TEKNIK PEMANASAN

M.KULIAH INSTALASI LISTRIK INDUSTRI / INSTALASI III

PengantarBila dua benda saling berdekatan dan suhu benda itu berbeda, maka akan terjadi pemindahan panas dari benda yang panas ke benda yang dingin, hingga suhu keduanya menjadi samaCara-cara proses pemindahan panas :- Hantaran / konduksi- konveksi- Pancaran / radiasi

Hantaran panas

Hantaran panas terjadi karena molekul-molekul suatu bahan saling berbenturan dan dengan demikian saling meneruskan energi panas yang mereka miliki.Tidak semua bahan dapat menghantarkan panas yang sama baiknya. Umumnya penghantar listrik yang bak juga merupakan penghantar panas yang baik. (daya hantar suatu bahan tergantung pada daya hantar jenisnya)

Pemanasan untuk IndustriJika dibandingkan dengan cara pemanasan lain, biaya pemakaian energi untuk pemanasan dengan tenaga listrik umumnya lebih tinggi. Namun demikian pemanasan dengan tenaga listrik banyak digunakan, karena beberapa hal :

- tidak ada gas-gas pembakaran yang dapat mengotori udara / lebih bersih- pelayanannya lebih mudah- pengaturan suhunya lebih baik dan lebih tepat- efisiensin lebih baik- waktu pemanasan kebanyakan lebih singkat

Jenis-jenis pemanasan Pemanasan benda Cair Pemanasan bahan padat Pemanasan gas

Kandungan panas suatu bahan tergantung pada :

temperatur berat bahan jenis bahan

Satuan Panas

1 kalori = 4,19 Joule 1 W = 1 Joule / detik 1 Ws = 1 J 1 kWh = 3,6 MJ Massa 1 liter air = 1 kg 1000 cm3 = 1 liter

Panas Jenis

Panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur suatu zat :

Q = m . c. t

Q = Joule t = c

m = massa (kg)

c = panas jenis (J/kg c)

Contoh Soal :

1. Sebuah pemanas 3 kW dipasang pada sebuah tangki yang berisi 113,65 liter air.Jika tenperatur air mula-mula 270 c. Tentukan waktu yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya menjadi 770 c , dengan asumsi efisiensi 100 % dan efisiensi 80 %. ( Kunci 2,2 (2 jam 12 menit)>>> 80 % = 2 jam 45 menit ) (panas jenis air =4190 J/kg 0c)

2. Dengan data yang sama dengan no.1. Tentukan hal yang dapat dilakukan untuk mempercepat proses pemanasan menjadi 1 jam 30 menit !

3. Sebuah tangki air dengan kapasitas 50.000 cm3. Arus rata-rata pemanas tsb 2,5 A. Bilamana waktu pemanasan 25 menit, tentukan daya pemanas listrik tersebut, bilamana kenaikan suhu air 50 0C !

4. Sebuah plat baja dengan massa 5 kg akan dipanaskan dalam sebuah tanur listrik 220 V dari suhu 33,3 0C – 750 0C. Jika waktu pemanasan 40 menit dan arus rata-rata pemanasan 3,9 A, Tentukan efisiensi tanur listrik tersebut ! (cbaja = 511 J/kg 0C)

SOLUSI SOAL :

4. Masukan = V.I.t =240 x 3,9 x 40 = 0,624 kWh

Keluaran = m.c.Δt = (5 x 511 x 716,7)/3,6.106

= 0,5087 kWh

Efisiensi = keluaran / masukan= (0,5087 x 0,624) x 100 = 81,5 %

Latihan :

1. Di dalam sebuah rangkaian 240 V terjadi hubung singkat. Tahanannya adalah 1,5 Ω. Jika rangkaian tsb dirangkai pada kabel 1,5 mm2, hitung kenaikan temperatur setelah 5 detik. Panjang kabel 36,57 m dan massa tembaga 1,5 mm2 setiap 1000 m adalah 13,21 kg. Panas jenis tembaga 380 J/kg oc (Kunci Δt =10460C)

latihan

2. Sebuah bak mandi yang memerlukan 100 liter air, harus dipanasi dari 25oc menjadi 61oc.

a). Jika nilai kalori batubara adalah 33,4 x 106 J/kg, tentukan banyaknya batubara yang diperlukan ! ( 0,45 kg )

b). Hitung energi listrik yang dapat dihasilkan oleh jumlah batubara yang sama. Abaikan kehilangan energi !(4,2 kWh)

latihan

3. Sebuah trafo 3 fasa 600 kVA dimasukkan ke dalam sebuah tangki berisi 10.000 liter minyak isolasi. Efisiensi trafo pada keadaan beban penuh adalah 97 %.Hitung kenaikan temperatur minyak rata-rata setelah bekerja 3 jam pada beban penuh dan pf = 1 dengan menganggap bahwa 60% dari kehilangan panas dalam trafo dipakai untuk memanasi minyak (Panas jenis minyak 2142 J/kg oc, 2 liter minyak mempunyai massa 0.9 kg) (Δt = 6,4oC )

