lap pen HC fix

LAPORAN PENDAHULUAN

LABORATORIUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA

HEAT CONDUCTION

Kelompok : 3

RUMIYATI 03101003009

SILFIA DAHNIA 03101003017

ROBBY OLSAN 03101003034

REZA FAHLEVI 03101003017

CANDRA PERDMAEAN 03101003017

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDERALAYA

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perpindahan panas banyak didapati dalam disiplin ilmu teknik kimia.

Pengetahuan mengenai mekanisme perpindahan panas mutlak diperlukan untuk

dapat memahami peristiwa-peristiwa yang berlangsung di dalam pemanasan,

pendinginan, pengeringan, destilasi, evaporasi, kondensasi dan lain-lain. Ada tiga

cara perpindahan panas yaitu konveksi, konduksi dan radiasi.

Pada tahun 1822, Joseph Fourier telah merumuskan hukum yang berkenaan

dengan proses perpindahan panas secara konduksi. Tinjauan terhadap peristiwa

konduksi dapat diambil dengan berbagai cara, yang pada prinsipnya bersumber

dari hukum Fourier dan mulai dari subyek yang sederhana mulai dari sebatang

hingga untuk berbagai macam logam. Dalam peristiwa konduksi ini terdapat

beberapa faktor yang berpengaruh seperti pengaruh luas penampang, luas

permukaan kontak, adanya insulasi, pengaruh geometri dan lain-lain.

Percobaan ini dimaksudkan untuk membuktikan penerapan hukum Fourier pada

berbagai variasi kondisi percobaan.

Konduksi merupakan suatu peristiwa perpindahan energi atau interaksi dari

molekul-molekul suatu substance dimana terjadinya perpindahan panas dalam

bentuk likuid, gas, padat tanpa adanya perpindahan partikel-partikel dalam bahan

tersebut melalui medium tetap.

Perpindahan panas terjadi karena perbedaan temperatur driving force dan

aliran panas dari daerah bertemperatur panas ke temperatur rendah, dimana dasar

dari mekanisme perpindahan panas adalah yaitu secara konduksi, konveksi, dan

radiasi. Konduksi merupakan perpindahan panas dari temperatur tinggi ke

temperatur rendah dalam satu medium (padat, cair dan gas). Konveksi adalah

suatu perpindahan (fenomena makroskopik) yang berlangsung bila ada gaya yang

bekerja pada partikel atau ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan

gaya gesekan. Sedangkan radiasi adalah perpindahan energi melalui ruang oleh

gelombang-gelombang elektromagnetik. Joseph Fourier merupakan salah seorang

yang telah mempelajari proses perpindahan panas secara konduksi dan

merumuskan hukumnya yang berkaitan dengan konduksi.

Tinjauan terhadap peristiwa konduktif dapat diambil dengan berbagai

macam cara (yang pada prinsipnya berakar pada hukum Fourier), mulai dari

subjek yang sederhana yaitu hanya sebatang logam (composite bar). Banyak

faktor yang mempengaruhi peristiwa konduksi. Diantaranya pengaruh luas

penampang yang berbeda, pengaruh geometri, pengaruh permukaan kontak,

pengaruh adanya insulasi ataupun pengaruh-pengaruh lainnya.

Kesulitan dalam membuktikan penerapan Hukum Fourier untuk berbagai

variasi kondisi percobaan. Oleh karena itu pada percobaan ini diatur sedemikian

rupa, yakni dengan dilakukan dalam empat tipe percobaan yang tentunya dengan

menggunakan rumus-rumus yang berbeda dan dengan asumsi-asumsi yang sesuai.

1.2. Permasalahan

1) Bagaimanakah kesesuaian antar Q supply dengan Q hasil perhitungan dari

rumus Fourier, mulai dari peristiwa konduksi untuk satu jenis logam sampai

untuk komposisi logam.

2) Bagaimanakah pengaruh perubahan cross sectional area pada frofil temperatur

dan termasuk untuk menghitung koefisien perpindahan panas overall untuk

masing-masing sistem konduksi.

