bab ii landasan teori 2.1 pembakaran - sinta.unud.ac.id ii.pdfnitrogen ini juga dapat bergabung...

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pembakaran

Pembakaran adalah serangkaian reaksi-reaksi kimia eksotermal antara bahan

bakar dan oksidan berupa udara yang disertai dengan produksi energi berupa panas

dan konversi senyawa kimia. Pelepasan panas dapat mengakibatkan timbulnya

cahaya dalam bentuk api. Bahan bakar yang umum digunakan dalam pembakaran

adalah senyawa organik, khususnya hidrokarbon dalam fasa gas, cair atau padat.

Pembakaran yang sempurna dapat terjadi jika ada oksigen dalam prosesnya.

Oksigen (O2) merupakan salah satu elemen bumi paling umum yang jumlahnya

mencapai 20.9% dari udara. Bahan bakar padat atau cair harus diubah ke bentuk gas

sebelum dibakar. Biasanya diperlukan panas untuk mengubah cairan atau padatan

menjadi gas. Bahan bakar gas akan terbakar pada keadaan normal jika terdapat udara

yang cukup.

Hampir 79% udara (tanpa adanya oksigen) merupakan nitrogen, dan sisanya

merupakan elemen lainnya. Nitrogen dianggap sebagai pengencer yang menurunkan

suhu yang harus ada untuk mencapai oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran.

Nitrogen mengurangi efisiensi pembakaran dengan cara menyerap panas dari

pembakaran bahan bakar dan mengencerkan gas buang. Nitrogen juga mengurangi

transfer panas pada permukaan alat penukar panas, juga meningkatkan volume hasil

samping pembakaran, yang juga harus dialirkan melalui alat penukar panas sampai

ke cerobong.

Nitrogen ini juga dapat bergabung dengan oksigen (terutama pada suhu nyala

yang tinggi) untuk menghasilkan oksida nitrogen (NOx), yang merupakan pencemar

beracun. Karbon, hidrogen dan sulfur dalam bahan bakar bercampur dengan oksigen

di udara membentuk karbon dioksida, uap air dan sulfur dioksida, melepaskan panas

masing-masing 8.084 kkal, 28.922 kkal dan 2.224 kkal. Pada kondisi tertentu, karbon

juga dapat bergabung dengan oksigen membentuk karbon monoksida, dengan

melepaskan sejumlah kecil panas (2.430 kkal/kg karbon). Karbon terbakar yang

membentuk CO2 akan menghasilkan lebih banyak panas per satuan bahan bakar

daripada bila menghasilkan CO atau asap.

Terdapat bermacam-macam jenis pembakaran yang dapat dijelaskan pada

poin-poin berikut ini :

2.1.1 .Complete combustion

Pada pembakaran sempurna, reaktan akan terbakar dengan oksigen,

menghasilkan sejumlah produk yang terbatas. Ketika hidrokarbon yang

terbakar dengan oksigen,maka hanya akan dihasilkan gas karbon dioksida

dan uap air. Namun kadang kala akandihasilkan senyawa nitrogen dioksida

yang merupakan hasil teroksidasinya senyawa nitrogen di dalam udara.

Pembakaran sempurna hampir tidak mungkin tercapai pada kehidupan nyata.

2.1.2 Incomplete combustion

Pembakaran tidak sempurna umumnya terjadi ketika tidak tersedianya

oksigen dalamjumlah yang cukup untuk membakar bahan bakar sehingga

dihasilkannya karbondioksida dan air. Pembakaran yang tidak sempurna

menghasilkan zat-zat seperti karbondioksida, karbon monoksida, uap air dan

karbon. Pembakaran yang tidak sempurna sangat sering terjadi, walaupun

tidak diinginkan, karena karbon monoksida merupakan zat yang sangat

berbahaya bagi manusia. Kualitas pembakaran dapat ditingkatkan dengan

perancangan media pembakaran yang lebih baik dan optimisasi proses.

2.1.3 Smouldering combustion

Smouldering merupakan bentuk pembakaran yang lambat,

bertemperatur rendah, dan tidak berapi, yang dipertahankan oleh panas ketika

oksigen menyerang permukaan dari bahan bakar pada fasa yang

terkondensasi. Pembakaran ini dapat dikategorikan sebagai pembakaran yang

tidak sempurna. Contoh pembakaran ini adalah inisiasi kebakaran yang

dikarenakan rokok, dan sisa kebakaran hutan yang masih menghasilkan hawa

panas.

