CONTOH SOAL PERPINDAHAN PANAS PADA PELAT DATAR

Nama                         : Teguh Setiawan

NIM                            : 41312120039

Jurusan/Fakultas       : Teknik Mesin / Fakultas Teknik

Universitas Mercu Buana Jakarta

Contoh soal perpindahan panas pada pelat datar

Gas bertemperatur 120 ^oC mengalir dengan kecepatan 15 cm/s pada permukaan atas sebuah pelat datar yang berukuran : panjang 200 cm, lebar 180 cm, tebal 90 cm. Koefisien perpindahan panas konveksi aliran gas tersebut 14 W/m²K.  Permukaan atas pelat datar bertemperatur rata-rata 65 ^oC.

a. Berapa besar laju perpindahan energy panas dari permukaan aliran gas ke permukaan pelat datar tersebut

b. Apabila pelat logam tersebut memiliki konduktivitas termal 15 W/mK, berapa besar temperature rata-rata permukaan bawah pelat tersebut.

Diketahui:

Fluida

T_f = 120 ⁰C = 393 K

V_f = 15 cm/s

h_o  = 14 W/m²K

Pelat datar

P x l x t = 200 cm x 180 x 90

Luas(A) = p x l = 200 cm x 180 cm= 36000 cm² = 3,6 m²

T_w = 65 ^oC = 338 K

KA= 15 W/mK

Jawab:

Untuk mencari besar laju perpindahan energy panas dari permukaan aliran gas ke permukaan pelat datar tersebut digunakan rumus

Q_o = h_o.A_o(T_w –T_f)

Tapi, karena pada konsep perpindahan energy dalam bentuk energy panas adalah “benda/media bertemperatur tinggi berpindah ke benda/media yang bertemperatur rendah”, maka rumus yang saya gunakan adalah sebagai berikut

Q_o = h_o.A_o(T_f –T_w)

Q_o = 14 W/m²K . 3,6 m² (393 K - 338 K )

Q_o = 50,4 W/K (55 K)

Q_o = 2772 W

Jadi besar laju perpindahan energy panas dari permukaan aliran gas ke permukaan pelat datar tersebut adalah 2772 W

Sedangkan untuk mencari berapa besar temperature rata-rata permukaan bawah pelat tersebut digunakan rumus sebagai berikut

Q_k= KA/∆x(Tw1-Tw2)

Disini diketahui

Q_o = Q_k

Maka,

Q_k= KA/∆x(Tw1-Tw2)

2772 W = 15 W/mK / 0,9 m ( Tw1 - 338 K )

Tw1 - 338 K = 2772 W . 0,9 m / 15 W/mK

Tw1 - 338 K = 2494,8 W.m / 15 W/mK

Tw1 - 338 K = 166,32 K

Tw1 = 166,32 K + 338 K

Tw1 = 504,32 K = 231,17 ^oC

Jadi besar temperature rata-rata permukaan bawah pelat tersebut adalah 504,32 K atau 231,17 ^oC