Upload
agung-prasetyo-nugroho
View
147
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
unsri teknik kimia
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peristiwa konduksi merupakan suatu peristiwa perpindahan energi dengan
interaksi dari molekul-molekul suatu substance dimana terjadinya perpindahan panas
dalam bentuk liquid, gas, padat tanpa adanya perpindahan-partikel-partikel dalam
bahan tersebut melalui medium tetap.
Joseph Fourier adalah salah seorang yang telah mempelajari proses
perpindahan panas secara konduksi. Pada tahun 1827 ia merumuskan hukumnya yang
berkenaan dengan konduksi.
Tinjauan terhadap peristiwa konduktif dapat diambil dengan berbagaimacam
cara (yang pada prinsipnya berakar pada hukum Fourier), mulai dari subjek yang
sederhana yaitu hanya sebatang logam (composite bar). Banyak faktor yang
mempengaruhi peristiwa konduksi. Diantaranya pengaruh luas penampang yang
berbeda, pengaruh geometri, pengaruh permukaan kontak, pengaruh adanya insulasi
ataupun pengaruh-pengaruh lainnya.
Kesulitan dalam membuktikan penerapan hukum Fourier untuk berbagai
variasi kondisi percobaan. Oleh karena itu pada percobaan ini diatur sedemikian rupa,
yakni dengan dilakukan dalam empat tipe percobaan yang tentunya dengan
menggunakan rumus-rumus yang berbeda dan dengan asumsi-asumsi yang sesuai.
1.2 Tujuan
Untuk mengetahui penerapan hukum Fourier untuk kondisi linier sepanjang
logam.
Untuk mengetahui panas konduksi sepanjang composite bar dan menghitung
koefisien perpindahan panas overall.
Untuk mengetahui pengaruh perubahan geometris (cross sectional area) pada
profil temperatur sepanjang konduktor panas.
Menghitung panas konduksi untuk sistem radial dan membandingkannya dengan
Q supply.
1.3 Permasalahan
Bagaimanakah kesesuaian antar Q supply dengan Q hasil perhitungan dari rumus
Fourier, mulai dari peristiwa konduksi untuk satu jenis logam sampai untuk
komposisi logam.
Bagaimanakah pengaruh perubahan cross sectional area pada frofil temperatur
dan termasuk untuk menghitung koefisien perpindahan pans overall untuk
masing-masing sistem konduksi.
Bagaimanakah mekanisme konveksi sebagai perpindahan panas pada liquid atau
gas melalui gerakan molekul-molekulnya dan pengaruh perbedaan temperatur.
1.4 Hipotesa
Hukum Fourier berlaku untuk perpindahan panas sistem konduksi pada zat padat,
zat cair dan gas.
Zat yang memiliki daya hantar panas atau thermal conductivity tinggia akan
mempunyai heat transfer rate yang tinggi pula.
Panas yang didapat dari perhitungan tidak akan berbeda jauh dengan panas yang
disupply dari sumber arus.
1.5 Manfaat
Untuk mengetahui dan membuktikan aplikasi dari hukum Fourier pada sistem
konduksi.
Dapat memahami prinsip kerja alat heat conduction apparatus.
Untuk mengetahui faktor-faktor yang dapat mempengaruhi perpindahan panas
suatu bahan.
Dapat membaca temperatur untuk setiap supply panas pada sistem konduksi
linear dan radial.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Rangkuman from “Heat Transfer” Frank & White, halaman 175 - 190.
