Konduksi
Konduksi adalah perpindahan kalor
yang terjadi pada suatu medium padat. Dalam proses perpidahan panas secara
konduksi yang berpindah hanyalah panas sementara mediumnya tidak ikut
berpindah. Contohnya ketika kita memanaskan sebatang besi maka pada bagian
ujung yang tidak dipanaskan dalam jarak (x) tertentu dari sumber panas, seiring waktu (s) akan terasa menjadi terasa
lebih panas (T2), hal ini menggambarkan bahwa panas yang berasal dari
perapian dengan temperatur lebih panas (T1) berpindah (q) dari ujung
besi yang dipanaskan ke ujung lain yang tidak dipanaskan. Itulah contoh
sederhana proses berlangsungnya perpindahan panas.
Nilai perpindahan panas ini dinamakan
laju perpindahan panas dan dirumuskan sebagai panas yang mengalir persatuan
waktu. Laju perpidahan panas secara koduksi dirumuskan sebagai perkalian antara
konduktivitas panas (Thermal Conductivity, k) dengan luas penampang (A) dan
selisih suhu kedua titik (T2-T1) dibagi dengan jarak
kedua titik (x). Rumus laju perpindahan panas secara metematis dapat dirumuskan
kedalam persamaan berikut :
Hukum Fourier menyatakan perpindahan panas secara konduksi dalam persamaan :
q = k A dT /
s ..................................................................................................................................................................................... (1)
where
q
|
= Laju perpindahan
panas (W, J/s, Btu/s)
|
A
|
= Luas permukaan
(m2, ft2)
|
k
|
= Konduktivitas bahan (Thermal
conductivity) (W/m oC, Btu/(hr oF
ft2/ft))
|
dT
|
= Beda temperatur (T2-T1) (K atau oC, oF)
|
s
|
= Ketebalan benda (Jarak) (m, ft)
|
Contoh:
Sebuah besi dengan
ketebalan 50 mm memiliki panjang 1 m dan lebar 1 m, jika diketahui nilai konduktivitas
thermal besi adalah 70 W/moC,
berapakah nilai perpindahan panas konduksi yang terjadi jika diketahui temperature
permukaan besi pada sisi A = 150oC dan temperatur pada
sisi B sebesar 80oC.
Laju perpindahan
panas secara konduksi adalah :
q = (70 W/moC x 1 m x 1 m x (150 oC
- 80 oC) / 0.05 m
= 98,000 (W)
= 98 (kW)
Heat Transfer
through Plane Walls In Series
Heat
conducted through several walls in good thermal contact can be expressed as :
q = (T1
- Tn) / ((s1/k1A) + (s2/k2A)
+ ... + (sn/knA)) ............................................................................................................ (2)
Whrere :
T1 =
temperature inside surface (K or oC, oF)
Tn =
temperature outside surface (K or oC, oF)
Example :
Heat
Transfer through a Furnace Wall
A furnace wall of
1 m2 consists of a 1.2 cm thick stainless steel inner layer covered
with a 5 cm this outside insulation layer of asbestos board insulation. The
inside surface temperature of the steel is 800 K and the outside surface
temperature of the asbestos is 350 K. The thermal conductivity of stainless
steel is 19 W/m.K and for asbestos board 0.7 W/m.K. The conductive heat
transport through the wall can be calculated as
q =
= 6245 (W)
Thermal
Conductivity Constant Table of Common Materials
Material
|
Constant
(Calorie/cm.C.s)
|
Silica Aerogel
|
9.554E-8 - 9.554E-7
|
Air
|
5.97125e-7
|
Wood
|
9.554E-7 - 9.554E-6
|
Hollow Fill Fibre Insulation
Polartherm
|
1E-7
|
Alcohols and Oils
|
0.000002388 - 0.00000501585
|
Polypropylene
|
0.00000597125
|
Mineral Oil
|
0.00000329613
|
Rubber
|
0.0000038216
|
LPG
|
0.00000549355 - 0.0000062101
|
Cement
|
0.00000692665
|
Epoxy (silica-filled)
|
0.0000071655
|
Epoxy (unfilled)
|
0.00001409215
|
Water
|
0.000014331
|
Thermal grease
|
0.00001672 - 0.000071655
|
Thermal epoxy
|
0.000023885 - 0.0001672
|
Glass
|
0.0000262735
|
Soil
|
0.0000358275
|
Concrete, stone
|
0.0000406045
|
Ice
|
0.00004777
|
Sandstone
|
0.000057324
|
Stainless steel
|
0.00029 - 0.001075
|
Lead
|
0.00084314
|
Aluminium (pure)
|
0.005661
|
Aluminium (alloys)
|
0.0028662 - 0.0042993
|
Gold
|
0.00759543
|
Copper
|
0.009577885
|
Silver
|
0.010246665
|
Diamond
|
0.0214965 - 0.0554132
|
Graphene
|
0.1051 - 0.1381
|
Thanks
ReplyDelete