Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Pendahuluan 1. Pendahuluan Umum Tentang Pembakaran Pembakaran adalah proses/produksi aktivitas untuk menghasilkan panas. misalnya: - pemanas air - oven.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Pendahuluan 1. Pendahuluan Umum Tentang Pembakaran Pembakaran adalah proses/produksi aktivitas untuk menghasilkan panas. misalnya: - pemanas air - oven."— Transcript presentasi:

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

2 Pembakaran adalah suatu reaksi kimia yang terjadi antara 2 komponen yang menghasilkan panas dan terjadi antara 2 komponen yang menghasilkan panas dan sinar/cahaya sinar/cahaya Maka ada bahan yang dapat terbakar Misal: - metal dalam bentuk filamen dalam udara - tepung misal gas chlore (Cl)

3 Suatu bahan dapat terbakar hanya Jika sebelumnya diletakkan di atas suhu minimal,disebut sebagai suhu pembakaran

4 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

5 Bahan bakar cair harus diubah bentuknya menjadi bentuk kecil-kecil (halus) memperluas kontak dengan oksigen, memperluas kontak dengan oksigen, sebelum ditempatkan dalam ruang yang sebelum ditempatkan dalam ruang yang mempunyai suhu pembakaran/cukup tinggi mempunyai suhu pembakaran/cukup tinggi

6 Bahan bakar padat juga harus dibentuk dalam ukuran kecil sebelum dilakukan pembakaran. Kalau tidak, akan terjadi proses gasifikasi pembakaran segera. pembakaran segera.

7 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 S+ O 2 SO kcal panas hasil pembakaran

8 Biasanya pembakaran karbon terjadi dalam 2 tahap C+½ O 2 CO kcal(a) CO+½ O 2 CO kcal(b)

9 Reaksi ke-a disebut sebagai reaksi tidak lengkap, sedang reaksi C+ O 2 CO (reaksi lengkap)

10 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 teori

11 Kesimpulan 1. Pembakaran terjadi jika ada bahan yang dapat dibakar. dapat dibakar. 2. Memerlukan oksigen 3. Menempatkan bahan yang dibakar di atas suhu pembakaran 3. Menempatkan bahan yang dibakar di atas suhu pembakaran

12 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

13 2. Bahan- Bahan Industri yang Dapat Dibakar 2.1 Bahan Bakar Padat: - Karbon - Kayu - Batu bara/arang - Spon hasil decomposisi bahan tumbuhan

14 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

15 3. Komposisi dan Kemampuan Panas Data fundamental dari suatu pembakaran adalah: - Komposisi kimia, yang menyusun bahan - Kemampuan panas, nilai energi

16 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.

17 Contoh: komposisi dari satuan carbon akan ditunjukkan c + h+ o + n + s + w + d kg/kg = 1 Nilai perbandingan yang dapat dibakar maka

18

19 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)

20 Nilai kalor dapat ditentukan dengan 2 cara: a. dari analisa kandungan kimianya b. dengan percobaan

21 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.

22 b. Nilai kalor inferiur: nilai kalor bahan dimana panas kondensasi dari air tidak diperhitungkan (I).

23 Tabel berikut memberikan nilai kalor superiur dan interiur dari komponen yang ada Bahan yang dapat dibakar Simbol/formula kimia P ( kcal/kg ) I (kcal/kg) I/P CarbonC SulfurS HidrogenH Karbon mono CO Oksida methane CH Acetylene C2H2C2H2C2H2C2H Ethylene C2H4C2H4C2H4C2H Propene C3H8C3H8C3H8C3H Butane C 4 H benzena C6H6C6H6C6H6C6H

24 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.

25 Bahan Bakar Cair/Solid Bila suatu bahan bakar yang mempunyai setiap 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

26 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

27 Dengan demikian

28 Bahan Bakar Gas Komposisi bahan bakar gas diberikan oleh analisa, umumnya diekspresikan dalam volume dari penyusun-penyusun gas yang dapat terbakar/tidak.

29 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

30 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

31 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.

