heat transfer Ppt radiasi

17
Emisivitas ( ε ) suatu benda sama dengan absorpsivitas ( α )-nya pada suhu yang sama Emisivitas suatu benda (ε ) perbandingan antara energi yang dapat dipancarkan oleh benda itu pada suhu T dibandingkan dengan ε = E E b energ i yang dipancarka n ole h benda hitam pada suhu yang sama Energi yang dipancarkan ole h suatu benda selalu lebih kecil dari energi yang dipancarkan oleh benda hitam sehingga harga ε≤ 1. IDENTITAS KIRCHHOFF

description

Radiasi merupakan transfer energi lewat gerak gelombang. Radiasi diartikan sebagai vibrasi medan listrik yang bergerak dalam ruang disertai vibrasi medan magnet dan memperlihatkan karakteristik gerak gelombang. Radiasi juga diartikan sebagi transmisi gelombang, objek atau informasi dari sebuah sumber ke medium atau tujuan sekitarnya. Radiasi adalah perpindahan panas yang terjadi karena pancaran/sinaran/radiasi gelombang elektro- magnetik, tanpa memerlukan media perantara. Dasarnya adalah Hukum Stefan-Boltzman

Transcript of heat transfer Ppt radiasi

Page 1: heat transfer Ppt radiasi

Emisivitas (ε) suatu benda sama dengan

absorpsivitas (α)-nyapada suhu yang sama

Emisivitassuatu

benda (ε) → perbandingan antara energi yangdapat dipancarkan oleh benda itu pada suhu T dibandingkan dengan

ε = E E

b energi yang dipancarkan

olehbenda hitam pada suhu yang sama

Energi yang dipancarkan

oleh suatu benda selalu lebih kecil darienergi yang dipancarkan oleh benda hitam sehingga harga ε≤ 1.

IDENTITAS KIRCHHOFF

Page 2: heat transfer Ppt radiasi

Faktor

Faktor

Faktor

Faktor

Faktor

bentuk (shape factor)

pandang (view factor)

sudut (angle factor)

konfigurasi (configuration factor)

geometris (geometry factor)

FAKTOR PANDANGAN (Fm-n)

Page 3: heat transfer Ppt radiasi

Eb1

Eb2

T2

A2

T1

A1

Pertukaran energi antara dua permukaan yang mempunyai suhu yang berlainan

Permukaan 1 dan permukaan 2 saling meradiasipermukaan 1 bisa sampai di permukaan 2 dan sebaliknya.

energi di

F1-2 = fraksi energi yang meninggalkan permukaan 1 danoleh permukaan 2.fraksi energi yang meninggalkan permukaan 2 dan oleh permukaan 1fraksi energi yang meninggalkan permukaan m dan

diterima

F2-1 = diterima

Fm-n = diterimaoleh permukaan

n

Page 4: heat transfer Ppt radiasi

Energi yang meninggalkan permukaan 1 dan sampai

di permukaan2

adalah: Eb1A1F12

Energi yang meninggalkan permukaan 2 dan sampai

di permukaan1

adalah: Eb2A2F21

Pertukaran energi nettonya adalah :

q1-2 = Eb1A1F12 - Eb2A2F21

Pada 2 permukaan m dan n berlaku hubungan resiprositas

AmFmn = AnFnm

Sehingga pertukaran kalor nettonya menjadi :

q1-2 = A1F12(Eb1-Eb2) = A2F21(Eb1-Eb2)

Page 5: heat transfer Ppt radiasi

Benda-benda tidak bisa memandang dirinya sendiri : F11 = F22 = F33 = … = 0

Jika Fij adalah fraksi energi total yang meninggalkan

permukaan

idan sampai di permukaan j maka : n

=1∑ Fijj=1

Untuk lengkung tiga permukaan dapat kita tuliskan

:F11 + F12 + F13 = 1

F13

= 1F23

F11 = 0

= 1 –

F12

F21 + F22 + F23

F22 = 0

= 1 –

F21

Dari hubungan resiprositas :

A1F12 = A2F21

HUBUNGAN BERBAGAI FAKTOR BENTUK

Page 6: heat transfer Ppt radiasi

Pada perpindahan kalor radiasi antara permukaanhitam,semuaenergi radiasi yang menimpa permukaan itu diserap.Pada benda tak hitam, tidak seluruh energi yang jatuh di permukaan diserap; sebagian dipantulkan kembali ke permukaan lain dalam system dan sebagian mungkin dipantulkan keluar system. Diandaikan semua permukaan bersifat difus (baur, menyebar) dan mempunyai suhu seragam, emisivitas dan refleksivitas konstan di seluruh permukaan.Didefinisikan :G = iradiasipanas radiasi total yang menimpa suatu permukaan sebuah benda per satuan waktu per satuan luasJ = radiositaspanas radiasi total yang meninggalkan suatu permukaan sebuah benda per satuan waktu per satuan luasDianggap seluruh permukaan mempunyai G dan J yang sama.