3) Bagaimanakah mekanisme konveksi sebagai perpindahan panas pada liquid

atau gas melalui gerakan molekul-molekulnya dan pengaruh perbedaan

temperatur.

1.3. Tujuan

1) Mengetahui prinsip dan cara kerja heat conduction apparatus

2) Mengetahui mekanisme dasar heat transfer khususnya secara konduksi

3) Mengetahui cara menghitung nilai konduktivitas termal (k) suatu material

4) Mengetahui penerapan hukum fourier pada panas konduktif

5) Mengetahui aplikasi dari heat conduction apparatus di lapangan

1.4. Hipotesa

1) Hukum Fourier berlaku untuk perpindahan panas sistem konduksi pada zat

padat, zat cair dan gas.

2) Zat yang memiliki daya hantar panas atau thermal conductivity tinggi akan

mempunyai heat transfer rate yang tinggi pula.

3) Panas yang didapat dari perhitungan tidak akan berbeda jauh dengan panas

yang disupply dari sumber arus.

1.5. Manfaat1) Untuk mengetahui dan membuktikan aplikasi dari hukum Fourier pada sistem

konduksi.

2) Dapat memahami prinsip kerja alat heat conduction apparatus.

3) Untuk mengetahui faktor-faktor yang dapat mempengaruhi perpindahan panas

suatu bahan.

4) Dapat membaca temperatur untuk setiap supply panas pada sistem konduksi

linear dan radial.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Mekanisme Perpindahan Panas

Bila dua benda yang suhunya berbeda berada dalam kontak termal, maka

kalor akan mengalir dari benda ayang suhunya lebih tinggi ke benda yang

suhunya lebih rendah. Aliran netto selalu berlangsung menurut arah penurunan

suhu. Perpindahan panas dapat terjadi oleh satu atau lebih dasar mekanisme

perpindahan panas, yaitu :

2.1.1. Konduksi

Dalam konduksi, panas dapat dikonduksi melalui solids, liquids, dan gases.

Panas dikonduksikan oleh perpindahan energi gerak molekul-molekul yang

berdekatan. Dalam gas ”hotter” molekul, yang mana memiliki energi kinetik yag

lebih besar memberi energinya ke molekul yang terdekat yang berada pada level

terendah. Perpindahan jenis ini hadir dalam beberapa tingkat pada semua solids,

gases atau liquids yang mana berada pada gradien temperatur tertentu.

Dalam konduksi, energi juga dapat dipindahkan oleh elektron bebas, yang

mana juga cukup penting pada material solid. Contoh perpindahan panas secara

konduksi yaitu perpindahan pans melalui dinding heat exchangers atau sebuah

refrigerator, perlakuan panas pada steel forgins, pendinginan tanah sepanjang

musim dingin, dan lain-lain.

2.1.2. Konveksi

Bila arus atau partikel-partikel makroskopik fluida melintas suatu

permukaan tertentu seperti umpamanya, bidang batas atau volume kendali, arus

itu akan ikut membawa serta sejumlah entalpi tertentu. Aliran entalpi ini disebut

aliran konveksi kalor atau singkatnya konveksi. Oleh karena konveksi itu

merupakan suatu fenomena mikroskopik, ia hanya berlangsung bila ada gaya

yang bekerja pada partikel atau ada arus fluida yang dapat membuat gerakan

melawan gaya gesekan.

Konveksi sangat erat kaitannya dengan mekanika fluida. Bahkan secara

termodinamika, konveksi itu dianggap bukan sebagai aliran kalor, tetapi sebagai

fluks entalpi. Contoh konveksi ialah perpindahan entalpi oleh pusaran-pusaran

(eddy) aliran turbulen dan oleh arus udara panas yang mengalir melintas dan

menjauhi radiator (pemanas) biasa.

2.1.3. Radiasi

Radiasi adalah istilah yang digunakan untuk perpindahan energi melalui

ruang oleh gelombang-gelombang elektromagnetik. Jika radiasi melalui ruang

kosong, ia tidak ditranformasikan menjadi kalor atau bentuk-bentuk lain energi,

dan ia tidak pula akan terbelok dari lintasannya. Tetapi sebaliknya, bila terdapat

zat pada lintasannya, radiasi itu akan mengalami transmisi (diteruskan), refleksi

(dipantulkan), dan absorbsi (diserap). Hanya energi yang diserap itu saja yang

muncul sebagai kalor, dan transformasi itu bersifat kuantitatif.

