2.1 Bahan Bakar Padat/Cair2.1 Bahan Bakar Padat/Cair
Dengan memperhatikan suatu bahan Dengan memperhatikan suatu bahan bakar bakar
yang mempunyai komposisi yang yang mempunyai komposisi yang didefinisikan didefinisikan
oleh C, H, O, S, Noleh C, H, O, S, N
C + OC + O22 CO CO22
1 mol 1 mol 1 mol1 mol 1 mol 1 mol
HH22 + ½ O + ½ O22 H H22OO
1 mol ½ mol 1 mol1 mol ½ mol 1 mol
S + OS + O22 SO SO22
1 mol 1 mol 1 mol1 mol 1 mol 1 mol
Menunjukan bahwa:Menunjukan bahwa:
- Pembakaran teoritis dari 1 mol C Pembakaran teoritis dari 1 mol C memerlukan 1 mol oksigen dan memerlukan 1 mol oksigen dan memberikan 1 mol COmemberikan 1 mol CO22
- Pembakaran teoritis dari 1 mol Hidrogen Pembakaran teoritis dari 1 mol Hidrogen memerlukan ½ mol Omemerlukan ½ mol O22 dan memberikan 1 dan memberikan 1 mol Hmol H22OO
- Pembakaran teoritis 1 mol S memerlukan 1 Pembakaran teoritis 1 mol S memerlukan 1 mol Omol O22 dan memberikan 1 mol SO dan memberikan 1 mol SO22
Atau ada dalam 1 kg bahan bakarAtau ada dalam 1 kg bahan bakar
C kg dari karbon : C kg dari karbon :
H kg dari hidrogen:H kg dari hidrogen:
S kg dari sulfur:S kg dari sulfur:
mol.k12
c
molkh
.2
molkS
.32
Sehingga pembakaran 1 kg bahan bakar Sehingga pembakaran 1 kg bahan bakar akan akan
Memerlukan Memerlukan oksigen oksigen
yang mana mewakili suatu volumeyang mana mewakili suatu volume
molkOShC
.3232412
32 414.22
32412Nm
OShCVO
Tetapi setiap NmTetapi setiap Nm33 oksigen setara dengan oksigen setara dengan 4.76 4.76
NmNm33 udara sehingga menghasilkan suatu udara sehingga menghasilkan suatu
persamaan bahwa untuk membakar 1 kg persamaan bahwa untuk membakar 1 kg bahan bahan
bakar diperlukan udara: bakar diperlukan udara:
kgNmOShC
kgNmxOShC
Va
/)(33.367.2689.8
/76.4414.2232412
3
3
Contoh Contoh
Berapa volume udara yang diperlukan Berapa volume udara yang diperlukan untuk untuk membakar karbon dan cairan dari destilasi membakar karbon dan cairan dari destilasi “petrol “petrol karbon”karbon”
KarbonKarbon
CC h h O n O n s ds d
0.8470.847 0.042 0.039 0.021 0.013 0.042 0.039 0.021 0.013 0.039 kg/kg0.039 kg/kg
ResiduResidu
CC h h n n s s
0.8420.842 0.126 0.004 0.028 0.126 0.004 0.028 kg/kgkg/kg
Untuk karbonUntuk karbon
VVaa == (8.89 x 0.847) + (26.67 x 0.042) + (8.89 x 0.847) + (26.67 x 0.042) +
3.33 (0.013 - 0.039)3.33 (0.013 - 0.039)
= 8.564 Nm= 8.564 Nm33/kg/kg
Untuk residu Untuk residu
VVa a = (8.89 x 0.842) + (26.67 x 0.126) = (8.89 x 0.842) + (26.67 x 0.126) + +
(3.33 x 0.028)(3.33 x 0.028)
= 10.940 Nm= 10.940 Nm33/kg/kg
Perhitungan Volume Asap yang Dihasilkan Perhitungan Volume Asap yang Dihasilkan
Persamaan pembakaran Persamaan pembakaran menunjukkan menunjukkan
bahwa 1 kg bahan yang terbakar bahwa 1 kg bahan yang terbakar menghasilkan menghasilkan
gas-gas dengan menggunakan oksigen.gas-gas dengan menggunakan oksigen.
Yang menunjukkan volume total Yang menunjukkan volume total
2
2
2
2
32
28
2
12
SOkmolS
Nkmoln
OHkmolh
COkmolC
3414.223228212
NmSnhC
Tetapi dalam volume ini, perlu Tetapi dalam volume ini, perlu menambahkan menambahkan
volume Nvolume N22 yang ada dalam udara yang ada dalam udara pembakaran pembakaran
yang mempunyai kuantitas 3.76 x yang mempunyai kuantitas 3.76 x volume VOvolume VO22
sehingga sehingga
376.3414.2232412
NmxOShC
Dengan demikian secara teoritis, Dengan demikian secara teoritis, pembakaran 1 pembakaran 1
kg dari bahan bakar akan menghasilkan kg dari bahan bakar akan menghasilkan volume volume
asap sebanyak:asap sebanyak:
VVf f = 8.89 C + 32.27 h + 3.33 S + 0.8 n = 8.89 C + 32.27 h + 3.33 S + 0.8 n
- 2.63 O Nm- 2.63 O Nm33/kg/kg
Yang mana terdiri dari:Yang mana terdiri dari:
Nilai-nilai di atas menganggap bahwa relatif Nilai-nilai di atas menganggap bahwa relatif pada bahan bakar keringpada bahan bakar kering
2
3
23
23
23
)79.08.0(79.0414.2228
7.0414.2212
207.11414.222
867.1414.2212
Nkg
NmVnVx
n
SONmSxS
OHNmhxh
CONmCxC
aa
Jika bahan bakar ini mengacu pada Jika bahan bakar ini mengacu pada proporsi air proporsi air
w, akan perlu menambah pada volume w, akan perlu menambah pada volume total total
asap suatu volume uap air sama denganasap suatu volume uap air sama dengan
kgNmwxw
/245.1414.2218
3
Dengan menggunakan formulaDengan menggunakan formula
VVf f = 8.89 C + 32.27 h + 3.33 S + 0.8 n - = 8.89 C + 32.27 h + 3.33 S + 0.8 n - 2.63 O 2.63 O
NmNm33/kg/kg
Pada dua bahan bakar sebelumnya, kitaPada dua bahan bakar sebelumnya, kita
mendapatkan:mendapatkan:
- Untuk karbon Untuk karbon
VVf f = (8.89 x 0.847) + (32.27 x 0.042) + = (8.89 x 0.847) + (32.27 x 0.042) +
(3.33 x 0.013) + (0.8 x 0.021) – (2.63 (3.33 x 0.013) + (0.8 x 0.021) – (2.63 x x 0.039) 0.039)
= 8.843 Nm= 8.843 Nm33/kg/kg
- Untuk bahan hasil destilasiUntuk bahan hasil destilasi
VVf f = (8.89 x 0.842) + (32.27 x 0.126) + = (8.89 x 0.842) + (32.27 x 0.126) + (3.33 x 0.028) + (0.8 x 0.004) (3.33 x 0.028) + (0.8 x 0.004)
= 11.647 Nm= 11.647 Nm33/kg/kg
Catatan:Catatan:
Kita menganggap pada umumnya dalam praktek Kita menganggap pada umumnya dalam praktek
bahwa kita mempunyai asap pembakaran kering,bahwa kita mempunyai asap pembakaran kering,
dengan mengandaikan bahwa asap air berada dengan mengandaikan bahwa asap air berada
keseluruhannya dalam keadaan mengembun. keseluruhannya dalam keadaan mengembun.
Jadi pada suatu volume yang dapat diabaikan Jadi pada suatu volume yang dapat diabaikan
dibandingkan dengan yang lain yang membentuk dibandingkan dengan yang lain yang membentuk
gas.gas.
Pembakaran hidrogen yang ada Pembakaran hidrogen yang ada dalam dalam
bahan bakar jadi hanya meninggalkan bahan bakar jadi hanya meninggalkan dalam dalam
asap “azote” dari udara pembakarannya. asap “azote” dari udara pembakarannya. Kita Kita
harus, dalam hal ini, mengurangi Vharus, dalam hal ini, mengurangi Vff dengan dengan
volume uap air yang mana hasil dari volume uap air yang mana hasil dari pembakaran pembakaran
hidrogen, atau hidrogen, atau
kgNmhxh
/207.11414.222
3
sehingga ekspresi volume asap kering (dengan sehingga ekspresi volume asap kering (dengan
demikian kita menuliskan Vdemikian kita menuliskan Vss) yang dihasilkan ) yang dihasilkan
oleh 1 kg bahan bakar adalah:oleh 1 kg bahan bakar adalah:
VVss = 8.89 C + 21.07 h + 3.33 S + 0.8 n = 8.89 C + 21.07 h + 3.33 S + 0.8 n
- 2.63 O Nm- 2.63 O Nm33/kg/kg
2.2 Bahan Bakar Gas2.2 Bahan Bakar Gas
Di sini VDi sini Vaa dan V dan Vs s akan diekspresikan dalam akan diekspresikan dalam NmNm33/Nm/Nm33. Kita mempertimbangkan suatu bahan . Kita mempertimbangkan suatu bahan bakar gas, yang mana komposisi dalam volume bakar gas, yang mana komposisi dalam volume didefinisikan oleh:didefinisikan oleh:
CO, h, CHCO, h, CH44, , ΣΣCCmmhhPP, CO, CO22, O, n, W, O, n, W
Komponen-komponen yang dapat Komponen-komponen yang dapat terbakar terbakar
adalah CO, Hadalah CO, H22, CH, CH44 dan dan ΣΣCCmmhhP P yang mana yang mana
persamaan pembakaran masing-masing persamaan pembakaran masing-masing
adalah:adalah:
CO + ½ OCO + ½ O22 CO CO22
1 vol ½ vol 1 vol1 vol ½ vol 1 vol
HH22 + ½ O + ½ O22 H H22OO
1 vol ½ vol 1 vol1 vol ½ vol 1 vol
CHCH44 + 2 O + 2 O22 CO CO2 2 + 2 + 2 HH22OO
1 vol 2 vol 1 vol 2 vol1 vol 2 vol 1 vol 2 vol
ΣΣCCmmhhP P + 3.67 O+ 3.67 O2 2 2.45 CO2.45 CO2 2 + 2.45H+ 2.45H22OO
1 vol 3.67 vol 2.45 vol 2.45 vol1 vol 3.67 vol 2.45 vol 2.45 vol
Pengujian dari persamaan ini menunjukkan Pengujian dari persamaan ini menunjukkan
bahwa:bahwa:- Pembakaran dari suatu volume sembarang V Pembakaran dari suatu volume sembarang V
dari CO memerlukan suatu volume V/2 oksigendari CO memerlukan suatu volume V/2 oksigen- Pembakaran dari suatu volume sembarang V Pembakaran dari suatu volume sembarang V
dari Hdari H22 memerlukan suatu volume V/2 oksigen memerlukan suatu volume V/2 oksigen- Pembakaran dari suatu volume sembarang V Pembakaran dari suatu volume sembarang V
dari CHdari CH44 memerlukan suatu volume 2V oksigen memerlukan suatu volume 2V oksigen- Pembakaran dari suatu volume sembarang V Pembakaran dari suatu volume sembarang V
dari hidrokarbon dari hidrokarbon ΣΣCCmmhhPP memerlukan suatu memerlukan suatu volume 3.67 V oksigen.volume 3.67 V oksigen.
Pembakaran 1 NmPembakaran 1 Nm33 dari gas akan memerlukan dari gas akan memerlukan
suatu volume oksigen sama dengan:suatu volume oksigen sama dengan:
Tetapi sebagian oksigen yang diperlukan,Tetapi sebagian oksigen yang diperlukan,
diketahui 0 Nmdiketahui 0 Nm33/ Nm/ Nm33, sudah berada dalam gas , sudah berada dalam gas
yang dapat terbakar tersebut, sehingga volume yang dapat terbakar tersebut, sehingga volume
oksigen yang dibutuhkan oleh udara oksigen yang dibutuhkan oleh udara pembakaran pembakaran
berkurangberkurang
34 67.32
22NmhCCH
hCoPm
Setiap NmSetiap Nm33 oksigen yang mana bersesuaian oksigen yang mana bersesuaiandengan 4.76 Nmdengan 4.76 Nm3 3 udara. Hal ini menyebabkan udara. Hal ini menyebabkan bahwa volume total minimum udara yang bahwa volume total minimum udara yang diperlukan untuk membakar 1 Nmdiperlukan untuk membakar 1 Nm33 gas gas
adalah adalah
VVaa = 4.76 VO = 4.76 VO2.2.
3
3
42 67.3222 Nm
NmOhCCH
hCoVO Pm
Untuk penentuan gas buang, kita akan Untuk penentuan gas buang, kita akan
menyamakan perhitungan seperti pada menyamakan perhitungan seperti pada bahan bahan
bakar padat atau cair.bakar padat atau cair.
Gas buang atau asap terdiri:Gas buang atau asap terdiri:- dari COdari CO22 yang berasal dari bahan bakar yang berasal dari bahan bakar
sendiri demikian juga dari pembakaran CO sendiri demikian juga dari pembakaran CO dan hidrokarburan dan hidrokarburan
- dari uap air yang berasal dari bahan bakar dari uap air yang berasal dari bahan bakar sendiri demikian juga dari pembakaran sendiri demikian juga dari pembakaran hidrogen bebas dan hidrokarburanhidrogen bebas dan hidrokarburan
- dari “azote” dari “azote” (N(N22) ) yang berasal dari bahan yang berasal dari bahan bakar sendiri demikian juga dari pembakaran bakar sendiri demikian juga dari pembakaran udaraudara
Menurut persamaan-persamaan pembakaran Menurut persamaan-persamaan pembakaran
yang ada, kita mendapatkan dengan segerayang ada, kita mendapatkan dengan segera
- Untuk volume CO- Untuk volume CO22
COCO2 2 + CO + CH+ CO + CH4 4 + 2,45 + 2,45 ΣΣCCmmhhP P NmNm33/Nm/Nm33
- Untuk volume uap airUntuk volume uap air
W + h + 2CHW + h + 2CH44 + + 2,45 2,45 ΣΣCCmmhhP P NmNm33/Nm/Nm33
- Untuk volume “azote”Untuk volume “azote”
n + 3.76 VOn + 3.76 VO22 = n + 0.79 V = n + 0.79 Vaa Nm Nm33/Nm/Nm33
Jadi akhirnya kita akan mempunyai:Jadi akhirnya kita akan mempunyai:
VVf f = w + h + CO= w + h + CO2 2 + CO + 3CH+ CO + 3CH4 4 + 4.90 + 4.90 ΣΣCCmmhhP P
+ n + 0.79 V+ n + 0.79 Vaa
Seperti penggunaan dalam praktek, jika kita Seperti penggunaan dalam praktek, jika kita
mempertimbangkan asap buang kering, mempertimbangkan asap buang kering, ekspresi ekspresi
sebelumnya dari Vsebelumnya dari Vff dikurangi, setelah dikurangi, setelah
pengurangan volume uap airpengurangan volume uap air
VVss = CO = CO2 2 + CO + CH+ CO + CH4 4 + 2.45 + 2.45 ΣΣCCmmhhP P + n + n
+ 0.79 V+ 0.79 Vaa
Contoh:Contoh:
Menentukan volume udara dan volume Menentukan volume udara dan volume asap asap
pembakaran dari suatu gas yang pembakaran dari suatu gas yang mempunyai mempunyai
komposisi sebagai berikut:komposisi sebagai berikut:CO = 0.080CO = 0.080 COCO22 = 0.032 = 0.032
H = 0.480H = 0.480 N = 0.050N = 0.050
CHCH44 = 0.275 = 0.275 O = 0.013O = 0.013
ΣΣCCmmhhpp= 0.03= 0.03 W = 0.040W = 0.040
Penerapan formula sebelumnya: Penerapan formula sebelumnya: memberikanmemberikan
VOVO22 = = 0.800.80 + + 0.4800.480 + 2 x 0.275 + 2 x 0.275 22 2 2 + 3.67 x 0.03 - 0.013 + 3.67 x 0.03 - 0.013
= 0.927 Nm= 0.927 Nm33/Nm/Nm33
dimana dimana
VVaa = 0.927 x 4.76 = 4.412 Nm = 0.927 x 4.76 = 4.412 Nm33/Nm/Nm33
VVff = 0.04 + 0.480 + 0.032 + 0.080 = 0.04 + 0.480 + 0.032 + 0.080
+ (3 x 0.275) + (4.90 x 0.030) + 0.05 + (3 x 0.275) + (4.90 x 0.030) + 0.05 + (0.79 x 4.412)+ (0.79 x 4.412)
= 5.139 Nm= 5.139 Nm33/Nm/Nm33
Atau jika kita menganggap gas buangnya kering Atau jika kita menganggap gas buangnya kering
VVss = 0.032 + 0.080 + 0.275 + (2.45 x 0.030) = 0.032 + 0.080 + 0.275 + (2.45 x 0.030) + 0.05 + (0.79 x 4.412)+ 0.05 + (0.79 x 4.412) = 3.995 Nm= 3.995 Nm33/Nm/Nm33
2.3 Formula Empiris2.3 Formula Empiris
Dengan adanya formula empiris yang Dengan adanya formula empiris yang
memungkinkan untuk menentukan dengan cara memungkinkan untuk menentukan dengan cara
pendekatan untuk kemampuan panas dari suatu pendekatan untuk kemampuan panas dari suatu
bahan bakar yang mana bahan bakar yang mana komposisinya diketahuikomposisinya diketahui, ,
begitu juga sejumlah formula yang telah begitu juga sejumlah formula yang telah
ditetapkan dalam rangka menghitung ditetapkan dalam rangka menghitung volume volume
udara, Vudara, Vaa dan asap, V dan asap, Vff (basah) (basah) dari pembakaran dari pembakaran
teoritis, untuk suatu bahan bakar yang mana kita teoritis, untuk suatu bahan bakar yang mana kita
mengetahui kemampuan panasnya.mengetahui kemampuan panasnya.