2.1.4 Rapid combustion

Rapid combustion merupakan pembakaran yang melibatkan energi

dalam jumlah yangbanyak dan menghasilkan pula energi cahaya dalam

jumlah yang besar. Jika dihasilkan volume gas yang besar dalam pembakaran

ini dapat mengakibatkan peningkatan tekanan yang signifikan, sehingga

terjadi ledakan.

2.1.5 Turbulent combustion

Pembakaran yang menghasilkan api yang turbulen sangat banyak

digunakan untukaplikasi industri, misalnya mesin berbahan bakar bensin,

turbin gas, dll, karenaturbulensi membantu proses pencampuran antara bahan

bakar dan pengoksida.

2.2 Persamaan Reaksi Pembakaran

Persamaan reaksi pembakaran teoritis antara hidrokarbon dengan udara

adalah sebagai berikut:

CnHm + (n + m/4)(O2 + 3,76 N2) => nCO2 + m/2 H2O + 3,76 (n + m/4)N2

Persamaan diatas menyatakan perbandingan stokiometris dari udara-bahan

bakar yang tersedia cukup oksigen untuk mengubah seluruh bahan bakar menjadi

produk yang bereaksi sempurna AFR stoikometris tergantung komposisi kimia bahan

bakar

2.3 Air Fuel Ratio (AFR)

Air Fuel Ratio (AFR) merupakan perbandingan massa udara yang ada selama

proses pembakaran. Ketika semua bahan bakar bergabung dengan udara bebas,

campuran tersebut berdasarkan reaksi kimia setimbang dan perbandingan AFR ini

disebut dengan campuran stoikiometrik. Dalam proses pembakaran hal yang sering

diperhatikan adalah jumlah udara dan bahan bakar. Ratio massa udara dengan massa

bahan bakar tersebut biasa disebut dengan air fuel ratio (afr).

A/F ratio =? ?? ? ……………………………………(2.1)

Dimana : ma= massa udara

mf = massa bahan bakar

Relative Air/Fuel Ratio ini memberikan parameter informasi yang lebih guna

menetapkan komposisi campuran udara-bahan bakar yang baik. Jika:

λ > 1 : maka campuran itu miskin

λ <1 : maka campuran itu kaya

Lambda (λ) dapat digunakan sebagai suatu alternatif untuk mewakili AFR.

Lambda (λ) merupakan ukuran untuk mengetahui seberapa besar stoikiometri

tersebut berperan dalam campuran. Suatu campuran dikatakan campuran kaya bahan

bakar, bila lamda (λ) >1, sedangkan campuran dikatakan kurus bahan bakar bila λ <

1. Sementara itu, campuran dikatakan ideal atau sesuai dengan stoikiometri bila λ≈1

(Kenneth, 2005). Jika jumlah lamda sama dengan 1 maka dikatakan setimbang, jika

kurang dari 1 disebut campuran kental dan jika lebih besar dari 1 disebut campuran

miskin.

Hubungan langsung antara lambda (λ) dan stoikiometrik dapat dihitung

melalui harga lambda (λ) yang telah diketahui, perkalian lambda (λ) hasil

pengukuran terhadap AFR stoikiometrik untuk bahan bakar yang dimaksud. Untuk

memperoleh harga lamda (λ) dari nilai (F/A), dapat dihitung melalui pembagian F/A

terhadap AFR stoikiometri. Biasanya lamda untuk bahan bakar biomassa sekitar 1,4

– 1,6. Persamaan reaksi ini dapat ditulis dengan:

…………(2.2)

Jika oksigen yang dibutuhkan tercukupi, bahan bakar hidrokarbon dapat

dioksidasi secara sempurna. Karbon didalam bahan bakar kemudian berubah menjadi

karbon dioksida CO2 dan hydrogen berubah menjadi uap air H2O.

Jika jumlah udara yang diberikan kurang dari yang dibutuhkan secara

stoikiometri maka akan terjadi campuran kaya akan bahan bakar. Produk dari

campuran kaya akan bahan bakar adalah CO, CO2, H2O, dan HC (Hidrokarbon tidak

terbakar). Jika jumlah udara yang diberikan lebih besar dari kebutuhan maka akan

terjadi campuran miskin bahan bakar.

