Pendahuluan

MAKALAH FLAME TEMPERATURE

D

I

S

U

S

U

NOLEH :

1. Nyayu Aisyah

2. Melly Agustia Forttienawati

3. Lintang Putri Mahardika

4. Mulyati

5. Nova Rachmadona

6.Ayu Difa Putri Utami

7. Olwan Putra NandaKelas : 2 EGA

Dosen Pemeriksa : Ir. Arizal Aswan, M.T

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

TAHUN AJARAN 2011/2012

KATA PENGANTAR

Puji syukur dipanjatkan kepada Allah swt, karena berkah dan rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan makalah ini. Makalah ini dengan judul Flame Tmperature tepat pada waktunya. Penulisan makalah ini dilakukan sebagai salah satu penambah nilai dalam tugas akhir neraca massa 1. Kami sebagai penulis menyadari bahwa makalah ini masih belum sempurna, mungkin masih terdapat kekeurangan-kekurangan. Oleh karena itu kami mengharapkan saran dan kritik yang membangun guna menyempurnakan makalah ini.

Penulis berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi yang menulis maupun yang membacanya. Semoga Allah swt senantiasa memberikan ridho-Nya kepada kita. Amin.

Palembang, 7 Juli 2012-07-05

Penulis DAFTAR ISIKATA PENGANTAR

1DAFTAR ISI

2BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

3 1.2 Tujuan

3 1.3 Rumusan Masalah

4BAB 2.PEMBAHASAN

2.1 Jenis-Jenis Flame

5 2.2 Pengertian Flame Temperature

6 2.3 Temperatur Nyala Adiabatik

6 2.4 Temperatur Nyala Aktual

7 2.5 Temperatur Nyala Teoritis

7 2.6 Contoh Kasus

8

BAB 3.PENUTUP

10BAB 1. PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangBukanlah suatu hal yang langka jika kebanyakan ahli investigasi kebakaran berpegang pada buku temperatur nyala, yang mana temperatur tersebut merupakan temperatur nyala adiabatik. Banyak orang yang mendefinisikan pengertian temperatur nyala ini dengan berbagai pandangan, misalnya adal yang mengatakan bahwa temperatur nyala adalah temperatur dari pembakaran yang menempati zona nyala api. Sedangkan ada pendapat lainnya yang menyatakan bahwa temperatur nyala adalah temperatur yang merupakan hasil dari pijaran gas-gas yang keluar dari bunsen. Jika pembakaran yang dilakukan terhadap suatu zat atau material berlangsung dnegan baik maka kita juga dapat mengetahui titik nyala material tersebut. Secara logis hal tersebut benar, namun ada pengertian yang lebih baik mengenai temperatur nyala ini.

Perlu diketahui, dalam menentukan temperatur nyala suatu unsur yang memiliki temperatur sangat tinggi merupakan suatu hal yang sulit. Kesulitan yang sering dialami antara lain yaitu : (1) campurtangan peralatan (2) kesulitan interpretasi karena terkadang temperatur ini sering berubah seiring bertambahnya waktu pengukuran. Dalam kebanyakan kasus, termokopel sering digunakan dalam mengukur suhu. Namun, alat ini memiliki potensi kesalahan yang tidak bisa diabaikan, yang meliputi reaksi permukaan, radiasi dan sebagainya. Buku ajar yang ada dapat dijadikan bahan pegangan untuk belajar mengenai temperatur nyala ini. Sebagaimana yang akan dibahas pada makalah ini, nyala yang paling tidak diinginkan adalah nyala api turbulan. Pada nyala api ini waktu yang turun naik atau tidak konstan mengakibatkan kesulitan dalam mengukur dan dalam menafsirkannya secara penuh.1.2 Tujuan

Tujuan Penulisan makalah ini adalah agar menambah pengetahuan mengenai apa itu temperatur nyala dan jenis-jenisnya serta penjelasan mengenai temperatur nyala adiabatik, aktual dan teoritis. Dengan membaca makalah ini diharapkan bisa menambah ilmu yang bermanfaat bagi pembacanya.1.3 Rumusan Masalah

Apa itu temperatur nyala?

