1/1/01.1 Bahan Bakar Padat/Cair Menunjukan bahwa: C + O CO 1 mol 1 mol 1 mol H + ½ O H O 1 mol ½ mol 1 mol + O O 1 mol 1 mol 1 mol Dengan memperhatikan suatu bahan bakar yang mempunyai komposisi yang didefinisikan oleh C, H, O,, N - Pembakaran teoritis dari 1 mol C memerlukan 1 mol oksigen dan memberikan 1 mol CO - Pembakaran teoritis dari 1 mol Hidrogen memerlukan ½ mol O dan memberikan 1 mol H O - Pembakaran teoritis 1 mol memerlukan 1 mol O dan memberikan 1 mol O Atau ada dalam 1 kg bahan bakar ehingga pembakaran 1 kg bahan bakar akan C kg dari karbon : H kg dari hidrogen: c k.mol 1 h k. mol Memerlukan C h O k. mol 1 4 yang mana mewakili suatu volume oksigen kg dari sulfur: k. mol C h O VO. 414 Nm 1 4 Contoh Tetapi setiap Nm oksigen setara dengan 4.76 Nm udara sehingga menghasilkan suatu persamaan bahwa untuk membakar 1 kg bahan bakar diperlukan udara: V a C h O.414 x 4.76Nm / kg 1 4 8.89C 6.67h.( O) Nm / kg Berapa volume udara yang diperlukan untuk membakar karbon dan cairan dari destilasi petrol karbon Karbon C h O n s d 0.847 0.04 0.09 0.01 0.01 0.09 kg/kg 1
1/1/01 Untuk karbon Residu C h n s 0.84 0.16 0.004 0.08 kg/kg V a = (8.89 x 0.847) + (6.67 x 0.04) +. (0.01-0.09) = 8.564 Nm /kg Untuk residu V a = (8.89 x 0.84) + (6.67 x 0.16) + (. x 0.08) = 10.940 Nm /kg Perhitungan Volume Asap yang Dihasilkan Persamaan pembakaran menunjukkan bahwa 1 kg bahan yang terbakar menghasilkan gas-gas dengan menggunakan oksigen. C kmol CO 1 h kmol H O n kmol N 8 kmol O 1 Yang menunjukkan volume total C h n.414nm 1 8 Tetapi dalam volume ini, perlu menambahkan volume N yang ada dalam udara pembakaran yang mempunyai kuantitas.76 x volume VO sehingga C h O.414 x.76nm 1 4 Dengan demikian secara teoritis, pembakaran 1 kg dari bahan bakar akan menghasilkan volume asap sebanyak: V f = 8.89 C +.7 h +. + 0.8 n -.6 O Nm /kg
1/1/01 Yang mana terdiri dari: C x.414 1.867C Nm CO 1 h x.414 11.07h Nm H O x.414 0.7 Nm O 1 n Nm x.414 079V a (0.8n 0.79V a) N 8 kg Nilai-nilai di atas menganggap bahwa adalah relatif pada bahan bakar kering Jika bahan bakar ini mengacu pada proporsi air w, akan perlu menambah pada volume total asap suatu volume uap air sama dengan w x.414 1.45w Nm / kg 18 - Untuk karbon Dengan menggunakan formula V f = 8.89 C +.7 h +. + 0.8 n -.6 O Nm /kg Pada dua bahan bakar sebelumnya, kita mendapatkan: V f = (8.89 x 0.847) + (.7 x 0.04) + (. x 0.01) + (0.8 x 0.01) (.6 x 0.09) = 8.84 Nm /kg - Untuk bahan hasil destilasi V f = (8.89 x 0.84) + (.7 x 0.16) + (. x 0.08) + (0.8 x 0.004) = 11.647 Nm /kg Catatan: Kita menganggap pada umumnya dalam praktek bahwa kita mempunyai asap pembakaran kering, dengan mengandaikan bahwa asap air berada keseluruhannya dalam keadaan mengembun. Jadi pada suatu volume yang dapat diabaikan dibandingkan dengan yang lain yang membentuk gas. Pembakaran hidrogen yang ada dalam bahan bakar jadi hanya meninggalkan dalam asap azote dari udara pembakarannya. Kita harus, dalam hal ini, mengurangi V f dengan volume uap air yang mana hasil dari pembakaran hidrogen, atau h x.414 11.07h Nm / kg
