Irawan, Bambang (2013) Model Matematik Proses Peleburan Benda Padat Bercelah. Doctor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Penelitian disertasi ini tentang peleburan benda padat yang dipengaruhi adanya celah pada benda. Celah selalu hadir diantara dua benda yang saling menempel. Udara atau gas yang mengisi celah menghambat perpindahan panas dan menyebabkan tahanan kontak. Beda suhu antara permukaan dua benda kontak sangat penting untuk diketahui tapi sulit diukur. Dengan metode numerik perpindahan panas konduksi satu dimensi, beda suhu pada permukaan celah dua benda bisa diketahui tanpa harus mengetahui kekasaran permukaan, keelastisan bahan dan tekanan kontak. Dalam perhitungan dipakai bahan polipropelyne, batu kapur, baja, dan tembaga serta gas pada celah adalah udara. Hasil perhitungan numerik menunjukkan bahwa penurunan suhu tergantung dari sifat benda yang saling menempel, seperti konduksi panas, massa jenis, dan panas jenis bahan. Semakin besar beda suhu antara sisi tempat panas masuk ke benda dan sisi tempat panas keluar benda semakin besar beda suhu pada celah. Semakin besar nilai k benda padat semakin kecil beda suhu pada celah dan suhu pemanasan benda semakin cepat mencapai maksimum. Setelah suhu benda mencapai maksimum beda suhu pada celah berfluktuasi, naik turun secara periodik dengan amplitudo semakin lama semakin membesar. Semakin besar nilai k frequency fluktuasi beda suhu pada celah semakin tinggi dan bahkan pada nilai k yang sangat tinggi beda suhu pada celahcenderung menjadi negatif. Konduktifitas panas (k) lebih tinggi akan menyebabkan kecepatan meleburnya bahan semakin cepat, Sifat yang menghambat kecepatan peleburan adalah panas laten (C L ) dan massa jenis ( ρ ), semakin tinggi (C L ) panas yang dibutuhkan untuk peleburan semakin besar dan begitu juga semakin besar massa jenis benda akan semakin besar energi untuk meleburnya. Kebutuhan tambahan energi saat melewati celah tergantung dari nilai konduktifitas bahan, semakin kecil nilai k akan semakin besar kebutuhan energi untuk melintas celah. Semakin besar nilai Stefan akan semakin besar nilai beda kecepatan peleburan Δ u. Semakin besar beda suhu antara suhu masuk To dengan suhu lebur T m maka kecepatan peleburan u semakin cepat, begitu juga nilai Δ u semakin besar dan beda waktu Δ t semakin kecil. Perlu t ambahan energi pada perpindahan panas konduksi karena adanya celah, besarnya energi tambahan sebesar E` s-celah = (t b /t pemanasan )E`` s-total + ρ g .L.C g (T–T s ) celah dan saat melebur melewati celah gas energi tambahan yang dibutuhkan E`` s-l-celah = (t b /t pemanasan ). E`` total + ρ g .L.C g (T – T s ).
English Abstract
Gaps are always present in the contact surfaces of two solid material. Air trapped in the gaps inhibit heat transfer and causes the contact resistance. Temperature difference between the contact surfaces is very important in many practical applications, however, it is difficult to be measured. In this study, the temperature difference in the gap is estimated by numerical methods of one-dimensional conduction heat transfer without taking into account the surface roughness, elasticity of the material, and the contact pressure. The numerical methods is used to estimate the gap temperature difference in the contact surface of thermoplastic types of polypropylene material, limestone, steel, and copper. The results show that the temperature difference in the gap depends on the properties of the contact material and the air, such as thermal conductivity, density, and specific heat. The larger the thermal conductivity of solid material the lower the temperature difference in the gap and the shorter the transient time for the gap temperature difference to reach its maximum. Once it becomes maximum, the temperature difference in the gap fluctuated periodically with the amplitude becoming increasingly larger. The greater the value of thermal conductivity the higher the fluctuation frequency of the temperature difference in the gap and the temperature difference tends to be negative at very high thermal conductivity. The greater the value of thermal conductivity (k) the higher the velocity of melting Properties that inhibit speed is the latent heat of fusion ( C L ) and density ( ρ), the higher ( C L ) heat required for smelting getting bigger and so is the greater density of objects will be more energy for melting . The need for additional energy as it passes through the gap depends on the value of conductivity material , the smaller the value of k will be greater need for energy to cross the gap . The greater of Stefan number the value of smelting velocity difference Δu will be greater . The greater of temperature difference between the inlet temperature To to the melting temperature T m the speed of the smelting u faster , as well as the greater value of Δu and melting time difference dt is to be smaller . There needs to a dditional specific energy conduction heat transfer due to a gap is equal to E` s-celah = (t b /t pemanasan )E`` s-total + ρ g .L.C g (T–T s ) celah and for smelting as it passes through the gas gap is equal to `
| Item Type: | Thesis (Doctor) |
|---|---|
| Identification Number: | DES/671.24/IRA/m/061307523 |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 671 Metalworking Processes and primary metal products > 671.2 Founding (casting) |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik |
| Depositing User: | Endro Setyobudi |
| Date Deposited: | 23 Apr 2014 13:56 |
| Last Modified: | 23 Apr 2014 13:56 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/161348 |
Actions (login required)
 |
View Item |