460 likes | 1.14k Views
Konduksi Mantap Satu Dimensi ( lanjutan ). Shinta Rosalia Dewi. SILABUS. Pendahuluan ( Mekanisme perpindahan panas , konduksi , konveksi , radiasi ) Pengenalan Konduksi ( Hukum Fourier) Pengenalan Konduksi ( Resistensi Termal ) Konduksi mantap 1D pada :
E N D
KonduksiMantapSatuDimensi(lanjutan) ShintaRosaliaDewi
SILABUS • Pendahuluan (Mekanismeperpindahanpanas, konduksi, konveksi, radiasi) • PengenalanKonduksi (Hukum Fourier) • PengenalanKonduksi (ResistensiTermal) • Konduksimantap 1D pada: • KoordinatKartesian/Dindingdatar • KoordinatSilindris (Silinder) • KoordinatSferis (Bola) • Konduksidisertaidengangenerasienergipanas • PerpindahanpanaspadaSirip (Fin) • Konduksimantap 2 dimensi • Presentasi (TugasKelompok) • UTS
Tugaskelompok Presentasi : • Aplikasikonduksi(1-D, 2-D, bidangdatar, silinder, bola) dalambidangfood technology • Aplikasi fin dalamkehidupansehari-hari • Konduksi unsteady state Note : paper max 5 halaman
Perbandinganantarakoordinatkartesian, silinderdan bola KoordinatSilinder Koordinat T(r,,z) Kontrol volume dr, rd, dz Koordinat Bola Koordinat T(r,,θ) Kontrol volume dr, r sin θ d, rdθ KoordinatKartesian Koordinat T(x,y,z) Kontrol volume dx, dy, dz
konduksipanas 1-D hollow sphere (bola berongga) Koordinat radial, polar, azimut :T(r,,θ) Kontrol volume dr, r sin θ d, rdθ
Persamaanumumkonduksipadakoordinat bola Flukspanasterjadipadaarah radial, polar danazimut.
Suatu bola beronggadenganjari-jaridalam r1danjari-jariluar r2, dialiripanassebesar q. Suhupermukaandalam Ts,1dansuhupermukaanluar Ts,2. qrkonstan, tidaktergantungpada r sepanjang r harga q sama.
Distribusitemperatur Padakondisibatasan : r = r1, T = Ts,1 r = r2, T = Ts,2
Untukkondisi steady-state satudimensi, tanpapembangkitanenergi, persamaanpindahpanaspada bola berongga : • SesuaiHukum Fourier :
Konduksipanas 1-D pada bola komposit • Suatu bola dapatdilapisidengandindingrangkapsepertigambardibawah
Latihansoal Sebuahbolaberonggaterbuatdaribesi(k = 80 W/moC) dengandiameter dalam 5 cm dandiameter luar 10 cm. Suhubagiandalamadalah150oC dansuhuluar 70oC. Hitunglahperpindahankalornya!
Konduksidisertaipembangkitanenergipanas Pembangkitanenergidalam material dapatterjadidiantaranyakarenakonversienergididalam material menjadienergipanas, yang paling umumadalahkonversienergilistrikmenjadienergitermalpadakonduktorlistrik (pemanasanohmik). Lajupembangkitanenergipanasnyadapatdiekspresikansebagai: Pembangkitanenergiiniterjadimeratadalam medium dengan volume V. Makalajupembangkitanvolumetrik:
Konduksi 1-D dindingdatardenganadanyapembangkitanenergi Kondisi steady state, tidakadaperubahanenergi storage, padaarah x danterdapatgenerasienergi, maka :
Dari gambar b, apabiladianggapsalahsatusisidindingterisolasisempurna (adiabatis) makadigambarkansepertigambar c. Karenasatusisiadiabatismakaperpindahanenergipanashanyaterjadidisatusisi yang lain . Maka flux konduksisamadengan flux konveksi
Soal 2 • Sebuahdindingdatarterdiridarikomposit material A dan B. Material A memilikigenerasipanas uniform q˙= 1.5 x 106 W/m3, kA=75 W/m.Kdanketebalan LA = 50 mm. Material B tanpagenerasipanasdengankB = 150 W/m.Kdanketebalan LB=20 mm. Dindingdalam material A terisolasisempurna (adiabatis), sedangkansisiluardinding B didinginkandenganaliran air dengan T∞= 30 oCdan h=1000 W/m2.K. • Gambarkansketsanya! • Hitungtemperaturdidalamdanluardindingkomposit!
Jawab 2 Kondisi steady state sehinggaenergi input (generasienergipada material A samadenganenergi output).
Jawab 2 Temperaturpada material A yang berbatasandengandindinginsulasi T1 dapatdiperolehdengananalogilistrik: dengan
Jawab 2 Sehingga
Soal !! Udaradidalam chamber bersuhu T∞,1 = 50oC dipanaskansecarakonvektifdengan hi= 20 W/m2.K dandindingmempunyaiketebalan 200 mm sertakonduktivitastermal 4 W/m.K. prosesiniterjadidenganadapembangkitanenergipanassebesar 1000 W/m3. Untukmencegahhilangnyapanasdidalam chamber, sebuahelectrical strip heater dengannilaifluksqo’’ dipasangpadadindingluar. Suhudiluar chamber adalah 25oC. Tentukantemperaturpadadindingbatas T(0) dan T(L) sertaqo’’!