Diantara formula-formula ini, kita menuliskan Diantara formula-formula ini, kita menuliskan sebagai berikut, yang diturunkan oleh Rosin sebagai berikut, yang diturunkan oleh Rosin
dan dan Fehling.Fehling.
- Untuk bahan bakar padatUntuk bahan bakar padat
VVaa = 101 x 10 = 101 x 10-5-5 I Ipopo + 0.5 Nm + 0.5 Nm33/kg/kg
VVff = 89 x 10 = 89 x 10-5-5 I Ipopo + 1.65 Nm + 1.65 Nm33/kg/kg
- Untuk bahan bakar cair Untuk bahan bakar cair
VVaa = 85 x 10 = 85 x 10-5-5 I Ipo po + 2 Nm+ 2 Nm33/kg/kg
VVff = 111 x 10 = 111 x 10-5-5 I Ipopo Nm Nm33/kg/kg
- Untuk bahan bakar gas (miskin) IUntuk bahan bakar gas (miskin) Ipopo < < 3000 kcal/Nm3000 kcal/Nm33
VVaa = 87.5 x 10 = 87.5 x 10-5-5 I Ipopo Nm Nm33/Nm/Nm33
VVff = 72.5 x 10 = 72.5 x 10-5-5 I Ipopo + I Nm + I Nm33/Nm/Nm33
- Untuk Untuk bahan bakar gas (kaya) (Ibahan bakar gas (kaya) (Ipo po > > 4000 kcal/Nm4000 kcal/Nm33))
VVaa = 109 x 10 = 109 x 10-5-5 I Ipopo – 0.25 Nm – 0.25 Nm33/Nm/Nm33
VVff = 114 x 10 = 114 x 10-5-5 I Ipopo + 0.25 Nm + 0.25 Nm33/Nm/Nm33
Dalam formula–formula ini IDalam formula–formula ini Ipopo mengacu kepada mengacu kepada
kemampkemampuuan inferiur pada tekanan tetap dari an inferiur pada tekanan tetap dari
1 kg bahan bakar padat atau cair atau 1 Nm1 kg bahan bakar padat atau cair atau 1 Nm33
untuk bahan bakar gas.untuk bahan bakar gas.
Kita mengaplikasikan pada contoh terakhir Kita mengaplikasikan pada contoh terakhir maka maka
kita mendapatkan:kita mendapatkan:
VVaa = 4.412 Nm = 4.412 Nm33/Nm/Nm33
VVff = 5.13 = 5.1399 Nm Nm33/Nm/Nm33
Kemampuan panas dari gas ini dihitung menurut Kemampuan panas dari gas ini dihitung menurut
komposisinya adalah Ikomposisinya adalah Ipopo = 4338 kcal/Nm = 4338 kcal/Nm33. Jika . Jika
kita memasukkan nilai ini pada formula yang kita memasukkan nilai ini pada formula yang
cocok, kita mendapatkan:cocok, kita mendapatkan:
VVaa = 109 x 10 = 109 x 10-5-5 x 4338 – 0.25 = 4.478 Nm x 4338 – 0.25 = 4.478 Nm33/Nm/Nm33
VVff = 114 x 10 = 114 x 10-5-5 x 4338 + 0.25 = 5.195 Nm x 4338 + 0.25 = 5.195 Nm33/Nm/Nm33
Kecocokan antara dua pasang hasil adalah Kecocokan antara dua pasang hasil adalah sangat sangat
dekat untuk perhitungan sebelum proyek dekat untuk perhitungan sebelum proyek
dilakukan.dilakukan.
3. Pembakaran Riel3. Pembakaran Riel
3.1 Kelebihan Udara : Kekurangan Udara3.1 Kelebihan Udara : Kekurangan UdaraSampai paragraf ini kita hanya membicarakan Sampai paragraf ini kita hanya membicarakan
proses pembakaran yang sifatnya teoritis atau proses pembakaran yang sifatnya teoritis atau stoechiometric yang mana berlangsung benar-stoechiometric yang mana berlangsung benar-benar memenuhi persamaan reaksi benar memenuhi persamaan reaksi dan hanya dan hanya memperhitungkan jumlah/kuantitas bahan memperhitungkan jumlah/kuantitas bahan (bahan yang dapat terbakar) yang secara pasti (bahan yang dapat terbakar) yang secara pasti sama dengan jumlah yang bersesuaian pada sama dengan jumlah yang bersesuaian pada persamaan-persamaan tersebutpersamaan-persamaan tersebut
Dalam pembakaran nyata, perbandingan Dalam pembakaran nyata, perbandingan Bahan yang dapat terbakar dan udara selalu Bahan yang dapat terbakar dan udara selalu tidak sama dengan nilai-nilai yang ada dalam tidak sama dengan nilai-nilai yang ada dalam stoechieometric, seperti stoechieometric, seperti komposisi asap hasil komposisi asap hasil pembakaran menjadi berbeda dengan asap pembakaran menjadi berbeda dengan asap hasil pembakaran yang dihitung secara teoritishasil pembakaran yang dihitung secara teoritis..
Suatu pembakaran riel dicirikan oleh Suatu pembakaran riel dicirikan oleh
perbandingan perbandingan volume udara yang secara efektif volume udara yang secara efektif
digunakan Vdigunakan Vaa’’, untuk pembakaran suatu jumlah, untuk pembakaran suatu jumlah
yang ditentukan (1 kg atau 1 Nmyang ditentukan (1 kg atau 1 Nm33) dari bahan ) dari bahan
bakar dengan bakar dengan volume udara yang diperlukan volume udara yang diperlukan
pada pembakaran teoritis, pada bahan bakar pada pembakaran teoritis, pada bahan bakar yang yang samasama. Perbandingan ini. Perbandingan ini λλ = = VVaa’’ disebut disebut
VVaa
Koefisien kelebihan udara (perbandingan udara)Koefisien kelebihan udara (perbandingan udara)
Jika Jika λλ>1, kita mendapatkan pembakaran yang >1, kita mendapatkan pembakaran yang kelebihan udara kelebihan udara
λλ<1, kita mendapatkan pembakaran <1, kita mendapatkan pembakaran yang yang kekurangan udarakekurangan udara
λλ=1, kita mendapatkan pembakaran =1, kita mendapatkan pembakaran netralnetral
Kita menyebut kelebihan udara dan kita Kita menyebut kelebihan udara dan kita
menuliskan pada umumnya oleh emenuliskan pada umumnya oleh e
((diekspresikan dalam diekspresikan dalam persen)persen)
100'
xV
VVe
a
aa
Sehingga dapat diturunkan:Sehingga dapat diturunkan:
atau e = 100 (atau e = 100 (λλ-1)-1)
dan dapat dilihat bahwa e positif atau dan dapat dilihat bahwa e positif atau negatif negatif
bergantung bergantung λλ di atas atau di bawah 1. di atas atau di bawah 1.
1001
e
- Jika e lebih besar dari nolJika e lebih besar dari nol
Jika e lebih besar dari nol, dan jika kitaJika e lebih besar dari nol, dan jika kita
mengandaikan pembakarannya lengkap, kita mengandaikan pembakarannya lengkap, kita
akan menemukan kembali dalam asap gas akan menemukan kembali dalam asap gas
buangbuang, udara yang tidak digunakan , udara yang tidak digunakan sedangkan sedangkan
kandungan kandungan COCO22 dalam gas buang akan lebih dalam gas buang akan lebih
rendah rendah daripada pembakaran teoritis. daripada pembakaran teoritis.