1/1/01 sehingga ekspresi volume asap kering (dengan demikian kita menuliskan V s ) yang dihasilkan oleh 1 kg bahan bakar adalah: V s = 8.89 C + 1.07 h +. + 0.8 n -.6 O Nm /kg. Bahan Bakar Gas Di sini V a dan V s akan diekspresikan dalam Nm /Nm. Kita mempertimbangkan suatu bahan bakar gas, yang mana komposisi dalam volume didefinisikan oleh: CO, h, CH 4, ΣC m h P, CO, O, n, W CO + ½ O CO Komponen-komponen yang dapat terbakar adalah CO, H, CH4 dan ΣC m h P yang mana persamaan pembakaran masing-masing adalah: 1 vol ½ vol 1 vol H + ½ O H O 1 vol ½ vol 1 vol CH 4 + O CO + H O 1 vol vol 1 vol vol ΣC m h P +.67 O.45 CO +.45H O 1 vol.67 vol.45 vol.45 vol Pengujian dari persamaan ini menunjukkan bahwa: - Pembakaran dari suatu volume sembarang V dari CO memerlukan suatu volume V/ oksigen - Pembakaran dari suatu volume sembarang V dari H memerlukan suatu volume V/ oksigen - Pembakaran dari suatu volume sembarang V dari CH 4 memerlukan suatu volume V oksigen - Pembakaran dari suatu volume sembarang V dari hidrokarbon ΣC m h P memerlukan suatu volume.67 V oksigen. Pembakaran 1 Nm dari gas akan memerlukan suatu volume oksigen sama dengan: Co h CH4. 67Cmh Nm Tetapi sebagian oksigen yang diperlukan, diketahui 0 Nm / Nm, sudah berada dalam gas yang dapat terbakar tersebut, sehingga volume oksigen yang dibutuhkan oleh udara pembakaran berkurang P 4
1/1/01 VO Co h Nm CmhP O Nm CH4. 67 Untuk penentuan gas buang, kita akan menyamakan perhitungan seperti pada bahan bakar padat atau cair. etiap Nm oksigen yang mana bersesuaian dengan 4.76 Nm udara. Hal ini menyebabkan bahwa volume total minimum udara yang diperlukan untuk membakar 1 Nm gas adalah V a = 4.76 VO. Gas buang atau asap terdiri: - dari CO yang berasal dari bahan bakar sendiri demikian juga dari pembakaran CO dan hidrokarburan - dari uap air yang berasal dari bahan bakar sendiri demikian juga dari pembakaran hidrogen bebas dan hidrokarburan - dari azote yang berasal dari bahan bakar sendiri demikian juga dari pembakaran udara Menurut persamaan-persamaan pembakaran yang ada, kita mendapatkan dengan segera - Untuk volume azote n +.76 VO = n + 0.79 V a Nm /Nm Jadi akhirnya kita akan mempunyai: - Untuk volume CO CO + CO + CH 4 +,45 ΣC m h P Nm /Nm V f = w + h + CO + CO + CH 4 + 4.90 ΣC m h P + n + 0.79 V a - Untuk volume uap air W + h + CH 4 +,45 ΣC m h P Nm /Nm Contoh: eperti penggunaan dalam praktek, jika kita mempertimbangkan asap buang kering, ekspresi sebelumnya dari V f dikurangi, setelah pengurangan volume uap air V s = CO + CO + CH 4 +.45 ΣC m h P + n + 0.79 V a Menentukan volume udara dan volume asap pembakaran dari suatu gas yang mempunyai komposisi sebagai berikut: CO = 0.080 CO = 0.0 H = 0.480 N = 0.050 CH 4 = 0.75 O = 0.01 ΣC m h p = 0.0 W = 0.040 5
1/1/01 Penerapan formula sebelumnya: memberikan VO = 0.80 + 0.480 + x 0.75 +.67 x 0.0-0.01 = 0.97 Nm /Nm dimana V a = 0.97 x 4.76 = 4.41 Nm /Nm V f = 0.04 + 0.480 + 0.0 + 0.080 + ( x 0.75) + (4.90 x 0.00) + 0.05 + (0.79 x 4.41) = 5.19 Nm /Nm Atau jika kita menganggap gas buangnya kering V s = 0.0 + 0.080 + 0.75 + (.45 x 0.00) + 0.05 + (0.79 x 4.41) =.995 Nm /Nm. Formula Empiris Dengan adanya formula empiris yang memungkinkan untuk menentukan dengan cara pendekatan untuk kemampuan panas dari suatu bahan bakar yang mana komposisinya diketahui, begitu juga sejumlah formula yang telah ditetapkan dalam rangka menghitung volume udara, V a dan asap, V f (basah) dari pembakaran teoritis, untuk suatu bahan bakar yang mana kita mengetahui kemampuan panasnya. Diantara formula-formula ini, kita menuliskan sebagai berikut, yang diturunkan oleh Rosin dan Fehling. - Untuk bahan bakar padat V a = 101 x 10-5 I po + 0.5 Nm /kg V f = 89 x 10-5 I po + 1.65 Nm /kg - Untuk bahan bakar cair V a = 85 x 10-5 I po + Nm /kg V f = 111 x 10-5 I po Nm /kg - Untuk bahan bakar gas (miskin) I po < 000 kcal/nm V a = 87.5 x 10-5 I po Nm /Nm V f = 7.5 x 10-5 I po + I Nm /Nm - Untuk bahan bakar gas (kaya) (I po > 4000 kcal/nm ) V a = 109 x 10-5 I po 0.5 Nm /Nm V f = 114 x 10-5 I po + 0.5 Nm /Nm Dalam formula formula ini I po mengacu kepada kemampasan inferieur pada tekanan tetap dari 1 kg bahan bakar padat atau cair atau 1 Nm untuk bahan bakar gas. Kita mengaplikasikan pada contoh terakhir maka kita mendapatkan: V a = 4.41 Nm /Nm V f = 5.19 Nm /Nm 6
1/1/01 Kemampuan panas dari gas ini dihitung menurut komposisinya adalah I po = 48 kcal/nm. Jika kita memasukkan nilai ini pada formula yang cocok, kita mendapatkan: V a = 109 x 10-5 x 48 0.5 = 4.478 Nm /Nm V f = 114 x 10-5 x 48 + 0.5 = 5.195 Nm /Nm Kecocokan antara dua pasang hasil adalah sangat dekat untuk perhitungan sebelum proyek dilakukan.. Pembakaran Riel.1 Kelebihan Udara : Kekurangan Udara ampai paragraf ini kita hanya membicarakan proses pembakaran yang sifatnya teoritis atau stoechiometric yang mana berlangsung benarbenar memenuhi persamaan reaksi dan hanya memperhitungkan jumlah/kuantitas bahan (bahan yang dapat terbakar) yang secara pasti sama dengan jumlah yang bersesuaian pada persamaan-persamaan tersebut Dalam pembakaran nyata, perbandingan Bahan yang dapat terbakar dan udara selalu tidak sama dengan nilai-nilai yang ada dalam stoechieometric, seperti komposisi asap hasil pembakaran menjadi berbeda dengan asap hasil pembakaran yang dihitung secara teoritis. uatu pembakaran riel dicirikan oleh perbandingan volume udara yang secara efektif digunakan V a, untuk pembakaran suatu jumlah yang ditentukan (1 kg atau 1 Nm ) dari bahan bakar dengan volume udara yang diperlukan pada pembakaran teoritis, pada bahan bakar yang sama. Perbandingan ini λ = V a disebut V a Koefisien kelebihan udara (perbandingan udara) Jika λ>1, kita mendapatkan pembakaran yang kelebihan udara λ<1, kita mendapatkan pembakaran yang kekurangan udara λ=1, kita mendapatkan pembakaran netral Kita menyebut kelebihan udara dan kita menuliskan pada umumnya oleh e ehingga dapat diturunkan: e 1 atau e = (λ-1) dan dapat dilihat bahwa e positif atau negatif bergantung λ di atas atau di bawah 1. Va ' V e V a a x (diekspresikan dalam persen) 7
1/1/01 - Jika e lebih besar dari nol Jika e lebih besar dari nol, dan jika kita mengandaikan pembakarannya lengkap, kita akan menemukan kembali dalam asap gas buang, udara yang tidak digunakan sedangkan kandungan CO dalam gas buang akan lebih rendah daripada pembakaran teoritis. ebenarnya, pembakaran tidak pernah sempurna, karena walaupun ketelitian ditetapkan dan peralatan yang disesuaikan untuk menjamin suatu kontak yang intim antara bahan bakar dan udara pembakar, selalu ada bagian bahan bakar yang hilang pada pembakaran total, sehingga gas buang selalu membawa sedikit CO yang berasal dari pembakaran yang tidak lengkap dari karbon, yang bersesuaian pada persamaan C + ½ CO CO Dilain bagian, kita mengetahui bahwa pada temperatur pembakaran yang tinggi CO terdisosiasi yang bersesuaian pada persamaan CO CO + ½ O Dimana penyebab kedua keberadaan CO dalam gas buang, walaupun pembakaran penuh dengan Oksigen - Jika e lebih kecil dari nol