2. prinsip-perpindahan-panas (kalor).ppt

prinsip perpindahan panas

1. Perpindahan panas dasar atau kalor adalah
pengangkutan energi karena perbedaan suhu benda atau
material
Ilmu perpindahan panas berhubungan erat dengan ilmu
termodinamika
Perpindahan Panas :menjelaskan terjadinya perpindahan
energi dari suatu benda ke benda lain dan meramalkan
lajunya
Termodinamika : meramalkan energi yang dibutuhkan
untuk mengubah sistem dari keadaan setimbang ke
keadaan setimbang yang lain
Sasaran analisis ilmu perpindahan panas adalah laju
perpindahan energi. Perpindahan panas dapat terjadi
secara konduksi, konveksi dan radiasi.

2. Energi berpindah secara
konduksi/hantaran jika
pada suatu benda
terdapat perbedaan suhu
antara satu bagian dengan
bagian yang lain
q
q
T
1
T
2
T
1 > T
2
PRINSIP KONDUKSI
(PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI)

3. Laju perpindahan panas diberikan sesuai
hukum Fourier :
dimana : k = konduktivitas termal
A = luasan bidang perpindahan panas
T = perbedaan suhu
x = jarak bidang perpindahan panas
= gradien suhu
x
T
kAq



x
T


(PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI)
Konduktivitas termal/panas menunjukkan :
 Ukuran kemampuan material untuk menghantarkan energi
 Energi yang dihantarkan tiap unit waktu, tiap satuan
panjang dan tiap beda suhu
Tanda minus menunjukkan kalor mengalir ke tempat yang
lebih rendah dalam skala suhu.

4. (PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI)
Jika benda bersuhu tinggi berada
pada lingkungan fluida bersuhu
rendah maka akan terjadi
perpindahan panas secara konveksi
dari benda ke lingkungan. Hal ini
terjadi karena pengaruh gerakan
pertikel-partikel fluida.
Perpindahan panas konveksi diklasifikasikan :
 Konveksi bebas
Terjadi karena perbedaan kerapatan yang disebabkan
gradien suhu
 Konveksi paksa
Gerakan pencampuran karena pengaruh mekanis
PRINSIP KONVEKSI
q
Ts
T~Fluida bergerak
Ts T~>

5. (PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI)
Laju perpindahan panas mengikuti hukum Newton tentang
pendinginan :
)T - (TsA h q ~
Dimana : h= koefisien perpindahan panas konveksi
atau konduktansi permukaan satuan
Ts= suhu permukaan
T
~
= suhu lingkungan
Koefisien perpindahan panas konveksi menggambarkan energi
yang dibuang tiap satuan waktu, tiap satuan luas dan tiap
perbedaan suhu.

6. (PERPINDAHAN PANAS RADIASI)
Radiasi adalah proses mengalirnya panas dari benda bersuhu
tinggi ke benda bersuhu rendah bila benda terpisah baik oleh
udara/gas atau hampa (vakum). Istilah “radiasi” dipergunakan
untuk segala jenis gelombang elektromagnetik, tetapi dalam ilmu
ini dibatasi pada persoalan yang diakibatkan oleh suhu dan yang
dapat mengangkut energi melalui medium tembus cahaya atau
melalui ruang. Energi ini disebut radiasi termal.
Permukaan 1, T
1
Permukaan 2, T
2
T
1
> T
2
PRINSIP RADIASI

7. Dalam perpindahan panas radiasi dikenal penyinar ideal/benda hitam
yang dapat memancarkan energi dengan laju sebanding dengan
pangkat empat suhu absolut benda itu
(PERPINDAHAN PANAS RADIASI)
Laju perpindahan panas : q =  A (T
1
4
- T
2
4
)
Dengan  adalah konstanta Stefan-Boltzmann sebesar 5,67 x 10- 8
W/m2.K4 atau 0.1714 x 10- 8 Btu/hr.ft2.R4.
Persamaan di atas mengandaikan energi teradiasi oleh benda hitam.
Jika benda tidak hitam (seperti abu-abu), maka harus dimasukkan
faktor emisivitas () atau pancaran :
q =  A (T14- T24)

8. (PERPINDAHAN PANAS RADIASI)
Radiasi tidak seluruhnya sampai permukaan lain karena gelombang
elektromagnetik berjalan menurut garis lurus dan sebagian hilang
ke lingkungan. Untuk itu diperhitungkan faktor pandangan F :
q =  F A (T14- T24)

9. (SISTEM SATUAN)
SI British
Konduktivitas termal, k
W/m.C atau
W/m.K
Koefisien perpindahan
panas konveksi, h
W/m.2C atau
W/m2.K
Laju perpindahan panas, q
Watt
Btu/hr.ft.
O
F
Btu/hr.ft2.
O
F
Btu/hr
Konversi :1 W/m.
O
C = 0,5778 Btu/hr.ft.
O
F
1 W/m2.
O
C= 1 W/m2.K = 0.1761 Btu/hr.ft2.
O
F
K =
O
C + 273
T (
0
C) = (T(
O
F) – 32)/1,8
T (
O
F) = 1,8 T (
O
C) + 32

10. Contoh 1:
Berapa suhu pada sisi kanan dari benda seperti
pada gambar di bawah ini

12. Sebuah batang panas, kemudian dihembuskan pertama dg
air dan dengan udara, ditanya berapa suhu permukaan dari
batang tersebut
Contoh 2:

14. Contoh 3:
Dua buah benda seperti pada gambar, terjadi perpindahan
panas secara radiasi, berapa besar laju pancaran dan laju
perpindahan panas yang diserap?

15. Besarnya laju panas yang di pancarkan

16. Besarnya laju panas yang diserap