8
BAB II DASAR TEORI
2.1 Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor adalah proses perpindahan energi kalor dari benda yang memiliki suhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Adanya perbedaan
suhu, energi kalor dapat mengalir baik pada benda padat maupun fluida. Perpindahan kalor dibagi menjadi tiga jenis, yaitu perpindahan kalor secara
konduksi, konveksi dan radiasi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Proses perpindahan kalor. http:1.bp.blogspot.com
2.1.1 Perpindahan Kalor Konduksi
Perpindahan kalor konduksi adalah proses terjadinya perpindahan kalor dari suatu benda ke benda yang lain yang biasanya terjadi pada benda padat
dengan cara perambatan kalor Gambar 2.2. Pada fluida, yaitu benda cair dan gas
9
juga dapat terjadi perpindahan kalor secara konduksi dengan syarat fluida harus dalam keadaan diam.
Gambar 2.2 Perpindahan kalor konduksi. http:guraru.orgwp-contentuploads201310konduksi-2.jpeg
Laju perpindahan kalor secara konduksi dapat dihitung dengan Persamaan 2.1 berikut ini :
Q = k ∙ A ∙
∆ ∆
.................................................................................. 2.1 Keterangan pada Persamaan 2.1 :
Q : laju perpindahan kalor konduksi watt. k
: konduktivitas termal atau koefisien perpindahan kalor konduksi Wm
o
C. A : luas permukaan yang tegak lurus dengan arah perpindahan kalor m
2
. ∆T : perbedaan suhu
o
C. ∆x : panjang atau ketebalan bahan m.
10
Nilai konduktivitas termal berbagai bahan disajikan pada Lampiran Tabel 1 Sifat material pada 21 °C.
2.1.2 Perpindahan Kalor Konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi tidak dapat terjadi pada benda padat, karena proses perpindahan kalor konveksi hanya terjadi pada fluida baik zat cair
maupun gas yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Perpindahan kalor konveksi. http:3.bp.blogspot.com
Ada dua jenis perpindahan kalor konveksi, yaitu : a. Konveksi paksa, terjadi karena ada alat tambahan yang digunakan untuk
mengalirkan fluida seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Konveksi paksa.
11
b. Konveksi bebas atau konveksi alami, terjadi karena adanya perbedaan suhu yang menyebabkan perbedaan kerapatan massa. Jadi konveksi bebas
terjadi secara alami dan tidak menggunakan bantuan alat untuk mengalirkan fluida. Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Konveksi bebas.
Gambar 2.6 Skema perpindahan kalor konveksi. http:nurulimantmunib.files.wordpress.com
12
Perpindahan kalor konveksi dapat dihitung dengan Persamaan 2.2 : Q = h ∙ A ∙ ∆T = h ∙ A ∙ T − T ............................................... 2.2
Keterangan pada Persamaan 2.2 : Q : Laju perpindahan kalor konveksi watt.
h : Koefisien perpindahan kalor konveksi Wm
2o
C. A
s
: Luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida m
2
. T
s
: Suhu permukaan
o
C. T : Suhu fluida
o
C.
Untuk beberapa kasus tertentu, nilai koefisien konveksi disajikan pada Tabel 2.2: Tabel 2.2 Nilai koefisien perpindahan kalor konveksi.
No Proses
Nilai koefisien konveski Wm
2
K 1
Konveksi bebas, udara 2 – 25
2 Konveksi bebas, air
10 – 1000 3
Konveksi paksa, udara 25 – 250
4 Konveksi paksa, air
50 – 20000 5
Air mendidih 2500 – 100000
2.2 Peltier termoelektrik