Menghitung_Suhu_Ruangan

5/11/2018 Menghitung_Suhu_Ruangan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menghitungsuhuruangan 1/11

Rangkuman Diskusi Mailing List Migas IndonesiaBulan Mei 2007

Menghitung Suhu Ruangan

Hero Hero

Rekan2x,

Ada yang tahu bagaimana cara mengitung suhu ruangan ?Skenarionya : Ada sebuah bangunan (seperti portaccom) yang hanyamempunyai 1 ruangan berukuran 3(L)x6(P)x3(T) meter.Didalam ruangan tersebut terdapat sebuah peralatan + penerangan

yang mendisipasi panas setara daya 250W.Bangunan tersebut tidak mempunyai ventilasi, jendela dan juga tidakada A/C kecuali 2 buah pintu yang juga terbuat dari metal bercat putih(sama dengan bagian yang lain). Suhu diluar bangunan tersebutkatakanlah 30 C.

Ada yang bisa bantu cara mengitung suhu didalam bangunan/ruangantersebut ? Terimakasih sebelum atas kesedian berbagi informasi.

Anda Suganda

Aduh saya gak tau pak,,lebih baik pakai termometer aja .. jadilangsung ketahuan suhu ruangannnya ok terima kasih,,, jadi lebih sederhana berfikirnya,,,

Nasution Coki

Pak,

coba pakai software coolpack, bisa didownload dan freeware.

Agus Setijawan

Pak Hero,



Mungkin saya bisa bantu konsepnya saja, kalau detailsnya harus bukatextbook lagi pak.Assumsi sumber panas adalah konstan, dari luar ruangan, dan dalamruangan, dgn menggunakan rumus perpindahan panas radiasi danrambatan(melalui dinding, kaca, pintu, dll) yang memiliki koefisien

pengantar panas berbeda-2 maka kita bisa menghitung temperaturepanas dalam ruangan tersebut. Kira-kira begitu pak, mungkin dariteman-2 energi bisa membantu lebih details.

mohammad nurkholik

Nambahin konsep: Temperatur ruangan dapat dihitung dengan mengetahui akumulasipanas dalam ruangan.Q = Qi - QoQ = laju akumulasi panas dlm ruangan (misal kW)

Qi= laju panas masuk ke ruangan (dr luar?, lampu?)Qo = laju panas keluar ruangan, diserap olehdinding/benda dlm ruangan, keluar lewatQ = m cp dT (dT = laju perubahan temperatur)m = massa udara dlm ruangan (massa jenis x volume)cp = panas jenis udara dlm ruangan

Anda bisa jg cari di google ketik aja 'air conditioner' or 'roomtemperature', HVAC...etc related)

adhi budhiarto

Mas, penyelesaian permasalahan yang dihadapi oleh mas Herosepertinya lebih tepat dengan menggunakan pendekatan perpindahanpanas konveksi-konduksi. Untuk pendekatan Q = m*cp*dT lebih tepatditerapkan untuk permasalahan yang dapat dengan mudah diketahui jumlah massa (m) yang terlibat, yaitu yang ada flow meter nya sepertidi heat exchanger dan fired heater/furnace. Sedangkan dalam kasusmas Hero sangat sulit mengetahui jumlah massa (m) nya. Pendekatanyang lebih mudah ya seperti yang saya jelaskan sebelumnya(pendekatan perpindahan panas konveksi-konduksi).

mohammad nurkholik

thanks atas inputnyawell, Q = m cp dT berarti kandungan panas dalam ruangan ygotomatis representasi suhu ruangan.Konveksi, konduksi, radiasi itu kan jenis perpindahannya. Dlm Q = Qi -Qo, konduksi dll itu mekanisme pindah panas si Qi dan Qo. Penentuan



massa dlm ruangan itu gampang, itu lazim di proses perhitungan.Coba anda lihat proses perhitungan load refrigerator (kulkas, coldstorage..etc). Bisa di-googling dg mudah. It's common sense dlm heattransfer process.Mencari Qi dan Qo yg jadi masalah. Kalo tidak akurat ya bisa bikin Q =

m cp dT tidak akurat. Qi dan Qo rumusnya bukan semata m cp dT lho.Sesuaikan dg mekanisme pindah panasnya.

adhi budhiarto

Maaf mas, bukan berarti penyelesaian masalah mas Hero tidak dapatdiselesaikan dengan metode Q = m*cp*dT, tapi ada cara yang jauhlebih mudah, yaitu dengan metode perpindahan panas konveksi-konduksi. Coba kita cermati permasalahan yang dihadapi mas Hero :

Ada yang tahu bagaimana cara mengitung suhu ruangan ?Skenarionya : Ada sebuah bangunan (seperti portaccom) yang hanyamempunyai 1 ruangan berukuran 3(L)x6(P)x3( T) meter.

