modul penukar panas

2021

Dyah Rosita Heny , MT
SMK Negeri 1 Sragi

TRANSFER PANAS 1

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah. Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang atas
berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan penyusunan bahan ajar ini tepat
waktu.

Modul Bahan Ajar Transfer Panas 1 ini disusun sebagai salah satu tugas
dalam Program Pendidikan Profesi Guru (PPG) dalam jabatan Angkatan 3 tahun
2021 yang dilaksanakan secara daring dengan LPTK penyelenggara Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan Jurusan Pendidikan Kimia Universitas Negeri
Medan (Unimed).

Dalam penyusunan bahan ajar ini tidak sedikit hambatan yang penulis hadapi,
namun pada akhirnya dapat dilalui berkat adanya bantuan dan bimbingan dari
berbagai pihak baik secara moral maupun spiritual. Untuk itu, pada kesempatan ini
penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah
membantu dalam penyusunan bahan ajar ini.

Penyusun menyadari banyak sekali kekurangan dalam penyusunan modul
bahan ajar ini. Oleh karena itu, penulis memohon maaf atas kesalahan dan
kekurangan dalam penulisan modul bahan ajar ini. Penulis sangat mengharapkan
saran serta kritik yang membangun dari seluruh pihak agar dapat menjadi lebih baik
lagi di masa yang akan datang.

Atas saran dan kritikannya penulis mengucapkan terima kasih.

Sragi Agustus 2021
Penulis

Dyah Rosita Heny, MT

i

TRANSFER PANAS 1

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ................................................................................................hal. i
Daftar Isi..........................................................................................................hal. ii
I. Pendahuluan ............................................................................................. hal. 1

A. Deskripsi Singkat ............................................................................... hal. 1
B. Petunjuk Belajar ................................................................................. hal. 1
II. Kegiatan Inti ............................................................................................. hal. 2
A. Tujuan Pembelajaran .......................................................................... hal. 2
B. Peta Konsep ........................................................................................ hal. 3
C. Materi Pokok ...................................................................................... hal. 3
D. Uraian Materi ..................................................................................... hal. 3

1. Mekanisme Perpindahan Panas .................................................... hal. 5
2. Hukum Fourier ............................................................................. hal. 7
3. Laju Perpindahan Panas Konduksi pada Bidang Datar

Satu Plat ........................................................................................ hal. 8
4. Laju Perpindahan Panas Konduksi pada Bidang Datar

Dua Plat Secara Seri .................................................................... hal. 10
E. Forum Diskusi .................................................................................. hal. 12
III. Penutup .................................................................................................. hal. 13
A. Rangkuman ....................................................................................... hal. 13
B. Tes Formatif ..................................................................................... hal. 14
Daftar Pustaka ............................................................................................... hal. 16
Kunci Jawaban Tes Fromatif ........................................................................ hal. 17

ii

TRANSFER PANAS 1

I. PENDAHULUAN
A. Deskripsi Singkat

Gambar 1. Contoh pentingnya proses transfer panas

Coba Anda amati gambar di atas !

Anda pasti pernah melihat peristiwa seperti yang ditunjukkan pada gambar di
atas, bahkan mungkin Anda pernah mengalaminya. Ketika kap mobil dibuka dari
dalam mesin mobil ternyata mengeluarkan asap dan mesin mobil dalam keadaan
sangat panas. Salah satu penyebabnya adalah air radiator yang dalam kondisi habis,
sehingga tidak ada proses pendinginan mesin mobil. Efek selanjutnya adalah mesin
mobil akan mengalami over heat dan mengeluarkan asap. Jika kondisi tersebut tidak
dihentikan, maka bagian-bagian dari mesin akan rusak bahkan mungkin akan terjadi
kebakaran. Sungguh berbahaya bukan?

Air radiator akan menyerap panas dari mesin mobil, sehingga panas dari mesin
akan diserap oleh air radiator yang bersuhu dingin. Pada proses pendinginan mesin
mobil menggunakan air radiator terjadilah proses perpindahan panas. Bagaimana
mekanisme atau cara perpindahan panas merupakan salah satu materi yang akan
dipelajari di modul bahan ajar ini.

Prinsip-prinsip perpindahan panas selalu digunakan pada alat penukar panas
(Heat Exchanger) di industri, misalnya alat fraksionasi bertingkat pada pengolahan
minyak bumi, boiler, dan cooling tower.

