KALOR
BAB 1
PENDAHULUAN
1. LATAR
BELAKANG
Perpindahan
kalor dari suatu zat ke zat lain seringkali terjadi dalam industri proses. Pada
kebanyakan pengerjaan, diperlukan pemasukan atau pengeluaran kalor, untuk
mencapai dan mempertahankan keadaan yang dibutuhkan sewaktu proses berlangsung.
Kondisi pertama yaitu mencapai keadaan yang dibutuhkan untuk pengerjaan,
terjadi umpamanya bila pengerjaan harus berlangsung pada suhu tertentu dan suhu
ini harus dicapai dengan jalan pemasukan atau pengeluaran kalor. Kondisi kedua
yaitu mempertahankan keadaan yang dibutuhkan untuk operasi proses, terdapat
pada pengerjaan eksoterm dan endoterm. Disamping perubahan secara kimia,
keadaan ini dapat juga merupakan pengerjaan secara alami. Dengan demikian, Pada
pengembunan dan penghabluran (kristalisasi) kalor harus dikeluarkan. Pada
penguapan dan pada umumnya juga pada pelarutan, kalor harus dimasukkan. Hukum
alam menyatakan bahwa kalor adalah suatu bentuk energi.
Bila dalam
suatu sistem terdapat gradien suhu, atau bila dua sistem yang suhunya berbeda
disinggungkan,maka akan terjadi perpindahan energi. Proses ini disebut sebagai
perpindahan panas (Heat Transfer). Dari titik pandang teknik (engineering),
Analisa perpindahan panas dapat digunakan untuk menaksir biaya, kelayakan, dan
besarnya peralatan yang diperlukan untuk memindahkan sejumlah panas tertentu
dalam waktu yang ditentukan. Ukuran ketel, pemanas, mesin pendingin, dan
penukar panas tergantung tidak hanya pada jumlah panas yang harus dipindahkan,
tetapi terlebih-lebih pada laju perpindahan panas pada kondisi-kondisi yang
ditentukan. Beroperasinya dengan baik komponen-komponen peralatan, seperti
misalnya sudu-sudu turbin atau dinding ruang bakar, tergantung pada kemungkinan
pendinginan logam-logam tertentu dengan membuang panas secara terus menerus
pada laju yang tinggi dari suatu permukaan. Juga pada rancang-bangun (design)
mesin-mesin listrik, transformator dan bantalan, harus diadakan analisa
perpindahan panas untuk menghindari konduksi-konduksi yang akan menyebabkan
pemanasan yang berlebihan dan merusakan peralatan. Berbagai contoh ini
menunjukkan bahwa dalam hampir tiap cabang keteknikan dijumpai masalah
perpindahan panas yang tidak dapat dipecahkan dengan penalaran termodinamika
saja, tetapi memerlukan analisa yang didasarkan pada ilmu perpindahan panas.
Dalam
perpindahan panas, sebagaimana dalam cabang-cabang keteknikan lainnya,
penyelesaian yang baik terhadap suatu soal memerlukan asumsi (pengandaian) dan
idealisasi. Hampir tidak mungkin menguraikan gejala fisik secara tepat, dan
untuk merumuskan suatu soal dalam bentuk persamaan yang dapat diselesaikan kita
perlu mengadakan beberapa pengira-iraan (approximation).
Dalam perhitungan rangkaian listrik,
biasanya diasumsikan bahwa nilai tahanan, kapasitansi, dan induktansi tidak
tergantung pada arus yang mengalir melaluinya. Asumsi ini menyederhanakan
analisanya, tetapi dalam hal-hal tertentu dapat sangat membatasi ketelitian
hasilnya.
Pada waktu
menafsirkan hasil ahir suatu analisa, kita perlu mengingat asumsi, idealisasi
dan pengira-iraan yang telah kita buat selama mengadakan analisa tersebut.
Kadang-kadang kita perlu mengadakan pengira-iraan keteknikan dalam penyelesaian
suatu soal, karena tidak memadainya keterangan tentang sifat-sifat fisik.
