BAB I 2003 ppk

M BAB I

DATA PENGAMATAN

1.1 Konveksi Alami

Tabel 1.1 Konveksi alami pada sampel pinned dan finned

Daya(Watt

)

Waktu(menit

)

Pinned FinnedTw

(0C)Tb

(0C)Ta

(0C)Tw

(0C)Tb

(0C)Ta

(0C)

15

0 31 29 30 28 29 285 34 32 30 30 31 2910 35,5 37 30 36 34 2915 40 39 30 39 37 2920 43 41 30 43 39 2925 44 41 30 43 41 2930 45 44 30 45 42 2935 46.5 45 30 45,5 44 2940 47 46 30 47 45 2945 48 47 30 47 45,5 2950 49 48 30 49 46 2955 49 48 30 49 47 2960 49 48 30 49 48 2965 - - - 50 48 2970 - - - 50 48 2975 - - - 51 49 29

25 0 29 32 31 30 31,5 305 31 34 31 34 35 3110 42 36 31 41 40 3115 46 37 31 47 45 3120 49 38 31 50 49 3125 51 39 31 53 52 3130 54 40 31 55 54 3135 55 41 31 57 56 3140 57 42 31 58 57 31

45 58 43 31 59 58 3150 59 43 31 60 59 3155 60 43 31 60 59 3160 60 43 31 60 59 3165 60 43 31 60 59 3170 - - - 61 59 3175 - - - 61 59 31

1.2 Konveksi Paksa

Tabel 1.1 Konveksi paksa pada sampel pinned dan finned pada P =

15 Watt

V(m/s)

Waktu(menit

)

Pinned FinnedTw

(0C)Tb

(0C)Ta

(0C)Tw

(0C)Tb

(0C)Ta

(0C)

15

0 25 29 30 32 31 305 35 32 30 36 34 3010 36 33 30 38 36 3015 36 35 30 40 38 3020 38 36 30 41 41 3025 40 37 30 41 42 3030 40,5 38 30 42 43 3035 42 39 30 43 43 3040 42 39 30 44 43 3045 42 39 30 44 43 3050 42 39 30 45 43 3055 42 39 30 45 43 3060 42 39 30 45 43 30

20 0 32 32 31 29,5 29 305 32 34 31 32 31 3010 36 34 31 34 32 3015 37 35 31 35 34 3020 38 36 31 37 35 3025 39 36 31 37 36 3030 40 37 31 38 37 3035 40 37 31 38 37 3040 40 39 31 39 37 30

45 40 39 31 39 37 3050 40 39 31 39 37 3055 40 39 31 39 37 3060 40 39 31 39 37 30

BAB II

HASIL DAN PEMBAHASAN

2.1. Hasil Pengolahan Data

Tabel 2.1 Hasil Pengolahan Data pada konveksi alami pada

sampel pinned dan finned

Sampe

l

P

(Wat

t)

Tf

(oC)

T

(K)NGr NNu NPr

h

(W/m2K

)

Q (W)

Pinne

d

15 44 10 1802,3

04

4,175

2

0,70

4

9,568 4,168

25 51 182091,8

86,275

0,70

3514,673

11,50

48

Finned

1544,

25

11,

5

115936

1

17,73

5

0,70

434,929

6,565

6

2552,

515

136375

5

18,46

4

0,70

345,257

9,133

7

Tabel 2.2 Hasil pengolahan data pada konveksi paksa P = 15 Watt pada sampel

pinned dan finned

Sampe

l

v

(m/s

)

Tf

(oC)

T

(K)NRe NNu NPr

h

(W/m2K

)

Q (W)

Pinne

d

1538,2

57,5 10741

64,17

1

0,70

46144,54 47,22

2040,7

58,5

14135,

0473,61

0,70

49167,03 61,84

Finned

1537,7

52,5 88920

184,6

3

0,70

5050,34 14,57

2036,2

53,5

200277

8

3583,

15

0,70

54969,98

617,9

4

2.2 Pembahasan

Panas adalah bentuk energsai yang dapat dipindahkan

dari suatu tempat ke tempat lain, tetapi tidak dapat

diciptakan atau dimusnahkan sama sekali. Dalam suatu proses,

panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat

dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan.

