BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Peristiwa konduksi merupakan suatu peristiwa perpindahan energi dengan

interaksi dari molekul-molekul suatu substance dimana terjadinya perpindahan panas

dalam bentuk liquid, gas, padat tanpa adanya perpindahan-partikel-partikel dalam

bahan tersebut melalui medium tetap.

Joseph Fourier adalah salah seorang yang telah mempelajari proses

perpindahan panas secara konduksi. Pada tahun 1827 ia merumuskan hukumnya yang

berkenaan dengan konduksi.

Tinjauan terhadap peristiwa konduktif dapat diambil dengan berbagaimacam

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 Tujuan

Untuk mengetahui penerapan hukum Fourier untuk kondisi linier sepanjang

logam.

Untuk mengetahui panas konduksi sepanjang composite bar dan menghitung

koefisien perpindahan panas overall.

Untuk mengetahui pengaruh perubahan geometris (cross sectional area) pada

profil temperatur sepanjang konduktor panas.

Menghitung panas konduksi untuk sistem radial dan membandingkannya dengan

Q supply.

1.3 Permasalahan

Bagaimanakah kesesuaian antar Q supply dengan Q hasil perhitungan dari rumus

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

komposisi logam.

Bagaimanakah pengaruh perubahan cross sectional area pada frofil temperatur

dan termasuk untuk menghitung koefisien perpindahan pans overall untuk

masing-masing sistem konduksi.

Bagaimanakah mekanisme konveksi sebagai perpindahan panas pada liquid atau

gas melalui gerakan molekul-molekulnya dan pengaruh perbedaan temperatur.

1.4 Hipotesa

Hukum Fourier berlaku untuk perpindahan panas sistem konduksi pada zat padat,

zat cair dan gas.

Zat yang memiliki daya hantar panas atau thermal conductivity tinggia akan

mempunyai heat transfer rate yang tinggi pula.

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

disupply dari sumber arus.

1.5 Manfaat

Untuk mengetahui dan membuktikan aplikasi dari hukum Fourier pada sistem

konduksi.

Dapat memahami prinsip kerja alat heat conduction apparatus.

Untuk mengetahui faktor-faktor yang dapat mempengaruhi perpindahan panas

suatu bahan.

Dapat membaca temperatur untuk setiap supply panas pada sistem konduksi

linear dan radial.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Rangkuman from “Heat Transfer” Frank & White, halaman 175 - 190.

4.43 Lingkaran/Bola

Persamaan yang memenuhi untuk lingkaran adalah persamaan :

T T

= . (r2 ) ...(4.45)

t r2 r r

dan yang utama pada kondisi yang sama untuk silinder berlaku persamaan 4.40 dan

4.41. Penyelesaian ini dijabarkan sebagai berikut :

T - To ro -Bi2t/ro2

= = Ci . e .sin (ir/ro) ...(4.46)

Tr - To i=1 ri

dimana :

4(sin I - I cos i)

Ci = ...(4.47)

2I - sin (2I)

Pada keadaan ini konstanta persamaan di atas menjadi :

1 - cot (I): i = horo/k ...(4.48)

4.44 Grafik Heister

Dari persamaan 4.36, 4,42 dan 4,46 yang merupakan persamaan konduksi

panas ditemukan pada tahun 1947 oleh M.P Heister. Heister menggambarkan 9

parameter grafik yang sekarang dikenal dengan grafik Heister. Geafik tersebut

menggambarakan variasi terhadap , dengan x/L (atau r/ro), t/L2 (atau t/ro2).

Pembacaan grafik ini jauh dari kebenaran, oleh karena itu kita menghubungkan

grafik dengan appendiks 9 untuk menyelesaikan suatu persoalan.

4.45 Centerline Temperatur untuk t* > 0,2

Nilai Heister tidak akan terpenuhi jika dimensionless time t* = t/L2 (atau

t/ro) lebih besar dari 0,2, bentuk tunggal persamaan yang series memenuhi

kebenaran 1%. Dari nilai terbesar pada daerah center (x = 0 atau r = 0) dimana reaksi

yang terjadi pada permukaan konveksi berlangsung secara lambat. Ini berarti bahwa

perhitungan bulk pada daerah center untuk waktu yang lama, dimana persamaan

Fourier menghasilkan :

t* > 0,2 , centerpoint,

r Cie - i2t ...(4.49)

dimana t* = t/L2 untuk lempengan dan t/ro2 untuk silinder dan lingkaran, sehingga

perbedaan temperatur pada daerah center dinyatakan dalam exponential, analog

dengan pendekatan mass-Lumped (persamaan 4.12) tetapi dengan nilai konstanta

yang berbeda konstan.

