|
'''Koefisien pindahperpindahan panas''' digunakan dalam perhitungan [[pindahperpindahan panas]] [[konveksi]] atau [[perubahan fasewujud]] antara cair dan padat. Koefisien pindahperpindahan panas banyak dimanfaatkan dalam ilmu [[termodinamika]] dan [[mekanika]] serta [[teknik kimia]].
:<math>h = \frac{\Delta Q}{A \cdot \Delta T \cdot }</math>
di mana
:''ΔQ'' = panas yang masuk atau panas yang keluar, W
:''h'' = koefisien pindahperpindahan panas, W/(m<sup>2</sup>K)
:''A'' = luas permukaan pindahperpindahan panas, m<sup>2</sup>
:<math>\Delta T</math> = perbedaan temperatur antara permukaan padat dengan luas permukaan kontak dengan fluida, K
Dari persamaan di atas, koefisien pindahperpindahan panas adalah koefisien proporsionalitas antara [[fluks panas]], ''Q/(A delta t)'', dan perbedaan [[temperatur]], <math>\Delta T</math>, yang menjadi penggerak utama perpindahan panas.
Satuan [[SI]] dari koefisien pindahperpindahan panas adalah watt per meter persegi-kelvin, W/(m<sup>2</sup>K). Koefisien pindahperpindahan panas berkebalikan dengan [[insulasi termal]].
Terdapat beberapa metode untuk mengkalkulasi koefisien pindahperpindahan panas dalam berbagai jenis kondisi pindahperpindahan panas yang berbeda, fluida yang berlainan, jenis aliran, dan dalam kondisi [[termohidraulik]]. Perhitungan koefisien pindahperpindahan panas dapat diperkirakan dengan hanya membagi [[konduktivitas termal]] dari fluida dengan satuan panjang, namun untuk perhitungan yang lebih akurat seringkali digunakan [[bilangan Nusselt]], yaitu [[satuan tak berdimensi]] yang menunjukkan rasio pindahperpindahan panas [[konveksi|konvektif]] dan [[konduksi|konduktif]] normal terhadap bidang batas.
== Korelasi Dittus-Boelter (konveksi paksa, ''forced convection'') ==
Korelasi yang khusus namun sederhana dan biasa digunakan pada berbagai aplikasi adalah korelasi pindahperpindahan panas Dittus-Boelter untuk fluida dalam aliran turbulen. Korelasi ini dapat digunakan ketika konveksi adalah satu-satunya cara dalam memindahkan panas, tidak ada perubahan fase, dan tidak ada radiasi yang signifikan. Koreksi dari perhitungan ini ±15%.
Untuk aliran fluida pada [[pipa]] melingkar yang lurus dengan bilangan Reynolds antara 10000 dan 120000, ketika [[bilangan Prandtl]] di anara 0.7 dan 120, untuk titik yang jaraknya lebih dari sepuluh kali diameter pipa dan ketika permukaan pipa halus secara hidraulik, koefisien pindahperpindahan panas antara fluida dan permukaan pipa dapat diekspresikan sebagai:
:<math>h={{k_w}\over{D_H}}Nu</math>
== Korelasi Thom ==
Terdapat korelasi yang sederhana antara koefisien pindahperpindahan panas dalam proses pemanasan fluida hingga [[mendidih]] (''boiling process''). Korelasi Thom adalah untuk aliran air yang mendidih dan jenuh pada tekanan di atas 20 [[MPa]], dalam kondisi di mana molekul-molekul air yang mendidih lebih banyak mendominasi sepanjang konveksi paksa sedang terjadi. Konsep ini berguna untuk perkiraan kasar dari perbedaan temperatur yang mungkin terjadi pada fluks panas yang ditentukan.<ref>W.Rohsenow, J.Hartnet, Y.Cho, "Handbook of Heat Transfer", 3rd edition, McGraw-Hill, 1998.</ref>
<math>\Delta T_{sat} = 22.5 \cdot {q}^{0.5} \exp (-P/8.7)</math>
perhatikan bahwa ini adalah rumus empiris yang khusus pada satuan tertentu yang diberikan pada rumus.
