Konduksi mantap 1-D pada fin

Presentasi berjudul: "Konduksi mantap 1-D pada fin"— Transcript presentasi:

1 Konduksi mantap 1-D pada fin
Shinta Rosalia Dewi (SRD)

2 Tugas kelompok Presentasi :
Aplikasi konduksi (1-D, 2-D, bidang datar, silinder, bola) dalam bidang food technology Aplikasi fin dalam kehidupan sehari-hari Konduksi unsteady state Fin nonuniform Bioheat transfer Note : paper max 5 halaman

3 SILABUS Pendahuluan (Mekanisme perpindahan panas, konduksi, konveksi, radiasi) Pengenalan Konduksi (Hukum Fourier) Pengenalan Konduksi (Resistensi Termal) Konduksi mantap 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

4 Fin Fin : Extended surfaces (tambahan luasan) bertujuan untuk meningkatkan laju perpindahan panas konduksi pada benda itu sendiri dan pindah panas konveksi dengan lingkungan, dengan meningkatkan luas permukaan untuk konveksi.

5 Aplikasi fin

6 Aplikasi fin

7 Aplikasi fin

8 Jenis fin (a) fin lurus (straight fin) tampang lintang seragam (b) ) fin lurus (straight fin) tampang lintang tidak seragam (c) fin cincin (annular fin) (d) pin fin tampang lintang tidak seragam

9 Perpindahan panas pada fin

10 Persamaan umum Fin Dengan asumsi satu dimensi, kondisi konduksi steady state, nilai k konstan, radiasi diabaikan, tidak ada pembangkitan energi, koefisien konveksi h seragam sepanjang permukaan, maka persamaan Fin adalah :

11 Persamaan umum fin

12 Fin Uniform pada irisan melintang
Temperatur permukaan dasar To = Tb. Harga Ac konstan. As = Px, di mana As adalah luas permukaan yang diukur dari batas ke x dan P adalah perimeter fin. dAc/dx=0 dAs/dx=P

13 Untuk mencari nilai C1 dan C2  perlu ditetapkan kondisi batas
Fin uniform pada irisan melintang Untuk mencari nilai C1 dan C2  perlu ditetapkan kondisi batas

14 Kondisi batas pada basis fin (x=0) :
Fin uniform pada irisan melintang Kondisi batas : Kondisi batas pada basis fin (x=0) : Kondisi tip/akhir : ada 4 situasi : Kasus A : terjadi perpindahan panas konveksi dari ujung fin Kasus B : Konveksi di ujung fin dapat diabaikan dan ujung fin dianggap adiabatis Kasus C : Temperatur di ujung fin ditentukan Kasus D : fin sangat panjang (tak terhingga)

15 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:

16 Fin uniform A : konveksi di ujung

17 Fin uniform : Kasus B, C, dan D
Untuk Kasus B: Untuk kasus C: Untuk kasus D:

18 Rangkuman kasus pada fin

19 Latihan Fin silinder yang sangat panjang dengan diameter 5 mm, pada basis suhunya dipertahankan 100oC. Ujungnya dikontakkan dengan udara ambien pada suhu 25oC dengan koefisien perpindahan panas konveksi sebesar 100 W/m2 K. Tentukan distribusi temperatur sepanjang fin yang terbuat dari tembaga murni (k=398 W/m). Hitunglah kehilangan panas yang terjadi? Perkirakan berapa panjang fin agar menghasilkan perhitungan kehilangan panas yang akurat, jika diasumsikan panjang fin tak terbatas

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

21 Jawab 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

22 Jawab

23 Performansi fin

24 Efisiensi fin lurus tampang lintang seragam, adiabatis :
Performansi fin Efisiensi fin lurus tampang lintang seragam, adiabatis : Jika lebar fin persegi jauh lebih panjang dari tebalnya (w>>t, sehingga P=2w maka:

25 Performansi fin

26 Performansi fin

27 Efisiensi total permukaan
Luas permukaan total :

28 Fin yang diintegrasi dengan basis

29 Fin yang ditambahkan ke basis