Temperatur pada nilai yang beda saling berhubungan dengan temperatur

daerah center dihubungkan dengan persamaan sederhana jika t* > 0,2

lempengan

= C cos (i x/L) ...(4.50a)

silinder

= C JO (I r/rO) ...(4.50b)

lingkaran

= C rO/ri sin(i r/rO) ...(4.50c)

Nilai Ci dan i diperoleh dari persamaan (4.37 & 4.38),(4.43 & 4.44) atau (4.47 &

4.48) dan ditabelkan dalam tabel 4.3 versus Biot Number dalam tabel 4.1 dan

tergambar pada gambar 4.7. Biot Number harganya sama dengan hOL/k untuk

lempengan dimana L adalah half - thickness dan hOrO/k untuk silinder dan lingkaran.

Gambar 4.7

4.46 Total transient Heat Flux

Penambahan temperatur lokal, banyak digunakan untuk menghitung tital heat

loss selama terjadinya proses pemanasan dan pendinginan.

Q(t) C (T-Ti)dv dv

= = (1-) ...(4.51)

Qn C(Tr -TO)VO VO’

dimana VO adalah total volume. Dengan mensubstitusikan dari persamaan (4.50)

dan diintergralkan, nilai valid dengan keakuratan 1% untuk t* 0,2

lempengan

Q

= 1 - (C/i)sin I ...(5,52a)

QO

silinder

Q

= 1 - (2 C/i) Ji(i) ...(4,52b)

QO

lingkaran

Q

= 1 - (3 C/i3)[sin(i) - i cos(i)] ...(4.52c)

QO

dimana C dihitung dengan persamaan (4.49) dan dengan nilai i konstan. Dan Ci

diambil dari tabel 4.1 untuk menuju bentuk yang cocok.

4.5 Multidimensional dengan Metode Produk

Penyelesaian klasik untuk semi infinite dan finite thickness dari bagian 4.3

dan 4.4 yang dapat juga digunakan untuk menurunkan persamaan untuk bentuk yang

menarik.

Ilustrasi dapat dilihat pada gambar 4.8 kita menggunakan “sudden

immersion” untuk memecahkan problem untuk Silinder Finithlength pada kondisi

konveksi (hO, TO) pada semua sisi dan temperatur mula-mula T i. Differential

persamaan diselesaikan sebagai berikut :

1 2 1

(r ) + = ...(4.53)

r r r y2 t

dimana : = (T - TO)/(Ti - TO), kondisi mula-mula (x,r,)- 1.

Kondisi batas untuk konveksi adalah :

pada bagian atas & bawah

-k = i hO ...(4.54)

x

pada semua sisi

-k = hO ...(4.55)

r

Kenyataannya persamaan adalah produk yang diselesaikan dengan analisis yang

mudah :

(x,r,t) = P(x,t) (r,t) ...(4.56)

Substitusikan persamaan (4.56) dalam persamaan (4.53, 4.54, 4.55) dan variabel

terpisah.

Untuk nilai bebas pada P dan c

lempengan

2P 1 P

= .

x2 t

P(x,) = 1

P

-k rO = hO C (rO,t)

x

silinder

1 C 1 C

(r ) = .

r r r t

C(r,) = 1

C

-k rO = hO C (rO,t)

r

Gambar 4.8

Tabel 4.2 menunjukkan 9 contoh penggunaan metode untuk penyelesaian dari bentuk

yang bervariasi.

Semua produk didasarkan pada 3 penyelesaian dasar :

1. Semi-infinite-solid

T(x,t) - TO

S(x,t) = dari pers (4.30)

Ti - TO

2. Finite-width plate

T(v,t) - TO

P(v,t) = dari pers(4.36)

Ti - TO

3. Infinite silinder

T(r,t) - TO

C(r,t) = dari pers(4.42)

Ti - TO

catatan dalam tabel 4.2 koordinat x sebagai fungsi S berasal dari lapisan Inward, x

sebagai lempengan dan r sebagai silinder. Dan fungsi S didefinisikan sebagai

perbedaan dari persamaan semi-infinite (4.30).

