Basic overview of air compressor thermodynamics
21 April, 2022
To better understand the physics of air compressor thermodynamics and heat generation, this article discusses the main principles and two gas laws.
Cara Panas Berpindah
Perpindahan panas adalah konsep dasar dalam termodinamika, yang penting untuk memahami berbagai proses industri, termasuk sistem udara bertekanan.
Melanjutkan artikel kami tentang pengantar termodinamika, artikel ini membahas tiga jenis utama perpindahan panas: konduksi, konveksi, dan radiasi, serta perannya dalam aplikasi yang berbeda.
Perpindahan panas dapat dilakukan dalam tiga cara:
Konduksi
Konveksi
Radiasi
Dalam situasi sebenarnya, perpindahan panas dilakukan secara bersamaan, tetapi tidak dengan tiga cara tersebut sekaligus.
Panas selalu mengalir dari tempat panas ke tempat dingin: Ini adalah prinsip dasar termodinamika yaitu panas secara alami mengalir dari tempat dengan suhu lebih tinggi ke tempat dengan suhu lebih rendah.
3 Jenis Perpindahan Panas
Konduksi
Konduksi adalah perpindahan panas melalui material padat. Perpindahan ini terjadi ketika molekul-molekul dalam suatu zat bergetar dan menyalurkan energi ke molekul-molekul tetangga. Proses ini sangat penting dalam banyak aplikasi industri yang memerlukan material untuk menyalurkan panas secara efisien.
Contoh Konduksi: Menyentuh batang logam yang telah dipanaskan di satu ujung. Panas tersalurkan melalui batang ke tangan Anda.
Konveksi
Konveksi adalah pemindahan panas melalui gerakan cairan (zat cair atau gas). Perpindahan panas jenis ini sangat penting dalam sistem yang mengharuskan pergerakan cairan untuk mendistribusikan panas secara merata.
Contoh Konveksi: Merebus air. Panas dari kompor menyebabkan air di bagian bawah menjadi kurang padat dan naik, sementara air dingin turun.
Radiasi
Radiasi adalah perpindahan panas melalui gelombang elektromagnetik. Tidak seperti konduksi dan konveksi, radiasi tidak memerlukan media dan dapat terjadi melalui ruang hampa.
Contoh Radiasi: Panas dari matahari menghangatkan wajah Anda atau api yang membakar marshmallow. Energi matahari mengalir melalui ruang hampa dan menghangatkan benda di Bumi.
Rumus Konduktivitas Termal dan Perpindahan Panas
Rumus Konduktivitas Termal
Konduktivitas termal adalah ukuran kemampuan material untuk memanaskan. Rumusnya adalah:
Q = λ * A * t * (Δ T / Δ x)
dengan:
- Q adalah panas yang dipindahkan (J),
- λ adalah koefisien konduktivitas termal (W/m*K),
- A adalah area aliran panas (m2),
- t adalah waktu (detik),
- ΔT adalah perbedaan suhu (K),
- Δx adalah jarak (m).
Rumus Perpindahan Panas untuk Konveksi
Rumus untuk perpindahan panas konveksi adalah:
Q = - j * A * t * Δ T
dengan:
- Q adalah perpindahan panas (J),
- j adalah koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2*K),
- A adalah luas permukaan (m2),
- t adalah waktu (detik),
- ΔT adalah perbedaan suhu antara permukaan dan cairan (K).
Tanda negatif menunjukkan bahwa perpindahan panas terjadi dari suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah.
Rumus Perpindahan Panas Radiasi
Rumus untuk perpindahan panas konveksi adalah:
Q = - k * A * t * Δ T
dengan:
- Q adalah total panas yang dipancarkan (J),
- k adalah koefisien perpindahan panas (W/m2*K),
- A adalah areanya (m2),
- t adalah waktu (dtk),
- ΔT adalah perbedaan suhu (dingin-panas) (K).
Selisih suhu rata-rata logaritmik (LTMD) di Heat Exchangers
Perpindahan panas dalam penukar panas pada setiap titik merupakan fungsi perbedaan suhu yang berlaku dan koefisien perpindahan panas total. Ini memerlukan penggunaan selisih suhu rata-rata logaritmik Өm daripada aritmetika linear ΔT.
