Pendahuluan 12/20/2012. Pembakaran adalah suatu reaksi kimia yang terjadi antara 2 komponen yang menghasilkan panas dan sinar/cahaya

Transkripsi

1 Pendahuluan 1. Pendahuluan Umum Tentang Pembakaran Pembakaran adalah proses/produksi aktivitas untuk menghasilkan panas. misalnya: - pemanas air - oven pada industri - motor pembakaran dalam - turbin gas dll Pembakaran adalah suatu reaksi kimia yang terjadi antara 2 komponen yang menghasilkan panas dan sinar/cahaya Maka ada bahan yang dapat terbakar Misal: - metal dalam bentuk filamen dalam udara - tepung misal gas chlore (Cl) Suatu bahan dapat terbakar hanya Jika sebelumnya diletakkan di atas suhu minimal,disebut sebagai suhu pembakaran Contoh Suhu-Suhu Pembakaran Yang dapat dibakar Suhu pembakaran a. Hidrogen 550 b. CO 300 c. Metana 650 d. Hidrokarborant berat e. Karbon 700 f. Karbon tanah 325 g. Karbon kayu 360 1

2 Bahan bakar cair harus diubah bentuknya menjadi bentuk kecil-kecil (halus) memperluas kontak dengan oksigen, sebelum ditempatkan dalam ruang yang mempunyai suhu pembakaran/cukup tinggi Bahan bakar padat juga harus dibentuk dalam ukuran kecil sebelum dilakukan pembakaran. Kalau tidak, akan terjadi proses gasifikasi pembakaran segera. Bahan bakar industri selalu mengandung C, H, S Reaksi kimia ditetapkan pada reaksi berikut: C + O 2 CO kcal H 2 + ½ O 2 H 2 O kcal Biasanya pembakaran karbon terjadi dalam 2 tahap C + ½ O 2 CO kcal (a) S + O 2 SO kcal CO + ½ O 2 CO kcal (b) panas hasil pembakaran 2

3 Reaksi ke-a disebut sebagai reaksi tidak lengkap, sedang reaksi C + O 2 CO (reaksi lengkap) Suhu hasil pembakaran bergantung pada: 1. Komposisi bahan kimia yang dibakar 2. Jumlah udara yang disertakan 3. Suhu udara 4. Suhu bahan pada saat pembakaran Catatan: jumlah udara harus mendekati jumlah teori Kesimpulan 1. Pembakaran terjadi jika ada bahan yang dapat dibakar. 2. Memerlukan oksigen 3. Menempatkan bahan yang dibakar di atas suhu pembakaran 4. Oksigen yang diperlukan > kebutuhan minimal 5. Udara pembakaran harus dicampur secara baik dengan bahan yang dibakar Untuk mendapatkan pembakaran sempurna. Jika tidak sempurna maka dalam hal solide ada bahan yang tak terbakar 3

4 2. Bahan- Bahan Industri yang Dapat Dibakar 2.1 Bahan Bakar Padat: - Karbon - Kayu - Batu bara/arang - Spon hasil decomposisi bahan tumbuhan 2.2 Bahan Bakar Cair: - destilasi dari residu minyak - destilasi dari bahan vegetal (kayu) 2.3 Bahan Bakar Gas - Gas dari batu bara - Gas natural CH 4 - Gas butane/propane 3. Komposisi dan Kemampuan Panas Data fundamental dari suatu pembakaran adalah: - Komposisi kimia, yang menyusun bahan - Kemampuan panas, nilai energi 4. Komposisi merupakan: perbandingan berbagai komponen yang menyusunnya (bahan kimiawinya) dinyatakan dengan masa per satuan berat bahan. Untuk solide dan liquid dan persatuan volume untuk bahan bakar gas. 4

5 Contoh: komposisi dari satuan carbon akan ditunjukkan c + h + o + n + s + w + d kg/kg = 1 Nilai perbandingan yang dapat dibakar maka Co C kg 0. 1 w d kg h o kg kg O o kg kg n o kg kg s o kg kg Dapat dibuktikan bahwa: C 0 + h 0 + O 0 + n 0 + s 0 = 1 B. Nilai Kalor Besaran ini menunjukkan banyaknya panas yang dilepaskan oleh suatu bahan pada pembakaran lengkap untuk satu satuan massa (untuk bahan bakar padat) atau untuk satu satuan volume (untuk bahan bakar gas/cair) 5

6 Nilai kalor dapat ditentukan dengan 2 cara: a. dari analisa kandungan kimianya b. dengan percobaan Karena ada kandungan humiditas dan air di dalam bahan maka ada 2 macam nilai kalor dalam arti sebenarnya: a. Nilai kalor superiur: yang mana meliputi kalor dari hasil kondensasi pada 0 0 C dari kandungan uap air yang tercampur dengan asap, dengan simbol P. Tabel berikut memberikan nilai kalor superiur dan interiur dari komponen yang ada b. Nilai kalor inferiur: nilai kalor bahan dimana panas kondensasi dari air tidak diperhitungkan (I). Bahan yang dapat dibakar Simbol/formula kimia P (kcal/kg) I (kcal/kg) Carbon C Sulfur S Hidrogen H Karbon mono CO Oksida methane CH Acetylene C 2 H Ethylene C 2 H Propene C 3 H Butane C 4 H benzena C 6 H I/P 6

7 Bahan Bakar Cair/Solid Hubungan antara P dan I akan dipengaruhi oleh kandungan air dari bahan. Semakin bahan tersebut hygroskopis maka bahan tersebut akan mempunyai perbedaan P dan I yang besar. Misal suatu bahan bakar yang mengandung massa kg nya; w kg H 2 O dan h kg hydrogene. 1 kg H 2 memberikan air sebanyak 9 kg H 2 O pada pembakaran, dalam asap yang berasal dari 1 kg bahan bakar (9 h + w) kg H 2 O Tetapi setiap kg H 2 O membebaskan 597 kcal pada waktu kondensasi, sehingga kondensasi Uap air dalam asap yang berasal dari 1 kg bahan bakar akan membebaskan Q ( 9h w) 597kcal Dengan demikian P I Q I ( 9h w) 597 kcal / kg P I 5400h 600w ( dalam praktek ) 7

8 Bahan Bakar Gas Komposisi bahan bakar gas diberikan oleh analisa, umumnya diekspresikan dalam volume dari penyusun-penyusun gas yang dapat terbakar/tidak. Dalam hal ini kita hanya mengamati hidrogen bebas dan bahan-bahan yang mengandung hidrogen (air dan hidrokarburan). Hidrokarburan disusun dari satu bagian oleh methan dan bagian lain oleh hidrokarburan yang lebih berat yang dituliskan dengan formula C m H p Dalam gas/asap hasil pembakaran sebanyak 1 Nm 3 kita akan mendapatkan suatu volume total air yang terdiri dari: a. air yang berada dalam gas, w Nm 3 b. air hasil dari pembakaran hidrogen bebas; dari persamaan yang ada, volume dari uap air ini adalah sama pada volume hidrogen yang membakar atau h Nm 3. c. air hasil pembakaran dari hidrogen yang berasal dari hidrokarburan atau pembakaran sempurna metane. 8

9 Pembakaran sempurna dari metane mengikuti persamaan: CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O Biasanya untuk hidrokarburan berat dapat didekati dengan persamaan rata-rata empirik sbb: C H O CO H O m p 2 Dengan demikian pembakaran dari volume (CH 4 +ΣC m h P ) Nm 3 dari hidrokarburan akan menghasilkan: Total untuk 1 Nm 3 kita akan memperoleh suatu Volume (w + h + 2 CH ΣC m h P ) Nm3 uap air (2CH ΣC m h P ) Nm 3 uap air Tetapi 1 Nm 3 uap air setara dengan atau kg k mole 9

10 Setiap 1 kg uap air membebaskan 597 kcal dengan cara kondensasi. Uap air total yang ada dalam asap dari 1Nm 3 gas yang dapat terbakar akan membebaskan energi dengan kondensasi sebesar: 18x597 Q ( w h 2CH Cmhp ) ( w h 2CH 2.45 C h ) 480 kcal dan kita menuliskan: 4 P = I + Q (dari persamaan awal) m p 10