12
Wira Pratama : Pengembangan Perangkat Lunak Open Source Untuk Penyelesaian Peristiwa Perpindahan Kalor 2 Dimensi Dengan Metode Elemen Hingga, 2010.
angka–angka khusus dalam format penulisannya. Kondisi–kondisi batas dapat diletakkan pada garis-garis geometri, seperti juga pada elemen dan node-node.
2. Keluaran Output
Keluaran dapat dicetak dengan penjelasan objek geometri yang ditetapkan. Keluaran Tochnog dapat ditampilkan dengan perangkat lunak GID.
2.1.2.2 GiD
GiD atau Geometry and Data merupakan aplikasi tahapan setelah proses untuk analisa perhitungan metode elemen hingga pada sistem operasi linux yang berfungsi
menampilkan gambar hasil kalkulasi sehingga terlihat bagaimana distribusi tegangan atau suhu yang terjadi untuk elemen yang dianalisa, serta diketahui titik maksimum
maupun titik minimum dari elemen yang dianalisa. GiD dirancang dengan sangat universal, mudah diadaptasikan untuk berbagai
jenis perangkat lunak analisa metode elemen hingga serta tampilan grafis pada gambarnya memudahkan pengguna pada permodelan [7].
2.2 Perpindahan Kalor
Ilmu perpindahan kalor atau ilmu panas heat transfer adalah ilmu untuk meramalkan perpindahan energi atau perbedaan suhu di antara benda atau material.
Dari termodinamika telah diketahui bahwa energi yang pindah itu dinamakan kalor atau panas heat. Ilmu perpindahan kalor tidak hanya mencoba menjelaskan
bagaimana energi kalor itu berpindah dari suatu tempat ke tempat lain atau benda ke benda lainnya, tetapi juga meramalkan laju perpindahan yang terjadi pada kondisi-
kondisi tertentu [3]. Jenis–jenis perpindahan kalor antara lain perpindahan kalor konduksi, perpindahan kalor konveksi dan perpindahan kalor radiasi.
2.2.1 Perpindahan kalor konduksi
Perpindahan kalor konduksi terjadi untuk suatu benda yang terdapat gradien temperatur, maka benda tersebut akan terjadi perpindahan energi dari bagian
13
Wira Pratama : Pengembangan Perangkat Lunak Open Source Untuk Penyelesaian Peristiwa Perpindahan Kalor 2 Dimensi Dengan Metode Elemen Hingga, 2010.
temperatur tinggi ke bagian temperatur rendah. Hukum Fourier [3] tentang konduksi kalor :
T q
kA x
∂ = −
∂
2.1 di mana q
= laju perpindahan panas W = gradient suhu ke arah pepindahan kalor
k = konduktivitas atau kehantaran termal termal conductivity benda tersebut WmK
A = Luas penampang benda m
2
Tanda minus - menunjukkan arah perpindah kalor terjadi dari bagian temperatur tinggi ke bagian dengan temperatur rendah.
2.2.2 Perpindahan Kalor Konveksi
Perpindahan kalor konveksi adalah perpindahan kalor yang dialami oleh benda atau plat yang dialiri fluida sebagai pendingin atau pemanas. Sebagai contoh
perpindahan kalor secara konveksi adalah plat panas yang dialiri fluida sebagai pendingin.
Gambar 2.1 Perpindahan kalor konveksi dari suatu plat Jadi gradien suhu laju fluida yang membawa kalor, kecepatan yang tinggi akan
menyebabkan gradien suhu yang besar pula. Mekanisme fisik pada dinding itu berupa
14
Wira Pratama : Pengembangan Perangkat Lunak Open Source Untuk Penyelesaian Peristiwa Perpindahan Kalor 2 Dimensi Dengan Metode Elemen Hingga, 2010.
konduksi. Guna menyatakan pengaruh menyeluruh konduksi, digunakan hukum newton tentang pendinginan [3]:
q = hA T
w
-T
∞
2.2 di mana :
q = laju perpindahan panas W h = koefisien konveksi Wm
2
K A = luas penampang m
2
T
w
= Temperatur Dinding K T
∞
= Temperatur Fluida K
Koefisien perpindahan kalor konveksi h besarnya bergantung pada sifat –sifat termal fluida konduktivitas termal, kalor spesifik, densitas, viskositas fluida dan lain
sebagainya. Dengan menghitung harga h, maka dapat ditentukan besarnya laju perpindahan kalor konveksi. Lebih jauh tentang konveksi untuk persoalan di atas,
pada dinding kecepatan fluida nol, dan perpindahan kalor ke fluida berlangsung secara konduksi, sehingga fluks kalor menjadi [5]:
dinding
q dT
k A
dy = −
2.3
Dengan menggabungkan persamaan 2.2 dan 2.3 di atas dan hukum Newton tentang pendinginan didapatkan :
dinding
dT k
dy h
Tw T −
= − ∞
2.4
15
Wira Pratama : Pengembangan Perangkat Lunak Open Source Untuk Penyelesaian Peristiwa Perpindahan Kalor 2 Dimensi Dengan Metode Elemen Hingga, 2010.
Sehingga hanya perlu mendapatkan gradien distribusi temperatur pada dinding untuk menilai koefisien perpindahan kalor konveksi. Artinya harus didapat
persamaan tentang distribusi temperatur. Hasil perhitungan menghasilkan bahwa harga h dapat dinyatakan sebagai bilangan Nusselt, di mana bilangan tersebut
diekspresikan dengan Nu = fRe,Pr
2.5 di mana :
Nu = Bilangan Nusselt, hL
Nu k
= 2.6
Re = Bilangan Reynolds, Re
U x µ
∞ =
2.7
Pr = Bilangan Prandtl, Pr
Cp k
µ =
2.8
2.2.3 Perpindahan Kalor Radiasi
