2.5 Pindah Panas
Peristiwa pindah panas didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari satu daerah ke daerah lain sebagai akibat dari beda suhu dari daerah-daerah tersebut Kreith, 1994. Pindah panas dapat
terjadi secara konduksi, konveksi, dan radiasi.
2.5.1 Konduksi
Konduksi adalah peristiwa aliran panas yang terjadi dari daerah dengan suhu tinggi ke suhu rendah di dalam suatu medium atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan
secara langsung Kreith,
1994. Besaran
perpindahan panas
konduksi tergantung dari
nilai konduktivitas panas suatu bahan. Menurut Holman 1994, jika suatu bahan terdapat gradien suhu
maka terjadi perpindahan energi atau panas dari bagian yang bersuhu tinggi ke yang lebih rendah. Besarnya laju aliran panas dengan cara konduksi suatu bahan dinyatakan dalam :
. .....................................................................
4
Dimana : Q
cond
: Laju Perpindahan Panas W k
: Konduktivitas termal bahan Wm.K A
: Luas penampang benda yang tegak lurus aliran panas m
2
dt : Perubahan Suhu dari T
1
ke T
2
dx : Ketebalan dinding m
2.5.2 Konveksi
Konveksi adalah
proses perpindahan
energi kerja
gabungan dari
konduksi panas,
penyinggungan energi dan gerakan mencampur. Perpindahan kalor konveksi tergantung pada viskositas fluida disamping ketergantungannya pada sifat-sifat termal fluida tersebut konduktivitas
termal kalor spesifik, densitas. Hal ini disebabkan viskositas mempengaruhi profil kecepatan, oleh karena itu akan mempengaruhi laju perpindahan energi di daerah dinding Holman, 1994.
Menurut Kreith 1994 perpindahan panas konveksi berdasarkan cara menggerakkan alirannya diklasifikasikan menjadi dua cara yaitu, konveksi alami dan konveksi paksa. Bila gerakan
mencampur berlangsung semata-mata sebagai akibat dari perbedaan kerapatan yang disebabkan oleh gradien suhu, tanpa ada sumber gerakan dari luar maka disebut konveksi bebas natural convection.
Sedangkan apabila gerakan mencampur disebabkan oleh suatu alat dari luar disebut konveksi paksa forced convection. Laju perpindahan panas konveksi dinyatakan dalam persamaan berikut :
Q
Conv
= hA Ts – T
f
............................................................................. 5
Dimana : Q
conv
: Laju Perpindahan panas W h
: Koefisien perpindahan panas konveksi Wm
2
.K Ts
: Suhu permukaan K Tf
: Suhu fluida K Dalam aliran pipa, koefisien perpindahan kalor konveksi biasanya didefinisikan sebagai fluks
kalor lokal. Q” = h T
p
- T
b
………………………………………………….. 6
7
Dimana : T
p
= Suhu dinding C
T
b
= Suhu limbak C
Suhu limbak adalah suhu fluida yang dirata-ratakan energinya di seluruh penampang pipa. suhu limbak sering disebut suhu “mangkuk pencampur” “mixing cup” karena suhu itulah yang akan
dicapai suatu fluida kalau ditempatkan di dalam ruang pencampur dan dibiarkan mencapai kesetimbangan Holman, 1994.
Tabel 2. Ikhtisar persamaan-persamaan yang digunakan dalam perpindahan panas konveksi paksa di dalam saluran
Sistem Persamaan
Pipa panjang LD 20 Aliran laminar Re2100
Pipa pendek - Aliran laminar
Pipa panjang - Aliran turbulen
Pipa pendek - Nu = 1.86 RePrDL
0.33
b s
0.14
……………. ……....7 Pemanasan cairan b s = 0.36
Pendinginan cairan b s = 0.2 Nu = RePrD4Lln1-2.6Pr
0.167
RePrDL
0.5 -1
.......... 8
Nu = 0.023Re
0.8
Pr
0.4
…………………………………......9 Nu = 0.0231+DL0.7Re
0.8
Pr
0.33
……………………...10 Aliran turbulen
Sumber : .Kreith 2004
2.6 Aliran larutan nutrisi dalam pipa
Kategori