Perpindahan kalor konduksi

Konduksi Kalor

1. Konduksi kalor pada keadaan tetap (steady state)

·         Konduksi Kalor melalui Dinding Datar

·         Konduksi Kalor melalui sistim radial: silinder dan bola

·         Koeffisien perpindahan panas menyeluruh. 

2. Konduksi kalor pada keadaan tidak tetap (unsteady state)

Konduksi kalor pada keadaan tetap

Konduksi kalor pada keadaan tetap adalah konduksi kalor yang berlangsung pada keadaan atau kondisi dimana temperatur sistim tidak berubah menurut waktu. Kondisi dimana temperatur bukan merupakan fungsi waktu adalah apa yang dinamakan dengan suatu keadaan tetap.

Konduksi pada Dinding datar

 

Pada gambar diatas kalor masuk dari sisi kiri dan kemudian merambat dalam dinding hingga mencapai permukaan kanan. Untuk menganalisa persamaan ini dapat digunakan Hukum Fourier yang adalah sbb :

jika persamaan ini diintegrasikan akan menjadi :

Dalam konduksi kalor dikenal juga apa yang dinamakan dengan konsep tahanan termal, dimana pada konsep ini aliran kalor dianalogikan sama dengan aliran listrik sehingga prinsip hukum Ohm dapat diterapkan dalam aliran kalor. Laju perpindahan kalor dapat dianggap sebagai arus aliran, beda suhu dianggap sebagai beda potensial sedangkan konduktivitas panas dan tebal bahan dianggap sebagai tahanan terhadap arus aliran. Dan persamaan Fourier dapat ditulis :

Jika :

Sehingga tahanan termal adalah :

Konduksi pada Dinding datar berlapis.

Jika dalam suatu sistim terdapat lebih dari satu lapisan dinding yang terbuat dari bahan yang berbeda, maka analisa konduksi kalor akan menjadi :

Laju perpindahan kalor pada lapisan A  

    

Laju perpindahan kalor pada lapisan B 

      

Laju perpindahan kalor pada lapisan C 

      

Aliran kalor pada ketiga lapisan ini adalah sama dan pada kasus ini dianggap luas permukaan penerima panas dari ketiga lapisan ini adalah sama. Jika ketiga persamaan diatas dijumlahkan akan dihasilkan :

Dan konsep tahanan termalnya menjadi :