Koefisien perpindahan panas adalah konsep dalam fisika dan termodinamika yang merinci bagaimana dan seberapa mudah energi panas berpindah dari satu bahan ke bahan lainnya. Dalam banyak kasus, panas paling mudah dipindahkan saat materi pokok bergeser dari padat ke cair ke gas; panas juga dapat berpindah dari fluida ke gas atau atau sebaliknya, seperti halnya udara dingin di atas danau yang hangat. Panas akan selalu mengalir dari panas ke dingin untuk bahan yang bersentuhan langsung, dan koefisien transfer adalah salah satu cara untuk menyatakan pergeseran ini secara nyata dan dalam istilah matematis. Ini adalah konsep penting bagi produsen dan pembangun di banyak industri. Ini membantu para insinyur merancang panci masak yang lebih baik, misalnya, dan membantu membuat mesin dan hal-hal seperti mesin pembakaran di mobil lebih aman; itu juga digunakan untuk membuat isolasi di rumah dan kantor lebih efisien. Menetapkan dasar-dasar koefisien biasanya cukup mudah, tetapi spesifik tentang bagaimana rumus intinya bekerja dan berlaku untuk mengubah skenario termodinamika bisa agak rumit.
Dasar-dasar Perhitungan
Secara kuantitatif, koefisien adalah fungsi dari dua bahan yang bersentuhan; suhu masing-masing, yang menentukan kekuatan pendorong; dan faktor-faktor yang meningkatkan atau mengurangi perpindahan panas, seperti konveksi atau pengotoran permukaan, masing-masing. Rubrik perhitungan standar biasanya dinyatakan sebagai h = q / t, di mana “h” adalah koefisien perpindahan panas keseluruhan, “q” adalah jumlah panas yang ditransfer per satuan luas, dan “∆t” adalah perbedaan suhu antara permukaan yang bersebelahan atau permukaan yang bersangkutan.
Ada juga persamaan untuk menentukan jumlah panas yang dipindahkan per satuan luas, per derajat perbedaan suhu antara dua bahan yang berdekatan, dan per periode waktu yang dapat membantu mempengaruhi rumus yang lebih mendasar. Perhitungan untuk ukuran peralatan industri, seperti pemanas dan penukar panas, biasanya menyelesaikan perpindahan panas per jam karena kapasitas produksi pabrik biasanya ditentukan per jam.
Memahami Koefisien Keseluruhan
Koefisien perpindahan panas keseluruhan, seperti yang sering digunakan dalam persamaan penukar panas, perlu mempertimbangkan sejumlah faktor. Misalnya, dalam skenario mesin uap, uap jenuh pada suhu tertentu, antarmuka uap ke tabung, konduktivitas melalui dinding tabung, antarmuka ke cairan di dalam tabung seperti minyak, dan suhu minyak yang masuk semua akan membutuhkan untuk dipertimbangkan. Informasi dari faktor-faktor ini dapat membantu menentukan seberapa besar penukar panas yang dibutuhkan, dan strategi desain dan material apa yang paling berhasil.
Pentingnya Manufaktur
Koefisien ini selalu dipertimbangkan saat merancang peralatan yang secara khusus dimaksudkan untuk mentransfer panas — atau untuk tidak mentransfer panas. Panci masak, sirip pendingin pada mesin sepeda motor, meniup sesendok sup yang terlalu panas, atau satu orang menghangatkan tangan dingin orang lain adalah contoh peningkatan koefisien perpindahan panas. Kontributor tunggal terbesar untuk koefisien transfer yang lebih baik, mengingat kendala material, adalah gerakan cepat fase fluida komponen. Meniup udara melalui radiator, menginduksi aliran turbulen dalam penukar panas, atau udara yang bergerak cepat dalam oven konveksi mempengaruhi koefisien transfer yang jauh lebih tinggi daripada kondisi diam. Ini karena lebih banyak molekul untuk menyerap panas yang disajikan ke permukaan panas dalam waktu yang lebih singkat.
Peran dalam Isolasi dan Konstruksi Secara Lebih Umum
Di sisi lain, pencarian insulasi yang sangat efektif juga mempertimbangkan perpindahan panas yang dihitung dari masing-masing antarmukanya. Isolasi penting untuk segala macam hal, termasuk lemari es dan freezer, pendingin piknik, pakaian musim dingin, dan rumah hemat energi. Ruang udara mati, rongga dalam busa, dan bahan dengan konduktivitas rendah semuanya membantu memberikan insulasi.