ABSTRAK Dalam ruang lingkup energi panas, transfer energi dapat berlangsung melalui konduksi dan radiasi. Pada praktikum kali ini dilakukan praktikum konduksi, yang bertujuan untuk meningkatkan pemahaman dasar tentang prinsip dasar konduksi dan untuk mengetahui nilai konduktifitas serta overall heat transfer pada setiap bahan konduktor selain itu untuk mengetahui kenaikan temperatur terhadap konduktifitas thermal tiap bahan. Konduksi merupakan perpindahan panas tanpa disertai zat perantara. Energi panas akan dipindahkan dari molekul satu ke molekul lain saat terjadi tabrakan pada molekul- molekul tersebut. Percobaan ini dilakukan dengan cara mengatur set point voltage regulator pada nilai 220 V dan nilai 100 pada thermocontrol, kemudian aktifkan pompa dan heater. Data dapat diambil setelah kurang lebih 10 menit heater dinyalakan. Kemudian dilakukan pengambilan data untuk besarnya arus, tegangan, dan temperatur pada tiap titik dengan menggunakan tombol thermocouple selector. Mengulang prosedur praktikum dengan kenaikan set point sebesar 25 sampai mencapai 200. Mengulang prosedur masing-masing spesimen.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ABSTRAK
Dalam ruang lingkup energi panas, transfer energi dapat berlangsung melalui
konduksi dan radiasi. Pada praktikum kali ini dilakukan praktikum konduksi, yang
bertujuan untuk meningkatkan pemahaman dasar tentang prinsip dasar konduksi dan
untuk mengetahui nilai konduktifitas serta overall heat transfer pada setiap bahan
konduktor selain itu untuk mengetahui kenaikan temperatur terhadap konduktifitas
thermal tiap bahan.
Konduksi merupakan perpindahan panas tanpa disertai zat perantara. Energi
panas akan dipindahkan dari molekul satu ke molekul lain saat terjadi tabrakan pada
molekul-molekul tersebut. Percobaan ini dilakukan dengan cara mengatur set point
voltage regulator pada nilai 220 V dan nilai 100 pada thermocontrol, kemudian
aktifkan pompa dan heater. Data dapat diambil setelah kurang lebih 10 menit heater
dinyalakan. Kemudian dilakukan pengambilan data untuk besarnya arus, tegangan,
dan temperatur pada tiap titik dengan menggunakan tombol thermocouple selector.
Mengulang prosedur praktikum dengan kenaikan set point sebesar 25 sampai
mencapai 200. Mengulang prosedur masing-masing spesimen.
Dari praktikum yang dilakukan akan di dapatkan data berupa tegangan, arus,
dan tempeteratur tiap titik. Sehingga didapatkan grafik T = f(x), temperatur fungsi
posisi thermocouple dari setiap spesimen. Dan didapatkan grafik perbandingan K
aktual dan K teori terhadap temperatur rata-rata.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam pemahaman termodinamika, kita telah mengetahui bagaimana suatu energi
dapat ditransfer melalui interaksi pada suatu sistem terhadap lingkungan sekitar,
dimana energi tersebut dapat berupa panas maupun bentuk kerja. Dalam lingkup
energy panas, transfer energi dapat berlangsung melalui konduksi, konveksi, dan
radiasi.
Untuk meningkatkan kemampuan pemahaman dalam ruang lingkup perpindahan
panas yang terjadi pada setiap elemen kecil yang terkait pada suatu sistem yang akan
dianalisa. Namun, pemahaman yang paling mendasar yaitu apa yang dimaksud
dengan perpindahan panas dan bagaimana hal itu terjadi.
Praktikum perpindahan panas merupakan salah satu langkah dalam upaya
meningkatkan tingkat pemahaman dasar terhadap mekanisme proses perpindahan
panas. Pada praktikum ini akan mensimulasikan proses perpindahan panas secara
konduksi.
1.2 Rumusan Masalah
Ada beberapa rumusan masalah yang perlu dipecahkan :
1. Bagaimana proses perpindahan panas secara konduksi.
2. Bagaimana kita bisa mengetahui nilai konduktifitas dan overall heat transfer
coefficient suatu jenis material.
3. Bagaimana pengaruh jarak perpindahan panas terhadap distribusi temperatur
dan pengaruh kenaikan temperatur spesimen terhadap nilai kondukstifitasnya.
1.3 Tujuan Praktikum
Praktikum perpindahan panas ini memiliki beberapa tujuan sebagai berikut :
1. Meningkatkan pemahaman terhadap dasar perpindahan panas secara
konduksi.
2. Mampu membandingkan serta mengestimasikan nilai konduktifitas dan
overall heat transfer coefficient suatu jenis material melalui pengolahan data.
3. Mengetahui pengaruh jarak perpindahan panas terhadap distribusi temperatur
yang terjadi dan pengaruh kenaikan temperature spesimen terhadap nilai
kondukstifitas.
1.4 Batasan Masalah
Agar didapatkan hasil yang akurat dari percobaan konduksi maka diperlukan
batasan masalah sebagai berikut :
1. Steady state
properties pada suatu titik tertentu tidak berpengaruh terhadap fungsi waktu,
properties dianggap konstan.
