1 / 17

Perpindahan Kalor Dasar

Perpindahan Kalor Dasar. Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. Komponen Penilaian : Tugas /Quiz : 20 % UTS : 35 % UAS : 45 % Total : 100 % Kehadiran minimal 75 % dari jlh Kehadiran.

sanura
Download Presentation

Perpindahan Kalor Dasar

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Perpindahan Kalor Dasar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya

  2. KomponenPenilaian: • Tugas/Quiz : 20 % • UTS : 35 % • UAS : 45 % Total : 100 % Kehadiran minimal 75 % darijlhKehadiran.

  3. PERPINDAHAN KALOR DASAR (HEAT TRANSFER PRINCIPLES)PerpindahanKaloradalahenergi yang berpindahakibatadanyasuatuperbedaantemperatur. Kapanpun, bilaterdapatsuatuperbedaantemperaturdalamsuatu media atauantaradua media, perpindahanenergi (kalor) akanterjadi.IlmuPerpindahanKalor:1. Menjelaskanbagaimanaenergi (kalor) tersebutberpindah.2. Memprediksilajuperpindahanenergipadakondisi-kondisitertentu.PerpindahanKalordapatterjadidengan 3 (tiga) cara/modus:1). SecaraKonduksi (Hantaran)2). SecaraKonveksi (Aliran)3). SecaraRadiasi (Pancaran)

  4. - Konduksi melalui suatu benda (solid) atau fluida diam- Konveksi dari suatu permukaan ke suatu fluida bergerak- Pertukaran Kalor (Radiasi Termal) antara 2 permukaan yang mempunyai temperatur yang berbeda. T1 > T2 T1 T2 q Fluida Bergerak, TL Ts > TL q Ts Radiasi termal adalah energi yang dipancarkan dari benda-benda oleh gelombang elektromagnetik. q1 q2 T1 T2

  5. Benda-benda dalam hal ini dapat berupa benda padat, cair atau gas.I. PERPINDAHAN KALOR KONDUKSI (HANTARAN) Perpindahan Kalor konduksi adalah perpindahan kalor dari suatu bagian ke bagian lain dari suatu material (bahan) yang sama atau dari suatu bahan ke bahan lain yang bersentuhan secara fisik (kontak langsung). Laju perpindahan kalor konduksi: Q = - k . A . dimana: Q = laju perpindahan kalor (Watt atau Btu/jam) k = konduktivitas termal

  6. A = luas penampang (m2 atau ft2) = gradien suhu ke arah perpindahan kalor (C/m atau F/ft)Logam-logam, pada umumnya, adalah konduktor yang baik atau mempunyai konduktivitas termal yang tinggi sedangkan asbestos-cement board, plywood dan aspal (asphalt) adalah konduktor yang buruk (isolator yang baik).

  7. Tabel: Konduktivitas Termal (k) dari beberapa Bahan

  8. Hampir semua logam murni, konduktivitas termalnya menurun dengan kenaikan temperatur sedangkan konduktivitas termal bahan-bahan paduan dapat meningkat atau menurun dengan kenaikan temperatur.Gradien temperatur melalui suatu pelat dimana kalor mengalir dari sisi temperatur tinggi ke sisi temperatur rendah seperti terlihat pada kurva berikut ini. (a) (b) (c) Gbr. Gradien temperatur melalui pelat yang mempunyai karakteristik konduktivitas termal yang berbeda

  9. Keterangan Gambar:(a) : Konduktivitas termal dari bahan tidak berubah dengan perubahan temperatur.(b) : Konduktivitas termal dari bahan meningkat dengan peningkatan temperatur.(c) : Konduktivitas termal dari bahan tidak menurun dengan peningkatan temperaturII. PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI (ALIRAN)Perpindahan kalor konveksi adalah perpindahan kalor dari suatu bagian ke bagian lain dari suatu fluida atau antara suatu fluida ke fluida lain akibat adanya gerakan dari fluida tersebut.Rumus dasar untuk menghitung laju perpindahan kalor konveksi adalah: q = h . A . (Tw – Ts)

  10. dimana:q = laju perpindahan kalor konveksi (Watt)A = luas permukaan (m2)Tw = temperatur dinding pelat (C)Ts = temperatur media sekitar pelat (C) h = koefisien perpindahan kalor konveksi (Watt/m2.C) Gbr. Perpindahan kalor konveksi dari suatu dinding pelat Aliran Ts Tw > Ts Us q U Tw Dinding pelat

  11. Perpindahan kalor konveksi dibedakan atas:1. Perpindahan kalor konveksi alamiah (natural convection heat transfer) Yaitu perpindahan kalor akibat adanya gerakan fluida yang disebabkan perbedaan densitas sebagai konsekuensi adanya perbedaan temperatur. 2. Perpindahan kalor konveksi paksa (forced convection heat transfer) Yaitu perpindahan kalor akibat adanya gerakan fluida yang disengaja secara mekanis, misalnya dengan menggunakan pompa, blower, kompresor, dan sebagainya.III. PERPINDAHAN KALOR RADIASI (PANCARAN)Perpindahan Kalor Radiasi adalah energi yang dipancarkan oleh benda-benda pada suatu temperatur tertentu oleh gelombang elektromagnetik.

