Contoh Soal 2 :

Udara dengan suhu 420C meniup pelat panas ukuran 35 x 89 cm dijaga suhunya pada 3200C. koefisien perpindahan kalor konveksi adalah 25 W/m2.0C. hitunglah perpindahan kalor.

Jawab :

q=hA (TW−T ∞ )

q=(25 ) (0.35mx 0.89m )(320−42)

q=2164,925W

q=2,165kW

Contoh Soal 3 :

Misalkan pelat pada contoh soal 2 terbuat dari baja karbon (1%) tebal 4 cm dan 240 W hilang dari permukaan karena radiasi. Hitunglah temperature pelat bagian dalam. (k = 43 W/m2.0C)

Jawab :

qkonduksi=qkonveksi+qradiasi

qkonveksi+qradiasi=2,165kW+0,24 kW

qkonveksi+qradiasi=2,405kW

−kA ∆T∆ x

=qkonveksi+qradiasi

∆T=(qkonveksi+qradiasi)(∆ x)

−kA

∆T=−(2,405 )(0,04)

(0,35 x0,89 )(43)=−7,18℃

Temperatur dalam pelat didapat :

∆T=T 2−T 1

T 1=T 2−∆T

T 1=320℃+7,18℃

T 1=327,18℃

Pada saat musim dingin, temperatur permukaan sebelah dalam dan luar suatu jendela kaca dengan luas 2m x 2m dan tebalnya 0,5cm adl 10ºC dan 3ºC (dijaga konstan). Jika diketahui besarnya konduktivitas termal kaca 0,78 W/m. Tentukan besarnya PP (Heat loss),dalam kJ,yg melalui

jendela kaca tersebut selama 5 jam.

Jawab :

Temperature permukaan dalam dan luar jendela kaca diketahui dan di jaga konstan. Ingin diketahui berapa panas yang di transfer dalam waktu 5 jam.

Qcond=kA ∆TL

=(0.78Wm℃)( 2x 2m2 ) (10−3 )℃

0.005m=4368W

Q=Qcond ∆ t=(4.368kJs )(5 x3600 s)=78,620kj

Sebuah lempeng baja mempunyai luas penampang 20 cm2 panjang 50 cm. Jika perubahan suhu yang terjadi antara 2 titik yang jaraknya 1 m pada lempeng baja tersebut adalah 50o C dan Konduktivitas kalor dari lempeng baja tersebut adalah 0,16 W/mK. Berapa laju perpindahan kalor?

Jawab :

laju kalor=Qt=kA

(T 2−T 1)x

¿0,16.20 .10−4 (501 )

¿1,6. 10−3W /m2

Benda hitam sempurna luas permukaannya 1 m2 dan suhunya 27 ºC. Jika suhu sekelilingnya 77 ºC, hitunglah: a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

Jawab :

Benda hitam, maka e=1

a. Kalor yang diserap per satuan waktu

¿eσ (T 24−T 14 )=1x 5,67.10−8 (3504−3004 )=391,72watt /m2

b. R= QA . t

=391,72 x1 x3600=1.410 .120 joule

Udara dingin pada temperatur 10°C dipaksakan melalui plat tipis yang memiliki temperatur 40°C. Koefisien perpindahan kalor (h) = 30 W/(m2. °C).Tentukan laju aliran dari plat ke udara melalui plat dengan luas permukaan A = 2 m2.PenyelesaianDiberikan: Tf = 10°C, Tw = 40°C, dan h = 30 W/(m2.°C).

Kemudian aliran kalor yang melalui luasan A = 2 m2 menjadi:

Udara atmosfir pada temperatur 10°C melaju dengan kecepatan 5 m/s melalui tabung berdiameter luar (outside diameter = OD) 1 cm dan panjang 5 m dimana bagian permukaan dipertahankan pada temperatur 110°C, sebagaimana diilustrasikan pada gambar dibawah. Tentukan laju aliran kalor dari permukaan tabung ke udara atmosfir.Penyelesaian:

Perpindahan kalor pada luasan A yang berada di bagian permukaan luar tabung

A  = .D.L    =  x 0,01 m x 5 m    = 0,05  = 0,157 m2

Untuk konveksi paksa yang melewati diameter tabung D = 0,01 m dengan Vm = 5 m/s, koefisien perpindahan kalor diantara permukaan luar dengan udara atmosfir seperti ditunjukkan dalam tabel 1.1 dimana h = 85 W/(m2.°C). Persamaan 1.3 digunakan untuk menghitung fluks kalor, diketahui Tf = 10 °C, Tw = 110°C, dan h = 85 W/(m2.°C), sehingga q diperoleh dengan :

q =  h (Tw  - Tf)        = 85 W/(m2.°C) x (110 - 10) °C = 8500 W/m2

Laju aliran kalor yang melewati  A = 0,05  m2   menjadi :

Q = q.A    = 8500 W/m2 x 0,05  m2

    = 1335,18 W = 1,335 kW