P I N D A H P A N A S PENDAHULUAN RINI YULIANINGSIH APA ITU PINDAH PANAS? Pindah panas adalah ilmu yang mempelajari transfer energi diantara benda yang disebabkan karena perbedaan suhu Termodinamika digunakan untuk memprediksi jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah sistem dari suatu kesetimbangan ke kesetimbangan lain Pindah panas digunakan untuk memprediksi seberapa cepat perubahan akan terjadi sejak sistem dalam kondisi tidak setimbang 1
Tujuan Mata Kuliah Pindah Panas - Mengetahui dan memahami pengertian pindah panas, sebagai dasar pengetahuan teknik dibidang teknologi pertanian (TP) - Memahami mekanisme pindah panas konduksi, konveksi dan radiasi, (pindah panas pada geometrik benda berbeda, benda pejal, konduksi kondisi mantap, konveksi paksa, konveksi bebas). - Dapat menentukan laju pindah panas pada material makanan dan non makanan Contoh Aplikasi Pindah Panas 2
BAGAIMANA PANAS BISA DI TRANSFER? Konveksi Konduksi Radiasi 1. Panas konduksi: Panas mengalir melalui material statis 2. Panas konveksi: Panas mengalir melalui media yang bergerak atau terbawa oleh medium yang bergerak (fluida) 3. Panas radiasi: Panas berpindah melalui ruang dengan atau tanpa media 3
PANAS KONDUKSI Laju pindah panas dt Q ka dx Dimana T = Temperatur pada suatu titik pada dinding ( o C) x = Ketebalan dinding (m) A = Luas penampang melintang (m 2 ) k = Konduktivitas Thermal (W/m o C) Q = Aliran panas (W) Konduktor dan Isolator Beberapa bahan menghantar panas lebih baik dari yang lain Bahan yang mentransfer panas secara bagus disebut konduktor (Logam) Bahan yang menghentikan perpindahan panas disebut Isolator (styrofoam, wool, fiberglass). 4
KONDUKTIVITAS THERMAL Silver 410 W/m. C 237 Btu/h.ft. F Copper 385 W/m. C 223 Btu/h.ft. F Diamond 2300 W/m. C 1329 Btu/h.ft. F Quartz 41.6 W/m. C 24 Btu/h.ft. F Sandstone 0.78 W/m. C 0.45 Btu/h.ft. F Metals Nonmetallic solids Ammonia 0.147 W/m. C 0.085 Btu/h.ft. F Water 0.556 W/m. C 0.327 Btu/h.ft. F Hydrogen 0.175 W/m. C 0.101 Btu/h.ft. F Air 0.0206 W/m. C 0.0119 Btu/h.ft. F Liquids Gases Konduktivitas Thermal tergantung pada suhu 5
PANAS KONVEKSI Laju pindah panas Q hadt Dimana h = Koefisien pindah panas Proses perpindahan energi : 1. Panas akan mengalir secara konduksi dari permukaan ke partikel-partikel fluida yang berbatasan 2. Energi akan menaikkan suhu dan energi dalam partikel-partikel fluida ini 3. Partikel-partikel fluida akan bergerak ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam fluida dimana mereka akan bercampur, dan memindahkan sebagian energi ke partikel fluida lainnya. 6
Pindah panas konveksi alami Pindah panas konveksi paksa Contoh konveksi dalam teknik pertanian 7
Koefisien Pindah Panas Konveksi Konveksi bebas Vertical plate 0.3m high in air 4.5 W/m 2. C 0.79 Btu/h.ft 2. F Horizontal cylinder, 2-cm diameter, in air 6.5 W/m. C 1.14Btu/h.ft. F Konveksi paksa Airflow at 2m/s over 0.2-m square plate 12 W/m 2. C 2.1 Btu/h.ft 2. F Airflow at 2m/s over 0.2-m square plate 75 W/m. C 13.2 Btu/h.ft. F Air mendidih In a pool or container 2,500-35,000 W/m 2. C 400-600 Btu/h.ft 2. F Kondensasi uap air Vertical surfaces 4,000-11,300W/m 2. C 700-2,000 Btu/h.ft 2. F PANAS RADIASI Energi ditransfer dalam bentuk gelombang atau partikel 4 Q A( T 1 T = konstanta Stefan-Boltzman ; 5,669 x 10-8 W/m 2 K 4 A = luas permukaan, m 2 T = suhu permukaaan, K = Emisivitas Q = laju pindah panas radiasi 4 2 ) 8
Tiga Model Pindah Panas Energy radiasi Lingkungan pada T s Q ( ) Aliran, T conv ha Tw T Panas yang dikonduksi melalui plat dipindahkan dari permukaan plat melalui kombinasi konveksi dan radiasi. dt KA ha( Tw T ) A( T dy wall T w Panas dikonduksi melalui plat 4 w T 4 s ) 17 DIMENSI DAN SATUAN Satuan simbol English SI Aliran panas Q BTU/h W Fluks panas per luasan q BTU/h.ft 2 W/m 2 Konduktivitas termal k BTU/h.ft.ºF W/m 2. ºC Temperature T ºF ºC Panjang L ft m 9
SILABUS Pendahuluan Konduksi Mantap 1 dimensi Konduksi Mantap 1 dimensi benda komposit (2 x) Konduksi mantap 2 dimensi (2 x) Presentasi (Tugas Kelompok) RYN : 25 % DFA : 25 % NKM : 25 % WAN : 25 % PENILAIAN 10
Referensi Kreith F et al., 1999, Mechanical Engineering Handbook; Chapter Heat and Mass Transfer, CRC Press LLC Holman JP, Heat Transfer, McGraw Hill Singh R.P, Heldman. Introduction to Food Engineering. Mc Graw Hill. THANK YOU 11