Hambatan Termal (Thermal Resistance)

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna
dalam file pdf: Hambatan Termal (Thermal Resistance)

I. Fluks Kalor (Heat Flux)

Fluks Kalor (Heat Flux) didefiniskan sebagai besarnya laju anutan kalor pada luas penampang anutan kalor. Secara matematis sanggup dituliskan sebagai berikut:

dimana q ialah fluks kalor, adalah laju anutan kalor, & A adalah luas penampang anutan kalor. Oleh sebab itu fluks kalor untuk perpindahan kalor secara konduksi pada benda yg mempunyai luas penampang seragam searah dengan perpindahan kalor sanggup dituliskan menjadi:

Gambar 1. Perpindahan Kalor Konduksi

Dimana k ialah konduktifitas termal, ΔT adalah perbedaan temperatur, & L adalah tebal bahan2. Untuk perpindahan kalor secara konveksi sanggup dituliskan menjadi:

Gambar 2. Perpindahan Kalor Konveksi

dimana h ialah koefisien konveksi & ΔT ialah perbedaan temperatur antara fluida dengan benda.

II. Analogi Rangakaian Listrik

Fenomena perpindahan kalor sering kali dianalogikan dengan fenomena anutan listrik pada sebuah hambatan. Jika ada beda potensial antara kedua ujung kendala listrik maka arus istrik akan mengalir dengan mengkuti aturan Ohm, yaitu:

dimana I adalah arus listrik yg mengalir (A), ΔV adalah beda potensial (V), & R_total ialah kendala listrik (Ω). Jika beberapa kendala listrik yg tersusun secara seri maka kendala listrik totalnya ialah

Se&gkan bila tersusun secara paralel, maka kendala listrik totalnya ialah

Dalam rangkaian listrik, arus sanggup mengalir sebab a&ya beda potesial (tegangan). Se&gakan dalam perpindahan kalor, kalor sanggup mengalir sebab a&ya perbedaan temperatur. Oleh risikonya beda potensial sanggup menganalogikan beda temperatur. Se&gkan kendala listrik sanggup menganalogikan kendala termal.

Hambatan Kalor pada Selubung Bangunan

Fenomena perpindahan kalor sering kali dianalisis di bi&g bangunan & bi&g pendingin elektronik. Istilah kendala termal pada kedua bi&g ini sedikit berbeda sebab pada bi&g bangunan biasanya selubung bangunan (dinding & atap) mempunyai luas penampang yg sama untuk lapisan penyusunnya. Contohnya adalah sebuah dinding yg terdiri dari lapisan semen, watu bata, & lapisan semen mempunyai luas penampang yg sama. Oleh sebab itu fluks kalor dianalogikan sebagai arus listrik sehingga flux kalor sanggup dituliskan menjadi:

dimana kendala kalor untuk konduksi ialah& untuk konveksi:

Hambatan Kalor pada Pendingin Elektronik

Se&gkan dalam bi&g pendingin elektronik, luas penampang masing-masing komponen berbeda. Contohnya bila sebuah prosesor yg ditempelkan heat sink sebagai pendingin maka luas penampang prosesor & heat sink sering kali berbeda. Oleh sebab itu laju anutan kalor dianalogikan sebagai arus listrik sehingga persamaan perpinahan kalornya menjadi:

dimana kendala kalor untuk konduksi ialah& untuk konveksi menjadi

Jika terdapat beberapa lapisan bahan2 / komponen dalam suatu sistem maka perhitungan kendala termal totalnya sanggup dihitung dengan cara yg sama dengan kendala listrik pada rangkaian listrik.