S = (T - TO)/(Ti - TO) = 1 -

selama = (T - Ti)/(TO - Ti)

Penjelasan lebih jauh dan pembuktian digunakan pada metode produk pada area 5.2.

4.5.1 Perpindahan Total Panas pada Gabungan Body/Lempengan

Satu dimensi total heat flux Q/Q0 untuk lempengan dan untuk silinder dapat

dihitung dengan persamaan (4.52a) dan (4.52b).

Ambil R = Q/Q0 untuk persaman yang cocok jika gabungan lempeng dibentuk

dari intersection body 1 dan body 2, total heat flux adalah :

R = R1 + R2(1 - R1)

Dalam gambar 4.8 sebagai contoh body 1 adalah lempeng dan body 2 adalah

infinite silinder.

Jika gabungan terdiri dari 3 body, maka :

R = R1 + R2(1 - R1) + R3(1 - R1)(1 - R2)

dimana : Ri = Qi/Q0 dapat dihitung dari persamaan (4.52) untuk bentuk yang

diberikan

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

Alat :

- Power Supply

- Stavolt

- Heat conduction apparatus

- Linier module & radial module

- pompa

- Ember

Bahan :

- Air pendingin

- Material sample (Kuningan besar [A], kuningan kecil [B] dan stainless

stell[c])

3.2 Prosedur Percobaan

1. Rangkailah alat

2. Hidupkan power supply

3. Atur watt meter sesuai yang dikehendaki (untuk sistem linier dan radial)

4. Catat temperatur masuk air pendingin seketika setelah power supply dihidupkan.

5. Catatlah harga-harga temperatur yang terbaca untuk T1, T2, sampai dengan T9

untuk sistem linier dan T1, T2, T3, T7, T8 dan T9 untuk sistem radial, apabila harga

watt meter stabil seperti yang dikehendaki.

Catatan :

Pembacaan temperatut T1 samapi T9 dilakukan dengan memutar temperatur selector

switch.

1. Lakukan langkah 1 sampai 5 terhadap masing-masing jenis logam A, B dan C

untuk setiap variasi sistem.

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Hasil Pengamatan

Sistem linier

Material Tin Q T1 T2 T3 T

4

T5 T6 T7 T8 T9

kuningan

besar

30 20

30

73,3

80,2

76,4

85,2

73,3

81,3

-

-

60,5

61,4

59,4

60,2

30,2

30,3

30,0

30,1

29,9

29,9

kuningan

kecil

30 20

30

86,2

87,7

87,6

90,5

83,0

86,5

-

-

-

-

-

-

31,1

31,2

30,1

30,2

30,0

30,0

stainless 30 20

30

98,4

99,7

101,1

102,5

92,2

93,4

-

-

-

-

-

-

30,5

30,6

30,1

30,1

29,9

30,0

Sistem Radial

Ti

n

Q T

1

T2 T3 T

4

T5 T6 T7 T8 T9

3

0

2

0

3

0

4

2,

6

4

3,

2

39,

6

40,

3

36,

6

37,

3

-

-

-

-

-

-

33,

1

33,

4

31,

7

32,

0

30,

5

30,

7

Data ukuran material

Sisten Linier :

- Kuningan besar d = 25 mm

- Kuningan kecil d = 13 mm

- stainless d = 25 mm

x = 10 mm

Sistem Radial :

- R0 = 10 mm

- RL = 50 mm

- x = 10 mm

- L = 3 cm

4.2 Pengolahan data

Sistem Linier

x = 10 mm = 1.10-2 m

Q = -K A dT/dx = -K A T/x

(1) Material kuningan besar

010

2030

4050

6070

8090

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Y

X

Q = 20

Q = 30

D = 25 mm = 25.10-3 m

A = konstan = /4 D2 = 3,14/4 (25.10-3) = 4,91.10-4 m

- Untuk Q = 20 W

Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)

T5 = 60,5oC ; K1 = 119,68 W/m.K

T6 = 59,4oC ; K2 = 119,504 W/m.K

T7 = 30,2oC ; K3 = 114,832 W/m.K

K1 + K2 + K3 119,68 + 119,504 + 114,832

Krata-rata= =

3 3

= 118,005 W/m.K

T3 + T4 73,3 + 67,3

Tin = = = 70,3oC

2 2

T6 + T7 59,4 + 30,2

Tin = = = 44,8oC

2 2

q x H 20 x 3,5.10-2

KH = = = 475,22

A(T1 - Tin) 4,91.10-4 (73,3 - 70,3)

q x XS 20 x 4.10-2

K3 = = = 644,00

A(Tin - Tout) 4,91.10-4 (70,3 - 44,8)

q x XC 20 x 4.10-2

KC = = = 95,63

A(Tout - T9) 4,91.10-4 (44,8 - 29,9)

1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2

= + + = + +

u KH K3 KC 475,22 64,00 95,63

= 0,00106

u = 943,396

maka :

(44,8 - 70,3)

Q = - x 4,91.10-4 x 118,005 = 147,74

1.10-2

20 - 147,74

% Kesalahan = x 100% = 638,7%

20

sistem radial

- Untuk Q = 30 W

Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)

T1 = 43,2oC ; K1 = 116,912 W/m.K

T2 = 40,3oC ; K2 = 116,448 W/m.K

T3 = 37,3oC ; K3 = 115,968 W/m.K

T7 = 33,4oC ; K3 = 115,344 W/m.K

T8 = 32,0oC ; K3 = 115,120 W/m.K

T9 = 30,7oC ; K3 = 114,912 W/m.K

K1 + K2 + K3 + K3 + K8 + K9

Krata-rata =

3

116,912 + 116,448 + 115,968 + 115,344 + 115,120 + 114,912

=

3

= 115,784 W/m.K

(43,2 - 30,7)

Q = 2 x 3,14 x 115,784 x x 3.10-2

ln 5.10-2/10-2

= 170,41 W

30 - 170,41

% Kesalahan = x 100% = 468,03%

30

BAB V

PEMBAHASAN

Pada percobaan heat conduktion ini kita mempelajari tentang perpindahan

panas dari suatu material lain secara konduksi. Percobaan heat conduction ini

dilakukan dengan dua cara yaitu cara linier dab radial.

Pada percobaan secara linier yang dihitung adalah laju perpindahan panas

secara linier sepanjang batang logam. Material logam yang digunakan terdiri dari

kuningan besara, kuningan kecil dan stainless steel. Adanya faktor-faktor yang

mempengaruhi besar kecilnya laju perpindahan panas yaitu antara lain luas

penampang, panjang penampang dan juga jenis bahan.

Pada percobaan secara radial kita mengetahui profil temperatur secara radial

sehingga kita bisa menghitung laju perpindahan panas. Harga T1 lebih besar dari

harga T2 dan seterusnya sampai T9, begitu juga bentuk radial hal ini

disebabkan oleh adanya aliran panas dari heater (T1, T2, T3) ke arah cooler (T7, T8,

T9) melalui material logam (T4, T5, T6).

Untuk harga Q dihitung pada tiap beda temperatur dari percobaan. Ternyata

harga Q yang didapatkan dari perhitungan jauh lebih besar dari harga Q yang

disupply. Hal ini mungkin disebabkan oleh pembacaan temperatur pada saat harga Q

pada watt meter belum cukup stabil dan juga laju panas selalu tak menentu atau

selalu berubah-ubah. Atau mungkin juga karena adanya pengaruh jenis bahan dan

ketebalan bahan yang dipakai.

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari perubahan luas

penampang, tebal penampang dan jenis bahan terhadap profil temperatur sepanjang

konduktor panas. Ternyata semua hal tersebut memberi pengaruh yang cukup besar

dari perhitungan laju perpindahan panas, dimana pada teori luas penampang tidaklah

mempengaruhi hasil perhitungan laju perpindahan panas. Terjadinya perbedaan ini

disebabkan oleh laju alir Q supply yang selalu berubah-ubah sehingga pembacaan

temperatur menjadi sulit.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan panas yaitu luas penampang,

penjang penampang dan jenis bahan.

Semakin besar luas penampangnya maka semakin besar pula laju perpindahan

panas.

semakin panjang penampang maka semakin lambat/kecil laju perpindahan panas.

