Materi kuliah Bahan Bakar dan Teknologi Pembakaran oleh Prof. Ir. I.N.G. Wardana, M.Eng., Ph.D. tentang persamaan reaksi kimia antara bahan bakar dengan udara:

REAKSI CAMPURAN BAHAN BAKAR

0.9C8H18 + 0.1C2H5OH + 23,1/2(O2+3,76N2) -> 7,4CO2 + 8,4H2O + 23,1/2*3,76N2

A/F = 23,1/2(32+3,76X28)/{0,9*(12*8+1*18)+0,1 (12*2+1*6+16))}

A/F = 14,79 Kg udara/Kg bahan bakar

Iso Octan dibakar dengan udara teoritis 120%

C8H18 + 1,2*25/2(O2 + 3,76 N2) ->8CO2 + 9H2O + (0,2*25/2) O2 + 25/2*3,76N2

A/F = 15(32+3,76×28)/(12*8+18) = 18,06 Kg udara/Kg bahan bakar

Ф = (F/A act) / (F/A stoic ) =  (1/18,06)/(1/15,05)     = 15,05/18,06     =0,833

udara teoritis               = 100/0,833     =120%

udara lebih                  = 120 -100       =20%

MENGHITUNG KALOR PEMBAKARAN (HHV, LHV)

C8H18 + 25/2(O2 + 3,76 N2) -> 8CO2 + 9H2O + 12,5x3,76N2

HV = enthalpi reaktan – enthalpi produk

HHV terbentuk kalau H2O berbentuk cair

LHV terbentuk kalau H2O berbentuk uap

KALOR PEMBENTUKAN:

C8H18 : -208,45 KJ/Kg mole

O2 : 0

N2 : 0

CO2 : -393,52 KJ/Kg mole

H2O (UAP)   : -241,83 KJ/Kg mole

Panas penguapan air    : 43,98 KJ/Kg mole

H2O (Cair)      : -241,83 – 43,98 KJ/Kg mole

: -285,81 KJ/Kg mole

LHV = { -208,45  + 25/2(0 + 3,76*0) } –{8*-393,52 + 9*-241,83 + 25/2*3,76*0}

LHV = … Kj/mol

HHV = { -208,45  + 25/2(0 + 3,76*0) } –{8*-393,52 + 9*-285,81 + 25/2*3,76*0

HHV = … Kj/mol

C8H18 + 1,2xa(O2 + 3,76 N2) -> 8CO2 + 9H2O + 0.2aO2 + 15×3,76N2

8 + 9/2 + 0.2   = 1.2*A

A = 12.7/1.2    = 10.58333

F/A =(8*12+18)/1.2*10.58333(32+3.76*28)

=114/1.2*10.58333*137.27

=1/15.29

Ф = 15,05/15,29    = 0,98

Udara teoritis       = 100/0,98       = 102%

Excess air koef.     = 102-100        = 2%

HV Gasohol

0.8 C8H18 + 0,2 C2H5OH  + 10,6 (O2 +3,76 N2) -> 6,8 CO2 +7,8 H2O + 10,6 *3,76N2

KALOR PEMBENTUKAN:

C8H18 : -208,45 KJ/mole

C2H5OH              : -234,81 KJ/mol

O2 : 0

N2 : 0

CO2 : -393,52 KJ/mole

H2O (UAP)         : -241,83 KJ/mole

Panas penguapan air    : 43,98 KJ/mole

H2O (Cair)       : -241,83 – 43,98 KJ/mole

: -285,81 KJ/mole

LHV = {0,8*(-208,45) + 0,2*(-234,81) + 10,6*0}-{6,8*(-393,52) + 7,8*(-241,83) + 10,6*3,76*0}

LHV = … Kj/mol

HHV = {0,8*(-208,45) + 0,2*(-234,81) + 10,6*0}-{6,8*(-393,52) + 7,8*(-285,81) + 10,6*3,76*0}

HHV=… Kj/mol

NILAI KALOR PEMBAKARAN DENGAN UDARA LEBIH/KURANG

C8H18 + 1,2*25/2(O2 + 3,76 N2) -> 8CO2 + 9H2O + (0,2*25/2) O2 + 25/2*3,76N2

LHV = { -208,45  + 1,2*25/2(0 + 3,76*0) } –{8*(-393,52) + (9*-241,83) + 0,2*25/2*0 + 25/2*3,76*0}

LHV= … KJ/mol

HHV = { -208,45  + 1,2*25/2(0 + 3,76*0) } –{8*(-393,52) + (9*-285,81) + 0,2*25/2*0 + 25/2*3,76*0}

HHV =… Kj/mol

TEMPERATUR NYALA ADIABATIK

Adiabatik : sistem terisolasi dari kalor, artinya kalor yang ada di dalam sistem tidak bisa keluar, sedangkan kalor yang ada di luar sistem tidak bisa masuk ke dalam sistem, sehingga tidak terjadi perubahan kalor di dalam sistem.

Panas reaktan  = panas produk + panas sensibel

Panas sensibel = panas reaktan – panas produk

Panas sensibel = HV

Contoh:

CH4 + 2(O2 + 3,76 N2) -> CO2 + 2H2O + 2×3,76N2

Spesies (i) Cpi [j/mol K]
CH4 35,71 – 95
O2 29.18 – 37,28
N2 29.12 – 35,97
H2O 33,58 – 51.1
CO2 37,22 – 60,35

Hf (entalpi)  CH4 = -74,85 Kj/Kmol

HV = { 1*(12+4)* (-74,85)Kj  + 0} – {1*(12+32)* (-393,52) + 2*(2+16)*(-241,83) + 0}Kj

HV = {-16*74,85 + 44*393,52 + 36*241,83} Kj

HV = 25075,16 KJ

[1*(12 + 32)*60,35 + 2*(2 + 16)*51.1 + 2*3,76* 28* 36] Tad = 25075,16

Tad = 25075,16/{[44*60,35 + 36*51,1 +7,56*28*36] /1000} = 2.0697* 1000 K

Tad = 2070 K

Secara matematik temperatur nyala adiabatik dirumuskan:

dQ = 0 -> Q = Constan

Dalam pembakaran, semua kalor yang terkandung didalam bahan bakar menjadi kalor produk + kalor sensibel

Kalor sensibel = kalor reaktan – kalor produk

Kalor sensibel = HV

Contoh: hitung temperatur api adiabatik dari pembakaran gasolin (C8H18) dengan udara: 300K – 2000K

Spesies (i) Cpi [J/mol K]
O2 29.18 – 37,28
N2 29.12 – 35,97
H2O 33,58 – 51.1
CO2 37,22 – 60,35

C8H18 + 12,5(O2 + 3,76N2) -> 8CO2 + 9H2O + 12,5*3,76N2

LHV = {1*(12*8 + 18)*( -208,45) + 0}KJ – {8*(12 + 32)* (-393,52) + 9*(2 + 16)*

(-241,83) + 12,5*3,76*0} KJ

LHV = -114*208,45 + 352*393,52 + 162*241,83

LHV = 153932,2 KJ

{8*(12 + 32)*60,35 + 9*(2 + 16)*51,1 + 12,5*3,76*(28)*35,97} Tad * 1/1000 [KJ] = 153932,2 [KJ]

Tad = 153932,2*1000/{352*60,35 + 162*51,1 + 12,5*3,76*28*36}

Tad = 153932,2*1000/(21243,2 + 8278,2 + 47376)

Tad = 153932200/76897,4

Tad = 2001,78 K

Untuk mendownload artikel ini dan artikel-artikel yang lain silakan kunjungi halaman My Archives.