TINJAUAN PUSTAKA
Nyamplung (Calophyllum inophyllum L.) Tanaman nyamplung dapat ditemukan di Madagaskar, Afrika Timur, Asia Selatan dan Tenggara, Kepulauan Pasifik, Hindia Barat, dan Amerika Selatan. Tumbuhan ini mempunyai nama yang berbeda di setiap daerah, seperti bintangor di Malaysia, hitaullo di Maluku, nyamplung di Jawa, bintangur di Sumatera, poon di India dan di Inggris dikenal dengan nama alexandrian laurel, tamanu, pannay tree, serta sweet scented calophyllum (Dweek et al. 2002). Sebaran indikatif tegakan alam nyamplung di Indonesia disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1 Peta sebaran indikatif tegakan alam nyamplung di Indonesia (Kementerian Kehutanan Republik Indonesia 2009) Taksonomi tanaman nyamplung (Gambar 2) menurut Heyne (1987) adalah sebagai berikut: Divisi
: Spermatophyta
Sub divisi : Angiospermae Kelas
: Dicotyledone
Bangsa
: Guttiferales
Suku
: Guttiferae
Marga
: Calophyllum
Jenis
: Calophyllum inophyllum L.
8
Gambar 2 Gambar pohon, kayu, bunga, daun, buah dan biji nyamplung (Kementerian Kehutanan Republik Indonesia 2009) Tanaman nyamplung biasa tumbuh liar di sepanjang tepian pantai, tetapi tanaman ini dapat juga tumbuh pada tempat dengan ketinggian 100 sampai 350 mdpl. Di Jawa tanaman nyamplung tumbuh liar di hutan yang menjorok ke pantai, tinggi tanaman dapat mencapai 20 m dan mempunyai diameter batang 1.50 m dengan batang yang sangat pendek, bercabang rendah dekat permukaan tanah, dan tumbuh berkelompok (Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan 2009). Kayunya agak ringan hingga sedang dan lembut, tetapi agak halus, berurat kusut, hingga tidak dapat dibelah. Kayu nyamplung mempunyai dua warna, yakni kelabu atau semu kuning, dan merah bata mempunyai urat yang lebih halus dan seratnya juga lebih lurus (Heyne 1987). Bentuk daun majemuk menyirip ganjil dengan bentuk helai daun lanset (lanceolatus), bentuk pangkal daun meruncing dengan panjang 10-12 cm, lebar 2.5-3 cm dan tepi daun rata. Tanaman ini mempunyai bunga majemuk tidak terbatas (inflorescentia centripetala) dengan bunga mekar dari bawah ke atas sehingga berbentuk tandan dengan tangkai bunga tumbuh dari ujung batang (Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan 2009).
9
Buah nyamplung (Gambar 3) berwarna hijau, berbentuk bulat, kulit buah tipis dan akan mengelupas ketika mulai mengering. Inti biji yang mengandung minyak, berbentuk bulat mancung berwarna kuning, dilindungi tempurung keras mirip tempurung kelapa (Heyne 1987) dan memiliki garis tengah antara 2 sampai 4 cm termasuk lapisan pulp yang tipis (3 sampai 5 mm), cangkang, dan sebuah biji. Buah yang telah dewasa berwarna kuning atau merah kecoklatan dan berkerut (Little et al. 1989). Kulit biji yang sudah tua mudah dikupas, daging buah yang tua/kering dapat dikempa dan akan mengandung air 3.3% dan minyak nabati 71.4% yang saat ini dapat digunakan sebagai biodiesel dengan rendemen 50% (1 liter: 2 kg biji kering), berat 1 kg buah kering setara dengan 2,400 biji (Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan 2009). Biji-biji dapat dikumpulkan dari pohonnya dengan cara memetik buah atau memotong cabang dengan alat pemotong, tetapi umumnya lebih praktis dengan cara mengumpulkannya setelah buah jatuh ke kepermukaan tanah (Little et al. 1989).
