pk kelompok 1 presentasi

39
Perpindahan Kalor Radiasi dan Unit Proses Evaporasi KELOMPOK 01 Adenia Gita Dianty Ariny Lastarya Putri Ika Putri Adripratiwi Ivander Christian S. Keyren Julianto

Upload: ivander-christian-sihombing

Post on 10-Nov-2015

35 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

Perpindahan Kalor Radiasi

TRANSCRIPT

PowerPoint Presentation

Perpindahan Kalor Radiasi dan Unit Proses Evaporasi

KELOMPOK 01

Adenia Gita Dianty

Ariny Lastarya Putri

Ika Putri Adripratiwi

Ivander Christian S.

Keyren Julianto

Nomor 1

Terdapat dua buah bidang abu-abu yang keadaannya sebagai berikut :

Bidang I : T1 = 1540, 1 = 0,8

Bidang II : T2 = 540, 2 = 0,5

Hitunglah jumlah kalor yang dipindahkan antara bidang I dan bidang II (q = BTU/J.ft2) jika :

Kedua bidang sangat luas, tetapi letaknya berdekatan satu dengan yang lain

Kedua bidang masing-masing berukuran 1 ft x 20 ft dan berjarak 5 ft satu sama lain

Bidang I berukuran 3 ft x 9 ft, bidang II berukuran 6 ft x 9 ft, yang letaknya saling tegak lurus satu sama lain, berimpit pada sisi 9 ft.

Diketahui :

- T1 = 1540 = 1540 + 460 R = 2000 R

- 1=0,8

- T2 = 540 = 540 + 460 R = 1000 R

- 2=0,5

- = 0,1714 10-8 BTU/j ft2 oR4

Kedua bidang merupakan benda tak hitam

Asumsi :

Suhu di permukaan seragam.

Sifat-sifat refleksi dan emisi di semua permukaan konstan.

Refleksi dari radiasi bersifat baur.

Permukaan kalor hanya terjadi pada dua permukaan

Ditanya: q/A antara bidang I dan II pada berbagai kondisi a, b, c = ..BTU/hr.ft2

Jawab :

a) Kedua bidang sangat luas, tetapi letaknya berdekatan satu sama lain

Menggunakan pendekatan benda sejajar tak hingga.

Asumsi :

- Luas permukaan bidang I = luas permukaan bidang II ( A1 = A2)

- Jumlah fraksi energi yang meninggalkan permukaan bidang I sama dengan yang mencapai permukaan bidang II sehingga F12 = 1

Ilustrasi gambar :

Gambar 1. Radiasi antara dua bidang sejajar tak berhingga

(Sumber : Penulis)

1

2

q/A

b) Kedua bidang masing-masing berukuran 1 ft x 20 ft dan berjarak 5 ft satu sama lain

Ilustrasi Gambar :

Gambar 2. Dua plat sejajar berjarak 5 ft (Sumber : Penulis)

5 ft

20 ft

1 ft

A1 , T1 = 1540

A2 , T2 = 540

Menghitung faktor bentuk (F12)

* menggunakan grafik faktor bentuk untuk radiasi antara dua siku-empat sejajar

X = 20 ft Y = 1 ft D = 5 ft

Dengan menggunakan interpolasi diperoleh bahwa F12 = 0,085

Menghitung perpindahan kalor antara bidang I dan bidang II

c) Bidang I berukuran 3 ft x 9 ft, bidang II berukuran 6 ft x 9 ft, yang letaknya saling tegak lurus satu sama lain, berimpit pada sisi 9 ft.

Ilustrasi gambar :

Gambar 3. Bidang I tegak lurus bidang II (Sumber : Penulis)

A1

A2

9 ft

3 ft

6 ft

- Menghitung luas permukaan bidang

A1 = 9 ft x 3 ft = 27 ft2

A2 = 9 ft x 6 ft = 54 ft2

- Menghitung faktor bentuk F12

* menggunakan grafik faktor bentuk radiasi untuk radiasi antara dua siku-empat tegak lurus dengan satu sisi bersama

