01PKD Modus Perpindahan Kalor

7/17/2019 01PKD Modus Perpindahan Kalor

http://slidepdf.com/reader/full/01pkd-modus-perpindahan-kalor 1/33

ZK-2010 1

by

M Zahri Kadir

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNSRI

( TKM 301 )



ZK-2010 2

1. F. P. I!r"#$ra% &. P. &$'i% Fundamentals of Heat and

Mass Transfer % h Edii"% J"h *i+$y , S"% 200.

2. J.P./"+a% Heat Transfer % h Edii"% M! ra' /i++ "

Sia#"r$% 1442% IS5N 0-0-11266-0 .

3. Fra7 Kr$ih% Mar7 S 5"h% Principles of Heat Transfer,

6h Edii"% /ar#$r "++i P8b+ih$r% N$' 9"r7% 14:%

IS5N 0-0-063:;-;

6. 988 A $$+% Heat and Mass Transfer (SI Units), A

Practical Approach% 3rd Edii"% 200

T$<b""7=



ZK-2010 3

> A#a KAL?R i8

> 5aaiaa Ka+"r 5$r#idah

> 5aaiaa M$7ai$ Fii7ya

> 5aaiaa $hi8ya

> M$a#a P$i M$#$+a@ariya



ZK-2010 6

M$7ai$ P$r#idaha ENERI% $+a+8i 3 !ara=

SISTEM

* %'"r7

%h$a

ϴ%a B+"'

(Adaya% T)

KALOR (HEAT) =

ENERGI ya $da b$r#idah 7ar$a adaya BEDA TEMPERATUR

(Adaya% P)

(Adaya% F)



ZK-2010 ;

KALOR BERPINDAH dalam 3 modus :

RADIASIKONDUKSI KONVEKSI

$+a+8i $dia #ada

aa8 B+8ida dia

aara #$r87aa

d B+8ida b$r$ra7

#$r87ara 7a+"r

aara d8a #$r87aa



ZK-2010

IlustrasiM?&US P$r#idaha Ka+"r



ZK-2010

Mekanisme fsik Perpindahan kalor

KONDUKSI(perpindahan energi dari partikel zat yg lebih energitik ke partikel

yg kurang energitik

Mekanisme Fisiknya: > a7iCiaD $ra7a rad" "+$78+$r (#d B+8ida) → diB8i $$ri

(#"ii "+$78+ r$+ai# $a#)

> a7iCia a"i7 da+a b$87 +ai!$ Cibrai" ( #d "+id)> $ra7a ra+ai $+$7r"2 b$ba ( #d 7"d87"r)



ZK-2010 :

MEKANISME PERPINDAHAN KALOR KONDUKSI

DALAM PHASE ZAT ANG BERBEDA

• Pada solid! merupakan kombinasiadanya vibrasi molekul2 dalam

sebuah lattice dan transport energioleh elektron2 bebas.

• Pada "as dan #i$uid!

karena adanya tumbukan(collision) dan difusi molekul2yang bergerak random.



ZK-2010 4

&ari $7#$ri$ F"8ri$r% dida#a=

dx

dT Ak .−=

LA!U PERPINDAHAN KALOR KONDUKSI

!

∆

∆ΤΑ∝

aa8

dx

dT k " −=

&iaa= " # 7"d87iCia $ra+ baha% *D "

/$a F+"' ra$ (+a@8 #$r#idaha 7a+"r )% *

DA /$a B+8< (B+87 7a+"r)% *D2

A L8a bida #$r#idaha 7a+"r ($a7 +8r8 arah a+ira 7a+"r)% 2.

#

T T

k 12 −

Α=⇒

&a+a b$87 diBB$r$ia+=

+i ΔX G0

T$ T%

L

A

→ Fourier$s #a%&



ZK-2010 10

&a+a b$87 C$!"r #$r 7"d87i (/7 F"8ri$r) =

/$a B+8<

(*D2 )

" Hk ∇T

Temperature 'radient (

D℃ )Thermal conductiit

( *D.℃ )

K"d87i di$i-a8 $di $+a+8i didi daar d$a thermal

conductiit konstan &

#

T T k "

#T T k

dxdT k "

x

x

21

12

−=

−−=−=

LA!U PERPINDAHAN KALOR KONDUKSI



ZK-2010 11

%ahan mana yangmengkonduksikan

kalor lebih baik&ahan yang mempunyaikonduktivitas termalyang rendah disebutinsulator

KONDUKTIVITAS TERMAL& "

G'Ga*+"

Ko,du"-+.+-as -/mal '/'a0a+ 'a1a, 2ada su1u "ama

• !ide"nisikan#

• kemampuan suatu bahanmengkonduksikan kalor

• tidak sama untuk tiapbahan

$ada suhu kamar#k% &.'& *m & + utk air

(,ater)

k% &.2 *m & + utk besi(iron)

)D( xT

"k x

∂∂−=



ZK-2010 12

KONVEKSI

Mekanisme Fisiknya: $ra7a rad" "+$78+$r (diBB8i) $ra7a a7r"7"#i7D b8+7 B+8ida

($r@adi #$r#idaha aa).

