Perpindahan panas adalah ilmu yang mempelajari laju perpindahan panas antar material karena perbedaan suhu. Panas akan mengalir dari tempat bertemperatur tinggi ke tempat bertemperatur rendah. Perpindahan panas dapat terjadi melalui konduksi, konveksi, dan radiasi.

1. Perpindahan Panas
Bambang SA
Jurs. ITP FP UNS

2. Perpindahan Panas
Ilmu yang mempelajari tentang laju
perpindahan panas diantara material/benda
karena adanya perbedaan suhu (panas dan
dingin)
Panas akan mengalir dari tempat yang
suhunya tinggi ketempat yang suhunya
lebih rendah

3. Guna Transfer Panas
• Untuk merencanakan alat-alat penukar panas (heat
exchanger).
• Untuk menghitung kebutuhan media pemanas/pendingin
pada suatu reboiler atau kondensor dalam kolom destilasi.
• Untuk perhitungan furnace/dapur
• Untuk perancangan ketel uap/boiler.
• Untuk perancangan alat-alat penguap(evaporator).
• Untuk perancangan reaktor kimia

4. Mekanisme Perpindahan Panas
• Konduksi (hantaran)
• Konveksi
• Radiasi (sinaran)

5. Konduksi
Adalah proses perpindahan panas jika panas
mengalir dari tempat yang suhunya tinggi
ketempat yang suhunya lebih rendah, dengan
media penghantar panas tetap.
dx
dT
kAqx
dx
dT
kA
q x
atau
Dasar : Hukum Fourier

6. Contoh Konduksi
Perpindahan panas konduksi pada bahan dengan
ketebalan berbeda, mana yang lebih cepat ?

7. Contoh
500 oC
500 oC
L 1
L 2

8. Contoh
25 oC 100 oC
500 oC25 oC
Perpindahan panas dengan beda suhu yang
berbeda, mana yang lebih cepat

9. Konveksi
Perpindahan panas yang terjadi antara
permukaan padat dengan fluida yang
mengalir disekitarnya, dengan menggunakan
media penghantar berupa fluida(cairan/gas)
Dasar : Hukum Newton
)( 21
TTAhq cc

10. Contoh : Konveksi
Perpindahan panas dalam ruangan

11. Macam-macam Konveksi
1. Konveksi Bebas/alamiah (free convection/natural
convection)
2. Konveksi Paksaan Konveksi paksaan (forced
convection)
Perpindahan panas yang disebabkan oleh beda suhu dan
beda rapat saja dan tidak ada tenaga dari luar yang
mendorongnya.
Perpindahan panas aliran gas atau cairan yang
disebabkan adanya tenaga dari luar
Contoh: kopi panas yg dibiarkan saja diudara sampai dingin
Contoh: kopi panas yg ditiup sampai dingin

12. Radiasi
Adalah perpindahan panas yang terjadi karena
pancaran/sinaran/radiasi gelombang elektro-
magnetik, tanpa memerlukan media perantara
Dasar: HukumStefan-Boltzman
4
ATqr

13. Perpindahan panas : terjadi secara
simultan
Konduksi
Radiasi
Radiasi
Konveksi

14. Koduksi Steady State (Tunak),
koordinat satu demensi
Meliputi : - bidang datar (x, y, z)
- silinder(r, z, θ)
dx
dT
kAq
Hukum Fourier untuk perpindahan panas konduksi:

15. Konduktifitas termal (k)
Sifat bahan yg menunjukkan seberapa besar
kemampuan bahan tersebut
menghantarkan panas
Satuan : kcal s -1 m-1 oC
Joule s-1m-1 oC
Watt m-1 oC

16. T1
T2q
L
dx
dT
kAq
2
1
1
0
T
T
x
x
dTkAdxq )( 21
TT
L
kA
q

17. Contoh
Sebuah dinding cool storage terbuat dari kayu
dengan ketebalan 10 cm. Suhu dalam
dipertahankan -20 oC dan suhu luar ruangan 30
oC. Hitung laju perpindahan panas ! (k kayu =
0,0002 cal s-1 cm-1 (oC)-1 )
Jawab:
cm10
20)(30xCcmscal0,0002
A
q
0-1o-1-1
C

18. Analogi : arus listrik dg aliran panas
R
V
I
kA
L
TT
q
)( 21T1
T2q
L

19. Seri dan paralel

20. T1 T2
T5T4
T3
q3
q2
q1
q4
L1 L2 L3 L4
Ak
L
TT
q
1
1
31
1
)(
Ak
L
TT
q
4
4
25
4
)(
Ak
L
TT
q
3
3
54
3
)(
Ak
L
TT
q
2
2
43
2
)(
R
TT
q
)( 21
4321
qqqqq
Ak
L
Ak
L
Ak
L
Ak
L
R
4
4
3
3
2
2
1
1

21. Seri dan paralel

22. Sebuah dinding cool storage digunakan untuk menyimpan
udang dengan kapasitas 100 ton udang. Panas yang timbul
dalam gudang disebabkan oleh udang, lampu, mesin, orang
yang bekerja, frekuensi bukaan pintu, dan panas yang berasal
dari luar gudang merambat melalui dinding gudang. Jika
dinding gudang terdiri dari batu-bata, kayu, gabus dan baja
dengan ketebalan masing-masing 10 cm, 5 cm, 15 cm dan 2
cm dengan nilai konduktifitas masing-masing 0,0015; 0,0002;
0,0001 dan 0,12 cal s-1 cm-1 (oC)-1. Jika suhu dalam gudang
dipertahankan -20 oC dan suhu luar gudang rata-rata sebesar
30 oC, berapa panas yang ditransfer melalui dinding?
Koefisien konveksi dalam gudang 0,424 x 10 -4 dan luar
gudang 0,567 x 10 -4 cal s-1 cm -2 oC -1.

23. Contoh Soal
T1 T2T5T4T3
q3
q2
q1
q4
L1 L2 L3 L4
AhAk
L
Ak
L
Ak
L
Ak
L
Ah
R
24
4
3
3
2
2
1
1
1
11
T6 T7

24. rL2A
dr
dT
rLkq 2
dTLk
r
dr
q 2
o
o
r
r
TTLk
q
ln
)(2 1
r
ro
L

25. Contoh Soal
Sebuah pasta tomat akan didinginkan menjadi 30
oC, mengalir dalam pipa dengan debit 500 kg/jam
dengan suhu 100 oC. Pasta tersebut akan
didinginkan dengan menggunakan air yang
memiliki suhu 10 oC. Jika koefisien konduktifitas
gabungan dinding pipa sebesar 0,14 cal s -1 cm -1 oC
-1, berapa jumlah air yang dibutuhkan (jika beda
suhu air keluar pendingin tidak boleh lebih 10 oC
dan berapa panjang pipa yang dibutuhkan jika
digunakan ukuran diameter pipa 4 in? (Panas jenis
pasta tomat 2,4 cal/(gram.oC))

26. r4
r3
r2
r1
Lk
r
r
Lk
r
r
Lk
r
r
R
3
3
4
2
2
3
1
1
2
2
ln
2
ln
2
ln
R
TT
q
)( 21
T1
T2

28. Perpindahan panas
Tiga Dimensi
Bambang S Amanto
Jur. Ilmu dan Teknologi Pangan
UNS 2012

29. Hukum II dari Fourier
unsteady-state
dx
dy
dz
qx
qzqy
dx
dT
kAqx
dz
dT
kAqz
dy
dT
kAq y

30. Terima kasih