DISTRIBUSI TEMPERATUR (Titin)

DISTRIBUSI TEMPERATUR PADA PELAT PERSEGI

Tugas :

Melakukan analisa distribusi temperature pada pelat berbentuk persegi dengan menggunakan aplikasi EES (Engineering Equation Solver). Analisa ini bertujuan untuk mengetahui distribusi suhu yang ada pada pelat.

1. Pendahuluan

Panas mengalir dari benda bertemperatur lebih tinggi ke benda bertemperatur lebih rendah. Laju perpindahan panas yang melewati benda padat sebanding dengan gradien temperatur atau beda temperatur persatuan panjang. Misalkan suatu lempeng logam yang panjang dan lebar dengan temperatur bagian bawah T1 dan temperature bagian atas T2 dan ketebalan d maka laju aliran panas per satuan luas melalui lempeng tersebut adalah (T2−T1)/d. Laju perpindahan panas per satuan luas ke atas melewati lempeng logam adalah Q sebesar :

Dari pers.(1) jelas bahwa jika sistem berada pada keadaan tunak maka kita hanya perlu melakukan integrasi pada persamaan itu dan mensubstitusi untuk memecahkan persoalan. Namun jika temperature berubah menurut waktu maka persoalannya menjadi lebih rumit. Permasalahan yang mengandung waktu sebagai variable bebas biasanya termasuk dalam persamaan parabola.

Komputasi numerik adalah suatu penyelesaian yang banyak digunakan untuk menganalisis desain dan optimasi desain. Dalam komputasi numerik parameter input dan algoritma adalah hal yang sangat penting. Pada tugas kali ini akan digunakan metode finite different untuk penyelesain masalah distribusi temperature pada logam.

2. Penyelesaian dengan EES

Pada penyelesaian ini diselesaikan dengan menggunakan two-dimensional steady state untuk distribusi suhu pada plat persegi. Dalam penyelesaian masalah diperlukan suatu kondisi batas yang merupakan angka awal yang akan digunaan dalam perhitungan mathematic modelling. Berikut adalah kondisi batas yang akan digunakan dalam penyelesaian masalah ini :

Kondisi batas :

1.Jumlah nodal N=25

2. Panjang sisi = 5 m

3.Temperatur sebelah kiri 50 C

4. Temperatur sebelah kanan adiabatik

5. Temperatur bagian bawah 50 C

6. Temperatur bagian atas 0 C

Finite Difference merupakan salah satu metode yang digunakan untuk mengetahui distribusi temperature pada sebuah pelat (geometri) suatu benda yang diberi energy panas dari setiap sisi benda tersebut. Adapun persamaan konduksi 2D yang digunakan adalah sebagai berikut :

Berdasarkan persamaan tersebut akan dilakukan perhitungan dengan menggunakan aplikasi EES (Engineering Equation Solver) sebagai berikut :

Gambar 1. Persamaan dalam EES

Setelah dirunning dan diplot akan diperoleh data sebagai berikut :

Gambar 2. Hasil running data

Gambar 3. Contour plot data

Hasil perhitungan temperatur menunjukkan bahwa panas terpusat di bagian tengah benda atau dengan kata lain makin ke tengah bagian benda/logam tersebut temperatur makin meningkat. Hal ini sesuai dengan teori yaitu mengikuti fungsi parabolik. Dan temperatur makin menurun sebagai fungsi dari waktu karena adanya perpindahan panas ke bagian benda lain

3. Kesimpulan

Dari hasil penelitian ini diperoleh kenyataan bahwa distribusi temperatur pada benda/objek penelitian sesuai dengan teori yaitu mengikuti fungsi parabolik dengan temperatur maksimum berada di bagian tengah benda dan temperatur berubah terhadap waktu. Perubahan ini menunjukkan adanya perpindahan energi atau perpindahan panas ke bagian lain benda.