Skin
Kernel
Pulp
Gambar 3 Penampang melintang buah nyamplung (http://en.wikipedia.org 2010) Karakteristik Minyak Nyamplung Minyak nyamplung (Gambar 4) tersusun atas minyak dengan asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh yang berantai karbon panjang, dengan kandungan utama berupa asam oleat 37.57%, asam linoleat 26.33%, dan asam stearat 19.96%, selebihnya berupa asam miristat, asam palmitat, asam linolenat, asam arachidat, dan asam erukat (Balitbang Kehutanan 2008).
10
Gambar 4 Minyak nyamplung dan biodiesel nyamplung (Kementrian Kehutanan Republik Indonesia 2009) Minyak nyamplung diperoleh melalui tahapan proses: (1) pengupasan biji dari kulit yang keras, (2) perajangan hingga menjadi irisan tipis, (3) pengeringan dengan panas matahari selama dua hari, (4) penumpukan, (5) pengukusan, (6) pengepresan atau ekstraksi dengan pelarut organik, (7) degumming, pemisahan getah dengan asam fosfat 1%. Karakteristik minyak nyamplung sebelum dan sesudah degumming dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Sifat fisika dan kimia minyak nyamplung Karakteristik Kadar air Densitas pada suhu 20oC Viskositas pada suhu 40oC Bilangan asam Kadar asam lemak bebas Bilangan penyabunan Bilangan iod Indeks refraksi Penampakan/warna
Sebelum degumming (crude oil) 0.25% 0.944 g/ml 56.7 cP 59.94 mg KOH/g 29.53% 198.1 mg KOH/g 86.42 mg/g 1.447 Hijau gelap dan kental dengan bau menyengat
Sesudah degumming (refined oil) 0.41% 0.940 g/ml 53.4 cP 54.18 mg KOH/g 27.21% 194.7 mg KOH/g 85.04 mg/g 1.478 Kuning kemerahan dan kental
Sumber: Balitbang Kehutanan (2008) Minyak nyamplung hasil degumming dengan proses sederhana berupa netralisasi dengan NaOH dapat menjadi biokerosen, sebagai alternatif pengganti minyak tanah yang sangat bermanfaat untuk masyarakat pedesaan (ESDM 2009). Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan (2009) menyatakan bahwa minyak nyamplung memiliki daya bakar dua kali lebih lama dibandingkan dengan
11
minyak tanah, yang mana 1 ml minyak nyamplung memiliki pembakaran 11.8 menit, sedangkan 1 ml minyak tanah memiliki pembakaran 5.6 menit. Minyak nyamplung memiliki kemiripan komposisi asam lemak dengan minyak jarak pagar maupun sawit yang sudah dicoba dan digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Tabel 2 berikut menunjukkan bahwa minyak nyamplung memiliki kemiripan komposisi asam lemak dengan minyak jarak pagar maupun sawit yang sudah dicoba dan digunakan sebagai bahan baku biodiesel. Tabel 2 Perbandingan komposisi asam lemak minyak nyamplung dengan minyak jarak pagar dan sawit Komponen Asam miristat (C14) Asam palmitat (C16) Asam stearat (C18) Asam oleat (C18 : 1) Asam linoleat (C18 : 2) Asam Linolenat (C18 : 3) Asam arachidat (C20) Asam erukat (C20 : 1)
Minyak nyamplung 0.09 % 14.60 % 19.96 % 37.57 % 26.33 % 0.27 % 0.94 % 0.72 %
Minyak jarak pagar 11.90 % 5.20 % 29.90 % 46.10 % 4.70 % -
Minyak sawit 0.70 % 39.20 % 4.60 % 41.40 % 10.50 % 0.30 % -
Sumber: Balitbang Kehutanan (2008) Kompor Bertekanan Kompor bertekanan atau pressure stove berbahan bakar minyak tanah telah dikenal dan dipergunakan secara luas sebagai alat untuk memasak dikalangan masyarakat di Indonesia, terutama pada pedagang keliling dengan nama kompor semawar
atau
kompor
brander.