Rumus untuk Selisih Suhu Rata-rata Logaritmik (LMTD) adalah:
Өₘ = Ө₁ - Ө₂ / ln ( Ө₁ / Ө₂ )
dengan:
- Өₘ adalah Selisih Suhu Rata-rata Logaritmik (K),
- Ө₁ adalah perbedaan suhu antara dua cairan pada satu ujung penukar panas (⁀1),
- Ө₂ adalah perbedaan suhu antara dua cairan pada ujung lain penukar panas (⁀2),
- ln menandakan logaritmik alami.
Aplikasi Perpindahan Panas dan Pemulihan Panas
Perpindahan panas dan pemulihan panas sangat penting di berbagai industri, termasuk manufaktur, otomotif, dan energi. Perpindahan panas melibatkan pergerakan panas dari satu tempat ke tempat lain, sedangkan pemulihan panas berfokus pada penangkapan dan penggunaan kembali limbah panas.
Manufaktur
Dalam manufaktur, perpindahan panas yang efisien sangat penting untuk penempaan logam, pencetakan plastik, dan produksi kimia. Pengelolaan termal yang benar memastikan kualitas produk dan mengurangi konsumsi energi. Di sisi lain, sistem pemulihan panas menangkap limbah panas dari proses-proses tersebut dan menggunakannya kembali di tempat lain di fasilitas, seperti pemanasan bahan mentah atau pemanasan ruangan.
Otomotif
Di industri otomotif, perpindahan panas sangat penting untuk pendinginan mesin, kontrol iklim, dan manajemen baterai kendaraan listrik. Sistem termal yang efektif meningkatkan kinerja dan ketahanan kendaraan dengan memindahkan panas secara efisien dari komponen penting. Sementara itu, sistem pemulihan panas dapat menangkap panas yang dihasilkan oleh mesin dan sistem pembuangan untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar atau menyuplai daya ke sistem kendaraan tambahan.
Energi
Dalam sektor energi, perpindahan panas merupakan kunci pembangkit listrik, baik melalui bahan bakar fosil tradisional maupun sumber terbarukan seperti matahari dan angin. Sistem pertukaran panas yang efisien memaksimalkan keluaran energi dan meminimalkan limbah. Di sisi lain, pemulihan panas melibatkan upaya menangkap limbah panas dari proses pembangkit daya dan menggunakannya untuk tujuan lain, seperti pemanasan wilayah atau pembangkit daya tambahan melalui sistem kombinasi panas dan daya/Combined Heat and Power (CHP).
Solusi udara dan gas untuk produsen pengisi daya kendaraan listrik (EV)
![Steker pengisi daya kendaraan listrik dengan layar digital]()
Solusi udara dan gas untuk produsen pengisi daya kendaraan listrik (EV)
Pelajari tentang produksi baterai kendaraan listrik (EV)
![Ebook Produksi Baterai Kendaraan Listrik (EV)]()
Pelajari tentang produksi baterai kendaraan listrik (EV)
Perpindahan Panas dalam Sistem Udara Bertekanan
Menghasilkan Panas Selama Kompresi
Selama proses kompresi, tekanan udara dan suhu meningkat. Panas ini harus dikelola untuk menjaga efisiensi sistem dan mencegah kerusakan.
Pentingnya Pendinginan Udara Bertekanan
Panas yang tidak terkendali dalam sistem udara bertekanan dapat menyebabkan kerusakan peralatan, berkurangnya efisiensi, dan kondensasi kelembapan. Mendinginkan udara bertekanan sangat penting untuk mencegah masalah ini.
Menggunakan Panas untuk Peralatan Tambahan
Panas yang dihasilkan dalam sistem udara bertekanan dapat digunakan pada peralatan tambahan seperti dryer dan tangki dryer, yang meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan.
Pemulihan panas
Pemulihan panas melibatkan penangkapan dan penggunaan kembali limbah panas yang dihasilkan selama kompresi. Proses ini mengurangi konsumsi energi, menurunkan biaya pengoperasian, dan meningkatkan keberlanjutan dengan meminimalkan pemborosan energi.
Manfaat Pemulihan Panas:
Berkurangnya Konsumsi Energi: Penggunaan limbah panas mengurangi ketergantungan pada sumber panas eksternal.
Biaya Operasi Lebih Rendah: Hemat energi berarti pengeluaran operasional lebih rendah.
