PENERAPAN
KONDUKSI DINDING DATAR
Konduksi Bidang
Datar
Jika pada suatu
benda terjadi perpindahan panas dari bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu
rendah. Menurut Fourier, kecepatann
aliran panas (Q) akan sebanding dengan luas permukaan yang dilalui (A),
sebanding dengan beda suhu kedua permukaan dinding (dT) dan berbanding terbalik
dengan tebal dinding :
Jika dimasukkan
konstanta kesebandingan k, maka diperoleh:
Q
= -k A
Konstanta k disebut
konduktivitas termal benda, sedangkan tanda minus (-) diberikan karena panas
mengalir ke tempat yang lebih rendah.
Nilai
konduktivitas termal menunjukkan seberapa cepat panas mengalir dalam bahan
tertentu. Jika suatu bahan memiliki nilai konduktivitas termal yang besar, maka
bahan tersebut merupakan penghantar panas yang baik, sedangkan jika nilai
konduktivitas termalnya kecil, maka bahan itu merupakan penghantar yang buruk
atau isolator. Nilai konduktivitas termal beberapa bahan diberikan dalam tabel.
Berikut
ini adalah tabel konduktivitas panas pada
suhu 250C dengan satuan watt/m0c
Tabel konduktivitas panas pada suhu
ruang dengan satuan SI watt/m0 K
Tabel konduktivitas panas British Btu/h ft oF
Konduksi
dinding datar yang dibahas ini merupakan konduksi dalam keadaan tunak (steady
state) atau keadaan mantap (stabil), yaitu jika suhu tidak berubah terhadap
waktu, maka penyelesaiannya
hanya dengan mengintegrasikan persamaan :
Q = -k A
Q
Q X = - k A (T2
–T1) = k A (T1 – T2)
Q =
=
dengan R panas =
Keterangan
:
Q = kecepatan aliran panas (W)
T1 -T2= Perbedaan suhu pada kedua
permukaan dinding (suhu awal – suhu akhir
(0C)
X =Tebal dinding (m)
K =konduktivitas termal(W/(m.°C)
A =luas permukaan dinding(m2)
Mirip dengan
analogi listrik (Hk. Ohm) : arus listrik =
I =
Konversi satuan
:
1
m = 3.28084 feet
1
feet = 0.3048 m
Suhu(T)
konversi dari
celcius ke kelvin= Celcius + 273
konversi dari celcius ke reamur= Celcius x 0,8
konversi dari reamur ke celcius= Rheamur x 1,25
konversi dari celcius ke fahrenheit= (Celcius x 1,8) + 32
konversi dari fahrenheit ke celcius= (Fahrenheit – 32) / 1,8
konversi dari rheamur ke fahrenheit= (Rheamur x 2,25) + 32
konversi dari celcius ke reamur= Celcius x 0,8
konversi dari reamur ke celcius= Rheamur x 1,25
konversi dari celcius ke fahrenheit= (Celcius x 1,8) + 32
konversi dari fahrenheit ke celcius= (Fahrenheit – 32) / 1,8
konversi dari rheamur ke fahrenheit= (Rheamur x 2,25) + 32
Kecepatan aliran
panas (Q)
1
W = 1 Nm/s = 1 J/s =3600 J/h
1
W = 3,412142 Btu/h
1
W = 0,000948 Btu/s
1
ft lb/s = 1.3558 W
1
Btu/s = 1055,1 W
1
Btu/h = 0,293 W
Contoh soal dan penyelesaian
:
· Permukaan bagian dalam dan luar pada jendela kaca memiliki temperatur 20°C
dan -5°C. Jika kaca memiliki ukuran 100
cm x 50 cm dan ketebalan 1,5 cm, dengan konduktivitas termal 0,78W/(m.°C),tentukan laju pengurangan
kalor yang melewati kaca pada periode waktu 2 jam?
Penyelesaian :
o Diketahui :
T1 =
20°C
T2 = -5
°C
X = 0,015 m
k = 0,78 W/(m.°C)
A = 1 m x 0,5 m = 0,5 m2
Pengurangan kalor (heat loss)
yang melewati kaca pada periode waktu 2 jam
o Ditanya :
Pengurangan kalor = ... ?
o Jawab :
Q =
Q =
Q = 650 W = 0,65 KW
Pengurangan kalor (heat loss) = Q .