Disain
kompor
minyak
tanah
yang
mempergunakan pembakaran dengan prinsip tekanan ditampilkan pada Gambar 5. Secara umum, kompor bertekanan menghasilkan power output dan efisiensi pembakaran yang lebih tinggi, sehingga bahan bakar yang digunakan lebih kecil untuk tiap satuan berat bahan yang dimasak (Wichert et al. 1987). Prinsip kerja kompor bertekanan adalah mengubah bahan bakar dari fase cair menjadi fase gas atau uap dan membakarnya dengan oksigen sehingga menyala dan menghasilkan energi panas (Sudradjat 2006). Kompor bertekanan memiliki beberapa bagian (Sudradjat 2006), yaitu:
12
a. Nosel Berfungsi sebagai lubang pengeluaran bahan bakar sehingga terjadi proses pembakaran bahan bakar oleh udara (oksigen). b. Saluran penyalur bahan bakar dari tangki menuju nosel Berfungsi sebagai penyalur bahan bakar dari tangki menuju nosel, dimana selama proses penyaluran bahan bakar ikut terpanaskan oleh proses pemanasan awal. c. Mangkuk Berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pemanasan awal sehingga dapat memanasi bahan bakar agar viskositasnya menurun maka proses pembakaran akan menjadi lebih mudah. d. Penyangga kompor Berfungsi untuk menjaga posisi kompor bertekanan agar stabil.
Gambar 5 Kompor bertekanan Bahan bakar yang digunakan pada kompor bertekanan adalah bahan bakar berfasa cair, yaitu minyak tanah. Pada pembakaran dengan bahan bakar berfasa cair, diperlukan suatu usaha untuk memperbesar luas permukaan kontak antara udara dengan bahan bakar. Hal ini sesuai dengan Hukum Ficks yang menyatakan bahwa laju perpindahan massa oksigen ke dalam molekul bahan bakar dipengaruhi oleh luas bidang kontak dan gradien konsentrasinya. Efisiensi pembakaran langsung dipengaruhi oleh proses pencampuran antara udara dan bahan bakar. Proses ini dapat berlangsung pada ruang pembakaran atau terpisah dari ruang pembakaran, sebelum dilakukan pembakaran. Pada umumnya
13
sistem yang digunakan untuk memperbesar luas permukaan kontak bahan bakar adalah dengan sistim pembakaran semprot atau spray combustion, seperti pada sistem pembakaran mesin diesel, tungku pembakaran industri dan salah satunya adalah kompor bertekanan. Atomisasi (Pengabutan) Cairan Proses pembuatan butiran cairan didalam fase gas disebut dengan atomisasi. Proses atomisasi dimulai dengan mendorong cairan melalui sebuah nosel. Energi potensial cairan (diukur sebagai tekanan cairan untuk nosel hidrolik atau tekanan udara dan cairan untuk nosel pneumatik) dengan bantuan geometri nosel menyebabkan cairan diubah menjadi bongkahan-bongkahan kecil. Bongkahan ini selanjutnya pecah menjadi pecahan yang sangat kecil yang biasanya disebut dengan butir (drop), butiran (droplet), atau partikel cairan. Setiap semburan (spray) menghasilkan suatu rentang besar butir, rentang ini dinyatakan sebagai distribusi besar butir (drop size distribution). Distribusi besar butiran ini tergantungan pada jenis nosel dan sangat bervariasi untuk setiap jenisnya. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi besar butir adalah sifat-sifat fisik cairan, dan kondisi operasi. Menurut Graco (1995), ada berbagai faktor yang mempengaruhi ukuran dari droplet. Diantara faktor-faktor tersebut adalah sifat-sifat cairan, seperti viskositas, tegangan permukaan, dan kerapatan seperti digambarkan pada Gambar 6.