Sebagai contoh, dalam merancang bagian-bagian mesin untuk pengoperasian pada
suhu tinggi mungkin kita perlu memakai batas proporsional (propoyional limit)
atau kuat-lelah (fatigue strength) bahannya dari data suhu rendah. Guna
menjamin pengoperasian yang memuaskan dari bagian mesin ini, perancang harus
menerapkan faktor keamanan (safety factor) pada hasil yang diperoleh dari analisanya. Pengira-iraan semacam itu perlu
pula dalam soal-soal perpindahan panas.
Sifat-sifat fisik seperti konduktivitas termal
atau viskositas berubah dengan suhu, tetapi jika dipilih suatu harga rata-rata
yang tepat , maka penyelesaian soal dapat sangat disederhanakan tanpa
memasukan kesalahan yang cukup besar
dalam hasil ahirnya.
Bila panas
berpindah dari suatu fluida ke dinding , seperti misalnya didalam ketel, maka
kerak terbentuk pada pengoperasian yang terus menerus dan akan mengurangi laju
aliran panas. Untuk menjamin pengoprasian yang memuaskan dalam jangka waktu
yang lama, maka harus ditrapkan faktor keamanan untuk mengatasi kemungkinan ini.
Dalam perpindahan panas ada tiga jenis perpindahan panas yaitu perpindahan
panas dengan cara konduksi, konveksi, dan radiasi.
2.
TUJUAN
Menentukan jenis-jenis perpindahan
panas dan aplikasi perpindahan panas dibidang teknik kimia.
3.
MANFAAT
Mahasiswa dapat mengetahui
jenis-jenis perpindaham panas dan pengaplikasian perpindahan panas dibidang
teknik kimia.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
- PENGERTIAN PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas dapat
didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari suatu daerah ke daerah lainnya
sebagai akibat dari beda suhu antara daerah-daerah tersebut. Karena beda suhu
terdapat di seluruh alam semesta, maka aliran panas bersifat seuniversal yang
berkaitan dengan tarikan gravitasi. Tetapi tidak sebagaimana halnya gravitasi,
aliran panas tidak di kendalikan oleh sebuah hubungan yang unik, namun oleh
kombinasi dari berbagai hukum fisika yang tidak saling bergantungan.
Kepustakaan perpindahan panas pada
umumnya mengenal tiga cara perpindahan panas yaitu, konduksi (conduction, juga
dikenal dengan istilah hantaran), konveksi (convection, juga dikenal dengan
istilah aliran), radiasi (radiartion).
- JENIS-JENIS PERPINDAHAN PANAS
1) PERPINDAHAN
PANAS DENGAN CARA KONDUKSI
Yang
dimaksud dengan konduksi ialah pengangkutan kalor melalui satu jenis zat.
Sehingga perpindahan kalor secara hantaran/konduksi merupakan satu proses
pendalaman karena proses perpindahan kalor ini hanya terjadi di dalam bahan.
Arah aliran energi kalor, adalah dari titik bersuhu tinggi ke titik bersuhu
rendah. Perpindahan panas konduksi dan difusi energi akibat aktivitas molekul
Sudah diketahui bahwa tidak semua bahan dapat menghantar kalor sama
sempurnanya. Dengan demikian, umpamanya seorang tukang hembus kaca dapat
memegang suatu barang kaca, yang beberapa cm lebih jauh dari tempat pegangan
itu adalah demikian panasnya, sehingga bentuknya dapat berubah. Akan tetapi
seorang pandai tempa harus memegang benda yang akan ditempa dengan sebuah tang.
Bahan yang dapat menghantar kalor dengan baik dinamakan konduktor. Penghantar
yang buruk disebut isolator. Sifat bahan yang digunakan untuk menyatakan bahwa
bahan tersebut merupakan suatu isolator atau konduktor ialah koefisien konduksi
terma. Apabila nilai koefisien ini tinggi, maka bahan mempunyai kemampuan
mengalirkan kalor dengan cepat. Untuk bahan isolator, koefisien ini bernilai
kecil.