0,65 KW . 2 h
·
Sebuah dinding memiliki ketebalan 25cm dan konduktivitas termal
0,69W/(m.°C) dan dipertahankan pada 20°C pada salah satu permukaan dan
pada 10°C pada bagian lainnya. Tentukan laju aliran kalor ketika melewati 5
m2 pada dinding.
Penyelesaian :
o Diketahui :
T1 = 20°C
T1 = 20°C
T2 = 10
°C
X = 0,25 m
k = 0,69 W/(m.°C)
A = 5 m2
o
Ditanya : Q = ... ?
o
Jawab :
Q =
Q =
= 138 W = 0,138 KW
· Sebuah
Dinding rumah, dibuat dari batu bata dengan k = 0,72 W/m 0K, dinding
mempunyai ukuran panjang 4 m, tinggi 2 m dan tebal 30 cm. Permukaan bagian
dalam dinding mempunyai temperatur 20 0C dan permukaan bagian
luar bertemperatur 0 0C. hitunglah laju aliran panas yang melalui
dinding ?
Penyelesaian :
o
Diketahui:
Ukuran
dinding = 4 m x 2 m
Tebal dinding (X) = 30 cm
T1
= 20 0C = 293 0K
T2 = 0 0C = 273 0K
k = 0,72 W/m 0K
o
Ditanya: Q= ... ?
o
Jawab:
Q
=
Q =
= 384 W
·
Sebuah plat besi
tebalnya 2,5 cm. Temperatur pada keduapersamaannya 10000C dan 2000C.
panjang dan lebar plat adalah75 cm dan 40 cm, sedangkan konduktivitas termalnya
75 W/m0C. Hitung laju aliran panas yang melalui plat tersebut, dan
temperatur di dalam plat yang berjarak 5 mm dari permukaan yang panas.
Penyelesaian :
o Diketahui :
Ukuran plat = 75 cm x 40 cm
Tebal plat (X) = 2,5 cm
T1 = 1000 0C
T2 = 200 0C
k = 75 W/m 0C
jarak plat 5mm dari permukaan yang
panas.
o Ditanya: Q = ... ?
Suhu pada jarak 5 mm dari
permukaan panas = ... ?
o Jawab :
A = 0,75 m x 0,40 m = 0.3 m2
Q
=
Q =
= 7,20 . 105 W
Temperatur yang
berjarak 5 mm dari permukaan panas :
q = Q/A =
= 2,40 . 10 6 W/m2
q =
Tx=
=
Tx = 8400C
· Sebuah plat memiliki tebal
1,5 feet , kondiktivitas termalnya 10 Btu/h Ft0F, luas permukaannya
4,5ft2 , Permukaan
bagian dalam dinding mempunyai temperatur 1500 0F dan
permukaan bagian luar bertemperatur 0 0F. hitunglah laju aliran
panas yang melalui dinding ?
Penyelesaian :
o Diketahui :
A = 4,5 ft2
Tebal plat (X) = 1,5 ft
T1 = 1500 0F
T2 = 0 0F
k = 10 btu/h ft 0F
o Ditanya: Q = ... ?
o Jawab :
A = 4,5
ft2
Q
=
Q =
= 45454,5 btu/h
Daftar Rujukan
Buchori, L. (tanpa tahun), Perpindahan Panas(Heat Transfer),(Online),
(tekim.undip.ac.id/images/download/PERPINDAHAN_PANAS.pdf), diakses 8
September 2012.
Kanthi,
A. 2012. Konduksi mantap satu-dimensi,
(Online), (http://www.scribd.com/doc/99541335/Bab-II-Edit-Baru),
diakses 8 September 2012.
Kurniawan,
A. 2011. Contoh soal konduksi, (http://akurblog76.blogspot.com/2011/09/contoh-soal-konduksi.html),
diakses 9 September 2012.
Simanullang,
H.P. 2009. Pengaruh Ketebalan
Keseimbangan Suhu Kabel, (Online),
(http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/19803), diakses 8 September 2012.
Sumarauw,
H.R. 2011. Latihan soal konduksi pada dinding
datar, (Online), (http://hendriksumarauw.blogspot.com/2011_04_01_archive.html),
diakses 9 September 2012.
http://www.extron.com/company/article.aspx?id=thermalmgt1_ts,
diakses 16 September 2012.
http://alexrh2010.files.wordpress.com/2011/04/thermalconductivity_thumb.jpg?w=370&h=260,
diakses 26 September 2012.
1 komentar:
bagusssssssssssssssssssss.
Posting Komentar