Dalam perancangan alat penukar panas perlu memperhatikan perhitungan
matematis laju perpindahan panas baik konduksi, konveksi, dan radiasi. Sehingga

1

TRANSFER PANAS 1

perlu dipelajari bagaimana langkah perhitungannya.

Modul bahan ajar ini terdiri atas tiga bagian yaitu pendahuluan, kegiatan inti dan
penutup. Bagian pendahuluan berisi deskripsi singkat mengenai bahan ajar serta
petunjuk belajar.

Kegiatan inti berisi tujuan pembelajaran, materi pokok, uraian materi pokok, dan
forum diskusi. Materi pokok yang terdapat pada bagian kegiatan inti meliputi
mekanisme perpindahan panas, laju perpindahan panas konduksi pada bidang datar satu
plat, dan laju perpindahan panas konduksi pada bidang datar dua plat secara seri.

Bagian penutup berisi rangkuman dari materi yang telah dipaparkan pada bagian
sebelumnya, dilengkapi dengan tes formatif untuk mengukur ketercapaian
pembelajaran setelah membaca bahan ajar ini. Jawaban tes formatif terdapat pada kunci
jawaban yang berada di bagian akhir bahan ajar. Jika nilai tes formatif sudah mencapai
nilai 75, silakan melanjutkan pembelajaran pada bahan ajar berikutnya. Bila belum
mencapai nilai 75 silakan pelajari ulang materi dalam bahan ajar ini.

B. Petunjuk Belajar
Untuk memperoleh hasil belajar yang optimal sesuai dengan tujuan pembelajaran
maka langkah yang disarankan dalam mempelajari bahan ajar ini adalah sebagai
berikut:
1. Mempelajari konsep yang dipaparkan dalam materi pembelajaran.
2. Mengukur kemampuan diri dengan mengerjakan soal-soal yang tercantum dalam
evaluasi
3. Memperkaya pemahaman materi pembelajaran melalui pengamatan di dalam
kehidupan sehari-hari dan penerapan di industri.

II. KEGIATAN INTI

A. Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari bahan ajar ini, diharapkan peserta didik mampu :
1. Menjelaskan mekanisme perpindahan panas sederhana (konduksi, konveksi, dan radiasi).
2. Menerapkan Hukum Fourier untuk menghitung laju perpindahan panas pada bidang datar
satu plat dengan benar.
3. Menerapkan Hukum Fourier untuk menghitung laju perpindahan panas pada bidang datar
2

TRANSFER PANAS 1
dua plat secara seri dengan benar.
4. Menggunakan Hukum Fourier untuk menentukan faktor-faktor laju alir perpindahan
panas konduksi bidang datar dengan tepat.
B. Peta Konsep
Untuk memberi gambaran awal mengenai materi yang akan dibahas, silahkan anda
pelajari terlebih dahulu peta konsep berikut ini!

C. Materi Pokok
Materi pokok yang akan dibahas dalam bahan ajar ini antara lain:
1. Mekanisme Perpindahan Panas
2. Hukum Fourier
3. Laju perpindahan panas konduksi pada bidang datar satu plat
4. Laju perpindahan panas konduksi pada bidang datar dua plat secara seri.

D. Uraian Materi
Sebelum Anda mempelajari tentang perpindahan panas, coba Anda lakukan

kegiatan berikut ini :
1. Peganglah sebongkah es batu atau gelas yang berisi es teh
2. Peganglah segelas air teh panas
3

TRANSFER PANAS 1

Dari kegiatan yang Anda lakukan di atas, silahkan Anda jawab dahulu pertanyaan-
pertanyaan berikut :

1. Apa yang Anda rasakan ketika Anda memegang sebongkah es batu?
2. Apa yang Anda rasakan ketika Anda memegang gelas berisi air teh panas?
Sensasi atau rasa yang Anda rasakan pada dua kegiatan di atas merupakan dapat
mendefinisikan tentang suhu atau temperatur. Sebelum Anda lanjutkan dalam
mempelajari materi ini, coba Anda jawab kembali beberapa pertanyaan berikut ini:

1. Menurut Anda, pada kegiatan memegang sebongkah es batu, dari manakah
suhu itu berpindah?

2. Menurut Anda, pada kegiatan memegang gelas berisi air teh panas, dari
manakah suhu itu berpindah?

3. Apa yang menyebabkan panas dapat berpindah sehingga terjadi perubahan
suhu?
Berdasarkan hukum kekekalan energi, energi (panas) dapat berpindah dari suatu

tempat ke tempat lain dan dapat pula berubah bentuk, dari bentuk energi satu ke energi
lain. Transfer panas terjadi karena perbedaan tenaga pendorong dan aliran panas dari
daerah bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah.

Perpindahan panas adalah suatu proses perpindahan energi panas pada suatu zat
atau dari satu zat ke zat lain. Panas dapat berpindah dapat melalui suatu zat perantara
maupun tanpa zat perantara. Zat perantara yang dapat menghantarkan panas disebut
dengan konduktor, sedangkan yang tidak dapat menghantarkan panas disebut dengan
isolator. Perpindahan panas ada tiga cara yaitu perpindahan panas secara radiasi
(pancaran), perpindahan panas secara konduksi (hantaran) dan perpindahan panas
secara konveksi (aliran).
Coba Anda amati ketiga gambar di bawah ini!

Gambar 2. Fenomena transfer panas
(a) ujung sendok yang dipegang terasa panas;
(b) memasak air dalam bejana di atas pemanas api;
(c) menghangatkan diri di dekat api unggun

4

TRANSFER PANAS 1

Menurut Anda, apa yang membedakan dalam mekanisme perpindahan panas dari
ketiga gambar di atas?

Mekanisme atau cara perpindahan panas di atas dapat kita identifikasi dengan
mempelajari materi berikut ini.

1. Mekanisme Perpindahan Panas
a. Perpindahan panas secara konduksi
Perpindahan panas secara konduksi adalah perpindahan kalor pada suatu
zat tanpa disertai dengan perpindahan molekul-molekul zat yang menjadi
perantaranya. Contoh peristiwa memanasnya ujung besi akibat ujung satunya
dipanaskan dengan api. Dalam peristiwa tersebut, molekul-molekul besi tidak
mengalami perpindahan, melainkan hanya menghantarkan kalornya saja.

b. Perpindahan panas secara konveksi
Perpidahan panas secara konveksi ialah perpindahan kalor yang disertai

dengan perpindahan molekul-molekul zat perantaranya. Umumnya peristiwa
perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair atau fluida dan gas.
Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas dari satu tempat ke tempat
lain karena adanya perpindahan fluida, proses perpindahan panas disertai
perpindahan massa. Ada dua jenis konveksi yaitu konveksi paksa dan konveksi
alami.

Konveksi alami ialah perpindahan kalor yang terjadi secara alami akibat
perbedaan massa jenis antara dua benda. Molekul zat yang menerima kalor akan
memuai dan massanya jenisnya menjadi lebih ringan sehingga akan bergerak ke
atas dan akan digantikan oleh molekul zat yang ada diatasnya. peristiwa konveksi
alami terjadi pada saat merebus air. Air yang letaknya dekat dengan api akan
mendapat panas sehingga molekul air akan saling bertumbukan dan massa jenisnya
lebih ringan, kemudian air akan bergerak ke atas dan digantikan oleh air yang ada
di atasnya.

5

TRANSFER PANAS 1
Konveksi paksa ialah konveksi menggunakan peralatan bantuan seperti
pompa atau blower proses.

c. Perpindahan panas secara radiasi
Panas dari matahari tidak dapat melalui atmosfer secara konduksi karena

udara yang terdapat diatmosfer tergolong konduktor yang paling buruk. Kalor dari
matahari juga tidak dapat sampai ke bumi melalui konveksi karena konveksi selalu
diawali dengan pemanasan bumi terlebih dahulu. Selain itu, perpindahan panas
secara konduksi atau konveksi tidak mungkin melalui ruang hampa yang terdapat
diantara atmosfer bumi dan matahari.

Panas dari matahari dapat sampai kebumi melalui ruang hampa tanpa zat
perantara (medium). Perpindahan kalor seperti ini disebur radiasi. Perpindahan
panas dapat melalui ruang hampa karena energi dibawa dalam bentuk gelombang
elektromagnetik. Jadi, radiasi atau pancaran adalah perpindahan energi panas
dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Prinsip-prinsip perpindahan panas selalu digunakan pada alat penukar panas
(Heat Exchanger) di industri, misalnya alat fraksionasi bertingkat pada pengolahan
minyak bumi, furnace, boiler, dan cooling tower.

Dalam perancangan alat penukar panas perlu memperhatikan perhitungan
matematis laju perpindahan panas baik konduksi, konveksi, dan radiasi. Sehingga
perlu dipelajari bagaimana langkah perhitungannya.

6

TRANSFER PANAS 1

2. Hukum Fourier

Gambar 3. Hukum Fourier
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju konduksi panas :
1) Beda suhu antara kedua permukaan (∆T) makin besar beda suhu, makin cepat

perpindahan kalor.
2) Jarak antara kedua permukaan /tebal /panjang (∆x), makin tebal, makin lambat

perpindahan kalor.
3) Luas permukaan (A), makin luas permukaan makin cepat perpindahan kalor.
4) Konduktivitas termal zat (k), merupakan ukuran kemampuan zat

menghantarkan kalor; makin besar nilai k, makin cepat perpindahan kalor.
Rumus hukum Fourier:

7

TRANSFER PANAS 1

Dimana:
qx = laju perpindahan kalor (Watt);
qk = Fluks Panas (Watt/m2)

A

k = konduktivitas thermal, merupakan sifat material (W/m.0C);
A = luas penampang tegak lurus dengan arah laju perpindahan kalor (m2);
dT/dx = beda suhu dalam arah x (0C/m)

Tabel 1. Data Konduktivitas Panas

Bahan Kapasitas Panas (W/mK)
Tembaga murni 386
Aluminium murni 229
164
Duralumin 52
Besi Tempa 48,5
14
Baja 1,0
Stainless Steel
0,85 - 1.4
Kaca 0,55
Concrete/beton
0,35 - 0,7
Air 0,024
Bata
Udara

3. Laju Perpindahan Panas Konduksi pada Bidang Datar Satu Plat

8

TRANSFER PANAS 1

q  k.A T1  T2
x

Dimana:
q = laju perpindahan kalor (Watt);
k = konduktivitas thermal, merupakan sifat material (W/m.0C);
A = luas penampang tegak lurus dengan arah laju perpindahan kalor (m2);
Δx = ketebalan benda (m)
T1 = suhu tinggi (0C)
T2 = suhu rendah (0C)

Contoh Soal 1
Hitung panas yang hilang per m2 luas permukaan suatu dinding insulator yang
terbuat dari papan serat insulator dengan tebal 25,4 mm. Suhu di dalam adalah
352,7 K sedangkan suhu di luar adalah 297,1 K! (Diketahui konduktivitas termal
papan serat insulator, k = 0,048 W/m.K)
Diketahui :

Ketebalan dinding (Δx) = x2 – x1 = 25,4 mm = 0,0254 m
Ditanyakan : q/A = ?
Penyelesaian :

Panas yang hilang pada dinding insulator sebesar 105,1 W/m2 atau laju transfer
panas pada dinding insulator sebesar 105,1 J/m2.s

9

TRANSFER PANAS 1

Contoh Soal 2
Sepotong plat tembaga dengan tebal 30 cm dan luasnya 0,5 m2 mempunyai suhu

di bagian sisi satunya 400ºC sedangkan suhu permukaan yang lainnya 100 ºC.

Konduktivitas termalnya dianggap 300 W/m. ºC. Hitunglah panas yang terjadi

pada plat tembaga tersebut!

Diketahui : = 370 W / m°C ∆T = 400 – 100 = 300 C
k = 0,5 m2 x = 30 cm = 0,3 m
A

Ditanyakan : q = ?

Penyelesaian :

q  k.A T
x

q  300 W .0,5m2. 300C = 150000 W
mC 0,3m

Panas yang terjadi pada plat tembaga tersebut sebesar 150000 W atau 150 W.

