Heat Transfer Nur Istianah-THP-FTP-UB-2016

dokumen-dokumen yang mirip
Heat Transfer Nur Istianah-THP-FTP-UB-2015

PEMBEKUAN PEMBEKUAN Tujuan

Satuan Operasi dan Proses TIP FTP UB

Pembekuan. Shinta Rosalia Dewi

PEMBEKUAN PEMBEKUAN PEMBEKUAN 10/15/2012

SOLUSI ANALITIK DAN SOLUSI NUMERIK KONDUKSI PANAS PADA ARAH RADIAL DARI PEMBANGKIT ENERGI BERBENTUK SILINDER

Panas berpindah dari objek yang bersuhu lebih tinggi ke objek lain yang bersuhu lebih rendah Driving force perbedaan suhu Laju perpindahan = Driving

Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Universitas Brawijaya

Konduksi Mantap Satu Dimensi (lanjutan) Shinta Rosalia Dewi

SIMULASI ALIRAN PANAS PADA SILINDER YANG BERGERAK. Rico D.P. Siahaan, Santo, Vito A. Putra, M. F. Yusuf, Irwan A Dharmawan

ABSTRACT. i Universitas Kristen Maranatha

Unit Operation and Process Heat Transfer

RESPONSI MATA KULIAH: DASAR KETEKNIKAN PENGOLAHAN

METODOLOGI PENELITIAN

1. BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

PEMBEKUAN PEMBEKUAN PEMBEKUAN 10/4/2012

PENGARUH MODIFIKASI BOUNDARY CONDITION PADA STAMP-TYPE SENSOR TERHADAP DISTRIBUSI TEMPERATUR SKRIPSI

HEAT TRANSFER. In FOOD PROCESSING

PERPINDAHAN PANAS Konduksi, Konveksi, Radiasi YUSRON SUGIARTO

Scale-Up of Food Process

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

PERBANDINGAN KOMPETENSI ANTARA KURIKULUM KTSP DENGAN IGSE (Physics Science) Heru Kuswanto. Kompetensi Dasar

BAB III PERANCANGAN.

DAFTAR ISI. KATA PENGANTAR... i. ABSTRAK... iv. DAFTAR ISI... vi. DAFTAR GAMBAR... xi. DAFTAR GRAFIK...xiii. DAFTAR TABEL... xv. NOMENCLATURE...

SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Oleh : JOKO SUPRIYANTO NIM. I

PENGUKURAN KONDUKTIVITAS TERMAL LOGAM DENGAN METODE TRANSIEN

PEMBUATAN PERANGKAT LUNAK UNTUK PREDIKSI SIFAT TERMODINAMIKA DAN TRANSPORT CAMPURAN TERNER HIDROKARBON

SOLUSI ANALITIK MASALAH KONDUKSI PANAS PADA TABUNG

BAB II DASAR TEORI 2.1 Pasteurisasi 2.2 Sistem Pasteurisasi HTST dan Pemanfaatan Panas Kondensor

Pengolahan dengan Suhu Tinggi

FISIKA THERMAL II Ekspansi termal dari benda padat dan cair

ANALISIS DAN SIMULASI DISTRIBUSI PANAS PADA HEAT SINK PROCESSOR CPU DENGAN COMSOL MULTIPHYSICS

KAJIAN EKSPERIMENTAL NILAI KONDUKTIVITAS THERMAL DAN PANAS SPESIFIK BEBERAPA JENIS IKAN

Konduksi Mantap 2-D. Shinta Rosalia Dewi

Pindah Panas 8/24/2011

Pengaruh Tebal Isolasi Termal Terhadap Efektivitas Plate Heat Exchanger

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

BASIC THERMODYNAMIC CONCEPTS

BAB II LANDASAN TEORI

Simulasi Konduktivitas Panas pada Balok dengan Metode Beda Hingga The Simulation of Thermal Conductivity on Shaped Beam with Finite Difference Method