jika e lebih kecil dari nol, pembakaran tidak dapat lengkap karena kita tidak menyediakan jumlah udara yang cukup untuk membakar secara total dari komponen-komponen bahan bakar. Jadi sebagian dari komponen-komponen ini didapatkan kembali dalam bentuk yang tidak terbakar, apakah dalam bahan bakar itu sendiri (dalam hal bahan bakar padat) atau dalam gas buang dalam bentuk kabut atau gas yang masih dapat terbakar lagi (CO, hidrokarburan). Fraksi dari bahan bakar yang telah tidak terbakar keseluruhannya, yang telah tidak menghasilkan CO, telah memberikan gas buang dimana kadar CO adalah lebih kecil bila dibandingkan pada hasil pembakaran teoritis. Walaupun, kejadian pembakaran berlangsung dengan ketidakbenaran jumlah oksigen, tidak menghalangi keberadaan oksigen dalam gas buang, okigen ini berasal dari: - pertama, suatu fraksi udara pembakaran telah dapat melewati ruang pembakaran tanpa masuk dalam reaksi. (sebagai contoh: ruang pembakaran terlalu dingin atau pencampuran bahan bakar dan udara tidak benar-benar direaksasi). - kedua: fraksi dari karbon yang telah terbakar sebagian dan menghasilkan CO, hanya menggunakan sebagian dari udara yang dibutuhkan. 8
1/1/01 Dalam keadaan atau secara definitif, regime pembakaran secara teori nampak seperti pembakaran yang mampu untuk menghasilkan proporsi CO yang paling tinggi dalam gas buang. Apa-apa yang mendahului ini memungkinkan untuk melihat kembali kepentingan dasar dari analisa gas buang untuk mengendalikan pembakaran. Analisa secara industri dari gas buang prinsipnya adalah penentuan kandungan CO, O, O dan CO dan pada keadaan praktek kita hanya menjumlahkan kandungan CO dan O, kesalahan yang ditimbulkan oleh penyederhanaan ini yang mana dapat diabaikan. - tudi Tentang Pembakaran Riel uatu pembakaran riel yang mana dicirikan oleh koefisien udara λ, tujuan penelitian dari suatu pembakaran riel adalah penentuan nilai Koefisien ini dari analisa gas buang. Kita Mengandaikan tentu saja telah mengetahui komposisi bahan bakar yang dituliskan dalam keadaan murni dan kering dan Konsekuensinya volume udara V a dan volume gas buang kering V s dari pembakaran secara teoritis. Penentuan λ dapat dilakukan dengan cara perhitungan atau dengan bantuan diagram. - Penentuan λ (e) dengan perhitungan ebelumnya kita mempertimbangkan pembakaran dengan kelebihan udara (λ>1) dan diandaikan secara lengkap (tanpa adanya CO dalam gas buang). Volume udara yang digunakan untuk membakar satuan jumlah dari bahan bakar (1 kg atau 1 Nm ) menurut definisi dari λ, adalah sama dengan Bila V s adalah volume gas buang yang dihasilkan, maka tentu saja volume ini akan sama dengan volume teoritis V s ditambah dengan udara yang dibawa oleh kelebihan udara, karena kita mengandaikan pembakaran lengkap sama dengan V a - V a = (λ-1) V a V a = λv a = (1+ e ) V a 9
1/1/01 Jadi kita mempunyai V s = V s + (λ-1) V a = V s + e V a Nm /kg atau Nm /Nm () Penentuan e dapat dilakukan dengan menggunakan kadar O atau kadar CO + O dalam gas buang kering. ` Jika kita menggunakan kadar O, yang kita nyatakan dengan O, kadar oksigen ini bersesuaian kadar udara yang mempunyai ekspresi sebagai berikut: a = O = 4.76 O (4) 1 dan akan didapatkan: a = V s - V s (5) V s Penghilangan V pada persamaan-persamaan di atas membawa pada persamaan sebagai berikut: e = V s - O (6) V a 1-O Pengetahuan komposisi bahan bakar memungkinkan perhitungan V a dan V s, analisa gas buang menghasilkan O dimana e dengan formula di atas dapat diketahui dan kemudian λ =1+ e jika kita menggunkan kadar CO + O, yang kita akan menyatakan dengan CO + O, kita akan memepunyai persamaan: CO + O = V CO+O V dalam persamaan 6, denganmenggantikan V dengan nilainya yang diberikan dalam, kita dapatkan: V ' CO O CO O ' E V Va V ' CO O E V Va ' (8) 10
