Download - Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
1/20
Perpindahan Kalor dan Massa 1
Analisa Perpindahan Kalor Secara konduksi pada
Muffler Motor
Disusun oleh :
1. Agung Setiawan (2014447004)2. arra !"S (2014447007)#. $e%ri Dwi S (201444700&)
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Jakarta
!"#
Kata Pen$antar
Pu'i suur ehadirat Allah S*" ang telah +eli+pahan rah+at dan
hidaahna sehingga a+i dapat +enelesaian +aalah ang +en'adi tugas
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
2/20
+ata uliah Perpindahan alor dan +assa 1 ini dengan lan,ar. Penulis
+engharapan +aalah ini dapat %erguna dan %er+an-aat %agi para pe+%a,a
dan 'uga dapat %erguna %agi a+i se%agai pe+%ela'aran +aupun sarat
+e+peroleh nilai untu +ata uliah Perpindahan alor dan +assa 1.
Maalah ini tentuna +asih %ana terdapat eurangan ang perlu
ita per%aii %ersa+a oleh arena itu a+i sangat +e+%utuhan riti dan
saran dari pe+%a,a sealian. Ka+i 'uga +engu,apan teri+a asih epada
se+ua piha ang terli%at dala+ pe+%uatan +aalah ini dan 'uga a+i
+e+ohon %ana +aa- 'ia terdapat %ana eeliruan dan esalahan dala+
penulisan +aalah ini.
/aarta 24 to%er 2014
Penulis
%aftar &si
2
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
3/20
&' P()%A*U+UA)
Perpindahan alor dari suatu at e at lain seringali ter'adi dala+
industri proses. Pada e%anaan penger'aan diperluan pe+asuan atau
pengeluaran alor untu +en,apai dan +e+pertahanan eadaan ang
3
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
4/20
di%utuhan sewatu proses %erlangsung. Kondisi perta+a aitu +en,apai
eadaan ang di%utuhan untu penger'aan ter'adi u+pa+ana %ila
penger'aan harus %erlangsung pada suhu tertentu dan suhu ini harus di,apai
dengan 'alan pe+asuan atau pengeluaran alor. Kondisi eduaaitu
+e+pertahanan eadaan ang di%utuhan untu operasi proses terdapat
pada penger'aan esoter+ dan endoter+. Disa+ping peru%ahan se,ara i+ia
eadaan ini dapat 'uga +erupaan penger'aan se,ara ala+i. Dengan
de+iian Pada penge+%unan dan pengha%luran (ristalisasi) alor harus
dieluaran. Pada penguapan dan pada u+u+na 'uga pada pelarutan alor
harus di+asuan.
uu+ ala+ +enataan %ahwa alor adalah suatu %entu energi.ila dala+ suatu siste+ terdapat gradien suhu atau %iladua siste+ ang
suhuna %er%eda disinggungan+aa aan ter'adi perpindahan energi. Proses
ini dise%ut se%agai perpindahan panas (eat "rans-er). Dari titi pandang
teni (engineering) Analisa perpindahan panas dapat digunaan untu
+enasir %iaa elaaan dan %esarna peralatan ang diperluan untu
+e+indahan se'u+lah panas tertentu dala+ watu ang ditentuan. 3uran
etel pe+anas +esin pendingindan penuar panas tergantung tida hana
pada 'u+lah panasang harus dipindahan tetapi terle%ihle%ih pada la'u
perpindahan panas pada ondisiondisi ang ditentuan. eroperasina
dengan %ai o+poneno+ponen peralatanseperti +isalna sudusudu
tur%in atau dinding ruang %aartergantung pada e+unginan pendinginan
loga+loga+ tertentudengan +e+%uang panas se,ara terus +enerus pada la'u
angtinggi dari suatu per+uaan. /uga pada ran,ang%angun (design) +esin
+esin listri trans-or+ator dan %antalan harus diadaan analisa perpindahan
panas untu +enghindari ondusiondusi ang aan +ene%a%an
pe+anasan ang %erle%ihan dan +erusaan peralatan. er%agai ,ontoh ini
+enun'uan %ahwa dala+ ha+pir tiap ,a%ang etenian di'u+pai +asalah
perpindahan panas ang tida dapat dipe,ahan dengan penalaran
ter+odina+ia sa'a tetapi +e+erluan analisa ang didasaran pada il+u
perpindahan panas.Se,ara u+u+ ada tiga ,ara perpindahan panas ang %er%eda aitu :
ondusi (,ondu,tion5 dienal dengan istilah hantaran) radiasi (radiation)
4
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
5/20
dan on6esi (,on6e,tion5 dienal dengan istilah ilian). /ia ita %er%i,ara
se,ara tepat +aa hana ondusi dan radiasi dapat digolongan se%agai
proses perpindahan panas arena hana edua +eanis+e ini ang
tergantung pada %eda suhu.
