepadatan (lb/f3) (kg/m3)
Ini adalah berat volume tertentu bahan diukur dalam pound per kaki kubik (kilogram per meter kubik).
Pembakaran Permukaan Karakteristik
Ini adalah pengukuran perbandingan dari penyebaran api dan asap pengembangan dengan yang pilih red oak dan cementboard anorganik. Hasil tes ini dapat digunakan sebagai unsur penilaian api-risiko yang memperhitungkan semua faktor yang berkaitan dengan penilaian terhadap bahaya kebakaran atau resiko kebakaran dari penggunaan akhir tertentu.
• Kompresi Perlawanan
Ini adalah ukuran dari bahan untuk menahan deformasi (penurunan ketebalan) di bawah beban tekan. Hal ini penting ketika beban eksternal diterapkan pada instalasi isolasi.
• Pemuaian / Kontraksi dan Stabilitas Dimensi
Sistem isolasi dipasang di bawah kondisi lingkungan yang mungkin berbeda dari kondisi pelayanan. Ketika kondisi operasi yang dikenakan, permukaan logam dapat memperluas atau kontrak berbeda dari isolasi dan selesai diterapkan. Hal ini dapat membuat bukaan dan aliran panas paralel dan jalur aliran air yang dapat menurunkan kinerja sistem.
Pelayanan yang memuaskan jangka panjang mensyaratkan bahwa bahan isolasi, penutupan bahan, facings, coating, dan aksesoris menahan kerasnya temperatur, penyalahgunaan getaran, dan kondisi ambien tanpa kehilangan merugikan dimensi.
• Air Vapor Permeabilitas
Ini adalah tingkat waktu transmisi uap air melalui satuan luas bahan datar ketebalan Unit disebabkan oleh perbedaan tekanan uap Unit antara dua permukaan yang spesifik, di bawah suhu tertentu dan kondisi kelembaban. Hal ini penting ketika sistem isolasi akan beroperasi dengan suhu layanan di bawah udara ambien. Bahan dan sistem dengan permeabilitas uap air rendah diperlukan dalam layanan ini.
• cleanability
Kemampuan bahan untuk dicuci atau dibersihkan untuk menjaga penampilannya. • Suhu Perlawanan
Kemampuan bahan untuk melakukan fungsi yang ditujukan setelah mengalami suhu tinggi dan rendah yang material mungkin diharapkan untuk bertemu selama penggunaan normal.
• Ketahanan Cuaca
Kemampuan material yang akan terbuka untuk jangka waktu yang lama ke luar rumah tanpa kehilangan sifat mekanik.
• Abuse Perlawanan
Kemampuan material yang akan terbuka untuk jangka waktu yang lama penganiayaan fisik normal tanpa deformasi yang signifikan atau tusukan.
• Ambient Suhu
Suhu kering bohlam sekitarnya udara ketika terlindung dari sumber radiasi insiden. • Korosi Perlawanan
Kemampuan material yang akan terbuka untuk jangka waktu yang lama untuk lingkungan korosif tanpa onset signifikan korosi dan kerugian konsekuensial sifat mekanik.
Kemampuan perakitan isolasi terbuka untuk jangka waktu yang ditentukan paparan panas dan nyala (api) dengan hanya kerugian terbatas dan terukur dari sifat mekanik. Daya tahan Api bukanlah karakteristik permukaan perbandingan pembakaran untuk bahan isolasi.
• Perlawanan jamur Pertumbuhan
Kemampuan material yang akan terkena kondisi continuouslyto lembab tanpa pertumbuhan jamur atau cetakan. Jenis Isolasi, Bentuk & Finishes
Massa Isolasi Jenis • Isolasi berserat
Terdiri dari udara halus dibagi menjadi celah oleh serat berdiameter kecil biasanya kimia atau mekanis terikat dan dibentuk menjadi papan, selimut, dan silinder berongga.
o Serat kaca atau serat mineral o Mineral wol atau serat mineral o serat keramik Refractory • Seluler Isolasi
Terdiri dari udara atau gas lain yang terkandung dalam busa dari gelembung kecil stabil dan dibentuk menjadi papan, selimut, atau silinder berongga.
o Seluler kaca o Elastomeric busa o fenolik busa o Polyethylene o Polyisocyanurates o Polystyrene o Poliuretan o poliimida • Isolasi Granular
Terdiri dari udara atau gas lainnya di celah antara butiran kecil dan dibentuk menjadi blok, papan, atau silinder berongga.
