Prinsip Perpindahan kalor Secara Konveksi
Panas yang dipindahkan pada peristiwa konveksi dapat berupa panas laten dan panas sensible. Panas laten adalah panas yang menyertai proses perubahan
fasa, sedang panas sensible adalah panas yang berkaitan dengan kenaikan atau penurunan temperatur tanpa perubahan fasa.
c. Perpindahan Kalor Radiasi
Perpindahan panas oleh perjalanan foton yang tak terorganisasi. Setiap benda-benda terus-menerus memancarkan foton secara serampangan
didalam arah,waktu, dan energi netto yang dipindahkan oleh foton tersebut, diperhitungkan sebagai panas.
Persamaan Dasar Radiasi : q =
A T
1
- T
2 4
4
Keterangan : q = laju perpindahan panas
A = luas permukaan
= tetapan Stefan boltzman T
1
,T
2
= temperatur permukaan
Gabungan Konduksi, Konveksi Radiasi
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Gabungan Konveksi, Konduksi, Dan Radiasi
2.9 Proses Perpindahan Panas Konveksi Alamiah dan Peralatan Pengering
Prinsip dasar proses pengeringan adalah terjadinya pengurangan kadar air atau penguapan kadar air oleh udara karena perbedaan kandungan uap air antara
udara sekeliling dan bahan yang dikeringkan. Penguapan ini terjadi karena kandungan air diudara mempunyai kelembapan yang cukup rendah.
Pada saat proses pengeringan, akan berlangsung beberapa proses yaitu: -
Proses perpindahan massa, proses perpindahan massa uap air atau pengalihan kelembapan dari permukaan bahan kesekeliling udara.
- Proses perpindahan panas, akibat penambahan perpindahan energi panas
terjadilah proses penguapan air dari dalam bahan ke permukaan bahan atau proses perubahan fasa cair menjadi fasa uap.
Kedua proses tersebut diatas dilakukan dengan cara menurunkan Kelembapan relatif udara dengan mengalirkan udara panas disekeliling bahan
sehingga tekanan uap air bahan lebih besar dari tekanan uap air di udara sekeliling
Universitas Sumatera Utara
bahan yang di keringkan.perbedaan tekanan ini meneyebabkan terjadinya aliran uap air dari bahan keudara luar. Untuk meningkatkan perbedaantekanan udara
antara permukaan bahan dengan udara sekelilingnya dapat dilakukan dengan memanaskan udara yang dihembuskan ke bahan. Makin panas udara yang
dihembuskan mengelilingi bahan, maka banyak pula uap air yang dapat di ttarik oleh udara panas pengering.
Energi panas yang berasal dari hasil pembakaran menyebabkan naiknya temperature ruang pembakaran. Karena adanya perbedaan temperatur antara
ruang pembakaran dengan lemari pengering, maka terjadi perpindahan panas konveksi alamiah didalam alat pengering. Udara panas didalam lemari pengering
mempunyai densitas yang lebih kecil dari udara panas diruang pembakaran sehingga terjadi aliran udara.
Cara perpindahan panas konveksi erat kaitannya dengan gerakan atau aliran fluida. Salah satu segi analisa yang paling penting adalah mengetahui
apakah aliran fluida tersebut laminar atau turbulen. Dalam aliran laminar, aliran dari garis aliran streamline bergerak dalam lapisan-lapisan, dengan masing-
masing partikel fluida mengikuti lintasan yang lancar serta malar kontiniu. Partikel fluida tersebut tetap pada urutan yang teratur tanpa saling mendahului.
Sebagai kebalikan dari gerakan laminar, gerakan partikel fluida dalam aliran turbulen berbentuk zig-zag dan tidak teratur. Kedua jenis aliran ini memberikan
pengaruh yang besar terhadap perpindahan panas konveksi.
Bila suatu fluida mengalir secrara laminar sepanjang suatu permukaan yang mempunyai suhu berbeda dengan suhu fluida, maka perpindahan panas
Universitas Sumatera Utara
terjadi dengan konduksi molekulardalam fluida maupun bidang antara interface fluida dan permukaan. Sebaliknya dalam aliran turbulen mekanisme konduksi
diubah dan dibantu oleh banyak sekali pusaran-pusaran eddies yang membawa gumpalan fluida melintasi garis aliran. Partikel-partikel iniberperan sebagai
pembawa energy dan memindahkan energi dengan cara bercampur dengan partikel fluida tersebut. Karena itu, kenaikan laju pencampuran turbulensi akan
juga menaikkan laju perpindahan panas dengan cara konveksi
Untuk menganalisa distribusi temperatur dan laju perpindahan panas pada peralatan pngeringan, diperlukan neraca energi disamping analisis dinamika fluida
dan analisi lapisan batas yang terjadi. Setelah kiat melakukan neraca energi terhadap sistem aliran itu, dan kita tentukan pengaruh aliran itu tehadap beda
temperatur dalam fluida maka distribusi temperature dan laju perpindahan panas dari permukaan yang dipanaskan ke fluida yang ada diatasnya dapat diketahui.
Keseimbangan energi panas dapat dilihat dalam rumusan berikut:
Q
udout
= m
ud
C
p
dT = Q
in
= m
air
LH
air
Perpindahn panas konveksi dinyatakan dalm bentuk:
Q
konveksi
= hc.A.Dt
Pada sistem konveksi bebas dikenal suatu variable tak berdimensi baru yang sangat penting dalam penyelesaian semua persoalan konveksi alami, yaitu
angka Grashof Gr yang peranannya sama dengan peranan angka Reynolds dalam
Universitas Sumatera Utara
sistem konveksi paksa, didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya apung dengan gaya viskositas di dalam sistem aliran konveksi alami.
Gr
ƒ
=
2 3
. v
L T
Tw g
Dimana koefisien muai volume β untuk gas ideal, β = 1T.
Koefisien perpindahan panas konveksi bebas rata-rata untuk berbagai situasi dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi:
ƒ
= C Gr
ƒ
Pr
ƒ m
dimana subscrip f menunjukkan bahwa semua sifat-sifat fisik harus di evaluasi pada suhu film,
T
ƒ
= 2
Tw T
Produk perkalian antara angka grashof dan angka prandtl disebut angka Rayleigh:
Ra = Gr . Pr
Universitas Sumatera Utara
BAB III ALAT DAN BAHAN