Didalam ruangan tersebut terdapat sebuah peralatan + peneranganyang mendisipasi panas setara daya 250W. Bangunan tersebut tidakmempunyai ventilasi, jendela dan juga tidak ada A/C kecuali 2 buahpintu yang juga terbuat dari metal bercat putih (sama dengan bagianyang lain).Suhu diluar bangunan tersebut katakanlah 30 C.Ada yang bisa bantu cara mengitung suhu didalam bangunan/ruangan

tersebut ?Solusi yang saya tawarkan : (maaf, saya kutip ulang e-mail sayasebelumnya)Bayangkan ada 3 layer perpindahan panas :- Layer 1 : Perpindahan panas dari sumber panas ke permukaandinding bagian dalam.- Layer 2 : Perpindahan panas dari permukaan dinding bagian dalamke permukaan dinding bagian luar.- Layer 3 : Perpindahan panas dari permukaan dinding bagian luar kelingkungan.Q = 250 W x 1 hour = 250 Wh = 0,25 kWh = 214961 cal = 853,034

Btu. Th = temperatur sumber panas. T1 = temperatur permukaan dinding bagian dalam. T2 = temperatur permukaan dinding bagian luar Tc = temperatur lingkungan=35 oC.R1= hambatan pada layer 1=1/(h1*A); h1 = koefisien perpindahanpanas konveksi kabin



R2= hambatan pada layer 2=L/(k*A); L=tebal dinding; k=koefisienperpindahan panas konduksi dindingR3= hambatan pada layer 3=1/(h2*A); h2 = koefisien perpindahanpanas konveksi udara luardt1=penurunan temperatur layer 1=Q*R1.

dt2=penurunan temperatur layer 2=Q*R2.dt3=penurunan temperatur layer 3=Q*R3.A = luas permukaan perpindahan panas (asumsikan saja luaspermukaan ujung jari yang ditempelkan di dinding = 1 cm2).

Untuk menghitung temperatur sumber panas, ngitungnya dibalik yaitucari dulu temperatur dinding bagian luar, trus temperatur dindingbagian dalam, baru deh dapet temperatur sumber panasnya) :

Tc = T2 - dt3 ----------> T2 = Tc + dt3; Tc dan dt3 diketahui, maka T2ketemu

T2 = T1 - dt2 ----------> T1 = T2 + dt2; T2 dan dt2 diketahui, maka T1ketemu

T1 = Th - dt1 -----------> Th = T1 + dt1; T1 dan dt1 diketahui, maka Thketemu

Dalam permasalahan yang dihadapi mas Hero, Q dan Tc diketahui. Qdiperoleh dari data daya lampu, sedangkan Tc merupakan temperaturlingkungan. Data tambahan yang diperlukan adalah h1, h2, dan k(tergantung jenis materialnya). Untuk h2 pada T = 35 oC adalah

0,0045 Btu/ft2/oF (saya hitung pake hysys; refer penjelasan saya untuk"Perpindahan Panas pada Pipa yang Diisolasi). Untuk h1 dan kdiperoleh berdasarkan data jenis fluida dalam ruangan dan jenismaterial dinding. Jika ketiganya udah ada, maka dengan mudahtemperatur-temperatur di tiap layer dapat dihitung. Metodeperhitungan konveksi-konduksi sangat umum digunakan dalampenyelesaian masalah perpindahan panas seperti yang dihadapi masHero. Perhitungan dimulai dari luar ruangan baru kemudian ke dalamruangan. Hitung dulu T2, kemudian, T1, dan akhirnya Th. (Untuk lebih jelasnya, coba luangkan waktu nengok rangkuman diskusi"Perpindahan Panas pada Pipa yang Diisolasi").