PERMODELAN PERPINDAHAN MASSA PADA PROSES PENGERINGAN LIMBAH PADAT INDUSTRI TAPIOKA DI DALAM TRAY DRYER

BAB VI. KONDUKSI TRANSIENT

P I N D A H P A N A S PENDAHULUAN

Referensi. Penilaian. Pokok Bahasan 9/26/2012. Dewi Maya Maharani, STP, M.Sc. Quiz 20% Tugas 20% UTS 20% UAS 20% Praktikum 20%

TUGAS SARJANA. ANALISA PENGARUH BAHAN CETAKAN PADA PENGECORAN PADUAN Al- Cu TERHADAP WAKTU PENDINGINAN DAN SIFAT MEKANIS CORAN

III. METODE PENDEKATAN

ANALISIS PERHITUNGAN LAJU PERPINDAHAN PANAS ALAT PENUKAR KALOR TYPE PIPA GANDA DI LABORATORIUM UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 JAKARTA

SIMULASI DISTRIBUSI TEMPERATUR PADA SUATU RUANGAN BERATAP GENTENG BERBAHAN KOMPOSIT PLASTIK-KARET MENGGUNAKAN ANSYS FLUENT

Introduction to Thermodynamics

PENENTUAN DIFUSIVITAS PANAS DALAM BENTUK CINCIN (RING) Budi Santoso Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5 No. 2 (2016) ISSN: ( Print) B-659

KECUKUPAN PROSES STERILISASI KOMERSIAL: Pemahaman dan perhitungannya 2. METODA FORMULA

Pemodelan Solidifikasi untuk Proses Pembekuan Air dengan Geometri Cetakan Es Bujur Sangkar dan Persegi Panjang

Studi Eksperimental Efektivitas Penambahan Annular Fins pada Kolektor Surya Pemanas Air dengan Satu dan Dua Kaca Penutup

Termodinamika. Energi dan Hukum 1 Termodinamika

BAB IV HASIL DAN ANALISA

BAB II DASAR TEORI. ke tempat yang lain dikarenakan adanya perbedaan suhu di tempat-tempat

ANALISIS KINERJA COOLANT PADA RADIATOR

LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING

PENINGKATAN EFISIENSI PRODUKSI MINYAK CENGKEH PADA SISTEM PENYULINGAN KONVENSIONAL

ANALISA ALIRAN FLUIDA DAN DISTRIBUSI TEMPERATUR DI SEKITAR SUMBER PANAS DI DALAM SEBUAH CAVITY DENGAN METODE BEDA HINGGA

PEMODELAN DAN SIMULASI PERPINDAHAN PANAS PADAKOLEKTOR SURYA PELAT DATAR

Lampiran 1. Produksi Kayu Bulat oleh Perusahaan Hak Pengusahaan Hutan Menurut Jenis Kayu, Lampiran 2. System pengeringan kayu Meranti

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN

Lampiran A: Gambar Bagian- bagian dari Alat Penukar Kalor Berdasarkan Standar TEMA

BAB III PERANCANGAN EVAPORATOR Perencanaan Modifikasi Evaporator

Referensi. Penilaian. Pokok Bahasan 9/12/2012. Dewi Maya Maharani, STP, M.Sc. Quiz 20% Tugas 20% UTS 20% UAS 20% Praktikum 20%

PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA

Electric Field. Wenny Maulina

perubahan baik fisik maupun kimiawi yang dikehendaki ataupun yang tidak dikehendaki. Di samping itu, setelah melalui proses pengolahan, makanan tadi

RANCANG BANGUN HEAT EXCHANGER TUBE NON FIN SATU PASS, SHELL TIGA PASS UNTUK MESIN PENGERING EMPON-EMPON

Taufik Ramuli ( ) Departemen Teknik Mesin, FT UI, Kampus UI Depok Indonesia.