2.4 Kompor Pembakar Jenazah

Rancangan kompor pada dasarnya digolongkan menjadi 2 tipe, yaitu kompor

minyak sumbu (wick burner) dan kompor bertekanan (pressure burner). Secara

umum, kompor bertekanan menghasilkan power output dan efisiensi pembakaran

yang lebih tinggi, sehingga bahan bakar yang digunakan lebih kecil untuk setiap

satuan berat bahan yang dimasak (Wichert et al., dalam Yunita 2008).

Pada kompor pembakar jenazah menggunakan jenis kompor tekan dengan bahan

bakar minyak tanah. Prinsip kerja kompor pembakar jenazah adalah mengubah bahan

bakar dari fase cair menjadi fase gas dan membakarnya dengan nyala api sehingga

menyala dan menghasilkan energi panas.

Kompor pembakar jenazah memiliki beberapa bagian seperti:

1. Tangki bahan bakar

Berfungsi sebagai tempat penyimpanan bahan bakar

2. Selang bahan bakar

Berfungsi sebagai penyalur bahan bakar ke kompor

Gambar 2.1 Tangki bahan bakar dan selang bahan bakar

3. Kompor

Berfungsi sebagai tempat terjadinya pembakaran bahan bakar. Pada kompor

terdapat bagian yang disebut dengan pipa burner dan nosel. Pipa burner

berfungsi mengubah bahan bakar cair menjadi fase gas. Nosel berfungsi

sebagai tempat keluarrnya bahan bakar yang akan menghasilkan nyala api.

Gambar 2.2 Kompor Pembakar Jenazah

4. Kompresor

berfungsi memampatkan tekanan angin pada tangki bahan bakar sehingga

bahan bakar dapat mengalir menuju kompor

2.5 Nyala Api (Flame)

Api sering disebut sebagai zat keempat, karena tidak dapat dikategorikan ke

dalam kelompok zat padat, zat cair maupun zat gas. Api disebut memiliki bentuk

plasma. Plasma adalah bentuk gas yang mana sebagian dari partikel

diionisasi.Seperti halnya gas, plasma tidak memiliki bentuk yang tetap maupun

volume yang tetap, kecuali jika dikurung dalam suatu wadah yang tetap.

Segitiga api mengilustrasikan hubungan antara tiga elemen dasar yang

diperlukan untuk membangkitkan api. Tiga eleman dasar yang dibutuhkan untuk

membangkitkan api adalah senyawa oksigen, bahan bakar yang dapat terbakar dan

mengandung energi, serta sumber api atau sumber panas. Jika salah satu dari ketiga

eleman dasar tersebut telah habis, maka api akan padam, atau reaksi pembakaran

tidak dapat dilanjutkan dengan baik. Ketiga elemen dasar yang dapat mebangkitkan

api tersebut digambarkan di dalam sebuah segitiga, yang sangat umum dikenal

sebagai segitiga api. Berikut ini akan disajikan gambar segitiga api.

Gambar 2.3 Segitiga Api

Pada gambar 2.3 di atas heat yang dimaksud merupakan panas dalam jumlah

yang cukup untuk penyalaan. Panas tersebut dapat bersumber dari api atau sumber

panas, yang pada awalnya disediakan atau didapatkan dari sumber di luar sistem

pembakaran, misalnya dari korek api, kilat ketika hujan, percikan listrik, dan sumber-

sumber api lainnya. Panas yang didapatkan dari luar sistem tersebut akan mulai

memutuskan ikatan kimia di dalam bahan bakar, yang pada umumnya merupakan

senyawa organik. Pemutusan awal ikatan kimia di dalam bahan bakar merupakan

reaksi yang eksoterm atau menghasilkan energi panas. Energi panas yang dihasilkan

dari pemutusan awal tersebut akan digunakan sebagai energi untuk pemanasan ikatan

kimia berikunya di dalam bahan bakar. Api menyala ketika panas yang dihasilkan

dari pemutusan ikatan kimia di dalam bahan bakar dapat digunakan seterusnya untuk

memutuskan ikatan-ikatan kimia lain di dalam bahan bakar. Oleh karena itu, sumber

panas hanya merupakan inisiator terbenuknya api. Setelah proses penyalaan api,

sumber panas tidak lagi dibutuhkan, melainkan api dari reaksi pembakaran akan

menghasilkan panas yang dapat digunakan oleh manusia untuk menunjang proses-

proses yang akan dilakukan.

