Bahan Ajar on-Line 4 Fenomena Transport

7/22/2019 Bahan Ajar on-Line 4 Fenomena Transport

1/21

MM091351

FENOMENA TRANSPORTKREDIT: 3 SKSSEMESTER: 5

BAHAN AJAR ON-LINE 4

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER (ITS) SURABAYA

Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc.


2/21

TRANSPORT ENERGI


3/21

Sub-kompetensi:

Pembelajar mampu menjelaskan perilaku konduktivitas

termal material

ALIRAN ENERGI


4/21

Konduktivitas Thermal dan Mekanisme Perpindahan

Energi

Konduksi panas Hukum Fourier

Pengaruh temperatur dan tekanan pada konduktivitas gasdan cairan

Teori konduktivitas thermal/panas gas densitas rendah

Teori konduktivitas thermal cairan

Konduktivitas panas padatan

KONDUKTIVITAS THERMAL DANMEKANISME PERPINDAHAN ENERGI


5/21

Kompetensi: Mahasiswa mampu menjelaskan danmenerapkan Konduktivitas Thermal dan MekanismePerpindahan Energi

Subkompetensi: Konduksi panas Hukum Fourier,pengaruh temperatur dan tekanan pada konduktivitas gasdan cairan, Teori konduktivitas thermal/panas gasdensitas rendah, Teori konduktivitas thermal cairan,

Konduktivitas panas padatan

KONDUKTIVITAS THERMAL DANMEKANISME PERPINDAHAN ENERGI


6/21

Konduktivitas panas k adalah sifat material

K adalah satuan yang sering muncul pada kasus

perpindahan panas

Bagian awal akan membahas konduksi dan

dilanjutkan dengan konveksi, radiasi dan difusi


7/21

Perhatikan perbedaan temperatur dan apakah akibat ?

Maka Terjadinya perpindahan panas

T tinggi

T rendah

T tinggi

T rendah

Dinding Rumah Peralatan Masak

Kompor


8/21

Konduktivitas panas , k , adalah sifat yangdibahas pada kasus perpindahan panas

Hukum Fourier tentang konduksi panas yangmenyatakan konduktivitas panas gas, cair ataupadatan

Efek konduktivitas panas fluida pada temperatur

dan tekanan Konduktivitas panas gas dan cairan dibahas darisudut pandang molekuler

Konduktivitas panas padatan dan hubungannyadengan konduktivitas elektrik, termasuk hukum

Wiedemann, Franz, dan Lorenz untuk logam. Pembahasan awal mengenai perpindahan energiakan ditinjau melalui mekanisme/carakonduksi/media padat.


9/21

HUKUM FOURIER MENGENAI KONDUKSI

PANAS Perhatikan analisis panas pada slab/batangan

Perhatikan slab dari material padat dengan luas A

yang terletak diantara dua pelat paralel denganjarak satu sama lain Y

Temperatur awal batangan T0

Pelat bawah dipanaskan hingga T1, maka profil

temperatur pada batangan akan berubah danmencapai distribusi temperatur linier steady-state/teratur keadaan-tetap (tidak berubah)

Gambar


10/21

Panas berpindah dari

bawah (posisi 1) ke

atas (posisi 2)


11/21

Laju aliran panas Q

Slab menerima perpindahan panas dari pelat bawah

yang dipanaskan

Y

Tk

A

Q

Perlakuan analisis dilakukan dalam bentuk turunanagar diketahui perubahan

Aliran panas sebanding dengan penurunantemperatur dan konduktivitas panas, k. Padat, cair,gas.

01

01

YY

TTk

A

Q


12/21

PELAT BAWAH

SLAB PADA y1SLAB PADA y2SLAB PADA y3

Slab dianalisis sebagai lapisan-lapisan.

x

y


13/21

Aliran panas per luas/fluks pada posisi positif y, qy

Bentuk 1 dimensi Hukum Fourier tentang konduksi panas

qx, qy, qz q: vektor fluks

Persamaan diatas menggambarkan bahwa fluks panas

konduksi sebanding dengan negatif gradien(kemiringan turun) temperatur. Panas bergerak kebawah temperatur pada jarak

dy

dTkqy


14/21

yq

Fluks adalah satuan per luas


15/21

Diffusivitas panas, ,

Perhatikan satuan /dimensi / unit

Dalam sistem cgs, q adalah cal cm-2sec-1, T adalahoK , y adalah cm, k adalah cal cm-1sec-1(oK)-1, adalah cm2sec-1

Dalam sistem English, q adalah Btu ft-2hr-1, T adalahoR , y adalah ft, k adalah Btu ft-1hr-1(oR)-1, adalahft2hr-1

pC

k~


16/21

Hukum Fourier dengan memasukkan energi mekanikdan panas

Konduktivitas panas cairan, logam cair dan padatan Contoh pengelasan di dalam cairan

dy

dTkJq cy


17/21


18/21

Konduktivitas panas logam cair: tinggi, rendah

Konduktivitas panas logam cair paduan, efek paduan:

tinggi, rendah


19/21

Konduktivitas panas padatan: tinggi, rendah

Konduktivitas panas padatan: logam, keramik,

Bagaimana membuat material tahan panas ?


20/21

Untuk PEMAHAMAN: Lempengan plastik luas 1ft2tebal 0.252 in dengan laju panas 3.0 watts

steady-state dengan temperatur awal dan akhir

24.00 oC dan 26.00 oC pada dua permukaan.

Berapakah konduktivitas panas plastik pada

25.00 oC dalam cal sec-1cm-1oK-1

yq


21/21

Jawaban / Solusi:

Y

Tk

A

Q

1114

2

1

sec1047.2

sec

00.2929

640.0717.0

KcmcalxKcm

cmcal

x

x

TA

QYk

o

o

Bahan Ajar on-Line 4 Fenomena Transport

Documents

Transcript of Bahan Ajar on-Line 4 Fenomena Transport