X = 9 ft Y = 3 ft Z = 6 ft

Dengan melakukan interpolasi diperoleh bahwa F12 = 0,325

- Menghitung perpindahan kalor antara bidang I dan bidang II

Menghitung nilai q untuk masing-masing bidang

Bidang I

Bidang II

Soal No 3

Gas hasil pembakaran terdiri atas 10.3% (mol) H2O, 11.4% CO2 dan sisanya inert, pada tekanan 1 atm. Gas tersebut mengalir melalui pipa yang berdiameter 6 in dan mengalami perpindahan kalor secara radiasi dengan udara luar. Suhu gas masuk 2000F dengan suhu permukaan ujung pipa 800F sedangkan suhu gas keluar 1000F dengan suhu permukaan ujung pipa 600F. Jika massa gas x Cp gas (= m.Cp) gas dianggap tetap sebesar 90 BTU/J.F, hitunglah panjang pipa yang dibutuhkan agar perpindahan kalor terjadi sempurna!

Ilustrasi

Data dari soal:

Komposisi gas 10.3% H2O dan 11.4% CO2 (sisanya inert)

Tekanan 1 atm

Diameter pipa 6 in = 0,5 ft

Pada kondisi 1,

= 2000F = 1366,48 K

= 800F = 699,8 K

Pada kondisi 2,

= 1000F = 810,928 K

= 600F = 588,70 K

Massa gas dikali Cp gas bernilai konstan 90 BTU/J.F

Asumsi:

Benda merupakan benda hitam

Gas merupakan gas ideal

Radiasi pada sistem silinder bundar tak berhingga, radiasi ke permukaan cembung yang mengukung

Jawaban:

Nilai q/A untuk radiasi gas dengan permukaan benda hitam ditentukan melalui persamaan

dimana,

: emitivitas gas yang diukur pada

: temperatur gas

: konstanta boltzman =

: absortivitas gas yang diukur pada

: temperatur benda

Kondisi 1

Nilai panjang ekivalen (berdasarkan asumsi)

Menghitung tekanan parsial masing-masing spesi

Menghitung nilai-nilai data yang akan digunakan dalam grafik

Grafik untuk menghitung emitivitas CO2

pada Tg = 1366,48 K dan =

pada Tg = 810,92 K dan =

Grafik untuk menghitung emitivitas H2O

pada Tg = 1366, 48 K dan =

pada Tg = 810,92 K dan =

Grafik untuk menghitung faktor koreksi emitivitas

Dengan menggunakan grafik untuk CO2 dan H2O diperoleh

= 0,001

Sehingga didapatkan,

Energi yang dipancarkan oleh gas

Menghitung energi yang diserap oleh gas

Perhitungan ditinjau pada kondisi berikut:

Grafik untuk menghitung emitivitas CO2

pada Tw = 699,8 K dan =

pada Tw = 588,70 K dan =

Grafik untuk menghitung emitivitas H2O

pada Tw = 699,8 K dan =

pada Tw = 588,70 K dan =

Dengan menggunakan grafik untuk CO2 dan H2O diperoleh

Energi yang dipancarkan oleh gas

Kembali ke persamaan untuk menghitung energi yang diserap gas,

Memasukkan energi yang dipancarkan dan diserap oleh gas ke persamaan:

Kondisi 2

Menghitung nilai emitivitas CO2 dan H2O yang diperoleh dari grafik pada Tg = 810,92 K

Dengan menggunakan data dan yang sama seperti pada kondisi 1 dan melakukan interpolasi pada grafik untuk CO2, H2O, dan faktor koreksi emitivitas diperoleh

Sehingga didapatkan,

Menghitung energi yang dipancarkan oleh gas pada kondisi 2

Menghitung energi yang diserap oleh gas, dengan meninjau pada kondisi-kondisi dibawah ini

Dengan menggunakan grafik untuk CO2 dan H2O diperoleh

34

Menghitung nilai absortivitas

sehingga

Kembali ke persamaan untuk menghitung energi yang diserap gas,

Memasukkan energi yang dipancarkan dan diserap oleh gas ke persamaan:

Diketahui bahwa diameter pipa 6 in = 0,1524 m

Panjang silinder yang dibutuhkan agar terjadi perpindahan kalor secara sempurna adalah 4,95 meter.

TERIMA KASIH

=

20 5 = 4

=

1 5 = 0,2

=

69 = 0,67

=

39 = 0,33

=

181391,15/54 ! = 3359,09

. !

=

181391,15/27! = 6718,19

. !