Gambar 6 Hubungan antara viskositas dan ukuran droplet (Graco 1995)
14
a. Viskositas Viskositas fluida memiliki pengaruh yang sama pada ukuran butiran droplet seperti pada tegangan permukaan. Viskositas menyebabkan fluida melawan agitasi, cenderung untuk mencegah pemecahan cairan
dan mengarah ke
ukuran droplet yang rata-rata lebih besar. Gambar 6 menunjukkan hubungan antara viskositas dan ukuran droplet ketika atomisasi terjadi. b. Tegangan permukaan Tegangan permukaan cenderung untuk menstabilkan cairan, mencegah cairan menjadi butiran-butiran yang lebih kecil. Cairan dengan ketegangan permukaan yang lebih tinggi cenderung memiliki ukuran rata-rata tetesan yang lebih besar pada atomisasi. c. Densitas Densitas menyebabkan cairan mempertahankan akselerasi. Densitas serupa dengan sifat-sifat baik tegangan permukaan dan viskositas, lebih tinggi cenderung menghasilkan ukuran tetesan yang rata-rata lebih besar. Pada proses pembuatan butiran cairan di dalam fase gas, dalam hal ini densitas gas jauh lebih kecil dari densitas cairan. Sehingga mekanisme formasi butiran jauh berbeda untuk perbedaan densitas yang rendah, terutama pada kecepatan tinggi. Pengabutan kebanyakan digunakan untuk keperluan-keperluan pengabutan bahan bakar, pembuatan produk berbentuk granular (bongkahan), operasi perpindahan massa, dan pelapisan permukaan (pengecatan dan lain-lain). Reaksi Pembakaran Pembakaran adalah reaksi kimia eksotermik yang disertai timbulnya kalor, nyala/cahaya, asap dan gas dari bahan yang terbakar, atau pembakaran adalah reaksi kimia yang cepat antara oksigen dan bahan yang dapat terbakar, disertai timbulnya cahaya dan menghasilkan kalor. Pembakaran dikatakan sempurna bila campuran bahan bakar dan oksigen (dari udara) mempunyai perbandingan yang tepat, hingga tidak diperoleh sisa. Bila oksigen terlalu banyak, dikatakan campuran ”lean” (miskin). Sebaliknya, bila bahan bakarnya terlalu banyak (atau tidak cukup oksigen), dikatakan campuran ”rich” (kaya).
15
Perbandingan jumlah udara dengan jumlah bahan bakar disebut dengan AirFuel Ratio (AFR). Perbandingan ini dapat dibandingkan baik dalam jumlah massa ataupun volume yang dinyatakan dengan persamaan (1) sebagai berikut. ................................................................................ (1) Besarnya AFR dapat diketahui dari uji coba reaksi pembakaran yang benarbenar terjadi. Nilai ini disebut AFR aktual. Sedangkan AFR lainnya adalah AFR stokiometrik, yang merupakan AFR diperoleh dari persamaan reaksi pembakaran. Kebalikan dari nilai AFR adalah Fuel Air Ratio (FAR), yaitu perbandingan jumlah bahan bakar dengan jumlah udara. Dari perbandingan nilai AFR tersebut dapat diketahui nilai Rasio Ekuivalen (ϕ): ................................................................................... (2) Dimana jika nilai rasio ekuivalen tersebut: ϕ > 1 : terdapat kelebihan bahan bakar dan campuran disebut campuran kaya bahan bakar (fuel-rich mixture) ϕ < 1 : terdapat kelebihan udara dan campuran disebut campuran miskin bahan bakar (fuel-lean mixture) ϕ = 1 : merupakan campuran stokiometri. Untuk dapat mengetahui nilai AFR, maka harus dihitung jumlah keseimbangan atom C, H, dan O dalam suatu reaksi pembakaran. Adapun rumus umum reaksi pembakaran yang menggunakan udara kering adalah: ( Reaksi
pembakaran
) diatas
............................. (3) adalah
reaksi
pembakaran
sempurna