Bahan bakar pada umumnya berupa senyawa organic .Senyawa organik

merupakan senyawa yang mengandung unsur-unsur berupa karbon (C), hidrogen (H)

dan oksigen (O). Reaksi oksidasi terhadap senyawa organik pada umumnya

merupakan reaksi pemutusan rantai ikatan pada senyawa organik. Pemutusan ikatan

pada rantai senyawa organik pada umumnya menghasilkan panas. Pada proses

pembakaran, oksigen yang berperan sebagai oksidator akan bergabung, mengikat

unsur-unsur C dan H yang putus akibat energi panas dari proses pembakaran. Api

akan padam jika salah satu dari ketiga elemen dasar tidak lagi tersedia. Prinsip

segitiga api ini banyak digunakan sebagai prinsip dasar untuk menyalakan atau

memadamkan api.

2.6 TIPE NYALA API

Pada gambar 2.4 menunjukkan tipe nyala api yang berbeda dari sebuah

combustor atau burner. Perbedaan tersebut disebabkan oleh semprotan bahan bakar

dan suplai oksigen atau udara yang berbeda. Pada gambar 2.4 no 1 paling kiri kondisi

campuran kaya bahan bakar tanpa proses pencampuran awal udara-bahan bakar yang

memadai, menghasilkan yellow sooty diffusion flame. Secara bertahap ke arah kanan

proses penyemprotan bahan bakar dan pencampuran udara-bahan bakar lebih baik,

menghasilkan campuran miskin bahan bakar yang sudah tercampur sempurna dengan

udara (fully pre-mixed) menghasilkan pembakaran dan nyala api yang jauh lebih baik

dan tanpa soot (jelaga, karbon halus sisa pembakaran tidak sempurna).

Gambar 2.4 Nyala Api dari Burner

Diffusion flame adalah nyala api yang dihasilkan oleh diffusion combustion,

yaitu reaksi bahan bakar dan oksigen yang tanpa pencampuran awal yang baik. Pada

spray combustion, ini bisa disebabkan oleh butiran-butiran droplet bahan bakar hasil

semburan/semprotan/injeksi yang terlalu besar, menghasilkan pembakaran yang

terjadi pada sisi luar butiran bahan bakar menuju ke dalam yang berlangsung secara

lambat. Pre-mixed flame adalah nyala api yang dihasilkan oleh reaksi bahan bakar

dan oksigen yang telah mengalami pencampuran awal yang baik. Sebuah nyala api

umumnya merupakan campuran antara diffusion dan pre-mixed flame karena ada

bagian tertentu nyala api dimana udara dan bahan bakar tercampur dengan baik dan

pada bagian lain tercampur secara tidak memadai.

Studi baik berupa analisis teoritis maupun eksperimental mengenai kompor

pembakaran jenazah untuk Ngaben belum ditemukan, sehingga penelitian ini dimulai

dari prinsip-prinsip dasar dalam pembakaran, yang nantinya akan diaplikasikan

dalam konteks kompor pembakaran jenazah.

Gambar 2.5 Nyala Api Pada Kompor Pembakar Jenazah Sebelum Modifikasi

Studi awal dengan pengamatan pada kompor pembakaran jenazah seperti

dalam Gambar 2.5 mengindikasikan bahwa nyala apinya didominasi oleh diffusion

flame dan fakta bahwa kompor pembakaran jenazah umumnya menggunakan bahan

bakar solar, hal ini semakin memperkuat indikasi tersebut karena bahan bakar solar

membutuhkan tekanan injeksi (penyemprotan) yang tinggi untuk menghasilkan

karakteristik semprotan bahan bakar yang menghasilkan ukuran droplet yang halus

agar menghasilkan pembakaran yang efisien.

Karakteristik geometri semprotan (spray) bahan bakar ditunjukkan dalam

Gambar 2.6. Karakteristik ini penting untuk dipahami agar sesuai dengan tujuan

penggunaan sistem pembakaran. Tahapan atomisasi bahan bakar cair

direpresentasikan dalam Gambar 2.7, dimana semakin tinggi tekanan injeksi maka

butiran droplet yang dihasilkan semakin halus dan dalam konteks pembakaran akan

menghasilkan pembakaran yang lebih baik karena droplet bahan bakar bisa

bercampur dengan baik dengan udara sebelum terbakar.