Persamaan
umum yang biasa digunakan dalam perpindahan panas dengan cara konduksi adalah
Keterangan:
H : Panas
k : Konduktivitas termal
T :
Perbedaan suhu
x :
Perbedaan panjang/ jarak
A : Luas permukaan
H adalah perpindahan panas dan merupakan gradien suhu kearah perpindahan
panas. Konstanta positif k disebut konduktivitas atau kehantaran termal (thermal konductivity) benda itu, A adalah luas
permukaan, sedangkan tanda minus diselipkan agar memenuhi hukum kedua
termodinamika, yaitu bahwa panas mengalir dari suhu tinggi ke suhu yang lebih
rendah.
NILAI KONDUKTIVITAS TERMAL (k) BERBAGAI BAHAN PADA SUHU 0° C
Bahan
|
W/m x °C
|
Btu/h x ft x °F
|
Logam
|
||
Perak (murni)
|
410
|
237
|
Tembaga (murni)
|
385
|
223
|
Aluminium (murni)
|
202
|
117
|
Nikel (murni)
|
93
|
54
|
Besi (murni)
|
73
|
42
|
Baja karbon, 1% C
|
43
|
25
|
Timbal (murni)
|
35
|
20,3
|
Baja krom-nikel
|
16,3
|
9,4
|
(18% Cr, 8% Ni)
|
||
Bukan Logam
|
||
Kuarsa (sejajar sumbu)
|
41,6
|
24
|
Magnesit
|
4,15
|
2,4
|
Marmar
|
2,08-2,94
|
1,2-1,7
|
Batu pasir
|
1,83
|
1,06
|
Kaca, jendela
|
0,78
|
0,45
|
Kayu mapel atau ek
|
0,17
|
0,096
|
Serbuk gergaji
|
0,059
|
0,034
|
Wol kaca
|
0,038
|
0,022
|
Zat cair
|
||
Air-raksa
|
8,21
|
4,74
|
Air
|
0,556
|
0,327
|
Amonia
|
0,540
|
0,312
|
Minyak Lumas, SAE 50
|
0,147
|
0,085
|
Freon 12,CCl2 F2
|
0,073
|
0,042
|
Gas
|
||
Hidrogen
|
0,175
|
0,101
|
Helium
|
0,141
|
0,081
|
Udara
|
0,024
|
0,0139
|
Uap air (jenuh)
|
0,0206
|
0,0119
|
Karbon dioksida
|
0,0146
|
0,00844
|
Perpindahan
panas konduksi dan difusi energi akibat aktivitas molekul
Pada
umumnya, bahan yang dapat menghantar arus listrik dengan sempurna (logam)
merupakan penghantar yang baik juga untuk kalor dan sebaliknya. Selanjutnya
bila diandaikan sebatang besi atau sembarang jenis logam dan salah satu
ujungnya diulurkan ke dalam nyala api. Dapat diperhatikan bagaimana kalor
dipindahkan dari ujung yang panas ke ujung yang dingin. Apabila ujung batang
logam tadi menerima energi kalor dari api, energi ini akan memindahkan
sebahagian energi kepada molekul dan elektron yang membangun bahan tersebut.
Moleku1 dan elektron merupakan alat pengangkut kalor di dalam bahan menurut
proses perpindahan kalor konduksi. Dengan demikian dalam proses pengangkutan
kalor di dalam bahan, aliran elektron akan memainkan peranan penting .
Persoalan
yang patut diajukan pada pengamatan ini ialah mengapa kadar alir energi kalor
adalah berbeda. Hal ini disebabkan karena susunan molekul dan juga atom di
dalam setiap bahan adalah berbeda.
Untuk satu bahan berfasa padat
molekulnya tersusun rapat, berbeda dengan satu bahan berfasa gas seperti udara.
Molekul udara adalalah renggang seka1i. Tetapi dibandingkan dengan bahan padat
seperti kayu, dan besi , maka molekul besi adalah lebih rapat susunannya
daripada molekul kayu. Bahan kayu terdiri dari gabungan bahan kimia seperti
karbon, uap air, dan udara yang terperangkat. Besi adalah besi. Kalaupun ada
bahan asing, bahan kimia unsur besi adalah lebih banyak.
2) PERPINDAHAN
PANAS DENGAN CARA KONVEKSI
Yang
dimaksud dengan konveksi ialah pengangkutan ka1or oleh gerak dari zat yang
dipanaskan. Proses perpindahan ka1or secara aliran/konveksi merupakan satu
fenomena permukaan. Proses konveksi hanya terjadi di permukaan bahan. Jadi
dalam proses ini struktur bagian dalam bahan kurang penting. Keadaan permukaan
dan keadaan sekelilingnya serta kedudukan permukaan itu adalah yang utama.
Lazimnya, keadaan keseirnbangan termodinamik di dalam bahan akibat proses
konduksi, suhu permukaan bahan akan berbeda dari suhu sekelilingnya. Dalam hal
ini dikatakan suhu permukaan adalah T1 dan suhu udara sekeliling adalah T2
dengan Tl>T2. Kini terdapat keadaan suhu tidak seimbang diantara bahan
dengan sekelilingnya.
Perpindahan kalor dengan jalan
aliran dalam industri kimia merupakan cara pengangkutan kalor yang paling
banyak dipakai. Oleh karena konveksi hanya dapat terjadi melalui zat yang
mengalir, maka bentuk pengangkutan ka1or ini hanya terdapat pada zat cair dan
gas. Pada pemanasan zat ini terjadi aliran, karena masa yang akan dipanaskan
tidak sekaligus di bawa kesuhu yang sama tinggi. Oleh karena itu bagian yang
paling banyak atau yang pertama dipanaskan memperoleh masa jenis yang lebih
kecil daripada bagian masa yang lebih dingin. Sebagai akibatnya terjad
sirkulasi, sehingga kalor akhimya tersebar pada seluruh zat.
Aliran Arus bebas
u T
u q
Tw
Dinding
Laju
perpindahan kalor dihubungkan dengan beda suhu menyeluruh antara dinding dan
fluida, dan kuas permukaan A. Besar h disebut koefisien perpindahan-kalor
konveksi (convection heat-transfer coefficient). Rumus dasar yang digunakan
adalah
Keterangan:
H :
Perpindahan panas
h :
Koefisien konveksi
A :
Luas permukaan T :
Perpindahan suhu
Pada
perpindahan kalor secara konveksi, energi kalor ini akan dipindahkan ke
sekelilingnya dengan perantaraan aliran fluida. Oleh karena pengaliran fluida
melibatkan pengangkutan masa, maka selama pengaliran fluida bersentuhan dengan
permukaan bahan yang panas, suhu fluida akan naik. Gerakan fluida melibatkan
kecepatan yang seterusnya akan menghasilkan aliran momentum. Jadi masa fluida
yang mempunyai energi terma yang lebih tinggi akan mempunyai momentum yang juga
tinggi. Peningkatan momentum ini bukan disebabkan masanya akan bertambah.
Malahan masa fluida menjadi berkurang karena kini fluida menerima energi kalor.
Fluida yang panas karena menerima kalor dari permukaan bahan akan naik ke atas.
Kekosongan tempat masa bendalir yang telah naik itu diisi pula oleh masa fluida
yang bersuhu rendah. Setelah masa ini juga menerima energi kalor dari permukan
bahan yang kalor dasi, masa ini juga akan naik ke atas permukaan meninggalkan
tempat asalnya. Kekosongan ini diisi pula oleh masa fluida bersuhu renah yang
lain.
Perpindahan
panas konveksi
(a) konveksi
paksa, (b) konveksi alamiah,
(c)
pendidihan, (d) kondensasi
Proses ini
akan berlangsung berulang-ulang. Dalam kedua proses konduksi dan konveksi,
faktor yang paling penting yang menjadi penyebab dan pendorong proses tersebut
adalah perbedaan suhu. Apabila perbedaan suhu .terjadi maka keadaan tidak
stabil terma akan terjadi. Keadaan tidak stabil ini perlu diselesaikan melalui proses
perpindahan kalor. Dalam pengamatan proses perpindahan kalor konveksi, masalah
yang utama terletak pada cara mencari metode penentuan nilai h dengan tepat.
Nilai koefisien ini tergantung kepada banyak faktor. Jumlah kalor yang
dipindahkan, bergantung pada nilai h.
Jika cepatan medan tetap, artinya
tidak ada pengaruh luar yang mendoromg fluida bergerak, maka proses perpindahan
ka1or berlaku.
