Mantap 2D Shinta Rosalia Dewi SILABUS Pendahuluan Mekanisme perpindahan panas konduksi konveksi radiasi Pengenalan Konduksi Hukum Fourier ID: 605134
Download Presentation The PPT/PDF document "Konduksi" is the property of its rightful owner. Permission is granted to download and print the materials on this web site for personal, non-commercial use only, and to display it on your personal computer provided you do not modify the materials and that you retain all copyright notices contained in the materials. By downloading content from our website, you accept the terms of this agreement.
Slide1
Konduksi Mantap 2-D
Shinta
Rosalia
Dewi
Slide2
SILABUS
Pendahuluan
(
Mekanisme perpindahan panas, konduksi, konveksi, radiasi)Pengenalan Konduksi (Hukum Fourier)Pengenalan Konduksi (Resistensi Termal)Konduksi mantap 1D pada:Koordinat Kartesian/Dinding datarKoordinat Silindris (Silinder)Koordinat Sferis (Bola)Konduksi disertai dengan generasi energi panasPerpindahan panas pada Sirip (Fin)Konduksi mantap 2 dimensi Presentasi (Tugas Kelompok) UTSSlide3
Pendahuluan
Konduksi
2-D :
Distribusi temperatur merupakan fungsi dua koordinat : T(x,y)Fluks panas merupakan komponen dua arah : qx” dan qy”Slide4
Sebuah
padatan
prismatik terjadi konduksi dua dimensi dengan 2 permukaan terisolasi dan dan 2 permukaan lainnya dipertahankan mempunyai temperatur berbeda (T1 > T2), maka pindah panas terjadi dari permukaan 1 ke 2Fluks panas merupakan vektor yang tegak lurus terhadap temperatur konstan (isoterm) , yang merupakan resultan komponen x dan y.
Kondisi adiabatis
Pendahuluan
Slide5
Dengan
asumsi
kondisi steady state, konduksi 2D, konduktivitas termal konstan dan tanpa pembangkitan energi, persamaan pindah panas :Pendahuluan Slide6
Metode penyelesaian
Metode
penyelesaian :Analitis (metode pemisahan variabel) terbatas untuk geometri sederhana dan kondisi batasGrafis perkiraan cepat untuk distribusi temperatur, hanya untuk konduksi 2-D pada kondisi adiabatis dan
isotemalNumerik (Finite-Difference, Finite Element
atau elemen batas)
pendekatan yang paling banyak
digunakan untuk
semua tingkat
kesulitan, dapat
digunakan untuk
konduksi 2-D
atau 3-DSlide7
Metode Analis
:
Metode
pemisahan variabel Diasumsikan bahwa T1 dan T2 dijaga konstan dan T2≠T1, serta pindah panas dari permukaan diabaikan dan terjadi pada arah x dan y, distribusi temperaturnya, T(x,y) :Pada kondisi batas
:θ (0,y) = 0 dan θ (x,0) = 0θ (L,y
) = 0 dan θ (x,W) = 1Slide8
Metode
Pemisahan
VariabelSlide9
Metode
Pemisahan
VariabelSlide10
Soal 1:Dinding
Datar
, SS, 1D, No Gen.Sebuah tempat es memiliki dinding berupa styrofoam dengan k=0,03 W/m.K dan tebal 5 cm. Dimensi tempat es tersebut adalah berupa kotak kubus dengan luas masing2 sisi adalah 4 m2. Sisi bagian bawah tempat es tersebut dianggap adiabatis. Temperatur bagian dalam tempat es tersebut relatif konstan -10 oC dan
temperatur bagian luar 15
oC. Hitunglah laju perpindahan
panas yang terjadi! Dan berapakah
jumlah energi yang ditransfer dalam
waktu 2 menit? Slide11
Soal 2:
Dinding
Datar, Komposit, 1D, SS, No Gen Sebuah dinding rumah dengan luas 10 m2. Mempunyai tebal 20 cm, dari dalam berturut-turut terdiri dari semen dalam 5 cm, bata 10 cm dan semen luar 5 cm. ksemen = 5 W/m.K dan kbata=1 W/m.K. Temperatur dinding dalam adalah 30 oC sedangkan dinding luar adalah 25oC. Gambarkan
analogi listriknya! Hitung
Hambatan termal totalnya!
Hitung fluks pindah panasnya
! Laju pindah panasnya
!Slide12
Soal 3
:
Silinder kompositPada temperatur tinggi sebuah reaktor nuklir terdiri dari dinding silinder komposit sebagai elemen bahan bakar thorium (k = 57 W/mK) yang dibungkus grafit (k = 3 W/mK) dan gas helium mengalir melewati saluran pendingin melingkar. Panjang silinder 200 mm. Dengan mempertimbangkan temperatur helium T∞ = 600oC dan koefisien konveksi,
h = 200 W/m2K. Pada
saat diukur, temperatur luar
sebesar 100oC, dan
h = 5 W/m2.K. Gambarkan analogi
listriknya, dan h
itunglah laju pindah
panas menyeluruh!Slide13
Soal 4:
Dinding
Datar, with energy gen.Sebuah plat besi (k=100 W/m.K) seluas 2 m2 dengan tebal 4 cm dialiri arus listrik sebesar 10 A. Plat tersebut memiliki hambatan listrik sebesar 10 ohm. Plat tersebut dialiri dengan udara lingkungan dengan konveksi paksa sehingga temperatur dua sisinya relatif konstan sekitar 50 oC. Gambar sketsa distribusi temperaturnya , pada titik manakah temperatur yang tertinggi? Slide14
Soal 5 :
Fin
Sebuah
air conditioner mempunyai evaporator yang diberi fin untuk meningkatkan laju perpindahan panasnya. Fin lurus seragam (rectangular) yang terbuat dari tembaga murni (k=398 W/m) dengan panjang 10 cm, lebar 40 mm dan tebal 20 mm dipasang pada basis. Temperatur pada basis sebesar 100oC dan dialiri udara atmosfer 25oC dengan koefisien konveksi h = 100 W/m2KHitunglah laju perpindahan panas yang terjadi, dan
performansinya!Apabila fin yang
dipasang sebanyak 10 buah dan
jarak antara fin adalah 2 cm
hitunglah performansi fin total!