Sementara perpindahan panas adalah proses proses

berpindahnya energi dari suatu tempat ke tempat yang lain

dikarenakan adanya perbedaan suhu ditempat-tempat tersebut.

Perpindahan panas akan terjadi apabila ada perbedaan

temperatur antara 2 bagian benda. Panas akan berpindah dari

temperatur tinggi ke temperatur yang rendah. Panas dapat

berpindah dengan 3 cara, yaitu konduksi, konveksi, dan

radiasi.

Perpindahan secara konduksi terjadi ketika energi

dipindahkan dengan kontak langsung antara molekul dalam satu

benda atau antara molekul dua benda atau lebih dalam kontak

panas yang baik dengan yang lain.

Perpindahan panas secara konveksi terjadi ketika panas

bergerak dari satu tempat ke tempat lain dengan cara

mengalir dengan menggunakan medium fluida. Aliran itu

disebut aliran konveksi dan dihasilkan dari perubahan

densitas yang dibawa oleh pengembangan panas pada fluida.

Gerakan konstan yang terjadi karena molekul berpindah

dari satu posisi dan digantikan posisinya oleh molekul

lainnya atau dapat dikatakan berpindahnya suatu kalor

disertai pergerakan fluida akibat gradient densitas pada

fluida sekitar plat. Peristiwa ini dinamakan konveksi alami.

Sedangkan jika perpindahan molekul dipengaruhi oleh gerakan

atau dorongan dari luar atau fluida yang sengaja dihembuskan

diatas plat dinamakan konveksi paksa.

Perpindahan panas oleh radiasi terjadi dalam bentuk

gerakan gelombang sama seperti gelombang cahaya dimana

energi panas dipindahkan dari satu benda ke benda lain tanpa

membutuhkan adanya zat. Energi panas dipindahkan oleh

gerakan gelombang yang disebut pancaran energi.

(McCabe, 1986)

Pada praktikum ini, fluida yang digunakan adalah udara.

Udara dimanfaatkan sebagai media perpindahan panas. Fluida

dialirkan dari bawah, sehingga akan mengenai sampel yang

ada, lalu dapat diukur besarnya Tw, Ta dan Tb dengan

menggunakan termometer, dimana Tw adalah suhu fluida pada

sampel dan Tb adalah suhu fluida disekeliling sampel,

sementara Ta adalah suhu lingkungan. Untuk konveksi paksa

diberikan perlakuan mekanis yaitu kipas pembangkit yang

menyebabkan aliran udara bergerak. Pada konveksi paksa, arus

yang mengalir adalah secara turbulen. Hal ini disebabkan

adanya pusaran pada aliran ini.

2.2.1. Konveksi Alami

Pada percobaan ini digunakan dua buah sampel, yaitu

pinned dan finned, dimana sampel dipanaskan, kemudian udara

yang berada pada kolom akan berkontak pada sampel sehingga

udara akan menerima transfer panas secara konveksi.

a. Hubungan daya listrik (P) dengan panas yang diserap

(Q)

Jumlah panas yang diserap tergantung pada koefisien

perpindahan panas, luas permukaan dan perbedaan temperatur

antara Tw dan Tb. Daya listrik juga mempengaruhi besarnya

panas yang diserap. Berikut gambar hubungan panas yang

diserap dengan daya listrik.

Gambar 2.1 Grafik hubungan panas yang diserap (Q) dengandaya listrik (P) pada konveksi alami

Pada Gambar 2.1 dapat dilihat bahwa sampel Pinned

memiliki jumlah panas yang lebih besar diserap, yaitu

sebesar 11,5048 Watt pada P = 25 Watt dibandingkan finned

dengan daya listrik yang sama, yaitu sebesar 9,1337 Watt.

