Perpindahan Panas

RADIASI TERMAL

Jika suatu benda ditempatkan dalam pengurung, dan suhu pengurung lebih rendah dari pada suhu benda, maka suhu benda tersebut akan turun, sekalipun ruang dalam pengurung tersebut hampa.Proses pemindahan panas yang terjadi hanya semata karena benda suhu dan tanpa bantuan zat perantara (medium), disebut perpindahan   panas radiasi

Ditinjau dari gelombang elektromagnetik, energi radiasi dibawa  oleh gelombang elektomagnetik .Ada banyak jenis radiasi,   yaitu dari radiasi sinar gama ,sinar x, radiasi termal hingga radiasi gelombang radio (dari spektrum panjang gelombang pendek sampai yang berpanjang gelombang panjang).

http://dau.ing.univaq.it/laser/Research/Thermography/AboutIR.htm

Sedang radiasi termal, energi pancarannya adalah ditentukan berdasar dari suhu benda tersebut.

Daerah spektrum panjang gelombang radiasi termal adalah dari 0 , 1  sampai dengan 100 mikron

Radiasi matahari juga merupakan radiasi termal dengan daerah panjang gelombang khusus yaitu0, 25 sampai dengan 3 mikron.

Radiasi Benda Hitam

Benda hitam adalah idealisasi benda yang pada suhu berapapun, memancarkan atau menyerap seluruh radiasi pada panjang gelombang tertentu manapun (disebut Radiator sempurna).

Daya pancar benda hitam tergantung dari suhu dan panjang gelombangnya.

Pengertian Panas,Panas Sensibel dan Panas Laten

Panas adalah energi yang diterima oleh benda sehingga suhu benda atau wujudnyaberubah.Ukuran jumlah panas dinyatakan dalam notasi British Thermal Unit (BTU). Air digunakan sebagai standar untuk menghitung jumlah panas karena untuk menaikkantemperature 1^o F untuk tiap 1 lb air diperlukan panas 1 BTU.

Panas jenis suatu benda artinya jumlah panas yang diperlukan benda itu agar temperaturnya naik 1^oF.

Panas sensible adalah panas yang menyebabkan terjadinya kenaikan/penurunan temperatur, tetapi phasa (wujud) tidak berubah.

Panas laten adalah panas yang diperlukan untuk merubah phasa (wujud) benda, tetapi temperaturnya tetap.

Panas laten penguapan(latent heat of vaporization) adalah jumlah panas yang harus ditambahkan kepada zat (cair)pada titik didihnya sampai wujudnya berubah menjadi uap seluruhnya pada suhu yang sama.

Panas laten pengembunan (latent heat of condensation) adalah jumlah panas yang harusdibuang/dikeluarkan oleh zat (gas/uap) pada titik embunnya, untuk mengubah wujud zat darigas menjadi cair pada suhu yang sama.

Panas laten pencairan/peleburan (latent heat of fusion) adalah jumlah panas yangharus ditambahkan kepada zat (padat) pada titik leburnya sampai wujudnya berubah menjadicair semuanya pada suhu yang sama.

Panas laten pembekuan (latent heat of solidification) adalah jumlah panas yang harus dibuang/dikeluarkan oleh zat (cair) pada titik bekunya untuk mengubah wujudnya dari cair menjadi padat pada suhu yang sama.

Tabel Panas Laten

Tabel

berikut menunjukkan besar panas laten dan perubahan suhu fase dari beberapa cairan umum dan gas.

Pengertian Pengeringan Beku (Definition of Freeze Drying)

Pada prinsipnya pengeringan beku terdiri atas dua urutan proses, yaitu pembekuan yang dilanjutkan dengan pengeringan. Dalam hal ini, proses pengeringan berlangsung pada saat bahan dalam keadaan beku, sehingga proses perubahan fase yang terjadi adalah sublimasi. Sublimasi dapat terjadi jika suhu dan tekanan ruang sangat rendah, yaitu dibawah titik tripel air (gambar dibawah )

Hubungan tekanan dan suhu pada sifat termodinamika air

Titik tripel terletak pada suhu 0,01 C dan tekanan 0,61 KPa, dengan demikian proses pengeringan beku harus dilakukan pada kondisi dibawah suhu dan tekanan tersebut. Tekanan kerja yang umum digunakan di dalam ruang pengeringan beku adalah 60 – 600 Pa. Pada saat pembekuan terbentuk kristal-kristal es di dalam bahan, yang mana pada saat pengeringan kristal es tersebut akan tersublimasi dan meninggalkan rongga (pori) didalam bahan. Keadaan bahan yang bersifat poroussetelah pengeringan, meyebabkan bentuk bahan tidak mengalami perubahan yang besar dibandingkan sebelumnya, serta proses rehidrasi air (pembasahan kembali) lebih baik dari pada proses pengeringan lainnya. 

Mesin kalor

Mesin kalor adalah sebutan untuk alat yang berfungsi mengubah energi panas menjadienergi mekanik.

Dalam mesin mobilmisalnya, energi panas hasil pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi gerak mobil. Tetapi, dalam semua mesin kalor kita ketahui bahwa pengubahan energi panas ke energi mekanik selalu disertai pengeluaran gas buang, yang membawa sejumlah energi panas. Dengan demikian, hanya sebagian energi panas hasil pembakaran bahan bakar yang diubah ke energi mekanik. Contoh lain adalah dalam mesin pembangkit tenaga listrik; batu bara atau bahan bakar lain dibakar dan energi panas yang dihasilkan digunakan untuk mengubah wujud air ke uap. Uap ini diarahkan ke sudu-sudu sebuah turbin, membuat sudu-sudu ini berputar. Akhirnya energi mekanik putaran ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik.

Heat Exchanger Tipe Shell and Tube

Menurut Changel (1997), hampir pada semua heat exchanger , berpindahnya  panas di dominasi oleh konveksi dan konduksi dari fluida panas ke fluida dingin, di mana keduanya di pisahkan oleh dinding. Perpindahan panas secara konveksi sangat di pengaruhi oleh bentuk geometri heat exchanger dan tiga bilangan tak berdimensi., yaitu bilangan Reynolds, bilangan Nusselt dan bilangan Prandtl fluida. Besar konveksi yang terjadi dalam suatu doble-pipe heat exchanger akan berbeda dengan cross-flow heat exchanger atau shell-and-tube heat exchanger atau compact heat exchanger atau plate heat exchangeruntuk beda temperature yang sama. Sedang besar ketiga bilangan tak berdimensi tersebut tergantung pada kecapatan aliran serta sifat fluida yang meliputi massa jenis, viskositas absolute, panas jenis dan konduktivitas panas.

Suatu hukum kesetimbangan panas, dimana panas yang masuk sama dengan panas yang di lepaskan. Persamaannya dapat di tulis sebagai berikut:

Persamaan laju perpindahan panas dengan metode LMTD (log mean temperature diferance)sebagai berikut (incorpera, 1996):

q = U . A . T_LMTD………………………………………………………….          (2)

dengan:

q = kalor yang di pindahkan (Watt)

U = Koefesien perpindahan kalor menyeluruh (W/m²K)

A = Luas permukaan perpindahan kalor (m²)

T_LMTD= beda temperatur rata-rata (K)

Beda temperature rata-rata parallel flow: