Sementara F
baut
dapat diperoleh dari : Ab
F
izin baut
.......................kg
Dimana : Ab = luas penampang baut mm
2
izin
= tegangan izin baut kg mm
2
Jadi jumlah baut n :
Ab F
n
izin uap
.................................................................................2.8
II. 5 Perpindahan Kalor dalam Instalasi Uap
Didalam ketel terdapat perpindahan kalor dari sumber panas terhadap bidang pemanas, dari bidang pemanas dihantarkan lagi ke air secara konveksi.
Pindahan kalor secara konduksi dari sebahagian panas diabaikan.
II.5.1 Perpindahan Kalor Konveksi
Sudah umum diketahui bahwa plat logam panas akan menjadi dingin lebih cepat bila ditaruh didepan kipas angin dibandingkan dengan bilamana
ditempatkan diudara tenang. Proses ini dinamakan Perpindahan-kalor secara konveksi. Perhatikan plat panas seperti pada gambar 2.7. Suhu plat ialah Tw, dan
suhu fluida T~. Kecepatan aliran adalah seperti tergambar, yaitu nol pada muka plat sebagai akibat aksi kental viscous action. Oleh karena kecepatan lapisan
fluida pada dinding adalah nol, maka di sini kalor hanya dapat berpindah dengan cara konduksi saja. Jadi kita dapat menghitung perpindahan kalor, yaitu dengan
persamaan 2.9, dengan menggunakan konduktivitas termal fluida dan gradien suhu fluida pada dinding. Jadi, gradien suhu pada dinding bergantung dari medan
aliran, dan di dalam analisis nanti, perlu dikembangkan persamaan yang
Universitas Sumatera Utara
menghubungkan kedua besaran itu. Namun, perlu diingat bahwa mekanisme fisis pada dinding itu berupa proses konduksi.
Guna menyatakan pengaruh konduksi secara menyeluruh, digunakan hukum Newton tentang pendinginan:
......................................................2.9 Lit :4 hal:11
T T
hA q
w
Dimana :
q = Laju pindahan kalor W h = Koefesien pindahan kalor konveksi Wm
2
ºC A = Luas permukaan m
2
T
w
= Suhu plat ºC T~ = Suhu fluida ºC
A r u s b e b a s T ~
D i n d i n g T w
q u
u ~ A l i r a n
Di sini laju perpindahan kalor dihubungkan dengan beda suhu menyeluruh antara dinding dan fluida, dan luas permukaan A. Besaran h disebut koefisien
perpindahan-kalor konveksi convection heat-transfer coefficient, dan persamaan 2.9 itulah rumus dasarnya. Dapat dilakukan perhitungan analisis atas h untuk
beberapa sistem.
Gambar 2.7 Perpindahan kalor konveksi dari suatu plat
Untuk situasi yang rumit h harus ditentukan dengan percobaan. Koefisien perpindahan kalor kadang-kadang disebut konduktans film film conductance
karena hubungannya dengan proses konduksi pada lapisan fluida diam yang tipis pada muka dinding. Dari persamaan 2.9 dapat dilihat bahwa satuan h ialah watt
Universitas Sumatera Utara
per persegi per derajat celcius. Dari pembahasan diatas, dapatlah diharapkan bahwa perpindahan kalor konveksi bergantung pada viskositas fluida.
Jika suatu plat panas dibiarkan berada diudara sekitar tanpa ada sumber gesekan dari luar, maka udara itu akan bergerak sebagai akibat terjadinya gradien
densitas didekat plat itu. Peristiwa ini dinamakan Konveksi alamiah untuk membedakannya dengan konveksi paksa yang terjadi apabila udara itu
dehembuskan diatas plat itu dengan kipas Tabel 2.1 Nilai kira-kira koefesien perpindahan kalor konveksi
h Modus
Wm
2
.ºC Btuh.ft
2
. ºF Konveksi bebas,
ΔT = 30 ºC
Plat vertikal, tinggi 0,3 m1 ft di udara
Silinder harizontal, diameter 5 cm di udara.
Silinder harizontal, diameter 2 cm dalam air
Konveksi paksa
Aliran udara 2 ms diatas plat bujur sangkar 0,2 m
Aliran udara 35 ms diatas plat bujur sangkar 0,75 m
Udara 2 atm mengalir didalam tabung diameter 2,5 cm,
kecepatan 10 ms Air 0,5 kgs mengalir di dalam
tabung 2,5 cm Aliran udara melintas silinder
diameter5cm,kecepatan50ms
Air mendidih
Dalam kolam atau bejana Mengalir dalam pipa
Pembuangan uap air, 1 atm
Muka vertikal Di luar tabung harizontal
4,5 6,5
890 12
75 65
3500 180
2500-35000 5000-100000
4000-11300 9500-25000
0,79 1,14
157 2,1
13,2 11,4
616 32
440-6200 880-17600
700-2000 1700-4400
Lit : 4 hal : 12
Universitas Sumatera Utara
II.5.2 Perpindahan Kalor Konduksi
