BAB IV ANALISA PERPINDAHAN PANAS
IV.1 Laju Pindahan Panas Secara Konveksi
Pembahasan laju pindahan panas secara konduksi pada konstruksi ketel bertenaga listrik electric boiler dalam karya akhir ini meliputi pada bagian
dinding slinder. Pengukuran temperatur pada bagian luar slinder ketel dengan menggunakan termometer infrared.
Gambar 4.1 Photo Termometer Infrared
Universitas Sumatera Utara
IV.1.1 Laju Pindahan Panas Pada Elemen Pemanas
Elemen pemanas dengan diameter 1 cm dengan panjang 75 cm, dari hasil pengukuran bahwa panas yang dihasilkan mencapai 780 ºC. Suhu air didalam
silinder adalah 30 ºC, maka daya pemanasan secara konveksi dapat dihitung sebagai berikut :
Suhu film adalah 405
2 30
780
Tf ºC = 678 K, sehingga sifat-sifat udara pada
temperatur 678 K adalah Lampiran A β = 1Tf = 1678 = 0,001475
v = 62,844 × 10
-6
m
2
s k = 0,0510812 Wm ºC
Pr = 0,68312 Gr Pr =
Pr
2 3
v x
T Tw
g
Lit :
4 hal
: 311
Gr Pr = 68312
, 10
84 ,
62 01
, 30
780 001475
, 8
, 9
2 6
3
= 1875,44
Dari lampira A maka didapat harga untuk
Nu
= Log
Nu
= 0,64
Nu
= 4,365 Dan
29 ,
22 01
, 0510812
, 365
, 4
d
k Nu
h Wm
2
ºC Perpindahan kalor atau daya yang diperlukan adalah
697 ,
393 30
780 75
, 01
, 29
, 22
T Tw
A h
q Watt
Jadi daya yang diperlukan adalah 393,697 Watt
IV.1.2 Laju Pindahan Panas Pada Silinder Ketel
Pada perhitungan laju pindahan panas pada silinder ketel ini akan dihitung dari Volum air 3, 3,5, 4,5 dan 4,7 liter dengan temperatur pemanas 100,110, 120,
130, 140 dan 150 C. Data temperatur dinding ketel dapat dilihat pada tabel 4.1
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1 Temperatur panas dinding ketel
Temp.Dinding °C Volume air
L Temp. Akhir
air °C Temp. Uap
°C 1 2 3
Temp. rata-rata °C
100 104 97,7
98,2 98,4
98,10 110 116
109,5 109,8
110,3 109,87
120 122 118,8
119,2 119,7
119,23 130 134
129 129,2
130,1 129,43
140 145 138
138,8 139,2
138,67 3
150 152 149,2
149,6 149,8
149,53 Volume air
Temp. Akhir Temp. Uap
Temp.Dinding °C Temp.
L air °C
°C 1 2 3 rata-rata °C
100 107 98,75
99,6 100
99,45 110 112
109,4 109,7
110,1 109,68
120 120 119,2
119,6 120,2
119,67 130 135
128,7 129
129,8 129,17
140 142 137,7
138,3 139,2
138,39 3.5
150 154 146,3
147 148,1
147,12 Volume air
Temp. Akhir Temp. Uap
Temp.Dinding °C Temp.
L air °C
°C 1 2 3 rata-rata °C
100 102 99,8
101 101,6
100,80 110 110
109,2 109,5
109,8 109,50
120 122 119
119,8 120,2
119,67 130 130
128,9 129,5
130 129,47
140 140 138,8
139,4 139,7
139,30 4
150 150 149,4
149,7 149,8
149,63 Volume air
Temp. Akhir Temp. Uap
Temp.Dinding °C Temp.
L air °C
°C 1 2 3 rata-rata °C
100 102 99,8
99,6 101
100,13 110 114
109,8 110
110,4 110,07
120 122 119,5
119,7 119,8
119,67 130 134
129,8 130,2
130,4 130,13
140 140 139
139,5 139,9
139,47 4.5
150 152 150,2
150,4 150,7
150,43 Volume air
Temp. Akhir Temp. Uap
Temp.Dinding °C Temp.
L air °C
°C 1 2 3 rata-rata °C
100 102 99,2
99,4 100
99,53 110 112
109,8 110,1
110,4 110,10
120 122 119
119,5 119,8
119,43 130 130
128,8 129,5
129,6 129,30
140 140 139,2
139,4 140
139,53 4.7
150 150 149,4
149,7 149,8
149,63
Universitas Sumatera Utara
Dari tabel diatas maka pindahan panas konveksi pada dinding ketel untuk 3 liter air dengan temperatur pemanasan 100 ºC dapat dihitung :
Suhu film adalah 05
, 64
2 30
10 .
