LAPORAN PRAKTIKUMTEKNIK PENGOLAHAN PANGAN

VIRTUAL EXPERIMENT CONVECTIVE

NURILMI DWI MUTMAINNA(G41113003)ERINA SUSAN (G41113011)FAJAR(G41113311)GEMALA HARDINASINTA(G41113514)

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIANFAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS HASANUDDINMAKASSAR2015I. PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPerpindahan energi dalam bentuk panas terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau material. Dalam proses perpindahan energi tersebut tentu ada kecepatan perpindahan panas yang terjadi, atau yang lebih dikenal dengan laju perpindahan panas. Panas akan berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah. Koefisien perpindahan panas (h), seringkali diperlukan dalam merancang dan menganalisis alat pengolahan makanan. Koefisien perpindahan panas dipengaruhi oleh massa jenis benda, ukuran benda, panas spesifik dari benda, dan penurunan suhu benda setiap waktunya.Perbedaan suhu terjadi menyebabkan keadaan yang tidak stabil maka akan terjadi panas. Keadaan tidak stabil ini perlu diselesaikan melalui proses perpindahan kalor. Dalam pengamatan proses perpindahan kalor konveksi, masalah yang utama terletak pada cara mencari metode penentuan nilai h dengan tepat. Nilai koefisien ini tergantung kepada banyak faktor. Jumlah kalor yang dipindahkan, bergantung pada nilai h. Jika kecepatan medan tetap, artinya tidak ada pengaruh luar yang mendoromg fluida bergerak, maka proses perpindahan ka1or berlaku. Sedangkan bila kecepatan medan dipengaruhi oleh unsur luar seperti kipas atau peniup, maka proses konveksi yang akan terjadi merupakan proses perpindahan kalor konveksi paksa.1.2 TujuanAdapun tujuan dari praktikum ini adalah :a. Untuk mengukur perubahan suhu suatu aluminium ketika dipanaskan atau didinginkan dengan air atau udara.b. Untuk menentukan koefisien perpindahan panas pada objek bola yang dipanaskan atau didinginkan baik menggunakan air panas atau udara dingin dengan menggunakan metode kuasi-mapan.c. Untuk menguji pengaruh ukuran produk, suhu air, suhu udara, dan kecepatan udara pada koevisien koefisien perpindahan panas.

II. LANDASAN TEORI2.1 Perpindahan PanasPerpindahan panas merupakan ilmu untuk meramalkan perpindahan energi dalam bentuk panas yang terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau material. Dalam proses perpindahan energi tersebut tentu ada kecepatan perpindahan panas yang terjadi, atau yang lebih dikenal dengan laju perpindahan panas. Maka ilmu perpindahan panas juga merupakan ilmu untuk meramalkan laju perpindahan panas yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu. Perpindahan panas akan terjadi apabila ada perbedaan temperatur antara dua bagian benda. Panas akan berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah.Ada tiga bentuk mekanisme perpindahan panas yang diketahui, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Pada peristiwa konveksi, perpindahan panas terjadi karena terbawa aliran fluida. Secara termodinamika, konveksi dinyatakan sebagai aliran entalpi, bukan aliran panas. Konveksi terbagi menjadi dua jenis, yaitu konveksi alami dan konveksi paksa. Dimana konveksi alami adalah konveksi yang terjadi akibat pemaksaan oleh gaya apung, dimana karena perbedaan massa jenis yang diakibatkan oleh variasi suhu pada fluida. Sedangkan konveksi paksa terjadi ketika aliran disebabkan oleh gaya dari luar, seperti kipas, pompa, atau angin di atmosfer.

Gambar 1. Skema konveksi paksa

Gambar 2. Skema konveksi alamiLaju perpindahan kalor suatu benda sebanding dengan beda temperatur antara benda dengan fluida sekelilingnya. Dapat dirumuskan menjadi:Q = h.A.(To - T).Dimana:Q = laju perpindahan kalor (W)h = koefisien perpindahan panas (W/m2K)A = Luas permukaan objek (m2)To = Temperatur permukaan objek (K) T = Temperatur lingkungan/fluida (K)

2.2 Koefisien Perpindahan PanasKoefisien perpindahan panas (h) adalah banyaknya kalor yang dapat dipindahkan per satuan luas pada suhu tertentu. Koefisien perpindahan panas dipengaruhi oleh massa jenis benda, ukuran benda, panas spesifik dari benda, dan penurunan suhu benda setiap waktunya. Persamaan keseimbangan energi panas pada benda logam:Energi masuk = energi keluar

Dimana:h adalah koefisien perpindahan panas konvektif,A adalah luas permukaan,cp adalah panas spesifik dari objek,Tm adalah temperatur cairan sekitarnya,T adalah suhu objek, dant adalah waktu.Persamaan di atas dapat diintegrasikan dan menghasilkan persamaan berikut:

Persamaan diatas akan menunjukkan grafik garis lurus antara waku dan nilai ln[(T-Tm)/(Ti-Tm)]. Kemiringan (slope) dari grafik tersebut dapat digunakan untuk menentukan koefisien perpindahan panas dari objek.

