MM091351 FENOMENA TRANSPORT Kredit: 3 SKS Semester: 5 Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc. BAHAN AJAR ON-LINE 4 JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER (ITS) SURABAYA

TRANSPORT ENERGI

ALIRAN ENERGI Sub-kompetensi: Pembelajar mampu menjelaskan perilaku konduktivitas termal material

KONDUKTIVITAS THERMAL DAN MEKANISME PERPINDAHAN ENERGI Konduksi panas Hukum Fourier Pengaruh temperatur dan tekanan pada konduktivitas gas dan cairan Teori konduktivitas thermal/panas gas densitas rendah Teori konduktivitas thermal cairan Konduktivitas panas padatan

KONDUKTIVITAS THERMAL DAN MEKANISME PERPINDAHAN ENERGI Kompetensi: Mahasiswa mampu menjelaskan dan menerapkan Konduktivitas Thermal dan Mekanisme Perpindahan Energi Subkompetensi: Konduksi panas Hukum Fourier, pengaruh temperatur dan tekanan pada konduktivitas gas dan cairan, Teori konduktivitas thermal/panas gas densitas rendah, Teori konduktivitas thermal cairan, Konduktivitas panas padatan

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

Dinding Rumah Peralatan Masak T rendah T tinggi Kompor T tinggi Perhatikan perbedaan temperatur dan apakah akibat ? Maka Terjadinya perpindahan panas Dinding Rumah Peralatan Masak T rendah T tinggi Kompor T tinggi T rendah

Konduktivitas panas , k , adalah sifat yang dibahas pada kasus perpindahan panas Hukum Fourier tentang konduksi panas yang menyatakan konduktivitas panas gas, cair atau padatan Efek konduktivitas panas fluida pada temperatur dan tekanan Konduktivitas panas gas dan cairan dibahas dari sudut pandang molekuler Konduktivitas panas padatan dan hubungannya dengan konduktivitas elektrik, termasuk hukum Wiedemann, Franz, dan Lorenz untuk logam. Pembahasan awal mengenai perpindahan energi akan ditinjau melalui mekanisme/cara konduksi/media padat.

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 dengan jarak satu sama lain Y Temperatur awal batangan T0 Pelat bawah dipanaskan hingga T1, maka profil temperatur pada batangan akan berubah dan mencapai distribusi temperatur linier steady-state/teratur keadaan-tetap (tidak berubah) Gambar

Panas berpindah dari bawah (posisi 1) ke atas (posisi 2) ２ １

Laju aliran panas Q Slab menerima perpindahan panas dari pelat bawah yang dipanaskan Aliran panas sebanding dengan penurunan temperatur dan konduktivitas panas, k. Padat, cair, gas. Perlakuan analisis dilakukan dalam bentuk turunan agar diketahui perubahan

Slab dianalisis sebagai lapisan-lapisan. SLAB PADA y3 SLAB PADA y2 SLAB PADA y1 y PELAT BAWAH x

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 ke bawah temperatur pada jarak

Fluks adalah satuan per luas

Diffusivitas panas, α, Perhatikan satuan /dimensi / unit Dalam sistem cgs, q adalah cal cm-2 sec-1, T adalah oK , y adalah cm, k adalah cal cm-1 sec-1 (oK)-1,  adalah cm2 sec-1 Dalam sistem English, q adalah Btu ft-2 hr-1, T adalah oR , y adalah ft, k adalah Btu ft-1 hr-1 (oR)-1,  adalah ft2 hr-1

Hukum Fourier dengan memasukkan energi mekanik dan panas Konduktivitas panas cairan, logam cair dan padatan Contoh pengelasan di dalam cairan

Konduktivitas panas logam cair: tinggi, rendah Konduktivitas panas logam cair paduan, efek paduan: tinggi, rendah

Konduktivitas panas padatan: tinggi, rendah Konduktivitas panas padatan: logam, keramik, Bagaimana membuat material tahan panas … ?

Untuk PEMAHAMAN: Lempengan plastik luas 1 ft2 tebal 0 Untuk PEMAHAMAN: Lempengan plastik luas 1 ft2 tebal 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-1 cm-1 oK-1

Jawaban / Solusi: