Tugas Kel. 6-10 Soal Dipresentasikan [PDF]

Citation preview

No 1,2 untuk grup 6, no 3,4 untuk grup 7, no 5,6 untuk grup 8, no 7,8 untuk grup 9, no 9,10 untuk grup 10. 1. Dapatkan radius insulasi kritis yang berkorespondensi dengan kehilangan panas maksimum/panjang pipa untuk suatu pipa yang dikelilingi oleh asbes (k=0,181 W/(m.oC)) and dilingkungi oleh udara dengan temperatur 10oC dan h = 3,5 W/(m2.oC). Temperatur permukaan pipa = 275oC dan radius luar pipa = 25 mm. Hitung kehilangan panas dengan insulasi pada radius kritis, dan hitung kehilangan panas tanpa insulasi (Watt/m2). 2. Etanol berdifusi melalui suatu film air yang diam yang tebalnya 4mm. Konsentrasi etanol saat masuk dan keluar dari film masing-masing 0,1 dan 0,02 mol/m3. Kalau air temperaturnya 283K, tentukan fluks molar steady state etanol dan profil konsentrasi sebagai fungsi dari z (arah aksial etanol). Bandingkan nilai-nilai ini jika etanol berdifusi dalam film udara yang tebalnya juga 4 mm dan temperaturnya 283K dan tekanannya 1 atm pada konsentrasi etanol masuk dan keluar yang sama. Difusitas senyawa nonelektrolit A dalam air B dapat diestimasi dengan rumus (Pers Hayduk and Laudie) di mana DAB adalah difusitas massa A melalui cairan air B dalam cm2/s; B adalah viskositas air dalam centipoise; dan VA adalah volume molal senyawa nonelektrolit pada titik didih normal dalam cm3/mol. Untuk etanol, VA = 59,2 cm3/mol. Difusitas gas ke udara pada suatu temperatur T dengan temperature 298K bisa dikorelasikan dengan rumus DAB pada temperature T K = DAB pd 298K x (T/298)1,5 3. Temperatur permukaan atas suatu pelat baja 40x70 cm dan tebal 2,5 cm, dijaga pada 250oC oleh tiupan udara bertemperatur 25oC pada permukaan tersebut. Harga h = 30 W/(m2.K) dan k pelat = 45 W/(m.K). Buatlah shell untuk neraca energy. Dapatkan kehilangan panas pada permukaan pelat tersebut (Watt). Dapatkan temperatur permukaan dasar pelat. Jika kehilangan panas karena radiasi adalah 340 W disamping karena konveksi, tentukan temperatur permukaan dasar pelat (oC). 4. Suatu tangki dengan ujung atas terbuka berisi metanol pada dasar tangki. Tangki dijaga pada 303K. Diameter dalam tangki silinder = 1 m, ketinggian total tangki = 3 m, dan ketinggian cairan pada dasar tangki = 0,5 m. Ruang gas di dalam tangki diam dan uap metanol tersapu dari tangki begitu sampai ujung atas tangki. Pada 303K tekanan uap metanol = 163 mHg dan pada 313K, tekanan uap = 265 mmHg. Kita perlu memperhatikan emisi uap metanol yang keluar dari tangki. Berapa emisi metanol dalam kg/hari jika temperatur metanol = 303K? Nyatakan asumsi dan kondisi batas. Kalau temperatur metanol naik ke 313K, berapa emisinya (dalam kg/hari)?.



5. Suatu pipa besi dengan diameter luar = 4,25 inch ditutupi dengan insulasi magnesia setebal 3 inch (k=0,041 Btu/(hr.ft.oF) dan insulasi glasswool setebal 3 inch (k= 0,032 Btu/(hr.ft.oF) di luarnya. Kalau temperatur luar pipa = 700oF dan temperatur luar insulasi glasswool = 100oF, tentukan laju kehilangan panas per meter pipa (Watt/(m)). Gantilah semua satuan ke satuan SI lebih dulu. 6. Uap jenuh pada 0,276 MPa (0,276 x 106 Pascal) mengalir di dalam pipa baja yang punya diameter dalam 2,09 cm dan diameter luar 2,67 cm. Nilai k baja = 42,9 W/(m.K). Nilai h pada sisi dalam dan luar pipa masing-masing 5680 dan 22,7 W/(m2.K). temperatur udara luar = 294 K. Hitunglah kehilangan panas per meter pipa pada pipa telanjang (tanpa insulasi) (Watt/m). Hitunglah kehilangan panas per meter pipa pada pipa yang diinsulasi oleh magnesia setebal 38 mm (nilai k insulasi = 0,0675 W/(m.K)) 7. Tinjaulah suatu aliran cairan melalui dua pelat yang dipasang vertical. Pelat sebelah kanan diam, sedang pelat sebelah kiri bergerak ke atas dengan kecepatan Vs. Kalau temperatur pelat sebelah kiri T0 dan pelat sebelah kanan T1, dapatkan distribusi temperatur cairan diantara dua pelat tersebut. Kalau L (tebal cairan antara dua pelat) = 50 mm, Vs = 0,15 m/detik, To = 60oC, T1 = 30oC dan cairan adalah air, tentukan distribusi temperatur dan plot nilai kecepatan dan temperatur cairan 8. Suatu sel Arnold dioperasikan secara pseudo steady state (NA,z = A,L/MA.dz/dt di mana A,L adalah densitas A dalam fasa cair, MA adalah berat molekul A) untuk menentukan difusivitas gas benzen dalam udara pada 308 K dan 1 atm. Sel berupa pipa vertical dengan tinggi = 20 cm dan diameter dalam 1 cm, pertama kali diisi dengan cairan benzen dengan kedalaman 1 cm dari dasar pipa. Pipa dan cairan dijaga pada 308K. Pada temperatur ini benzen mempunyai tekanan uap sebesar 0,195 atm. Udara secara kontinyu ditiupkan pada ujung atas pipa sehingga memindahkan uap benzen yang naik ke ujung atas pipa. Pada temperatur 308K, densitas benzen = 0,85 g/cm3. Udara dalam sel dianggap diam. Diketahui bahwa penguapan membutuhkan 72 jam untuk menguapkan seluruh benzen. Tentukan koefisien difusifitas benzen dalam udara. 9. Dinding suatu bangunan yang terbuat dari beton tebalnya 6 inch dan nilai k = 1,2 W/m.ºC, dan diinsulasi dengan 2,0 in fiberglass (k=0,05 W/m. ºC) dan 3/8 in papan gypsum [k=0,05 W/m. ºC]. Nilai koefisien perpindahan panas konveksi di dalam dan di luar bangunan masing-masing 2,0 and 7,0 Btu/h.ft2.ºF. Temperatur udara luar 20ºF, dan temperatur udara dalam 72ºF. Hitunglah koefisien perpindahan panas keseluruhan, nilai R (tahanan perpindahan panas) dan kehilangan panas per luas dinding (Watt/m 2). Gantilah semua satuan ke SI sebelum melakukan perhitungan.



10. Hitunglah panas yang berpindah per luas bidang (Watt/m2) yang tegak lurus terhadap fluks panas melalui dinding komposit di bawah ini. Asumsikan panas berpindah dalam satu arah