0070-08-s-t-05.docx

MATAKULIAH MODEL TUGAS/QUIZ MATERI AWAL TUGAS AKHIR TUGAS NAMA NBI/KELAS

: PERPINDAHAN PANAS DAN KALOR 2 : TUGAS : PERPINDAHAN PANAS : 3 OKTOBER 2018 : 9 OKTOBER 2018 : YUDHA ARDI WIRANATA : 1421600070/S

7-1 Apa yang dimaksud dengan analisis sistem kapasistansi tergabung (lumped system)? Kapan metode analisis itu berlaku?

7-6 Pertimbangkan dua potong daging panggang identik seberat 4 kg. Daging pertama dipanggang secara utuh, sedangkan yang kedua dipanggang setelah dipotong menjadi dua bagian sama dalam oven yang sama. Apakah akan ada perbedaan antara waktu memasak potongan daging panggang utuh dan potongan kecil? Mengapa?

7-15 Suhu suatu aliran gas akan diukur menggunakan termokopel yang ujungnya (junction) dapat didekati sebagai bola dengan diameter 1,2 mm. Sifat-sifat ujung termokopel adalah k = 35 W/m.℃, P = 8500 kg/m³, dan Cp = 320 J/kg. ℃, serta koefisien perpindahan panas antara junction dan gas adalah h = 65 W/m².℃. Tentukan berapa lama waktu yang dibutuhkan bagi termokopel untuk membaca 99% dari perbedaan suhu awal. 7-16 Ulangi soal 7-15 untuk bola aluminium. 7-21 Bola baja karbon ( p = 7833 kg/m³, k = 54 W/m.℃, Cp = 0,465 kJ/kg.℃ dan ɑ = 1,474 x 10⁶ m²/s) dengan diameter 8 mm dianilasi dengan memanaskan terlebih dahulu ke 900℃ dalam tungku (tanur) dan kemudian membiarkannya mendingin perlahan sampai 100℃ dalam lingkungan udara pada 35℃. jika koefisien transfer panas rata-rata 75 W/m².℃, tentukan berapa lama proses annealing akan berlangsung. Jika 2500 bola harus dianilasi per jam, tentukan total laju perpindahan panas dari bola ke udara sekelil ing.

JAWABAN 7-1 lumped system ialah sistem dapat dianggap sebagai suatu “gabungan kapasistansi” dimana suhu bagian dalam sistem tetap seragam selama proses perpindahan panas. Metode ini digunakan ketika menghitung suatu suhu benda internal terhadap pengaruh suhu eksternal dan dihitung terhadap waktu.

7-6 Akan ada perbedaan antara potongan daging panggang utuh dengan yg dibelah menjadi 2 meskipun di tempatkan dalam satu oven yang sama dan temperatur yang sama akan tetapi karena suhu lapisan daging antara yang utuh dengan yang tidak berbeda beda

7-15 Diketahui : D = 1,2 mm = 0,0012 m k = 35 W/m.℃ P = 8500 kg/m³ + 70 NBI = 8570 kg/m³ Cp = 320 J/kg.℃

h = 65 W/m².℃ + 70 NBI = 135 W/m².℃ Jawab : Kita asumsikan bahwa h seragam dan konstan di seluruh permukaan. Panjang karakteristik dari ujung termokopel adalah : Lc = V/As =(1/6πD³)/(π D²) = 1/6 D =1/6 (0,0012 m) =0,0002 m Bilangan Biot menjadi : Bi = h.Lc/k = [135 W/(m².℃)][0,0002 m] / 35 W/(m.℃) =0,00077 [<0,1] Sehingga, analisis sistem tergumpal dapat dilakukan. Membaca sampai 99% dari perbedaan suhu awal (Ti - T∞) antara ujung termokopel dan gas, berarti : [T(t) - T∞] / [Ti - T∞] = 0,01 Artinya, jika Ti = 0℃ dan T∞ = 100℃, maka termokopel telah membaca 99% jika pembacaan T(t) = 99℃. Kemudian kita hitung nilai exponen b : b = h/p.Cp.Lc = [135 W/(m².℃)] / [8570 kg/m³][(320 J/kg.℃)][0,0002 m] = 0,246 s⁻ⁱ Menyulihkan nilai ini : [T(t) - T∞] / [Ti - T∞] = exp (-bt) → ln 0,01 = (-246) t t = (-4,605) / (-0,246) Yang menghasilkan : t = 18, 72 s

7-16 Diketahui : D = 1,2 mm = 0,0012 m K. aluminium = 205 W/m.℃ P = 8500 kg/m³ + 70 NBI = 8570 kg/m³ Cp = 320 J/kg.℃ h = 65 W/m².℃ + 70 NBI = 135 W/m².℃ Jawab : Hasilnya sama cuman pembedaan pada hasil dari bilangan Biot, Menjadi : Bi = h.Lc/k = [135 W/(m².℃)][0,0002 m] / 205 W/(m.℃) =0,00013 [<0,1] Sehingga, analisis sistem tergumpal

7-21 Diketahui : D = 8 mm + 70 NBI= 78 mm = 0,078 m ; rₒ = 0,078/2 = 0,039 K = 54 W/m.℃ P = 7833 kg/m³ + 70 NBI = 7903 kg/m³ Cp = 0,465 kJ/kg.℃ = 465 J/kg.℃ h = 75 W/m².℃

ɑ = 1,474 x 10⁻⁶ m².℃ Tt = 100℃ Ti = 900℃

T∞ = 35℃ Jawab : Kita asumsikan bahwa h seragam dan konstan di seluruh permukaan. Panjang karakteristik dari ujung termokopel adalah : Lc = rₒ/3 =0,039/3 =0,013 m Bilangan Biot menjadi : Bi = h.Lc/k = [75 W/(m².℃)][0,013 m] / 54 W/(m.℃) =0,018 [<0,1] Sehingga, analisis sistem tergumpal dapat dilakukan. Kemudian kita hitung nilai exponen b : b = h/p.Cp.Lc = [75 W/(m².℃)] / [7903 kg/m³][(465 J/kg.℃)][0,013 m] = 0,0015 s⁻ⁱ Menyulihkan nilai ini : [T(t) - T∞] / [Ti - T∞] = (100℃ -35℃) / (900℃ - 35℃) = 65℃/ 865℃ = 0,075 exp (-bt) → ln 0,075 = (-0,0015) t t = (-2,590) / (-0,0015) Yang menghasilkan : t = 1726,84 s → 0,4796 jam 2500 bola → 2500 x 0,4796 jam

= 1199,19 jam