Hal ini disebabkan luas permukaan dan jumlah silinder-

silinder yang ada pada pinned lebih banyak dibandingkan

dengan jumlah finned sehingga sampel lebih banyak menyerap

panas.

b. Hubungan koefisien perpindahahan panas (h) dengan daya

listrik (P)

Besarnya daya listrik sangat berpengaruh terhadap

besarnya nilai koefisien perpindahan panas yang diperoleh.

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi koefisien perpindahan

panas adalah; Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan

fluida (A); perbedaan suhu antara permukaan benda dengan

fluida (T); koefisien konveksi (h), yang tergantung pada

viskositas fluida dan kecepatan fluida; perbedaan temperatur

antara permukaan dan fluida; kapasitas panas fluida;

kerapatan massa fluida; bentuk permukaan kontak.

Panas konveksi alamiah, semakin besar daya listrik

yang digunakan pada sampel akan menaikkan nilai koefisien

perpindahan panas, dimana hubungan antara keduanya adalah

berbanding lurus, hal ini dikarenakan semakin besar daya

listrik yang diberikan, maka panas yang mengalir ke sampel

akan semakin besar pula, sehingga temperature pada dinding

sampel akan naik yang disertai dengan kenaikan temperatur

rata-rata fluida (Tf). (Anonymous, 2014). Hubungan ini dapat

dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Hubungan daya listrik dengan koefisienperpindahan panas (h) pada sampel pinned dan finned padakonveksi alami

Terlihat bahwa pada sampel pinned harga koefisien

perpindahan panas menggunakan daya 15 Watt adalah 9,568

W/m2K dan menggunakan daya 25 Watt adalah 14,673 W/m2K,

sedangkan pada sampel finned harga koefisien perpindahan panas

dengan menggunakan daya 15 Watt adalah 4,929 W/m2K dan

menggunakan daya 25 Watt adalah 5,257 W/m2K, sehingga dapat

terlihat bahwa semakin besar daya listrik maka koefisien

perpindahan panas yang diperoleh semakin besar pula, seperti

yang terlihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 juga menunjukkan sampel pinned memiliki

koefisien panas yang lebih besar daripada sampel pinned. Hal

ini disebabkan oleh bentuk sampel pinned yang zig-zag dan

berbentuk silinder, sehingga udara yang melewatinya

berbentur dan berputar (turbulen) yang mengakibatkan

terjadinya kontak antara udara dengan sampel lebih lama yang

menyebabkan temperature film lebih besar yang memungkinkan

transfer panas terjadi lebih cepat.

c. Hubungan bilangan Grassholf dengan daya listrik (P)

Untuk mengetahui besarnya gaya listrik terhadap

viskositas udara digunakan bilangan Grassholf (NGr).

Gambar 2.3 Hubungan daya listrik (P) dengan bilangan Grassholf (NGr) pada konveksi alami pinned dan finned

Gambar 2.3 menunjukkan bahwa kedua garis cenderung

naik. Ini disebabkan semakin besar perubahan suhu yang

terjadi pada sampel dikarenakan perubahan daya listrik, maka

bilangan Grassholf yang diperoleh semakin besar karena

bilangan Grassholf adalah fungsi dalam perbedaan temperatur

pada sampel. Hal ini sesuai dengan teori Grassholf yang

dirumuskan pada persamaan di bawah ini:

(2.1)

Dimana, = panjang finned dan diameter pinned (m)

= Sifat fisik udara pada tekanan 1 atm pada Appendiks A.3.3

= Perubahan temperatur (oC)

(Jaluria, 1980)

Kenaikan bilangan Grassholf yang terjadi pada kedua

sampel disebabkan karena daya yang digunakan bervariasi.

