Perpindahan Panas Konduksi. Steady-state satu arah pada permukaan datar, silinder, dan bola

Transkripsi

1 Pepindahan Panas Konduksi Steady-state satu aah pada pemukaan data, silinde, dan bola

2 Minggu ke- OULINE Pokok Bahasan dan Sub Pokok Bahasan Kontak belaja Penganta pepindahan panas Pepindahan panas konduksi steady-state satu aah pada pemukaan data, silinde, dan bola 3 Konsep tahanan panas dan tebal isolasi kitis 4 Pepindahan panas pada pemukaan yang dipeluas 5 Pepindahan panas konduksi unsteady-state 6 Metode numeis pada pepindahan panas konduksi 7 Fundamentals of convection US

3 Penganta KONDUKSI PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI RADIASI

4 KONDUKSI Pepindahan panas yang tejadi jika panas mengali dai tempat yang suhunya lebih tinggi ke tempat yang suhunya lebih endah, tetapi media untuk pepindahan panas tidak mengali ke tempat yang suhunya lebih endah. Hukum Fouie untuk konduksi: Q k.a. d d

5

6 KONDUKSI Bedasakan sifatnya: Steady state Unsteady state Bedasakan aahnya: Satu aah (one dimentional) Lebih dai satu aah (multi dimentional)

7

8

9

10 Pepindahan Panas Konduksi : koodinat katesian Asumsi: Sifat fisis benda bukan fungsi suhu, k,cp,ρ f() Sifat fisis benda bukan fungsi posisi (ISOROPIK) Sistem pada koodinat katesian (, y, z) Neaca panas ditinjau pada elemen volum

11 Koodinat Katesian

12 Ditinjau suatu elemen volum dv= d dy dz Neaca panas pada elemen volum dv: Rate of heat input Rate of heat output Rate of heat geneation - + = Rate of heat accumulation Q Q Q - Q Q Q Dengan: y Q U t z k. y. z ; Q Cp. t U y y z z G.. y. z t ; G g. y. z y k.. z ; Q y z k.. y z

13 Pesamaan Umum : t ρ.cp. g z y k t α k g z y Dengan: themal diffusivity.cp k α

14 Pepindahan Panas Konduksi : koodinat silinde Asumsi: Sifat fisis benda bukan fungsi suhu, k,cp,ρ f() Sifat fisis benda bukan fungsi posisi (ISOROPIK) Sistem pada koodinat silinde (, z, θ) Neaca panas ditinjau pada elemen volum

15 Koodinat Silinde

16 Rate of heat input Ditinjau suatu elemen volum dv= d dz(.dθ) Neaca panas pada elemen volum dv: Rate of heat output Rate of heat geneation Rate of heat accumulation - + = t U z z g Q Q Q - Q Q Q z z θ z... t Cp. t U z. k. Q ; z. k.. Q ; z. k.. Q z Dengan:

17 Pesamaan Umum : t ρ.cp. g θ z k t α k g θ z Dengan: themal diffusivity.cp k α

18 Pepindahan Panas Konduksi : koodinat bola Asumsi: Sifat fisis benda bukan fungsi suhu, k,cp,ρ f() Sifat fisis benda bukan fungsi posisi (ISOROPIK) Sistem pada koodinat bola (, θ, φ) Neaca panas ditinjau pada elemen volum

19 Koodinat Bola

20 Ditinjau suatu elemen volum dv= d ( sin φ) dθ (.dθ) Dai neaca panas pada elemen volum, dipeoleh pesamaan umum: sin sin g sin k α t α k.cp themal diffusivity

21 Pepindahan Panas Konduksi Steady-state satu aah pada pemukaan data

22 t α k q z y ''' Peubahan suhu hanya tejadi sepanjang sumbu,tidak ada panas yang dibangkitkan, dan pada steady state, maka pesamaan umum dapat disedehanakan sebagai beikut: 0

23 Kaena hanya beubah tehadap saja maka pesamaan menjadi pesamaan difeensial odine: d d 0 Penyelesaian pesamaan difeensial: C C Bounday Condition (BC). Pada = 0, =. Pada = L, =

24 Pesamaan distibusi suhu sepanjang sumbu : - Kecepatan pepindahan panas dapat dihitung dengan hukum Fouie: q q dai k. k. A. A. d d L L pesamaan distibusi suhu d d L

25 Bagaimana jika konduktivitas panas k meupakan fungsi suhu? Misal: k k β 0 Maka kecepatan pepindahan panas q d k. A. d q k 0 β.a. d d

26 q q q q k d. 0 k k k 0 0.A Δ 0 β.a..a..a. d d β β β d

27 Bagaimana pesamaan untuk pepindahan panas satu aah pada silinde dan bola beikut ini?

28

29

30

31

32

33

34

35 Soal Latihan. Sebuah dinding tebalnya cm dibangun dai bahan yang konduktivitas temalnya ata-ata,3 W/m. o C. Dinding ini diisolasi dengan bahan yang mempunyai konduktivitas temal 0,35 W/m. o C, sehingga panas hilang ke sekeliling pe mete pesegi tidak lebih dai 830 W. Andaikan suhu bagian dalam dan lua dinding yang diisolasi itu ialah 300 dan 30 o C, hitunglah tebal isolasi yang dipelukan.. Suatu bahan yang mempunyai tebal,5 cm dan luas penampang 0, m mempunyai suhu pada satu sisi 35 o C dan sisi lain 95 o C. Suhu bidang tengah bahan itu 6 o C dan kalo yang melintasi bahan kw. uunkanlah umus untuk konduktivitas temal bahan itu sebagai fungsi suhu.