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 1, (2016) ISSN: ( Print) B13

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Karakteristik Material Absorber Kolektor Surya Pelat Datar

DOSEN PEMBIMBING : PROF. Dr. Ir. DJATMKO INCHANI,M.Eng. oleh: GALUH CANDRA PERMANA

Prinsip Kecukupan Proses Thermal

BAB II LANDASAN TEORI

KAJI EKSPERIMENTAL POLA PENDINGINAN IKAN DENGAN ES PADA COLD BOX. Rikhard Ufie *), Stevy Titaley **), Jaconias Nanlohy ***) Abstract

TOPIK: PANAS DAN HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA. 1. Berikanlah perbedaan antara temperatur, panas (kalor) dan energi dalam!

PERANCANGAN TANGKI PEMANAS AIR TENAGA SURYA KAPASITAS 60 LITER DAN INSULASI TERMALNYA

Sistem Kontrol Temperatur Air pada Proses Pemanasan dan Pendinginan dengan Pompa sebagai Pengoptimal

BAB III DESAIN SISTEM REFRIGERASI ADSORPSI

INVESTIGASI KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS PADA DESAIN HELICAL BAFFLE PENUKAR PANAS TIPE SHELL AND TUBE BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

ANALISA DESAIN DAN PERFORMA KONDENSOR PADA SISTEM REFRIGERASI ABSORPSI UNTUK KAPAL PERIKANAN

BAB II LANDASAN TEORI

Perpindahan Panas Konveksi. Perpindahan panas konveksi bebas pada plat tegak, datar, dimiringkan,silinder dan bola

DINAMIKA PROSES PENGUKURAN TEMPERATUR (Siti Diyar Kholisoh)

BAB II LANDASAN TEORI

ANALISA NUMERIK DISTRIBUSI PANAS TAK TUNAK PADA HEATSINK MENGGUNAKAN METODA FINITE DIFFERENT

HARDENING BAJA AISI 1045 MENGGUNAKAN GEL ALOE VERA SEBAGAI MEDIA PENDINGIN

Prinsip Kecukupan Proses Thermal

ITP730 Faktor-Faktor Kritis pada Proses Sterilisasi dengan Retort (Form FDA 2541 dan FDA 2541a)

BAB II DASAR TEORI. Elektroforesis adalah pergerakan molekul-molekul kecil yang dibawa oleh

T p = 84 0 C, T c = C. h ra = h ra = W/m 2.K. h c = v. T langit = (T udara ) 3/2. h rc = V angin = 1.

BAB IV PENGOLAHAN DATA

STUDI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI COOLING PAD BERBAHAN SUMBU KOMPOR DENGAN PENAMBAHAN VARIASI DUCTING BERBENTUK SILINDER DAN BALOK ABSTRAK

Lampiran 1. Perhitungan kebutuhan panas

Laporan Tugas Akhir 2012 BAB II DASAR TEORI

PENGUJIAN KOLEKTOR SURYA PLAT DATAR UNTUK PEMANAS AIR LAUT DENGAN MEMBANDINGKAN PERFORMANSI KACA SATU DENGAN KACA BERLAPIS KETEBALAN 5MM SKRIPSI

Transkripsi:

Heat Transfer

Unsteady-state heat transfer Temperature is changing with time, it is a function of both location and time It was in such as process: food pasteurization, sterilization, refrigeration/chilling/cooling

Introduction 9

Unsteady state heat transfer In another words, in unsteady transient heat conduction, temperature is a function of both time and spatial coordinates By using Fourier s Equation governs the temperature response of a body, and Thermal Energy equation (first law of thermodynamics for closed system), one can fined the thermal conductivity of any body by recording temperature change of its center with the time. Rate of heat transfer by conduction from the center of the body out side or in opposite direction can be describe by Fourier s Law 11

Unsteady state heat transfer When the body is a metal semi infinite slab or cylinder or sphere, for one-dimensional case the combination equation is: Where for slab m=0 for cylinder m=1 for sphere m=2 From thermodynamics definition of the thermal diffusivity The general equation may be modified to: 12

Biot Number T i T s T T i Conduction T s R T s Convection T Where Bi<0.1 T s This Figure shows Meaning of Biot number value (the relation between Biot number value and the temperature gradient of any solid object). T i Bi>>1 Bi=1 T 13

