a6 - tugas 4

TUGAS 4

BAHAN BAKAR & PEMBAKARAN

Oleh:

Kelompok A6

NO NAMA NIM TTD

1. Ginanjar Saputra 3334130779

2. Hany Kusumawati 3334131303

3. Dea Anggraheni P. 3334132493

4. Aditha Yolanda 3334130321

5. Yudhi Primayuda 3334131977

JURUSAN TEKNIK METALURGI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

CILEGON BANTEN 2014

Tugas 4 BBP A6 | 2

SOAL 1 Dapur pelebur kuningan menggunakan batubara sebagai bahan bakar. Komposisi batubara

tersebut sebagai berikut: 82% C, 4% H, 2% H2O, 12% abu. Pembakaran dengan menggunakan

60% udara berlebih. Ashes mengandung 15% karbon tak terbakar.

a) Volume udara teoritis /kg batubara dengan menggunakan weight method b) Volume udara teoritis /kg batubara dengan menggunakan volume method c) Volume gas buang jika hanya menggunakan udara teoritis d) Volume dan komposisi kimia gas buang jika menggunakan udara berlebih

Ashes = ash + unburned C

Jumlah C tak terbakar (unburned) 15%, sehingga jumlah abu (ash) = (100 15)% = 85% Kandungan abu dalam 1 kg batubara adalah 12% = 0.12 kg

Jumlah ashes = 0.12/0.85 = 0.14 kg/kg batubara

C tak terbakar dalam ashes = (0.15)(0.14) = 0.02 kg/kg batubara

C dalam 1 kg batubara adalah 82% = 0.82 kg

C terbakar per 1 kg batubara = 0.82 0.02 = 0.8 kg

JAWAB:

a) Volume udara teoritis /kg batubara dengan menggunakan weight method Reaksi O2 (kg) CO2 (kg) H2O (kg)

C + O2 CO2 2H2 + O2 2H2O

(32/12)(0.8) = 2.13

(32/4)(0.04) = 0.32

(44/12)(0.8) = 2.93

(36/4)(0.04) = 0.36

Total = 2.45 = 2.93 = 0.36

O2 diperlukan reaksi = 2.45 m3

O2 dalam batubara = 0 m3

O2 diperlukan dari udara = 2.45 0 = 2.45 m3 23.2% O2

Berat udara diperlukan = (2.45)/(0.232) = 10.56 m3

Densitas udara (STP) = 1.293 kg/m3

Volume udara teoritis /kg batubara = (10.56)/(1.293) = 8.17 m3

Kelebihan udara 60% = (0.6)(8.17) = 4.9 m3

Vol. udara berlebih /kg batubara = 8.17 + 4.9 = 13.07 m3

b) Volume udara teoritis /kg batubara dengan menggunakan volume method Vol. O2 pada reaksi 1 = (32/12)(0.8)(1/32)(22.4) = 1.49 m

3

Vol. O2 pada reaksi 2 = (32/4)(0.04)(1/32)(22.4) = 0.22 m3

Vol. O2 diperlukan reaksi = 1.49 + 0.22 = 1.71 m3

Vol. O2 dalam batubara = (0)(1/32)(22.4) = 0 m3

Vol. O2 diperlukan dari udara = 1.71 0 = 1.71 m3 21% O2

Vol. udara teoritis /kg batubara = 1.71/0.21 = 8.14 m3 Kelebihan udara 60% = (0.6)(8.14) = 4.88 m3 Vol. udara berlebih /kg batubara = 8.14 + 4.88 = 13.02 m3

c) Volume gas buang jika hanya menggunakan udara teoritis Weight method (volume udara teoritis = 8.17 m

3)

Vol. CO2 dari reaksi 1 = (44/12)(0.8)(1/44)(22.4) = 1.49 m3

Tugas 4 BBP A6 | 3

Vol. H2O dari reaksi 2 = (36/4)(0.04)(1/18)(22.4) = 0.45 m3

Vol. H2O dari batubara = (0.02)(1/18)(22.4) = 0.025 m3

Total H2O dalam gas buang = 0.45 + 0.025 = 0.475 m3 0.48 m3

Vol. N2 dari udara = (0.79)(8.17) = 6.45 m3

Vol. N2 dari batubara = 0 Total N2 dalam gas buang = 6.45 0 = 6.45 m

3

Volume gas buang = CO2 + H2O + N2 = 1.49 + 0.48 + 6.45 = 8.42 m3

Komposisi gas buang: CO2 = (1.49/8.42)(100%) = 17.7%

H2O = (0.48/8.42)(100%) = 5.7%

N2 = (6.45/8.42)(100%) = 76.6%

= 100%

Volume method (volume udara teoritis = 8.14 m3)