4.43 Lingkaran/Bola
Persamaan yang memenuhi untuk lingkaran adalah persamaan :
T T
= . (r2 ) ...(4.45)
t r2 r r
dan yang utama pada kondisi yang sama untuk silinder berlaku persamaan 4.40 dan
4.41. Penyelesaian ini dijabarkan sebagai berikut :
T - To ro -Bi2t/ro2
= = Ci . e .sin (ir/ro) ...(4.46)
Tr - To i=1 ri
dimana :
4(sin I - I cos i)
Ci = ...(4.47)
2I - sin (2I)
Pada keadaan ini konstanta persamaan di atas menjadi :
1 - cot (I): i = horo/k ...(4.48)
4.44 Grafik Heister
Dari persamaan 4.36, 4,42 dan 4,46 yang merupakan persamaan konduksi
panas ditemukan pada tahun 1947 oleh M.P Heister. Heister menggambarkan 9
parameter grafik yang sekarang dikenal dengan grafik Heister. Geafik tersebut
menggambarakan variasi terhadap , dengan x/L (atau r/ro), t/L2 (atau t/ro2).
Pembacaan grafik ini jauh dari kebenaran, oleh karena itu kita menghubungkan
grafik dengan appendiks 9 untuk menyelesaikan suatu persoalan.
4.45 Centerline Temperatur untuk t* > 0,2
Nilai Heister tidak akan terpenuhi jika dimensionless time t* = t/L2 (atau
t/ro) lebih besar dari 0,2, bentuk tunggal persamaan yang series memenuhi
kebenaran 1%. Dari nilai terbesar pada daerah center (x = 0 atau r = 0) dimana reaksi
yang terjadi pada permukaan konveksi berlangsung secara lambat. Ini berarti bahwa
perhitungan bulk pada daerah center untuk waktu yang lama, dimana persamaan
Fourier menghasilkan :
t* > 0,2 , centerpoint,
r Cie - i2t ...(4.49)
dimana t* = t/L2 untuk lempengan dan t/ro2 untuk silinder dan lingkaran, sehingga
perbedaan temperatur pada daerah center dinyatakan dalam exponential, analog
dengan pendekatan mass-Lumped (persamaan 4.12) tetapi dengan nilai konstanta
yang berbeda konstan.
Temperatur pada nilai yang beda saling berhubungan dengan temperatur
daerah center dihubungkan dengan persamaan sederhana jika t* > 0,2
lempengan
= C cos (i x/L) ...(4.50a)
silinder
= C JO (I r/rO) ...(4.50b)
lingkaran
= C rO/ri sin(i r/rO) ...(4.50c)
Nilai Ci dan i diperoleh dari persamaan (4.37 & 4.38),(4.43 & 4.44) atau (4.47 &
4.48) dan ditabelkan dalam tabel 4.3 versus Biot Number dalam tabel 4.1 dan
tergambar pada gambar 4.7. Biot Number harganya sama dengan hOL/k untuk
lempengan dimana L adalah half - thickness dan hOrO/k untuk silinder dan lingkaran.
Gambar 4.7
4.46 Total transient Heat Flux
Penambahan temperatur lokal, banyak digunakan untuk menghitung tital heat
loss selama terjadinya proses pemanasan dan pendinginan.
Q(t) C (T-Ti)dv dv
= = (1-) ...(4.51)
Qn C(Tr -TO)VO VO’
dimana VO adalah total volume. Dengan mensubstitusikan dari persamaan (4.50)
dan diintergralkan, nilai valid dengan keakuratan 1% untuk t* 0,2
lempengan
Q
= 1 - (C/i)sin I ...(5,52a)
QO
silinder
Q
= 1 - (2 C/i) Ji(i) ...(4,52b)
QO
lingkaran
Q
= 1 - (3 C/i3)[sin(i) - i cos(i)] ...(4.52c)
QO
dimana C dihitung dengan persamaan (4.49) dan dengan nilai i konstan. Dan Ci
diambil dari tabel 4.1 untuk menuju bentuk yang cocok.
4.5 Multidimensional dengan Metode Produk
Penyelesaian klasik untuk semi infinite dan finite thickness dari bagian 4.3
dan 4.4 yang dapat juga digunakan untuk menurunkan persamaan untuk bentuk yang
menarik.