Sebenarnya, pembakaran tidak pernah Sebenarnya, pembakaran tidak pernah sempurna, karena walaupun ketelitian ditetapkan sempurna, karena walaupun ketelitian ditetapkan dan peralatan yang disesuaikan untuk menjamin dan peralatan yang disesuaikan untuk menjamin suatu kontak yang intim antara suatu kontak yang intim antara bahan bakar dan bahan bakar dan udara pembakar, selalu ada bagian bahan bakar udara pembakar, selalu ada bagian bahan bakar yang hilang pada pembakaran total, sehingga gas yang hilang pada pembakaran total, sehingga gas buang selalu membawa buang selalu membawa sedikit CO yang berasal sedikit CO yang berasal dari pembakaran yang tidak lengkap dari karbondari pembakaran yang tidak lengkap dari karbon, , yang bersesuaian pada persamaanyang bersesuaian pada persamaan
C + ½ OC + ½ O2 2 COCO
Dilain bagian, kita mengetahui bahwa pada Dilain bagian, kita mengetahui bahwa pada
temperatur pembakaran yang tinggi temperatur pembakaran yang tinggi COCO22 terdisosiasi yang bersesuaian pada persamaan terdisosiasi yang bersesuaian pada persamaan
CO2 CO + ½ OCO2 CO + ½ O22
Dimana penyebab kedua keberadaan CO dalam Dimana penyebab kedua keberadaan CO dalam gas buang, walaupun pembakaran penuh dengan gas buang, walaupun pembakaran penuh dengan OksigenOksigen
- Jika e lebih kecil dari nolJika e lebih kecil dari nol jika e lebih kecil dari nol, pembakaran jika e lebih kecil dari nol, pembakaran
tidak tidak dapat lengkap karena kita dapat lengkap karena kita tidak menyediakan tidak menyediakan jumlah udara yang cukupjumlah udara yang cukup untuk membakar untuk membakar secara total dari komponen-komponen bahan secara total dari komponen-komponen bahan bakar. Jadi sebagian dari komponen-komponen bakar. Jadi sebagian dari komponen-komponen ini didapatkan kembali dalam bentuk yang tidak ini didapatkan kembali dalam bentuk yang tidak terbakar, apakah dalam bahan bakar itu sendiri terbakar, apakah dalam bahan bakar itu sendiri (dalam hal bahan bakar padat) atau dalam gas (dalam hal bahan bakar padat) atau dalam gas buang dalam bentuk kabut atau buang dalam bentuk kabut atau gas yang gas yang
masih masih dapat terbakar lagi (CO, hidrokarburan)dapat terbakar lagi (CO, hidrokarburan). .
Fraksi dari bahan bakar yang telah tidak terbakar Fraksi dari bahan bakar yang telah tidak terbakar
keseluruhannya, yang telah tidak menghasilkan keseluruhannya, yang telah tidak menghasilkan
COCO22, telah memberikan gas buang dimana kadar , telah memberikan gas buang dimana kadar
COCO22 adalah lebih kecil adalah lebih kecil bila dibandingkan pada bila dibandingkan pada
hasil pembakaran teoritis.hasil pembakaran teoritis.
Walaupun, kejadian pembakaran berlangsung Walaupun, kejadian pembakaran berlangsung
dengan ketidakbenaran jumlah oksigen, tidak dengan ketidakbenaran jumlah oksigen, tidak
menghalangi keberadaan oksigen dalam gas menghalangi keberadaan oksigen dalam gas
buang, okbuang, okssigen ini berasal dari:igen ini berasal dari:
- pertama, suatu fraksi udara pembakaran pertama, suatu fraksi udara pembakaran telah dapat melewati ruang pembakaran telah dapat melewati ruang pembakaran tanpa masuk dalam reaksitanpa masuk dalam reaksi. .
(sebagai contoh: ruang pembakaran terlalu (sebagai contoh: ruang pembakaran terlalu
dingin atau pencampuran bahan bakar dan dingin atau pencampuran bahan bakar dan udara udara
tidak benar-benar direatidak benar-benar direalilisasi).sasi).
- kedua: fraksi dari karbon yang telah kedua: fraksi dari karbon yang telah terbakar sebagian dan menghasilkan CO, terbakar sebagian dan menghasilkan CO, hanya menggunakan hanya menggunakan sebagian dari udara sebagian dari udara yang dibutuhkan.yang dibutuhkan.
SSecara definitif,ecara definitif, pembakaran secara pembakaran secara teori nampak sepertiteori nampak seperti pembakaran yang pembakaran yang mampu untuk menghasilkan mampu untuk menghasilkan proporsi COproporsi CO22 yang paling tinggi dalam gas buangyang paling tinggi dalam gas buang. .
Apa-apa yang mendahului ini Apa-apa yang mendahului ini memungkinkan memungkinkan
untuk melihat kembali kepentingan dasar untuk melihat kembali kepentingan dasar dari dari
analisa gas buang untuk mengendalikan analisa gas buang untuk mengendalikan pembakaran.pembakaran.
Analisa secara industri dari gas buang Analisa secara industri dari gas buang
prinsipnya adalah penentuan kandungan prinsipnya adalah penentuan kandungan
COCO22, SO, SO22, O, O22 dan CO dan pada keadaan dan CO dan pada keadaan
praktek kita hanya menjumlahkan praktek kita hanya menjumlahkan
kandungan kandungan COCO22 dan SO dan SO22, kesalahan yang , kesalahan yang
ditimbulkan oleh penyederhanaan ini yang ditimbulkan oleh penyederhanaan ini yang
mana dapat diabaikan.mana dapat diabaikan.
- Studi Tentang Pembakaran RielStudi Tentang Pembakaran Riel
Suatu pembakaran riel yang mana dicirikan Suatu pembakaran riel yang mana dicirikan oleh koefisien udara oleh koefisien udara λλ, tujuan penelitian dari , tujuan penelitian dari suatu pembakaran riel adalah penentuan suatu pembakaran riel adalah penentuan
nilai nilai Koefisien ini dari analisa gas buang. Kita Koefisien ini dari analisa gas buang. Kita Mengandaikan tentu saja telah mengetahui Mengandaikan tentu saja telah mengetahui komposisi bahan bakar komposisi bahan bakar yang dituliskan dalam yang dituliskan dalam keadaan murni dan kering dan keadaan murni dan kering dan
Konsekuensinya volume udara Konsekuensinya volume udara VVaa dan volume dan volume
gas buang kering gas buang kering VVss dari pembakaran secara dari pembakaran secara teoritis.teoritis.
Penentuan Penentuan λλ dapat dilakukan dengan dapat dilakukan dengan cara cara
perhitungan atau dengan bantuan diagram.perhitungan atau dengan bantuan diagram.
- Penentuan Penentuan λλ (e) dengan perhitungan (e) dengan perhitunganSebelumnya kita mempertimbangkan Sebelumnya kita mempertimbangkan
pembakaran dengan kelebihan udara (pembakaran dengan kelebihan udara (λλ>1) >1) dan diandaikan secara lengkap (tanpa dan diandaikan secara lengkap (tanpa adanya CO dalam gas buang).adanya CO dalam gas buang).
Volume udara yang digunakan untuk Volume udara yang digunakan untuk
membakar satuan jumlah dari bahan bakar (1 kg membakar satuan jumlah dari bahan bakar (1 kg
atau 1 Nmatau 1 Nm33) ) menurut definisi dari menurut definisi dari λλ, adalah sama , adalah sama
dengan dengan
VVaa’’ = = λλVVaa = (1+ = (1+ e e ) V) Vaa 100100
Bila Bila VVss’’ adalah volume gas buang yang adalah volume gas buang yang
dihasilkandihasilkan, maka tentu saja volume ini akan , maka tentu saja volume ini akan
sama dengan volume teoritis Vsama dengan volume teoritis Vss ditambah ditambah dengan dengan
udara yang dibawa oleh kelebihan udara , udara yang dibawa oleh kelebihan udara , karena karena
kita mengandaikan pembakaran lengkap sama kita mengandaikan pembakaran lengkap sama
dengandengan
VVaa’’ - V - Vaa = ( = (λλ-1) V-1) Vaa
Jadi kita mempunyai Jadi kita mempunyai
VVss’’ = V = Vs s + (+ (λλ-1) V-1) Vaa = V= Vss + + e e V Vaa Nm Nm33/kg /kg
100100
atau Nmatau Nm33/Nm/Nm33
Penentuan e dapat dilakukan dengan Penentuan e dapat dilakukan dengan
menggunakan kadar Omenggunakan kadar O22 atau kadar CO atau kadar CO22 + + SOSO2 2
dalam gas buang kering.dalam gas buang kering.
