Latihan Heat Transfer

Arsitektur dan Energi / 1 Dr. Ir. Henry Feriadi, MSc

Latihan Menghitung Perpindahan Panas Contoh Soal A:

Hitunglah suhu ruangan berkaca jika diketahui suhu luar ruang adalah 320 C, sedangkan suhu tanah adalah 180 C.

( 180 C )

U = 2.9

5.00 mU = 0.8

ti = ? U = 2.3

Suhu luar 320 C

4.00 m U = 0.7

Semua angka U menunjukkan pada Nilai hantaran panas = W.m-2.K-1

Jawab: Asumsikan = panjang bangunan l

Transmisi panas dari ruang luar ke ruang dalam Q o – i = L i 1 (t0 – ti) + L i 2 (to – ti) + L i 3 (to – ti) = 2.9 ×× l 4.0 (32 – ti) +0.8 ×× l 5.0 (32 – ti) +2.3 4.0 (32 – t×× l i) = 24.8 l (32 – ti) = 793.6 l – 24.8 tl i -------------------------- (1) Transmisi panas dari ruang dalam ke tanah Q i - tn = L i - tn (t i – ttn) = 0.7 5.0 (t ×× l i – 18) = 3.5 l (t i – 18) = 3.5 l t i – 63 -------------------------- (2) l

(1) = (2) prinsip keseimbangan panas 793.6 l – 24.8 tl i = 3.5 tl i – 63 l÷ 856.6 = 28.3 t l i t i = 30.2680 C

Jadi suhu ruang dalam = 30.270 C.


Contoh soal B:

Hitunglah jumlah panas yang dihantarkan melalui pelingkup ruangan dibawah ini (5 x 4 x 3 m3). Terdapat jendela kaca (1 x 5 m2) pada satu sisi dindingnya dan pintu kaca (2 x 2 m2) pada satu sisi yang lainnya (lihat gambar). Diketahui: - suhu luar 330 C dan - suhu didalam ruangan dijaga pada suhu 280 C. - U dinding bata = 0.6 w/m2 K - U atap beton 12 cm = 2.8 w/m2 K - U kaca 6 mm = 5.7 w/m2 K

Panas yang diteruskan melalui proses radiasi dan konveksi diabaikan.

Utara

2 x 2 m 3 m

4 m

3 m

1 m

1 m1 m

Selatan

4 m

5 m Jawab:

No Sisi A (m2) U (Tout – Tin) Q (Watt) 1 Selatan Bata 10 0.6 5 30 Kaca 5 5.7 5 142.5

2 Utara Bata 15 0.6 5 45 3 Barat Bata 12 0.6 5 36 4 Timur Bata 8 0.6 5 24 Kaca 4 5.7 5 114

5 Atap Beton 20 2.8 5 280 Total 671.5


Contoh Soal C: Diketahui dinding bata seluas 12 m2 pada suatu ruangan

mempunyai nilai U = 0.8 w/m2 K. Dikehendaki nantinya pada dinding tersebut dipasangi jendela kaca namun nilai U dinding keseluruhan tidak boleh lebih dari 1,2 w/m2 K. Hitunglah persentase luas jendela yang dapat dibuat jika kaca yang dipakai adalah sbb:

- Kaca 6 mm single = 5.7 w/m2 K atau - Kaca double = 2.8 w/m2 K Jawab:

Bata = Ab

Kaca = Ak Elemen A U A.U Dinding bata Ab 0.8 0.8 AbKaca single 6 mm Ak1 5.7 5.7 Ak1Kaca double Ak2 2.8 2.8 Ak2

AUAU

ΣΣ

=. 121 =+ kb AA

98.09.46.94.1412

7.58.06.92.1

127.5)12(8.02.1

7.58.02.1

1

1

11

11

1

1

=+=

+−=

+−=

++

=

k

k

kk

kk

kb

kb

AA

AA

AAAA

AA

4.226.94.14

128.28.06.92.1

128.2)12(8.02.1

8.28.02.1

2

2

22

22

2

2

=+=

+−=

+−=

++

=

k

k

kk

kk

kb

kb

AA

AA

AAAA

AA

Jika memakai kaca 6 mm single = 0.98 m2 (8.16 %) Jika memakai kaca 6 mm double = 2.4 m2 (20 %)