(stokiometrik), dimana semua hidrogen dan karbon di dalam bahan bakar teroksidasi seluruhnya menjadi H2O dan CO2. Udara yang digunakan dalam reaksi pembakaran mengandung 0.79 kmol nitrogen dan 0.21 kmol oksigen. Proses reaksi pembakaran dapat terjadi dalam dua cara, yaitu premixed dan non-premixed. Api premixed terjadi ketika bahan bakar dan udara sudah dicampur terlebih dahulu sebelum terjadi reaksi pembakaran. Contoh dari api jenis ini adalah pada busur nyala api las dan pada motor pembakaran dalam. Sedangkan
16
api non-premixed adalah api yang berasal dari bahan bakar dengan mengambil udara secara difusi dari lingkungan sekitarnya. Pada api non-premixed, besarnya laju pembakaran dihitung dari laju suplai bahan bakar. Pada bahan bakar padat dan cair, laju tersebut berarti laju suplai material volatile dari permukaan bahan bakar. Sehingga besarnya laju pembakaran ( ̇ ) adalah: ̇
̇
̇
g/m2.s ..................................................................................... (4)
dimana: ̇ ̇
= heat flux berasal dari api (kW/m2) = heat flux yang hilang ke permukaan bahan bakar (kW/m2)
LV = panas yang diperlukan untuk menghasilkan material volatile (kJ/g), dimana untuk bahan bakar cair sama dengan nilai panas penguapannya. Bahan bakar dapat terbakar dan mengalami reaksi pembakaran hanya dalam kondisi gas. Oleh karena itu, bahan bakar yang berada dalam bentuk zat awal selain gas (padat dan cair) harus mengalami perubahan bentuk menjadi gas sebelum dapat terbakar. Untuk bahan bakar cair, proses tersebut dapat dilakukan dengan cara menguapkannya saja. Sedangkan bagi hampir semua bahan bakar padat, perlu dilakukan dekomposisi secara kimiawi yang disebut pirolisis untuk menghasilkan produk yang berat molekulnya cukup ringan sehingga dapat menguap dan terbakar. Pembakaran Semprot Pembakaran semprot terjadi dengan berbagai cara, berdasarkan aplikasi, konfigurasi, dan strukturnya. Kenneth (1986) membagi sistem pembakaran semprot menjadi 5 sistem seperti ditunjukkan pada Gambar 7. Sistem pembakaran pada kompor minyak bertekanan dapat didekati dengan pembakaran semprot (spray combustion), yang termasuk dalam sistem pembakaran pada tungku industri (industrial furnace). Pada sistem pembakaran kompor minyak agak sedikit berbeda, dalam kasus ini sistem pembakaran terbagi dalam dua bagian utama, yaitu primary zone, dimana bahan bakar diinjeksi ke dalam aliran udara untuk membentuk campuran reaktan yang hampir stoikiometri dalam aliran dua
17
fasa dan secondary zone, dimana pembakaran secara lengkap berlangsung. Sistem pembakaran ini dikategorikan sebagai diffusion flame.
Gambar 7 Sistem pembakaran semprot (Kenneth 1986) Kinerja dari sistem pembakaran semprot sangat dipengaruhi oleh disain injektor. Suatu injektor dapat dievaluasi berdasarkan distribusi ukuran butiran (drop size, droplet) yang dihasilkan, sudut penyemprotan, dan sifat dari bentuk semprotannya. Namun demikian kondisi aliran dan sifat dari bahan bakar juga mempengaruhi bentuk semprotan tersebut. Tipe-tipe sistem injektor dapat dilihat pada Gambar 8. Injektor dapat dibedakan menjadi dua kategori, yaitu pressureatomizing injector, dimana hanya bahan bakar cair yang melewati injektor dan atomisasi diperoleh dengan baik karena adanya penurunan tekanan, dan twin-fluid injector, dimana atomisasi bahan bakar cair terjadi karena adanya aliran udara melalui injektor dengan laju yang tinggi (Faeth 1986, diacu dalam Kenneth 1986).