Sebutkan jenis-jenis temperatur nyala?

Apa itu temperatur nyala aktual dan temperatur nyala teoritis? Berikan contoh kasus dalam menentukan flame temperature?

BAB 2. PEMBAHASANTEMPERATUR NYALA

2.1 Jenis-jenis nyala

Sebelum membahas lebih lanjut mengenai temperatur nyala, kita harus dapat membedakan beberapa jenis nyala api, yaitu :

Laminar

Visualisasi api yang terlihat pada api tipe ini berbentuk secara laminar atau teratur. Api jenis ini memiliki bentuk mengikuti streamline aliran tanpa membentuk turbulensi atau gerakan tidak beraturan. Nyala api laminar terbagi menjadi dua yaitu nyala api laminar premixed dan nyala api laminar difusi. Contoh dari api laminar premixed adalah nyala pembakar Bunsen. Sebuah nyala api difusi laminar adalah lilin. Bahan bakar berasal dari uap lilin, sementara pengoksidasinya adalah udara. Uap lilin dan udara ini tidak bercampur sebelum dimasukkan ke zona nyala dengan cara difusi.

TurbulanApi turbulen menunjukkan pola aliran nyala api yang tidak beraturan atau acak yang memberi indikasi aliran yang bergerak sangat aktif. Sama seperti api laminar, api turbulen juga terbagi menjadi dua yaitu, nyala api turbulan premixed dan nyala api turbulan difusi. Api premixed paling bergejolak adalah dari sistem pembakaran rekayasa: boiler, tungku, dll. Kebanyakan kebakaran yang tidak diinginkan masuk dalam kategori api difusi turbulan. Karena tidak ada kompor atau alat mekanis lainnya ada untuk pencampuran bahan bakar dan udara, api adalah jenis difusi.2.2 Pengertian Temperatur Nyala

Temperatur nyala adalah temperatur dimana suatu zat atau material melepaskan uap yang cukup untuk membentuk campuran dengan udara yang ada sehingga terbakar. Angka dari temperatur ini diperoleh dari sumber yang ada seperti buku, walaupun banyak orang yang mengatakan bahwa temperatur nyala tidak dapat kita tentukan secara nyata. Karena hal itulah para ahli mecari metode untuk menentukan nilainya secara teori. Temperatur nyala api ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu tergantung pada jenis bahan bakar dan oksidan yang digunakan. Untuk api konvensional yang digunakan dalam fotometri nyala, temperatur nyala yang lebih tinggi diperoleh dengan oksigen digunakan sebagai oksidan bukan udara, karena di dalam udara terdapat nitrogen yang dapat menurunkan suhu nyala api.

Temperatur nyala juga bervariasi sesuai dengan rasio masing-masing komponen dalam campuran yang mudah terbakar. jika campuran tidak masuk pembakar dalam komposisi optimal, bahan bakar kelebihan atau oksidan pemberat. Tidak berpartisipasi dalam reaksi dan gas inert seperti komponen berlebih menurunkan suhu nyala api.Berikut ini merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi temperatur nyala :

Temperatur Adiabatik

Tekanan Atmosfir

Bahan bakar yang terbakar

Ada tidaknya pengoksidasi dalam bahan bakar

Bagaimana stokiometri pembakaran yang terjadi

Selanjutnya, dibawah ini merupakan tabel temperatur nyala beberapa senyawa atau unsur pada tekanan 1 atm dan suhu 20oC.NoSenyawa / Unsur yang dibakarTemperatur Nyala

1Metana (gas alam)950-1500

2Pembakar Bunsen900-1600 (tergantung katup udara)

3Kayu1027

4Bensin1026

5Kerosin990

6Nyala Lilin110 (pada umumnya)