4. Laju Perpindahan Konduksi pada Bidang Datar Dua Plat Secara Seri

10

TRANSFER PANAS 1

q  T1  T3
A X A  X B

kA kB

Dimana:

q = laju perpindahan kalor (Watt);

kA = konduktivitas thermal benda A, merupakan sifat material (W/m.0C);
kB = konduktivitas thermal benda B, merupakan sifat material (W/m.0C);
A = luas penampang tegak lurus dengan arah laju perpindahan kalor (m2);
ΔxA = ketebalan benda A (m)
ΔxB = ketebalan benda A (m)
T1 = suhu tinggi (0C)
T3 = suhu rendah (0C)

Contoh Soal

Sebuah tungku tebalnya 0,26 m dengan konduktivitas 1,3 W/mK. Tungku

tersebut akan diinsulasi dengan suatu bahan yang tebalnya 0,173 m dan

konduktivitas kalornya 0,346 W/mK. Suhu tungku dalam 1450°C dan suhu

tungku luar 50°C. Hitunglah jumlah kalor yang hilang per satuan luasnya !

Diketahui :

Tungku ( A ) Insulasi (isolasi) ( B )
∆xA = 0,26 m ∆xB = 0,173 m

kA = 1,3 W /mK kB = 0,346 W /mK

T dalam furnace = 1450°C +273 K = 1723 K

T luar furnace = 50°C +273K = 323 K

Ditanyakan : q = ...... ?

11

TRANSFER PANAS 1

Penyelesaian :

q  T1  T3 q  1400
X A  X B A 0,2  0,5
q  1400
kA.A kB.A A 0,7

q  T1  T3 q  2000 W / m2
A X A  X B A

kA. kB.

q  1723  323
A 0,26  0,173

1,3 0,346

Jumlah kalor yang hilang per satuan luasnya sebesar 2000 W/m2

5. Perpindahan panas konduksi pada bidang yang disusun paralel

Pada gambar diatas, benda dengan permukaan bidang datar yng disusun paralel

dengan bahan yang berbeda, perpindahan panasnya dapat melalui bidang 1,2,3 maka

total laju perpindahan panas merupakan penjumlahan laju perpindahan panas yang

melewati 1 dan penjumlahan laju perpindahan panas yang melewati 2.

q total = q1 +q2 +q3

q total = − + − + − + −

∆ ∆ ∆ ∆



6. Perpindahan panas konduksi pada bidang datar yang disusun seri dan paralel

Laju perpindahan panas melalui dinding berdasarkan beda suhu antara kedua

permukaan dinding.

q total = − ∆
∆ + ∆ + ∆ +


12

TRANSFER PANAS 1
7. Perpindahan panas konduksi pada benda yang berbentuk silinder

Tinjau sebuah dinding silinder radial di mana masing-masing permukaannya
bertemperatur T1 dan T2 Gambar VI.4, dimana T1 lebih besar dari T2. Laju
perpindahan panas konduksi q adalah:

q  kA dT

dr

Untuk mendapatkan laju perpindahan panas, perhatikan silinder infestisimal
dengan jari-jari r dan tebal dr. Luas permukaan pada silider infestisimal
adalah:

A  2.r.L Dengan demikian:

q  2.r.L K dT
dr

Integrasi persamaan di atas dari r1 sampai r2 menghasilkan:

q 2 ( 1− 2)
ln( 21)

8. Perpindahan panas konduksi pada benda yang berbentuk silinder disusun seri
Sebuah silinder yang suhu permukaannya relatif tinggi dapat diisolasi dengan 3
macam bahan isolasi yang disusun seri.

13

TRANSFER PANAS 1
Karena perpindahan panas pada keadaan ajeg, panas yang mengalir melalui setiap
bahan sama dengan perpindahan panas melalui tiga lapisan bahan dan sesuai dengan
rangkaian jalannya perpindahan panas. Hal tersebut dapat dituliskan dalam persamaan:
Q = ( − )

( )+ ( )+ ( )

9. Perpindahan panas konduksi pada benda yang berbentuk bola berongga
Luas permukaan tegal lurus pada arah perpindahan panas yaitu A = 4 π r2
Perpindahan panas konduksi pada benda yang berbentuk bola berongga adalah ;
Q = 4 π k 1 2 ( 1 − 2)

2− 1

E. Forum Diskusi
Diskusikan soal-soal berikut dengan kelompokmu!
1. Sebuah plat tembaga yang tebalnya 1,93 cm mempunyai suhu tetap 400 0 C,
sedangkan suhu permukaan yang sebelah lagi dijaga tetap pada suhu 207 0 C.
Berapa panas yang berpindah melintasi plat tersebut ?
2. Sebuah plat tembaga yang tebalnya 1,93 cm mempunyai suhu tetap 400 0 C dilapisi
dengan lapisan semen/beton setebal 1,57 cm yang mempunyai konduktivitas panas
sebesar 1 W/m.K, dan suhu bagian luar beton adalah 50 0C, maka berapakah panas yang
melintasi kedua lapisan tersebut?