Kasus mas Hero sangat mirip dengan kasus perpindahan panas padapipa yang diisolasi. Dalam perpindahan panas pada pipa yang diisolasi,massa yang pindah dari bagian dalam pipa ke bagian luar pipa sangatsulit untuk dihitung, lha wong transfer panas terjadi tegak lurusdengan arah aliran fluida, yaitu kalo aliran fluidanya horizontal, makatransfer panasnya vertikal alias dari dalam ke luar pipa. (Bahkan dalambuku "Transport Phenomena", kalo gak salah ingat, Mr. Bird lebih



banyak menggunakan mekanisme konveksi-konduksi-radiasi untukmenjelaskan "Energy Transport Phenomena"). Makanya dipakependekatan transfer panas konveksi (Q = h*A*dT) dan transfer panaskonduksi (Q = k*A*dT/dL). Konveksi, konduksi, dan radiasi memang jenis transfer panas, tapi mereka juga punya rumus masing-masing

yang tentunya dapat kita gunakan dalam perhitungan untukpenyelesaian permasalahan perpindahan panas. Kalo Q = m*cp*dTbiasanya deket banget hubungannya dengan azas black (mekanismetransfer panas dengan menggunakan azas black, yaitu panas yangdilepaskan sama dengan panas yang diterima). Kalo di heat exchangerkita gunakan Q = m*cp*dT untuk membuktikan bahwa Q (panas) yangditransfer sisi shell adalah sama dengan Q (panas) yang diterima olehsisi tube, atau sebaliknya. Begitu juga untuk fired heater/furnace, kitamengenal perhitungan efisiensi dengan cara heat absorbed, yaitupanas yang diserap fluida yang mengalir dalam tube furnace = panasyang diberikan oleh hasil pembakaran fuel.

Mencari Qi dan Qo yg jadi masalah.Qi kan diperoleh dari data yang menyebutkan bahwa ada disipasipanas setara daya 250 W. Sedangkan Qo jadi gak penting untukdiperoleh, karena dengan metode konveksi-konduksi, kita cukupgunakan data Qi untuk mencari penurunan temperatur pada tiap layerperpindahan panas.Kalo penurunan temperatur tiap layer diketahui, otomatis dapatdiketahui temperatur di tiap layer yang menjauh dari temperaturlingkungan yang notabene udah diketahui.

Qi dan Qo rumusnya bukan semata m cp dT lho.Berarti rumusnya bisa juga Q = h*A*dT (untuk konveksi) atau Q =k*A*dT/dL (untuk konduksi) kan?

Penentuan massa dlm ruangan itu gampang, itu lazim di prosesperhitungan. Coba anda lihat proses perhitungan load refrigerator(kulkas, cold storage..etc).Kita ambil contoh ammonia absorption refrigeration system.Siklusnya : ammonia dari evaporator, ke absorber, solution exch.,distiller, condenser, balik lagi ke evaporator. Dalam siklus ini, NH3 jumlahnya udah tertentu, kecuali ada kebocoran. Mekanisme

perhitungan perpindahan panas yang digunakan dalam kasusrefrigerator memang lebih mudah menggunakan mekanisme Q =m*cp*dT (azas Black) karena massa refrigerant sudah tertentu, kecualiada kebocoran itu tadi.

Terus terang saya gak pernah menggunakan mekanisme Q = m*cp*dTuntuk penyelesaian permasalahan sejenis dengan yang dihadapi masHero. Kalo mas Nurkholik bisa jelaskan lebih detil, boleh dong di-



sharing cara ngitung massa yang mengalir ke dinding yang notabenemerupakan pancaran peralatan + penerangan, soalnya saya masihbelum kebayang ngitung massa dari pancaran sinar lampu.

CMIIW.

Cahyono, Bambang

Iya Pak, kalau jaman dulu kita hrs cari rumusnya baru bisa menghitungangkanya, kalau skrg tinggal cari softwarenya....enak tenan.

adhi budhiarto

Saya pernah posting jawaban terhadap pertanyaan "Perpindahan

panas pada pipa yang diisolasi". Prinsip perhitungan permasalahanmas Hero sama seperti prinsip perhitungan "Perpindahan panas padapipa yang diisolasi". Jawaban tersebut pernah dirangkum menjadirangkuman diskusi dengan judul yang sama. Coba liat di web migasIndonesia, sapa tau masih ada. Kalo gak ada, nanti saya kirim lewat japri.