III. PROSEDUR3.1 Alat dan BahanAlat yang digunakan pada praktikum ini adalah termokopel, kipas angin, water bath, dan jangka sorong.Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah bola aluminium dan air.

3.2 Prosedur KerjaAdapun prosedur kerja dari praktikum ini adalah:1. Memanaskan air pada water bath hingga suhu 95C2. Mengukur diameter dari bola aluminium menggunakan jangka sorong3. Menghunungkan ujung termokopel pada salah satu bola untuk akuisisi data4. Meletakkan bola aluminium pada water bath hingga bola mencapai suhu 95C, lalu memindahkan bola pada lingkungan yang akan diukur nilai koefisien perpindahan panasnya.5. Menyalakan kipas angin yang akan mendinginkan bola hingga suhu 30C, untuk keadaan aliran udara bergerak6. Mengulangi langkah diatas untuk dua bola lainnya.7. Mengulangi seluruh langkah di atas untuk menghitung nilai h pada aliran udara statis dan aliran air panas statis.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Hasil4.1.1 TabelTrialExpt. NoSpherical TransducerMedium Temperature (oC)Forced Air Velocityh

Radius (mm)Initial Temp. (oC)Still AirForced AirHot Water

11152098824,6605

215952048,50944

31595202 m/s169,783

21520981091,462

21020913,5945

32020759,9812

312095201 m/s97,01888

2205 m/s226,3774

32020 m/s452,7548

Sumber: Data primer setelah diolah, 2015.4.1.2 Grafik

Gambar 1. Grafik percobaan 1 aliran air panas statis

Gambar 2. Grafik percobaan 2 udara statis

Gambar 3. Grafik percobaan 3 udara bergerak

Gambar 4. Grafik percobaan 4 aliran air panas statis

Gambar 5. Grafik percobaan 5 aliran air panas statis

Gambar 6. Grafik percobaan 6 aliran air panas statis

Gambar 7. Grafik percobaan 7 udara bergerak

Gambar 8. Grafik percobaan 8 udara bergerak

Gambar 9. Grafik percobaan 9 udara bergerak4.2 PembahasanHubungan antara koefisien perpindahan panas konvektif dengan ukuran bola, yaitu semakin besar radius suatu bola maka semakin kecil nilai koefisien perpindahan panas konvektif. Sehingga dapat disimpulkan bahwa radius bola berbanding terbalik dengan koefisien perpindahan panas konvektif. Hal ini dibuktikan oleh rumus perpindahan panas konvektif dimana luas bola berbanding terbalik dengan perpindahan panas konvektif. Hubungan antara kecepatan udara dengan koefisien perpindahan panas konvektif, yaitu semakin besar/tinggi nilai kecepatan udara maka semakin tinggi perpindahan panas konvektif. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kecepatan udara berbanding lurus dengan perpindahan panas konvektif. Dengan memberikan udara bergerak saat pendinginan, maka waktu yang dibutuhkan untuk menurunkan suhu akan semakin singkat. Metode konveksi yang mendapatkan pengaruh dari luar seperti udara dari kipas angin merupakan jenis konveksi paksa.

V. PENUTUP5.1 KesimpulanBerdasarkan dari praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:1. Radius bola berbanding terbalik dengan koefisien perpindahan panas konvektif.2. Kecepatan udara berbanding lurus dengan perpindahan panas konvektif.3. Fator-faktor yang memengaruhi koefisien perpindahan panas konvektif adalah massa benda, luas permukaan, panas spesifik dari objek, dan penurunan suhu.

DAFTAR PUSTAKAMutia, Nurul. 2011. Percobaan Penurunan Suhu Konveksi Paksa. Universitas Negeri Semarang: Semarang.

Herdiansyah, Hendra. 2012. Suhu dan Kalor. www.undip.ac.id. Diakses pada tanggal 27 Oktober 2015.