14

TRANSFER PANAS 1

III. PENUTUP
A. Rangkuman
1. Perpindahan panas adalah suatu proses perpindahan energi panas pada suatu
zat atau dari satu zat ke zat lain.
2. Panas dapat berpindah dapat melalui suatu zat perantara maupun tanpa zat
perantara.
3. Zat perantara yang dapat menghantarkan panas disebut dengan konduktor,
sedangkan yang tidak dapat menghantarkan panas disebut dengan isolator.
4. Perpindahan panas ada tiga cara yaitu perpindahan panas secara radiasi
(pancaran), perpindahan panas secara konduksi (hantaran) dan perpindahan
panas secara konveksi (aliran).
5. Perpindahan panas secara konduksi adalah perpindahan kalor pada suatu zat
tanpa disertai dengan perpindahan molekul-molekul zat yang menjadi
perantaranya.
6. Perpidahan panas secara konveksi ialah perpindahan kalor yang disertai
dengan perpindahan molekul-molekul zat perantaranya. Umumnya peristiwa
perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair atau fluida dan gas.
7. Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas dari satu tempat ke
tempat lain karena adanya perpindahan fluida, proses perpindahan panas
disertai perpindahan massa.
8. Perpindahan panas radiasi atau pancaran adalah perpindahan energi panas
dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
9. Prinsip-prinsip perpindahan panas selalu digunakan pada alat penukar panas
(heat exchanger) di industri, misalnya alat fraksionasi bertingkat pada
pengolahan minyak bumi, furnace, boiler, dan cooling tower.
10.Dalam perancangan alat penukar panas perlu memperhatikan perhitungan
matematis laju perpindahan panas baik konduksi, konveksi, dan radiasi.
Sehingga perlu dipelajari bagaimana langkah perhitungannya.
11.Rumus hukum Fourier:

15

TRANSFER PANAS 1

12.Laju perpindahan panas konduksi pada bidang datar satu plat dirumuskan
sebagai :
q  k.A T1  T2
x

13.Laju perpindahan panas konduksi pada bidang datar dua plat secara seri
dirumuskan sebagai

q  T1  T3
A X A  X B

kA kB

B. Tes Formatif
Kerjakan soal di bawah ini dengan tepat!
1. Perhatikan gambar berikut !

Peralatan pada gambar di atas merupakan salah satu aplikasi prinsip
perpindahan panas. Jelaskan mekanisme perpindahan panas dari penggunaan
alat tersebut!

2. Dinding dapur bagian dalam bersuhu 135⁰C mempunyai ukuran 8 m x 4 m,
sedangkan bagian luar bersuhu 35⁰C. Dinding terbuat dari bahan batu bata
tebalnya 76 cm. Hitunglah panas yang hilang tiap jam! (Diketahui harga k =
0,380 kkal/jam m.K)!

3. Dinding sebuah tungku tebalnya 0,32 m dan memiliki harga k sebesar 1,6
W/m ⁰C. Dinding tersebut akan diinsulasi dengan bahan yang nilai k-nya
0,246 W/m ⁰C. Temperatur dinding bagian dalam 1500 ⁰C dan bagian luar
100 ⁰C. Jika kalor yang hilang 4000 W/m2. Tentukan tebal insulasi yang
diperlukan!

4. Pada penentuan konduktivitas panas suatu bahan, suhu diukur pada kedua
permukaan flat slab setebal 25 mm, menghasilkan suhu 318,4 K dan 303,2
K. Fluks panas (q/A) terukur sebesar 35,1 W/m². Hitung konduktivitas panas
(k) dalam W/m.K !