Perbedaan temperatur pada setiap bahan menunjukkan konduktivitas masing-

masing bahan tersebut.

Panas konduksi yang dihasilkan dari perhitungan pada berbagai sistem

seharusnya sebanding dengan Q yang disupply.

5.2 saran

Sebaiknya pembacaan temperatur pada alat haruslah benar-benar tepat agar

hasil yang diperoleh sesuai dengan yang diharapkan.

- Untuk Q = 30 W

Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)

T5 = 61,4oC ; K1 = 119,824 W/m.K

T6 = 60,2oC ; K2 = 119,632 W/m.K

T7 = 30,3oC ; K3 = 114,848 W/m.K

K1 + K2 + K3 119,824 + 119,632 + 114,848

Krata-rata = =

3 3

= 118,101 W/m.K

T3 + T4 81,3 + 70,0

Tin = = = 75,65oC

2 2

T6 + T7 60,2 + 30,3

Tin = = = 45,25oC

2 2

q x H 30 x 3,5.10-2

KH = = = 470,85

A(T1 - Tin) 4,91.10-4 (80,2 - 75,65)

q x XS 30 x 4.10-2

K3 = = = 80,537

A(Tin - Tout) 4,91.10-4 (75,65 - 45,25)

q x XC 30 x 4.10-2

KC = = = 140,00

A(Tout - T9) 4,91.10-4 (45,25 - 29,9)

1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2

= + + = + +

u KH K3 KC 470,85 80,537 140,00

= 8,21.10-4

u = 1218,027

maka :

(45,25 - 75,65

Q = - x 4,91.10-4 x 118,005 = 176,28

1.10-2

30 - 176,28

% Kesalahan = x 100% = 487,6%

30

(2) Material kuningan kecil

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Y

X

Q = 20

Q = 30

D = 13 mm = 13.10-3 m

A = konstan = /4 D2 = 3,14/4 (13.10-3) = 1.32.10-4 m

- Untuk Q = 20 W

Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)

T5 = 58,3oC ; K1 = 119,328 W/m.K

T6 = 45,0oC ; K2 = 117,2 W/m.K

T7 = 31,1oC ; K3 = 114,976 W/m.K

K1 + K2 + K3 119,328 + 117,2 + 114,976

Krata-rata = =

3 3

= 117,168 W/m.K

T3 + T4 83,0 + 71,2

Tin = = = 77,1oC

2 2

T6 + T7 45,0 + 31,1

Tin = = = 38,05oC

2 2

q x H 20 x 3,5.10-2

KH = = = 5,83.102

A(T1 - Tin) 1.32.10-4 (36,2 - 77,1)

q x XS 20 x 4.10-2

K3 = = = 1,55.102

A(Tin - Tout) 1,32.10-4 (77,1 - 38,05)

q x XC 20 x 4.10-2

KC = = = 6,58.102

A(Tout - T9) 1,32.10-4 (38,05 - 30,0)

1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2

= + + = + +

u KH K3 KC 5,83.102 6,54.102 6,58.102

= 4,77.10-4

u = 2096,43

maka :

(38,05 - 77,1)

Q = - x 1,32.10-4 x 117,168 = 60,39

1.10-2

20 - 60,39

% Kesalahan = x 100% = 201,95%

20

- Untuk Q = 30 W

Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)

T5 = 60,01oC ; K1 = 119,616 W/m.K

T6 = 73,05oC ; K2 = 121,688 W/m.K

T7 = 31,2oC ; K3 = 114,992 W/m.K

K1 + K2 + K3 119,616 + 121,688 + 114,992

Krata-rata = =

3 3

= 118,765 W/m.K

T3 + T4 86,5 + 73,1

Tin = = = 79,8oC

2 2

T6 + T7 73,05 + 31,2

Tin = = = 52,125oC

2 2

q x H 30 x 3,5.10-2

KH = = = 10,07.102

A(T1 - Tin) 1.32.10-4 (87,7 - 79,8)

q x XS 30 x 4.10-2

K3 = = = 3,28.102

A(Tin - Tout) 1,32.10-4 (79,8 - 52,125)

q x XC 30 x 4.10-2

KC = = = 3,59.102

A(Tout - T9) 1,32.10-4 (52,125 - 30,0)

1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2

= + + = + +

u KH K3 KC 10,07.102 3,28.102 3,59.102

= 2,54.10-4

u = 3937,01

maka :