Pada sampel pinned menggunakan daya 15 Watt mempunyai

bilangan Grassholf sebesar 1802,304, sementara sampel pinned

menggunakan daya 25 Watt sebesar 2091,88. Pada sampel finned

menggunakan daya 15 Watt mempunyai bilangan Grassholf

sebesar 1159361,76, sementara sampel finned menggunakan daya

25 Watt sebesar 1363755,24. Bilangan Grassholf pada sampel

pinned lebih besar daripada sampel finned, dikarenakan letak

sampel pinned yang acak-acak sehingga udara yang melewatinya

dan kontak antara udara dengan sampel lebih lama, sehingga

memiliki perbedaan temperatur yang berbeda.

d. Hubungan bilangan Prandtl (NPr) dengan temperatur film

(Tf)

Bilangan Prandtl merupakan bilangan tak berdimensi yang

digunakan untuk mnentukan difusivitas pusaran udara. (White,

2006) Menentukan besar kecilnya nilai bilangan Prandtl (NPr)

sangat dipengaruhi oleh temperatur film yang diperoleh dari

hasil penjumlahan temperatur sampel dan temperatur rata-rata

yang dibagi dua. Bilangan Prandtl (NPr) didapatkan dengan

cara interpolasi data eksperimen yang telah dilakukan. Data

tersebut dapat dilihat pada buku Transport Processes and

Unit Operations Geankoplis 1993 pada tabel Appendiks A.3-3

sifat fisika udara pada 101,325 kPa (1 atm).

Pada konveksi alami dari kedua sampel pinned dan finned

yang digunakan, bilangan Prandtl (NPr) yang diperoleh akan

semakin besar jika temperatur film diperoleh semakin kecil

dan sebaliknya. Hal ini disebabkan supply daya listrik yang

diberikan pada kedua sampel semakin besar, dimana selisih

temperatur film akan semakin besar sehingga cenderung turun

ke bawah seperti yang digambarkan.

Gambar 2.4 Hubungan bilangan Prandtl (NPr) dengan temperaturfilm (oC) pada konveksi alami sampel pinned dan finned

Gambar 2.4 menunjukkan harga untuk sampel pinned dan

finned pada temperatur film 44oC diperoleh nilai Bilangan

Prandtl (NPr) sebesar 0,704 dan pada temperatur film 51oC

diperoleh nilai Bilangan Prandtl (NPr) sebesar 0,7035.

Sementara pada sampel finned pada temperatur film 44,25oC

diperoleh nilai Bilangan Prandtl (NPr) sebesar 0,7043 dan

pada temperatur film 52,5oC diperoleh nilai Bilangan Prandtl

(NPr) sebesar 0,7034.

2.2.2. Konveksi Paksa

Pada konveksi paksa, perpindahan panas terjadi lebih

cepat dibandingkan pada konveksi alamiah dan pendistribusian

panas juga menjadi lebih merata. Hal ini disebabkan karena

pada konveksi paksa menggunakan fan sebagai alat bantu untuk

menggerakan fluida (udara).

(Anonymous, 2013)

Perpindahan panas konveksi tergantung pada viskositas,

disamping ketergantungan terhadap sifat-sifat thermal

fluida, seperti konduktivitas thermal, kalor spesifik, dan

densitas. Hal ini disebabkan karena viskositas mempengaruhi

laju perpindahan panas.

a. Hubungan koefisien perpindahan panas (h) dengan

kecepatan fan (v)

Untuk konveksi paksa, hubungan antara koefisien

perpindahan panas dan panas yang diserap sama halnya dengan

konversi alamiah, dimana semakin besar nilai koefisien

perpindahan pada suatu sampel maka panas yang diserap pada

suatu sampel juga semakin besar. Hubungan antara koefisien

perpindahan panas dengan panas yang diserap dari kecepatan

fan pada konveksi paksa dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Hubungan koefisien perpindahan panas (h) dengan

kecepatan fan (v)