16

TRANSFER PANAS 1
5. Furnace atau tungku pembakaran adalah sebuah perangkat yang digunakan

untuk pemanasan, dapat menggunakan dinding terbuat dari plat stainless
steel dengan isolasi ceramic fiber, atau menggunakan dinding bata tahan api.
Dinding sebuah furnace tebalnya 0,36 m dan konduktivitas panasnya 1,30
W/m.K. Dinding tersebut akan diinsulasi dengan bahan yang konduktivitas
panasnya 0,346 W/m.K agar panas tidak terlalu banyak dilepas keluar. Suhu
bagian dalam 1.450 0C dan suhu bagian luar yang diinginkan adalah 50 0C.
Jika panas yang hilang maksimal 2.000 W/m2, hitunglah tebal insulasi
minimal yang diperlukan!

17

TRANSFER PANAS 1

DAFTAR PUSTAKA

Dr. Budiman Anwar, M.Si. 2019. Asas dan Operasi Teknik Kimia. Jakarta:
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.

Fitriyani Yetti Handayani, Wahid Sujarwo. 2020. Operasi Teknik Kimia Kelas XII.
Malang: PT Kuantum Buku Sejahtera.

Diktat Pembelajaran Operasi Teknik Kimia Kelas XII SMKN 2 Cilegon.

18

TRANSFER PANAS 1

KUNCI JAWABAN TES FORMATIF

1. Peralatan tersebut merupakan kondensor yang digunakan dalam proses distilasi.
Fungsi alat tersebut untuk memisahkan 2 zat cair yang memiliki titik didih
berbeda. Mekanisme perpindahan panas dari penggunaan alat tersebut :
- Terjadi perpindahan panas secara konduksi antara fluida dingin dan fluida
panas melalui dinding pipa anular kondensor.
- Terjadi perpindahan panas secara konveksi di dalam fluida dingin atau fluida
panas yang melalui kondensor.

2. Diketahui :

∆x = 76 cm = 0,76 m

A = 8 m x 4 m = 32 m2

T1 = 135 0C

T2 = 35 0C
∆T = 135 0C - 35 0C

= 100 0C = 100 K

k = 0,380 kkal/jam.m.K

Ditanya : q per jam ?

Penyelesaian :

Cara perpindahan : konduksi pada plat satu lapis

k. A. ∆T
q = ∆x
kkal
0,380 jam. m. K x32 m2x100 K

q = 0,76 m

q = 1.600 kkal/jam.

3. Diketahui :

Tungku (A)
∆xA = 0,32 m
KA = 1,6 W/m.0C

Insulasi (B)
kB = 0,246 W/m.0C
T1 (dalam) = 1.500 0C
T2 (luar) = 100 0C
q/A = 4.000 W/m2

Ditanya :
∆xB ?

Penyelesaian :

Cara perpindahan : konduksi pada plat dua lapis
= 1− 3

∆ +∆

19

TRANSFER PANAS 1

∆ + ∆ = 1− 3



0,32 ∆xB 1.500 − 100
1,6 + 0,246 = 4.000

0,2 + ∆xB = 0,35
0,246

∆xB = 0,15 x 0,246

∆xB = 0,0369 m

4. Diketahui : ∆x = 25 mm = 25 x 10-3 m

T1 = 318,4 K

T2 = 303,2 K
q
A = 35,1 W/m2

Ditanya : nilai konduktivitas bahan (k)?

Penyelesaian :
∆T = 318,4 K – 303,2 K

= 15,2 K

= ∆

∆

W k x 15,2 K
35,1 m2 = 0,025 m

35,1 W/m2x0,025 m
k = 15,2 K

877 x 10−3W/m
k = 15,2 K = 0,058 W/mK

5. Diketahui :

Dinding tungku/furnace (A) = ∆xA = 0,26 m
kA = 1,30 W/m.K

Insulasi (B) = kB = 0,346 W/m.K
T1 (bagian dalam) = 1.450 0C
T3 (bagian luar) = 50 0C


= 2.000 /

Ditanya : tebal insulasi minimal yang diperlukan ?

Penyelesaian :
∆
= +

= ∆ = 0,26 = 0,2
1,30 /

20

TRANSFER PANAS 1

= ∆ =
0,346 /

∆T = 1.450 0C – 50 0C

= 1.400 0C = 1.400 K

2.000 / = 1.400

0,2 +
0,346 /

1.400
(0,2 + 0,346 / ) = 2.000

= 0,7 - 0,2
0,346 /

= 0,5

x = 0,5 x 0,346

= 0,173 m

21