Contoh soal D: Dengan mengasumsikan prinsip perpindahan panas yang tetap seimbang (steady state), hitunglah suhu ruangan untuk teras (sun space) dan basement. Diketahui : • Suhu diluar = 330 C • Suhu teras (sun space) = 300 C • Suhu efektif tanah = 180 C

Tout = 33 oC

0.7

0.7

0.5 t

tsp = 30 oC 2.5

0.5 0.5

0.3

0.3

2.0 m 4.0 m

1.50 m

3.00 m Semua angka padpanas) = W.m-2.K

3.0

ti = ?
2.5
Ttn = 18 oC

0.5 basement = ?

3.00 m

a dinding menunjukkan pada Nilai U (Hantaran -1


Asumsikan = panjang bangunan l

Sun-space (teras) Transmisi panas dari ruang interior ke sun-space Q i – sp = L i – sp (ti – tsp) = 3.00 3.0 (22 – t×× l sp) = 9 l (22 – tsp) = 198 l – 9 tl sp -------------------------- (1) Transmisi panas dari basement ke sun-space Q bsment – sp = L bsment – sp (t bsment – tsp) = 2.00 0.7 (t ×× l bsment – tsp) = 1.4 l (t bsment – tsp) = 1.4 l t bsment – 1.4 tl sp ---------------------- (2) Transmisi panas dari sun-space ke udara luar Q sp – o = L sp – o1 (tsp – 30) + L sp – o2 (tsp – 30) = 3.00 2.5 (t×× l sp – 30) + 2.00 ×× l 0.3 (tsp – 30) = 7.5 l ( tsp – 30) + 0.6 ( tl sp – 30) = 8.1 l tsp – 243 -------------------------- (3) l

(1) + (2) = (3) 198 – 9 l tl sp + 1.4 t l bsment – 1.4 tl sp = 8.1 tl sp – 243 l 441 – 18.5 tl l sp + 1.4 l t bsment = 0 ------------------------ (4) Basement Transmisi panas dari indoor ke basement Q i – bsment = L i – bsment (ti – t bsment) = 5.00 0.7 (22 – t ×× l bsment) = 3.5 l (22 – t bsment) = 77 l – 3.5 t l bsment --------------------------- (5) Transmisi panas dari sun-space ke basement Q sp – bsment = L sp – bsment (tsp – t bsment) = 2.00 0.7 (t×× l spt – t bsment) = 1.4 l (tsp – t bsment) = 1.4 l tspt – 1.4 t l bsment ------------------------ (6)


Transmisi panas dari basement ke tanah Q bsment – tn = L bsment – tn1 (t bsment – ttn) + L bsment – tn2 (t bsment – ttn) = (3.00 +3.00) ×× l 0.5 (t bsment – 15) + 7.00 0.7 (t ×× l bsment – 15) = 3 l (t bsment – 15) + 4.9 l (t bsment – 15) = 7.9 l t bsment – 118.5 ------------------------ (7) l

Persamaan (5) + (6) = (7) 77 l – 3.5 l t bsment + 1.4 tl sp – 1.4 t l bsment = 7.9 l t bsment – 118.5 l 195.5 + 1.4 tl l sp – 12.8 t l bsment = 0 ----------------------- (8) (4) ÷ 441 – 18.5 tl sp + 1.4 t bsment = 0 ------------------ (9) (8) ÷ 195.5 + 1.4 tl sp – 12.8 t bsment = 0 ----------------(10) Dari persamaan (9) t bsment = --------------------- (11)

4.14415.18 −spt

Masukkan persamaan (11) ke (10)

195.5 + 1.4 tsp – 12.8 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −

4.14415.18 spt

= 0

273.7 + 1.96 tsp – 236.8 tsp + 5,644.8 = 0 234.84 tsp = 5,918.5 tsp = 25.2°C Jadi suhu di teras = 25.2°C Akhirnya,

t bsment = 4.1

441)20.25(5.18 −

= 18°C

Jadi suhu di basement = 18°C

Latihan Heat Transfer

Documents

Transcript of Latihan Heat Transfer