Post on 06-Jul-2018
8/18/2019 Makalah Jawaban Nomor 6
1/5
6. Bagaimana menentukan nilai koefisien perpindahan kalor konduksi menyeluruh dan
ketebalan kritis suatu isolator? Bagaimana Menentukan nilai laju perpindahan kalor kondisi
tunak pada sistem dengan penampang yang berbeda dan sistem dengan sumber kalor ?
A. Menentukan Nilai Koefisien Perpindahan Kalor Konduksi MenyeluruhKoefisien perpindahan panas menyeluruh (overall Heat Transfer Coefficient, U )
merupakan aliran panas menyeluruh sebagai hasil gabungan proses konduksi dan konveksi.
Koefisien perpindahan panas menyeluruh dinyatakan dengan Wm!o" atau Btuhft!o#.
$erpindahan panas antara dua fluida yang dipisahkan oleh pelat terjadi se%ara konduksi
dan konveksi . jika konduksi dan konveksi se%ara berurutan & maka tahanan panas yang
terlibat (konduksi dan konveksi) dapat dijumlahkan sehingga didapatkan koefisien
perpindahan panas keseluruhan (').$ada umumnya& transfer kalor konduksi selalu diaali dengan proses konveksi dan
diakhiri dengan proses konveksi pula. alah satu %ontohnya adalah transfer kalor yang terjadi
pada suatu dinding datar seperti gambar dibaah ini.
'ntuk menentukan besarnya nilai koefisien perpindahan kalor menyeluruh pada pelat
tersebut dapat dianalisis dari berbagai sisi. $ada sisi kiri plat terdapat fluida panas dan sisi
kanan terdapat fluida dingin.
$ada sisi kiri terjadi transfer kalor se%ara konveksi dari fluida panas ke permukaan
dinding sebelah kiri akibatnya permukaan dinding sebelah kiri menjadi lebih tinggi
temperaturnya dari permukaan dinding sebelah kanan. Karena adanya perbedaan temperatur
pada permukaan kanan dan kiri terjadilah transfer panas se%ara konduksi dari permukaan kiri
ke permukaan kanan.
*engan adanya transfer panas dari permukaan kiri ke permukaan kanan menyebabkan
temperatur permukaan kanan menjadi lebih panas dari fluida yang ada si sebelah kanan&
8/18/2019 Makalah Jawaban Nomor 6
2/5
sehingga terjadilah transfer kalor se%ara konveksi dari permukaan dinding sebelah kanan ke
fluida yang berada disampingnya.
*ari %ontoh diatas& koefisien perpindahan panas menyeluruh dapat dihasilkan dari
berbagai analisis yang ditinjau dari sisi+sisinya sehingga menghasilkan beberapa persamaan+
persamaan sebagai berikut ,
• -liran kalor yang terjadi dari fluida panas ke permukaan dinding sebelah kiri adalah
...(/)
• -liran kalor dari permukaan dinding kiri ke permukaan dinding kanan adalah
...(!)
• -liran kalor dari permukaan dinding kanan ke fluida di sebelah kanan yang dingin adalah
...(0)
1ika ketiga persamaan diatas dijumlahkan pada arah temperatur maka akan menjadi ,
...(2)
...(3)
1ika diketahui baha q A = q B = qC 4 q dan A A = A B = AC 4 A. maka akan diperoleh
...(6)
Maka -liran kalor dari fluida kiri ke fluida kanan dapat ditulis sebagai berikut ,
(5)
-liran kalor dari fluida kiri ke fluida kanan merupakan hasil gabungan dari proses
konduksi dan konveksi yang se%ara keseluruhannya dinyatakan dengan koefisien
perpindahan kalor menyeluruh U & yang dirumuskan dalam hubungan
.......()
1ika disesuaikan dengan persamaan sebelumnya& Maka koefisien perpindahan kalor
menyeluruh adalah
8/18/2019 Makalah Jawaban Nomor 6
3/5
...(7)
B. Menentukan Ketebalan Kritis Suatu Isolator
*alam suatu heat e8%hanger selalu terjadi perpindahan panas ke atau dari lingkungan
yang tidak diharapkan. 9leh karena itu untuk mengurangi perpindahan panas ini digunakan
isolator termal agar efektivitas heat e8%hanger dapat meningkat sehingga panas yang hilang
ke atau dari lingkungan dapat dikurangi.
'ntuk mendapatkan tebal isolator yang optimum& dapat dilakukan melalui perhitungan
sehingga dapat diketahui tabal isolator yang sesuai pada titik kritisnya. Ketebalan kritis
isolator dapat ditentukan sesuai dengan bentuk nya diantara silinder dan Bola.
ebuah pipa bundar dipasang selapis isolasi disekelilingnya. uhu dinding dalam isolasi
adalah :/ sedangkan suhu luarnya terkena konveksi sebesar :! dan temperature fluida luar
adalah t0 .
• ; k 4ln
r2
r1
2 πkL
...(/
8/18/2019 Makalah Jawaban Nomor 6
4/5
(/!)
'ntuk menentukan jari+jari kritis isolasi (r !) agar perpidahan panasnya maksimum dapat
ditentukan dengan dua %ara yaitu
.....(/0)
ehingga diperoleh .(/2)*imana perpindahan panas maksimum pada silinder atau pipa terjadi ketika jari+jari
kritis sama dengan ratio konduktivitas termal isolasi dengan koefisien perpindahan panas
permukaan.
• 1ika r ! =k
h perpindahan panas meningkat dengan penambahan tebal isolasi
• 1ika r ! >k
h perpindahan panas menurun dengan penambahan tebal isolasi
edangkan untuk tebal kritis isolasi pada bola& tebal kritis (r !) nya adalah2 K
h
C. Menentukan Nilai Laju Perpindahan Kalor Kondisi Tunak pada siste den!an
Penapan! yan! berbeda
aju perpindahan kalor yang dimaksud dimana aliran panas dileatkan pada bidang datar
yang disusun berlapis+lapis dengan bahan yang berbeda+beda. "ontoh pemanfaatan
alatnya terdapat pada furnace, boiler
". Menentukan Nilai Laju Perpindahan Kalor Kondisi Tunak pada siste den!an
Suber Kalor
8/18/2019 Makalah Jawaban Nomor 6
5/5
Koefisien $erpindahan panas menyeluruh (overall Heat Transfer Coefficient, U )