Sedang on6esi tida se,ara tepat +e+enuhi de-inisi
perpindahan panas arena untu penelenggaraana %ergantung pada
transport +assa +eani pula. "etapiarena on6esi 'uga +enghasilan
pe+indahan energi dari daerah ang %ersuhu le%ih tinggi e daerah ang
%ersuhu le%ih rendah +aa istilah perpindahan panas dengan ,ara on6esi8
telah diteri+a se,ara u+u+. Pada +aalah ini ita aan +e+%ahas le%ih 'auh
tentang perpindahan alor se,ara ondusi.
&&'STU%, +&T(-ATU-
Pada dasarna ondusi adalah pe+indahan panas tanpa disertai
perpindahan %agian%agian at perantarana di+ana energi panasna dipindahan
dari satu +oleul e +oleul lain dari %enda terse%ut. 9ontohna pe+indahan
5
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
6/20
panas +elalui sepotong %esi. 3ntu le%ih 'elasna +eanis+e peristiwa ondusi
dapat dilihat pada ga+%ar di %awah ini :
Gambar 1.1Aktifitas molekul pada perpindahan panas konduksi
arga21 TT >
sehingga partielpartiel ang %erada deat dengan1T
aan %ergera se,ara a,a (%erputar dan %ergetar) dan saling %erta%raan dengan
partiel ang lainna sehingga aan ter'adi perpindahan energi aitu %erupa panas
dari1T
e2T
.
L
x
T
T2
T1 T(x)
:xq
esarna la'u perpindahan panas dapat
dinataan dala+ %entu eat $lu;:q
(
2mW
) aitu perpindahan panas per
satuan luas ang arahna tega lurus dengan luasan dan %esarna se%anding
dengan gradien te+peraturna.
6
T2
T1
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
7/20
Gambar 1.2Perpindahan panas konduksi satu dimensi
Se,ara u+u+ %esarna nilai perpindahan panas adalah :
dn
dTkqn =:
dala+ arahxadalah :
dx
dTkqx =:
k adalah properties ang dise%ut se%agai onduti-itas ther+al
KmW
Tabel 1-1: Orde Besaran Konduktivitas Termal k.