Dalam video ini, kita akan mempelajari pemulihan panas kompresor. Tahukah Anda bahwa sebagian besar energi listrik yang dikonsumsi oleh kompresor berubah menjadi panas sering kali terbuang?
Dengan sistem pemulihan energi, kita dapat memanfaatkan panas berlebih ini untuk memanaskan, mengeringkan, atau menghasilkan air panas untuk tugas-tugas seperti mandi dan proses industri seperti pembersihan botol dan tempering cokelat.
Ingin tahu lebih banyak tentang pemulihan energi untuk bisnis Anda? Memahami berbagai jenis perpindahan panas sangat penting untuk berbagai aplikasi industri, termasuk sistem udara bertekanan. Dengan mengelola dan memanfaatkan panas secara efektif, industri dapat meningkatkan efisiensi dan mengurangi biaya. Pelajari selengkapnya di eBook kami.
Untuk informasi lebih lanjut mengenai pemulihan panas dan solusi hemat energi lainnya, kunjungi halaman pemulihan panas kami.
Pertanyaan Umum dan contoh perpindahan panas dalam kehidupan sehari-hari
Apa saja tiga jenis perpindahan panas?
Tiga jenis perpindahan panas adalah konduksi, konveksi, dan radiasi. Konduksi adalah perpindahan panas melalui kontak langsung antar material, seperti terlihat ketika batang logam menyebarkan panas di keseluruhan permukaannya.
Mengapa panas mengalir dari tempat panas ke tempat dingin?
Aliran panas dari tempat panas ke tempat dingin digerakkan oleh hukum kedua termodinamika, yang menyatakan bahwa entropi, atau gangguan, cenderung meningkat dalam sistem yang terisolasi.
Bagaimana cara panas berpindah melalui konduksi?
Panas dipindahkan oleh konduksi melalui kontak langsung antar molekul dalam material padat.
Bagaimana cara panas berpindah melalui konveksi?
Panas dipindahkan melalui konveksi dengan menggerakkan cairan, menyalurkan panas secara merata.
Bagaimana cara panas berpindah melalui radiasi?
Panas dipindahkan dengan radiasi melalui gelombang elektromagnetik, tanpa memerlukan media.
Apa contoh perpindahan panas konduksi?
Contoh konduksi adalah sendok logam menjadi panas dari gagang hingga ujungnya saat ditaruh di dalam cairan panas.
Apa contoh perpindahan panas konveksi?
Contoh konveksi adalah sirkulasi udara hangat dalam ruang berpemanas.
Apa saja contoh-contoh perpindahan panas radiasi?
Contoh radiasi meliputi kehangatan dari perapian dan panas dari matahari.
Jenis perpindahan panas seperti apa yang terlibat dalam perebusan air?
Air mendidih melibatkan konveksi, yaitu panas menyebabkan air bersirkulasi dan memindahkan panas.
Jenis perpindahan panas seperti apa yang dapat terjadi melalui ruang hampa?
Radiasi dapat terjadi melalui ruang hampa, karena tidak memerlukan media.
Tipe perpindahan panas apa yang memindahkan panas matahari?
Matahari memindahkan panas ke bumi melalui radiasi.
Tipe perpindahan panas apa yang digunakan dryer?
Dryer biasanya menggunakan konveksi untuk memindahkan panas dan mengeringkan material.
Jenis perpindahan panas apa yang digunakan microwave?
Microwave menggunakan radiasi untuk memindahkan panas dan memasak makanan.
Proses kimia apa yang terjadi saat memanggang marshmallow?
Jika marshmallow dipanggang, perpindahan panas melalui radiasi dapat menyebabkan perubahan kimia. Gula mengalami karamelisasi dan reaksi Maillard, menghasilkan molekul air yang menguap dan meninggalkan karbon, menghasilkan bagian luar yang menghitam dan renyah. Kombinasi reaksi kimia ini menghasilkan marshmallow panggang dengan rasa dan tekstur yang khas.
Artikel terkait
Changes in State for Gases
18 Februari, 2022
To understand the workings of compressed air, a basic introduction to physics can come a long way. Learn more about thermodynamics and how they are vital in understanding how air compressors work.
Gas Flow Through Pipes and Throttling
4 Agustus, 2022
To understand the workings of compressed air, a basic introduction to physics can come a long way. Learn more about thermodynamics and how they are vital in understanding how air compressors work.