perpindahan panas..nbf

8/16/2019 Perpindahan Panas..nbf

http://slidepdf.com/reader/full/perpindahan-panasnbf 1/31

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Praktikum Perpindahan Panas merupakan matakuliah yang disajikan

pada semester lima pada Jurusan Teknik Mesin khususnya Program praktikum

terapan 1 universitas Pancasila . Penguasaan materi Perpindahan Panas akan

membantu mahasiswa dalam menyelesaikan masalah pada matakuliah lanjutan,

sehingga dituntut kemampuan menyelesaikan masalah – masalah Perpindahan

Panas. ntuk mencapai kemampuan mahasiswa yang e!ekti!"e!isien akan

dirancang proses pembelajaran yang inovati! bernuansa learning.

#entuk pembelajaran dalam bentuk praktikum dibarengi dengan diskusi

dan small group discussion, di mana sebagai pendahuluan mahasiswa perlu

dijelaskan materi perkuliahan bagaimana pentingnya Perpindahan Panas bagi

mahasiswa dan sasaran pembelajaran secara keseluruhan harus dicapai setelah

mempelajari matakuliah ini.

$alam kajian teori ataupun praktikum konduktivitas termal ada beberapa

hal yang perlu di ketahui dan d ingat kembali yaitu tentang konduksi,konveksi dan

radiasi. $alampraktikum tentang konduktivitas termal menggunakan metoda

konduksi termal. %onduksitermal adalah suatu !enomena transport dimana

perbedaan temperature menyebabakantrans!er energy termal dari suatu daerah

benda panas ke daerah yang lain dari benda yangsama pada temperature yang

lebih rendah Menentukan atau mencari nilai konduktivitas termal dilakukan dalam praktikum. &ilai konduktivitas termal diperlukan untuk menentukan jenis dari

penghantar apakah termasuk dalam penghantar yang baik atau tidak. $alam

praktikum ada empat penghantar yang digunakan, untuk itu sangat erat

hubunganya dengan penghitungan konduktivitas termal.



Pindah panas adalah ilmu teknik yang memperkirakan pemindahan energi

yang terjadi antara benda'benda sebagai akibat terjadinya perbedaan suhu antara

benda'benda tersebut. Pada pindah panas ini dua hukum alam yang utama

merupakan suatu hal yang harus selalu diingat.

(ukum tama )) menjelaskan bahwa apabila antara dua benda yang

berlainan suhunya terjadi pemindahan panas, maka hal ini selalu berlangsung

sedemikian rupa sehingga benda yang lebih panas bertambah dingin dan benda

yang lebih dingin akan bertanbah panas.

$engan kata lain, bahwa apabila dua benda yang bersuhu tidak sama,

bersentuhan, maka akan terjadi perubahan suhu kedua benda tersebut akibat

adanya perpindahan panas, yaitu benda yang bersuhu lebih tinggi akan

memberikan sebagian panasnya kepada benda yang bersuhu lebih rendah,

sehingga benda yang bersuhu lebih tinggi akan menjadi lebih dingin, sedangkan

benda yang bersuhu lebih rendah akan menjadi lebih panas. (ukum tama ) atau

*+as #lack, pada penukaran panas antara dua jenis benda, maka jumlah kalor

keseluruhan akan tetap kecuali ada usaha yang dilakukan pada saat perpindahan

tersebut-. $engan kata lain bahwa jumlah yang diberikan oleh benda yang

bersuhu lebih tinggi akan sama dengan jumlah panas yang diterima oleh bendayang bersuhu lebih rendah. Pindah panas dapat dipergunakan untuk

memperkirakan suhu, baik suhu benda padat, maupun suhu bahan cair, setelah

beberapa saat berlalu. Perpindahan panas terjadi melalui suatu medium ke

medium lain sebelum sampai ke obyek yang diinginkan. Metode pindah panas di

sini terjadi secara serempak eankoplis, 1/0-.

B. Ruang Lingkup Isi

2ara'cara Perpindahan Panas, (ukum $asar Perpindahan Panas,

Mekanisme Perpindahan Panas abungan, *nalogi antara *liran Panas dan *liran

3istrik, 4atuan dan $imensi.



