MODUL HT Dua - Universitas Mercu Buana

TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCU BUANA
MODUL KE DUA
HEAT TRANSFER
NANANG RUHYAT
MEKANISME PERPINDAHAN KALOR
Perpindahan kalor = termodinamika + kecepatannya
Kalor adalah perpindahan energi yang tidak dapat kita lihat, perpindahan yang tidak
terorganisir yang diasosiasikan dengan pertukaran-pertukaran mikroskopik diantara systemsistem
tersebut, yang tidak termasuk di dalam representasi kerja makroskopik, aliran
muatan, dll ( William C. Reynolds )
Temperaturdan tekanan sebagai potensial penggerak
( driving potensial ) untuk
perpindahan energi sebagai kalor.
Mekanisme perpindahan kalor yaitu : konduksi dan radiasi. Konveksi tidak termasuk.
Konduksi dapat terjadi pada zat padat, cair dan gas. Perpindahan kalor secara konduksi
tidak disertai oleh perpindahan materi.
Konduksi ( hantaran ) adalah proses perpindahan energi sebagai kalor melalui sebuah
medium stasioner ( seperti : tembaga, air atau udara ) dimana perpindahan energi timbul
karena atom-atom pada temperatur yang lebih tinggi bergetar dengan lebih bergairah
sehingga atom-atom tersebut dapat memindahkan energi kepada atom-atom yang lebih lesu
yang berada di dekatnya dengan kerja mikroskopik, yaitu kalor.
Di dalam logam-logam , maka elektron-elektron bebas membuat kontribusi kepada proses
hantaran kalor.
http://www.mercubuana.ac.id
A = luas penampang
dT / dx = gradien temperatur ( K/m atau 0C/m )
k = konduktivitas thermal ( sifat zat ) ( W/m K) atau ( W/ m 0C )
( - ) = penurunan temperature
T1 = temperature saat
sebelum dikonduksikan
T1
T2 = Temperatur setelah
dikonduksikan
T2
T
T + dT
A
x
x + dx
x
Konduksi kalor dalam keadaan stasioner
Pada umumnya : q = f ( K, A, dT/ dx , t )
Dalam keadaan stasioner : q / = f ( t )
Konduksi kalor melalui dinding rata
q = – k A dT/ dx
k, A , q = konstan untuk kondisi stasioner
http://www.mercubuana.ac.id
In words, h represents the heat flow per unit area per unit temperature difference. The larger
h is, the larger the heat transfer Q.
The inverse of h is commonly defined as the R-value,
The R-value is used to describe the effectiveness of insulations, since as the inverse of h, it
represents the resistance to heat flow. The larger the R, the less the heat flow
.
R is often expressed in imperial units when listed in tables. Conversion to SI-units is
provided in the Units Section.
To convert R into a thermal conductivity k, we must divide the thickness of the insulation by
the R value (or just solve for k from the above equation),
Electrical Analogy for 1D Heat Conduction
By comparing the steady state heat flow equation with Ohm's Law for current flow through a
resistor, we see that they have similar forms,
We can therefore draw the following analogies:
Heat Flow,
Current, I
Temperature Difference, T1 - T2
Voltage Difference, V1 - V2
Thermal Resistance, RT =
x/k*A
Electrical Resistance, R
The electrical to heat conduction analogy allows one to apply laws from circuit theory to
solve more complicated conduction problems, such as the heat flow through conducting
layers attached in parallel or series.
http://www.mercubuana.ac.id