Sebagai contoh , kuarsa lebur akan meneruskan hampir semua radiasi yang

menimpanya, permukaan buram, mengkilap atau cermin memantulkan sebagian

besar radiasi yang jatuh padanya, sedangkan permukaan hitam atau yang tidak

mengkilap akan menyerap kebanyakan radiasi yang diterimanya, dan mengubah

energi yang diserapnya itu secara kualitatif menjadi kalor.

2.2. Konduksi

Peristiwa konduksi adalah salah satu bentuk peristiwa perpidahan panas

yang berupa energi yang terjadi karena adanya interaksi dari molekul-molekul

suatu substansi dimana terjadi perpindahan panas dalam bentuk liquid, gas, atau

padat tanpa adanya perpindahan partikel-partikel dalam bahan tersebut melalui

medium tetap.

Banyak peristiwa-peristiwa terjadinya konduksi yang sering kita temui,

dapat kita jadikan contoh antara lain adalah peristiwa kehilangan energi dari

ruangan yang dipanaskan terhadap udara luar melalui dinding yang memisahkan

udara dalam ruangan dengan udara luar pada suatu medium yang dingin, peristiwa

dicelupkannya besi dengan tiba-tiba kedalam air panas, peristiwa ini

menyebabkan besi tersebut menjadi panas sebagai akibat dari adanya konduksi

energi dari air panas melalui besi. Peristiwa ini dapat memindahkan energi dari

daerah panas ke daerah dingin dari substansi dengan interaksi molekuler. Dalam

fluida pertukaran energi adalah dengan persentuhan secara langsung. Dalam solid,

mekanisme yang utama adalah vibrasi lattice relatif.

Terjadinya peristiwa perpindahan energi dari suatu bagian bertemperatur

tinggi ke bagian bertemperatur rendah, disebabkan jika pada suatu benda terdapat

gradien suhu (temperatur gradient). Sehingga dapat dikatakan bahwa energi

berpindah secara konduksi (conduction) atau hantaran dan bahwa laju

perpindahan kalor itu berbanding dengan gradien suhu normal :

dimana :

q = laju perpindahan

A = Luas permukaan

= gradien temperatur ke arah perpindahan kalor

Jika dimasukkan konstanta proporsionalitas (proportionality constant) atau

tetapan kesebandingan, maka :

dimana :

q = laju perpindahan

T/x = gradien temperatur ke arah perpindahan kalor

K = konduktivitas atau hantaran termal (thermal condoctivity) benda

tersebut

A = Luas permukaan

Grafik 2.1 hubungan heat conduction

Persamaan diatas ini adalah bentuk one-dimensional dari Fourier’s law of

heat conduction, dimana T = T(x). Persamaan 1 disebut hukum Fourier tentang

konduksi kalor, yaitu menurut nama ahli matematika fisika bangsa perancis,

Joseph Fourier, yang telah memberikan sumbangan yang sangat penting dalam

pengolahan analitis masalah perpindahan kalor konduksi. Perlu dicatat disini

bahwa persamaan 1 merupakan persamaan dasar dari konduktivitas termal, dan

bahwa satuan k ialah watt per meter per derajat Celcius (dalam sistem satuan yang

menggunakan watt sebagai satuan aliran kalor).

Dengan menggunakan persamaan diatas sebagai titik awal, kita dapat

menentukan persamaan dasar yang mengatur perpindahan kalor dalam zat padat.

Bila suatu sistem satu dimensi dan berada dalam keadaan tunak (steady state),

yaitu temperatur tidak berubah menurut waktu, maka masalahnya sederhana saja,

dan kita hanya perlu mengintegralkan persamaan diatas dan mensubsitusi nilai-

nilai yang sesuai. Tetapi jika zat padat itu berubah menurut waktu atau jika ada

sumber kalor (heat source) atau sumur kalor (heat sink) dalam zat padat itu, maka

subsitusi akan menjadi lebih sulit.

