5
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
2.1.1. Proses Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor merupakan ilmu untuk meramalkan perpindahan energi dalam bentuk kalor yang terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda
atau material. Dalam proses perpindahan energi tersebut tentu ada kecepatan perpindahan kalor yang terjadi, atau yang lebih dikenal dengan laju perpindahan
kalor. Maka ilmu perpindahan panas juga merupakan ilmu untuk meramalkan laju perpindahan kalor yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu. Perpindahan kalor
dapat didefinisikan sebagai suatu proses berpindahnya suatu energi kalor dari satu daerah ke daerah lain akibat adanya perbedaan temperatur pada daerah
tersebut. Ada tiga bentuk mekanisme perpindahan panas yang diketahui, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
a. Perpindahan Kalor Secara Konduksi
Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses perpindahan kalor dimana kalor mengalir dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang
bertemperatur rendah dalam suatu medium padat, cair atau gas atau antar medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung sehingga
terjadi pertukaran energi dan momentum. Laju perpindahan kalor yang terjadi pada perpindahan kalor konduksi adalah berbanding dengan gradien suhu normal
sesuai dengan persamaan. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 2.1 Perpindahan kalor secara konduksi pada contoh saluran pipa
Contoh perpindahan kalor secara konduksi pada water heater, dimana kalor berpindah dari dinding luar pipa tembaga menuju ke bagian dalam dinding
pipa tembaga. b.
Perpindahan Kalor Secara Konveksi Konveksi adalah perpindahan panas karena adanya gerakanaliran
pencampuran dari bagian panas ke bagian yang dingin. Contohnya adalah kehilangan panas dari radiator mobil, pendinginan dari secangkir kopi dan
sebaginya. Menurut cara aliran menggerakkan alirannya, perpindahan panas konveksi diklasifikasikan menjadi dua yakni konveksi bebas free convection dan
konveksi paksa forced convection. Bila gerakan fluida disebabkan karena adanya perbedaan kerapatan karena perbedaan suhu, maka perpindahan panasnya
disebut sebagai konveksi bebas freenatural convection. Bila gerakan fluida disebabkan oleh gaya pemaksaeksitasi dari luar, misalkan dengan pompa atau
kipas yang menggerakkan fluida sehingga fluida mengalir di atas permukaan, maka perpindahan panasnya disebut sebagai konveksi paksa forced convection.
Tembaga Fluida
Gambar 2.2 Perpindahan kalor secara konveksi pada contoh saluran pipa
Contoh peprindahan kalor secara konveksi terjadi pada dinding dalam water heater ke fluida air.
c. Perpindahan Kalor Radiasi
Peprindahan kalor secara radiasi menurut Joseph Stefan peprindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Pada radiasi, kalor atau energi
merambat tanpa membutuhkan zat perantara, berbeda halnya dengan konduksi atau konveksi yang selalu membutuhkan medium. Sebenarnya setiap benda
memancarkan dan menyerap energi radiasi. Benda panas ada yang berpijar dan ada juga yang tidak berpijar. Kedua benda tersebut memancarkanmeradiasikan
energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang.
Stefan 1879 menemukan bahwa laju rambat kalor secara radiasi tiap satu satuan luas permukaan benda bergantung pada sifat dan suhu permukaan
benda. Benda yang mengkilap lebih sukar memancarkan kalor dari pada benda yang hitam dan kusam. Jadi dapat dikatakan bahwa benda hitam dan kusam
merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik.
Tembaga Fluida
udara luar udara luar
Gambar 2.3 Perpindahan kalor secara radiasi pada contoh saluran pipa
Contoh perpindahan kalor secara radiasi, dimana perpindahan kalor terjadi dari lingkungan luar menuju ke dalam water heater.
2.1.2. Perancangan Pipa