4/23/2013
Pendahuluan
SIFAT – SIFAT TERMIS
Unit Surface Conductance (h)
Unit Surface Conductance (h)
Definisi Unit surface conductance : Konduktivitas panas dari lapisan fluida yang relatif diam yang diasumsikan melekat pada permukaan bahan padat selama pemanasan atau pendinginan.
q
h = A.T Satuan h : W/m2K, J/s.m2.K, Btu/hr.ft2oF Konversi : 1 Btu/hr.ft2oF = 5,68 J/s.m2.K
Nama lainnya adalah koefisien perpindahan panas, unit film conductance, dan film coefficient.
Unit Surface Conductance (h) Contoh nilai h : Boiling Still
liquid 400 – 4000 Btu/hr.ft2oF evaporasi
air 1 Btu/hr.ft2oF refrigerasi
air 10 Btu/hr.ft2oF air drying (pengeringan)
Moving
Aplikasi panas sering digunakan dalam proses pengolahan bahan hasil pertanian. Untuk dapat menganalisis proses-proses tersebut secara akurat maka diperlukan informasi tentang sifat-sifat thermis dari bahan hasil pertanian yang diproses tersebut. Sebagai contohnya sifat thermis seperti specific heat, heat conductant, latent heat dan lain-lain diperlukan dalam analisis proses heating, cooling, freezing dan lain-lain.
Equivalent dengan k/L pada konduksi panas
Latent heat (panas laten)
Panas laten adalah panas yang dibutuhkan untuk merubah wujud suatu bahan pada tekanan konstant tanpa perubahan temperatur.
Untuk food - panas laten pembekuan - panas laten pencairan
Untuk air pada tekanan atmosfer Es
Cair panas laten pembekuan 335 kj/kg
Sifat Fisik Bahan Pangan
panas laten penguapan 2257 kj/kg
Uap
4/23/2013
Specific heat (panas spesifik)
Latent heat (panas laten) Contoh panas laten beberapa produk : Lettuce Ka : 94,8% 316,3 (317,6) kJ/kg Strawberries Ka : 94,0 316,5 (314,9) kJ/kg Kentang Ka : 77,8 258,0 (260,6) kJ/kg
Panas spesifik merupakan ukuran yang menunjukkan jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur satu satuan berat bahan sebesar satu satuan unit temperatur. C
Persamaan Lamb (1976) L = 355 mw mw= fraksi berat k.a. L = panas latent (kJ/kg )
Satuan C
maCa
air
karbohidrat
protein
lemak
Panas spesifik dari gas dan uap air.
CpCv - Cv - Cp
dan
Cp ps Cv
= panas spesifik pada volume konstan = panas spesifik pada tekanan konstan
Sifat Fisik Bahan Pangan
kj kg 0 K
Cara lain
Miles et al (1983) fraksi berat lemak, padatan non lemak, dan air
Specific heat (panas spesifik)
+
kg 0 K = 4,18
kg 0 K
kj C = 0,5mf 0,3msnf mw x4,18 kg 0 K
Specific heat (panas spesifik) mfCf
k .cal
Hubungan antara panas spesifik dan komposisi bahan. C = mw.Cw + ms Cs Cw = 4,18 kJ/kg.K Cs = 1,46 kJ/kg.K mw & ms = fraksi berat air dan bahan padatan
m f msnf , mw
+
atau
kg 0 K
Specific heat (panas spesifik)
Nilai C tergantung temperatur C turun dengan turunnya temperatur Contoh : - air T : 590F C : 4,18 kJ/kg.K - es T : 320F C : 2,04 kJ/kg.K - susu di atas T beku C : 3,89 kJ/kg.K - susu di bawah T beku C : 2,05 kJ/kg.K Air dipakai sebagai cooling medium karena Cnya besar
Bila data analisis tersedia C = mwCw + meCe + mpCp
: kj
Konversi : 1 k.cal
Specific heat (panas spesifik)
q mT
abu
Contoh nilai Cp dan ɣps Tabel 8.3, Physical Properties, M.J Lewis 1987 Hubungan antara panas Spesifik dan temperatur untuk kebanyakan gas
Cp a bT cT 2 dT 3
a, b, c, d = konstanta (Tabel 8.5 Physical Properties, M.J Lewis 1987) T = temperatur absolut
4/23/2013
Specific heat (panas spesifik)
Specific heat (panas spesifik)
Contoh soal :
Total energi dibutuhkan untuk menaikkan temperatur gas
Q CpdT