32 Pembakaran sempurna dari metane mengikuti persamaan: CH 4 +2O 2 CO 2 +2H 2 O

33 Biasanya untuk hidrokarburan berat dapat didekati dengan persamaan rata-rata empirik sbb:

34 Dengan demikian pembakaran dari volume (CH 4 +ΣC m h P ) Nm 3 dari hidrokarburan akan menghasilkan: (2CH ΣC m h P ) Nm 3 uap air

35 Total untuk 1 Nm 3 kita akan memperoleh suatu Volume (w + h + 2 CH ΣC m h P ) Nm3 uap air (w + h + 2 CH ΣC m h P ) Nm3 uap air Tetapi 1 Nm 3 uap air setara dengan k mole atau kg

36 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:

37 dan kita menuliskan: P=I+Q (dari persamaan awal) 4. Hubungan antara Nilai Kalor Pada Tekanan dan Volume Tetap dan Volume Tetap Hubungan antara panas reaksi pada tekanan tetap Q p dan pada volume tetap Q v adalah:

38 Q p = Q v + p (V 1 - V 2 ) = Q v + (N 1 - N 2 ) RT Maka dapat dituliskan dalam nilai kalor minimum (P) P p = P v + (N 1 - N 2 ) RT

39 Bahan yang dibakar adalah diacukan pada suhu 0 0 C (273) 0 K maka terme RT dapat dituliskan sebagai berikut: (N 1 - N 2 ) x 1.98 x 273 = 540 (N 1 - N 2 ) dan P p = P v (N 1 - N 2 )

40 Air ada dalam gas pembakaran tetap pada keadaan cair. Jadi volumenya tidak berubah, hanya unsur-unsur C, H,S dan O yang terbakar sedangkan N tidak terbakar. Sehingga

41 1 kg O 2 yang mana dapat membakar 1/8 kg H 2, 0 kg O 2 yang terkandung dalam 1 kg bahan bakar akan dapat membakar 0/8 kg H 2 dan memberikan/menghasilkan air. Jadi tinggal hanya terbakar oleh udara (h-0/8) kg hidrogen oleh 1 kg bahan bakar, massa Hidrogen yang memerlukan massa oksigen 8 x lebih besar; berarti 8 (h-o/8) kg oksigen atau

42 8 (h - 0) atau 0.25 (h - 0) kilomol oksigen Pembakaran hidrogen yang mana adalah sama pada volume oksigen pembakar, berarti bersesuaian pada (N 1 -N 2 ) kilomole.

43 Kita mempunyai: N 1 - N 2 = 0.25 (h - 0/8) P p = P v (h - 0/8) 540 P p = P v (h - 0/8) dan I p = I v – 135 (h + 0/8 + w/4.5)

44 5. Penentuan Nilai Kalor Nilai kalor dari suatu yang dapat terbakar ditentukan dengan: a. dengan perhitungan (jika komposisinya diketahui) b. dengan percobaan dengan peralatan kalorimeter.

45 5.1 Penentuan Dengan Perhitungan Ada beberapa formula Bahan Bakar Padat/Cair Dengan Kandungan H dan O Rendah Formula yang digunakan I = 8100 C (h - 0/8) s – 600 w

46 Penetapan formula di atas sangat sederhana. Nilai kalor dari unsur-unsur bahan bakar yang mana diambil: 8100kcal/kg untuk karbon (C) kcal/kg untuk hidrogen (H) 2500 kcal/kg untuk sulfur (S)

47 Berat C kg karbon yang terkandung dalam 1 kg bahan bakar akan menghasilkan 8100 C kal, berat S kg sulfur memberikan 2500 S kcal. Untuk hidrogen adalah sesuai dengan menerangkan kebenaran elemen (h-0/8) dalam persamaan di atas.

48 Jika bahan bakar mengandung oksigen bebas (bukan oksigen yang diikat dalam air). Oksigen tersebut tidak cukup untuk membakar semua hidrogen, tetapi oksigen berperan sedikit dalam pembakaran di dalam bagian bahan bakar oksigen tersebut bergabung.

49 Seperti menurut persamaan dalam pembakaran, 1 kg oksigen dapat membakar 1/8 kg hidrogen, berat 0 kg oksigen yang mana membakar 0/8 kg hidrogen sehingga hidrogen yang terbakar dengan oksigen dari udara hanya tinggal (h-0/8) kg hidrogen per kilogram bahan bakar yang akan menghasilkan energi sebanyak (h-0/8) kcal

50 Ekspresi (h-0/8) sering dikenal dengan hidrogen yang dapat digunakan w: menunjukan jumlah panas diperlukan untuk menguapkan w kg H 2 O yang terkandung pada 1 kg bahan bakar, dimana panas ini diambil dari panas yang dihasilkan dalam pembakaran

51 5.1.2 Bahan Bakar Padat Pada Kandungan Hidrogen, Oksigen dan Minyak (Berat) Yang Tinggi Tinggi Kita dapat menggunakan formula empiris dan Vondracek w,c,s,h didefinisinya sama dengan sebelumnya. co: menunjukkan kandungan karbon dari bahan bakar murni artinya selain humiditi dan kadar bakar murni artinya selain humiditi dan kadar abu. abu.