1/1/01 Persamaan dimana kita dapat menghitung (e) atau untuk bahan bakar dengan komposisi yang diberikan, nilai-nilai V a dan V s relatif pada pembakaran secara teoritis yang mana dapat ditentukan dengan perhitungan, persamaan (8) menterjemahkan suatu hubungan hiperbola antara kelebihan udara (e) dan kadar (CO +O ) yang didapatkan dengan analisa gas buang. - Penggunaan diagram: Bila 4 besaran yang membawa pertimbangan dalam susunan dari gas buang diketahui: - Kadar (CO +O ) - Kadar (O ) - Kadar (CO ) - Kelebihan udara (e) Dua ditetapkan (sebagai contoh CO +O dan O ) dan bahwa komposisi dari bahan bakar diketahui, dua besaran lain dapat ditentukan secara pasti (tanpa keraguan). Pada pernyataan ini dibangun diagram-diagram pembakaran - Diagram Pembakaran Ada beberapa diagram pembakaran. Kita akan membatasi dengan diagram pembakaran yang telah dikenal yaitu diagram Ostwald dan diagram dari Bunte - Diagram Ostwald Deskripsi: ebelum mendefinisikan aturan-aturan pembuatan diagram Ostwald kita akan menguji prinsip-prinsip dimana diagram ini diajukan. Dalam paragraf sebelumnya, kita telah menetapkan formula-formula yang memungkinkan, dalam hal pembakaran secara teoritis untuk menentukan volume udara V a dan volume gas buang kering V s yang bersesuaian dengan pembakaran 1 kg atau 1 Nm bahan bakar padat, cair dan gas. 11
1/1/01 ekarang kita mempelajari, dengan cara analog, suatu pembakaran riel dicirikan oleh kelebihan udara e dan untuk menentukan satu-satuan jumlah bahan bakar dan fungsi dengan e: - Volume V a efektif udara diperlukan pada pembakaran - Volume V s efektif gas buang yang dihasilkan Komposisi bahan bakar yang mana diketahui nilai-nilai V a dan V s dari pembakaran secara teoritis maka terdefinisi. ebelumnya kita mempertimbangkan suatu bahan bakar padat atau cair yang mana komposisi diberikan dalam massa. Volume udara yang kita perlukan untuk membakar 1 kg bahan bakar adalah: V a = λ V a = (1 + e )V a Kita menetapkan bersesuaian dengan Hasil percobaan yang disebutkan sebelumnya, bahwa hidrogen, hidrokarburan dan sulfur terbakar keseluruhannya, tetapi sebaliknya hanya sebagian saja dari karbon terbakar keseluruhan menjadi CO, sisanya hanya menghasilkan pembakaran tidak lengkap dalam bentuk CO. Gas buang kering jadi membawakan dalam suatu campuran CO, CO, O, O dan N. Pembakaran lengkap dari karbon terjadi bersesuaian dengan persamaan C + O CO dan pembakaran tidak lengkap mengikuti persamaan C + ½ O CO Pengujian dari dua persamaan ini membawa pada kesimpulan-kesimpulan berikut: 1. Pembakaran dari suatu massa karbon yang sama apakah tidak lengkap dalam bentuk CO atau pembakaran lengkap dalam bentuk CO menghasilkan volume yang sama dari gas buang yang dihasilkan. Hal ini membawakan bahwa volume total (CO+CO ) yang ada dalam gas buang akan selalu sama dengan volume CO pada pembakaran secara teoritis..persamaan kedua menunjukkan bahwa fraksi karbon yang telah terbakar tidak lengkap, tidak hanya menggunakan separuh dari oksigen yang diperlukan, artinya hanya ½ volume oksigen untuk membentuk 1 volume CO. Volume oksigen yang tidak tergabung adalah sama dengan ½ volume, dengan kata lain ½ dari volume CO yang dibentuk. 1
1/1/01 V a,v s,v a,v s yang mana mempunyai nilai yang diketahui V O : volume oksigen V CO+O : volume total dari CO +O V CO : volume CO Dalam gas buang kering dari pembakaran 1 kg bahan bakar. Kadar dalam volemu dalam gas buang maka masing-masing adalah: O = V O V CO +O =V CO+O V CO =V CO V Expresi dari V CO+O Volume V CO+O dalam gas buang dari pembakaran teoritis adalah: C.414 Nm / kg 1 yang mana bersesuaian dengan suatu kandungan dalam desimal: V K V C.414 1 x V CO O x % Volume dari CO +O dalam gas buang kering dari pembakaran riel adalah sama dengan volume V O+CO dalam pembakaran secara teoritis, atau K V s /, dikurangi dengan volume CO yang bersesuaian dengan fraksi karbon yang tidak terbakar secara lengkap. Jadi kita mempunyai: V CO+O = K V s - V CO Expresi dari V O Oksigen yang terdapat dalam gas buang berasal: - sebagian dari pembakaran udara. Kita menyediakan volume udara V a = λv a jadi suatu kelebihan udara: V a V a = (λ-1) V a = e V a Yang sama dengan oksigen untuk setiap Nm e x4.76 gas buang. V a - ebagian lagi dari oksigen yang tidak digunakan karena pembakaran yang tidak lengkap dari karbon dalam CO; volume oksigen adalah sama V CO, seperti yang telah kita ketahui pada paragraf sebelumnya. 1
1/1/01 Volume total oksigen dalam gas buang dari pembakaran riel maka adalah: V ' O e xv x4.76 a V ' 1e V x VCO' Ekspresi dari V s Volume total dari gas buang V s adalah jumlah: - Volume V s dari gas buang pembakaran secara teoritis - Volume oksigen yang tidak tergabung V CO - Volume kelebihan udara C V a CO a Jadi kita mempunyai: VCO' e V V Va Jika kita mengajukan: O' x CO ' O ' y CO' Z Kandungan masing-masing dalam desimal dari O, CO +O dan CO dalam gas buang dari pembakaran nyata mempunyai persamaanpersamaan: 1e V ' CO Va x X VCO' e V Va V K VCO' y VCO' e V Va VCO' z VCO' e V Va (9) (40) (41) Untuk suatu bahan bakar dengan komposisi yang diketahui, V a dan V s mempunyai nilai yang mana kita bisa menghitungnya. Ekspresi-ekspresi x, y, z jadi hanya bergantung pada parameter V CO dan e. Dengan menghasilkan V CO antara pers (9) dan (40), kita mendapatkan suatu ekspresi dalam bentuk: y = f (e) g (e) x (4) Dalam suatu penyajian pada koordinat kartesien x, y, yang mana adalah persamaan dari suatu kelompok ( ) garis V yang mana masing-masing berhubungan pada suatu nilai dari parameter e. Garis ini membentuk keluarga e = C te dan membentuk sumber utama dari diagram (garisgaris kelebihan udara atau garis kekurangan udara) ekarang kita menghilangkan terminologi V CO dan e diantara persamaan di atas; kita mendapatkan suatu hubungan dalam bentuk: y z x Dimana α, β dan γ merupakan konstanta Hubungan ini diubah dalam bentuk x y z 1 0 b e 14
1/1/01 Menyajikan untuk setiap nilai-nilai dari suatu garis dalam koordinat x y Garis-garis (D) dari keluarga ini Z = C te yang mana mempunyai suatu gradien yang seragam b/a, jadi adalah saling paralel diantara mereka dan membentuk sumber kedua dari diagram (garis-garis dengan kadar CO sama) Diantara garis-garis dari dua keluarga ini, satu dalam setiap keluarga (kelompok) menyajikan kepentingan khusus, garis fundamental adalah ( o ) e = 0, yang mana berhubungan dengan pembakaran secara teoritis, dan garis fundamental (D o )z = 0, yang mana berhubungan pada pembakaran lengkap, artinya tanpa adanya CO. Kita menunjukkan dengan mudah bahwa 1. Garis-garis ( o ) dan (D o ) berpotongan pada titiok A pada sumbu ordinat, yang mempunyai suatu nilai ordinat: VCO ya V O x K artinya kandungan CO +O dalam gas buang pembakaran secara teoritis.. Garis-garis ( ) semua melewati untuk suatu titik koordinat yang sama x1 y1 00 Yang mana adalah sama, untuk semua bahan bakar. Namun demikian, titik ini yang mana terletak sangat jauh dari daerah diagram yang berguna, kita dapat menetapkan tanpa kesalahan yang dapat dicatat bahwa dalam daerah yang berguna ini garis-garis ( ) adalah paralel antara satu dengan yang lainnya Kita berpikir bahwa catatan-catatan yang mendahului cukup untuk membuat mengerti secara jelas dasar-dasar dimana berpijaknya diagram Ostwald. 15
1/1/01 Diagram Ostwald maka disusun dengan cara sbb: yang mana telah membuat pilihan dari suatu sistem sumbu-sumbu koordinat rectangular, dimana pada absis dimuat kandungan oksigen (dalam persen) (O ) dan dalam ordinat dimuat kandungan CO +O dalam persen dari gas buang, kita mensuperposisi di sana dua buah keluarga garis yang berpotongan: - Garis-garis ( ) dengan kelebihan/kekurangan udara yang sama (e = konstan), dengan garis fundamental yang khusus ( o ) dari pembakaran secara teoritis (e = 0) - Garis-garis (D) dengan kadar CO yang sama (z = konstan), dengan garis fundamental yang khusus (D o ) dari pembakaran sempurna yang sifatnya beroksigen (z=0) uatu diagram yang dibuat untuk suatu bahan bakar yang ditentukan, menunjukkan totalitas mode-mode pembakran yang mungkin untuk bahan bakar tersebut. - Konstruksi dari diagram Ostwald Komposisi dari bahan bakar yang dipertimbangkan yang mana diketahui, kita akan mengoperasikan dengan cara sbb: 1. Kita akan memulai untuk menentukan nilai-nilai V CO+O, V a dan V s dari pembakaran secara teoritis.. Kandungan maksimal dari oksigen dalam gas buang 1% didapatkan untuk kelebihan udara yang tak terhingga. Kandungan ini ditunjukkan pada diagram oleh titik B (1). Kita menentukan pada sumbu ordinat titik A VCO ya V O x K Jika kita menghubungkan dengan suatu garis pada titik-titik A dan B, semua titik-titik dari Garis ini menunjukkan pembakaran sempurna/ lengkap, artinya terjadi dengan kandungan CO = 0 % dalam gas buang. Jadi AB adalah garis fundamental (D o ) dari pembakaran sempurna yang bersifat oksigen (tanpa CO). Untuk semua titik-titik dari garis tersebut, kita mempunyai Z = 0 16
1/1/01 4. Titik C dimana garis ( 0 ) memotong absis berhubungan dengan y = 0 dan pada e = 0, persamaan (40) sebelumnya maka memberikan : dimana: V K V CO ' 0 V VCO' K Kita akan mendapatkan kandungan oksigen yang bersesuaian, artinya absis dari titik C, yang membawa nilai V CO ini dalam persamaan (9), yang memberikan dengan perhitungan e = 0 VCO' V CO' X C x VCO' V V V ' CO K 00 K (4) Garis CA adalah garis ( 0 ) Garis fundamental (D 0 ) dan ( 0 ) digambar sekali lagi, garis-garis D (Z= konstan) semuanya adalah paralel dengan (D 0 ) dan garis-garis ( ) (e = konstan) semuanya paralel dengan 0 Garis-garis (D 0 ) dan ( 0 ), dengan sumbu-sumbu koordinat, membagi bidang dalam zone triangular: zone ACB yang mana semua titik-titik bersesuaian dengan suatu pembakaran kelebihan udara, dan zone ACO yang bersesuaian pada suatu pembakaran dengan kekurangan udara. 