Mechanical Engineering Ismanto Alpha's

Perpindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi pasti terjadi pada keseluruhan alat penukar kalor, walaupun analisis perpindahan panas yang paling berpengaruh pada kolektor surya adalah radiasi akan tetapi perpindahan panas konduksi dan konveksi juga berperan penting dalam perancangan kolektor surya.
1. Konduksi adalah perpindahan energi dari energi yang besar keenergi yang lebih kecil dari partikel material dalam interaksi antara partikel tersebut. Dari serentetan percobaan sederhana. Fourier telah memberikan sebuah modelmatematika untuk proses ini. Dalam hal satu dimensi, model matematika tersebut adalah :



dengan : A = luas penampang
ΔT = beda suhu
Δx = beda jarak (panjang )
k = konduktivitas (daya hantar) panas

Daya hantar termal adalah karakteristik dari bahan dan perbandingan k/Δx dikenal dengan sebutan konduktansi atau hantaran termal. Elektron bebas didalam struktur logam juga mempertinggi daya hantar termalnya. Penghantar listrik yang baik biasanya juga sebagai penghantar panas yang baik.
2. Konveksi
Perpindahan panas konveksi dibagi menjadi dua menurut asal alirannya. Konveksi paksa ketika aliran disebabkan oleh gaya luar, seperti kipas, pompa, atau angin. Dan konveksi alami dimana alirannya disebabkan oleh gaya apung, ini terjadi karena perbedaan kerapatan karena variasi temperatur fluida . Newton pada tahun 1701, telah menjelaskan secara matematik sebagai berikut :

3. Radiasi
Radiasi termal adalah proses perpindahan panas melalui gelombang elektormagnetik yang dapat dibawa sampai jarak yang sangat jauh tanpa memerlukan interaksi dengan medium [Raldi Artono, 2002]. Bila densitas energi diintegrasikan sepanjang seluruh panjang gelombang. Maka energi total yang dipancarkan sebanding dengan pangkat empat suhu absolut.
Ebb= σT4
Persamaan ini disebut hukum stefan-boltzmann. Ebb ialah energi yang diradiasikan persatuan waktu dan persatuan luas radiator ideal dan σ ialah konstanta stefan-boltzmann( 5,669 x 10-5 W/m2. K4). Bila Ebb dalam watt per meter persegi, maka T adalah derajat K. Subskripp bb dalam persamaan menandakan disini radiasi dari benda hitam(blackbody). Hal ini radiasi benda hitam karena bahan yang mematuhi hukum ini tampaknya hitam dimata: benda hitam karena tidak memantulkan radiasi. Jadi benda hitam ialah juga benda yang menyerap seluruh radiasi yang menimpanya. Ebb disebut daya emisi (emissive power) benda hitam.

Permukaan dari benda hitam adalah permukaan yang paling ideal dan mempunyai sifat-sifat:
1. Benda hitam menyerap semua radiasi yang datang tanpa melihat panjang gelombang dan arah datangnya sinar(bersifat diffuse)
2. Pada semua temperatur dan panjang gelombang yang diijinkan tidak ada permukaan yang dapat menghasilkan energi yang lebih banyak daripada benda hitam.
3. Walaupun emisi radiasi yang dihasilkan oleh benda hitam adalah fungsi dari panjang gelombang dan temperatur tetapi tidak tergantung kepada arah datangnya sinar.