o Kalsium silikat
o isolasi semen menyelesaikan o Perlite
Bentuk Isolasi • Dewan
Kaku atau semi-kaku mandiri isolasi dibentuk menjadi bentuk persegi panjang atau melengkung. o Kalsium silikat
o Serat kaca atau serat mineral o Mineral wol atau serat mineral o Polyisocyanurates
o Polystyrene • Blok isolasi
Insulasi kaku dibentuk menjadi bentuk persegi panjang. o Kalsium silikat
o Mineral wol atau serat mineral o Perlite
• isolasi Lembar
Semi-kaku isolasi dibentuk menjadi potongan-potongan persegi panjang atau gulungan. o Serat kaca atau serat mineral
o Elastomeric busa
o Mineral wol atau serat mineral o Polyurethane
• Selimut berserat Fleksibel
Sebuah isolasi fleksibel digunakan untuk membungkus berbagai bentuk dan bentuk. o Serat kaca atau serat mineral
o Mineral wol atau serat mineral o serat keramik Refractory • Isolasi Pipa
o Kalsium silikat o Seluler kaca o Elastomeric busa
o Serat kaca atau serat mineral o Mineral wol atau serat mineral o Perlite o fenolik busa o Polyethylene o Polyisocyanurates o Poliuretan • Isolasi Foam
Cair dicampur pada saat aplikasi yang mengembang dan mengeras untuk melindungi daerah-daerah yang tidak teratur dan void.
o Polyisocyanurates o Polyurethane
• Terapan Isolasi Semprot
Binder cairan atau air diperkenalkan untuk isolasi sementara penyemprotan ke permukaan datar atau tidak teratur untuk tahan api, kontrol kondensasi, koreksi akustik dan isolasi termal.
o Mineral wol atau serat mineral
• longgar mengisi isolasi Granular digunakan untuk menuangkan sendi ekspansi. o Mineral wol atau serat mineral
o Perlite o Vermiculite
• Semen (pengisolasi dan Finishing Muds)
Diproduksi dengan wol mineral dan isolasi tanah liat, semen ini mungkin pengaturan hidrolik atau udara jenis pengeringan.
• Foam Fleksibel Elastomeric
Isolasi Finishes
Selesai Isolasi penting karena kemampuan sistem isolasi untuk tampil sebagai dirancang dan ditetapkan tergantung pada perlindungan dari kelembaban, kimia cuaca, dan kerusakan mekanis. Isolasi juga dapat digunakan untuk meningkatkan penampilan sistem.
• Cuaca Hambatan
Lindungi isolasi dari hujan, salju, es, sinar matahari, degradasi ultraviolet, ozon dan residu dari senyawa kimia di atmosfer.
o Mastic o Logam o Plastik • Vapor retarder
Menghambat berjalannya kelembaban uap dari atmosfer ke bagian dalam sistem insulasi. o CPVC
o FRP
o Laminated foil-samaran membran o Mastic
o Logam o Plastik o PVC
o Diperkuat resin poliester
• Perlindungan Mekanikal Pelanggaran
Jacketing kaku memberikan perlindungan terhadap penyalahgunaan mekanik dari personil, peralatan, mesin, dll o Logam
o Plastik
• Penampilan Dipilih terutama untuk nilai penampilan di daerah yang terkena. o Kain
o Laminate foil / samaran membran o Painted logam
o Paints o PVC
Tebal kritis isolasi
Isolasi dan nilai r
R-value merupakan nilai suatu bahan (yang mempunyai ketebalan tertentu) dalam menghantarkan panas.
R = d / k
Di mana d = tebal bahan (m)
The R-value is a measure of thermal resistance[1] used in the building and construction industry. Under uniform conditions it is the ratio of the temperature difference across an insulator and the heat flux (heat
transfer per unit area per unit time, ) through it or . The R-value being discussed is the unit thermal resistance. This is used for a unit value of any particular material. It is expressed as the thickness of the material divided by the thermal conductivity. For the thermal resistance of an entire section of material, instead of the unit resistance, divide the unit thermal resistance by the area of the material. For example, if you have the unit thermal resistance of a wall, divide it by the cross-sectional area of the depth of the wall to compute the thermal resistance. The unit thermal conductance of a material is denoted as C and is the reciprocal of the unit thermal resistance. This can also be called the unit surface conductance, commonly denoted by h.[2] The higher the number, the better the building insulation's effectiveness. R-value is the reciprocal of U-factor.