PEMANASAN RUANGANFaktor-faktor yang harus diperhitungkan :- Jumlah perubahan udara yang diperlukan

setiap jam. - Luas jendela, pintu dan dinding- Keadaan dinding- Pencahayaan langit-langit- Bahan dinding, lantai dan langit-langit- Temperatur bagian dalam yang diperlukan- Temperatur udara luar

Pemanasan ruangan

Contoh Soal :Contoh Soal :1.1.Panel-panel pemanasan temperatur rendah

dengan beban total sebesar 8 kW pada 240 V digunakan untuk memanasi sebuah ruangan 10 m x 6 m x 4 m. Dari panas yang dihasilkan, 40 % akan digunakan untuk memanasi udara dalam ruangan. Hitung kenaikan temperatur rata-rata jika terdapat dua perubahan setiap jam. Massa jenis udara = 1,2 kg/m3.(Cudara = 1010 J/kg oc).

Pemanasan Ruangan

Solusi no.1 :Solusi no.1 :Volume udara =10 x 6 x 4 = 240 mVolume udara =10 x 6 x 4 = 240 m33

Massa udara = 240 x 1,2 = 288 kgMassa udara = 240 x 1,2 = 288 kgMassa udara yang diubah tiap jam = 288 x 2Massa udara yang diubah tiap jam = 288 x 2

= 576 = 576 kgkgQ = 576 x t x 1010 = 0,616t kWhQ = 576 x t x 1010 = 0,616t kWh

Energi listrik yang dipakai = 8 x 40% = 3,2 kWEnergi listrik yang dipakai = 8 x 40% = 3,2 kW0,616 t = 3,2 >>> 0,616 t = 3,2 >>> t = 19,8t = 19,8ooCC

Koefisien Perpindahan Panas(U)

““ Jumlah panas dalam joule akan lewat dalam 1 Jumlah panas dalam joule akan lewat dalam 1 detik melalui 1 mdetik melalui 1 m2 setiap bagian konstruksi bangunan bila temperatur antara kedua sisi bahan tersebut adalah 1oC.(1 Joule/detik = 1 Watt) ”

Kehilangan Panas = luas x harga U x beda suhu Kehilangan Panas = luas x harga U x beda suhu

((WattWatt) = () = (mm22) x () x (W/mW/m22 ooCC) x () x (ooCC))

Pemanasan Ruangan

Contoh no.2 :Contoh no.2 :

Sebuah ruangan 13,5 m x 6,5 m dengan tinggi Sebuah ruangan 13,5 m x 6,5 m dengan tinggi langit-langit 4 m.Memiliki luas jendela sebesar 36 mlangit-langit 4 m.Memiliki luas jendela sebesar 36 m22. . Ruang tersebut akan dipanasi secara elektrik Ruang tersebut akan dipanasi secara elektrik sehingga temperatur rata-rata bagian dalam sehingga temperatur rata-rata bagian dalam dipertahankan pada 21dipertahankan pada 21ooC, bila temperatur luas 0C, bila temperatur luas 0oo C. C.

Hitung daya yang dibutuhkan(kW)Hitung daya yang dibutuhkan(kW) dengan anggapan dengan anggapan terdapat dua perubahan sempurna udara setiap terdapat dua perubahan sempurna udara setiap jamnya.jamnya.

Pemanasan Ruangan

Catatan :

Massa jenis air =1,2 kg/m3, Cudara=1010 J/kgoC

Koefisien perpindahan panas (U) :- Tembok,batubata diplester bagian dalam=1,76- Lantai beton = 11,5- Langit-langit beton = 0,971- Jendela, kaca = 5,69

Pemanasan Ruangan

Solusi No.2 :

Luas tiap bagian :

- Dinding, jendela, langit-langit, lantai

Kehilangan Panas tiap bagian :- Dinding, jendela, langit-langit, lantai (31866 W)

Volume udara = 2 x 13,5 x 6,5 x 5 = 702 m3

Massa udara = 702 x 1,2 = 842,4 kg

Pemanasan Ruangan

- Massa udara yang diubah tiap jam =

= 842,4 / 3600 >>> = 0,234 kg/detik- Rugi-rugi panas = 0,234 x 21 x 1010 =4963 W

TOTAL DAYA yang dibutuhkan =

= 31866 W + 4963 W

= 36.829 W >>> 36,8 kW

Keluaran = 600 kVA = 600 kW pada pf 1 Efisiensi = output / input 97/100 = 600 / input Input = (600 x 100)/97 kW Kehilangan energi = masukan – keluaran = (600x100)/97 – 600 = 19 kW

Kehilangan energi 3 jam = 3 x 19 kWh = 57 kWh

Panas yang diberikan pada minyak =(60/100) x 57 = 34,2 kWh

Q = m.C. t = (10000/2) x 0.9 x 2142 x t = Joule = 1.53t = 34,2 kWh

• 22,35

34,2 = 5,31 t t = 34,2 / 5,31 = 6,4 c