Persamaan-persamaan laju yang cocok digunakan untuk menghitung jumlah

energi yang dipindahkan per unit waktu. Untuk konduksi panas, persamaan laju

dikenal sebagai hukum Fourier :

Profil suhu

qx

T

x

dimana :

= gradien suhu dalam arah normal (tegak lurus) terhadap bidang A

qx'' = Heat flux, yaitu : laju perpindahan panas dalam arah x per unit area tegak

lurus ke arah perpindahan dan proporsional dengan temperatur gradien.

k = Konduktivitas thermal, yaitu : Tetapan yang ditentukan dari eksperimen

didalam suatu medium dan tergantung pada suhu dan tekanan.

2.3. Indirect Contact

Pengertian dari Indirect Contact adalah panas pada dinding menuju fluida,

selain itu juga didalam peristiwa itu timbul pula Energi Difisasi yaitu energi yang

ditambahkan terhadap fluida yang perpindahan panasnya mengalir tergantung

pada media pipanya. Didalam ilmu teknik kimia, media pemanas tersebut terdiri

dari tiga bagian yaitu :

1. Panas Laten (Constan Wall Temperatur)

Merupakan panas yang ada di pipa sama secara keseluruhan (konstan dimana

– mana), temperatur konstan, tetapi terjadi perubahan fase.

2. Panas Sensible (Linier Wall Temperatur)

Dimana yang terjadi adalah temperatur didalam pipa berbeda/berubah dan

tidak terjadi perubahan fase.

3. Energi Listrik (Constan Wall Heat Flux)

Panas yang ditimbulkan oleh listrik pada dindingnya (pipa) menimbulkan pipa

menjadi panas yang sama

Persamaan :

P = I2 R

R = L/A

dimana :

P = Daya listrik (watt)

R = Hambatan Listrik (ohm)

I = kuat arus listrik (ampere)

L = Panjang kawat (m)

A = Luas bidang (m2)

= Massa jenis (kg/m3)

2.4. Konduksi Steady State pada One Dimensional

Kondisi steady state adalah suatu keadaan dimana variabel-variabel yang

ada pada suatu sistem tidak berubah. Pada keadaan steady state satu dimensi, kita

mengabaikan tambahan kerja dan sistem tidak dapat berubah, maka Hukum

thermodinamika I menjadi :

dimana :

= penambahan panas persatuan waktu

Dengan kata lain penambahan panas pada sistem harus seimbang dengan panas

yang hilang pada titik-titik yang hilang pada batas tersebut.

One-dimensional berarti bahwa sistem variabel seperti t, hanya berbeda

pada satu dimensi atau spasi koordinat, dinotasikan dengan x. Sesuai dengan

Hukum Fourier, asumsi sistem satu dimensi ini digunakan untuk mengembangkan

persamaan di atas ke persamaan differensial biasa yang pertama dalam x.

Sisi dinding antara inner dan outer boundary diasumsikan terisolasi. Jika

temperatur permukaan inner dan outer sama, pendekatan satu dimensi pada tiga

bentuk penting, antara lain :

1) plane slab tipis

2) Hollow cylinder panjang

3) Hollow sphere

Selain itu didalam peristiwa konduksi juga terjadi bermacam – macam kasus

persamaan konduksi, yaitu :

1. Persamaan Fourier (tanpa konversi energi dalam)

2. Persamaan Poisson (keadaan steady dengan konversi energi dalam)

3. Persamaan Laplace (keadaan steady tanpa konversi energi dalam).

2.5. Konduktivitas Thermal

Termal konduktivitas adalah proses untuk memindahkan energi dari bagian

yang panas kebagian yang dingin dari substansi oleh interaksi molecular. Dalam

fluida, pertukaran energi utamanya dengan tabrakan langsung. Pada solid,

mekanisme utama adalah vibrasi molecular. Konduktor listrik yang baik juga

merupakan konduktor panas yang baik pula. Persamaan yang berlaku untuk aliran

panas konduksi, pertama kali dinyatakan fourier, sebagai berikut :