Secara ringkas bisa saya ulas sebagai berikut :Bayangkan ada 3 layer perpindahan panas :- Layer 1 : Perpindahan panas dari sumber panas ke permukaandinding bagian dalam.

- Layer 2 : Perpindahan panas dari permukaan dinding bagian dalamke permukaan dinding bagian luar.- Layer 3 : Perpindahan panas dari permukaan dinding bagian luar kelingkungan.

Q = 250 W x 1 hour = 250 Wh = 0,25 kWh = 214961 cal = 853,034Btu. Th = temperatur sumber panas. T1 = temperatur permukaan dinding bagian dalam. T2 = temperatur permukaan dinding bagian luar Tc = temperatur lingkungan=35 oC.

R1= hambatan pada layer 1=1/(h1*A); h1 = koefisien perpindahanpanas konveksi kabinR2= hambatan pada layer 2=L/(k*A); L=tebal dinding; k=koefisienperpindahan panas konduksi dindingR3= hambatan pada layer 3=1/(h2*A); h2 = koefisien perpindahanpanas konveksi udara luardt1=penurunan temperatur layer 1=Q*R1.dt2=penurunan temperatur layer 2=Q*R2.



dt3=penurunan temperatur layer 3=Q*R3.

Untuk menghitung temperatur sumber panas, ngitungnya dibalik yaitucari dulu temperatur dinding bagian luar, trus temperatur dindingbagian dalam, baru deh dapet temperatur sumber panasnya) :

Tc = T2 - dt3 ----------> T2 = Tc + dt3; Tc dan dt3 diketahui, maka T2ketemu T2 = T1 - dt2 ----------> T1 = T2 + dt2; T2 dan dt2 diketahui, maka T1ketemu T1 = Th - dt1 ----------->Th = T1 + dt1; T1 dan dt1 diketahui, maka Thketemu

Yang mau dicari Th atau T1, kan?

Mohon dikoreksi kalo salah. Semoga bermanfaat.

Note : penjelasan yang lebih detil ada di rangkuman diskusi"Perpindahan Panas pada Pipa yang Diisolasi".

Administrator Migas

Rangkuman diskusi yang dimaksud oleh Moderator KBK Proses AdhiBudhiarto ini dapat anda miliki dengan mendownloadnya dari situswww.migas-indonesia.net halaman download (pojok kanan atas) folder"Rangkuman Diskusi". Anda bisa juga download rangkuman diskusiyang lainnya, yang pernah terjadi di Milis Migas Indonesia.

Mohon maaf bila sudah beberapa minggu ini pembuatan rangkumandiskusi "stuck", tidak ada yang di-upload. Soalnya kegiatan organisasiKMI bulan-bulan ini padat buanget, jadi kewalahan juga dibuatnya.Kalau semua file presentasi sudah di-upload ke www.migas-indonesia.net, upload rangkuman diskusi akan dilanjutkan kembali.

Adi Wicaksono

Yth. Bpk Hero..

ruangan yang Bapak maksud bervolume 54 m^3 kalo sayasimulasikan di hysys, dengan asumsi komposisi udara- 21% O2- 79% N2,kondisi awal = 1 atm, 30 deg-C jumlah mol udara = 2.172 kmol (pake rumus P.V=n.R.T)



diperoleh data:- Heat capacity = 29.25 kJ/(kmol.deg-C)

dengan asumsi tambahan:

- udara tercampur homogen setiap saat- perubahan heat capacity karena kenaikan tekanan tidak signifikan..