(52,125 - 79,8)

Q = - x 1,32.10-4 x 118,765 = 43,38

1.10-2

30 - 43,38

% Kesalahan = x 100% = 44,6%

20

(3) Material stainless steel

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Y

X

Q = 20

Q = 30

D = 25 mm = 25.10-3 m

A = konstan = /4 D2 = 3,14/4 (25.10-3) = 4,91.10-4 m

- Untuk Q = 20 W

Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)

T5 = 59,9oC ; K1 = 15,198 W/m.K

T6 = 43,0oC ; K2 = 14,86 W/m.K

T7 = 30,5oC ; K3 = 14,61 W/m.K

K1 + K2 + K3 15,198 + 14,86 + 14,61

Krata-rata = =

3 3

= 14,88 W/m.K

T3 + T4 92,2 + 74,01

Tin = = = 83,105oC

2 2

T6 + T7 43,0 + 30,5

Tin = = = 36,75oC

2 2

q x H 20 x 3,5.10-2

KH = = = 0,93.102

A(T1 - Tin) 4.91.10-4 (98,4 - 83,105)

q x XS 20 x 4.10-2

K3 = = = 0,35.102

A(Tin - Tout) 4,91.10-4 (83,105 - 36,75)

q x XC 20 x 4.10-2

KC = = = 2,08.102

A(Tout - T9) 4,91.10-4 (36,75 - 29,9)

1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2

= + + = + +

u KH K3 KC 0,93.102 0,35.102 2,08.102

= 16,87.10-4

u = 592,76

maka :

(36,75 - 83,105)

Q = - x 4,91.10-4 x 14,88 = 33,86

1.10-2

20 - 33,86

% Kesalahan = x 100% = 69,3%

20

- Untuk Q = 30 W

Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)

T5 = 62,05oC ; K1 = 15,241 W/m.K

T6 = 44,9oC ; K2 = 14,898 W/m.K

T7 = 30,6oC ; K3 = 14,612 W/m.K

K1 + K2 + K3 15,241 + 14,898 + 14,612

Krata-rata = =

3 3

= 14,917 W/m.K

T3 + T4 93,4 + 76,9

Tin = = = 85,15oC

2 2

T6 + T7 44,9 + 30,6

Tin = = = 37,75oC

2 2

q x H 30 x 3,5.10-2

KH = = = 1,46.102

A(T1 - Tin) 4.91.10-4 (99,7 - 85,15)

q x XS 30 x 4.10-2

K3 = = = 0,51.102

A(Tin - Tout) 4,91.10-4 (85,15 - 37,75)

q x XC 30 x 4.10-2

KC = = = 2,76.102

A(Tout - T9) 4,91.10-4 (37,75 - 30,0)

1 H XS XC 3.5.10-2 4.10-2 3,5.10-2

= + + = + +

u KH K3 KC 1,46.102 0,51.102 2,76.102

= 11,5.10-4

u = 869,56

maka :

(37,75 - 85,15)

Q = - x 4,91.10-4 x 14,917 = 34,71

1.10-2

30 - 34,71

% Kesalahan = x 100% = 15,7%

20

Sistem Radial

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Y

X

Q = 20

Q = 30

R0 = 10 mm = 10-2 m

RL = 50 mm = 5.10-2 m

x = 10 mm = 10-2 m

L = 3 cm = 3.10-2 m

(T0 - TL)

Q = 2L Krata-rata . , dimana T0 = T1 ; TL = T9

ln RL/R0

- Untuk Q = 20 W

Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)

T1 = 42,6oC ; K1 = 116,816 W/m.K

T2 = 39,6oC ; K2 = 116,336 W/m.K

T3 = 36,6oC ; K3 = 115,856 W/m.K

T7 = 33,1oC ; K3 = 115,296 W/m.K

T8 = 31,7oC ; K3 = 115,072 W/m.K

T9 = 30,5oC ; K3 = 114,88 W/m.K

K1 + K2 + K3 + K3 + K8 + K9

Krata-rata =

3

116,816 + 116,336 + 115,856 + 115,296 + 115,072 + 114,88

=

3

= 115,70 W/m.K

(42,6 - 30,5)

