2/21/2013
PINDAH PANAS PENDAHULUAN
RINI YULIANINGSIH
APA ITU PINDAH PANAS? • Pindah panas adalah ilmu yang mempelajari transfer energi diantara benda yang disebabkan karena perbedaan suhu • Termodinamika digunakan untuk memprediksi jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah sistem dari suatu kesetimbangan ke kesetimbangan lain • Pindah panas digunakan untuk memprediksi seberapa cepat perubahan akan terjadi sejak sistem dalam kondisi tidak setimbang
1
2/21/2013
Tujuan Mata Kuliah Pindah Panas - Mengetahui dan memahami pengertian pindah panas, sebagai dasar pengetahuan teknik dibidang teknologi pertanian (TP) - Memahami mekanisme pindah panas konduksi, konveksi dan radiasi, (pindah panas pada geometrik benda berbeda, benda pejal, konduksi kondisi mantap, konveksi paksa, konveksi bebas). - Dapat menentukan laju pindah panas pada material makanan dan non makanan
Contoh Aplikasi Pindah Panas
2
2/21/2013
BAGAIMANA PANAS BISA DI TRANSFER? Konveksi
Konduksi
Radiasi
1. Panas konduksi: Panas mengalir melalui material statis 2. Panas konveksi: Panas mengalir melalui media yang bergerak atau terbawa oleh medium yang bergerak (fluida) 3. Panas radiasi: Panas berpindah melalui ruang dengan atau tanpa media
3
2/21/2013
PANAS KONDUKSI
Laju pindah panas
Dimana T x A k Q
dT Q kA dx
= Temperatur pada suatu titik pada dinding (oC) = Ketebalan dinding (m) = Luas penampang melintang (m2) = Konduktivitas Thermal (W/m oC) = Aliran panas (W)
Konduktor dan Isolator • Beberapa bahan menghantar panas lebih baik dari yang lain • Bahan yang mentransfer panas secara bagus disebut konduktor (Logam) • Bahan yang menghentikan perpindahan panas disebut Isolator (styrofoam, wool, fiberglass).
4
2/21/2013
KONDUKTIVITAS THERMAL Silver
410 W/m. °C
237 Btu/h.ft.°F
Copper
385 W/m. °C
223 Btu/h.ft.°F
Diamond
2300 W/m. °C
1329 Btu/h.ft.°F
Quartz
41.6 W/m. °C
24 Btu/h.ft.°F
Sandstone
0.78 W/m. °C
0.45 Btu/h.ft.°F
Ammonia
0.147 W/m. °C
0.085 Btu/h.ft.°F
Water
0.556 W/m. °C
0.327 Btu/h.ft.°F
Hydrogen
0.175 W/m. °C
0.101 Btu/h.ft.°F
Air
0.0206 W/m. °C
0.0119 Btu/h.ft.°F
Metals
Nonmetallic solids
Liquids
Gases
Konduktivitas Thermal tergantung pada suhu
5
2/21/2013
PANAS KONVEKSI
Laju pindah panas Q hAdT Dimana h = Koefisien pindah panas
Proses perpindahan energi : 1. Panas akan mengalir secara konduksi dari permukaan ke partikel-partikel fluida yang berbatasan 2. Energi akan menaikkan suhu dan energi dalam partikel-partikel fluida ini 3. Partikel-partikel fluida akan bergerak ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam fluida dimana mereka akan bercampur, dan memindahkan sebagian energi ke partikel fluida lainnya.
6
2/21/2013
Pindah panas konveksi alami
Pindah panas konveksi paksa
Contoh konveksi dalam teknik pertanian
7
2/21/2013
Koefisien Pindah Panas Konveksi Konveksi bebas Vertical plate 0.3m high in air
4.5 W/m2. °C
0.79 Btu/h.ft2.°F
Horizontal cylinder, 2-cm diameter, in air
6.5 W/m. °C
1.14Btu/h.ft.°F
Airflow at 2m/s over 0.2-m square plate
12 W/m2. °C
2.1 Btu/h.ft2.°F
Airflow at 2m/s over 0.2-m square plate
75 W/m. °C
13.2 Btu/h.ft.°F
Konveksi paksa
Air mendidih In a pool or container
2,500-35,000 W/m2. °C
400-600 Btu/h.ft2.°F
Kondensasi uap air Vertical surfaces
4,000-11,300W/m2. °C
700-2,000 Btu/h.ft2.°F
PANAS RADIASI Energi ditransfer dalam bentuk gelombang atau partikel
Q A(T14 T24 ) = konstanta Stefan-Boltzman ; 5,669 x 10-8 W/m2K4 A = luas permukaan, m2 T = suhu permukaaan, K = Emisivitas Q = laju pindah panas radiasi
8
2/21/2013
Tiga Model Pindah Panas Energy radiasi Lingkungan pada Ts
Qconv hA(Tw T )
Aliran , T∞
Tw Panas dikonduksi melalui plat
Panas yang dikonduksi melalui plat dipindahkan dari permukaan plat melalui kombinasi konveksi dan radiasi. KA
dT hA(Tw T ) A(Tw4 Ts4 ) dy wall 17
DIMENSI DAN SATUAN Satuan
simbol
English
SI
Aliran panas
Q
BTU/h
W
Fluks panas per luasan
q
BTU/h.ft2
W/m2
Konduktivitas termal
k
BTU/h.ft.ºF
W/m2. ºC
Temperature
T
ºF
ºC
Panjang
L
ft
m
9
2/21/2013
SILABUS • • • • •
Pendahuluan Konduksi Mantap 1 dimensi Konduksi Mantap 1 dimensi benda komposit (2 x) Konduksi mantap 2 dimensi (2 x) Presentasi (Tugas Kelompok)
PENILAIAN • • • •
RYN DFA NKM WAN
: : : :
25 % 25 % 25 % 25 %
10
2/21/2013
Referensi • Kreith F et al., 1999, Mechanical Engineering Handbook; Chapter Heat and Mass Transfer, CRC Press LLC • Holman JP, Heat Transfer, McGraw Hill • Singh R.P, Heldman. Introduction to Food Engineering. Mc Graw Hill.
THANK YOU
11