Jika kita menggunakan kadar OJika kita menggunakan kadar O22, , yang kita yang kita
nyatakan dengan nyatakan dengan OO’, kadar oksigen ’, kadar oksigen ini ini
bersesuaianbersesuaian kadar udara yang kadar udara yang mempunyai mempunyai ekspresi sebagai berikut: ekspresi sebagai berikut:
aa’ = ’ = 100100 OO’ = 4.76 ’ = 4.76 OO’’2121
`
dan akan didapatkan:dan akan didapatkan:
aa’= 100 ’= 100 VVss’ - V’ - Vss (35)(35)
VVss’’
Penghilangan VPenghilangan VSS’ pada persamaan-’ pada persamaan-persamaan di persamaan di
atas membawa pada persamaan sebagai atas membawa pada persamaan sebagai berikut:berikut:
e = 100 e = 100 VVss - - O’ O’ (36) (36)
VVaa 21-21-OO’’
Pengetahuan komposisi bahan bakar Pengetahuan komposisi bahan bakar
memungkinkan perhitungan Vmemungkinkan perhitungan Vaa dan V dan Vss, analisa , analisa
gas buang menghasilkan gas buang menghasilkan OO’ dimana e dengan ’ dimana e dengan
formula di atas dapat diketahui dan kemudianformula di atas dapat diketahui dan kemudian
λλ =1+ =1+ e e 100100
jika kita menggunjika kita menggunaakan kadar COkan kadar CO22 + + SOSO22, , yang kita akan menyatakan yang kita akan menyatakan dengan dengan COCO22’’
+ + SOSO22’, kita akan mempunyai ’, kita akan mempunyai
persamaan:persamaan:
COCO22’ + ’ + SOSO22’’ = 100 = 100 VV’’ CO2+SO2CO2+SO2
VVSS’’
dalam persamaan dalam persamaan tsbtsb, dengan, dengan menggantikan Vmenggantikan VSS’, kita dapatkan:’, kita dapatkan:
aS
SOCO
aS
SOCO
Ve
V
V
Ve
V
VSOCO
100
100
100
'100'' 2222
22
Persamaan dimana kita dapat menghitung Persamaan dimana kita dapat menghitung
(e) atau untuk bahan bakar dengan komposisi (e) atau untuk bahan bakar dengan komposisi
yang diberikan, nilai-nilai Vyang diberikan, nilai-nilai Vaa dan V dan Vss relatif pada relatif pada
pembakaran secara teoritis yang mana dapat pembakaran secara teoritis yang mana dapat
ditentukan dengan perhitungan, persamaan ditentukan dengan perhitungan, persamaan tsbtsb
menterjemahkan suatu hubungan hiperbola menterjemahkan suatu hubungan hiperbola
antara kelebihan udara (e) dan kadar antara kelebihan udara (e) dan kadar ((COCO22’+’+SOSO22’) ’)
yang didapatkan dengan analisa gas buang.yang didapatkan dengan analisa gas buang.
- Penggunaan diagram:Penggunaan diagram:
Bila 4 besaran yang membawa Bila 4 besaran yang membawa pertimbangan pertimbangan
dalam susunan dari gas buang diketahui:dalam susunan dari gas buang diketahui:- Kadar (COKadar (CO22+SO+SO22))
- Kadar (OKadar (O22))- Kadar (CO)Kadar (CO)- Kelebihan udara (e)Kelebihan udara (e)
Dua ditetapkan (sebagai contoh Dua ditetapkan (sebagai contoh COCO22’+’+SOSO22’ dan ’ dan
OO22’) dan bahwa komposisi dari bahan bakar ’) dan bahwa komposisi dari bahan bakar
diketahui, dua besaran lain dapat ditentukan diketahui, dua besaran lain dapat ditentukan
secara pasti (tanpa keraguan).secara pasti (tanpa keraguan).
Pada pernyataan ini dibangun diagram-diagram Pada pernyataan ini dibangun diagram-diagram
pembakaranpembakaran
- Diagram PembakaranDiagram Pembakaran
Ada beberapa diagram pembakaran. Ada beberapa diagram pembakaran. Kita Kita
akan membatasi dengan 2 diagram akan membatasi dengan 2 diagram pembakaran pembakaran
yang telah dikenal yaitu diagram yang telah dikenal yaitu diagram OstwaldOstwald dan dan
diagram dari diagram dari BunteBunte
- Diagram OstwaldDiagram Ostwald
Deskripsi:Deskripsi:Sebelum mendefinisikan aturan-aturan Sebelum mendefinisikan aturan-aturan
pembuatan diagram Ostwald kita akan pembuatan diagram Ostwald kita akan menguji menguji
prinsip-prinsip dimana diagram ini diajukan.prinsip-prinsip dimana diagram ini diajukan.
Dalam paragraf sebelumnya, kita telah Dalam paragraf sebelumnya, kita telah
menetapkan formula-formula yangmenetapkan formula-formula yang
memungkinkan, dalam hal pembakaran memungkinkan, dalam hal pembakaran
secara teoritis untuk menentukan volume secara teoritis untuk menentukan volume udara udara
VVaa dan volume gas buang kering dan volume gas buang kering VVss yang yang
bersesuaian dengan pembakaran 1 kg atau 1 bersesuaian dengan pembakaran 1 kg atau 1
NmNm33 bahan bakar padat, cair dan gas. bahan bakar padat, cair dan gas.
Sekarang kita mempelajari, dengan Sekarang kita mempelajari, dengan cara cara
analog, suatu pembakaran riel dicirikan analog, suatu pembakaran riel dicirikan oleh oleh
kelebihan udara e dan untuk menentukan kelebihan udara e dan untuk menentukan
satu-satuan jumlah bahan bakar dan fungsi satu-satuan jumlah bahan bakar dan fungsi
dengan e:dengan e:- Volume VVolume Vaa’ efektif udara diperlukan pada ’ efektif udara diperlukan pada
pembakaranpembakaran- Volume VVolume Vss’ efektif gas buang yang ’ efektif gas buang yang
dihasilkandihasilkan
Komposisi bahan bakar yang mana Komposisi bahan bakar yang mana
diketahui nilai-nilai Vdiketahui nilai-nilai Vaa dan V dan Vss dari dari pembakaranpembakaran secara teoritis secara teoritis akanakan terdefinisi.terdefinisi.
Sebelumnya kita mempertimbangkan Sebelumnya kita mempertimbangkan suatu suatu
bahan bakar padat atau cair yang mana bahan bakar padat atau cair yang mana komposisi diberikan dalam massakomposisi diberikan dalam massa v volume olume udara yang kita perlukan untukudara yang kita perlukan untuk membakar 1 kg bahan bakar adalah:membakar 1 kg bahan bakar adalah:
VVaa’= ’= λλ V Vaa= (1 += (1 + e e )V)Vaa
100100
Kita menetapkan bersesuaian Kita menetapkan bersesuaian dengan dengan
hhasil percobaan yang disebutkan asil percobaan yang disebutkan sebelumnya, sebelumnya,
bahwa bahwa hidrogen, hidrokarburan dan sulfur hidrogen, hidrokarburan dan sulfur terbakar keseluruhannya, tetapi terbakar keseluruhannya, tetapi
sebaliknya sebaliknya hanya sebagian saja dari karbon terbakar hanya sebagian saja dari karbon terbakar menjadi COmenjadi CO. . Gas buang kering membawa Gas buang kering membawa
suatu campuran suatu campuran CO, COCO, CO22, SO, SO22, O, O22 dan dan NN22..
Pembakaran lengkap dari karbon terjadi Pembakaran lengkap dari karbon terjadi
bersesuaian dengan persamaan bersesuaian dengan persamaan
C + OC + O22 CO CO22
dan pembakaran tidak lengkap mengikutidan pembakaran tidak lengkap mengikuti
persamaanpersamaan
C + ½ OC + ½ O22 CO CO
Pengujian dari dua persamaan ini Pengujian dari dua persamaan ini membawa membawa
pada kesimpulan-kesimpulan berikut:pada kesimpulan-kesimpulan berikut:
1.1. Pembakaran dari suatu massa Pembakaran dari suatu massa karbon yang sama apakah tidak karbon yang sama apakah tidak lengkap dalam bentuk CO atau lengkap dalam bentuk CO atau pembakaran lengkap dalam bentuk pembakaran lengkap dalam bentuk COCO22 menghasilkan volume yang menghasilkan volume yang sama dari gas buang yang dihasilkansama dari gas buang yang dihasilkan maka maka volume total (CO+COvolume total (CO+CO22) yang ) yang ada dalam gas buang akan selalu ada dalam gas buang akan selalu sama dengan volume COsama dengan volume CO22 pada pada pembakaran secara teoritispembakaran secara teoritis. .