Ilustrasi dapat dilihat pada gambar 4.8 kita menggunakan “sudden
immersion” untuk memecahkan problem untuk Silinder Finithlength pada kondisi
konveksi (hO, TO) pada semua sisi dan temperatur mula-mula T i. Differential
persamaan diselesaikan sebagai berikut :
1 2 1
(r ) + = ...(4.53)
r r r y2 t
dimana : = (T - TO)/(Ti - TO), kondisi mula-mula (x,r,)- 1.
Kondisi batas untuk konveksi adalah :
pada bagian atas & bawah
-k = i hO ...(4.54)
x
pada semua sisi
-k = hO ...(4.55)
r
Kenyataannya persamaan adalah produk yang diselesaikan dengan analisis yang
mudah :
(x,r,t) = P(x,t) (r,t) ...(4.56)
Substitusikan persamaan (4.56) dalam persamaan (4.53, 4.54, 4.55) dan variabel
terpisah.
Untuk nilai bebas pada P dan c
lempengan
2P 1 P
= .
x2 t
P(x,) = 1
P
-k rO = hO C (rO,t)
x
silinder
1 C 1 C
(r ) = .
r r r t
C(r,) = 1
C
-k rO = hO C (rO,t)
r
Gambar 4.8
Tabel 4.2 menunjukkan 9 contoh penggunaan metode untuk penyelesaian dari bentuk
yang bervariasi.
Semua produk didasarkan pada 3 penyelesaian dasar :
1. Semi-infinite-solid
T(x,t) - TO
S(x,t) = dari pers (4.30)
Ti - TO
2. Finite-width plate
T(v,t) - TO
P(v,t) = dari pers(4.36)
Ti - TO
3. Infinite silinder
T(r,t) - TO
C(r,t) = dari pers(4.42)
Ti - TO
catatan dalam tabel 4.2 koordinat x sebagai fungsi S berasal dari lapisan Inward, x
sebagai lempengan dan r sebagai silinder. Dan fungsi S didefinisikan sebagai
perbedaan dari persamaan semi-infinite (4.30).
S = (T - TO)/(Ti - TO) = 1 -
selama = (T - Ti)/(TO - Ti)
Penjelasan lebih jauh dan pembuktian digunakan pada metode produk pada area 5.2.
4.5.1 Perpindahan Total Panas pada Gabungan Body/Lempengan
Satu dimensi total heat flux Q/Q0 untuk lempengan dan untuk silinder dapat
dihitung dengan persamaan (4.52a) dan (4.52b).
Ambil R = Q/Q0 untuk persaman yang cocok jika gabungan lempeng dibentuk
dari intersection body 1 dan body 2, total heat flux adalah :
R = R1 + R2(1 - R1)
Dalam gambar 4.8 sebagai contoh body 1 adalah lempeng dan body 2 adalah
infinite silinder.
Jika gabungan terdiri dari 3 body, maka :
R = R1 + R2(1 - R1) + R3(1 - R1)(1 - R2)
dimana : Ri = Qi/Q0 dapat dihitung dari persamaan (4.52) untuk bentuk yang
diberikan
BAB III
METODOLOGI
3.1 Alat dan Bahan
Alat :
- Power Supply
- Stavolt
- Heat conduction apparatus
- Linier module & radial module
- pompa
- Ember
Bahan :
- Air pendingin
- Material sample (Kuningan besar [A], kuningan kecil [B] dan stainless
stell[c])
3.2 Prosedur Percobaan
1. Rangkailah alat
2. Hidupkan power supply
3. Atur watt meter sesuai yang dikehendaki (untuk sistem linier dan radial)
4. Catat temperatur masuk air pendingin seketika setelah power supply dihidupkan.
5. Catatlah harga-harga temperatur yang terbaca untuk T1, T2, sampai dengan T9
untuk sistem linier dan T1, T2, T3, T7, T8 dan T9 untuk sistem radial, apabila harga
watt meter stabil seperti yang dikehendaki.