Persamaan yang pertama kali diatas merupakan persamaan dasar tentang

konduktivitas termal. Berdasarkan rumusan itu maka kita dapat melaksanakan

pengukuran dalam percobaan untuk menentukan konduktivitas termal berbagai

bahan. Untuk gas-gas pada suhu agak rendah, pengolahan analitis teori kinetika

gas dapat dipergunakan untuk meramalkan secara teliti nilai-nilai yang diamati

dalam percobaan. Untuk meramalkan konduktivitas termal zat cair dan zat padat,

ada teori yang dapat digunakan dalam beberapa situasi tertentu, tetapi pada

umumnya, dalam zat cair dan zat padar terdapat banyak masalah yang masih

memerlukan penjelasan.

Thermal conductivity tergantung pada suhu dan ketergantungan agak kuat

untuk berbagai konstruksi dan bahan teknik lainnya. Ketergantungan ini biasanya

dinyatakan dengan suatu hubungan linier.

Akan tetapi suhu rata-rata bahan itu sering tidak diketahui. Hal ini pada

umumnya benar untuk dinding berlapis banyak, dimana halnya beda suhu

menyeluruh yang pada mulanya ditentukan. Dalam hal-hal demikian,jika data

memungkinkan, masalah ditangani dengan mengandaikan nilai-nilai yang

dianggap wajar untuk suhu-suhu antar muka, sehingga k untuk masing-masing

bahan bisa didapatkan dan fluks kalor per satuan luas dapat ditentukan. Dengan

menggunakan nilai yang didapatkan, nilai-nilai yang diandaikan untuk suhu antar

muka dapat diperbaiki dengan menerapkan Hukum Fourier pada setiap lapisan,

dimulai dengan suhu permukaan yang diketahui.

Prosedur ini dapat diulangi terus hingga didapatkan kesamaan yang

memuaskan antara suhu antar muka yang sebelumnya dengan nilai-nilai baru yang

didapatkan dari perhitungan. Distribusi untuk dinding datar yang konduktivitas

termalnya berbanding lurus dengan suhu, didapatkan secara analitis, sedangkan

perhitungan untuk dinding silinder, k tergantung secar linier pada suhu.

Mekanisme fisis konduksi energi-termal dalam zat cair secara kualitatif

tidak berbeda dari gas : namun, situasinya menjadi jauh lebih rumit karena

molekul-molekulnya lebih berdekatan satu sama lain, sehingga medan gaya

molekul lebih besar pengaruhnya pada pertukaran energi dalam proses tubrukan

molekul.

Dalam sistem satuan inggris aliran kalor dinyatakan dalam satuan termal

inggris per jam, (Btu/h), luas permukaan dalam kaki (foot) persegi, dan suhu

dalam derajat Fahrenheit. Dengan demikian satuan konduktivitas termal adalah

Btu/h . ft. oF

Konstanta kesebandingan dimiliki oleh setiap material. Dalam bentuk

matematiknya dengan menganggap bahwa temperatur bervariasi dalam arah –x

yang dinotasikan dengan :

atau

dimana :

dt/dx = Gradien temperatur dalam arah-x

A = Luas perpindahan kalor arah normal pada arah aliran kalor

qx = Laju perpindahan kalor ( Watt ),

k = Konduktivitas thermal

Hukum Fourier untuk konduksi panas ini sesuai untuk seluruh jenis solid,

liquid, dan gas. Koefisien k adalah sifat transport dari suatu material dan disebut

thermal conductivity, sesuai untuk beberapa analisa.

Kuantitas Ax adalah luas permukaan normal untuk arah x. jika T (x,y,z) adalah

suatu fungsi multi dimensi, Hukum Fourier menjadi suatu vector :

atau

dimana :

dT/dx = Gradien temperatur dalam arah-x

dT/dy = Gradien temperatur dalam arah-y

dT/dz = Gradien temperatur dalam arah-z

q = Laju perpindahan kalor


Bila bahan/material adalah isontropis maka konduktivitasnya tidak

bervariasi terhadap arah x, catatan bahwa tanda negatif pada persamaan Fourier

diatas diperoleh dari Hukum II Termodinamika untuk meyakinkan bahwa laju

panas positif dalam arah penurunan temperatur (dari daerah panas kedaerah

dingin).

Gradien suhu (temperatur gradient) yang terdapat dalam suatu bahan

homogen akan menyebabkan perpindahan energi didalam medium itu, yang

lajunya dapat dihitung dengan :

dimana :

= gradien suhu dalam arah normal (tegak lurus) terhadap bidang A

K = konduktivitas termal

Jika profil suhu didalam medium itu bersifat linier, maka gradien suhu itu

(merupakan turunan parsial) dapat diganti dengan :

dimana :

T = Gradien suhu

x = Jarak

Sifat linier seperti ini selalu ditemukan pada medium homogen yang

mempunyai k tertentu dalam perpindahan kalor benda itu termasuk titik-titik pada

permukaan benda.

Jika suhu berubah terhadap waktu, tentulah ada energi yang menumpuk atau

dikeluarkan dari benda itu. Laju penumpukan energi itu adalah :

dimana :

m = Massa zat

dT/dx = Gradien temperatur dalam arah-x

Dari proses ini, pemisahan variable dan diintegrasi persamaan Fourier dimana

arah gradien ialah x menghasilkan :

atau

dimana :



A = Luas perpindahan kalor arah normal pada arah aliran

T = Temperatur kalor

Persamaan ini dapat disusun kembali sehingga menghasilkan :

dimana :





Perhatikan bahwa tahan terhadap aliran kalor berbanding lurus dengan tebal

bahan, tetapi berbanding terbalik dengan konduktivitas termal bahan dan

berbanding terbalik dengan luas yang tegak lurus terhadap arah perpindahan kalor.

Dalam keadaan steady, laju perpindahan kalor yang masuk melalui permukaan

kiri sama dengan yang keluar dari muka kanan. Maka :

dan

Kedua persamaan ini memberikan :

dimana :





Kedua persamaan diatas menggambarkan analogi antara perpindahan kalor

konduksi dan aliran arus listrik, dan analogi ini berakar pada kesamaan antara

hukum Fourier dan hukum Ohm. Hukum Fourier dapat dengan mudah dinyatakan

sebagai :

Konduktivitas tergantung pada sifat bahan yang berbeda–beda, diantaranya :

1. Konduktivitas termal zat padat

Konduktivitas thermal logam dalam fase padat yang diketahui komposisinya

bergantung terutama pada suhu saja. Konduktivitas thermal logam dalam jangkau

suhu yang cukup luas biasanya dinyatakan dengan rumus :

K = ko ( 1 + bθ + cθ2 )

dimana :

θ = T- T rujukan dan

ko = konduktivitas pada suhu rujukan T rujukan.

Kisaran suhu ini, pada berbagai penerapan teknik, biasanya cukup kecil, biasanya

hanya beberapa ratus derajat, sehingga :

K = Ko ( 1 + h0 )

dimana :

θ = T- T rujukan dan

ko = konduktivitas pada suhu rujukan T rujukan.

k = Konduktivitas thermal pada zat padat

Konduktivitas thermal bahan yang homogen biasanya sangat bergantung pada

densitas lindak semu (aparent bulk density), yaitu massa bahan dibagi dengan

volume total.

2. Konduktivitas termal zat cair

Dalam hal ini k bergantung pada suhu, tetapi tidak peka terhadap tekanan.

Konduktivitas thermal kebanyakan zat cair berkurang bila suhu makin tinggi,

kecuali air dimana k bertambah sampai 300oF dan berkurang pada suhu yang lebih

tinggi. Air mempunyai konduktivitas thermal paling tinggi diantara semua zat-

cair, kecuali logam cair.

3. Konduktivitas termal gas

Pada suhu yang semakin tinggi pada tekanan disekitar tekanan atmosfir,

maka konduktivitas thermal akan semakin bertambah. Hampir tidak dipengaruhi

oleh tekanan jika berada pada tekanan tinggi yaitu pada saat tekanan mendekati

kritis atau lebih tinggi lagi. Adapun gas yang terpenting pada konduktivitas termal

ini ialah udara dan uap air.

