Laju perpindahan panas

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.
(PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI)
PRINSIP KONDUKSI
Energi berpindah secara
konduksi/hantaran jika
pada suatu benda
terdapat perbedaan suhu
antara satu bagian dengan
bagian yang lain
T1
q
T2
q
T1 > T2
(PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI)
Laju perpindahan panas diberikan sesuai
hukum Fourier :
q  kA
T
x
dimana : k
A
T
x
T
= konduktivitas termal
= luasan bidang perpindahan panas
= perbedaan suhu
= jarak bidang perpindahan panas
x
= gradien suhu
Tanda minus menunjukkan kalor mengalir ke tempat yang
lebih rendah dalam skala suhu.
Konduktivitas termal/panas menunjukkan :
 Ukuran kemampuan material untuk menghantarkan energi
 Energi yang dihantarkan tiap unit waktu, tiap satuan
panjang dan tiap beda suhu
(PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI)
PRINSIP KONVEKSI
Ts
>
T~
Fluida bergerak T~
q
Ts
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
(PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI)
Laju perpindahan panas mengikuti hukum Newton tentang
pendinginan :
q  h A (Ts - T ~)
Dimana : h
Ts
T~
= koefisien perpindahan panas konveksi
atau konduktansi permukaan satuan
= suhu permukaan
= suhu lingkungan
Koefisien perpindahan panas konveksi menggambarkan energi
yang dibuang tiap satuan waktu, tiap satuan luas dan tiap
perbedaan suhu.
(PERPINDAHAN PANAS RADIASI)
PRINSIP 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.
T1 > T2
Permukaan 2, T2
Permukaan 1, T1
(PERPINDAHAN PANAS RADIASI)
Dalam perpindahan panas radiasi dikenal penyinar ideal/benda hitam
yang dapat memancarkan energi dengan laju sebanding dengan
pangkat empat suhu absolut benda itu
Laju perpindahan panas :
q =  A (T14 - T24 )
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)
(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)
(SISTEM SATUAN)
SI
Konduktivitas termal, k
Koefisien perpindahan
panas konveksi, h
Laju perpindahan panas, q
Konversi : 1 W/m. OC
British
W/m.C atau
W/m.K
Btu/hr.ft. OF
W/m.2C atau
W/m2.K
Btu/hr.ft2. OF
Watt
Btu/hr
1 W/m2. OC
K
= 0,5778 Btu/hr.ft. OF
= 1 W/m2.K = 0.1761 Btu/hr.ft2. OF
= OC + 273
T (0C)
= (T(OF) – 32)/1,8
T (OF)
= 1,8 T (OC) + 32
Contoh 1:
Berapa suhu pada sisi kanan dari benda seperti
pada gambar di bawah ini
Contoh 2:
Sebuah batang panas, kemudian dihembuskan pertama dg
air dan dengan udara, ditanya berapa suhu permukaan dari
batang tersebut
Contoh 3:
Dua buah benda seperti pada gambar, terjadi perpindahan
panas secara radiasi, berapa besar laju pancaran dan laju
perpindahan panas yang diserap?
Besarnya laju panas yang di pancarkan
Besarnya laju panas yang diserap