BAB II

LANDASAN TEORI

1. TEORI DASAR

$alam kajian teori ataupun praktikum konduktivitas termal ada beberapa

hal yang perlu di ketahui dan d ingat kembali yaitu tentang konduksi,konveksi dan

radiasi. $alampraktikum tentang konduktivitas termal menggunakan metoda

konduksi termal. %onduksitermal adalah suatu !enomena transport dimana

perbedaan temperature menyebabakantrans!er energy termal dari suatu daerah

benda panas ke daerah yang lain dari benda yangsama pada temperature yang

lebih rendah Menentukan atau mencari nilai konduktivitas termal dilakukan dalam

praktikum. &ilai konduktivitas termal diperlukan untuk menentukan jenis dari

penghantar apakah termasuk dalam penghantar yang baik atau tidak. $alam

praktikum ada empat penghantar yang digunakan, untuk itu sangat erat

hubunganya dengan penghitungan konduktivitas termal.

Pindah panas adalah ilmu teknik yang memperkirakan pemindahan energi

yang terjadi antara benda'benda sebagai akibat terjadinya perbedaan suhu antara

benda'benda tersebut. Pada pindah panas ini dua hukum alam yang utama

merupakan suatu hal yang harus selalu diingat.

(ukum tama )) menjelaskan bahwa apabila antara dua benda yang berlainan

suhunya terjadi pemindahan panas, maka hal ini selalu berlangsung sedemikian

rupa sehingga benda yang lebih panas bertambah dingin dan benda yang lebih

dingin akan bertanbah panas.



$engan kata lain, bahwa apabila dua benda yang bersuhu tidak sama,

bersentuhan, maka akan terjadi perubahan suhu kedua benda tersebut akibat

adanya perpindahan panas, yaitu benda yang bersuhu lebih tinggi akan

memberikan sebagian panasnya kepada benda yang bersuhu lebih rendah,

sehingga benda yang bersuhu lebih tinggi akan menjadi lebih dingin, sedangkan

benda yang bersuhu lebih rendah akan menjadi lebih panas. (ukum tama ) atau

*+as #lack, pada penukaran panas antara dua jenis benda, maka jumlah kalor

keseluruhan akan tetap kecuali ada usaha yang dilakukan pada saat perpindahan

tersebut-. $engan kata lain bahwa jumlah yang diberikan oleh benda yang

bersuhu lebih tinggi akan sama dengan jumlah panas yang diterima oleh benda

yang bersuhu lebih rendah. Pindah panas dapat dipergunakan untuk

memperkirakan suhu, baik suhu benda padat, maupun suhu bahan cair, setelah

beberapa saat berlalu. Perpindahan panas terjadi melalui suatu medium ke

medium lain sebelum sampai ke obyek yang diinginkan. Metode pindah panas di

sini terjadi secara serempak eankoplis, 1/0-.

Proses pindah panas dapat terjadi dengan tiga cara yaitu secara hantaran

atau konduksi, secara aliran atau konveksi dan secara pancaran atau radiasi.

Proses Pasteurisasi dalam pengolahan hasil pertanian berprinsip pada cara pindah

panas dengan konduksi panas, yaitu apabila sebelah pelat dipanaskan, maka pelat

yang berada disebelahnya akan menjadi panas pula. 5uang penyimpanan dingin

adalah contoh penggunaan aliran atau konveksi panas dalam praktek, yaitu udara

dingin sekitar pipa pendingin turun ke bawah dan udara panas naik ke atas

sehingga membuat sirkulasi terus menerus serta membawa panas keseluruh

ruangan. Pemanasan atau pengeringan hasil pertanian dengan penjemuran

merupakan salah satu contoh praktek pemanasan secara pemancaran, walaupunselama pemancaran tersebut udara dianggap sebagai bahan penerus panas

matahari 4holeh, 677/-.



2 . Kaian Te!ritis

%onduksi termal adalah suatu !enomena transport di mana perbedaan

temperaturmenyebabakan trans!er energi termal dari satu daerah benda panas ke

daerah yang sama pada temperatur yang lebih rendah. Panas yang di trans!er dari

satu titik ke titik lain melaluisalah satu dari tiga metoda yaitu konduksi, konveksi,