2.Persamaan kedua menunjukkan bahwa 2.Persamaan kedua menunjukkan bahwa fraksi karbon yang telah terbakar tidak fraksi karbon yang telah terbakar tidak lengkap, tidak hanya menggunakan lengkap, tidak hanya menggunakan separuh dari oksigenseparuh dari oksigen yang diperlukan, yang diperlukan, artinya hanya ½ volume oksigen untuk artinya hanya ½ volume oksigen untuk membentuk 1 volume CO. membentuk 1 volume CO. Volume Volume oksigen yang tidak tergabung adalah oksigen yang tidak tergabung adalah sama dengan ½ volume, dengan kata sama dengan ½ volume, dengan kata lain ½ dari volume CO yang dibentuklain ½ dari volume CO yang dibentuk..
VVaa,V,Vss,V,Vaa’,V’,Vss’ yang mana mempunyai nilai ’ yang mana mempunyai nilai yang yang
diketahuidiketahui
VVO2O2’’ : volume oksigen: volume oksigen
V’V’CO2+SO2CO2+SO2 : volume total dari CO: volume total dari CO22+SO+SO22
V’V’COCO : volume CO: volume CO
Dalam gas buang kering dari pembakaran 1 Dalam gas buang kering dari pembakaran 1
kg bahan bakar. Kadar dalam volkg bahan bakar. Kadar dalam volumeume dalam dalam
gas buang maka masing-masing adalah:gas buang maka masing-masing adalah:
OO’ = ’ = VVO2O2’’ VVSS
’’
COCO22’+’+SOSO22’=’=V’V’CO2+SO2CO2+SO2
VVSS’’
CO’=CO’=V’COV’CO VVSS’’
Expresi dari V’Expresi dari V’CO2+SO2CO2+SO2
Volume VVolume VCO2+SO2CO2+SO2 dalam gas buang dalam gas buang dari dari
pembakaran teoritis adalah:pembakaran teoritis adalah:
yang mana bersesuaian dengan suatu yang mana bersesuaian dengan suatu
kandungan dalam desimal:kandungan dalam desimal:
kgNmSC
/414.223212
3
%100414.22
321210022 xV
SC
xV
VK
SS
SOCO
Volume dari COVolume dari CO22+SO+SO22 dalam gas buang dalam gas buang kering kering
dari pembakaran riel adalah sama dengan dari pembakaran riel adalah sama dengan
volume Vvolume VSO2+CO2 SO2+CO2 dalam pembakaran secara dalam pembakaran secara
teoritis, atau K Vteoritis, atau K Vss/100, dikurangi dengan /100, dikurangi dengan
volume CO yang bersesuaian dengan fraksi volume CO yang bersesuaian dengan fraksi
karbon yang tidak terbakar secara lengkap . karbon yang tidak terbakar secara lengkap .
Jadi kita mempunyai:Jadi kita mempunyai:
V’V’CO2+SO2 CO2+SO2 = = K VK Vss - V’ - V’COCO
100100
Expresi dari V’Expresi dari V’O2O2
Oksigen yang terdapat dalam gas buang Oksigen yang terdapat dalam gas buang
berasal:berasal:- sebagian dari pembakaran udara. Kita sebagian dari pembakaran udara. Kita
menyediakan volume udara Vmenyediakan volume udara Vaa’ = ’ = λλVVaa
jadi suatu kelebihan udara:jadi suatu kelebihan udara:
VVaa’ – V’ – Va a = (= (λλ-1) V-1) Vaa= = e e V Vaa
100100
Yang sama dengan Yang sama dengan
oksigen untuk setiap oksigen untuk setiap NmNm33
gas buang.gas buang.
- Sebagian lagi dari oksigen yang tidak Sebagian lagi dari oksigen yang tidak digunakan karena pembakaran yang digunakan karena pembakaran yang tidak lengkap dari karbon dalam CO; tidak lengkap dari karbon dalam CO; volume oksigen adalah sama volume oksigen adalah sama V’COV’CO, , seperti yang telahseperti yang telah
2 2 kita ketahui pada paragraf sebelumnya.kita ketahui pada paragraf sebelumnya.
aVx
e
76.4100
Volume total oksigen Volume total oksigen dalam gas buang dalam gas buang dari dari
pembakaran riel maka adalah:pembakaran riel maka adalah:
Ekspresi dari VEkspresi dari Vss’’
Volume total dari gas buang VVolume total dari gas buang Vss’ adalah jumlah:’ adalah jumlah:- Volume VVolume Vss dari gas buang pembakaran dari gas buang pembakaran
secara teoritissecara teoritis- Volume oksigen yang tidak tergabung Volume oksigen yang tidak tergabung V’COV’CO
22- Volume kelebihan udara Volume kelebihan udara ee
100 V100 Vaa
2
'
100100
21
2
'
76.4100' 2
COa
COa
VV
x
eVVx
x
eOV
Jadi kita mempunyai:Jadi kita mempunyai:
Jika kita mengajukan:Jika kita mengajukan:
aCO
SS VeV
VV1002
''
ZCO
ySOCO
xO
'
''
'
22
Kandungan masing-masing dalam desimal Kandungan masing-masing dalam desimal dari dari
OO22, CO, CO22+SO+SO2 2 dan CO dalam gas buang dari dan CO dalam gas buang dari
pembakaran nyata mempunyai pembakaran nyata mempunyai persamaan-persamaan-
persamaan:persamaan:
)3(
1002
''
100
)2(
1002
'
'100100
)1(
1002'
2'
10010021
100
aCO
S
CO
aCO
S
S
aS
a
VeV
V
Vz
VeV
V
VcoV
Ky
VeVCO
V
COVV
Xe
x
Untuk suatu bahan bakar dengan komposisi yang Untuk suatu bahan bakar dengan komposisi yang
diketahui, Vdiketahui, Vaa dan V dan Vss mempunyai nilai yang mana mempunyai nilai yang mana
kita bisa menghitungnya. Ekspresi-ekspresi x, y, z kita bisa menghitungnya. Ekspresi-ekspresi x, y, z
jadi hanya bergantung pada parameter V’jadi hanya bergantung pada parameter V’COCO dan dan
e.e.
Dengan menghasilkan V’Dengan menghasilkan V’COCO antara pers ( antara pers (xx) dan ) dan
((yy), kita mendapatkan suatu ekspresi dalam ), kita mendapatkan suatu ekspresi dalam
bentuk:bentuk:
y = f (e) – g (e) xy = f (e) – g (e) x
Dalam suatu penyajian pada koordinat kartesien Dalam suatu penyajian pada koordinat kartesien
x, y, yang mana adalah persamaan dari suatu x, y, yang mana adalah persamaan dari suatu
kelompok (∆) garis V yang mana masing-masing kelompok (∆) garis V yang mana masing-masing
berhubungan pada suatu nilai dari parameter e. berhubungan pada suatu nilai dari parameter e.