  12. Berbeda dengan perpindahan kalor secara konduksi atau konveksi yang membutuhkan adanya suatu media, perpindahan kalor radiasi tidak membutuhkan media malahan melalui ruangan vakum akan lebih efisien.Laju perpindahan kalor radiasi untuk benda hitam (radiator ideal/black body) adalah: Q = σ . A. T4 (Watt)dimana:Q = laju perpindahan kalor radiasi untuk benda hitam (Watt)σ = konstanta Stefan-Boltzmann = 5,669 x 10-8 (W/m2.K4) = 0,1714 x 10-8 (Btu/jam.ft2.R4)T = temperatur absolut benda hitam (K)Persamaan tersebut di atas hanya berlaku untuk benda hitam (radiator ideal), sedangkan untuk benda lain (gray) perpindahan kalor radiasi dapat dituliskan sebagai:

  13. Q = e . σ . A (T14 – T24) 0  e  1dimana: e = emisivitas (suatu ukuran bagaimana efisiennya suatu per- mukaan memancarkan energi relatif terhadap benda hitamT1 = temperatur absolut permukaan yang memancarkan energi radiasi (K atau R) T2 = temperatur absolut permukaan yang menyerap energi radiasi (K atau R) A = luas permukaan benda yang memancarkan energi radiasi (m2 atau ft2) σ=konstanta Stefan-Boltzmann (W/m2.K4 atau Btu/jam.ft2.R4) Contoh Soal: 1. Suatu pipa uap tidak diisolasi terbentang melalui suatu ruangan dimana udara dan dinding bersuhu 25 C.

  14. Diameter luar pipa 70 mm sedangkan temperatur permukaannya 200 C dengan emisivitas 0,8. Hitunglah daya emisivitas permukaan pipa. Jika koefisien perpindahan kalor konveksi bebas dari permukaan ke udara adalah 15 W/m2.K, berapa laju kehilangan kalor dari permukaan pipa per satuan panjang pipa ?Solusi : Tw = 25 C TL = 25 C q’ Ts = 200 C E D = 70 L e = 0,8 h = 15 W/m2.K

  15. Daya emisivitas, E = e . σ . Ts4 = 0,8 x 5,67 x 10-8 (W/m2.K4) x 4734 (K4) = 2270,5 (W/m2)Laju kehilangan kalor per satuan panjang:q’ = q/L = h  D (Ts - Tw) + e ( D) σ (Ts4 – Tw4) = 15 () 0,07 (200 – 25) + 0,8 () 0,07 x 5,67 x 10-8 (4734 – 2984) = (577,0 + 420,4) W/m = 997,4 (W/m)Catatan:1. Temperatur dapat diekspresikan dalam C atau K saat mengevaluasi beda temperatur untuk laju perpindahan kalor konveksi (atau konduksi), tetapi harus dalam Kelvin (K) saat mengevaluasi laju perpindahan kalor radiasi.2. Jika Ts sangat besar dibandingkan dengan Tw dan h kecil (konveksi bebas) maka qradiasi perlu diperhitungkan. Akan tetapi pada kondisi dimana Ts tidak terlalu besara dibandingkan Tw dan h besar (konveksi paksa) maka qradiasi sering diabaikan.

  16. KOEFISIEN PERPINDAHAN KALOR MENYELURUH (U) PADA DINDING PELAT KOMPOSITAliran kalor melalui dinding pelat berlapis-lapis (komposit):Q = = Q = U . A . (Tg - Tw) Pelat 2 Pelat 1 Tg T1 T2 PANAS DINGIN Q T3 k1 k2 Tw x2 x1

  17. dimana: =Tg – Tw = beda temperatur keseluruhanhg = kofisien perpindahan kalor konveksi dari gas ke dinding pelat (panas)hw = kofisien perpindahan kalor konveksi dari dinding pelat (dingin) ke fluida dingink1 = konduktivitas termal pelat 1k2 = konduktivitas termal pelat 2Contoh Soal:2. Suatu aliran kalor melalui dinding baja dilapisi dengan batu tahan api sebagai isolasi pada sisi gas asap dan suatu bahan isolasi pada sisi lainnya (sisi ruang) serta mengikutsertakan lapisan tipis (film) pada kedua sisi tersebut.

More Related