98
Tf ºC = 337,05 K, sehingga sifat-sifat
udara pada temperatur 337,05 K adalah Lampiran A β = 1Tf = 1337,05 = 0,002967
v = 19,447 × 10
-6
m
2
s k = 0,029048 Wm ºC
Pr = 0,6998 Gr Pr =
6998 ,
10 44784
, 19
17 ,
30 10
, 98
002967 ,
8 ,
9
2 6
3
= 18001396,91 Dari lampira A maka didapat harga untuk C = 0,59 dan m = 0,25
m
Gr C
Nu Pr
Lit :4 hal : 302
43 ,
38 91
, 18001396
59 ,
25 ,
Nu Dan
566 ,
6 17
, 029048
, 43
, 38
d
k Nu
h Wm
2
ºC Perpindahan kalor konveksi pada dinding ketel adalah
45 ,
64 30
1 ,
98 27
, 17
, 556
, 6
~
T Tw
A h
q Watt
Dengan cara yang sama seperti diatas maka pindahan panas secara konveksi pada 3,5, 4, 4,5 dan 4,7 liter air dengan temperatur pemanasan 100, 110, 120, 130, 140
dan 150 ºC dapat dihitung dan dilihat dalam tabel 4.2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2 Data hasil perhitungan pindahan panas secara konveksi pada dinding ketel
Temp.Dinding °C Volume air
L Temp. Akhir
air °C Temp. Uap
°C 1 2 3
q konv 100 104
97,7 98,2
98,4 64.4536
110 116 109,5
109,8 110,3
78.2971 120 122
118,8 119,2
119,7 89.6243
130 134 129
129,2 130,1
102.203 140 145
138 138,8
139,2 113.782
3 150 152
149,2 149,6
149,8 127.652
Volume air Temp. Akhir Temp. Uap
Temp.Dinding °C L
air °C °C
1 2 3 q konv
100 107 98,75
99,6 100
66.0184 110 112
109,4 109,7
110,1 78.078
120 120 119,2
119,6 120,2
90.1545 130 135
128,7 129
129,8 101.871
140 142 137,7
138,3 139,2
113.426 3.5
150 154 146,3
147 148,1
124.551 Volume air
Temp. Akhir Temp. Uap Temp.Dinding °C
L air °C
°C 1 2 3
q konv 100 102
99,8 101
101,6 67.5894
110 110 109,2
109,5 109,8
77.859 120 122
119 119,8
120,2 90.1545
130 130 128,9
129,5 130
102.244 140 140
138,8 139,4
139,7 114.583
4 150 150
149,4 149,7
149,8 127.781
Volume air Temp. Akhir Temp. Uap
Temp.Dinding °C L
air °C °C
1 2 3 q konv
100 102 99,8
99,6 101
66.8128 110 114
109,8 110
110,4 78.5363
120 122 119,5
119,7 119,8
90.1545 130 134
129,8 130,2
130,4 103.074
140 140 139
139,5 139,9
114.794 4.5
150 152 150,2
150,4 150,7
128.812 Volume air
Temp. Akhir Temp. Uap Temp.Dinding °C
L air °C
°C 1 2 3
q konv 100 102
99,2 99,4
100 66.1152
110 112 109,8
110,1 110,4
78.5762 120 122
119 119,5
119,8 89.869
130 130 128,8
129,5 129,6
102.037 140 140
139,2 139,4
140 114.879
4.7 150 150
149,4 149,7
149,8 127.781
Universitas Sumatera Utara
Pada temperatur pemanasan air sampai 100 ºC, Pindahan panas konveksi yang
terbentuk pada volum 3 liter adalah yang paling sedikit yaitu 64,4536 Watt. Dan pindahan panas konveksi yang paling besar adalah pada volum 4 liter
yaitu 67,5894 Watt.
Pada temperatur pemanasan air sampai 110 ºC, Pindahan panas konveksi yang terbentuk pada volum 4 liter adalah yang paling sedikit yaitu 77,859 Watt.
Dan pindahan panas konveksi yang paling besar adalah pada volum 4,7 liter yaitu 78,57 Watt.
Pada temperatur pemanasan air sampai 120 ºC, Pindahan panas konveksi yang
terbentuk pada volum 4 liter adalah yang paling sedikit yaitu 77,859 Watt. Dan pindahan panas konveksi yang paling besar adalah pada volum 3,5, 4,
dan 4,5 liter yaitu 90,1545 Watt.
Pada temperatur pemanasan air sampai 130 ºC, Pindahan panas konveksi yang terbentuk pada volum 3,5 liter adalah yang paling sedikit yaitu 101,871 Watt.
Dan pindahan panas konveksi yang paling besar adalah pada volum 4,5 liter yaitu 103,074 Watt.
Pada temperatur pemanasan air sampai 140 ºC, Pindahan panas konveksi yang
terbentuk pada volum 3,5 liter adalah yang paling sedikit yaitu 131,426 Watt. Dan pindahan panas konveksi yang paling besar adalah pada volum 4,7 liter
yaitu 114,879 Watt.
Pada temperatur pemanasan air sampai 150 ºC, Pindahan panas konveksi yang terbentuk pada volum 3,5 liter adalah yang paling sedikit yaitu 124,551 Watt.
Dan pindahan panas konveksi yang paling besar adalah pada volum 4,5 liter yaitu 128,812 Watt.
Universitas Sumatera Utara
Pindahan panas konduksi bergantung kepada temperatur, semakin tinggi temperatur maka pindahan panasnya semakin tinggi. Secara keseluruhan untuk
tiap liternya selisih pindahan panasnya tidak terlalu jauh hanya 1 sampai 2 Watt. Jadi dapat dikatakan pindahan panas konveksi untuk tiap liter percobaan adalah
sama. Pindahan panas konveksi tidak bergantung kepada banyaknya volume air.
100 110
120 130
140 150
160
60 80
100 120
Q konveksi att
Te m
p
3 Liter 3.5 Liter
4 Liter 4.5 Liter
4.7 Liter
W
Gambar 4.1 Grafik pindahan panas konveksi untuk tiap volume air
4.2 Laju Pindahan Panas Secara Konduksi Dinding Ketel
Kategori