dan radiasi. #ila panas yang di trans!ertidak di ikuti dengan perpindahan massa

dari benda disebut ddengan peristiwa konduksi.Penyelidikan terhadap

konduktivitas termal adlah untuk menyelidiki laju darikonduksi termal melalui

beberapa material. Jumlah panas yang di konduksikan melaluimaterial persamaan

waktu di lukiskan oleh persamaan

• %onduktivitas termal

%onduktivitas termal adalah suatu !enomena transport dimana

perbedaantemperatur menyebabkan trans!er energi termal dari satu daerah

benda panas ke daerahyang lain dari benda yang sama pada temperatur

rendah. Panas ynag di trans!er dari satutitik ke titik lain mealaui salah satu

dari tiga metoda yaitu konduksi, konveksi dan

• radiasi

konduksi8 atom'atom hanya bergetar acak di tempat, sambil saling

bertumbukan

• konveksi

atom'atom pindah tempat sambil membawa energi kinetik " energi

getaracak

• 5adiasi

atom'atom bergetar, menghasilkan gelombang elektromagnetik

yangmembawa energi potensial listrik'magnet

". #ara$%ara Perpin&a'an Panas



Perpindahan panas dapat dide!enisikan sebagai berpindahnya energi dari

satu daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari beda suhu antara daerah –

daerah tersebut. (al ikhwal aliran panas bersi!at universal yang berkaitan dengan

tarikan gravitasi. 4ecara umum ada tiga cara perpindahan panas yang berbeda

yaitu 8

1. konduksi conduction9 dikenal dengan istilah hantaran-,

6. radiasi radiation-

:. konveksi convection9 dikenal dengan istilah ilian-.

Jika kita berbicara secaratepat, maka hanya konduksi dan radiasi dapat

digolongkan sebagai prosesperpindahan panas, karena hanya kedua mekanisme ini

yang tergantung pada beda suhu. 4edang konveksi, tidak secara tepat memenuhi

de!inisi perpindahan panas, karena untuk penyelenggaraanya bergantung pada

transport massa mekanik pula. Tetapi karena konveksi juga menghasilkan

pemindahan energi dari daerah yang bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu

lebih rendah, maka istilah ;perpindahan panas dengan cara konveksi< telah

diterima secara umum.



A. Konduksi / Hantaran (Conduction)

%onduksi adalah proses dengan mana panas mengalir dari daerah yang

bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam satu medium

padat, cair atau gas- atau antara medium ' medium yang berlainan yang

bersinggungan secara langsung tanpa adanya perpindahan molekul yang

cukup besar menurut teori kinetik. 4uhu elemen suatu +at sebanding dengan

energi kinetik rata – rata molekul – molekul yang membentuk elemen itu.

=nergi yang dimiliki oleh suatu elemen +at yang disebabkan oleh kecepatan

dan posisi relative molekul – molekulnya disebut energi dalam.

Perpindahan energi tersebut dapat berlangsung dengan tumbukan elasticelastic impact -, misalnya dalam !luida atau dengan pembauran

difusi/diffusion- elektron – elektron yang bergerak secara cepat dari daerah

yang bersuhu tinggi kedaerah yang bersuhu lebih rendah misalnya logam-.

%onduksi merupakan satu – satunya mekanisme dimana panas dapat mengalir

dalam +at padat yang tidak tembus cahaya.

%onduksi panas adalah perpindahan atau pergerakan panas antara dua

benda yang saling bersentuhan. $alam hal ini, panas akan berpindah dari benda

yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah8 3aju aliran panas

dapat dipengaruhi oleh beberapa !aktor, antara lain luas permukaan benda yang

saling bersentuhan, perbedaan suhu awal antara kedua benda, dan konduktivitas

panas dari kedua benda tersebut. %onduktivitas panas ialah tingkat kemudahan

untuk mengalirkan panas yang dimiliki suatu benda. 4etiap benda memiliki

konduktivitas yang berbeda.



3ogam mempunyai konduktivitas panas yang tinggi, sedangkan hewan

memiliki konduktivitas panas yang rendah. #erarti hewan merupakan penahan

panas insulator- yang baik. *pabila dua benda yang berbeda temperatur

dikontakkan, maka panas akan mengalir dari benda bertemperatur tinggi ke benda

yang bertemperatur lebih rendah. Mekanisme perpindahan panas yang terjadi

dapat berupa konduksi, konveksi, atau radiasi. $alam aplikasinya, ketiga

mekanisme ini dapat saja berlangsung secara simultan (olman, 1/0-.

ambar 6.1 perpindahan panas secara konduksi pada panjang batang yang

berbeda



ambar 6.6 perpindahan panas secara konduksi pada ketebalan yang berbeda

ambar 6.: perpindahan panas secara konduksi pada bahan dengan suhu yang

berbeda



B. Ra&iasi ( Pancaran

5adiasi adalah perpindahan kalor melalui gelombang dari suatu +at ke +at

yang lain. 4emua benda memancarkan kalor. %eadaan ini baru terbukti setelahsuhu meningkat. Pada hakekatnya proses perpindahan kalor radiasi terjadi dengan

perantaraan !oton dan juga gelombang elektromagnet. Terdapat dua teori yang

berbeda untuk menerangkan bagaimana proses radiasi itu terjadi. 4emua bahan

pada suhu mutlak tertentu akan menyinari sejumlah energi kalor tertentu. 4emakin

tinggi suhu bahan tadi maka semakin tinggi pula energy kalor yang disinarkan

Masyithah dan (aryanto, 677>-.