Dengan asu+si stead state ,onditions distri%usi te+peratur pada
ondusi adalah linier sehingga distri%usi te+peratur dapat dinataan :
L
TT
dx
dT 12=
L
TTkq 12:
=
7
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
8/20
L
Tk
L
TTkq
=
= 21:
.............................................................................(1)
eat
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
9/20
d&&
qqq
d
qqq
dxx
qqq
&&d&&
d
xxdxx
+=
+=
+=
+
+
+
.................................................................................(#)
entu u+u+ onser6asi energi adalah :
stout'in %%%% =+
...................................................................................(4)
Dengan :
dxdd&q%' = ..........................................................................................(>)
q
? energi %angitan per unit 6olu+e (
#m
W
)
dxdd&t
Tcp%st
=
...........................................................................(&)
Persa+aan (>) (&) disu%stitusi e persa+aan (4) :
dxdd&t
Tcpqqqdxdd&qqqq
d&&ddxx&x =+++ +++
...............(7)
Su%stitusi persa+aan (#) :
dxdd&t
Tcpdxdd&qd&
&
qd
qdx
x
q &x
=+
...............................(@)Karena la'u perpindahan panas ondusi adalah :
&
Tdxdkq
Tdxd&kq
x
Tdd&kq
&
x
=
=
=
.......................................................................................()
9
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
10/20
Maa su%stitusi () e (@) :
t
Tcpq
&
Tk
&
Tk
x
Tk
x
=+
+
+
.....................(10)
Koordinat Silindris :
Gambar 1.4differential control volumed&rddr ..
+
+
==&
Tk
T
r(
r
TiTkq
1:
r
Tkqr
=:
=
T
r
kq
r
Tkq&
=:
t
Tcpq
&
Tk
&
Tk
rr
Tkr
rr
=+
+
+
2
11
..........................(11)
10
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
11/20
x=L
2T
1T
xq
xTahanan Thermal :
Plane *all
Gambar 1.5Perpindahan panas Konduksi )atu dimensi
kA
L
q
TT*
x
condt =
= 21.
.............................................................................(12)
A' Konduksi Keadaan Tunak Satu %imensi
Persa+aan dasar untu +enganalisis panas ondusi adalah uu+$ourierang +ana didasaran pada penga+atan esperi+en :
Di+ana : =n8 ? -lu; panas (*B+2)n? Konduti-itas ter+al (*B+.K)C"BCn ? radien te+peratur (KB+)
%indin$ yan$ .er.entuk $eometri sederhanaMe+%ahas ondusi panas eadaan tuna (sted state) +elalui
siste+ ang sederhana di+ana suhu dan aliran panas +erupaan -ungsi
dari satu oordinat sa'a.1. Dinding Datar
Perhatian suatu dinding datar di+ana +enerapan huu+
$ourier. /ia persa+aan diatas dintegrasian +aa aan didapatan :
11
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
12/20
/ia onduti-itas ter+al %eru%ah +enurut hu%ungan linier dengan suhu
seperti ? o(1 EF") +aa persa+aan aliran alor +en'adi :
2. Silinder %erlu%ang.
Aliran panas radial dengan ,ara ondusi +elalui silinder %erpena+pang
lingaran ang %erlu%ang +erupaan satu lagi soal ondusi satudi+ensi
ang %esar arti pentingna dala+ prate. 9ontoh ang has adalah
ondusi +elalui pipa dan +elalui isolasi pipa. /ia silinder itu ho+ogen
dan ,uup pan'ang sehingga pengaruh u'ungu'ungna dapat dia%aian dan
suhu per+uaandala+na onstan pada "i sedangan suhu luarna
dipertahanan seraga+ pada "o +aa dari persa+aan se%elu+na la'u
ondusi panasna adalah :
3ntu silinder %erlu%ang luasna +erupaan -ungsi 'ari'ari dan
Di+ana radalah 'ari'ari dan lpan'ang silinder. Maa la'u aliran panasdengan ,ara ondusi dapat dinataan se%agai
12
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
13/20
Gambar 1-6)ketsa an' melukiskan nomenklatur untuk konduksi melalui silinder
+erlu+an'.
Pe+isahan 6aria%el6aria%el dan integrasi antara "opada ro dan "i pa dari
+enghasilan
Menelesaian untu = +enghasilan
Dengan analogi terhadap asus dinding datar dan huu+ h+ tahanan
ter+al silinder %erlu%ang adalah
13
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
14/20
3ntu penggunaanpenggunaan tertentu adalah %er+an-aat untu +e+%uat
persa+aan ini ita +e+persa+aan ruasruas anan Pers. 21 dan 2&
tetapi dengan +enggunaan !?(rori) te%al +elalui +ana panas
%erondusi dan A?G. al ini +enghasilan
Dari persa+aan ini Gadalah
!uas G dise%ut luas ratarata logarit+i. Maa la'u ondusi panas +elalui
silinder %erpena+pang lingaran ang %erlu%ang dapat dinataan se%agai
#. Strutur Ko+posit
Dinding o+posit.%. 17 +enun'uan dinding o+posit dari 'enis ang
has dipergunaan pada tanur ang %esar. !apisan dala+ ang
%ersinggungan dengan gasgas ang %ersuhu tinggi ter%uat dari %ahan tahan
api.
!apisan antarana ter%uat dari %ata isolasi +enusul lapisan luar dari %ata
+erah %iasa. "i ialah suhu gasgas panas dan adalah ondutansi
per+uaan satuan pada per+uaan dala+. "o ialah udara diseitar tanur
dari adalah ondutansi per+uaan satuan pada per+uaan luar.
14
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
15/20
Gb. 1-7 . $istri+usi suhu dan ran'kaian termal untuk aliran panas melalui
dindin' datar komposit seri.
Dengan saratsarat ini aan ter'adi aliran panas seara terus +enerus dari
gasgas panas +elalui dinding e seitarna. Karena aliran panas +elalui
luas A ang tertentu sa+a %esarna untu %agian dinding ang +anapun
+aa
ita peroleh
Atau
Dala+ %ana penerapan prate di'u+pai o+%inasi lintasanlintasan
aliran panas ang terhu%ung seri dan ang terhu%ung parallel 9ontoh hal
ang seperti itu adalah dinding o+posit ang ditun'uan dala+ %.24.
3ntu %agian dinding ang tinggina %1E%2
15
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
16/20
ondutansina adalah
Per pan'ang satuan dinding ondutansi satuan eseluruhan 3 dari
per+uaan e per+uaan adalah
Gb.1-8*an'kaian termal untuk dindin' komposit parallel,seri
Silinder onsentri.Aliran panas radial +elalui silindersilinder onsentri
ang onduti6itas ter+alna %er%eda%eda di'u+pai pada instalasi industri.
9ontoh ang has dari soal de+iian adalah pipa ang diisolasi dengan
-luida panas ang +engalir di dala+na dan %ersinggungan dengan at
ang le%ih dingin di luarna. /ia pipa terse%ut relati6e pan'ang +aa aliran
panas +elalui dinding aan ter'adi dala+ arah radial. Dala+ eadaan studi
la'u aliran panas +elalui tiap %agian sa+a %esarna dan di%erian oleh
16
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
17/20
Gambar 1-9. )ketsa an' melukiskan nomenklatur dindin' silinder
komposit
Maa ru+us ang dihasilan untu la'u aliran panas +elalui dua silinder
ang onsentri +en'adi
Atau
17
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
18/20
Dia+ana
&&&' Metode Penelitian1. Peralatan er'a
a. Digital ther+o+eter%. Sepeda Motor A,. Sepeda Motor d. Stopwat,h
2. !angah er'a.a. Meniapan Peralatan Ker'a
%. Menghidupan sepeda +otor A (2>0 ,,) dan (110 ,,),. Menalaan ther+o+eter dan +enguur suhu ruangan.d. Me+asuan ther+o,ouple edala+ e;haust Motor A dan +elihat hasil
pada ther+o+etere. Melauan langah HdI pada sepeda +otor .-. Melauan langah HdI dan HeI se%ana > ;.g. Melauan ,o+parasi hasil penguuran
#. Data hasil penguuran
18
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
19/20
Motor A Hagian Dala+I Motor Hagian Dala+
Motor A Hagian !uarI Motor Hagian!uarI
Suhu
-
7/23/2019 Makalah Perpindahan Kalor Dan Massa 1 (1)
20/20
&/' *asil Pem.ahasan
20