TUGAS II

PROSES TRANSFER DALAM LINGKUNGAN

MARYA AGUSTIN

14/372667/PTK/09859

PROGRAM PASCASARJANA

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2014 – 2015

TUGAS II

Sebuah bejana pemanas cairan menggunakan pemanas yaitu api, volume cairan (v) : 2 liter dengan

densitas (𝛒): 0,9 g/cm3 memiliki kapasitas panas C: 0,8 cal/g.oC, dimana suhu udara pada saat itu

Tu: 30 oC, dan suhu api yang diganakan sebagai pemanas Ta: 1200 oC, dengan luas penampang

udara Au: 1100 cm2 dan luas penampang api Aa: 400 cm2. Bejana yang digunakan memiliki tebal x:

0,2 cm dengan koefisien perpindahan panas dalam bejana hd: 100 BTU/jam.ft2.oF, koefisien

perpindahan panas udara hu: 4 BTU/jam.ft2.oF, koefisien perpindahan panas pada api ha: 2

BTU/jam.ft2.oF. maka waktu yang digunakan untuk memanaskan cairan dari T1: 25 oC menjadi T2:

100 oC , dengan kondutivitas panas dinding k: 30 BTU/jam.ft.oF?

Diketahui data : Analisis :

v : 2 liter𝛒 : 0,9 g/cm3

C : 0,8 cal/g.oC

Tu : 30 oC

Ta : 1200 oC

Au : 1100 cm2

Aa : 400 cm2

x : 0,2 cm

hd : 100 BTU/jam.ft2.oF

hu : 4 BTU/jam.ft2.oF

ha : 2 BTU/jam.ft2.oF

T1 : 25 oC

T2 : 100 oC

k : 30 BTU/jam.ft.oF

1U a

= 1ha

+ xk+ 1hd

1U a

=12jam ft2 F❑

o

BTU+[ 0,2cm

30BTU

jam ft F❑o

x1

100mcmx3,28

ftm ]+ 1

100jam ft2 F❑

o

BTU=0,5102

jam ft2 F❑o

BTU

U a=1,9599BTU

jamft2 F❑o

1U u

= 1hd

+ xk+ 1hu

1U u

= 1100

jam ft2 F❑o

BTU+[ 0,2cm

30BTU

jam ft F❑o

x1

100mcmx3,28

ftm ]+ 1

4jam ft2 F❑

o

BTU=0,2602

jam ft2 F❑o

BTU

U u=3,8429BTU

jam ft2 F❑o

Neraca panas pada bejana pemanas :

rate of input−rate of output=rate of accumulation

Qapi−Qloss=Qacc

U a Aa (T a−T )−U u Au (T−T u )=m.C . dTdt

U a AaT a−U a AaT−U u AuT+U u AuT u=v . ρ .C .dTdt

dt=v . ρ .C . dT

(U a AaTa+U u AuT u−(U a Aa+U u Au )T )

Dimana BC : t = 0 ; T = T1

t = tp ; T = T2

∫0

t p

dt=v . ρ.C .∫T1

T2

dT

(U a AaT a+Uu AuT u−(U a Aa+Uu Au )T )

t p=v . ρ.C

(U a Aa+U u Au )ln( (U a AaT a+U u AuTu−(U a Aa+U u Au )T 1)

(U a AaT a+U u AuTu−(U a Aa+U u Au )T 2) )

U a AaT a=1,9599BTU

jamft2 F❑o .400cm2.1200 C❑

o x( 3.28 ftm )

2

x ( m100cm )

2

x1,8 F❑

o

C❑o

¿1821,8184BTUjam

U u AuTu=3,8429BTU

jamft2 F❑o .1100cm2 .30 C❑

o x ( 3.28 ftm )

2

x ( m100cm )

2

x1,8 F❑

o

C❑o

¿245,5815BTUjam

(U a Aa+U u Au )=(1,9599BTU

jamft2 F❑o .400cm2 x( 3.28 ft

m )2

x ( m100cm )

2) +(3,8429

BTUjamft2 F❑

o .1100cm2 x( 3.28 ftm )

2

x ( m100cm )

2)¿5,3912

BTU

jam F❑o

(U a Aa+U u Au )T 1=5,3912BTUjam F❑

o .25 C x1,8 F❑

o

C❑o =242,6058

BTUjam❑

o

(U a Aa+U u Au )T 2=5,3912BTUjam F❑

o .100 C x1,8 F❑

o

C❑o

❑

o

=970,4233BTUjam

ln ( (U a AaT a+U u AuT u−(U a Aa+U u Au )T 1 )(U a AaT a+U u AuT u−(U a Aa+U u Au )T 2 ))=0,5089

t p=v . ρ.C

(U a Aa+U u Au )ln( (U a AaT a+U u AuTu−(U a Aa+U u Au )T 1)

(U a AaT a+U u AuTu−(U a Aa+U u Au )T 2) )t p=

2L .0,9g

cm3.0,8

cal

g C❑o

4,805050432BTUjam F❑

o

x0,5089 x1000cm3

LxBTU

252calx

C❑o

1,8 F❑o x

60menitjam

t p=17,98 01menit

Jadi untuk memanaskan cairan dalam bejana dengan bahan bakar api, butuh waktu ± 18 menit