Gambar 2.5 menunjukkan bahwa laju perpindahan panas

berbanding lurus dengan kecepatan fan. Pada konveksi paksa,

sampel pinned dengan laju alir 15 m/s diperoleh nilai h

sebesar 144,54 W/m2K, dan pada laju alir 20 m/s diperoleh

nilai h sebesar 167,03 W/m2K. Sementara pada sampel finned

dengan laju alir 15 m/s diperoleh nilai h sebesar 50,34

W/m2K, dan pada laju alir 20 m/s diperoleh nilai h sebesar

9,6998 W/m2K. Adanya energi dari fan yang berputar

mempengaruhi panas yang diserap, sehingga ikut mempengaruhi

koefisien perpindahan panas. Semakin tinggi kecepatan fan,

maka semakin tinggi pula koefisien perpindahan panas

b. Hubungan variasi kecepatan fan (v) terhadap bilangan

Reynold (NRe) dengan P = 15 Watt

Dalam mekanika fluida, bilangan Reynolds adalah rasio

antara gaya inersia terhadap gaya viskos yang

mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan

suatu kondisi aliran tertentu. Rumus bilangan Reynolds

umumnya diberikan sebagai berikut:

(2.2)

Dimana : V = kecepatan (rata-rata) fluida yang mengalir

(m/s)

D = adalah diameter dalam pipa (m)

ρ = adalah masa jenis fluida (kg/m3)

μ = adalah viskositas dinamik fluida

(kg/m.s) atau (N. det/ m2)

(Fouz,

2001)

Gambar 2.6. Grafik hubungan laju alir udara (v) dengan

Bilangan Reynolds (NRe) pada konveksi paksa

Nilai bilangan Reynods dipengaruhi oleh besarnya laju

alir udara yang diberikan, dimana semakin besar laju alir

udara pada sampel maka nilai bilangan Reynolds akan semakin

besar pula. Pada Gambar 2.6 terlihat bahwa terjadi kenaikan

pada tiap sampel. Pada sampel pinned dengan laju alir udara

15 m/s dan 20 m/s diperoleh bilangan Reynolds sebesar

berturut 10741,32 dan 14139,04, sementara pada sampel finned

dengan laju alir yang sama diperoleh bilangan Reynolds

sebesar berturut 88920,14 dan 1002778,76.

c. Hubungan variasi kecepatan (v) terhadap bilangan

Nusselt (NNu) pada konveksi paksa

Untuk konveksi paksa, bilangan Nusselt merupakan

bilangan fungsi dari bilangan Reynolds dan bilangan Prandtl,

jika kedua bilangan tak berdimensi tersebut bernilai tinggi,

maka semakin tinggi pula nilai bilangan Nusselt.

(Incropera, 2007)

Gambar 2.7 Grafik hubungan laju alir udara (v) dengan

bilangan Nusselt (NNu) pada konveksi paksa

Gambar 2.7 menunjukkan semakin tinggi kecepatan yang

diberikan, maka semakin meningkat juga harga bilangan

Nusselt. Pada kedua sampel diberi variasi kecepatan 15 m/s

dan 20 m/s. Pada sampel pinned diperoleh nilai bilangan

Nusselt berturut 64,171 dan 73,61, sementara pada sampel

finned dengan laju alir udara yang sama, didapat nilai

bilangan Nusselt berturut sebesar 184,63 dan 3583,15.

BAB III

KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan diperoleh

beberapa kesimpulan yaitu;

1. Pada konveksi alamiah dan konveksi paksa, semakin besar

daya yang diberikan maka semakin besar pula harga h

(koefisien perpindahan panas)

2. Harga koefisien perpindahan panas (h) untuk konveksi

alami pada daya 15 Watt sebesar 9,568 W/m2K untuk pinned

dan 4,929 W/m2K untuk finned, sedangkan pada daya 25

Watt sebesar 14,673 W/m2K untuk pinned dan 18,464 W/m2K

untuk finned.

3. Pada konveksi paksa, kecepatan fan diberikan sebesar 15

m/s dan 20 m/s dengan daya 15 Watt pada masing-masing

sampel dan didapat koefisien perpindahan panas (h)

sebesar 144,54 W/m2K untuk v=15 m/s pada pinned dan

167,03 W/m2K untuk v=20 m/s, sementara didapatkan

koefisien perpindahan panas (h) sebesar 50,34 W/m2K

untuk v=15 m/s pada finned dan 969,98 W/m2K untuk v=20

m/s.