Q = 2 x 3,14 x 115,760 x x 3.10-2

ln 5.10-2/10-2

= 164,84 W

20 - 164,84

% Kesalahan = x 100% = 724,2%

20

- Untuk Q = 30 W

Koefisien perpindahan panas untuk : (app C. Frank & White)

T1 = 43,2oC ; K1 = 116,912 W/m.K

T2 = 40,3oC ; K2 = 116,448 W/m.K

T3 = 37,3oC ; K3 = 115,968 W/m.K

T7 = 33,4oC ; K3 = 115,344 W/m.K

T8 = 32,0oC ; K3 = 115,120 W/m.K

T9 = 30,7oC ; K3 = 114,912 W/m.K

K1 + K2 + K3 + K3 + K8 + K9

Krata-rata =

3

116,912 + 116,448 + 115,968 + 115,344 + 115,120 + 114,912

=

3

= 115,784 W/m.K

(43,2 - 30,7)

Q = 2 x 3,14 x 115,784 x x 3.10-2

ln 5.10-2/10-2

= 170,41 W

30 - 170,41

% Kesalahan = x 100% = 468,03%

30

BAB V

PEMBAHASAN

Pada percobaan heat conduktion ini kita mempelajari tentang perpindahan

panas dari suatu material lain secara konduksi. Percobaan heat conduction ini

dilakukan dengan dua cara yaitu cara linier dab radial.

Pada percobaan secara linier yang dihitung adalah laju perpindahan panas

secara linier sepanjang batang logam. Material logam yang digunakan terdiri dari

kuningan besara, kuningan kecil dan stainless steel. Adanya faktor-faktor yang

mempengaruhi besar kecilnya laju perpindahan panas yaitu antara lain luas

penampang, panjang penampang dan juga jenis bahan.

Pada percobaan secara radial kita mengetahui profil temperatur secara radial

sehingga kita bisa menghitung laju perpindahan panas. Harga T1 lebih besar dari

harga T2 dan seterusnya sampai T9, begitu juga bentuk radial hal ini

disebabkan oleh adanya aliran panas dari heater (T1, T2, T3) ke arah cooler (T7, T8,

T9) melalui material logam (T4, T5, T6).

Untuk harga Q dihitung pada tiap beda temperatur dari percobaan. Ternyata

harga Q yang didapatkan dari perhitungan jauh lebih besar dari harga Q yang

disupply. Hal ini mungkin disebabkan oleh pembacaan temperatur pada saat harga Q

pada watt meter belum cukup stabil dan juga laju panas selalu tak menentu atau

selalu berubah-ubah. Atau mungkin juga karena adanya pengaruh jenis bahan dan

ketebalan bahan yang dipakai.

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari perubahan luas

penampang, tebal penampang dan jenis bahan terhadap profil temperatur sepanjang

konduktor panas. Ternyata semua hal tersebut memberi pengaruh yang cukup besar

dari perhitungan laju perpindahan panas, dimana pada teori luas penampang tidaklah

mempengaruhi hasil perhitungan laju perpindahan panas. Terjadinya perbedaan ini

disebabkan oleh laju alir Q supply yang selalu berubah-ubah sehingga pembacaan

temperatur menjadi sulit.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan panas yaitu luas penampang,

penjang penampang dan jenis bahan.

Semakin besar luas penampangnya maka semakin besar pula laju perpindahan

panas.

semakin panjang penampang maka semakin lambat/kecil laju perpindahan panas.

Perbedaan temperatur pada setiap bahan menunjukkan konduktivitas masing-

masing bahan tersebut.

Panas konduksi yang dihasilkan dari perhitungan pada berbagai sistem

seharusnya sebanding dengan Q yang disupply.

5.2 saran

Sebaiknya pembacaan temperatur pada alat haruslah benar-benar tepat agar

hasil yang diperoleh sesuai dengan yang diharapkan.

DAFTAR PUSTAKA

Treyyball, R.E,1987, Mass Transfer Operation, 3rd edition,

Mc Graw Hill Book Company, New York.

White, F.M, 1988, Heat and Mass Transfer, Addison Wesley

Publishing Company, Inc , Canada.

Welty, J.R,dkk, 1984, Fundamental of Momentum, Heat and

Mass Transfer, 3rd edition, John Wiley & Sons Inc, New

York.

BAB VII

GAMBAR ALAT