Gambar 2.6 Karakteristik semprotan

(Sumber : Arthur H. Lefebvre, 1989 Atomization and Sprays)

Gambar 2.7 Tahapan Atomisasi bahan bakar cair(Sumber : Arthur H. Lefebvre, 1989 Atomization and Sprays)

2.7 ATOMISASI (PENGABUTAN) CAIRAN

Proses pembuatan butiran cairan di dalam fase gas disebut dengan atomisasi.

Tujuan atomisasi adalah meningkatkan luas permukaan cairan dengan cara

memecahkan butiran cairan menjadi banyak butiran kecil. Proses atomisasi dimulai

dengan mendorong cairan melalui sebuah nosel. Energi potensial cairan (diukur

sebagai tekanan cairan untuk nosel hidrolik atau tekanan udara dan cairan untuk

nosel pneumatik) dengan bantuan geometri nosel menyebabkan cairan diubah

menjadi bongkahan-bongkahan kecil. Bongkahan ini selanjutnya pecah menjadi

pecahan yang sangat kecil yang biasanya disebut dengan butir (drop), butiran

(droplet), atau partikel cairan.

Setiap semburan (spray) menghasilkan suatu rentang besar butir, rentang ini

dinyatakan sebagai distribusi besar butir (drop size distribution). Distribusi besar

butiran ini tergantung pada jenis nosel dan sangat bervariasi untuk setiap jenisnya.

Faktor-faktor lain yang mempengaruhi besar butir adalah sifat-sifat fisik cairan, dan

kondisi operasi.

2.7.1 Hukum Bernoulli

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang

menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan

menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya

merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa

jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan

jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama.

p + ρgh +?? ρv2= konstan …………………………………..(2.3)

dimana: p = tekanan fluida

ρ = densitas fluida

v = kecepatan fluida

h = ketinggian relatif terhadap suatu referensi

g = percepatan gravitasi bumi

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi

sebagai berikut:

Aliran bersifat tunak (steady state)

Tidak terdapat gesekan (inviscid)

Dalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

Aliran Termampatkan

Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran

kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida

termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran

termampatkan adalah sebagai berikut:

di mana:

= energi potensial gravitasi per satuan massa; jika gravitasi konstan

maka

= entalpi fluida per satuan massa

Catatan:

massa, juga disebut sebagai energi internal spesifik.

Energi potensial cairan (diukur sebagai tekanan cairan untuk nosel hidrolik

atau tekanan udara dan cairan untuk nosel pneumatik) dengan bantua

nosel menyebabkan cairan diubah menjadi bongkahan

ini selanjutnya pecah menjadi pecahan yang sangat kecil yang biasanya disebut

dengan butir (drop), butiran (

Setiap semburan (spray

dinyatakan sebagai distribusi besar butir (


Faktor-faktor lain yang mempengaruhi be

kondisi operasi.

Menurut Graco (1995), ada berbagai faktor yang mempengaruhi ukuran dari

butiran (droplet). Diantara faktor

tegangan permukaan, viskositas,

…………………….(2.4)


nsitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida


termampatkan adalah sebagai berikut:

…………………………………………..(2.5)


fluida per satuan massa

, di mana adalah energi termodinamika per satuan

massa, juga disebut sebagai energi internal spesifik.


atau tekanan udara dan cairan untuk nosel pneumatik) dengan bantuan geometri

nosel menyebabkan cairan diubah menjadi bongkahan-bongkahan kecil. Bongkahan


), butiran (droplet), atau partikel cairan.

spray) menghasilkan suatu rentang besar butir, rentang ini

dinyatakan sebagai distribusi besar butir (drop size distribution).Distribusi besar


faktor lain yang mempengaruhi besar butir adalah sifat-sifat fisik cairan, dan


). Diantara faktor-faktor tersebut adalah sifat-sifat cairan, seperti

tegangan permukaan, viskositas, dan kerapatan.

…………………….(2.4)


nsitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida


…………………………………………..(2.5)


per satuan


n geometri

bongkahan kecil. Bongkahan


hasilkan suatu rentang besar butir, rentang ini

).Distribusi besar


sifat fisik cairan, dan


sifat cairan, seperti

2.7.2 Tegangan permukaan

Tegangan permukaan cenderung untuk menstabilkan cairan, mencegah cairan

menjadi butiran-butiran yang lebih kecil. Cairan dengan ketegangan permukaan

yang lebih tinggi cenderung memiliki ukuran rata-rata tetesan yang lebih besar

pada atomisasi.

