modul praktikum otk i - heat conduction apparatus
DESCRIPTION
HEAT CONDUCTIONTRANSCRIPT
-
7/17/2019 Modul Praktikum OTK I - Heat Conduction Apparatus
1/7
HEAT CONDUCTION APPARATUS
I. Tujuan
1. Mengetahui prinsip dan cara kerja Heat Conduction Apparatus.
2. Mengetahui cara menghitung konduktivitas termal suatu material.
3. Mengetahui proses heat transfer.
4. Mengetahui penerapan hukum fourier pada kondisi linier atau radial pada
material logam.
5. Mengetahui aplikasi dari Heat Conduction Apparatus.
II. Tinjauan Pustaka
Konduksiadalah perpindahan panas ang mengalir dari daerah ang
!ertemperatur tinggi ke daerah ang !ertemperatur le!ih rendah di dalam suatu
medium "padat# cair atau gas$ atau antara medium%medium ang !erlainan# tetapi
!ersinggungan secara langsung "kontak langsung$. &ada kondisi ini perpindahan
panas terjadi aki!at kontak langsung antara molekul molekul dalam medium atau
'at terse!ut tanpa adana perpindahan molekul ang cukup !esar.
A. Persamaan Dasar Perpindahan Panas Konduksi
&ersamaan dasar pada perpindahan panas secara konduksi adalahHukum Fouriers"Fouriers law$. (e!agai contoh se!ilah !idang "gam!ar 1$#
ang memiliki distri!usi temperatur T"x$# dapat dinatakan dengan persamaan)
qx" =dX
dTk "1$
*am!ar 1 &erpindahan panas konduksi satu dimensi
Korps Asisten Laboratorium Proses dan Operasi Teknik Kimia 15
-
7/17/2019 Modul Praktikum OTK I - Heat Conduction Apparatus
2/7
+lu, panas qx""- m2$ adalah perpindahan panas pada arahxsetiap satuan
luas tegak lurus dengan arah perpindahan# dan se!anding dengan gradien
temperatur# dT dx# pada arah ini. /onstanta kadalah se!uah sifat transport
ang dikenal dengan nama konduktivitas panas "- m./$ ang menatakan
karakteristik dari !ahan dinding. 0anda minus "%$ adalah konsekuensi dari
kenataan !aha panas dipindahan pada arah temperatur ang menurun.
&ada kondisi stead state# dimana distri!usi temperatur adalah linier# gradien
temperatur dapat dinatakan dengan )
dx
dT
L
TT!"
"2$
qx" L
TTk !"
"3$
atau
qx" L
TTk "!
"4$
L
T
k
&ersamaan ini adalah persamaan panas flu,# ang menatakan perpindahan
panas setiap satuan luas. &erpindahan pnas konduksi# qx" "-$#
melalui se!uah dinding dengan luasAadalah hasil dari flu, panas dan luas#
qx qx"A.
. Perpindahan Panas Konduksi pada Dindin! er"apis
angkaian termal dapat digunakan juga pada sistem ang le!ih
kompleks# seperti dinding !erlapis# ang terdiri dari !e!erapa rangkaian seri
dan paralel dimana dimana setiap lapisan memiliki material ang !er!eda.
Korps Asisten Laboratorium Proses dan Operasi Teknik Kimia 1
-
7/17/2019 Modul Praktikum OTK I - Heat Conduction Apparatus
3/7
&erpindahan panas pada dinding !erlapis diperlihatkan pada gam!ar
!erikut ini.
*am!ar 2 (e!uah rangkaian termal seri pada dinding !erlapis6aju perpindahan panas satu dimensi untuk sistem ini dinatakan dengan )
qx =
t
#$#!
%
TT"5$
qx
A&Ak
L
Ak
L
Ak
L
A&
TT
$'
'
(
(
A
A
!
#$#!