4. Bilangan Nusselt, Bilangan Prandtl serta bilangan

Grassholf yang diperoleh sangat beragam untuk masing-

masing sampel yang mengalami perpindahan panas secara

konveksi alami. Pada sampel finned dengan daya 15 Watt

diperoleh bilangan berurutan sebesar 4,1752; 0,704;

1802,304 , sedangkan pada daya 25 Watt diperoleh

sebesar 6,275; 0,7035; 2091,88 , sementara pada sampel

pinned dengan daya 15 Watt diperoleh bilangan berurutan

sebesar 17,735; 0,7043; 115936,76, sedangkan pada daya

25 Watt diperoleh sebesar 18,464; 0,7034; 1363755,24.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous, 2014, Penuntun Praktikum OTK I, LaboratoriumOperasi Teknik Kimia I

Fouz, Infoz, 2001, Fluid Mechanics, Mechanical EngineeringDept. University of Oxford, hlm.96. Sumber darihttp://www.slideshare.net/SandeepBadarla/mass-transfer-operations, diakses 13 Februari 2014

Geankoplis, Christie J,, 1993, Transport Processes and UnitOperations, edisi ketiga, Prentice Hall ofIndia Private Limited, New Delhi.

Incropera, Frank P., DeWitt, David P., 2007, Fundamental ofHeat and Mass Transfer 6th ed. Hoboken; Wiley.Sumber dari http://www.answers.com › Library › Science › Sci-Tech Dictionary. Diakses 13 Februari 2014

Jaluna, Yogesh, 1980, Natural Convection and Mass Transfer,New York : Pergamon Press. Sumber dari http://users.abo.fi/rzevenho/MOFST12-OH6.pdf. Diakses 13Februari 2014

McCabe, Waren L. Smith, Julian C., and Harriott, Peter.,1986, Operasi Teknik Kimia I, 4th edition, Alihbahasa Jasfi, Ir. E. M.Sc., Erlangga, Jakarta

White, F.M, 2006, Viscous Fluid Flow 3rd edition, McGraw-Hill, New York.

http://www.answers.com/library/Sci%252DTech+Dictionary-cid-3576311

http://www.answers.com/library/Sci%252DTech+Dictionary-cid-3576311

http://www.answers.com/main/science.jsp

http://www.answers.com/main/what_content.jsp

LAMPIRAN A

CONTOH PERHITUNGAN

A.1 Perhitungan untuk Konveksi Alamiah

A.1.1 Pinned

Pada P = 15 Watt

Menentukan temperatur rata-rata (bulk)

Ta = 48oC

Tb = 30oC

sehingga;

Tb = = 39oC

Menentukan temperatur film

Tb = 39oC

Tw = 49 oC

Tf =

= = 44oC

Menentukan perbedaan temperatur (T)

Tw = 49oC = 322,15 K

Tb = 39oC = 312,15 K

T = Tw - Tb

= 322,15 – 312,15 = 10 K

Sifat fisik udara pada tekanan 1 atm

Sifat fisik udara pada tekanan 1 atm dapat diperoleh

dari Appendiks A3-3 Geankoplis pada temperatur film =

44oC maka diperoleh;

= 1,116 Kg/m3

= 1,92 x10-5 kg/m.s

g2/2 = 1,043 x 108 L/K.m3

Npr = 0,704

k = 0,02750 W/m.k

Bilangan Grassholf (NGr)

L = Diameter Pinned = 1,2 cm = 0,012 m

r = Jari-jari Pinned = 0,6 cm = 0,006 m

Ngr =

= (0,012 m)3 (1,043 x 108 L/K.m3) (10 K)

t

Sketsa gambar pinned

d

= 1802, 304

Ngr.Npr = 1802,304 x 0,704 = 1268,822

Untuk nilai NGr.NPr yang berada pada range <104 pada

table 4.7.1 Geankoplis didapat :

a = 1.36 dan m= 1/5

Bilangan Nusselt (NNu)

NNu = a ( NGr.NPr) m

= 1.36 (1268,822) 1/5

= 4,1752

Koefisien perpindahan panas (h)

h =

=

= 9,568 W/m2K

Panas yang diserap (Q)

A = (2πrt + πr2) x 17 pin

= (2 x 3,14 x 0,6 cm x 6,5 cm + 3,14 + 0,6 cm) x

17 pin

= 43,56 cm2

= 0,04356 m2

Q = h x A x T = 9,568 W/m2K x 0,04356 m2 x 10 K

= 4,168 W

Tabel A.1 Perhitungan konveksi alami pada sampel pinned

Daya

(P)

(Wat

t)

Tb

(oC

)

Tf

(oC

)

T

(K

)

NGr NNu NPr

h

(W/m2K

)

k

(W/mK

)

Q (W)

15 39 44 101802,3

04

4,17

52

0,70

49,568

0,027

504,168

25 42 51 182091,8

8

6,27

5

0,70

3514,673

0,028

06

11,50

48

A.1.2 Finned

Pada P = 15 Watt


Ta = 29oC

Tb = 48oC

sehingga;

Tb = = = 38,5 oC


Tb = 38,5 oC

Tw = 50 oC

Tf = = = 44,25 oC

Menentukan perbedaan temperatur (T)

Tw = 50oC = 323,15 K

Tb = 38,5oC = 311,65 K

T = Tw - Tb

= 323,15 – 311,65 = 11,5 K



dari Appendiks A3-3 Geankoplis pada temperatur film =

44,25 oC maka diperoleh;

= 1,1151 Kg/m3

= 1,930 x10-5- kg/m.s

g2/2 = 1,039 x 108 L/K.m3

Npr = 0,7043

k = 0,02752 W/m.k

Bilangan Grassholf (NGr)

L = Panjang finned arah vertical = 9,9 cm = 0,099 m

Ngr =

= (0,099 m)3 (1,039 x 108 L/K.m3) (11,5 K)

= 1159361,76

NGr.NPr = 1159361, 76 x 0,7043

= 816538, 48

Untuk nilai NGr.NPr yang berada pada range 104 - 109 pada

table 4.7.1 Geankoplis didapat :

a = 0,59 dan m= 1/4


NNu = a. (NGr.NPr) m

= 0,59 (816538,48) 1/4

= 17,735


h =

=

l

p

Sketsa gambar finned

= 4,929 W/m2K


A = 2(p x l) x 9 fin

= 2(0,065 m x 0,099 m)

= 0,11583 m2

Q = h x A x T

= 4,929 W/m2K x 0,11583 m2 x 11,5 K

= 6,5656 W

Tabel A.2 Perhitungan konveksi alami pada sampel finned

V

(m/

s)

Tb

(oC)

Tf

(oC)

T

(K

)

NGr NNu NPr

h

(W/m2

K)

k

(W/mK)

Q

(W)

1538,

5

44,

25

11

,5

1159

361,

76

17,7

35

0,70

43

4,92

9

0,0275

2

6,56

56

20 4552,

515

1363

755,

24

18,4

64

0,70

34

5,25

7

0,0281

88

9,13

37

A.2 Perhitungan untuk Konveksi Paksa

A.2.1 Pinned

Pada P = 15 Watt dan V = 15 m/s


Ta = 30oC

Tb = 39oC

Tb = = = 34,5 oC


Tb = 34,5oC

Tw = 42oC

Tf = = = 38,25 oC

Menentukan perbedaan temperatur

Tw = 42oC = 315,15 K

Tb = 34,5oC = 307,65 K

T = Tw - Tb

= 315,15 – 307,65 = 7,5 K



dari Appendiks A3-3 Geankoplis pada temperatur film Tf

= 34,25 oC maka diperoleh;