P$r#idaha 7a+"r aara 8a8 #$r87aa d$a B+8ida ya b$r$ra7.



ZK-2010 13

LA!U PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI

N/-o,4s La o* 5ool+,0:

#a*u perpindahan kalor koneksi (pendin'inan se+uah +enda)se+andin' den'an+eda suhu antara +enda dan sekelilin'na

R$+ai K"C$7i $rhada# a+ira $+a+8i 8a8 #$r87aa% da #$r8b8ha +a#ia

baa (b"8dary +ay$r) 7$!$#aa da $ra+=

-ote# uhu fluida padapermukaan samadengan suhu solid(heated surface)/ 0

y%&%0

s

)(∞

•

−= T T hA S S con(

h % koe1sien perpindahan kalor/*m2.& +

% Luas permukaan

0 % suhu permukaan

03 % suhu 4uida bebas



ZK-2010 16

K?NEKSI 5E5ASK?NEKSI PAKSA

&i+iha dari #$y$bab $r@adiya $ra7aDa+ira B+8idaya% 7"C$7i dibai d8a=

A+ira B+8ida di$bab7a "+$h $$ri+8ar. Fluida sudah men'alir se+elum

ter*adi perpindahan kalor .

A+ira B+8ida di$bab7a aya a#8 7ar$a

adaya b$da d$ia da+a B+8ida. 5$da

d$ia ii di7ar$a7a adaya b$da 8h8

#ada baia B+8ida a7iba $r@adiya

#$r#idaha 7a+"r. Fluida men'alir setelah

ter*adi perpindahan kalor

(Fr$$ "C$!i")



ZK-2010 1;

D+-+,6au da+ Pos/s 2/2+,da1a, "alo& "o,./"s+ d+0olo,0"a,:

a) 7o8/d 5o,./8-+o,& ') 7//9Na-ual

5o,./8-+o,

8) Bo+l+,0& d) 5o,d/,sa-+o,



ZK-2010 1

5h6 bukan sifat 4uida/ditentukan secarae7perimental/ tergantung

pada#

8 geometri permukaan

8 aliran* gerakan4uida

8 sifat8sifat 4uida

8 kecepatan 4uida



ZK-2010 1

Mengapa terdapat angin pada pantai ?



ZK-2010 1:

Sumber Udara Dingin

Dimanakahruang freezer

terletak dalamsebuah lemari

es ?

RuangFreezer

Ruang freezer

terletak di bagianatas (menjadikan

tempat sumber udaradingin) sehigga udaradingin mengalir turun

ke bawahmendinginkan makanan

Ruang bagian bawahlebih hangat, sehingga

udara hangat naik danterjadilah arus

konveksi.



ZK-2010 14

RA&IASI

Mekanisme Fisiknya:

&ira#"rai7a $+a+8i $+"ba $+$7r"a$i7 aa8 #h""

(a#a $di8 #$raara)

E$ri ya di#a!ar7a "+$h b$da di$bab7a #$r8baha 7"Bi8rai $+$7r" a"

aa8 "+$78+ b$da $r$b8 da dira#"rai7a $baai $+"ba

$+$7r"a$i7 aa8 #h"".

""h Radiai

E$ri aahari $!a#ai b8i



ZK-2010 20

89adiasi termal# bentuk radiasi yang dipancarkan olehbenda karena suhunya.

8entuk lain radiasi elektromagnetik: X8rays/ gamma rays/micro,aves/ dan television ,aves tidak berhubungan

dengan suhu.

S/mua '/,da '/su1u d+a-as ,ol a'solu- m/ma,8a"a,

ad+as+ -/mal> Tida7 $b88h7a $di8 #$raara

> M$raba d$a 7$!$#aa !ahaya.> &a#a $+$'ai r8a Ca78

A++ b"di$ a a $#$ra8r$ ab"C$ ab"+8$

$r" $i h$ra+ radiai"



ZK-2010 21

LA!U PERPINDAHAN KALOR RADIASI

La;u radiasi maksimum yang dapat dipancarkan dari sebuah

permukaan/ menurut hukum S-/*a,Bol-;ma,, #

6

a<% S S emit T A σ =

• 7"aa S$Ba-5"+a

;. × 10-: *D2.K 6.