untuk pemasukan kalor 250 W ( 0.25 kJ/sec) akan terjadi kenaikansuhu

setelah 1 detikkenaikan suhu = 0.003935 deg-C

setelah 1 menitkenaikan suhu = 0.236 deg-C ===> suhu ruangan = 30.236 deg-C

setelah 10 menitkenaikan suhu = 2.361 deg-C ===> suhu ruangan = 32.361 deg-C

setelah 1 jamkenaikan suhu = 14.166 deg-C ===> suhu ruangan = 44.166 deg-C

kenaikan suhu ini akan berlangsung secara linear, dengan asumsi heatleak yang terjadi pada saat awal proses tidak signifikan dalammempengaruhi profil temperatur.namun saat udara semakin panas, heat leak akan naik (perpindahan

panas sebanding dengan beda suhu ruang dengan lingkungan)suhu akan terus naik dengan kenaikan yang menurun sampai suatuketika heat leak = 250 watt; mulai pada saat ini, suhu akan konstan..(saya nggak tau pada suhu berapa :)

jadi profil diatas cukup teliti (menurut saya) pada awal proses, dansama sekali tidak teliti saat suhu ruangan makin "menjauh" dari suhulingkungan..

mudah mudahan bisa memberikan gambaran tentang apa yang akanterjadi...

:)rekans mohon mengoreksi jika ada yang perlu dikoreksi...(hehehe, kayak ujian akhir semester aja.. :)

Hero Hero



Terimakasih banyak buat mas Adhi Budiarto, mas Adi Wicaksono, pakNurkholik, pak Agus dan rekan2x lain yang telah bersedia berbagi ilmu.Sangat bermanfaat sekali informasinya. Buat mas Adhi Budiarto :

1) Apakah T1 bisa diartikan sebagai suhu ruangan ?Dalam kasus saya ini diharapkan suhu ruangan (max) tidak akan

melebihi max temperatur kerja peralatan yang dapat menurunkankinerja peralatan tersebut.2) Apakah besar/luas nya ruangan tidak mempengaruhi terhadap suhuruangan ?

adhi budhiarto

Mas Hero, langsung aja coba saya jawab pertanyaan mas Hero :

1. Apakah T1 bisa diartikan sebagai suhu ruangan? Tidak, T1 merupakan temperatur terendah yang ada dalam ruangan.Suhu ruangan sebaiknya adalah rata-rata suhu dalam ruangan yangmungkin dapat dihitung. Semakin banyak data yang dipakai, makasemakin akurat hasil rata-ratanya. Dengan asumsi peralatan +penerangan berada tepat pada tengah2 ruangan, maka sebaiknya masHero melakukan perhitungan perpindahan panas dari 3 sisi ruangan:a. Cari profil temperatur (Th, T1a, T2a) dari sisi depan/belakang ataudari sisi 6(P)x3(T) m2.b. Cari profil temperatur (Th, T1b, T2b) dari sisi samping kanan/kiriatau dari sisi 3(L)x3(T) m2.

c. Cari profil temperatur (Th, T1c, T2c) dari sisi atas/bawah atau darisisi 6(P)x3(L) m2.Dari pencarian profil temperatur tersebut di atas pasti akan diperoleh Th (temperatur sumber panas yang sama), namun T1 dan T2 pastiakan berbeda akibat perbedaan jaraknya terhadap sumber panas.Untuk keakuratan, maka lakukan rata2 terhadap ketujuh data yangdiperoleh (Th, T1a, T2a, T1b, T2b, T1c, T2c). Tapi kalo mau punyafaktor safety yang tinggi, ambil aja temperatur tertinggi yang mungkinterjadi dalam ruangan (Th) sebagai temperatur ruangan.

2. Apakah besar/luas nya ruangan tidak mempengaruhi terhadap suhu

ruangan ? Jelas besar/luasnya ruangan (dan juga tebal dinding dan jenis materialdinding) akan sangat berpengaruh terhadap temperatur ruangan. Kalomas Hero melihat rumus konduksi maka jelas ada unsur jarak/tebaldisitu (Q = k*A*dT/dX) dimana dX adalah tebal dinding (satuanpanjang) dan k adalah conductivity material dinding (satuannya Btu/(hr*ft*oF)). Sedangkan kalo mas Hero melihat rumus konveksi (Q =h*A*dT), memang seakan-akan tidak ada unsur jarak (satuan panjang)



disitu, namun jarak dalam rumus konveksi sudah diakomodir dalamheat transfer coeficient (h) yang mempunyai satuan Btu/(hr*ft2*oF)alias seakan-akan seperti k per satuan panjang.

