4. Jacketed Vessel With Coil and Stirrer
Unit ini terdiri dari bejana berselubung dengan coil dan pengaduk, tangki air panas, instrumen untuk pengukuran flowrate dan temperatur. Fluida dingin dalam
vessel dipanaskan dengan mengaliri selubung atau koil dengan fluida panas. Pengaduk dan baffle disediakan untuk proses pencampuran isi vessel. Volume isi
tangki dapat divariasikan dengan pengaturan tinggi pipa overflow. Temperatur diukur pada inlet dan outlet fluida panas, vessel inlet dan isi vessel
Gambar 2.16 Jacketed Vessel With Coil And Stirrer [3]
2.4.1 Konduksi
Sebuah batang silinder dengan material tertentu diisolasi pada sisi terluarnya dan pada kedua ujung permukaannya memiliki suhu yang berbeda
yakni T
1
T
2
. Perbedaan temperatur tersebut menyebabkan perpindahan panas secara konduksi pada arah x positif. Dapat diukur laju perpindahan
panas q
x
, dan kita dapat menentukan q
x
bergantung pada variabel-variabel berikut : ΔT, yakni perbedaan temperatur ; Δx, yakni panjang batang ; dan A,
yakni luas penampang tegak lurus bidang.
Universitas Sumatera Utara
Jika ΔT dan Δx adalah konstan dan hanya memvariasikan A, maka kita dapat melihat bahwa q
x
berbanding lurus dengan A. Dengan cara yang sama, jika ΔT dan A adalah konstan, kita dapat melihat bahwa q
x
berbanding terbalik dengan Δx. Apabila A dan Δx konstan, maka kita dapat melihat
bahwa q
x
berbanding lurus dengan ΔT. Sehingga kita dapat menyimpulkan bahwa
q
x
∞ A 2.1
Berikut ini adalah gambar perpindahan panas secara konduksi melalui sebuah percobaan.
Gambar 2.17 Perpindahan Panas secara Konduksi [15]
Dengan memperhatikan material batang, sebagai contoh plastik, kita akan menemukan bahwa kesebandingan diatas adalah valid. Namun, kita juga
menemukan bahwa untuk nilai A, Δx, dan ΔT yang sama, akan menghasilkan nilai
q
x
yang lebih kecil untuk plastik daripada bermaterial logam. Sehingga kesebandingan diatas dapat ditulis dalam bentuk persamaan dengan memasukkan
koefisien yang dipengaruhi oleh material. Sehingga diperoleh, q
x
= kA 2.2
k, adalah konduktivitas thermal Wm.K, yang adalah merupakan sifat material yang penting. Dengan menggunakan limit Δx 0 kita mendapatkan persamaan
untuk laju perpindahan panas, q
x
= kA 2.3
Universitas Sumatera Utara
atau persamaan flux panas menjadi, = = - k
2.4
2.4.2 Konveksi
Mekanisme perpindahan panas dapat berupa konduksi, konveksi, dan radiasi. Konduksi dan konveksi adalah membutuhkan media perantara dalam
proses perpindahan panasnya. Berbeda dengan konduksi, pada konveksi membutuhkan gerakan fluida untuk dapat memindahkan panas.
Penelitian menunjukkan bahwa perpindahan panas konveksi sangat bergantung pada sifat-sifat fluida seperti viskositas dinamis
μ, konduktivitas termal k, massa jenis
ρ, dan spesifik panas C
p
, dan dipengaruhi oleh kecepatan fluida
Ѵ. Konveksi juga bergantung pada bentuk dan kekasaran permukaan, dan bahkan juga dipengaruhi oleh tipe aliran seperti laminar atau
turbulen. Sehingga kita dapat menyimpulkan bahwa perpindahan panas secara konveksi adalah kompleks karena bergantung pada banyak variabel.
Oleh karena itu, konveksi adalah mekanisme perpindahan panas yang paling kompleks.
Gambar 2.18 Pendinginan sebuah balok yang panas dengan konveksi paksa [15]
Meskipun konveksi adalah kompleks, setelah diamati bahwa laju perpindahan panas secara konveksi berbanding lururs dengan perbedaan
temperatur dan dapat ditulis dengan Hukum Newton tentang pendinginan. Q
konveksi
= hA
s
T
s
- T
∞
2.5
Universitas Sumatera Utara
h merupakan koefisien perpindahan panas konduksi, A
s
merupakan area permukaan perpindahan panas, T
s
merupakan temperatur permukaan benda, T
∞
merupakan temperatur lingkungan sekitar benda.
2.4.3 Radiasi