Catatan :
Pembacaan temperatut T1 samapi T9 dilakukan dengan memutar temperatur selector
switch.
1. Lakukan langkah 1 sampai 5 terhadap masing-masing jenis logam A, B dan C
untuk setiap variasi sistem.
BAB IV
HASIL PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 Hasil Pengamatan
Sistem linier
Material Tin Q T1 T2 T3 T
4
T5 T6 T7 T8 T9
kuningan
besar
30 20
30
73,3
80,2
76,4
85,2
73,3
81,3
-
-
60,5
61,4
59,4
60,2
30,2
30,3
30,0
30,1
29,9
29,9
kuningan
kecil
30 20
30
86,2
87,7
87,6
90,5
83,0
86,5
-
-
-
-
-
-
31,1
31,2
30,1
30,2
30,0
30,0
stainless 30 20
30
98,4
99,7
101,1
102,5
92,2
93,4
-
-
-
-
-
-
30,5
30,6
30,1
30,1
29,9
30,0
Sistem Radial
Ti
n
Q T
1
T2 T3 T
4
T5 T6 T7 T8 T9
3
0
2
0
3
0
4
2,
6
4
3,
2
39,
6
40,
3
36,
6
37,
3
-
-
-
-
-
-
33,
1
33,
4
31,
7
32,
0
30,
5
30,
7
Data ukuran material
Sisten Linier :
- Kuningan besar d = 25 mm
- Kuningan kecil d = 13 mm
- stainless d = 25 mm
x = 10 mm
Sistem Radial :
- R0 = 10 mm
- RL = 50 mm
- x = 10 mm
- L = 3 cm
4.2 Pengolahan data
Sistem Linier
x = 10 mm = 1.10-2 m
Q = -K A dT/dx = -K A T/x
(1) Material kuningan besar
010
2030
4050
6070
8090
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Y
X
Q = 20
Q = 30
D = 25 mm = 25.10-3 m
A = konstan = /4 D2 = 3,14/4 (25.10-3) = 4,91.10-4 m
- Untuk Q = 20 W
Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)
T5 = 60,5oC ; K1 = 119,68 W/m.K
T6 = 59,4oC ; K2 = 119,504 W/m.K
T7 = 30,2oC ; K3 = 114,832 W/m.K
K1 + K2 + K3 119,68 + 119,504 + 114,832
Krata-rata= =
3 3
= 118,005 W/m.K
T3 + T4 73,3 + 67,3
Tin = = = 70,3oC
2 2
T6 + T7 59,4 + 30,2
Tin = = = 44,8oC
2 2
q x H 20 x 3,5.10-2
KH = = = 475,22
A(T1 - Tin) 4,91.10-4 (73,3 - 70,3)
q x XS 20 x 4.10-2
K3 = = = 644,00
A(Tin - Tout) 4,91.10-4 (70,3 - 44,8)
q x XC 20 x 4.10-2
KC = = = 95,63
A(Tout - T9) 4,91.10-4 (44,8 - 29,9)
1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2
= + + = + +
u KH K3 KC 475,22 64,00 95,63
= 0,00106
u = 943,396
maka :
(44,8 - 70,3)
Q = - x 4,91.10-4 x 118,005 = 147,74
1.10-2
20 - 147,74
% Kesalahan = x 100% = 638,7%
20
sistem radial
- Untuk Q = 30 W
Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)
T1 = 43,2oC ; K1 = 116,912 W/m.K
T2 = 40,3oC ; K2 = 116,448 W/m.K
T3 = 37,3oC ; K3 = 115,968 W/m.K
T7 = 33,4oC ; K3 = 115,344 W/m.K
T8 = 32,0oC ; K3 = 115,120 W/m.K
T9 = 30,7oC ; K3 = 114,912 W/m.K
K1 + K2 + K3 + K3 + K8 + K9
Krata-rata =
3
116,912 + 116,448 + 115,968 + 115,344 + 115,120 + 114,912
=
3
= 115,784 W/m.K
(43,2 - 30,7)
Q = 2 x 3,14 x 115,784 x x 3.10-2
ln 5.10-2/10-2
= 170,41 W
30 - 170,41
% Kesalahan = x 100% = 468,03%
30
BAB V
PEMBAHASAN
Pada percobaan heat conduktion ini kita mempelajari tentang perpindahan
panas dari suatu material lain secara konduksi. Percobaan heat conduction ini
dilakukan dengan dua cara yaitu cara linier dab radial.
Pada percobaan secara linier yang dihitung adalah laju perpindahan panas
secara linier sepanjang batang logam. Material logam yang digunakan terdiri dari
kuningan besara, kuningan kecil dan stainless steel. Adanya faktor-faktor yang
mempengaruhi besar kecilnya laju perpindahan panas yaitu antara lain luas
penampang, panjang penampang dan juga jenis bahan.
Pada percobaan secara radial kita mengetahui profil temperatur secara radial
sehingga kita bisa menghitung laju perpindahan panas. Harga T1 lebih besar dari
harga T2 dan seterusnya sampai T9, begitu juga bentuk radial hal ini
disebabkan oleh adanya aliran panas dari heater (T1, T2, T3) ke arah cooler (T7, T8,
T9) melalui material logam (T4, T5, T6).
Untuk harga Q dihitung pada tiap beda temperatur dari percobaan. Ternyata
harga Q yang didapatkan dari perhitungan jauh lebih besar dari harga Q yang
disupply. Hal ini mungkin disebabkan oleh pembacaan temperatur pada saat harga Q
pada watt meter belum cukup stabil dan juga laju panas selalu tak menentu atau
selalu berubah-ubah. Atau mungkin juga karena adanya pengaruh jenis bahan dan
ketebalan bahan yang dipakai.
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari perubahan luas
penampang, tebal penampang dan jenis bahan terhadap profil temperatur sepanjang
konduktor panas. Ternyata semua hal tersebut memberi pengaruh yang cukup besar
dari perhitungan laju perpindahan panas, dimana pada teori luas penampang tidaklah
mempengaruhi hasil perhitungan laju perpindahan panas. Terjadinya perbedaan ini
disebabkan oleh laju alir Q supply yang selalu berubah-ubah sehingga pembacaan
temperatur menjadi sulit.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan panas yaitu luas penampang,
penjang penampang dan jenis bahan.
Semakin besar luas penampangnya maka semakin besar pula laju perpindahan
panas.
semakin panjang penampang maka semakin lambat/kecil laju perpindahan panas.
Perbedaan temperatur pada setiap bahan menunjukkan konduktivitas masing-
masing bahan tersebut.
Panas konduksi yang dihasilkan dari perhitungan pada berbagai sistem
seharusnya sebanding dengan Q yang disupply.
5.2 saran
Sebaiknya pembacaan temperatur pada alat haruslah benar-benar tepat agar
hasil yang diperoleh sesuai dengan yang diharapkan.