Three cases for unsteady-state heat transfer N Bi < 0.1 : negligible internal resistance to heat transfer 0.1 < N Bi < 40 : finite internal and surface resistance to heat transfer N Bi > 40 : negligible surface resistance to heat transfer 14

Low Biot Number less than 0.1 This indicates that the thermal resistance is negligible compared to the convection resistance and T i T s and the solid may have a uniform temperature. This phenomenon is called (Lumped Thermal Capacity). Where in this case the heat transfer by convection from the surface will balance the change of the internal energy of the solid. At initial conditions t = 0 T = T i the integration of of the above eq. T -T T i -T = e - h rc p R t 1 G 15

G = rc p R h Time constant T T = e T i T t Γ This equation shows that the solid body temperature approaches the surrounding temperature T exponentially, which means that the solid temperature change rapidly at the beginning and slowdown after. For a big value of (1/ ) the solid reach T in very short time (very high conducting material). Fourier modules (Fo) If we rearrange the exponent term in the above equation t Γ = ht ρc p R = hr k Fo = a R 2 t k ρc p R 2 t Fourier number (Fo) 15

Contoh soal [4] 16

17

18

0.1 <N Bi < 40 Finite internal and surface resistances to heat transfer Y = ϴ X = Bi*Ʈ 19

Unsteady State (dimensionless) Y X Y T T 1 1 t T T 2 R k Cp 0 f ( X, n, m) k m hr x n R T 1 = suhu medium (K) T 0 = suhu awal (K) T = suhu akhir (K) = difusivitas termal t = waktu (detik) k = konduktivitas panas (W/m.K) h = koefisien transfer panas (W/m 2.K) = densitas (kg/m 3 ) c p = panas spesifik (J/kg.K) x = posisi dari pusat (m) R = dimensi relatif (1/2 ketebalan) (m) 20

(T a T) (T a T i ) 1/N Bi N Fo = t / D 2

(T a T) (T a T i ) 1/N Bi N Fo = t / D 2

(T a T) (T a T i ) 1/N Bi N Fo = t / D 2

Gurney-Lurie Chart For calculation of temperature at any position of the object, Gurney-Lurie Chart can be used. 21

position X t 2 x 1 t

Contoh soal [5] Daging berbentuk persegi dengan ketebalan 2.54 cm mempunyai suhu awal 10 C dimasak dalam oven dengan suhu 177 C sehingga suhu pusat mencapai 121 C. Koefisien konveksi diasumsikan konstan sebesar 25.6 W/m 2.K. Hitung waktu yang diperlukan! Konduktivitas panas sebesar 0.69 W/m.K dan difusivitas panas sebesar 5.85x10-4 m 2 /jam. 24

Unsteady State (dimensionless) Y X Y T T 1 1 t T T 2 R k Cp 0 f ( X, n, m) k m hr x n R T 1 = suhu medium (K) T 0 = suhu awal (K) T = suhu akhir (K) = difusivitas termal t = waktu (detik) k = konduktivitas panas (W/m.K) h = koefisien transfer panas (W/m 2.K) = densitas (kg/m 3 ) c p = panas spesifik (J/kg.K) x = posisi dari pusat (m) R = dimensi relatif (1/2 ketebalan) (m) 20

Contoh soal [5] 24

Latihan soal [2] Produk butter dengan ketebalan 92,4 mm yang mempunyai suhu 277,6 K ditempatkan dalam ruangan bersuhu 297,1 K. Bagian samping dan bawah kontainer butter dianggap terisolasi, sedangkan bagian permukaan atas berhubungan dengan udara luar. Koefisien konveksi sebesar 8,52 W/m 2. Hitung suhu pada permukaan atas, pada jarak 25,4 mm di bawah permukaan dan pada bagian tengah dari butter setelah 5 jam dibiarkan di udara luar. k butter 0,197 W/m.K, cp = 2300 J/kg.K, = 998 kg/m 3 25

x= 4.62 cm 9.24 cm x= 4.62-2.54=2.08cm

Finite objects 26

Finite object 27

Finite object (Two or three dimension) Y x = T 1 - T x dengan X x dan m x T 1 T 0 Y y = T 1 - T y dengan X y dan m y T 1 T 0 Y z = T 1 - T z dengan X z dan m z T 1 T 0 Y x,y,z = (Y x )(Y y )(Y z ) )= T 1 T x,y,z T 1 T 0 28