Sedangkan bila kecepatan medan
dipengaruhi oleh unsur luar seperti kipas atau peniup, maka proses konveksi
yang akan terjadi merupakan proses perpindahan kalor konveksi paksa. Yang
membedakan kedua proses ini adalah dari nilai koefisien h-nya.
3) PERPINDAHAN
PANAS DENGAN CARA RADIASI
Yang
dimaksud dengan pancaran (radiasi) ialah perpindahan kalor melalui gelombang
dari suatu zat ke zat yang lain. Semua benda memancarkan kalor. Keadaan ini
baru terbukti setelah suhu meningkat. Pada hakekatnya proses perpindahan kalor
radiasi terjadi dengan perantaraan foton dan juga gelombang elektromagnet.
Terdapat dua teori yang berbeda untuk menerangkan bagaimana proses radiasi itu
terjadi. Semua bahan pada suhu mutlak tertentu akan menyinari
sejumlah energi kalor tertentu.
Semakin tinggi suhu bahan tadi maka semakin tinggi pula energi kalor yang
disinarkan. Proses radiasi adalah fenomena permukaan. Proses radiasi tidak
terjadi pada bagian dalam suatu bahan. Tetapi suatu bahan apabila menerima
sinar, maka banyak hal yang boleh terjadi. Apabila sejumlah energi kalor
menimpa suatu permukaan, sebagian akan dipantulkan, sebagian akan diserap ke
dalam bahan, dan sebagian akan menembusi bahan dan terus ke luar. Jadi dalam
mempelajari perpindahan kalor radiasi akan dilibatkan suatu fisik permukaan.
Rumus
untuk perpindahan panas secara radiasi menerapkan hukum Stefan yaitu:
Keterangan:
e :
Emisivitas
:
Konstanta Stefan-Boltzeman (5,67 x 10-8 W/m2K4)
T :
Suhu
Persamaan diatas disebut hukum
stefan-boltzman tentang radiasi termal dan berlaku hanya untuk radiasi benda
hitam saja. Benda hitam adalah benda yang memancarkan energi menurut hukum .
Bahan yang
dianggap mempunyai ciri yang sempurna adalah jasad hitam. Disamping itu, sama
seperti cahaya lampu, adakalanya tidak semua sinar mengenai permukaan yang
dituju. Jadi dalam masalah ini kita mengenal satu faktor pandangan yang
lazimnya dinamakan faktor bentuk. Maka jumlah kalor yang diterima dari satu
sumber akan berbanding langsung sebahagiannya terhadap faktor bentuk ini. Dalam
pada itu, sifat terma permukaan bahan juga penting. Berbeda dengan proses
konveksi, medan aliran fluida disekeliling permukaan tidak penting, yang
penting ialah sifat terma saja. Dengan demikian, untuk memahami proses radiasi
dari satu permukaan kita perlu memahami juga keadaan fisik permukaan bahan yang
terlibat dengan proses radiasi yang berlaku.
Perpindahan panas radiasi
(a) pada permukaan, (b) antara permukaan dan
lingkungan
Proses perpindahan
kalor sering terjadi secara serentak. Misalnya sekeping plat yang dicat hitam.
Lalu dikenakan dengan sinar matahari. Plat akan menyerap sebahagian energi
matahari. Suhu plat akan naik ke satu tahap tertentu. Oleh karena suhu
permukaan atas naik maka kalor akan berkonduksi dari permukaan atas ke
permukaan bawah. Dalam pada itu, permukaan bagian atas kini mempunyai suhu yang
lebih tinggi dari suhu udara sekeliling, maka jumlah kalor akan disebarkan
secara konveksi. Tetapi energi kalor juga disebarkan secara radiasi. Dalam hal
ini dua
hal terjadi, ada kalor yang
dipantulkan dan ada kalor yang dipindahkan ke sekeliling.
Berdasarkan kepada keadaan terma
permukaan, bahan yang di pindahkan dan dipantulkan ini dapat berbeda. Proses
radiasi tidak melibatkan perbedaan suhu. Keterlibatan suhu hanya terjadi jika
terdapat dua permukaan yang mempunyai suhu yang berbeda. Dalam hal ini, setiap
permukaan akan menyinarkan energi kalor secara radiasi jika permukaan itu
bersuhu T dalam unit suhu mutlak. Lazimnya jika terdapat satu permukaan lain
yang saling berhadapan, dan jika permukaan pertama mempunyai suhu T1 mutlak
sedangkan permukaan kedua mempunyai suhu T2 mutlak, maka permukaan tadi akan
saling memindahkan kalor .