Garis ini membentuk keluarga e = CGaris ini membentuk keluarga e = Ctete dan dan
membentuk sumber utama dari diagram (garis-membentuk sumber utama dari diagram (garis-
garis kelebihan udara atau garis kekurangan garis kelebihan udara atau garis kekurangan
udara) udara)
Sekarang kita menghilangkan Sekarang kita menghilangkan terminologi terminologi
VVCOCO’ dan e diantara 3 persamaan di atas; ’ dan e diantara 3 persamaan di atas; kita kita
mendapatkan suatu hubungan dalam mendapatkan suatu hubungan dalam bentuk:bentuk:
Dimana Dimana αα, , ββ dan dan γγ merupakan konstanta merupakan konstanta
Hubungan ini diubah dalam bentuk Hubungan ini diubah dalam bentuk
xzy
01
e
z
b
yx
Menyajikan untuk setiap nilai-nilai dari suatu Menyajikan untuk setiap nilai-nilai dari suatu
garis dalam koordinat x – ygaris dalam koordinat x – y
Garis-garis (D) dari keluarga ini Z = CGaris-garis (D) dari keluarga ini Z = Ctete yang yang
mana mempunyai suatu gradien yang seragam mana mempunyai suatu gradien yang seragam
––b/a, jadi adalah saling paralel diantara mereka b/a, jadi adalah saling paralel diantara mereka
dan membentuk sumber kedua dari diagram dan membentuk sumber kedua dari diagram
(garis-garis dengan kadar CO sama)(garis-garis dengan kadar CO sama)
Diantara garis-garis dari dua keluarga ini, satu Diantara garis-garis dari dua keluarga ini, satu
dalam setiap keluarga (kelompok) menyajikan dalam setiap keluarga (kelompok) menyajikan
kepentingan khusus, garis fundamental adalah kepentingan khusus, garis fundamental adalah
(∆(∆oo) e = 0, yang mana berhubungan dengan ) e = 0, yang mana berhubungan dengan
pembakaran secara teoritis, dan garis pembakaran secara teoritis, dan garis
fundamental (Dfundamental (Doo)z = 0, yang mana berhubungan )z = 0, yang mana berhubungan
pada pembakaran lengkap, artinya tanpa pada pembakaran lengkap, artinya tanpa adanya adanya
CO.CO.
Kita menunjukkan dengan mudah bahwaKita menunjukkan dengan mudah bahwa
1.1. Garis-garis (∆Garis-garis (∆oo) dan (D) dan (Doo) berpotongan ) berpotongan pada titiok A pada sumbu ordinat, yang pada titiok A pada sumbu ordinat, yang mempunyai suatu nilai ordinat: mempunyai suatu nilai ordinat:
artinya kandungan COartinya kandungan CO22+SO+SO22 dalam gas dalam gas buang pembakaran secara teoritis.buang pembakaran secara teoritis.
KxV
Vy
S
SOCOA 10022
2. Garis-garis (∆) semua melewati untuk 2. Garis-garis (∆) semua melewati untuk suatu titik koordinat yang samasuatu titik koordinat yang sama
Yang mana adalah sama, untuk semua Yang mana adalah sama, untuk semua bahan bahan
bakar.bakar.
200
100
1
1
y
x
Namun demikian, titik ini yang mana terletak Namun demikian, titik ini yang mana terletak sangat jauh dari daerah diagram yang berguna, sangat jauh dari daerah diagram yang berguna, kita dapat menetapkan tanpa kesalahan yang kita dapat menetapkan tanpa kesalahan yang dapat dicatat bahwa dalam daerah yang dapat dicatat bahwa dalam daerah yang
berguna berguna ini garis-garis (∆) adalah paralel antara satu ini garis-garis (∆) adalah paralel antara satu dengan yang lainnyadengan yang lainnya
Kita berpikir bahwa catatan-catatan yang Kita berpikir bahwa catatan-catatan yang
mendahului cukup untuk membuat mengerti mendahului cukup untuk membuat mengerti
secara jelas dasar-dasar dimana berpijaknya secara jelas dasar-dasar dimana berpijaknya
diagram Ostwald.diagram Ostwald.
Diagram Ostwald maka disusun dengan Diagram Ostwald maka disusun dengan
cara sbb: cara sbb:
yang mana telah membuat pilihan dari suatu yang mana telah membuat pilihan dari suatu
sistem sumbu-sumbu koordinat rectangular, sistem sumbu-sumbu koordinat rectangular,
dimana pada absis dimuat kandungan dimana pada absis dimuat kandungan oksigen oksigen
(dalam persen) ((dalam persen) (O’O’) dan dalam ordinat dimuat ) dan dalam ordinat dimuat
kandungan COkandungan CO22+SO+SO22 dalam persen dari dalam persen dari gas gas
buangbuang, kita mensuperposisi di sana dua buah , kita mensuperposisi di sana dua buah
keluarga garis yang berpotongan:keluarga garis yang berpotongan:
- Garis-garis (∆) dengan kelebihan/kekurangan Garis-garis (∆) dengan kelebihan/kekurangan udara yang sama (e = konstan), dengan udara yang sama (e = konstan), dengan garis fundamental yang khusus (∆garis fundamental yang khusus (∆oo) dari ) dari pembakaran secara teoritis (e = 0)pembakaran secara teoritis (e = 0)
- Garis-garis (D) dengan kadar CO yang sama Garis-garis (D) dengan kadar CO yang sama (z = konstan), dengan garis fundamental (z = konstan), dengan garis fundamental yang khusus (Dyang khusus (Doo) dari pembakaran sempurna ) dari pembakaran sempurna yang sifatnya beroksigen (z=0)yang sifatnya beroksigen (z=0)
Suatu diagram yang dibuat untuk suatu Suatu diagram yang dibuat untuk suatu bahan bahan
bakar yang ditentukan, menunjukkan totalitas bakar yang ditentukan, menunjukkan totalitas
mode-mode pembakran yang mungkin untuk mode-mode pembakran yang mungkin untuk
bahan bakar tersebut.bahan bakar tersebut.
- Konstruksi dari diagram OstwaldKonstruksi dari diagram Ostwald
Komposisi dari bahan bakar yang Komposisi dari bahan bakar yang dipertimbangkan yang mana diketahui, dipertimbangkan yang mana diketahui, kita akan mengoperasikan dengan cara kita akan mengoperasikan dengan cara sbb:sbb:
1.1. Kita akan memulai untuk menentukan Kita akan memulai untuk menentukan nilai-nilai Vnilai-nilai VCO2+SO2CO2+SO2, V, Vaa dan V dan Vss dari dari pembakaran secara teoritis.pembakaran secara teoritis.
2.2. Kandungan maksimal dari oksigen Kandungan maksimal dari oksigen dalam gas buang 21% didapatkan untuk dalam gas buang 21% didapatkan untuk kelebihan udara yang tak terhingga. kelebihan udara yang tak terhingga. Kandungan ini ditunjukkan Kandungan ini ditunjukkan pada diagram oleh titik B (21)pada diagram oleh titik B (21)
3.3. Kita menentukan pada sumbu ordinat Kita menentukan pada sumbu ordinat titik Atitik A
KxV
Vy
S
SOCOA 10022
Jika kita menghubungkan dengan suatu garis Jika kita menghubungkan dengan suatu garis
pada titik-titik A dan B, semua titik-titik dari pada titik-titik A dan B, semua titik-titik dari
Garis ini menunjukkan pembakaran sempurna/ Garis ini menunjukkan pembakaran sempurna/
lengkap, artinya terjadi dengan kandungan CO lengkap, artinya terjadi dengan kandungan CO
= 0 % dalam gas buang. Jadi AB adalah garis = 0 % dalam gas buang. Jadi AB adalah garis
fundamental (Dfundamental (Doo) dari pembakaran sempurna ) dari pembakaran sempurna
yang bersifat oksigen (tanpa CO). Untuk yang bersifat oksigen (tanpa CO). Untuk
semua titik-titik dari garis tersebut, kita semua titik-titik dari garis tersebut, kita
mempunyai Z = 0mempunyai Z = 0
4. Titik C dimana garis (∆4. Titik C dimana garis (∆00) memotong ) memotong absis absis
berhubungan dengan y = 0 dan pada e berhubungan dengan y = 0 dan pada e = 0, = 0,
persamaan (persamaan (22) sebelumnya maka ) sebelumnya maka
memberikan :memberikan :
dimana: dimana:
0'100
COS VV
K
100' S
CO
VKV
Kita akan mendapatkan kandungan Kita akan mendapatkan kandungan oksigen yang oksigen yang
bersesuaian, artinya absis dari titik C, yang bersesuaian, artinya absis dari titik C, yang
membawa nilai Vmembawa nilai VCOCO’ ini dalam persamaan ’ ini dalam persamaan ((11), ),
yang memberikan dengan perhitungan e = yang memberikan dengan perhitungan e = 00
K
K
VV
Vx
VV
V
XCOS
CO
COS
CO
C
200
100
'2
'100100
2
'2
'
Garis CA adalah garis (∆Garis CA adalah garis (∆00))
Garis fundamental (DGaris fundamental (D00) dan (∆) dan (∆00) digambar ) digambar
sekali lagi, garis-garis D (Z= konstan) semuanya sekali lagi, garis-garis D (Z= konstan) semuanya
adalah paralel dengan (Dadalah paralel dengan (D00) dan garis-garis (∆) (e ) dan garis-garis (∆) (e
= konstan) semuanya paralel dengan ∆= konstan) semuanya paralel dengan ∆00
Garis-garis (DGaris-garis (D00) dan (∆) dan (∆00), dengan sumbu-sumbu ), dengan sumbu-sumbu
koordinat, membagi bidang dalam 2 zone koordinat, membagi bidang dalam 2 zone
triangular: zone ACB yang mana semua titik-titik triangular: zone ACB yang mana semua titik-titik
bersesuaian dengan suatu pembakaran kelebihan bersesuaian dengan suatu pembakaran kelebihan
udara, dan zone ACO yang bersesuaian pada udara, dan zone ACO yang bersesuaian pada
suatu pembakaran dengan kekurangan udara.suatu pembakaran dengan kekurangan udara.