2. Konduksi terjadi pada satu dimensi
Perpindahan panas secara konduksi hanya dihitung pada satu arah yang akan
ditinjau (arah normal).
3. Heat generation diabaikan
Tidak ada heat generation dikarenakan spesimen yang digunakan dianggap
logam murni.
4. q konstan
q konstan karena q yang masuk adalah arus tegangan dari catu daya yang
dianggap konstan.
5. Kontak resistance diabaikan
Karena sambungan antar logam pengahantar dan spesimen dianggap rata
(tidak ada gap).
6. Radiasi diabaikan
Karena nilai dari konstanta boltzman sangat kecil (5,67 x 10-8 W/m2K4), maka
nilai dari q radiasi menjadi kecil sehingga dapat diabaikan.
1.5 Sistematika laporan
Untuk penyusunan laporan perpindahan panas digunakan sistematika sebagai
berikut :
1. Abstrak
Berisi pendahuluan, langkah kerja, tahap persiapan serta data hasil praktikum.
2. BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, tujuan praktikum, rumusan masalah, serta batasan
masalah dan sistematika penyusunan laporan.
3. BAB II DASAR TEORI
Bagian ini memuat dasar teori yang digunakan pada saat pengolahan data dan
pada saat praktikumserta pengambilan kesimpulan.
4. BAB III METODOLOGI
Berisi mengenai peralatan yang digunakan saat praktikum baik berupa
spesifikasi maupun gambar peralatan dan instalasi, serta urutan-urutan saat
dilakukan percobaan.
5. BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Berisi data percobaan dan contoh perhitungan yang didapatkan pada saat
praktikum beserta table perhitugan dan grafik hasil perhitungan sera analisa
grafiknya.
6. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Memuat kesimpulan dari seluruh praktikum yang telah dilakukan dan saran
agar praktikum ini menjadi lebih baik.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Konduksi
Pada dasarnya konduksi adalah perpindahan panas disertai perpindahan
bagian-bagian zat perantaranya, dimana energi panasnya dipindahkan dari satu
molekul ke molekul lain dari benda tersebut. Contohnya perpindahan panas
melalui sepotong besi, dari salah satu ujung ke ujung lainnya, untuk lebih
jelasnya mekanisme peristiwa konduksi dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.1 Aktivitas molekul pada perpindahan panas secara konduksi
Pada kondisi nilai T1>T2 menyebabkan partikel partikel yang berbeda dekat
dengan T1 akan bergerak secara acak (berputar dan bergerak) dan saling
bertumbukan dengan partikel yang lainnya sehingga terjadi perpindahan energi
yaitu berupa panas dari T1 ke T2. Besarnya laju perpindahan panas dapat
dinyatakan dalam bentuk heat flux, q” (W/m2), yaitu perpindahan panas setiap
satuan luas, yang arahnya tegak lurus dengan luasan dan besarnya sebanding
dengan gradien temperaturnya. Secara umum, besarnya nilai perpindahan panas
digambarkan pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.2 perpindahan panas konduksi satu dimensi
Secara umum, besarnya nilai perpindahan panas adalah :
q n = - k {dT} over {dn
Dalam arah x yaitu :
q x = - k {dT} over {dx
k adalah properties yang disebut dengan konduktivitas termal (W/m.K).
Dengan asumsi steady state conditions, distribusi temperature pada koduksi
adalah linear, sehingga distribusi temperature dapat dinyatakan:
dTdx
=T 2−T 1L
q = - k {T 2 - T 1} over {L
q = k {T 1 - T 2} over {L} = k {∆ T} over {L} …………… .(2.1
Heat rate konduksi pada plane wall dengan luasan A adalah q = q”.A (Watt),
kemampuan suatu material untuk menyimpan energy adalah Volumetrik heat
capacity [ρ.cp (J/m3.K)]. Kebanyakan solid dan liquid merupakan media
penyimpan energy bagus yang mempunyai harga angka perbandingan heat
capacity (ρ.cp >1 MJ/m3.K) sedangkan gas merupakan media penyimpan energi
panas yang kurang bagus (ρ.cp ≈1 J/m3.K).
Rasio thermal conductivity terhadap heat capacity disebut sebagai thermal
diffucifity, α:
α= kρ . cp [m2
s ]…………………………(2.2)
Heat Diffusion equation
Koordinat Cartesian
Gambar 2.3 Differential control volume dx, dy, dz
qx+dx=qx+ δqxδx
dx
qy+dy=qy+ δqyδy
dy …………… ..…… …….. (2.3 )
qz+dz=qz+ δqzδz
dz
Bentuk umum konservasi energi adalah
E∈+ E g−E out=E st…………………...........(2.4)
Dengan :
E g= q . dx .dy .dz…………….……………………….(2.5)
q=energi bangkitan perUnit volume ( W
m3 )…….(2.6)
E st=ρ . cpδTδt
dx . dy . dz
Persamaan (2.5), (2.6) disubstitusikan ke persamaan (2.4):