11++++
C. Perpindahan Panas Koduksi Pada Sistem Radia"
Contoh amg umum untuk sistem ini adalah silinder# ang memiliki
permukaan luar dan permukaan dalam ang diekspos pada fluida ang
memilki per!edaan temperatur. 7ntuk kondisi stedi dimana tidak ada panas
ang di!angkitkan maka !entuk persamaan perpindahan panas adalah )
Korps Asisten Laboratorium Proses dan Operasi Teknik Kimia 18
-
7/17/2019 Modul Praktikum OTK I - Heat Conduction Apparatus
4/7
dr
dTk
dr
d
rr
1 9 "$
*am!ar 3 &erpindahan panas konduksi pada silinder
6aju energi ang dikonduksikan melalui se!uah permukaan silinder adalah
qr dr
dTAk
( )dr
dTLr)"k* "8$
6aju perpindahan panas qr adalah konstan pada arah radial. /ita dapat
menghitung distri!usi temperatur di dalam silinder dengan memecahkan
persamaan dengan memakai asumsi !aha kadalah konstan.
0emperatur pada arah rdapat dicari dengan persamaan se!agai !erikut )
T"r$ 2#s221
2#s1#s0
r
rln
$r.rln"
00+
":$
;istri!usi temperatur ang dianalogikan dengan konduksi radial pada se!uah
didinding silinder adalah tidak linier. 6aju perpindahan panas pada silinder
adalah
qr
2
1
2#s1#
r
rln
$" TTkL)"
s "
-
7/17/2019 Modul Praktikum OTK I - Heat Conduction Apparatus
5/7
;ari persamaan ini !entuk persamaan dari tahanan termal adalah
%t# +ond
kL)"
r
r
2
1ln
"19$
III. #etodo"o!i
A. A"at dan ahan
Alat ang digunakan# aitu)
1. &oer (uppl.
2. (tavolt.
3. Heat Conduction Apparatus.
4. 6inier Module dan adial Module.
5. &ompa.
. =m!er.
>ahan ang digunakan# aitu)
1. Air pendingin.
2. Contoh Material# aitu) /uningan !esar ?A@# /uningan /ecil ?>@
dan (tainless (teel ?C@.
. Prosedur Per$o%aan
1. angkailah alat.
2. Hidupkan poer suppl.
3. Aturlah panas "attmeter$ sesuai ang dikehendaki untuk sistem linier
atau sistem radial.
4. Catatlah temperatur masuk air pendingin ketika poer suppl
dihidupkan.
5. Catatlah harga%harga temperatur ang ter!aca untuk T1# T2# sampai
dengan T
-
7/17/2019 Modul Praktikum OTK I - Heat Conduction Apparatus
6/7
&em!acaan temperatut 01 samapi 0 dan C untuk setiap variasi sistem.
I&. Hasi" Pen!amatan Dan Perhitun!an
A. Hasi" Pen!amatan
1. (istem 6inier
Material Tin , T! T T- T$ T. T/ T0 T1 T2
/uningan >esar
/uningan /ecil
(tainless (teel
2. (istem adial
Material Tin , T! T T- T$ T. T/ T0 T1 T2
6ogam
3. ;ata 7kuran Material
a. (isten 6inier
/uningan >esar 3 mm
/uningan /ecil 3 mm
(tainless (teel 3 mm
/ete!alan x mm
!. (istem adial
ari%ari ;alam r9 mm
ari%ari 6uar r6 mm
/ete!alan L mm
Korps Asisten Laboratorium Proses dan Operasi Teknik Kimia 29
-
7/17/2019 Modul Praktikum OTK I - Heat Conduction Apparatus
7/7
. Perhitun!an
1. &erhitungan /onduktivitas 0ermal
4istem Linier 5
k 6TA
6x,
4istem %adial 5
k
6TL
r
r,
2
ln9
6
2. &erhitungan Harga 77ntuk (etiap 6ogam
XH 3#5 19%2m
X5 4#9 19%2m
TH5 T1
THi Ti1
TCi Ti2
TC5 T