SIFAT SIFAT TERMIS. Pendahuluan 4/23/2013. Sifat Fisik Bahan Pangan. Unit Surface Conductance (h) Latent heat (panas laten) h =

Transkripsi

1 /3/3 Pendahuluan SIFAT SIFAT TERMIS Aplikasi panas sering digunakan dalam proses pengolahan bahan hasil pertanian. Untuk dapat menganalisis proses-proses tersebut secara akurat maka diperlukan informasi tentang sifat-sifat thermis dari bahan hasil pertanian yang diproses tersebut. Sebagai contohnya sifat thermis seperti specific heat, heat conductant, latent heat dan lain-lain diperlukan dalam analisis proses heating, cooling, freezing dan lain-lain. Definisi Unit surface conductance : Konduktivitas panas dari lapisan fluida yang relatif diam yang diasumsikan melekat pada permukaan bahan padat selama pemanasan atau pendinginan. Nama lainnya adalah koefisien perpindahan panas, unit film conductance, dan film coefficient. h = A.T Satuan h : W/m K, J/s.m.K, Btu/hr.ft o F Konversi : Btu/hr.ft o F = 5,68 J/s.m.K Euivalent dengan k/l pada konduksi panas Contoh nilai h : Boiling liuid Btu/hr.ft o F evaporasi Still air Btu/hr.ft o F refrigerasi Moving air Btu/hr.ft o F air drying (pengeringan) Latent heat (panas laten) Panas laten adalah panas yang dibutuhkan untuk merubah wuud suatu bahan pada tekanan konstant tanpa perubahan temperatur. Untuk food - panas laten pembekuan - panas laten pencairan Untuk air pada tekanan atmosfer Es Cair Uap panas laten pembekuan 335 k/kg panas laten penguapan 57 k/kg

2 /3/3 Latent heat (panas laten) Contoh panas laten beberapa produk : Lettuce Ka : 9,8% 36,3 (37,6) kj/kg Strawberries Ka : 9, 36,5 (3,9) kj/kg Kentang Ka : 77,8 58, (6,6) kj/kg Persamaan Lamb (976) L = 355 m w m w = fraksi berat k.a. L = panas latent (kj/kg ) Panas spesifik merupakan ukuran yang menunukkan umlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur satu satuan berat bahan sebesar satu satuan unit temperatur. C mt Satuan C : Konversi : k kg atau K k. cal k. cal k =,8 Nilai C tergantung temperatur C turun dengan turunnya temperatur Contoh : - air T : 59 F C :,8 kj/kg.k - es T : 3 F C :, kj/kg.k - susu di atas T beku C : 3,89 kj/kg.k - susu di bawah T beku C :,5 kj/kg.k Air dipakai sebagai cooling medium karena C- nya besar Hubungan antara panas spesifik dan komposisi bahan. C = m w.c w + m s C s C w =,8 kj/kg.k C s =,6 kj/kg.k m w & m s = fraksi berat air dan bahan padatan Cara lain Miles et al (983) k C =,5mf,3m snf mw x,8 m f msnf, mw fraksi berat lemak, padatan non lemak, dan air Bila data analisis tersedia C = m w C w + m e Ce + m p C p + m f C f + m a C a air karbohidrat protein lemak abu Panas spesifik dari gas dan uap air. CpCv dan Cp Cv ps Contoh nilai Cp dan ɣ ps Tabel 8.3, Physical Properties, M.J Lewis 987 Hubungan antara panas Spesifik dan temperatur untuk kebanyakan gas 3 Cp a bt ct dt a, b, c, d = konstanta (Tabel 8.5 Physical Properties, M.J Lewis 987) T = temperatur absolut - Cv = panas spesifik pada volume konstan - Cp = panas spesifik pada tekanan konstan

3 /3/3 Contoh soal : Panas specifik oksigen pada Temperatur 7 C (3K) Total energi dibutuhkan untuk menaikkan temperatur gas Q CpdT bila Cp = f(t) diketahui Q T T a bt ct dt 3 dt b c 3 3 d T T T T T T T T 3 Secara matematis k adalah faktor pembanding pada aliran panas konduksi steady state. dx k A dt Satuan Konversi m K Btu atau m. C hr. ft. F k Btu hr. ft. F,73 m. K Faktor komposisi bahan k dapat dihitung berdasar komposisi bahan V s k s & V w = fraksi volume dari padatan dan air & k w = konduksi panas padatan dan air Untuk sistem dengan n komponen k V k Vk... k n V V... k k k k n paralel Tegak lurus Model paralel Model tegak lurus/seri Untuk sistem dengan n komponen : A B Bila sistem terdiri dari padatan dan air : k V k s s Vw k w paralel Vs Vw k k k s w tegak lurus A B k V k Vk... kn V V k k k... k n paralel tegak lurus

4 /3/3 k udara =,5 k protein =, k es =, k solid =,6 k karbohidrat =,5 k air =,6 k lemak =,8 Satuan k dalam m K Contoh soal: Bila diasumsikan komposisi apel dalam fraksi berat adalah,8 air dan,56 padatan serta berat satuan air dan padatan adalah kg/m 3 dan 59 kg/m 3, hitung nilai konduktivitas panasnya. Thermal diffusivity ( ) Thermal diffusivity ( ) Adalah lau dimana panas didifusikan masuk atau keluar bahan. Secara matematis adalah perbandingan antara k dengan hasil kali C dan Penting pada proses unsteady state heat transfer. Contoh : es =,8 ft /hr apel =,58 ft /hr Secara fisik Ukuran kecepatan perubahan temperatur dari bahan pada pemanasan / pendinginan bila tinggi bahan mudah panas / dingin kedelai =,9 ft /hr Thermal Emissivity (Ɛ) Adalah perbandingan daya pancar suatu bahan terhadap daya pancar dari benda hitam (black body) berhubungan dengan perpindahan panas radiasi. AT Nilai Ɛ : s/d untuk black body, air,955, kertas putih,9 Ɛ tanpa satuan Thermal Emissivity (Ɛ) Panas radiasi yang diserap bahan AT adalah absorptivity nilainya sama dengan Ɛ Total panas radiasi pada suatu bahan. = lau penyerapan lau pemanasan AT - AT A T T T = Temperatur lingkungan T = Temperatur bahan

5 /3/3 Coefficient of thermal expansion Coefficient of thermal expansion Bila V = volume awal ΔV = kenaikan volume bahan karena pemanasan ΔT = kenaikan temperatur karena pemanasan Maka thermal expansion coefficient (average) : V V Bav satuan dalam, T F C Untuk nilai sesaat B V dv dt p bila dinyatakan dalam ɣ B d dt p pemanasan sedang teradi pada P konstan B mechanical properties seperti ketahanan terhadap keretakan bahan Mass Transfer Coefficient Mass Transfer Coefficient Adalah perbandingan antara flux massa uap (W w /A), pada sembarang titik y antara bagian permukaan basah dan kering, terhadap perbedaan konsentrasi dari kedua bagian tersebut. h p Cw Ww A y n Cw v h p = koefisient perpindahan massa (tanpa dimensi) W w = lau aliran (lb/hr) A = luas permukaan (ft ) v = kecepatan massa (ft/hr) C w = konsentrasi (lb/ft 3 ) Definisi yang lain : W hp. A. P Analog dari h. A. T