52 dimana d = kandungan kadar abu (kg/kg) Bahan Bakar Gas Jika a menunjukkan kandungan dari suatu dalam suatu bahan bakar (Nm 3/ Nm 3 ) dan I: nilai kalor minimal (kcal/Nm 3 ) sehingga untuk bahan bakar gas nilai I gabungan dapat ditulis:

53 I = Σ a I i kcal/Nm 3 Untuk bakar gas yang berat (selain metane (CH 4 ) dapat dijadikan menjadi ΣC m H p yang mana mempunyai nilai kalor = kcal/Nm 3

54 Sehingga nilai I dapat ditulis: I = 2580 h CO+8530 CH ΣC m H p Contoh-contoh kalor yang dihasilkan dari reaksi berikut: C + O 2 CO kcal C + ½ O 2 CO kcal H 2 + ½ O 2 H 2 O kcal CO+ ½ O 2 CO kcal

55 S + O 2 SO kcal CH 4 + 2O 2 2CO 2 + 2H 2 O kcal C 2 H 4 +3O 2 2O 2 + 2H 2 O kcal C 2 H 2 + 5/2 O 2 2CO 2 + H 2 O kcal Kita melihat bahwa, untuk karbon (sebagai contoh), 1 mole karbon melepaskan, dengan pembakaran sempurna, sebanyak 97.6 kcal, pembakaran 1 kg karbon akan menghasilkan

56 Sama untuk hidrogen, pembakaran 1 mol H 2, menghasilkan 58.2 kcal. Pembakaran 1 Nm 3 hidrogen akan menghasilkan

57 dimana: 58.2 = (0.018 x 600) = = massa molaire air (kg/mole) = massa molaire air (kg/mole) Sama untuk CO, pembakaran 1 Nm 3 akan menghasilkan

58 Penerapan: dari hasil analisa suatu anthracite (karbon yang dicampur minyak) didapat data sebagai berikut: C + h+ o + n + s + w + d = 1

59 Nilai kalor minimalnya (I) menurut persamaan yang ada: I = (8100C) (h - 0/8) + (2500 x s) = 8100 (0.86) ( /8) = 8100 (0.86) ( /8) = 7907 kcal+ (2500 x 0.01) = 7907 kcal+ (2500 x 0.01)

60 Nilai kalor superiur (max) P = I + (9h + w) 597 = (9 x ) 597 = (9 x ) 597 = 8100 kcal/kg = 8100 kcal/kg

61 Nilai perbedaan nilai kalor superiur (max) pada p konstan dan v konstan P p – P v = 135 (h - 0/8) = 4.3 kcal/kg = 4.3 kcal/kg

62 Contoh 2 Suatu bahan bakar cair mempunyai komposisi: C + h + O + n + s = 1kg

63 Tentukan nilai kalor berdasarkan formula Vondracek:

64 5.2 Penentuan Nilai Kalor Dengan Cara Percobaan Percobaan Penentuan nilai kalor bahan dengan cara perhitungan mempunyai beberapa kelemahan: - dalam praktek agak sulit diterapkan

65 - formula yang ada mengabaikan nilai kalor kombinasi dari setiap unsur yang ada (dan unsur sangat sulit untuk dideteksi) - memerlukan komposisi lengkap Sehingga penentuan nilai kalor bahan secara total dapat dilakukan dengan cara langsung secara percobaan, seperti dengan:

66 - bombe kalorimeter - tipe Junkers Untuk Bahan Bakar Padatan Atau Cairan Alat yang digunakan adalah: bombe kalorimeter dari Mahler. Secara skematis alat ini dapat ditunjukkan pada gambar

67 Untuk menghitung nilai kalor bahan yang diukur maka menggunakan persamaan sebagai berikut:

68 Dimana m = massa bahan yang diuji (g) m 1 = masa spiral (elemen pemanas dari besi) (g) M = masa air dalam kalorimeter (g) t 1 = suhu awal air ( 0 C) t 2 = suhu akhir air ( 0 C) V = volume larutan soda caustik yang diperlukan untuk menetralkan air dalam kalorimeter untuk menetralkan air dalam kalorimeter (cm 3 ) (cm 3 ) M 1 = massa kalorimeter (g)

69 Kalorimeter Mahler air oksigen Pembakaran filamen Termokopel ( 0 T) Arus listrik O2O2

70 Contoh : Dalam suatu percobaan terhadap suatu karbon diperoleh hasil: m = gt 1 = C m 1 = 0.02 gt 2 = C M = 2604 gV = 7 cm 3 M 1 = 698 g

71 Hitung: kalor value (nilai kalor) dari karbon pada volume konstan


Download ppt "Pendahuluan 1. Pendahuluan Umum Tentang Pembakaran Pembakaran adalah proses/produksi aktivitas untuk menghasilkan panas. misalnya: - pemanas air - oven."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google