18
Gambar 8 Tipe-tipe sistem injektor (Kenneth 1986) Untuk kompor minyak bertekanan, jenis injektor yang dipakai adalah jenis yang pertama, yaitu pressure-atomizing injector dengan bentuk hollow cone. Dalam kasus kompor, bahan bakar cair ditekan didalam tangki minyak melalui pemompaan oleh pompa tangan dan dialirkan melalui injektor, akibat penurunan tekanan yang tiba-tiba, cairan minyak
berubah menjadi fasa gas. Cairan
mengalami evaporasi dalam vaporizer dan dipancarkan melalui nosel kedalam burner head dimana jet bercampur dengan udara ambien. Pada saat meninggalkan burner head menuju celah campuran bahan bakar-udara terbakar dalam premixed flame. Besarnya tenaga yang diperlukan diatur dengan katup regulator pengatur aliran bahan bakar. Minyak diinjeksi kedalam ruang bakar dan pecah secara pneumatik atau mekanik kedalam sprayer menjadi bentuk butir halus. Penguapan minyak terjadi pada permukaan droplet akibat proses absorbsi panas dari nyala (flame). Difusi udara kedalam droplet dihasilkan dalam penyalaan gas uap disekeliling droplet yang dikenal sebagai droplet burning atau pada sekumpulan droplet yang dikenal sebagai cloud burning sehingga memanaskan droplet dan melepaskan uap mampu
19
bakar tambahan. Suatu daerah nyala atau flame zone terbentuk dimana gas yang bersifat volatil bercampur dengan udara yang disuplai melalui pembakar. Penguapan droplet dan pembakaran lengkap dari gas harus terjadi sebelum penyerapan panas dari nyala dan pendingin berkelanjutan. Secara sederhana proses pembakaran semprot dapat dilihat pada gambar 9.
Gambar 9 Proses pembakaran semprot (Sonnichsen 2004) Pindah Panas Perpindahan panas (heat transfer) dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari suatu daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari perbedaan suhu antara daerah-daerah tersebut. Perpindahan panas dapat terjadi melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Semua cara perpindahan panas memerlukan adanya perbedaan suhu, dan semua cara perpindahan panas berlangsung dari media bersuhu tinggi ke media yang bersuhu lebih rendah (Cengel 2003). Konduksi Menurut Cengel (2003), konduksi dapat terjadi dalam padatan, cairan, atau gas. Dalam gas dan cairan, konduksi disebabkan oleh tabrakan dan difusi dari molekul selama gerak acak mereka. Sedangkan dalam padatan, hal ini terjadi karena kombinasi dari getaran molekul dalam kisi dan transportasi energi oleh elektron bebas seperti dijelaskan oleh Gambar 10.
20
Gambar 10 Mekanisme perpindahan panas konduksi dalam fase yang berbeda dari suatu zat (Cengel 2003) Laju aliran panas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain luas permukaan benda yang saling bersentuhan, perbedaan suhu awal antara kedua benda, dan konduktivitas panas dari kedua benda tersebut. Konduktivitas panas adalah tingkat kemudahan untuk mengalirkan panas yang dimiliki suatu benda. Setiap benda memiliki konduktivitas yang berbeda. Logam mempunyai konduktivitas panas yang tinggi bila dibandingkan dengan benda lainnya (Syaiful 2009). Menurut Holman et al. (1995), perpindahan panas konduksi didasari oleh Hukum Fourier yang dapat dinyatakan dengan persamaan (5) sebagai berikut. ................................................................................................. (5) dimana: q
= laju aliran panas (Watt)
k
= konduktivitas panas bahan (W/m°C)
A
= luas permukaan pindah panas (m2)
dT/dx = gradien suhu ke arah perpindahan panas (°C) Nilai konduktivitas panas menunjukkan tingkat kemudahan untuk mengalirkan panas yang dimiliki suatu benda. Bila nilai konduktivitas panas besar, bahan tersebut semakin mudah dilewati oleh panas. Nilai konduktivitas panas juga dipengaruhi oleh suhu. Setiap benda memiliki konduktivitas yang
21
berbeda. Logam mempunyai konduktivitas panas yang tinggi bila dibandingkan dengan benda lainnya. Beberapa nilai konduktivitas panas ditampilkan pada Gambar 11 dan Tabel 3.