5. Untuk menggambarkan kesimpulan garis-garis D (Z = konstan) kita akan mengamati bahwa, pada waktu kita membuat e = 0 dalam hubungan-hubungan (persamaan-persamaan) 9 dan 41, kita dapatkan z = x, yang menunjukan bahwa garis AC (e = 0) menunjukkan atau mewakili suatu pembakaran dalam gas buang dimana kandungan CO adalah x kandungan oksigen. Dimana cara untuk mengkonstruksi, dengan sangat mudah, kumpulan dari garis (D). Kita memproyeksikan penurunan absis pada garis AC secara paralel pada sumbu ordinat, yang mana mendapatkan AC pada penurunan baru yang mana setiap titik mendapatkan nomer double dari nomer yang bersesuaian pada penurunan awal. Garis-garis paralel pada D 0 dibuat oleh titik-titik penurunan AC membentuk sekumpulan garisgaris (D) 17
1/1/01 6. Untuk menggambarkan garis ( ) e = konstan, yang mana persamaan umum adalah y = f(e) -g(e) x, karena garis-garis tersebut semuanya paralel pada 0, cukup untuk menentukan titik-titik potongnya dengan satu atau yang lain dari sumbu-sumbu koordinat. Titik-titik sumbu ordinat akan bersesuaian dengan nilai y e = f(e), titik-titik sumbu absis pada nilai: f ( e) X e g( e) Kita mengajukan untuk menentukan titiktitik sumbu absis. Dengan mengoperasikan secara efektif penghilangan V CO antara persamaan (9) dan (40) kita akan dapat memperoleh ekspresi secara aljabar dari f(e) dan g(e) dan dengan memberikan e dalam ekspresi-ekspresi ini suatu seri nilai, mendapatkan darinya persamaanpersamaan garis dari kumpulan. Proses ini membawa pada suatu perhitungan yang cukup panjang yang dapat dihindari dengan alasan-alasan sbb: Titik-titik yang dicari, perpotongan garisgaris ( ) dengan sumbu absis, bersesuaian dengan y = 0, yang mana memberikan V VCO' K Dengan menggantikan nilai ini pada persamaan (9), kita dapatkan: VCO' 1eV a KV eva X 4 e VCO' V K V eva ev (00 ) a K, V a, V s yang mana diketahui menurut komposisi bahan bakar, kita akan mendapatkan titik-titik yang dicari dengan memberikan suatu seri nilai e yang dipilih secara tepat. Nilai-nilai e negatif (kekurangan udara) akan menghasilkan garis-garis ( ) di kiri dari ( 0 ), nilai e positif (kelebihan udara) akan menghasilkan garis-garis ( ) di kanan ( 0 ) 18
1/1/01 Penerapan: Kita mengaplikasikan hasil-hasil sebelumnya pada konstruksi diagram Ostwald dari suatu bahan bakar cair yang mempunyai komposisi dalam massa C=0.854 O=0.004 H = 0.16 = 0.016 Kita secara suksesi akan mempunyai: 1. C 0.854 VCO x.414 x.414 1.595 Nm / kg 1 1 0.016 VO x.414 x.414 0.011 Nm / kg dimana V CO+O = 1.606 Nm /kg V a = 10.99 (dari persamaan 4) V s = 10.90 (dari persamaan 6) dimana garis fundamental AB (D 0 ) yang menghubungkan titik A-B (X B = 1%). Absis dari titik C. Ordinat titik A y VCO O V 1.606 A 15.60% 10.90 K X C K YA 00 K 00 y dimana garis fundamental AC ( 0 ) A 7.% 4. Penentuan garis-garis ( ) menurut persamaan 44 KV 4eVa x15.6 x10.9 4 x10.99e X (00 K) V ev (00 15.60)10.90 x10.99e 1605.4 461.75e 18 e a Dengan memberikan suatu seri nilai e sembarang antara -0 dan % kita dapatkan untuk nilai-nilai Xc dalam tabel berikut: Nilai e (%) Nilai Xe (%) Nilai e(%) Nilai Xe (%) -0 1.41 80 1. -0.8 14.08-10 5.7 150 15.46 0 7. 00 16.8 10 8.47 00 17.5 0 9.51 400 18. 40 11.14 600 19.01 60 1.6 800 19.44 CO +O 0 19.7 19
1/1/01 0