- Untuk Q = 30 W
Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)
T5 = 61,4oC ; K1 = 119,824 W/m.K
T6 = 60,2oC ; K2 = 119,632 W/m.K
T7 = 30,3oC ; K3 = 114,848 W/m.K
K1 + K2 + K3 119,824 + 119,632 + 114,848
Krata-rata = =
3 3
= 118,101 W/m.K
T3 + T4 81,3 + 70,0
Tin = = = 75,65oC
2 2
T6 + T7 60,2 + 30,3
Tin = = = 45,25oC
2 2
q x H 30 x 3,5.10-2
KH = = = 470,85
A(T1 - Tin) 4,91.10-4 (80,2 - 75,65)
q x XS 30 x 4.10-2
K3 = = = 80,537
A(Tin - Tout) 4,91.10-4 (75,65 - 45,25)
q x XC 30 x 4.10-2
KC = = = 140,00
A(Tout - T9) 4,91.10-4 (45,25 - 29,9)
1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2
= + + = + +
u KH K3 KC 470,85 80,537 140,00
= 8,21.10-4
u = 1218,027
maka :
(45,25 - 75,65
Q = - x 4,91.10-4 x 118,005 = 176,28
1.10-2
30 - 176,28
% Kesalahan = x 100% = 487,6%
30
(2) Material kuningan kecil
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Y
X
Q = 20
Q = 30
D = 13 mm = 13.10-3 m
A = konstan = /4 D2 = 3,14/4 (13.10-3) = 1.32.10-4 m
- Untuk Q = 20 W
Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)
T5 = 58,3oC ; K1 = 119,328 W/m.K
T6 = 45,0oC ; K2 = 117,2 W/m.K
T7 = 31,1oC ; K3 = 114,976 W/m.K
K1 + K2 + K3 119,328 + 117,2 + 114,976
Krata-rata = =
3 3
= 117,168 W/m.K
T3 + T4 83,0 + 71,2
Tin = = = 77,1oC
2 2
T6 + T7 45,0 + 31,1
Tin = = = 38,05oC
2 2
q x H 20 x 3,5.10-2
KH = = = 5,83.102
A(T1 - Tin) 1.32.10-4 (36,2 - 77,1)
q x XS 20 x 4.10-2
K3 = = = 1,55.102
A(Tin - Tout) 1,32.10-4 (77,1 - 38,05)
q x XC 20 x 4.10-2
KC = = = 6,58.102
A(Tout - T9) 1,32.10-4 (38,05 - 30,0)
1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2
= + + = + +
u KH K3 KC 5,83.102 6,54.102 6,58.102
= 4,77.10-4
u = 2096,43
maka :
(38,05 - 77,1)
Q = - x 1,32.10-4 x 117,168 = 60,39
1.10-2
20 - 60,39
% Kesalahan = x 100% = 201,95%
20
- Untuk Q = 30 W
Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)
T5 = 60,01oC ; K1 = 119,616 W/m.K
T6 = 73,05oC ; K2 = 121,688 W/m.K
T7 = 31,2oC ; K3 = 114,992 W/m.K
K1 + K2 + K3 119,616 + 121,688 + 114,992
Krata-rata = =
3 3
= 118,765 W/m.K
T3 + T4 86,5 + 73,1
Tin = = = 79,8oC
2 2
T6 + T7 73,05 + 31,2
Tin = = = 52,125oC
2 2
q x H 30 x 3,5.10-2
KH = = = 10,07.102
A(T1 - Tin) 1.32.10-4 (87,7 - 79,8)
q x XS 30 x 4.10-2
K3 = = = 3,28.102
A(Tin - Tout) 1,32.10-4 (79,8 - 52,125)
q x XC 30 x 4.10-2
KC = = = 3,59.102
A(Tout - T9) 1,32.10-4 (52,125 - 30,0)
1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2
= + + = + +
u KH K3 KC 10,07.102 3,28.102 3,59.102
= 2,54.10-4
u = 3937,01
maka :
(52,125 - 79,8)
Q = - x 1,32.10-4 x 118,765 = 43,38
1.10-2
30 - 43,38
% Kesalahan = x 100% = 44,6%
20
(3) Material stainless steel
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Y
X
Q = 20
Q = 30
D = 25 mm = 25.10-3 m
A = konstan = /4 D2 = 3,14/4 (25.10-3) = 4,91.10-4 m
- Untuk Q = 20 W
Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)
T5 = 59,9oC ; K1 = 15,198 W/m.K
T6 = 43,0oC ; K2 = 14,86 W/m.K
T7 = 30,5oC ; K3 = 14,61 W/m.K