5. Untuk menggambarkan kesimpulan garis-5. Untuk menggambarkan kesimpulan garis-garis D (Z = konstan) kita akan mengamati garis D (Z = konstan) kita akan mengamati bahwa, pada waktu kita membuat e = 0 bahwa, pada waktu kita membuat e = 0 dalam hubungan-hubungan (persamaan-dalam hubungan-hubungan (persamaan-persamaan) persamaan) 11 dan dan 33, kita dapatkan z = 2x, , kita dapatkan z = 2x, yang menunjukan bahwa garis AC (e = 0) yang menunjukan bahwa garis AC (e = 0) menunjukkan atau mewakili suatu menunjukkan atau mewakili suatu pembakaran dalam gas buang dimana pembakaran dalam gas buang dimana kandungan CO adalah 2 x kandungan kandungan CO adalah 2 x kandungan oksigen.oksigen.
Dimana cara untuk mengkonstruksi, Dimana cara untuk mengkonstruksi, dengan dengan
sangat mudah, kumpulan dari garis (D). Kita sangat mudah, kumpulan dari garis (D). Kita memproyeksikan penurunan absis pada garis AC memproyeksikan penurunan absis pada garis AC secara paralel pada sumbu ordinat, yang mana secara paralel pada sumbu ordinat, yang mana mendapatkan AC pada penurunan baru yang mendapatkan AC pada penurunan baru yang mana setiap titik mendapatkan nomer double mana setiap titik mendapatkan nomer double
dari dari nomer yang bersesuaian pada penurunan awal.nomer yang bersesuaian pada penurunan awal.
Garis-garis paralel pada DGaris-garis paralel pada D00 dibuat oleh titik-titik dibuat oleh titik-titik penurunan AC membentuk sekumpulan garis-penurunan AC membentuk sekumpulan garis-garis (D)garis (D)
6. Untuk menggambarkan garis (∆) e = 6. Untuk menggambarkan garis (∆) e = konstan, yang mana persamaan umum konstan, yang mana persamaan umum adalah y = f(e) -g(e) x, karena garis-garis adalah y = f(e) -g(e) x, karena garis-garis tersebut semuanya paralel pada ∆tersebut semuanya paralel pada ∆00 , , cukup untuk menentukan titik-titik cukup untuk menentukan titik-titik potongnya dengan satu atau yang lain potongnya dengan satu atau yang lain dari sumbu-sumbu koordinat. Titik-titik dari sumbu-sumbu koordinat. Titik-titik sumbu ordinat akan bersesuaian dengan sumbu ordinat akan bersesuaian dengan nilai ynilai yee= f(e), titik-titik sumbu absis pada = f(e), titik-titik sumbu absis pada nilai: nilai:
)(
)(
eg
efX e
Kita mengajukan untuk menentukan titik-Kita mengajukan untuk menentukan titik-
titik sumbu absis.titik sumbu absis.
Dengan mengoperasikan secara efektif Dengan mengoperasikan secara efektif
penghilangan V’penghilangan V’COCO antara persamaan ( antara persamaan (11) dan ) dan
((22) kita akan dapat memperoleh ekspresi ) kita akan dapat memperoleh ekspresi
secara aljabar dari f(e) dan g(e) dan dengan secara aljabar dari f(e) dan g(e) dan dengan
memberikan e dalam ekspresi-ekspresi ini suatu memberikan e dalam ekspresi-ekspresi ini suatu
seri nilai, mendapatkan darinya persamaan-seri nilai, mendapatkan darinya persamaan-
persamaan garis dari kumpulan ∆.persamaan garis dari kumpulan ∆.
Proses ini membawa pada suatu Proses ini membawa pada suatu perhitungan perhitungan
yang cukup panjang yang dapat dihindari yang cukup panjang yang dapat dihindari dengan dengan
alasan-alasan sbb:alasan-alasan sbb:
Titik-titik yang dicari, perpotongan Titik-titik yang dicari, perpotongan garis-garis-
garis (∆) dengan sumbu absis, bersesuaian garis (∆) dengan sumbu absis, bersesuaian
dengan y = 0, yang mana memberikandengan y = 0, yang mana memberikan100' S
CO
VKV
Dengan menggantikan nilai ini pada persamaanDengan menggantikan nilai ini pada persamaan
((11), kita dapatkan:), kita dapatkan:
K, VK, Vaa, V, Vss yang mana diketahui menurut komposisi yang mana diketahui menurut komposisi
bahan bakar, kita akan mendapatkan titik-titik bahan bakar, kita akan mendapatkan titik-titik
yang dicari dengan memberikan suatu seri nilai eyang dicari dengan memberikan suatu seri nilai e
yang dipilih secara tepat. yang dipilih secara tepat.
aS
aS
aCO
S
COa
e eVVK
VeVK
eVV
V
VVe
X2)200(
42100
2
'100100
2
'10021 2
Nilai-nilai e negatif (kekurangan udara) Nilai-nilai e negatif (kekurangan udara) akan akan
menghasilkan garis-garis (∆) di kiri dari menghasilkan garis-garis (∆) di kiri dari (∆(∆00), ),
nilai e positif (kelebihan udara) akannilai e positif (kelebihan udara) akan
menghasilkan garis-garis (∆) di kanan (∆menghasilkan garis-garis (∆) di kanan (∆00))
Penerapan:Penerapan:
Kita mengaplikasikan hasil-hasil Kita mengaplikasikan hasil-hasil sebelumnya sebelumnya
pada konstruksi diagram Ostwald dari pada konstruksi diagram Ostwald dari suatu suatu
bahan bakar cair yang mempunyai bahan bakar cair yang mempunyai komposisi komposisi
dalam massadalam massaC=0.854C=0.854 O=0.004O=0.004
H = 0.126H = 0.126 S= 0.016S= 0.016
Kita secara suksesi akan mempunyai:Kita secara suksesi akan mempunyai:
1.1.
kgNmxxC
VCO /595.1414.2212
854.0414.22
123
2
kgNmxxS
VSO /011.0414.2232
016.0414.22
323
2
dimanadimana
VVCO2+SO2 CO2+SO2 = 1.606 Nm= 1.606 Nm33/kg/kg
VVa a = 10.992 = 10.992
VVs s = 10.290= 10.290
2. Ordinat titik A 2. Ordinat titik A
KV
Vy
S
SOCOA %60.15
290.10
606.1100100 22
dimana garis fundamental AB (Ddimana garis fundamental AB (D00) ) yang yang
menghubungkan titik A-B (Xmenghubungkan titik A-B (XB B = 21%)= 21%)
3. Absis dari titik C3. Absis dari titik C
dimana garis fundamental AC (∆dimana garis fundamental AC (∆00))
%23.7200
100
200
100
A
AC y
Y
K
KX
4. Penentuan garis-garis (∆)4. Penentuan garis-garis (∆)
e
e
ex
exxx
eVVK
eVKVX
aS
aS
222218
75.4614.16052
992.102290.10)60.15200(
992.104229.106.15100
2)200(
42100
Dengan memberikan suatu seri nilai e sembarang Dengan memberikan suatu seri nilai e sembarang antara antara
-30 dan 100 % kita dapatkan untuk nilai-nilai Xc -30 dan 100 % kita dapatkan untuk nilai-nilai Xc dalam dalam
tabel berikut:tabel berikut:Nilai e (%)Nilai e (%) Nilai Xe (%)Nilai Xe (%) Nilai e(%)Nilai e(%) Nilai Xe (%)Nilai Xe (%)
-30-30 1.411.41 8080 13.3213.32
-20-20 3.833.83 100100 14.0814.08
-10-10 5.725.72 150150 15.4615.46
00 7.237.23 200200 16.3816.38
1010 8.478.47 300300 17.5317.53
2020 9.519.51 400400 18.2218.22
4040 11.1411.14 600600 19.0119.01
6060 12.3612.36 800800 19.4419.44
COCO22+SO+SO22 10001000 19.7219.72
Recommended