LAPORAN RESPONSI

SATUAN OPERASI INDUSTRI

(Pindah Panas)

Oleh :

Nama : Frida Pascha Nurfitrianty

NPM : 240110120066

Hari, Tanggal Praktikum : Jumat, 25 April 2014

Waktu : 13.00-15.30 WIB

Co.Ass : Dwi Rahayu

Farah Nuranjani

LABORATORIUM PASCA PANEN DAN TEKNOLOGI PROSES

JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITASPADJADJARAN

2014

Nilai :

1. Buah-buahan disimpan dalam ruangan pendingin yang terbuat dari semen (49

mm) pada bagian dalam,bata pada bagian tengah dan fiber (20 mm) pada

bagian luar. Suhu udara 25oC sedangkan suhu bagian dalam ruangan -10oC.

Konduktivitas untuk masing-masing bahan adalah semen 0,762 W/mK, bata

0,0433 W/mK dan fiber 0,43 W/mK. Luas permukaan pendingin adalah 27 m2.

Jika panas yang keluar dan pendingin tersebut sebesar 478 W, berapa tebal

lapisan bata yang harus dibuat ?

Diketahui :

X1 = 49 x 10-3 m

X3` = 20 x 10-3 m

T = 250C = 298 K

T1 = -100C =263 K

Q = 478 W

K1 = 0,762 W/mK

K2 = 0,0433 W/mK

K3 = 0,43 W/mK

A = 27 m2

49x10-3 X2 20x10-3

semen bata fiber

Ditanyakan :

X2 = ?

Jawab :

Q =

∆ T . AX1

K1

+X2

K2

+X3

K 3

478 Watt =

(298−263 ) K .27 m2

49 x 10−3 m0,762 W /mK

+ X 2 m0,0433W /mK

+ 20 x10−3m0,43 W /mK

((3631

32766 +

X 2

0,0433) x 478) m.K = 945 m2K

52,97009095 + 11039,26097X2 m.K = 945 m2K

11039,26097X2 = 892,0299091

X2 = 0,08080521979 m ≈ 80,8 mm

Jadi, tebal lapisan bata yang harus dibuat adalah 80,8 mm.

2. Pipa untuk pendingin terbuat dari besi dengan diameter bagian dalam 0,25 inci

dan bagian luar 0,4 inci. Suhu bagian dalam pipa 45oF sedangkan suhu bagian

luar 81oF. Konduktivitas termal logam tersebut merupakan suhu K = 7,75 +

7,78 x 10-3 T, K dalam satuan Btuh/ft/F. Hitung panas yang terbuang dalam

btu/s dan watt.

Diketahui :

ID = 0,25 inci ; rid = 0,125 inci

OD = 0,4 inci ; rod = 0,2 inci

Tdalam = 450F

Tluar = 810F

Klogam = 7,75 + 7,78 x 10-3 T Btuh/ft/F

= 7,75 + 7,78 x 10-3 (45+81

2)

= 8,24014 Btu/ft/F

Ditanyakan :

Q = ? dalam Btu/s dan watt

Jawab :

Qt

=

2 x π x K x L x ∆ T

ln(r2

r1

)

= 2 x π x 8,24014

BtuftF

x1 x36 F

ln(0,2 inci

0,125 inci)

= 1863,875757 btu /h

0,4700036292

= 3965,662478 btu /h

3600

= 1,101572911 btu/s ≈ 1,10 btu/s

Q = 1,101572911 x 1,05435 x 103

= 1161,443398 Watt ≈ 1161,44 Watt

Jadi, panas yang terbuang dalam satuan btu/s dan watt adalah 1,10 btu/s dan

1161,44 Watt.

3. Pipa pendingin dengan diameter bagian dalam 5 mm dan bagian luar 20 mm

digunakan pada kolam pendinginan. Air es mengalir di dalamnya dengan suhu

274,9 K, suhu bagian luar 297,1 K. Jika energi sebesar 16 W harus dibuang

dari media pada kolam, berapa panjang pipa yang dibutuhkan ?

Diketahui :

d1 = 5 mm ; r1 = 0,025 m

d2 = 20 mm ; r1 = 0,01 m

T1 = 274,9 K

T2 = 297,1 K

Q = 16 W

K = 1 W/mK

Ditanyakan :

L = ?

