PERPINDAHAN PANAS PADA FIN Dimas Firmanda Al Riza (DFA) PINDAH PANAS (TPE 4231/2/W) – KP&BIO PERPINDAHAN PANAS PADA FIN Dimas Firmanda Al Riza (DFA)

SILABUS Pendahuluan (Mekanisme perpindahan panas, konduksi, konveksi, radiasi) Pengenalan Konduksi (Hukum Fourier) Pengenalan Konduksi (Resistensi Termal) Konduksi tunak 1D pada: Koordinat Kartesian/Dinding datar Koordinat Silindris (Silinder) Koordinat Sferis (Bola) Konduksi disertai dengan generasi energi panas Perpindahan panas pada Sirip (Fin) Konduksi mantap 2 dimensi Presentasi (Tugas Kelompok) UTS

Perpindahan panas pada fin (sirip) Pendahuluan fin Jenis2 Fin Analisa umum konduksi pada fin Fin uniform pada irisan melintang Performansi fin Efisiensi total permukaan

Pendahuluan Apakah Fin (Extended Surface/Sirip) itu? Merupakan tambahan luasan yang bertujuan untuk memperbesar laju perpindahan panas. Pada bab ini fin merupakan tambahan luasan pada benda padat yang mengalami perpindahan panas konduksi pada benda itu sendiri dan konveksi dengan lingkungan.

Contoh aplikasi

Contoh aplikasi

Sebutkan contoh penerapan fin yang lain!

Macam-macam fin Pada aplikasinya jenis fin yang dipilih tergantung pada ruang yang tersedia, berat, proses pembuatan, biaya, dan tentunya besar perpindahan panas tambahan yang dapat dihasilkan. Semakin banyak fin maka mungkin luasnya semakin besar untuk perpindahan panas yang lebih besar, akan tetapi akan menyebabkan pressure drop juga untuk aliran fluida yang melewati fin.

Analisa umum konduksi pada fin

Analisa umum konduksi pada fin

Analisa umum konduksi pada fin atau dapat ditulis pula dalam bentuk:

Fin uniform pada irisan melintang

Fin uniform pada irisan melintang Karena T∞ konstan maka:

Fin uniform pada irisan melintang Untuk mendapatkan C1 dan C2 maka perlu ditetapkan kondisi batas, pertama yaitu kondisi batas pada basis fin (x=0): Sedangkan kondisi batas untuk ujung fin dapat dikategorikan menjadi 4 kondisi yaitu: A) terjadi konveksi di ujung fin; B) Konveksi di ujung fin dapat diabaikan dan ujung fin dianggap adiabatis; C) Temperatur di ujung fin ditentukan D) Panjang fin tak hingga

Fin uniform Kasus A - Terjadi konveksi di ujung Kondisi A, kondisi batas yang kedua yaitu kesetimbangan energi pada ujung fin pindah panas konduksi sama dengan konveksi. Dengan substitusi kondisi batas pada persamaan diatas maka dapat ditemukan: Kemudian dengan beberapa manipulasi matematis akan didapatkan persamaan distribusi temperatur:

Fin uniform Kasus B C dan D Untuk Kasus B: Untuk kasus C: Dan untuk kasus D:

Rangkuman untuk setiap kasus

Soal 1 Fin silinder yang sangat panjang berdiameter 5 mm memiliki temperatur 100 oC pada bagian pangkal (basis)-nya. Ujungnya memiliki temperatur 25 oC kontak dengan udara dengan koefisien pindah panas konveksi 100 W/m2K. Tentukan distribusi temperatur sepanjang fin jika fin tersebut terbuat dari tembaga murni (k=398 W/m). Hitung kehilangan panas yang terjadi karena fin tersebut! Perkirakan seberapa panjang fin tersebut agar perhitungan dengan asumsi panjang fin tak hingga menjadi akurat

Jawab 1 Maka persamaan yang digunakan adalah untuk kasus D: Dan untuk laju pindah panasnya:

Jawab 1 Panjang fin bisa dianggap tidak hingga jika laju perpindahan panas antara ujung fin dan basis adalah konstan, maka bisa dibandingkan antara persamaan berikut akan memiliki nilai yang sama: Nilainya sama jika tanh mL >= 0.99 atau mL>= 0.265

Performansi Fin Telah dijelaskan bahwa penggunaan fin bertujuan untuk mempercepat perpindahan panas ke lingkungan dengan menambah luas efektif untuk transfer panas. Akan tetapi bagaimanapun fin itu sendiri dapat merepresentasikan resistansi konduksi dari permukaan aslinya. Dengan adanya hal ini maka tidak dapat dijamin bahwa penambahan fin selalu akan mepercepat perpindahan panas. Untuk itu perlu adanya evaluasi apakah penambahan fin tersebut efektif untuk mempercepat perpindahan panas. Efektivitas fin ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut: dan untuk fin tak hingga: Efektifitas fin juga dapat diwakili dengan resistansi thermal sebagai berikut:

Performansi Fin Performansi fin dapat juga diwakili dengan efisiensi yang dirumuskan sebagai berikut Jika lebar fin persegi jauh lebih panjang dari tebalnya maka:

Performansi Fin

Performansi Fin

Efisiensi total permukaan Efisiensi total dari permukaan yang memiliki fin adalah sebagai berikut: Laju pindah panas totalnya adalah:

Efisiensi total permukaan Resistansi thermal fin:

Efisiensi total permukaan Resistansi thermal fin:

Cari soal tentang fin dan jawablah! Tugas (PR) dikumpulkan minggu depan Cari soal tentang fin dan jawablah!

TUGAS KELOMPOK (untuk pertemuan terakhir sebelum UTS) Buatlah paper/review paper/jurnal untuk dipresentasikan, dengan memilih salah satu dari topik berikut ini: Metode pengukuran konduktivitas thermal Fin dengan area melintang non-uniform Aplikasi fin Aplikasi heat transfer pada food processing Bioheat – perpindahan panas pada manusia Unsteady-state heat transfer Simulasi komputer perpindahan panas / CFD

TUGAS KELOMPOK (untuk pertemuan terakhir sebelum UTS) 1 Kelompok 5 orang Paper tidak lebih dari 4 halaman, format bebas PPT maksimum 20 halaman Waktu presentasi 10 menit (7 menit presentasi, 3 menit tanya jawab) Semua anggota kelompok harus aktif, yang tidak aktif akan dikurangi 5% dari nilai maksimum kelompok tersebut You have options to presents your works in English or Bahasa Indonesia (The maximum points for presentation in English will be 100%, and in Bahasa Indonesia is 95%)

Thank’s!

Back