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


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


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


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


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


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


7/20

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


8/20

L

Tk

L

TTkq

=

= 21:

.............................................................................(1)

eat


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


19/20

Motor A Hagian Dala+I Motor Hagian Dala+

Motor A Hagian !uarI Motor Hagian!uarI

Suhu


20/20

&/' *asil Pem.ahasan

20

makalah perpindahan kalor dan massa 1 (1)

Documents