Jawab :

Qt

=

2 x π x K x L x ∆ T

ln(r2

r1

)

16 W = 2 x π x 1

WmK

x Lwattm

x22,2 K

ln (0,01 m

0,025 m)

16 W = 139,4867138 L1,386294361

22,18070978 = 139,4867138 L

L = 0,1590166488 m ≈ 0,16 m

Jadi, panjang pipa yang dibutuhkan untuk membuang energi sebesar 16 W

adalah 0,16 m.

4. Selai buah dalam kaleng dengan diameter 68,1 mm dan tinggi 101,6 mm,

mula-mula ditempatkan pada suhu udara 38oC. Kemudian bahan tersebut

dimasukkan ke dalam proses pemanasan yang berisi uap panas 115,6oC. Pada

pemanasan selama 0,75 jam, berapa suhu bagian tengah pipa jika h = 4540

W/m2K, konduktivitas termal (selai) = 0,830 W/mK dan difusivitas termal =

2,007 x 10-7 m2/s ?

Diketahui :

d = 68,1 mm = 68,1 x 10-3 m ; r = 34,05 x 10-3 m

Tinggi (2L) = 101,6 mm = 101,6 x 10-3 m; L = 50,8 x 10-3 m

Ti = 380C

T =115,60C

t = 0,75 jam = 2700 s

h = 4540 W/m2K

kselai = 0,830 W/mK

α = 2,007 x 10-7 m2/s

Ditanyakan :

Tlogam tengah = ?

Jawab :

Plat :

o Biot Number

1Bi

= K

h .L =

0,830W /mK

4540 W /m2 K . (50,8 x10−3 ) m

= 3,598806757 x 10-3 ≈ 3,60 x 10-3

o Fourier Number

Fo=α . t

L2 = (2,007 x 10−7 ) m2

s. 2700 s

(50,8x 10−3 m)2

= 0,209982795 ≈ 0,21

Dari grafik 4.7 didapatkan hasil :

θo

θi

= 0,8

Silinder :

o Biot Number

1Bi

= K

h .r =

0,830 W /mK

4540 W /m2 K .(34,05 x 10−3 m)

= 5,369144883 x 10-3 ≈ 5,37 x 10-3

o Fourier Number

Fo=α . t

r 2 = (2,007 x 10−7 ) m2

s. 2700 s

(34,05 x 10−3 m)2

= 0,4673872965 ≈ 0,47

Dari grafik 4.8 didapatkan hasil :

θo

θi= 0,18

0,8

θo

θi=

θo

θi plat x

θo

θi silnder

= 0,8 x 0,18

= 0,144

θo

θi=

T−T

T0−T

0,144 = T−115,6 °C

38° C−115,6° C

-11,17440C = T – 115,60C

T = 104,42560C ≈ 104,430C

Jadi, suhu bagian tengah pipa adalah 104,430C

5. Papan aluminium yang sangat besar dengan tebal 4 cm dari pemanasan 234oC

kemudian ditempatkan pada ruangan dengan suhu 90oC, jika k = 215 w/mK, h

= 525 W/m2K, difusivitas termal = 8,4 x 10-5 m2/s, berapa suhu pada jarak 2,25

cm dari permukaan sesudah 1 menit bahan ditempatkan pada suhu 90oC

tersebut? Karena pipa terlalu besar maka transfer energi ke arah luar luasan

dapat diabaikan.

Diketahui :

Tebal (2L) = 4 cm = 0,04 m => L = 0,02 m

T = 900C

T0 = 2340C

K = 215 W/mK

0,18

h = 525 W/m2K

α = 8,4 x 10-5 m2/s

x = 2,25 cm= 2,25 x 10-2m

t = 1 menit = 60 s

Ditanyakan :

Tpada jarak x = ?

Jawab :

xL

= 2,25 x 10−2 m

2x 10−2 m

= 1,125 m

Papan

o Biot Number

1Bi

= K

h .L =

215 W /mK

525W /m2 K . (0,02 ) m

= 20,47619048 ≈ 20,48

o Fourier Number

α . t

L2 = ( 8,4 x10−5 )m2

s. 60 s

(0,02 m)2

= 12,6

Dari grafik 4.7 didapatkan hasil :

θo

θi

= 0,57

Dari grafik 4.10 didapatkan hasil :

θθo

= 0,96

θθi

= θθo

x θo

θi

= 0,96 x 0,57

= 0,5472

θθi

= T−T

T0−T

0,57

x/L

0,96

0,5472 = T−90

234−90

78,7968 = T – 90

T = 168,79680C ≈ 168,7970C

Jadi, suhu pada jarak 2,25 cm dari permukaan sesudah 1 menit adalah

168,7970C