ambar 6.? perpindahan panas secara radiasi pada pelat datar dengan kaca



ambar 6.@ perpindahan panas secara radiasi antara panas lilin dengan

tubuh manusia

2. K!n)eksi ( Ilian (Convection)

%onveksi adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari

konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur. %onveksi

sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi antara permukaan

benda padat, cairan atau gas.

Perpindahan panas secara konveksi diklasi!ikasikan dalam konveksi bebas

free convection- dan konveksi paksa forced convection- menurut cara

menggerakkan alirannya. #ila gerakan mencampur berlangsung semata – mata

sebagai akibat dari perbedaan kerapatan yang disebabkan oleh gradien suhu,

maka disebut konveksi bebas atau alamiah (natural). #ila gerakan mencampur

disebabkan oleh suatu alat dari luar seperti pompa atau kipas, maka prosesnya

disebut konveksi paksa.

%ee!ekti!an perpindahan panas dengan cara konveksi tergantung sebagian

besarnya pada gerakan mencampur !luida . akibatnya studi perpindahan panas

konveksi didasarkan pada pengetahuan tentang ciri – ciri aliran !luida.



%onveksi adalah pengangkutan kalor oleh gerak dari +at yang dipanaskan.

Proses perpindahan kalor secara aliran"konveksi merupakan satu !enomena

permukaan. Proses konveksi hanya terjadi di permukaan bahan. Jadi dalam proses

ini struktur bagian dalam bahan kurang penting. %eadaan permukaan dan keadaan

sekelilingnya serta kedudukan permukaan itu adalah yang utama. 3a+imnya,

keadaan keseirnbangan termodinamik di dalam bahan akibat proses konduksi,

suhu permukaan bahan akan berbeda dari suhu sekelilingnya %ern, 1/@7-.

ambar 6.> perpindahan panas secara konveksi

ambar 6. perpindahan panas secara konduksi radiasi dan konveksi.



*. Huku+$'uku+ Dasar Perpin&a'an Panas

A. Konduksi .

(ubungan dasar untuk perpindahan panas dengan cara konduksi

diusulkan oleh ilmuan perancis , J.#.J. Aourier, tahun 1006. (ubungan ini

menyatakan bahwa ,k , laju aliran panas dengan cara konduksi dalam suatu

bahan, sama dengan hasil kali dari tiga buah besaran berikut 8

1. k , konduktivitas termal bahan.

2. A, luas penampang dimana panas mengalir dengan cara konduksi

yang harus diukur tegak lurus terhadap arah aliran panas.

3. dT/Dx , gradien suhu terhadap penampang tersebut, yaitu perubahan suhu T terhadap arak dalam arah aliran panas !.

ntuk menuliskan persamaan konduksi panas dalam bentuk matematik,

kita harus mengadakan perjanjian tentang tanda. %ita tetapkan bahwa arah

naiknya jarak B adalah arah aliran panas positi!. Persamaan dasar untuk konduksi

satu dimensi dalam keadaan tunak stedi- ditulis 8

"k C 'k# ( dT $ d% ) 1'1-

ntuk konsistensi dimensi dalam pers. 1'1, laju aliran panas Dk dinyatakan

dalam #tu"hE-, luas * dalam !t6 dan gradien suhu dT"dB dalam A"!t. %onduktivitas

termal k adalah si!at bahan dan menunjukkan jumlah panas yang mengalir

melintasi satuan luas jika gradien suhunya satu. Jadi #ahan yang mempunyai

konduktivitas termal yang tinggi dinamakan konduktor (conductor), sedangkan

bahan yang konduktivitas termalnya rendah disebut isolator (insulator).



ambar 6'1. sketsa yang melukiskan perjanjian tentang tanda untuk aliran

panas konduksi

Tabel 6'18 Frde #esaran %onduktivitas Termal k.