Pertukaran Kalor Diantara Benda Yang Tidak Hitam

Page 7: heat transfer Ppt radiasi

Radiositas

→ jumlah

energi

yangdipancarkan

(emisi)

dan

energi

yangdipantulkan (refleksi) apabila tidak

ada energi

(transmisi, τ = 0)α + ρ = 1

ρ = 1 - α = 1 - ε

yang

diteruskan

sehingga J = εEb + ρG = εEb + (1 - ε)G

J − εE

b1− ε

G =

Energi netto

yang meninggalkan permukaan adalah

:

qA

= J − G

+ (1− ε)G − G

= εE

b

= εEb −

εG

Page 8: heat transfer Ppt radiasi

Masukkan persamaan G, akan diperoleh :

εAq = − J

⎟⎞

⎜⎛

E1− ε ⎝

b ⎠

Dari persamaan di atas diperoleh

⎜ E − J ⎟q =b

⎛ ⎞beda potensial⎝ ⎠ ≅ Arus =

1− ε

tahanan permukaanεA

Jaringan permukaan

:

→ qEb J

1−ε εA

Page 9: heat transfer Ppt radiasi

A1 A2

J1

J2

F21F12

Energi yang meninggalkan permukaan

1 dan

mencapai

permukaan2

adalah :J1A1F12

Energi yang meninggalkan permukaan

2 dan

mencapai

permukaan1

adalah :J2A2F21

Pertukaran kalor netto antara kedua permukaan adalah q12 = J1A1F12 – J2A2F21

Pertukaran energi radiasi antara permukaan A1 dan A2

Page 10: heat transfer Ppt radiasi

Dari hubungan resiprositas :

A1F12 = A2F21

Sehingga :

q12 = A1F12(J1 – J2) = A2F21(J1 – J2)

(J− J

)beda potensial1 2

1q

=≅ Arus =

tahanan ruangA F

1 12

Jaringan ruang → q

J1 J2

1A1F

12

Jaringan radiasi

merupakan gabungan antara jaringan

permukaandan jaringan ruang. Kedua unsur jaringan itu merupakan

pokok-pokok metode jaringan radiasi (radiation network method).

Page 11: heat transfer Ppt radiasi

Perpindahan panas antara dua

permukaan dan tidak ada permukaanlain dilingkunganny

aq

Eb1 J1 J2 Eb2

1− ε21− ε

11

A F ε Aε1A

1 1 12 2 2

Pertukaran panas nettonya adalah

:

σ⎜T 4 − T 4 ⎟⎛ ⎞

= E

b1 − Eb2Eb1 − Eb2 = ⎝ 1 2 ⎠ qq = net 1− ε1 + 1 +

1−

ε2

net ∑R 1− ε1 + 1 + 1−

ε2

ε1A1 A1F12 ε2A2ε1A1 A1F12 ε2A2

PERMUKAANPERPINDAHAN PANAS RADIASI ANTARA DUA

Page 12: heat transfer Ppt radiasi

Contoh Soal :Dua buah piring

padasejajar berdiameter 60 cm,

terpisah jarak 15 cm. Suhu padapermukaan bagian atas adalah 250 K dan suhu

pada permukaan bagian bawah adalah 300 K. Andaikan semua permukaan hitam, berapakah laju perpindahan kalornya ?

Page 13: heat transfer Ppt radiasi

qEb2J2Eb1 J1

1 1− ε

1− ε

21 A F ε A22

ε1A

11 12

1 1A2F

23

A1F13

J3

1− ε3

ε A33

Eb3

PERMUKAANPERPINDAHAN PANAS RADIASI ANTARA TIGA

Page 14: heat transfer Ppt radiasi

diselesaikan dengan menerapkan hukum arus Kirchhoff

: Jumlahsemua

arusyang memasuki suatu node ialah nol.

Eb1 − J1 + J2 − J1 +

J3 −

J1

Node I : = 01−

ε1

1 1 A1F12 A1F13ε1A1

+ Eb2 − J2

J3 − J2

1

J1 − J2

1

Node II : + =

01− ε2A1F12 A2F23ε2A2

J1 − J3 + J2 − J3 +

Eb

− J

Node III:33

1= 0 1 1 −

ε3

A1F13 A2F23 ε3A3

Untuk menghitung perpindahan panas antara tiga benda ini dapat

Page 15: heat transfer Ppt radiasi

qEb2J2Eb1 J1

1 1− ε

1− ε

21 A F ε A22

ε1A

11 12

1 1A2F

23

A1F13

J3= Eb3

J3 tidak dihubungkan dengan

tahanan

permukaan

radiasi karenapermukaan 3 tidak bertukaran energi,

sehingga J3 = Eb3 = σ T34

BIDANG DATAR YANG DIHUBUNGKAN DENGAN BIDANG YANG TIDAK DAPAT MENGHANTARKAN PANAS TETAPI DAPAT MEMANTULKAN SEMUA

PANAS YANG DITERIMA

PERPINDAHAN PANAS RADIASI ANTARA DUA

Page 16: heat transfer Ppt radiasi

Karena luas ruang A3 sangat besar maka tahanan ruang

1− ε

3A

= 0

sehingga Eb3 = J3ε3 3

Untuk menghitung aliran panas padakita cari radiositas J1dan J2 denganKirchhoff.

masing-masingmenggunakan

permukaan,hukum

arus

Eb1 − J1 + J2 − J1

+

J3 − J1 = 0

Node J1 : 1− ε1 1 1 A1F12 A1⎜1− F12

⎟⎞

ε1A1⎛⎝ ⎠

Eb2 − J2Eb3 − J2

1 J1 − J2

1

+ + = 01− ε2Node J2 :

A1F12 A2⎜⎛1− F21

⎟⎞

ε2A2 ⎝ ⎠

Contoh : Dua buah plat yang berada dalam ruangan yang besar.

Page 17: heat transfer Ppt radiasi

1 1− ε1

ε1A1

= E

b2 − J2Panas total yang dilepas plat 2 :

q2 1− ε2

ε2A2

Panas

yang diterima dinding kamar :

q 3 = q1 + q 2

J1 − J 3 J 2 − J 3 J1 − E b3 J 2 − E b3atau

q = + = +3 1 1 1

A

(1

− F

1

A

(1

− F

) )A F A F1 13 2 23 1 212 21

Panas total yang dilepas plat 1 : q = Eb1 − J1