Gambar 11 Kisaran konduktivitas termal dari berbagai bahan pada suhu ruang (Cengel 2003) Tabel 3 Nilai konduktivitas panas beberapa bahan pada suhu ruang Bahan Berlian Perak Tembaga Emas Aliminium Besi Raksa (cair) Kaca Bata Air Kayu (oak) Helium Udara Sumber: Cengel (2003)
k (W/m oC) 2300 429 401 317 237 80.2 8.54 0.78 0.72 0.613 0.17 0.152 0.026
22
Konveksi Konveksi adalah perpindahan panas yang disertai dengan perpindahan massa atau molekul zat yang dipanaskan. Umumnya konveksi hanya terjadi pada zat cair ataupun gas (fluida) (Kamil 1983). Menurut Holman et al. (1995), besarnya laju aliran panas konveksi dapat dihitung dengan persamaan pendinginan Newton sebagai berikut. (
) ...................................................................................... (6)
dimana: q = laju aliran panas (Watt) h = koefisien pindah panas konveksi (W/m°C) A = luas penampang perpindahan panas (m2) Tw – Tf = perbedaan suhu antara suhu permukaan yang dipanasi dengan suhu fluida di lokasi yang ditentukan (°C). Menurut Holman et al. (1995), perpindahan panas konveksi menurut cara menggerakkan alirannya diklasifikasikan menjadi dua cara, yaitu konveksi bebas atau alami dan konveksi paksa. Pada konveksi bebas pergerakan fluida terjadi karena perbedaan massa jenis yang disebabkan oleh perbedaan suhu, sedangkan pada konveksi paksa fluida bergerak karena adanya pengaruh dari luar dari suatu alat seperti pompa atau kipas. Bilangan Reynold digunakan sebagai kriteria untuk menunjukkan jenis aliran turbulen atau laminer. Aliran yang mempunyai bilangan Reynold kurang dari 2000 merupakan aliran laminer, sedangkan aliran dengan bilangan Reynold antara 2000 dan 4000 merupakan aliran transisi (peralihan dari aliran laminer ke aliran turbulen), dan aliran dengan bilangan Reynold lebih dari 4000 dikatakan sebagai aliran turbulen penuh (Nevers 2005). Radiasi Berbeda dengan perpindahan panas secara konduksi dan konveksi, dimana perpindahan panas terjadi melalui suatu perantara, perpindahan panas secara radiasi sama sekali tidak memerlukan zat perantara. Sifat-sifat perpindahan panas secara radiasi sama dengan sifat-sifat gelombang elektromagnetik. Sebagai contoh
23
adalah perpindahan panas dari matahari ke bumi (Holman et al. 1995). Besarnya laju aliran panas radiasi yang dipancarkan oleh suatu permukaan dinyatakan dengan persamaan berikut: ................................................................................ (7) dimana: Q = laju aliran panas (Watt) A = luas penampang perpindahan panas (m2) σ = angka tetapan Stefan-Boltzman (5.67 x 10-8 W/m2K4) T = suhu permukaan yang bersangkutan (oC) = angka emisi permukaan yang meradiasikan panas dan merupakan ukuran kemampuan meradiasikan energi panas.