#ahan #tu"h !t A G"m%

as pada tekanan

atmos!erik

#ahan bisolasi

2airan bukan 3ogam

Hat padat bukan 3ogam

batu,bata,semen-

3ogam 2air

Paduan

3ogam Murni

7,77? – 7,17

7,76 – 7,16

7,7@ – 7,?7

7,76 – 1,@

@,7 – ?@

0,7 – 7

:7 – 6?7

7,777>/ – 7,1

7,7:? – 7,61

7,70> – 7,>/

7,7:? – 6,>

0,> – >

1? – 167

@6 – ?17



3"*k setara dengan tahanan termal thermal resistance- 5k yang diberikan

oleh dinding kepada aliran panas dengan cara konduksi dan kita memperoleh.

5k C 3 8 * 1'6 -

%ebalikan dari tahanan termal disebut konduktansi termal thermal

conductance-

%k C *k 8 3 - 1' : -

ambar 6'6. $istribusi suhu untuk konduksi keadaan stedi melalui dinding datar



B. Radiasi ,

Jumlah energi yang meninggalkan suatu permukaan sebagai panas

radiasi tergantung pada suhu mutlak dan si!at permukaan tersebut. 5adiator

sempurna atau benda hitam black body- memancarkan energi radiasi dari

permukaannya dengan laju ,r yang diberikan oleh #tu"h, jika *1 luas permukaan

dalam !t persegi, T1 suhu permukaan dalam derajat rankine 5- dan I konstanta

dimensional dengan nilai 7,11? B 17'0 #tu"h !t6 5?. dalam satuan 4) laju aliran

panas Dr mempunyai satuan watt, jika luas permukaan *1 dalam m6 , suhu mutlak

dalam derajat %elvin, dan I@,> B 17 '0 watt " m6 k? . besaran I dinamakan

konstanta 4te!an – #olt+mann.

Dr C I *1 T1? #tu " hr 1 – ? -

Jika benda hitam tersebut beradiasi ke sebuah penutup yang sepenuhnya

mengurungnya dan yang permukaanya juga hitam, yaitu menyerap semua energi

radiasi yang datang padanya , maka laju bersih perpindahan panas radiasi

diberikan oleh.

Dr C I *1 T1? ' T6?- 1 – @ -

$imana T6 adalah suhu permukaan penutup dalam derajat Aahrenheit mutlak. -

Jika pada suhu yang sama dengan benda hitam benda nyata memancarkan

sebagian yang konstan dari pancaran benda hitam pada setiap panjang

gelombang, maka benda itu disebut benda kelabu gray body-. 3aju bersih

perpindahan panas dari benda kelabu dengan suhu T1 ke benda hitam dengan

suhu T6 yang mengelilinginya adalah

Dr C I *1 1 T1? ' T6?- 1 – > -

$imana K1 adalah emitansi emittance- permukaan kelabu dan sama

dengan perbandingan pancaran emission) dari permukaan kelabu terhadap

pancaran dari radiator sempurna pada suhu yang sama.



4uatu material bahan yang mempunyai gradient, maka kalor akan mengalir

tanpa disertai oleh suatu gerakan +at. *liran kalor seperti ini disebut konduksi atau

hantaran. %onduksi thermal pada logam ' logam padat terjadi akibat gerakan

elektron yang terikat dan konduksi thermal mempunyai hubungan dengan

konduktivitas listrik. Pemanasan pada logam berarti pengakti!an gerakan molekul,

sedangkan pendinginan berarti pengurangan gerakan molekul 3aju perpindahan

panas secara konduksi pada silinder mempunyai perbedaan dengan laju

perpindahan panas secara konduksi pada plat "balok, karena beda persamaan luas

bidang permukaan (artono, 6770-.

Pengamatan yang dilakukan pada praktikum ini antara lain pengamatan

mengenai pindah panas dan pindah dingin. Pada pindah dingin data suhu yang

diperoleh pada panci sebelum diberi gelas cukup rendah yaitu 16o2. begitu pula

dengan suhu dalam gelas didapat data yaitu 61o2.

4uhu pada air dalam gelas lebih tinggi daripada di panci karena pada panci

telah diberi es yang suhunya rendah. *dapun setelah air dalam gelas dimasukan ke

dalam panci terjadi aliran kalor dari suhu tinggi ke suhu yang rendah atau dalam

hal ini air dalam gelas mengalirkan kalornya ke dalam air dalam panci. 4ehingga

air dalam panci suhunya meningkat dan suhu dalam gelas menurun. (al ini sesuai

dengan hukum alam bahwa panas akan mengalami perpindahan dari suhu yang

tinggi ke suhu rendah sehingga akan mengalirkan kalor dan suhu rendah akan

mengalami peningkatan suhu sampai terdapat keseimbangan antara bahan yang

bersuhu tinggi ke bahan yang bersuhu rendah. $ari kurva yang didapat diperoleh

satu kurva yang mengalami pencilan yaitu pada gelas didapat peningkatan suhu

setelah dimasukan ke dalam panci yang berisi es pada menit ke :7. &amun pada

menit selanjutnya data yang didapat kembali sesuai dengan yang diharapkan.