A L8a #$r87aa% 2

T 8h8 ab"+8 #$r87aa% K$+Ci

enda hitam (lack body) atau9adiator ideal adalah sebuahpermukaan yang diidealisasikanyang memancarkan radiasi denganla;u maksimum (sesuai hukumtefan8olt<mann)

P$r87aa R$a+ $a!ar7a radiai +$bih 7$!i+% yai8=

6

S S emit T A εσ =

•ε

10 ≤≤ ε =ntuk benda real

=ntuk benda hitam1=ε

EiiCia #$r87aa



ZK-2010 22



ZK-2010 23

)( 66

surr s srad T T A −=∈

•

σ

)(∞

•

−= T T Ah s scom+ined rad

>asus khusus9adiasi permukaan kecil yang dilingkupi oleh permukaan

Radiai biaaya r$+aiB b$ar $rhada# 7"d87i aa8 7"C$7i b$ba $a#i r$+aiB 7$!i+ $rhada#

7"C$7i #a7a. Ma7a radiai da+a a#+i7ai 7"C$7i #a7a biaaya diabai7a% 7h88ya bi+a

$+iba7a #$r87aa $iiCia r$dah da "d$ra $#$ra8r r$dah.

h!"bi$d = ab8a $B$7 7"C$7i da radiai



ZK-2010 26

SI7AT RADIASI DARI SEBUAH PERMUKAAN

> Em+ss+.+-as ( ɛ )

> Ab"r#iCia ( )> TraiiCia ( )> R$B+$!iCiy ( ? )

-enda hitam (-lack+od) merupakan&

.mitter sempurna ( /0 ) dan A+sor+er sempurna(ɛ 1 /0)

($$ri y di#a8+7a)

($$ri y di$ra#)

($$ri y di$r87a)



ZK-2010 2;

r$$h"8$ EBB$!

Radiai aahari $rdiri

dari 7"#"$ $+"ba

#a@a da #$d$7. Ji7a

radiai ii @a8h #ada

$b8ah $di8

$ira#ara% $#$ri air

aa8 $+a% d8a ha+ a7a

$r@adi $rhada# baia

radiai ya ida7

di#a8+7a. K"#"$

$+"ba #a@a a7a

di$ra# #$r87aa

$di8% da 7"#"$$+"ba #$d$7 a7a

di$r87a "+$h

#$r87aa.



ZK-2010 2

)( 66

surr S S rad T T A −=

•

εσ

)(∞

•

−= T T AhS S com+ined total

>oe1sien perpindahan kalorgabungan (hcombined ) mencakup

efek konveksi dan radiasi/dalam contoh perpindahan

kalor konduksi diabaikan.

K"biai P$r#idaha Ka+"r

Radiai da K"C$7i

h !"bi$d hrad h!"C

hrad ɛ O(T2 T8rr

2 )(T T8rr )



ZK-2010 2

alaupun terdapat tiga mekanismeperpindahan kalor/ pada sebuah mediumhanya dapat ter;adi secara simultan(serentak) hanya dua modus.

@akum# $erpindahan kalor melaluiruang vakum hanya dapat ter;adidalam modus 9adiasi.

Aluida# 8konduksi dan radiasi (bila 4uida

diam)

8konveksi dan radiasi (bila 4uidabergerak)

8konduksi dan konveksi (no radiation)

M"d8 #$r#idaha 7a+"r ya $r@adi $!ara $r$a7

S"+id= 7"d87i da radiai



ZK-2010 2:



ZK-2010 24

M$id$Bi7ai M"d8 P$r#idaha Paa

No.1

Modus perpindahan kalor yang terjadi pada saat memasak



ZK-2010 30

No.2

Mekanisme kehilangan kalor dari tubuh seseorang pada saat duduk

beristirahat.



ZK-2010 31

No.3

Modus perpindahan kalor yang terjadi pada termos botol air panas

1 = 7"C$7i b$ba dari !"BB$ 7$ B+a7

2 = 7"d87i $+a+8i B+a7

3 = 7"C$7i b$ba dari B+a7 7$ air (8dara)6 = 7"C$7i b$ba dari 8dara 7$ !"C$r

; = radiai $" aara #$r87aa +8ar B+a7 da #$r87aa da+a !"C$r

= 7"d87i $+a+8i !"C$r

= 7"C$7i b$ba dari !"C$r 7$ 8dara 7aar

: = radiai $" aara #$r87aa +8ar !"C$r da $7$+i+i



ZK-2010 32

Kom/,-a u,-u" ,o3P$rbai7a ra!aa da#a di+a787a d$a=

1. M$8a7a #$r87aa y dia+8ii ($iiCia r$dah) 887 B+a7 da !"C$r

$hia radiai $" da#a di78rai

2. M$Ca787a r8a 8dara (air #a!$) aa8 $8a7a baha #$ii Di"+a"r 887

$hi+a7a 7"C$7i b$ba.

P$r87aa $7i+a# $a8+7a 7a+"r radiai% R8a Ca78 $!$ah

7"C$7i da 7"d87i% I8+a"r $8rai 7"d87i.



ZK 2010 33

01PKD Modus Perpindahan Kalor

Documents

Transcript of 01PKD Modus Perpindahan Kalor