PERPINDAHAN PANAS 1. Jenis Perpindahan Panas Proses perpindahan panas diklasifikasikan menjadi tiga jenis, yang pertama adalah konduksi
yang didefinisikan didefinisikan sebagai perpindahan panas yang yang terjadi melalui melalui intervensi
materi tanpa gerak. Gambar 1.1 menunjukkan proses terperinci pada sebuah blok dari logam, misalnya memiliki memiliki satu permukaan pada pada suhu tinggi dan yang lain suhu yang lebih rendah.
Jenis konduksi panas panas ini dapat terjadi, misalnya misalnya melalui melalui sudu turbin pada mesin jet jet dimana permukaan luar yang terkena gas dari ruang bakar suhunya lebih tinggi dari permukaan dalam yang memiliki pendingin udara di sebelahnya. Proses transfer yang kedua adalah konveksi, atau mentransfer panas karena fluida yang mengalir. fluida ini bisa bisa berupa gas atau cairan keduanya memiliki memiliki aplikasi dalam teknologi teknologi aerospace. Pada perpindahan cara konveksi, panas dipindahkan melalui transfer sebagian besar cairan suhu yang tidak seragam. Proses
ketiga
adalah
radiasi
atau
transmisi
energi
melalui
ruang
tanpa
perlu
kehadiran materi. Radiasi adalah metode untuk perpindahan panas dalam ruang sebagai contoh adalah panas transfer dari sepotong dari logam yang membara atau dari api.
2. Perpindahan Panas Konduksi Kita akan mulai dengan a perpindahan panas konduksi, pertama-tama kita harus menentukan bagaimana perpindahan panas untuk properti lainnya (baik mekanik, termal, atau geometris). Jawaban untuk ini dapat dijelaskan oleh aliran panas pada batang antara dua reservoir panas di TA, T B seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1. Pada gambar laju perpindahan panas Q adalah fungsi suhu dari dua reservoir, bentuk dan sifat batang.
Perpindahan Panas Konduksi
Hal. 1
Suatu besaran yang berguna untuk perpindahan panas per satuan luas, dapat didefinisikan sebagai,
Kuantitas q & disebut fluks panas dengan satuan Watts/m2, rumus ini dapat juga dituliskan,
Persamaan diatas adalah bentuk satu dimensi hukum Fourier tentang konduksi panas. k merupakan konstanta proporsionalitas disebut konduktivitas termal dengan satuan W/m-K. Panas konduktivitas adalah sifat untuk sejumlah besar bahan, untuk beberapa bahan besarnya k dapat dilihat pada tabel berikut,
Perpindahan Panas Konduksi
Hal. 2
2.1
Konduksi pada satu Dimensional
Untuk konduksi panas satu dimensi (suhu tergantung pada satu variabel saja), kita dapat menyusun deskripsi dasar proses. Hukum pertama dalam bentuk kontrol volume (persamaan energi aliran tunak) tanpa kerja poros dan tidak ada aliran massa,
ΣQ
untuk
semua permukaan = 0 (tidak ada perpindahan panas di atas atau bawah). Persamaan transfer panas untuk arah kiri (di x) adalah,
Sebagai contoh aplikasi dari kasus diatas adalah perpindahan panas pada dinding seperti gambar berikut 2.3, dan variasi temperatur ditunjukkan pada gambar 2.4 untuk situasi di mana T1> T2.
Perpindahan Panas Konduksi
Hal. 3
Fluks panas q untuk kasus ini dapat ditentukan dari persamaan berikut,
2.2. Sirkuit Tahanan Panas Ada analogi listrik untuk transfer konduksi panas yang dapat dimanfaatkan dalam memecahkan masalah perhitungan, untuk perbedaan suhu, T1 - T2, merupakan perbedaan tegangan, dan dari perspektif ini tahanan perpindahan panas dapat mendefinisikan sebagai,
dimana R = L / kA, resistansi termal. R termal meningkat dengan meningkatnya resistensi L, A dan k menurun. Konsep sirkuit tahan panas ini memungkinkan untuk analisis masalah komposit. Untuk komposit slab ditunjukkan pada gambar 2.5, panas fluks konstan denganarah x, resistensi-resistensi untuk R = R1 + R2. Jika TL suhu di sebelah kiri, dan TR adalah temperatur di sebelah kanan, laju transfer panas yang diberikan adalah,
Contoh lain adalah dinding dengan bahan berbeda seperti baut dalam sebuah lapisan isolasi. Dalam kasus ini, resistensi perpindahan panas adalah secara paralel. Gambar 2.6 menunjukkan konfigurasi fisik, jalur perpindahan panas dan sirkuit tahan panas.
Perpindahan Panas Konduksi
Hal. 4
Untuk situasi ini, total panas fluks Q adalah terdiri dari fluks panas dalam dua jalur paralel: Q = Q1 + Q2 dengan total tahanan,
Untuk konfigurasi yang rumit misalnya dinding bata dengan insulasi di kedua sisi seperti gambar berikut ini,
Tahanan total yang terejadi adalah,
Untuk masing-masing konduktifitas panas
dan A1 = A2 = A3 = A, didapatkan,
Perpindahan Panas Konduksi
Hal. 5
Untuk tahanan seri, dan besarnya RA = AR1 +AR2 +AR3 = 0,42 + 0,14 + 0,42 = 0,98 m2K/W
Suhu berikutnya dan suhu pada bagian tengah dapat ditentukan dari penerapan persamaan resistansi di setiap slab, karena Q selalu konstan. Untuk contoh ini , dapat dihitung T 2 adalah,
disini T1 – T2 = 60oK, atau T2 = 90oC Dengan cara yang sama diperoleh T 3 = 70°C.
Perpindahan Panas Konduksi
Hal. 6