Percobaan pindah dingin ini menunjukan terjadinya perpindahan kalor dari air di

dalam gelas piala ke es yang berada di dalam panci yang akhirnya menghasilkan

keadaan yang setimbang diantara keduanya.



4edangkan pada pindah panas pada awalnya diukur suhu antara dua air

yang berada pada wadah yang berbeda. Pengamatan pertama dilakukan tanpa

menggunakan stirrer . 4uhu awal yang didapat pada air yaitu 67o2. 4elanjutnya

panci yang berisi dengan air dan gelas berisi air dipanaskan selama @ menit

selanjutnya diukur kembali masing'masin wadah. $ata yang didapat pada

pengukuran pertama, air dalam panci memiliki suhu yang lebih tinggi dari pada

suhu dalam gelas.

*liran panas ini disebabkan oleh aliran konduksi dari panci ke air dan air

ke gelas. &amun suhu air dalam gelas tidak sebesar air dalam panci karena daya

hantar gelas yang lebih rendahdari panci. Pada pengamatan ini hanya dilakukan

sampai menit ke ?7 karena air yang dipanaskan telah melampaui titik didihnya

dan suhu nya menjadi cenderung menurun.

Jika dibandingkan dengan panci yang menggunakan stirrer suhu dalam

gelas cenderung bertahan terhadap kenaikan suhu pada air dalam panci. (al ini

dikarenakan adanya aliran konveksi dari air yang ada dalam gelas. %arena air

dalam gelas yang berputar mengikuti stirrer akan menyerap panas permukaan

gelas dengan cepat dan menggantinya dengan cepat pula sehingga panas

menyebar rata pada air dalam gelas sehingga suhu menjadi tetap. *danya

kesalahan'kesalahan pengukuran oleh praktikan antara lain kesalahan paralaks

atau kesalahan pembacaan skala.



C. Konveksi .

3aju perpindahan panas dengan cara konveksi antara suatu

permukaan dan suatu !luida dapat dihitung dengan hubungan 8

Dc C hc * LT 1 – -

$imana 8 Dc C laju perpindahan panas dengan cara konveksi, #tu"h9

* C luas perpindahan panas, !t69

LT C beda antara permukaan suhu Ts dan suhu !luida Tdilokasi yang ditentukan biasanya jauh dari permukaan-,

A9

hc C %onduktansi termal satuan konveksi rata – rata

sering disebut koe!isien permukaan perpindahan panas

atau koe!isien perpindahan panas konveksi-, #tu"h !t6 A.

Tabel 6'6 Frde #esaran %oe!isien Perpindahan Panas %onveksi hc.

#ahan #tu" !t6 A G"m6 %

dara , konveksi bebas

ap panas lanjut atau udara, konveksi paksa

Minyak, konveksi paksa

*ir, konveksi paksa

*ir, mendidih

ap, mengembun

1 – @

@ – @7

17 – :77

@7 – 6777

@77 – 17777

1777 – 67777

> – :7

:7 – :77

>7 – 1077

:77 – >777

:777 – >7777

>777' 167777



-. ekanis+e Perpin&a'an Panas /a0ungan

$alam praktek biasanya panas berpindah dalam tahap – tahap melalui

sejumlah bagian yang berbeda yang dihubungkan secara seri, dan untuk

bagian tertentu dalam sistem tersebut perpindahannya seringkali berlangsung

dengan dua mekanisme secara paralel.

2ontoh9 Perpindahan panas dari hasil pembakaran dalam ruang bakar

motor roket melalui dinding tipis ke +at pendingin yang mengalir dalam cincin

diluar dinding tersebut ambar 6 .: -.

ambar 6 . : . Perpindahan Panas dalam Motor 5oket



Baian !erta"a sistem ini panas berpindah dari gas panas ke permukaan

dalam dinding motor roket dengan mekanisme konveksi dan radiasi yang

bekerja secarah paralel. 3aju total aliran panas D ke permukaan dinding pada

suatu jarak dari nosel adalah 8

D C Dc N Dr

C hc * Tg – Tsg- N hr * Tg – Tsg-

D C hc * N hr *- Tg – Tsg-

C %c N %r- Tg – Tsg-

C Tg – Tsg) $ &1

$imana 8 Tg C suhu gas panas

Tsg C suhu pada permukaan – dalam dinding

51 C tahanan termal kombinasi atau e!ekti! bagian

pertama, 51 C 1"hr N hc- *.-

Baian kedua9 keadaan stedi, panas berkonduksi melalui cangkang shell-,

yaitu bagian kedua sistem tersebut, dengan laju yang sama dengan laju ke

permukaan

Baian ketia9 panas mengalir melalui bagian ketiga sistem tersebut ke +at

pendingin dengan cara konveksi.