Selanjutnya juga penting untuk
diketahui bahwa :
1. Kalor radiasi merambat lurus.
2. Untuk perambatan itu tidak diperlukan medium
(misalnya zat cair atau gas).
BAB 3
APLIKASI DI BIDANG TEKNIK KIMIA
1. APLIKASI
PERPINDAHAN PANAS PADA THERMOS
Pada saat mendidihkan air panas,
berarti kita mendapatkan air panas. Bagaimana caranya agar air ini tetap panas?
Tentunya kita masukkan ke dalam thermos. Thermos merupakan salah satu alat
untuk menyekat kalor. Bagaimanakah cara kerja thermos hingga dapat menyekat
kalor agar air tetap panas? Pada thermos terdapat dinding kaca di mana bagian
dalam dan bagian luarnya dibuat mengkilap. Bagian dalam kaca dibuat mengkilap
agar kalor dari air panas tidak terserap pada dinding. Sementara bagian luar
dinding kaca dibuat mengkilap berlapis perak agar tidak terjadi perpindahan
kalor secara radiasi. Ruang hampa di antara bagian dalam dan luar berfungsi
untuk mencegah perpindahan kalor secara konveksi. Tutup thermos terbuat dari
bahan isolator, seperti gabus, untuk mencegah terjadinya perpindahan kalor
secara konduksi. Dengan demikian air di dalam thermos tetap panas.
2. APLIKASI
PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI DALAM MEDAN ALIRAN PAKSA MENGGUNAKAN ALGORITMA
SIMPLE
Aplikasi ini merupakan aplikasi pada
geometri dua plat datar. Perpindahan kalor konveksi dalam medan aliran
merupakan gejala yang dipengaruhi oleh distribusi kecepatan aliran dan
sifat-sifat fluida setempat. Distribusi kecepatan dalam medan aliran ini harus
memenuhi dua persamaan secara serentak. persamaan momentum dan persamaan
kontinuitas. Bila harga tekanan yang tepat disubstitusi ke dalam persamaan
momentum, maka medan kecepatan yang dihasilkan akan memenuhi persamaan
kontinuitas.
Algoritrna SIMPLE (Semi-Implicit
Method fur Pressure-Linked Equalioiis, Patankar, 1972) merupakan salah satu
metoda untuk mendapatkan medan tekanan yang "tepat" yang diawali
dengan menebak medan tekanan dan kecepatan pada awal iterasi. Substitusi harga
tebakan ini ke dalam persamaan momentum memberikan medan kecepatan yang
selanjutnya dikoreksi agar memenuhi persamaan kontinuitas. Medan tekanan juga
dikoreksi dengan suatu faktor relaksasi yang harus ditentukan untuk mendapatkan
konvergensi solusi. Pada tugas akhir ini, algoritma SIMPLE, diterapkan ke dalam
sistem aliran udara di antara dua plat datar yang dipanaskan. Simulasi dilakukan
pada berbagai kondisi kecepatan aliran serta temperatur dan jarak antar plat.
Persyaratan konvergensi yang dipilih untuk menghentikan iterasi adalah bahwa
selisih harga antara kecepatan dari persamaan momentum dan kecepatan dari
persamaan kontinuitas tidak melebihi 1% (relatif terhadap kecepatan setempat)
untuk seluruh titik grid dalam medan aliran. Dari simulasi ini dapat diperoleh
distribusi temperatur dan kecepatan pada seluruh titik dalam medan aliran udara
di antara dua plat datar (sepanjang domain simulasi). Distribusi temperatur
yang telah diperoleh selanjutnya dapat digunakan untuk menghitung distribusi
bilangan Nusselt sepanjang arah aliran udara. Sebagai hasilnya, diperoleh
distribusi bilangan Nusselt yang berubah secara asimtotik menuju harga yang
bervariasi di sekitar 7,534 - 7,542. Hasil ini cukup dekat dengan data yang
terdapat di dalam referensi (Ozisik, Iieul Iiwi /erj) di mana bilangan Nusselt
berubah secara asimtotik menuju harga 7,541.