2.7.3 Viskositas

Viskositas fluida memiliki pengaruh yang sama pada ukuran butiran droplet

seperti pada tegangan permukaan. Viskositas menyebabkan fluida melawan

gravitasi, cenderung untuk mencegah pemecahan cairan dan mengarah ke ukuran

droplet yang rata-rata lebih besar. Gambar 2.7 menunjukkan hubungan antara

viskositas dan ukuran droplet ketika atomisasi terjadi.

Gambar 2.8. Hubungan antara viskositas dan ukuran droplet

(Sumber : Mada Hunter Pardede, http://fateta.ipb.ac.id/index.php/View-

document/66-MADA-HUNTER-PARDEDE-F14060138.pdf)

2.8 Densitas

Densitas menyebabkan cairan mempertahankan akselerasi. Densitas serupa

dengan sifat-sifat baik tegangan permukaan dan viskositas, lebih tinggi cenderung

menghasilkan ukuran tetesan yang rata-rata lebih besar.

Pada proses pembuatan butiran cairan di dalam fase gas, dalam hal ini

densitas gas jauh lebih kecil dari densitas cairan. Sehingga mekanisme formasi

butiran jauh berbeda untuk perbedaan densitas yang rendah, terutama pada kecepatan

tinggi. Pengabutan banyak digunakan untuk keperluan-keperluan pengabutan bahan

bakar, pembuatan produk berbentuk granular (bongkahan), operasi perpindahan

massa, dan pelapisan permukaan (pengecatan, dan lain-lain).

Mekanisme atomisasi dilihat dari fluida kerja dapat dibagi atas atomisasi

hidrolik dan pneumatik.

a. Atomisasi hidrolik

Pada atomisasi hidrolik, atomisasi terjadi karena tekanan cairan atau gaya

gravitasi pada cairan yang keluar pada mulut nosel dan pecah pada waktu jet

berbentuk lembaran.

b. Atomisasi pneumatik

Pada atomisasi pneumatik, atomisasi terjadi sebagai akibat saling aksi

antara cairan dengan udara yang berkecepatan tinggi. Gaya gesek antara

cairan dengan udara menyebabkan terdisintegrasinya cairan menjadi butiran.

Jika ditinjau proses pencampuran dengan udara dengan cairan, nosel

pneumatik dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu jenis pencampuran dalam

dan pencampuran luar.

2.9 BURNER DENGAN BAHAN BAKAR CAIR

Didalam pembakaran dari bahan bakar cair, diperlukan suatu proses

penguapan atau proses atomisasi bahan bakar. Hal ini diperlukan untuk mendapatkan

percampuran yang baik dengan udara pembakaran. Minyak bakar distilat bisa

terbakar dengan api yang biru jika secara sempurna bahan bakar ini diuapkan dan

tercampur merata (homogenous) dengan udara sebelum terbakar. Burner yang

digunakan untuk membakar bahan bakar dalam bentuk uap atau bentuk atom-atom

(spray-droplet.) sebelum terbakar berbeda konstruksi dasarnya, yaitu vaporizing

burner dan atomizing burner.

- Vaporizing Burner

Burner jenis ini menggunakan panas dari api untuk menguapkan bahan

bakar secara terns menerus. Prinsip penguapan ini dipakai pada kompor lidah api

(blow torch) terlihat pada gambar 2.9, kompor tipe pot, lampu minyak tanah dan

Iain-lain.

Cara kerja kompor lidah api tersebut adalah dengan memanaskan minyak

bakar yang dialirkan ke koil pipa pemanas. Panas didapat dari radiasi lidah api

yang diselubungi oleh koil. Uap bahan bakar yang terbentuk kemudian

disemprotkan oleh nozzle dengan tekanan yang sama dengan tekanan minyak

cair.

Setelah keluar dari nozzle, uap bahan bakar akan bercampur dengan udara

dan terbakar membentuk lidah api (torch).

Lidah api akan berwarna kuning, dan apabila suhu uapbahan bakar terlalu

tinggi maka akan terbentuk nyala api biru yang mempunyai sifat tidak stabil.