== Koefisien pindahperpindahan panas pada dinding pipa ==
Pada kasus pindahperpindahan panas pada pipa yang melingkar, fluks panas bergantung pada diameter dalam dan diameter luar dari pipa, atau tebalnya. Namun jika tebal pipa sangat tipis jika dibandingkan dengan diameter dalamnya, maka perhitungannya:
:<math>h_{wall} = {k \over x}</math>
di maka k adalah konduktivitas termal dari material dinding dan x adalah ketebalan dinding. Penggunaan asumsi ini bukan berarti mengasumsikan bahwa ketebalan dinding diabaikan, namun diasumsikan bahwa perpindahan panas adalah linier pada satu garis, tidak tersebar dari satu titik di pusat pipa ke segala arah penampang melintang pipa.
Jika asumsi di atas tidak berlaku, maka koefisien pindahperpindahan panas dapat dihitung dengan menggunakan:
:<math>h_{wall} = {2k \over {d_i\ln(d_o/d_i)}}</math>
di mana ''d''<sub>i</sub> adalah diameter dalam dan ''d''<sub>o</sub> adalah diameter luar.
== Koefisien pindahperpindahan panas gabungan ==
Untuk dua atau lebih proses pindahperpindahan panas yang bekerja secara paralel, koefisien pindahperpindahan panas ditambahkan:
:<math>h = h_1 + h_2 + \dots</math>
Untuk dua atau lebih proses pindahperpindahan panas yang bekerja secara berantai pada garis lurus, koefisien pindahperpindahan panas ditambahkan secara invers:
:<math>{1\over h} = {1\over h_1} + {1\over h_2} + \dots</math>
Misalnya, katakan ada sebuah pipa dengan fluida yang mengalir di dalamnya. Laju pindahperpindahan panas antara fluida di bagian dalam pipa dengan permukaan luar pia adalah
:<math>Q=\left( {1\over{{1 \over h}+{t \over k}}} \right) \cdot A \cdot \Delta T</math>
di mana
:''Q'' = laju pindahperpindahan panas (W)
:''h'' = koefisien pindahperpindahan panas (W/(m<sup>2</sup>·K))
:''t'' = ketebalan dinding (m)
:''k'' = konduktivitas termal dinding (W/m·K)
:<math>\Delta T</math> = perbedaan temperatur.
== Aplikasi koefisien pindahperpindahan panas ==
Koefisien pindahperpindahan panas banyak digunakan dalam perhitungan dan permodelan proses [[pengeringan]]<ref>Sri Rahayoe, Budi Rahardjo, dan Rr. Siti Kusumandari. Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Pada Pengeringan Daun Sambiloto Menggunakan Pengering Hampa, sebuah prosiding dalam dalam Gelar Teknologi dan Seminar Nasional Teknik Pertanian 2008 di Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian UGM, Yogyakarta 18-19 November 2008, [http://repository.ipb.ac.id Repository IPB], diunduh 19 Juli 2010</ref>, [[pengolahan makanan]] (misalnya [[penggorengan]]<ref>Siswantoro, Budi Rahardjo, Nursigit Bintoro, dan Pudji Hastuti. Model Matematik Transfer Panas Pada Penggorengan Menggunakan Pasir, sebuah prosiding dalam Gelar Teknologi dan Seminar Nasional Teknik Pertanian 2008 di Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian UGM, Yogyakarta 18-19 November 2008. [http://repository.ipb.ac.id Repository IPB ], diunduh 19 Juli 2010</ref>, pemasakan dengan manipulasi tekanan (''puffing'')<ref>S. Mariyah,, S. Rahayu, dan B. Rahardjo. Perpindahan Panas dan Massa pada Proses Pemasakan Kacang Mete Dengan Manipulasi Tekanan, sebuah prosiding dalam Gelar Teknologi dan Seminar Nasional Teknik Pertanian 2008 di Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian UGM, Yogyakarta 18-19 November 2008. [http://repository.ipb.ac.id Repository IPB], diunduh 19 Juli 2010</ref>, dsb), hingga permodelan suhu udara di dalam bangunan (misalnya [[rumah tanaman]] atau ''greenhouse'')<ref>H. Suhardiyanto. Permodelan Suhu Udara di Dalam Rumah Tanaman. [http://repository.ipb.ac.id Repository IPB], diunduh 19 Juli 2010</ref>.
== Referensi ==
[[Kategori:Teknik]]
[[Kategori:Ilmu terapan]]
[[Kategori:PindahPerpindahan panas]]
| 