3. APLIKASI
DALAM CFD
Aplikasi CFD Dalam Kehidupan Computational Fluid Dynamics atau CFD
adalah analisis sistem yang melibatkan aliran fluida, perpindahan panas dan fenomena-fenomena terkait seperti reaksi
kimia dengan cara simulasi berbasis komputer.
APLIKASI CFD
Ø Dalam perancangan instalasi perpipaan
Aplikasi dari piranti lunak berbasis metoda nemrik adalah dalam
perancangan instalasi perpipaan. Dengan bantuan piranti lunak ini proses
perancangan menjadi lebih mudah karena analisis terhadap rancangan langsung
dapat diketahui hanya dengan menggambarkan instalasi rancangan. Umumnya piranti
lunak yang tersedia di pasaran menyediakan fasilitas untuk berbagai boundary
conditions seperti single atau double acting displacement, single atau double
acting rotational, translational dengan bi-linear stiffness, snubbers, guide
dan limit stop, tie-rod assembly, gap dan friksi, dan lain-lain.
Ø Aplikasi pada Industri
Di bidang Aerospace : memperkirakan aliran fluida pada pesawat dan
juga menentukan material yang akan dipakai oleh pesawat, simulasi bagian mana
dari pesawat yang akan menerima kalor dan tekanan paling tinggi akibat gesekan
dengan atmosfir saat meninggalkan atau menuju bumi, merancang dan mendisain
bentuk pesawat, drag force dan lift force, etc.
Di bidang proses industry :
design dan analisa pipa pada industry oil & gas, analisa blade pompa,
proses terjadinya kavitasi pada pompa maupun pipa, Heat Exchanger., water
mixer, milk heater, etc
Ø Aplikasi di bidang otomotif
Di bidang Otomotif : penentuan sifat aerodinamik pada bagian
kendaraan, pergerakan kendaraan pada terowongan, system wiper, Fuel rail,
Muffler, catalytic converter, natural convection with radiation ( head lamp),
alternator, etc.
Powerplant : simulasi
keadaan yang terjadi selama proses generasi -Di bidang listrik berlangsung, yang umumnya terjadi
pada boiler(PLTU), sehingga dapat mengetahui erosi partikel, korosi,
perpindahan panas terutama didalam tube (pipa), particle drying (pengeringan
partikel), ignition (pengapian), dan burnout dynamics (pergerakan api
pembakaran). mengetahui karakteristik api, karakteristik turbin, keadaan
didalam boiler, pipa, efisiensi optimal cooling tower, optimasi waste (PLTG)
Di bidang Elektronika :
analisa aliran thermal di dalam assembli computer, pada tata letak server
database.
Di bidang HVAC (Heat
Ventilating Air Conditioner) : perpindahan kalor dan distribusi kontaminan
dalam dimensi ruang (tiga dimensi), distribusi aliran udara dan tempratur, parameter
kenyaman tata letak ruangan, Air Cond. Duct system pada Mass transport,
building, etc
Di bidang kesehatan :
simulasi aliran darah dalam pembuluh darah arteri dan vena , menjelaskan efek
pernapasan dari partikael-partikel berukuran berbeda dalam tubuh manusia ,
kontaminasi udara, air, atau fluida lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
Kreith,Frank
dan Arko prijono.prinsip-prinsip perpindahan panas.Edisi ketiga.
Erlangga:Jakarta.1997.
Holman, J.P., dan jasjfi.Perpindahan
Kalor.Edisi keenam.Erlangga:Jakarta.1997
Incropera,
F.P., dan Dewitt, D.P., Fundamental of Heat and Mass Transfer,
John Wiley & Sons, 2002.
Kern, D.Q., Process Heat Transfer, Mc
Graw Hill, New York, 1950.
McCabe,
Smith dan Harriots, Unit Operations in Chemical Engineering, Mc Graw Hill,1985.
Holman, J.P., Heat Transfer, Mc Graw
Hill, New York, 1987.