Panas specifik oksigen pada Temperatur 270C (300K)
bila Cp = f(T) diketahui T2
Q
T1
a bT cT
T2 T1
Thermal conductivity (konduksi panas)
Secara matematis k adalah faktor pembanding pada aliran panas konduksi steady state. k
dT 3 dT
b 2 T2 T12 3c T23 T13 d4 T24 T14 2
Thermal conductivity (konduksi panas) Vs & Vw
= fraksi volume dari padatan dan air
k s & k w = konduksi panas padatan dan air
q dx A dT
Untuk sistem dengan n komponen
Satuan
k j
Konversi
1 Btu
2
0
dt.m K
j
0
dt.m. C
hr. ft .0 F 1,731 j
atau Btu
0
hr. ft . F
k V1k1 V2 k 2 .......... Vn k n
paralel
V 1 V1 V2 ........... n k k1 k 2 kn
dt.m.0 K
Tegak lurus
Faktor komposisi bahan k dapat dihitung berdasar komposisi bahan
Thermal conductivity (konduksi panas) Model paralel
Model tegak lurus/seri
q
q
A A
Untuk sistem dengan n komponen :
k V1k1 V2 k 2 ............Vn k n paralel
B B
Bila sistem terdiri dari padatan dan air :
k Vs k s Vw k w paralel 1 Vs Vw k ks kw
Thermal conductivity (konduksi panas)
tegak lurus
Sifat Fisik Bahan Pangan
1 V1 V2 V ............ n k k1 k 2 kn
tegak lurus
4/23/2013
Thermal conductivity (konduksi panas)
Thermal conductivity (konduksi panas)
k udara = 0,025 k protein = 0,2 k es = 2,24 k solid = 0,26 k karbohidrat = 0,245 k air = 0,6 k lemak = 0,18 Satuan k dalam
j 0
dt.m K
Thermal diffusivity ( )
Contoh soal: Bila diasumsikan komposisi apel dalam fraksi berat adalah 0,844 air dan 0,156 padatan serta berat satuan air dan padatan adalah 1000 kg/m3 dan 1590 kg/m3, hitung nilai konduktivitas panasnya.
Thermal diffusivity ( )
Adalah laju dimana panas didifusikan masuk atau keluar bahan. Secara matematis adalah perbandingan antara k dengan hasil kali C dan
Penting pada proses unsteady state heat transfer.
Contoh : es = 0,048 ft2/hr apel = 0,0058 ft2/hr
Secara fisik Ukuran kecepatan perubahan temperatur dari bahan pada pemanasan / pendinginan bila mudah panas / dingin
Thermal Emissivity (Ɛ)
Adalah perbandingan daya pancar suatu bahan terhadap daya pancar dari benda hitam (black body) berhubungan dengan perpindahan panas radiasi.
q AT 4
Nilai Ɛ : 0 s/d 1 1 untuk black body , air 0,955, kertas putih 0,9 Ɛ tanpa satuan
Sifat Fisik Bahan Pangan
kedelai = 0,0049 ft2/hr
tinggi bahan
Thermal Emissivity (Ɛ)
Panas radiasi yang diserap bahan
q AT14
adalah absorptivity nilainya sama dengan Ɛ Total panas radiasi pada suatu bahan. q = laju penyerapan – laju pemanasan AT14 - AT24
A T14 T24
T1 = Temperatur lingkungan T2 = Temperatur bahan
4/23/2013
Coefficient of thermal expansion
Bila
Coefficient of thermal expansion
V
= volume awal ΔV = kenaikan volume bahan karena pemanasan ΔT = kenaikan temperatur karena pemanasan
Maka thermal expansion coefficient (average) : Bav
Untuk nilai sesaat B
1 V dv dT
V T
satuandalam
1 1 , 0 F 0C
pemanasan sedang terjadi pada P konstan p
bila dinyatakan dalam ɣ B
V
1
d dT
p
B mechanical properties seperti ketahanan terhadap keretakan bahan
Mass Transfer Coefficient
Adalah perbandingan antara flux massa uap (Ww/A), pada sembarang titik y antara bagian permukaan basah dan kering, terhadap perbedaan konsentrasi dari kedua bagian tersebut.
A
Mass Transfer Coefficient
Definisi yang lain :
W hp. A.P
Ww
hp
Cw
y 0
0
Cwn v
hp = koefisient perpindahan massa (tanpa dimensi) Ww = laju aliran (lb/hr) A = luas permukaan (ft2) v = kecepatan massa (ft/hr) Cw = konsentrasi (lb/ft3)
Sifat Fisik Bahan Pangan
Analog dari
q h. A.T
