Perpindahan panas dasar atau kalor adalah pengangkutan energi karena perbedaan suhu benda atau material

Ilmu perpindahan panas berhubungan erat dengan ilmu termodinamika

Perpindahan Panas :menjelaskan terjadinya perpindahan energi dari suatu benda ke benda lain dan meramalkan lajunya

Termodinamika : meramalkan energi yang dibutuhkan untuk mengubah sistem dari keadaan setimbang ke keadaan setimbang yang lain

Sasaran analisis ilmu perpindahan panas adalah laju perpindahan energi. Perpindahan panas dapat terjadi secara konduksi, konveksi dan radiasi.

Energi berpindah secara konduksi/hantaran jika pada suatu benda terdapat perbedaan suhu antara satu bagian dengan bagian yang lain

q

q

T1

T2

T1 > T2

PRINSIP KONDUKSI

(PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI)

Laju perpindahan panas diberikan sesuai hukum Fourier :

dimana : k = konduktivitas termal

A = luasan bidang perpindahan panas

T = perbedaan suhu

x = jarak bidang perpindahan panas

= gradien suhu

x

TkAq

x

T

(PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI)

Konduktivitas termal/panas menunjukkan : Ukuran kemampuan material untuk menghantarkan energi Energi yang dihantarkan tiap unit waktu, tiap satuan panjang dan tiap beda suhu

Tanda minus menunjukkan kalor mengalir ke tempat yang lebih rendah dalam skala suhu.

(PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI)

Jika benda bersuhu tinggi berada pada lingkungan fluida bersuhu rendah maka akan terjadi perpindahan panas secara konveksi dari benda ke lingkungan. Hal ini terjadi karena pengaruh gerakan pertikel-partikel fluida.

Perpindahan panas konveksi diklasifikasikan : Konveksi bebas

Terjadi karena perbedaan kerapatan yang disebabkangradien suhu

Konveksi paksaGerakan pencampuran karena pengaruh mekanis

PRINSIP KONVEKSI

q

Ts

T~Fluida bergerak

Ts T~>

(PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI)

Laju perpindahan panas mengikuti hukum Newton tentang pendinginan :

)T - (TsA h q ~

Dimana : h = koefisien perpindahan panas konveksi atau konduktansi permukaan satuan

Ts = suhu permukaan T~ = suhu lingkungan

Koefisien perpindahan panas konveksi menggambarkan energi yang dibuang tiap satuan waktu, tiap satuan luas dan tiap perbedaan suhu.

(PERPINDAHAN PANAS RADIASI)

Radiasi adalah proses mengalirnya panas dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah bila benda terpisah baik oleh udara/gas atau hampa (vakum). Istilah “radiasi” dipergunakan untuk segala jenis gelombang elektromagnetik, tetapi dalam ilmu ini dibatasi pada persoalan yang diakibatkan oleh suhu dan yang dapat mengangkut energi melalui medium tembus cahaya atau melalui ruang. Energi ini disebut radiasi termal.

Permukaan 1, T1

Permukaan 2, T2

T1 > T2

PRINSIP RADIASI

Dalam perpindahan panas radiasi dikenal penyinar ideal/benda hitam yang dapat memancarkan energi dengan laju sebanding

dengan pangkat empat suhu absolut benda itu

(PERPINDAHAN PANAS RADIASI)

Laju perpindahan panas : q = A (T14

- T24 )

Dengan adalah konstanta Stefan-Boltzmann sebesar 5,67 x 10- 8 W/m2.K4 atau 0.1714 x 10- 8 Btu/hr.ft2.R4.

Persamaan di atas mengandaikan energi teradiasi oleh benda hitam. Jika benda tidak hitam (seperti abu-abu), maka harus dimasukkan faktor emisivitas () atau pancaran :

q = A (T14- T24)

(PERPINDAHAN PANAS RADIASI)

Radiasi tidak seluruhnya sampai permukaan lain karena gelombang elektromagnetik berjalan menurut garis lurus dan

sebagian hilang ke lingkungan. Untuk itu diperhitungkan faktor pandangan F :

q = F A (T14- T24)

(SISTEM SATUAN)

SI British

Konduktivitas termal, kW/m.C atau

W/m.K Koefisien perpindahan panas konveksi, h

W/m.2C atau W/m2.K

Laju perpindahan panas, q Watt

Btu/hr.ft. OF

Btu/hr.ft2. OF

Btu/hr

Konversi :1 W/m. OC = 0,5778 Btu/hr.ft. OF

1 W/m2. OC = 1 W/m2.K = 0.1761 Btu/hr.ft2. OFK = OC + 273

T (0C) = (T(OF) – 32)/1,8

T (OF) = 1,8 T (OC) + 32

Contoh 1:Berapa suhu pada sisi kanan dari benda seperti pada gambar di bawah ini

Sebuah batang panas, kemudian dihembuskan pertama dg air dan dengan udara, ditanya berapa suhu permukaan dari batang tersebut

Contoh 2:

Contoh 3:Dua buah benda seperti pada gambar, terjadi perpindahan panas secara radiasi, berapa besar laju pancaran dan laju perpindahan panas yang diserap?

Besarnya laju panas yang di pancarkan

Besarnya laju panas yang diserap