K1 + K2 + K3 15,198 + 14,86 + 14,61
Krata-rata = =
3 3
= 14,88 W/m.K
T3 + T4 92,2 + 74,01
Tin = = = 83,105oC
2 2
T6 + T7 43,0 + 30,5
Tin = = = 36,75oC
2 2
q x H 20 x 3,5.10-2
KH = = = 0,93.102
A(T1 - Tin) 4.91.10-4 (98,4 - 83,105)
q x XS 20 x 4.10-2
K3 = = = 0,35.102
A(Tin - Tout) 4,91.10-4 (83,105 - 36,75)
q x XC 20 x 4.10-2
KC = = = 2,08.102
A(Tout - T9) 4,91.10-4 (36,75 - 29,9)
1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2
= + + = + +
u KH K3 KC 0,93.102 0,35.102 2,08.102
= 16,87.10-4
u = 592,76
maka :
(36,75 - 83,105)
Q = - x 4,91.10-4 x 14,88 = 33,86
1.10-2
20 - 33,86
% Kesalahan = x 100% = 69,3%
20
- Untuk Q = 30 W
Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)
T5 = 62,05oC ; K1 = 15,241 W/m.K
T6 = 44,9oC ; K2 = 14,898 W/m.K
T7 = 30,6oC ; K3 = 14,612 W/m.K
K1 + K2 + K3 15,241 + 14,898 + 14,612
Krata-rata = =
3 3
= 14,917 W/m.K
T3 + T4 93,4 + 76,9
Tin = = = 85,15oC
2 2
T6 + T7 44,9 + 30,6
Tin = = = 37,75oC
2 2
q x H 30 x 3,5.10-2
KH = = = 1,46.102
A(T1 - Tin) 4.91.10-4 (99,7 - 85,15)
q x XS 30 x 4.10-2
K3 = = = 0,51.102
A(Tin - Tout) 4,91.10-4 (85,15 - 37,75)
q x XC 30 x 4.10-2
KC = = = 2,76.102
A(Tout - T9) 4,91.10-4 (37,75 - 30,0)
1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2
= + + = + +
u KH K3 KC 1,46.102 0,51.102 2,76.102
= 11,5.10-4
u = 869,56
maka :
(37,75 - 85,15)
Q = - x 4,91.10-4 x 14,917 = 34,71
1.10-2
30 - 34,71
% Kesalahan = x 100% = 15,7%
20
Sistem Radial
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Y
X
Q = 20
Q = 30
R0 = 10 mm = 10-2 m
RL = 50 mm = 5.10-2 m
x = 10 mm = 10-2 m
L = 3 cm = 3.10-2 m
(T0 - TL)
Q = 2L Krata-rata . , dimana T0 = T1 ; TL = T9
ln RL/R0
- Untuk Q = 20 W
Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)
T1 = 42,6oC ; K1 = 116,816 W/m.K
T2 = 39,6oC ; K2 = 116,336 W/m.K
T3 = 36,6oC ; K3 = 115,856 W/m.K
T7 = 33,1oC ; K3 = 115,296 W/m.K
T8 = 31,7oC ; K3 = 115,072 W/m.K
T9 = 30,5oC ; K3 = 114,88 W/m.K
K1 + K2 + K3 + K3 + K8 + K9
Krata-rata =
3
116,816 + 116,336 + 115,856 + 115,296 + 115,072 + 114,88
=
3
= 115,70 W/m.K
(42,6 - 30,5)
Q = 2 x 3,14 x 115,760 x x 3.10-2
ln 5.10-2/10-2
= 164,84 W
20 - 164,84
% Kesalahan = x 100% = 724,2%
20
- Untuk Q = 30 W
Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)
T1 = 43,2oC ; K1 = 116,912 W/m.K
T2 = 40,3oC ; K2 = 116,448 W/m.K
T3 = 37,3oC ; K3 = 115,968 W/m.K
T7 = 33,4oC ; K3 = 115,344 W/m.K
T8 = 32,0oC ; K3 = 115,120 W/m.K
T9 = 30,7oC ; K3 = 114,912 W/m.K
K1 + K2 + K3 + K3 + K8 + K9
Krata-rata =
3
116,912 + 116,448 + 115,968 + 115,344 + 115,120 + 114,912
=
3
= 115,784 W/m.K
(43,2 - 30,7)
Q = 2 x 3,14 x 115,784 x x 3.10-2
ln 5.10-2/10-2
= 170,41 W
30 - 170,41
% Kesalahan = x 100% = 468,03%
30
BAB V
PEMBAHASAN
Pada percobaan heat conduktion ini kita mempelajari tentang perpindahan
panas dari suatu material lain secara konduksi. Percobaan heat conduction ini
dilakukan dengan dua cara yaitu cara linier dab radial.