Saran saya yang lain, jika memang mas Hero punya portable skin

thermocouple (alat untuk mengukur dinding bagian luar ruangan;penggunaannya dengan cara menempelkan ujung thermocouple padadinding bagian luar untuk dapat mendeteksi temperatur dindingbagian luar), lebih baik gunakan alat tersebut untuk mengukurtemperatur dinding bagian luar. Tujuannya untuk menaikkan tingkatkeakuratan perolehan profil temperatur. Karena jika melibatkantempertur lingkungan untuk memperoleh profil temperatur, maka adafaktor lain yang mungkin dapat mempengaruhi keakuratan perolehanprofil temperatur, yaitu kondisi lingkungan (angin dan kelembabanudara). Sedangkan jika mas Hero menggunakan portable skintheromocouple, maka pengaruh kondisi lingkungan dapat dihilangkan.

Semoga bermanfaat. CMIIW.

adhi budhiarto

Maaf mas Hero, ada sedikit kesalahan dalam jawaban saya terhadappertanyaan mas Hero no. 1. Harusnya T2 tidak dilibatkan dalamperhitungan temperatur ruangan. Untuk itu jawaban no. 1 harusnyaadalah sebagai berikut :

Tidak,....................................Dari pencarian profil temperatur tersebut di atas pasti akan diperoleh Th (temperatur sumber panas) yang sama, namun T1 dan T2 pastiakanberbeda akibat perbedaan jaraknya terhadap sumber panas.Perhitungan temperatur ruangan adalah rata-rata dari Th, T1a, T1b,dan T1c. Atau agar lebih akurat maka ikutkan juga Txa, Txb, dan Txc,dimana Txa adalah temperatur pada titik tengah antara Th dan T1a, Txb adalah temperatur pada titik tengah antara Th dan T1b, dan Txcadalah temperatur pada titik tengah antara Th dan T1c. Sehingga

rumusnya adalah ((Th+2*T1a+2*((Th+T1a)/2))+(Th+2*T1b+2*((Th+T1b)/2))+(Th+2*T1c+2*((Th+T1c)/2)))/15. Tapikalo mau punya faktor safetyyang tinggi, ambil aja temperatur tertinggi yang mungkin terjadi dalamruangan (Th) sebagai temperatur ruangan.

Oya, istilah umum untuk "portable skin thermocouple" adalah "surfacetemperature probe".



Hero Hero

Mas Adhi, kalau sekiranya posisi peralatan tidak ditengah ruangan,

apakah bisa rata2x dari semua profile temperatur di anggap suhuruangan regardless posisi peralatan / sumber panas ?

Sayang saran pengukuran menggunakan "portable skin thermocouple"tidak bisa dilaksanakan karena memang "wujud" nya belum adamas.... masih dalam tahap awal... hitung menghitung.

Matur nuwun mas,

adhi budhiarto

Mas Hero,Kalo concern-nya adalah peralatan, maka ada beberapaalternatif/skenario yang mungkin bisa dipilih :1. Kalo mau punya faktor safety yang tinggi, ambil aja temperaturtertinggi yang mungkin terjadi dalam

ruangan (Th) sebagai temperatur ruangan.2. Gunakan temperatur terhitung pada tempat peralatan akandiletakkan (cari profil temperatur seperti penjelasan sebelumnya, lalu

hitung temperatur pada tempat peralatan akan diletakkan dengan caraperbandingan jarak antara Th ke titik tempat peralatan berada dan Thke T1).3. Gunakan temperatur rata-rata yang dihitung dengan cara sepertisebelumnya.

Temperatur yang diperoleh dengan skenario 1 pasti > skenario 2 >skenario 3. Tingkat safety nya juga urutannya sama, skenario 1 >skenario 2 > skenario 3. Mas Hero justify aja yang mana yang maudipilih, tapi jangan lupa tetap gunakan safety factor (10 % cukup kaliya).

Kalo "barang" nya belum ada, apa gak sebaiknya yang kita set adalahtemperatur dinding bagian luar? (Misalnya temperatur lingkungan 30oC, kita set aja temperatur dinding bagian luar 35 oC, baru bergerakngitung ke dinding bagian dalam dan Th).

Menghitung_Suhu_Ruangan

Documents

Transcript of Menghitung_Suhu_Ruangan