Contoh soal [6] Kaleng silinder berisi softdrink mempunyai diameter 4,8 cm dan suhu awal 27 C. Kaleng ini disterilkan dalam retort dan dikenai uap dengan suhu 177 C. Hitung suhu di pusat kaleng selama pemanasan 45 menit jika bagian atas dan bawah kaleng terisolasi. Koefisien transfer panas dari uap sebesar 4540 W/m 2.K. Sifat fisik dari softdrink adalah sebagai berikut; k 0,48 W/m.K dan 2,007 x 10-7 m 2 /s. 29

Contoh soal [6] 30

Latihan soal [3] Kaleng silinder berisi puree mempunyai diameter 2,68 in dan tinggi 4 in serta suhu 85 F. Kaleng ini disterilkan dalam retort dan dikenai uap dengan suhu 240 F. Hitung suhu di pusat kaleng selama pemanasan 45 menit. Koefisien transfer panas dari uap sebesar 4542 W/m 2.K. Sifat fisik dari puree adalah sebagai berikut; k 0,830 W/m.K dan 2,007 x 10-7 m 2 /s. 31

Latihan soal [4] Estimate the time when temperature at the geometric center of a 6 cm diameter apple held in 2 C water stream reaches 3 C. The initial uniform temperature of the apple is 15 C. The convective heat transfer coefficient in water surrounding the apple is 50 W/m 2 C. The properties of the apple are thermal conductivity k = 0.355 W/m C, specific heat Cp = 3.6 kj/kg C, and density = 820 kg/m 3. 32

Latihan soal [5] Estimate the temperature at the geometric center of a food product contained in a 303X406 can exposed to boiling water at 100 C for 30 min. The product is assumed to heat and cool by conduction. The initial uniform temperature of product is 35 C. The properties of the food are thermal conductivity k = 0.34 W/m C, specific heat Cp = 3.5 kj/kg C, and density = 900 kg/m 3. The convective heat transfer coefficient for boiling water is estimated to be 2000 W/m 2 C. 34

TUGAS 1. Karkas daging mempunyai nilai 1073 kg/m 3, cp 3,48 kj/kg.k, dan k 0,498 W/m.K. Daging berbentuk lempeng mempunyai ketebalan 0,203 m dan suhu awal 37.8 C didinginkan sehingga suhu pusat mencapai 10 C. Udara dingin bersuhu 1,7 C dan mempunyai nilai h 39,7 W/m 2.K digunakan untuk mendinginkan. Hitung waktu yang diperlukan. 39

2. Daging berbentuk persegi panjang dengan ketebalan 4 cm dengan suhu awal 8 C dimasak dengan menggunakan oven bersuhu 185 C hingga mencapai suhu pusat 121 C. Koefisien konveksi diasumsikan konstan dengan nilai sebesar 25,6 W/m 2.K. Nilai konduktivitas panas sebesar 0,69 W/m.K dan nilai difusivitas panas ( ) sebesar 5,85 x 10-4 m 2 /jam. Hitung waktu yang diperlukan untuk proses di atas! 40

3. Pipa baja berisi uap air mempunyai diameter luar 95 mm dan nilai k sebesar 45 W/m.K. Pipa ini dilapisi dengan 75 mm isolator yang mempunyai nilai k 0,043 W/m.K. Dua termokopel ditempatkan pada antarmuka antara dinding pipa dan isolator serta pada permukaan luar isolator dan menunjukkan suhu berturut-turut 125 C dan 35 C. Hitung kehilangan panas yang terjadi per meter pipa. 41

THANKS FOR YOUR ATTENTION The best person is one give something useful always