Pada percobaan secara linier yang dihitung adalah laju perpindahan panas
secara linier sepanjang batang logam. Material logam yang digunakan terdiri dari
kuningan besara, kuningan kecil dan stainless steel. Adanya faktor-faktor yang
mempengaruhi besar kecilnya laju perpindahan panas yaitu antara lain luas
penampang, panjang penampang dan juga jenis bahan.
Pada percobaan secara radial kita mengetahui profil temperatur secara radial
sehingga kita bisa menghitung laju perpindahan panas. Harga T1 lebih besar dari
harga T2 dan seterusnya sampai T9, begitu juga bentuk radial hal ini
disebabkan oleh adanya aliran panas dari heater (T1, T2, T3) ke arah cooler (T7, T8,
T9) melalui material logam (T4, T5, T6).
Untuk harga Q dihitung pada tiap beda temperatur dari percobaan. Ternyata
harga Q yang didapatkan dari perhitungan jauh lebih besar dari harga Q yang
disupply. Hal ini mungkin disebabkan oleh pembacaan temperatur pada saat harga Q
pada watt meter belum cukup stabil dan juga laju panas selalu tak menentu atau
selalu berubah-ubah. Atau mungkin juga karena adanya pengaruh jenis bahan dan
ketebalan bahan yang dipakai.
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari perubahan luas
penampang, tebal penampang dan jenis bahan terhadap profil temperatur sepanjang
konduktor panas. Ternyata semua hal tersebut memberi pengaruh yang cukup besar
dari perhitungan laju perpindahan panas, dimana pada teori luas penampang tidaklah
mempengaruhi hasil perhitungan laju perpindahan panas. Terjadinya perbedaan ini
disebabkan oleh laju alir Q supply yang selalu berubah-ubah sehingga pembacaan
temperatur menjadi sulit.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan panas yaitu luas penampang,
penjang penampang dan jenis bahan.
Semakin besar luas penampangnya maka semakin besar pula laju perpindahan
panas.
semakin panjang penampang maka semakin lambat/kecil laju perpindahan panas.
Perbedaan temperatur pada setiap bahan menunjukkan konduktivitas masing-
masing bahan tersebut.
Panas konduksi yang dihasilkan dari perhitungan pada berbagai sistem
seharusnya sebanding dengan Q yang disupply.
5.2 saran
Sebaiknya pembacaan temperatur pada alat haruslah benar-benar tepat agar
hasil yang diperoleh sesuai dengan yang diharapkan.
DAFTAR PUSTAKA
Treyyball, R.E,1987, Mass Transfer Operation, 3rd edition,
Mc Graw Hill Book Company, New York.
White, F.M, 1988, Heat and Mass Transfer, Addison Wesley
Publishing Company, Inc , Canada.
Welty, J.R,dkk, 1984, Fundamental of Momentum, Heat and
Mass Transfer, 3rd edition, John Wiley & Sons Inc, New
York.
BAB VII
GAMBAR ALAT