Vol. N2 dari udara = (0.79)(8.14) = 6.43 m3


3

Volume gas buang = CO2 + H2O + N2 = 1.49+0.48+6.43 = 8.4 m3


H2O = (0.48/8.4)(100%) = 5.71%

N2 = (6.43/8.4)(100%) = 76.55%

= 100%

d) Volume dan komposisi kimia gas buang jika menggunakan udara berlebih Weight method (vol. udara berlebih /kg batubara = 13.07 m

3)





Vol. N2 dari udara = (0.79)(13.07) = 10.32 m3


3



H2O = (0.48/12.29)(100%) = 3.91%

N2 = (10.32/12.29)(100%) = 83.97%

= 100%

Volume method (vol. udara berlebih /kg batubara = 13.02 m3)


Tugas 4 BBP A6 | 4




Vol. N2 dari udara = (0.79)(13.02) = 10.29 m3


3



H2O = (0.48/12.26)(100%) = 3.92%

N2 = (10.29/12.26)(100%) = 83.93%

= 100%

SOAL 2 Bahan bakar gas dengan komposisi kimia volumetrik sebagai berikut:

H2 40% C2H4 7% CO 18% CO2 3%

CH4 22% N2 4% O2 1% H2O 5%

dibakar dengan udara berlebih. Gas buang mengandung 3% O2. Hitunglah:

a) Jumlah udara yang diperlukan untuk reaksi pembakaran per m3 bahan bakar gas b) Volume dan komposisi gas buang per m3 bahan bakar gas

JAWAB: O2 (kg) CO2 (kg) H2O (kg)

2H2 + O2 2H2O CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O 2CO + O2 2CO2

(1/2)(0.4) = 0.2

(2/1)(0.22) = 0.44

(3/1)(0.07) = 0.21

(1/2)(0.18) = 0.09

(1/1)(0.22) = 0.22

(2/1)(0.07) = 0.14

(2/2)(0.18) = 0.18

(2/2)(0.4) = 0.4

(2/1)(0.22) = 0.44

(2/1)(0.07) = 0.14

Total 0.94 0.54 0.98

a) Jumlah udara yang diperlukan untuk reaksi pembakaran per m3 bahan bakar gas Volume method, dasar 1 m

3 bahan bakar gas, 21% O2 di udara

O2 diperlukan reaksi = 0.94 m3

O2 dari bahan bakar gas = 0.01 m3

O2 diperlukan dari udara = 0.94 0.01 = 0.93 m3 21%

Volume udara diperlukan = 0.93/0.21 = 4.43 m3

b) Volume dan komposisi gas buang per m3 bahan bakar gas (diketahui 3% O2 dalam gas buang)

Jumlah kelebihan udara = (100)(Of)/21 = (100)(3)/21 = 14.29% = 0.14 m3

Maka, volume udara berlebih = 4.43 + 0.14 = 4.57 m3

CO2 hasil reaksi = 0.54 m3

CO2 dari bahan bakar gas = 0.03 m3

Total CO2 dalam gas buang = 0.54 + 0.03 = 0.57 m

3

H2O hasil reaksi = 0.98 m3

H2O dari bahan bakar gas = 0.05 m3

Total H2O dalam gas buang = 0.98 + 0.05 = 1.03 m3

O2 dari kelebihan udara = (0.21)(0.14) = 0.03 m3

Tugas 4 BBP A6 | 5

N2 dari udara = (0.79)(4.43) = 3.5 m3

N2 dari bahan bakar = 0.04 m3

N2 dari kelebihan udara = (0.79)(0.14) = 1.11 m3

Total N2 dalam gas buang = 3.5+0.04+1.11 = 3.65 m3

Volume gas buang = CO2 + H2O + O2 + N2 = 0.57+1.03+0.03+3.65 = 5.28 m3


H2O = (1.03/5.28)(100%) = 19.508%

O2 = (0.03/5.28)(100%) = 0.568%

N2 = (3.65/5.28)(100%) = 69.129%

= 100%

a6 - tugas 4

Documents