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 )