2.6. Peristiwa Konduksi Untuk Sistem Radial

Sebuah dinding satu lapis, berbentuk silinder, terbuat dari bahan homogen

dengan konduktivitas termal tetap dan suhu permukaan dalam dan suhu

permukaan luar seragam. Pada jari-jari tertentu luas yang tegak lurus terhadap

aliran kalor konduksi radial adalah 2rL, dimana L adalah panjang silinder.

Contoh yamg umum untuk sistem ini adalah silinder, yang memiliki

permukaan luar dan permukaan dalam yang diekspos pada fluida yang memilki

perbedaan temperatur. Laju energi yang dikonduksikan melalui sebuah

permukaan silinder adalah

qr =

=

dimana :




dt/dx = Gradien temperatur dalam arah-x

Laju perpindahan panas qr adalah konstan pada arah radial. Kita dapat

menghitung distribusi temperatur di dalam silinder dengan memecahkan

persamaan dengan memakai asumsi bahwa k adalah konstan. Temperatur pada

arah r dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :

T(r) =

dimana :

T = Temperatur

Distribusi temperatur yang dianalogikan dengan konduksi radial pada sebuah

didinding silinder adalah tidak linier. Laju perpindahan panas pada silinder adalah

qr =

dimana :

qr = Laju Perpindahan Panas pada selinder

k = Konduktivitas thermal bahan

r = Jari jari silinder

Dari persamaan ini bentuk persamaan dari tahanan termal adalah :

Rt, cond =

dimana :

Rt, cond = Tahanan Termal

L = Ketebalan Bahan

K = Konduktivitas Termal

r = Jari jari

2.7. Perpindahan Panas Konduksi pada Dinding Berlapis

Rangkaian termal dapat digunakan juga pada sistem yang lebih kompleks,

seperti dinding berlapis, yang terdiri dari beberapa rangkaian seri dan paralel

dimana dimana setiap lapisan memiliki material yang berbeda. Laju perpindahan

panas satu dimensi untuk sistem ini dinyatakan dengan :

qx =

qx =

dimana :

qx = Laju Perpindahan Panas pada dinding berlapis

k = Konduktivitas thermal bahan

r = Jari jari silinder

L = Luas permukaan pada dinding berlapis

BAB III

METODOLOGI

3.1. Alat dan Bahan

1. Alat :

1) Power Supply

2) Stavolt

3) Heat Conduction Apparatus

4) Linier Modul dan Radial Modul

5) Pompa

6) Ember

2. Bahan :

1) Batu es dan air (sebagai pendingin)

2) Logam kuningan besar [A]

3) Logam kuningan kecil [B]

4) Stainless stell [C])

3.2. Prosedur Percobaan

1. Rangkailah komponen-komponen rangkaian Heat Conduction menjadi suatu

rangkaian lengkap dan siap digunakan

2. Hubungkan ragkaian ke arus listrik

3. Hidupkan power supply

4. Catat temperatur masuk air pendingin seketika setelah power supply

dihidupkan.

5. Atur wattmeter (kalor) sesuai yang dikehendaki untuk kedua sistem (untuk

sistem linier dan radial)

6. Tunggu beberapa menit (1 samapi 2 menit), catat nilai-nilai temperatur

sebagai berikut :

1) Untuk sistem linier : T1, T2, T3, T4, T5, T6,T7, T8, danT9

2) Untuk sistem radial : T1, T2, T3, T7, T8 dan T9

Catatan :

Pembacaan temperatur dilakukan dengan memutar temperatur selector switch.

7. Catatlah diameter masing-masing logam dan nilai ∆x

8. Ulangi seluruh langkah diatas untuk masing-masing logam dibawah ini :

1) Logam kuningan besar : sistem radial

2) Logam kuningan kecil : sistem linier

3) Stainless stell : sistem radial dan sistem linier

lap pen HC fix

Documents

Transcript of lap pen HC fix