Program Studi Teknik Mesin Fakultas

Teknik Mesin dan Dirgantara

Institut Teknologi Bandung

Ujian Akhir Semester

MS3144 Perpindahan Panas I

Tanggal: 14 Desember 2010, Waktu: 7.00 - 9.00

Dosen Penguji: ADP, HR, IMA, ArH

Sifat Ujian: tutup buku dan catatan

Kerjakan Semua Soal. Masing-Masing Soal Diberi Bobot Nilai yang Sama

1. Sebuah kerucut terpancung mempunyai diameter permukaan atas dan dasar masing-masing 10 dan 20 cm serta tinggi 10

cm. Permukaan atas merupakan refraktori, sedangkan selubungnya bertemperatur 400 K dan emisivitasnya 0,4.

Permukaan dasarnya mempunyai emisivitas 0,8 dan dipasangkan pemanas sehingga dapat menjaga temperaturnya

konstan 700 K. Bila faktor bentuk dari permukaan dasar ke permukaan atasnya adalah 0,12, hitung (a) faktor bentuk

selubung ke permukaan dasarnya, ke permukaan atasnya dan ke dirinya sendiri; (b) laju panas bersih dari permukaan

dasar ke selubungnya.

2. Sebuah pelat datar dengan ketebalan 2L = 100 mm dan konduktivitas termal k = 14 W/m.K berada dalam fluida 20°C

sehingga terjadi perpindahan panas konveksi antara dua permukaan pelat dan fluida. Hasil pengukuran pada kondisi

tunak memberikan distribusi temperatur T(x) = 100 – 2.104 x

2, dimana x dalam satuan meter dan T dalam satuan °C.

Dengan menerapkan sistem koordinat x = 0 pada tengah pelat, hitunglah (a) laju bangkitan panas volumetrik dalam

pelat, dan (b) koefisien konveksi antara pelat dan fluida sekitar.

3. Sebuah lampu pijar mempunyai filamen bertemperatur 3200 K. Hitung (a) fraksi radiasi cahaya tampak (0,40 μm -0,76

μm) yang dipancarkan oleh lampu tersebut dan (b) panjang gelombang lampu yang menghasilkan emisi radiasi

maksimum. Gunakan data fungsi radiasi benda hitam pada tabel berikut ini.

4. Sebuah bahan bakar nuklir berbentuk batang silinder berongga dengan diameter luar 100 mm dan diameter

dalam 30 mm membangkitkan panas volumetrik sebesar 5 x 107 W/m

3. Bagian luar diisolasi dan rongga

dalamnya dialirkan air bertekanan. Sifat transport panas material tersebut: k = 30 W/m.K, p = 1100 kg/m3 dan

cp=800 kJ/kg.K. Pada kondisi tunak, hitung (a) fluks panas yang diterima air, (b) distribusi temperatur dalam

bahan nuklir tersebut bila temperatur air rata-rata 150°C dan koefisien konveksi permukaan rongga

dengan air 100 W/m2.K.

5. Hitung temperatur T1, T2, T3 dan T4 pada penampang material 300 mm x 300 mm

yang penomoran nodal dan kondisi batas temperaturnya diberikan pada

gambar di samping. Material mempunyai konduktivitas termal k = 2W/m.K dan

terjadi laju pembangkitan panas volumetrik dalam material sebesar

10000 W/m3.