Gambar 2.9 Kompor Lidah Api ( Blow Torch )(Sumber : Tjokrowisastro dan Widodo, Teknik Pembakaran Dasar dan Bahan

Bakar, 1990)

Vaporizing burner dibuat dengan kapasitas 30 - 40 l/jamdengan tekanan

bahan bakar 0,5 - 3,5 kg/cm2. Bahan bakar yang digunakan adalah minyak tanah

(kerosine), naphta, bahan bakar minyak no.l, bensin dan Iain-lain. Khusus untuk

bahan bakar minyak no.l tidak bisa digunakan pada vaporizing burner tipe tekan

karena adanya deposit karbon yang berlebihan pada pipa pemanas.

- Atomizing oil Burner

Pada atomizing oil burner bahan bakar diatomisasikan dalam bentuk

spray droplet dengan tekanan7-20 kg/cm2 atau diatomisasi oleh udara/uap

dengantekanan 0,1 - 15 kg/cm.

Udara pembakaran dimasukkan kedalam tungku bersama-sama dengan

bahan bakar.

Tabel :2.1 Kebutuhan Power,fluida untuk atomizing burner

Media Atomisasi Per cc / s (0,951gal/h minyak)

Power, KW Fluida

Udara tek. rendah 6,9 kpa 0,071 4,5-6,7 dm3/s

Udara tek.tinggi 0,52 MP a 0,284 1,1-1,4 dm3/s

Uap 0,851 0,85-3,5 kg

Mekanis 0,0227 -

Rotary-Cup burner 0,0355 -

Suatu peralatan yang berbentuk vane atau sekat (baffle) biasanya dipasang

untuk memperoleh percampuran yang lebih baik antara bahan bakar dan udara.Untuk

menghindari adanya lidah api yang menumbuk pada dinding tungku maupun maupun

komponen lainnya perlu diperhatikan juga mengenai peralatan pemasukan udara,

bentuk semprotan dan Iain-lain. Apabila terdapat lidah api yang menumbuk, maka

akan menyebabkan adanya jelaga atau deposite karbon keras dan atau gerusan pada

dinding tungku bakar. Untuk membuat nyala api stabil , kecuali untuk tungku bakar

kecil, semprotan bahan bakar minyak dan udara biasanya dimasukkan kedalam

tungku bakar dengan melalui suatu penyala (ignition tile). Volume ruang bakar/

tungku bakar harus disesuaikan untuk menyediakan waktu bagi kesempurnaan

pembakaran. Kecepatan pembebasan panas dari peralatan pembakaran ini tergantung

pada sifat bahan bakar,konsentrasi udara lebih (excess air concentration), udara

bahan bakar dan tingkat asap yang diijinkan.

Dari cara atomisasinya maka atomizing oil burner dapat dibedakan menjadi 4

jenis.

a. Steam air atomizing burner

b. Mechanical/oil pressure atomizing burner

c. Centrifuging /rotary cup atomizing burner

d. High-intensitas burner.

2.10 DEFINISI BAHAN BAKAR

Bahan bakar ( fuel ) merupakan suatu bahan ( material ) yang di konsumsi

untuk menghasilkan energi. Bahan bakar didefinisikan sebagai senyawa kimia,

terutama tersusun atas karbon dan atau hydrogen, yang bila direaksikan dengan

oksigen pada tekanan dan suhu tertentu akan menghasilkan produk berupa gas dan

sejumlah energi panas. Bahan bakar diklasifikasikan menurut kondisi fisiknya yaitu

bahan bakar padat, cair, dan gas.

2.10.1 Minyak Solar

Solar adalah hasil dari pemanasan minyak bumi antara 250-340°C, dan

merupakan bahan bakar mesin diesel. Solar tidak dapat menguap pada suhu tersebut

dan bagian minyak bumi lainnya akan terbawa ke atas untuk diolah kembali.

Umumnya, solar mengandung belerang dengan kadar yang cukup tinggi. Kualitas

minyak solar dinyatakan dengan bilangan setana. Angka setana adalah tolak ukur

kemudahan menyala atau terbakarnya suatu bahan bakar di dalam mesin diesel. Saat

ini,

bab ii landasan teori 2.1 pembakaran - sinta.unud.ac.id ii.pdfnitrogen ini juga dapat bergabung...

Documents