= 1,135 Kg/m3

= 1,902 x 10-5- kg/m.s

g2/2 = 1,114 x 108 L/K.m3

Npr = 0,7049

K = 0,02703 W/m.k

Bilangan Reynold (NRe)

D = Diameter sampel pinned = 1,2 cm = 0,012 m

NRe =

=

= 10741,32


Karena bilangan NRe, dibawah 3x105 maka digunakan

persamaan 4.6-2 Geankoplis:

NNu = 0.664(NRe)0.5(NPr)1/5

= 0,664(10742,32)0,5 (0,7049)1/5

= 64,171


h =

= = 144,54 W/m2K


Q = h x A x T

= 144,54 W/m2K x 0,0416 m2 x 7,5 K

= 45,096 W

Tabel A.3 Perhitungan konveksi paksa sampel pinned pada P =

15 Watt

V

(m/s

)

Tb

(oC)

Tf

(oC)

T

(K)NNu NPr

h

(W/m2K)

k

(W/mK)

Q

(W)

15 34,5 38,25 7,564,1

71

0,70

49144,54

0,0270

3

47,2

2

20 36,5 40,75 8,573,6

1

0,70

46167,03

0,0272

3

61,8

4

A.2.2 Finned

Pada P = 15 Watt dan V = 15 m/s


Ta = 30oC

Tb = 43oC

Tb = = = 36,5oC


Tb = 36,5oC

Tw = 39oC

Tf = = = 37,75 oC

Menentukan perbedaan temperatur

Tb = 36,5oC = 309,65 K

Tw = 39oC = 312,15 K

T = Tw - Tb

= 312,15 – 309,65 = 2,5 K



dari Appendiks A3-3 Geankoplis pada temperatur film Tf

= 35 oC maka diperoleh;

= 1,1371 Kg/m3

= 1,899 x 10-5- kg/m.s

g2/2 = 1,2108 x 108 L/K.m3

Npr = 0,7050

K = 0,026996 W/m.k

Bilangan Reynold (NRe)

D = Panjang finned arah vertical = 9,9 cm = 0,099 m

NRe =

=

= 88920,14


Karena bilangan NRe, dibawah 3x105 maka digunakan

persamaan 4.6-2 Geankoplis:

NNu = 0,.664(NRe)0.5(NPr)1/5

= 0,664(88920,14)0,5 (0,7050)1/5

= 184,63


h =

= = 50,34 W/m2K


Q = h x A x T

= 50,34 W/m2K x 0,0409 m2 x 2,5 K

= 5,147 W

Tabel A.4 Perhitungan konveksi paksa sampel finned pada P = 15

Watt

V

(m/s

)

Tb

(oC)

Tf

(oC)

T

(K

)

NNu NPrh

(W/m2K)

k

(W/mK)Q (W)

15 36,5 37,752,

5

184,

63

0,70

5050,34

0,0269

9614,57

20 33,5 36,255,

5

3583,

15

0,70

54969,98

0,0268

83

617,9

4

LAMPIRAN B

GAMBAR

Gambar B.1 Grafik hubungan panas yang diserap (Q) dengandaya listrik (P) pada konveksi alami

Gambar B.2. Hubungan daya listrik dengan koefisienperpindahan panas (h) pada sampel pinned dan finned padakonveksi alami

Gambar B.3 Hubungan daya listrik (P) dengan bilangan Grassholf (NGr) pada konveksi alami pinned dan finned

Gambar B.4 Hubungan bilangan Prandtl (NPr) dengan temperaturfilm (oC) pada konveksi alami sampel pinned dan fpinned

Gambar B.5. Hubungan koefisien perpindahan panas (h) dengan

kecepatan fan (v)

Gambar B.6. Grafik hubungan laju alir udara (v) denganBilangan Reynolds (NRe) pada konveksi paksa

Gambar B.7 Grafik hubungan laju alir udara (v) dengan

bilangan Nusselt (NNu) pada konveksi paksa

BAB I 2003 ppk

Documents

Transcript of BAB I 2003 ppk