#. $truktur Ko"!osit

Dindin ko"!osit . ambar. 6 . ? menunjukkan dinding komposit dari jenis yang

khas dipergunakan pada tanur yang besar. 3apisan dalam yang bersinggungan dengan

gas'gas yang bersuhu tinggi terbuat dari bahan tahan api. 3apisanantaranya terbuat dari

bata isolasi9 menyusul lapisan luar dari bata merah biasa. Ti ialah suhu gas'gas panas dan

adalah konduktansi permukaan satuan pada permukaan dalam. To ialah udara disekitar

tanur dari adalah konduktansi permukaan satuan pada permukaan luar.

ambar 6.? . $istribusi suhu dan rangkaian termal untuk aliran panas melalui

dindingdatar komposit seri.

$engan syarat'syarat ini akan terjadi aliran panas seara terus menerus dari

gas'gas panas melalui dinding ke sekitarnya. %arena aliran panas melalui luas *

yang tertentu sama besarnya untuk bagian dinding yang manapun.



BAB III

3URNAL PRAKTIKU

#)$*& $*T*5

%=3FMPF% ))

3TA) &5F(F 8 ?:1161777?

3&% #T*5 #T*5 8 ?:1161777@

*5=&$* P5*M$)TF 8 ?:1161777

P5#F 4=T)*J) 8 ?:1161777/

3aboratorium Teknik Mesin

Aakultas Teknik niversitas Pancasila

J*%*5T* 4=3*T*&

671:



1. aksu& Dan Tuuan Praktiku+

a. $imaksudkan agar praktikan mengerti mengenai bidang datar dan

memahami !ungsi dari alat – alat yang dipraktekan.

b. *gar praktikan mengerti tentang konduktivitas thermal dari bahan –

bahan baik logam maupun non logam.

c. *gar praktikan mengerti tentang perpindahan kalor pada bahan atau

benda yang akan diuji.

d. Praktikum ini bertujuan unutk menentukan eBperimental besar harga

konduktivitas thermal bahan yang berbentuk pelat datar.

e. $iharapakan agar para praktikan dapat menyelesaikan lembar kerja

dengan baik dan benar.

2. Alat Dan Ba'an

a. Jangka sorong

b. *lat pemanas elektrik bidang datar -

c. %abel rol

d. *luminium 8

Panjang C 1?,/ mm

3ebar C 0,@@ mm

Tebal C 7,11 mm



". Pr!se&ur Per%!0aan

1. kur dimensi specimen uji panjang, lebar, dan tebal -, kemudian

letakan pada tempat uji yang telah tersedia dengan sebaik – baiknya.

6. kur temperatur, tekanan dan kelembapan udara sekeliling spesimen

sebelum dan sesudah percobaan.

:. *tur daya pemanasan sebesar yangdiperlukan besar tekanan pemanas

elektrik adalah 1@ ohm -

?. Pembacaan temperatur permukaan bagian kiri dan bagian kanan

spesimen uji dapat dilakukan dengan memutar tombol pemilih

selector sitch ). Pembacaan dilakukan setelah mencapai steady.



*. 4!r+ analisa &ata

Na+a 5 %elompok ))

Na+a asisten 5 5icki andona

%eadaan ruangan P mm(g- T 2- = - Jam

4ebelum percobaan 60 0@ 1:.:7

4esudah percobaan 6/ /@ 1@.:7

Pengukuran 8 Panjang C 1?,/ mm

3ebar C 0,@@ mm

3uas penampang permukaan C 16,/ mm6

Tebal C 7,11 mm

5 C 1@ ohm

&o T1 2 - &o T7 2 - Q volt- ) ampere- R G - % G"m.2 -

1 7>6 > 7 667 1?,> 1>@::,0? 6:

6 70 7>6 667 1?,> :1/,@ @,1

: 17 0 70 667 1?,> 6@@0 >,?>

? 11> / 17 667 1?,> 176:,6 1>,1@

@ 167 17 11> 667 1?,> @11,> :6,:1

*vr *vr 667 1?,>

Ta0el 'asil per%!0aan



-. Kesi+pulan

1. Pengujian yang dilakukan , dapat ditarik kesimpulan jika T1 rata'

rata lebih besar dibandingkan dengan T7

6. $aridata juga dapat disimpulkan jika terjadi perpindahan kalor

dibuktikan dengan perubahan temperatur yang cukup signi!ikan

antar T1 dengan T7,



BAB I6

PEBAHASAN SOAL

Pertanyaan 8

1. $e!inisikan konduktivitas thermal S

2. Turunkan hubungan yang terdapat pada persamaan :.6- S

". Tentukan besarnya harga konduktivitas thermal bahan spesimen uji S

Jawaban 8

1. Konduktivitas thermal adalah suatu besaran intensif bahan yang

menunjukkan kemampuannya untuk menghantarkan panas.

Konduksi termal adalah suatu fenomena transport di

manaperbedaan temperatur menyebabakan transfer energi

termal dari satudaerah benda panas ke daerah yang sama pada

temperatur yang lebihrendah. Panas yang di transfer dari satu

titik ke titik lain melalui salahsatu dari tiga metoda yaitukonduksi, konveksi, dan radiasi.

6. R C k . * . dt 8 dB - atau T1 – T7 -

&o T1 2 - &o T7 2 - Q volt- ) ampere- R G - % G"m.2 -

1 7>6 > 7 667 1?,> 1>@::,0? 6:

6 70 7>6 667 1?,> :1/,@ @,1

: 17 0 70 667 1?,> 6@@0 >,?>

? 11> / 17 667 1?,> 176:,6 1>,1@

@ 167 17 11> 667 1?,> @11,> :6,:1

*vr *vr 667 1?,>:. Tabel percobaan

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Besaran_intensif&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Bahan

http://id.wikipedia.org/wiki/Konduksi

http://id.wikipedia.org/wiki/Bahan

http://id.wikipedia.org/wiki/Konduksi

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Besaran_intensif&action=edit&redlink=1



?.

BAB 6KESIPULAN

Perpindahan kalor dari suatu +at ke +at lain seringkali terjadi dalam industri

proses. Pada kebanyakan pengerjaan, diperlukan pemasukan atau pengeluaran

kalor, untuk mencapai dan mempertahankan keadaan yang dibutuhkan sewaktu

proses berlangsung. %ondisi pertama yaitu mencapai keadaan yang dibutuhkan

untuk pengerjaan, terjadi umpamanya bila pengerjaan harus berlangsung pada

suhu tertentu dan suhu ini harus dicapai dengan ja1an pemasukan atau

pengeluaran kalor. %ondisi kedua yaitu mempertahankan keadaan yang

dibutuhkan untuk operasi proses, terdapat pada pengerjaan eksoterm dan

endoterm.

Pada praktikum kali ini terdapat dua percobaan yaitu pindah dingin dan

pindah panas. ntuk percobaan pindah dingin, berdasarkan kurva didapatkan hasil

dimana pada saat keadaan awal suhu es pada panci lebih rendah dibandingkan

dengan air dalam gelas piala. &amun pada keadaan akhir, suhu air di dalam gelas

piala menjadi lebih rendah dibandingkan suhu es pada panci. (al ini menunjukan

terjadinya perpindahan kalor dari air di dalam gelas piala ke es yang berada di

dalam panci yang akhirnya menghasilkan keadaan yang setimbang diantara

keduanya. ntuk percobaan pidah panas, setelah dilakukan percobaan didapatkan

hasil dimana pindah panas dengan menggunakan stirrer dapat mempertahankan

panas lebih lama dibandingkan dengan tidak menggunakan stirrer. (al ini

dikarenakan stirrer membantu untuk meratakan penyebaran kalor pada media air

di dalam gelas piala. Perpindahan kalor terjadi melalui proses konduksi dari

penangas ke panci lalu ke air yang berada di dalam panci kemudian ke air pada

gelas piala.



Kesi+pulan Praktiku+

1. Pengujian yang dilakukan , dapat ditarik kesimpulan jika T1 rata'

rata lebih besar dibandingkan dengan T7

6. $aridata juga dapat disimpulkan jika terjadi perpindahan kalor

dibuktikan dengan perubahan temperatur yang cukup signi!ikan

antar T1 dengan T7,

perpindahan panas..nbf

Documents