![Artikel Konduksi Pada Silinder Selapis Dan Berlapis [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/artikel-konduksi-pada-silinder-selapis-dan-berlapis.jpg)
4 0 358 KB
KONDUKSI PADA SILINDER SELAPIS DAN BERLAPIS
Judul
: Konduksi Pada Silinder Selapis dan Berlapis
Penulis
: Mahfudi Sahly Subandi (16013609633) M. Nurul Huda (160513609640) M. Frido Yuli Nugroho (160513609668) Galang Adi Setyawan (160513609615)
E-mail
: [email protected]
Abstrak
: Penulisan artikel ini bertujuan untuk mendeskripsikan konduksi pada silinder selapis dan berlapis .
Kata kunci : Silinder, konduksi, integral dan hukum Fourier.
A. Definisi Konduksi Pada Silinder Konduksi merupakan perpindahan panas tanpa disertai zat perantara. Dalam hal ini terjadi pada benda padat. Salah satu benda padat yang dapat mengalami konduksi adalah silinder. Untuk memahami konduksi pada silinder, kami mendeskripsikan tentang komponen apa saja dalam silinder dengan membandingkannya dengan benda datar. Haryadi dan Ali Mahmudi (2012 : 12) menyatakan bahwa konduksi pada kondisi riil yang sebenarnya,konduksi pada dinding datar yang bisa dipandang sebagai konduksi satu dimensi tidak pernah ada. Akan tetapi konduksi yang terjadi pada dinding relatif tipis dan cukup luas, atau dinding yang keempat sisinya diisolasi dengan baik bisa dipandang sebagai konduksi pada dinding datar satu dimensi. Tinjau sebuah dinding pelat dimana masing-masing permukaannya bertemperatur T1 dan T2. Proses perpindahan energi panas berlangsung pada medium padat. Laju aliran kalor konduksi,
dapat ditulis ( berdasarkan hukum Fourier ) sbb:
Bahan dengan harga k yang besar bersifat konduktor, sedangkan bahan dengan harga k hang kecil bersifat isolator. Tahanan termalnya adalah:
Dari pernyataan ini kami dapat menyimpulkan bahwa konduksi dipengaruhi oleh konduktivitas termal material itu sendiri, luas bahan, dan perubahan suhu. Persamaan diatas dapat juga disimpulkan bahwa laju aliran kalor konduksi berbanding lurus dengan konduktivitas termal bahan, luas, dan perubahan suhu dan berbanding terbalik dengan tebal bahan. Sehingga dapat disimpulkan bahwa laju aliran kalor semakin besar jika konduktivitas termal bahan, luas, dan perubahan suhu besar dan sebaliknya. Konduksi selain terjadi pada dinding datar juga terjadi pada dinding silinder. Pada dinding silinder berlaku hukum Fourier sebagai berikut :
Untuk silinder tidak lagi arah x melainkan arah r,z dan
B. Pembahasan Rumus Pada Konduksi Silinder Menurut Haryadi dan Ali Mahmudi (2012:15) menyatakan bahwa sebuah dinding silinder radial dimana masing-masing permukaannya bertemperatur dari
. Laju perpindahan panas konduksi
Keterangan
adalah:
: ( ) ( (
) ( )
)
dan
, dimana
lebih besar
( ) Untuk mendapatkan laju perpindahan panas, perhatikan silinder infestisimal dengan jari-jari dan tebal
. Luas permukaan pada silinder infestisimal adalah :
Dengan demikian :
Integrasi persamaan diatas dari (
sampai
menghasilkan : ( )
)
dan
( )
𝑟 𝑇
𝑇 𝑟 𝐿
Persamaan diatas diperoleh dari
Dimana
: ( ( )
Dengan kondisi batas ( ) Dan
( )
Disusun menjadi
∫
∫
)
( Sehingga
(
:
) ( )
(
) (
atau
) ( )
)
Dari persamaan perpindahan panas konduksi pada silinder berongga diatas didapat persamaan perpindahan panas konduksi pada silinder berlapis sebagai berikut : ∑
C. Soal dan Pembahasan Konduksi Pada Silinder 1. Air panas mengalir melalui sebuah pipa yang mempunyai seperti terlihat pada gambar. Temperatur air dalam pipa pipa adalah
Konduktivitas panas pipa adalah
panas per panjang pipa.
𝑇
𝑟 𝑟 𝑇
dan Temperatur udara sekeliling
(
) Hitunglah laju aliran
Diketahui
:
Ditanya
:
Jawab : (menggunakan persamaan hukum Fourier)
Jika persamaan ini diintegralkan maka : (
) ( ) (
) (
)
2. Air panas mengalir melalui sebuah pipa yang mempunyai dan adalah
. Temperatur air dalam pipa Konduktivitas panas pipa adalah
pipa. Diketahui
:
Ditanya
:
Jawab : (menggunakan persamaan hukum Fourier)
Jika persamaan ini diintegralkan maka : (
) ( ) (
) (
) (
) (
)
dan
Temperatur udara sekeliling pipa (
) Hitunglah laju aliran panas
3. Air panas mengalir melalui sebuah pipa yang mempunyai Temperatur air dalam pipa
dan
.
Temperatur udara sekeliling pipa adalah (
Konduktivitas panas pipa adalah mm dan B setebal 20mm, dimana
) Pipa ditambah dengan isolasi A setebal 10 dan
Berapakah kalor
yang ditransfer dari permukaan dalam pipa ke permukaan luar isolasi B jika panjang pipa 100 mm. Diketahui :
Ditanya: Jawab : (
)
( )
(
)
( )
(
)
( )
(
)
(
)
4. Air panas mengalir melalui sebuah pipa yang mempunyai seperti terlihat pada gambar. Temperatur air dalam pipa pipa adalah
Konduktivitas panas pipa adalah
dan Temperatur udara sekeliling
(
isolasi A setebal 5mm dan B setebal 10mm, dimana
) Pipa ditambah dengan dan
Berapakah kalor yang ditransfer dari permukaan dalam pipa ke permukaan luar isolasi B.
𝑟 𝑇 𝑟 𝑟
𝑟 𝑇
A B
Diketahui :
Ditanya: Jawab : (
)
( )
(
)
( )
(
)
( )
(
)
(
)
D. Kesimpulan Konduksi pada silinder adalah perpindahan panas pada silinder tanpa disertai zat perantara. Laju perpindahan panas adalah hasil dari gaya penggerak dibagi tahanan. Pada silinder berlaku rumus
(
pada dinding silinder engine.
) ( )
. Didunia otomotif konduksi panas pada silinder terjadi
Daftar Pustaka Haryadi, T dan Ali Mahmudi. 2012. Perpindahan Panas. Bandung : POLBAN. Holman, J.P. 1986. Heat Transfer Fifth Edition. New York : Mc Graw-Hill Ltd. Holman, J.P. dan Jasfi, E. 1993. Perpindahan Kalor. Jakarta : Erlangga. Incropera, F.P. dan DeWitt, D.P. 1985. Fundamentals of Heat and Mass Transfer Second Edition. New York : John Wiley and Sons Inc. Incropera, F.P. dan DeWitt, D.P. 2002. Fundamentals of Heat Transfer Fourth Edition. New York : John Wiley and Sons Inc. Kreith, Frank dkk. 2003. Principal of Heat Transer Seventh Edition. Stamford : Cengange Learning. Ozysik, M.N. 1980. Heat Conduction Second Edition. New York : John Wiley and Sons.