7Arang1390

2.3 Temperatur Nyala Adiabatik Adiabatik berarti tanpa kehilangan panas. Oleh karena itu, temperatur ini akan didapatkan dalam pembakaran yang mana tidak ada yang hilang. Walaupun pembakaran sebenarnya tidak ada yang adiabatik. Alasan mengapa keadaan yang adiabatik ini masih diperhitungkan adalah karena temperatur adiabatik masih dapat dihitung dengan prinsip termokimia. Dalam suatu reaksi adiabatik, entalpi HP dari ni mol produk pada temperatur oK dari temperatur 298oK dituliskan dengan persamaan :

HP = ni T298 cpi dT + ni i ...... (1)kapasitas mol dilambangkan Cp, dituliskan dengan fungsi kuadrat temperatur sebagai berikut :Cpi = ai + bi T + ci T2 ............ (2)Maka jika persamaan 1 di integrasi di dapat,HP = ni [ ai (T 298) + bi/2 (T2 - 2982) + ci/3 (10-6) (T3 - 2983)]2.4 Temperatur Nyala Aktual

Temperatur nyala adiabatik, dimisalkan pembakaran sempurna, selalu lebih tinggi dibandingkan temperatur yang dihasilkan pada pembakaran aktual pada kondisi yang sama. Selalu ada panas yang hilang dari nyala dan hal tersebut tidak mungkin untuk memperoleh pembakaran yang sempurna pada temperatur yang tinggi. Penyelesaian sebagian dari reaksi ini merupakan akibat dari terbentuknya kondisi keseimbangan tertentu antara produk dan reaktan. Sebagai contoh, pada temperatur yang tinggi karbon monoksida, karbon dioksida dan oksigen terbentuk dalam kesetimbangan.

Temperatur nyala adiabatik pada beberapa gas. Sebagai contoh, walaupun pentana memiliki 12 kali harga panas hidrogen, temperatur nyala adiabatiknya lebih rendah yaitu sekitar 110oC. Hasil dari fakta tersebut pada pembakaran yang memiliki harga panas yang tinggi, sejalan dengan itu jumlah produk pembakaran termasuk nitrogen hadir dengan kapasitas total panas.

Pembakaran karbon monoksida akan dilanjutkan hanya dengan tingkat penyelesaian yang akan memberikan campuran gas dalam proporsi yang sesuai dengan kondisi kesetimbangan. Lebih jauh lagi, keberadaan radikal bebas dan elemen harus disertakan dalam menghitung baik kalor reaksi dan energi yang terkandung. Setiap energi yang dikeluarkan dalam melakukan kerja mekanik, meningkatkan energi kinetik eksternal dan elevasi gas akan mengurangi suhu.2.5 Temperatur Nyala Teoritis

Temperatur yang dicapai ketika bahan bakar dibakar di udara atau oksigen tanpa mendapatkan atau kehilangan panas disebut temperatur nyala teoritis. Dalam menghitung temperatur nyala teoritis, dapat digunakan metode yang sama seperti menghitung temperatur adiabatik. Asumsi yang dibuat menyatakan bahwa tidak ada pekerjaan yang berhubungan dengan mesin yang dilibatkan dan energi yang hanya ada adalah energi internal. Temperatur maksimum nyala adiabatik terjadi ketika bahan bakar dibakar dengan oksigen murni yang dibutuhkan secara teoritis. Temperatur maksimum nyala adiabatik yang dibakar dengan menggunakan udara akan lebih rendah dibandingkan dengan menggunakan oksigen murni.

2.6 Contoh Kasus Perhitungan Temperatur Nyala1. Hitunglah temperatur nyala teoritis dari gas yang mengandung 20% CO dan 80% N2 ketika dibakar dengan 100% udara berlebih, dimana baik udara dan gas bersuhu 25oC.

Penyelesaian :

Basis : 1,0 g-mole CO.

N2 dalam gas = 1 x 0,80

= 4,0 g-mol

0,20

O2 disuplai = 0,5 x 2

= 1,0 g-mol

N2 dari udara = 1,0 x 0,79

= 3,76 g-mol

0,21

Total N2 = 3,76 + 4,0

= 7,76 g-mol

Mol N2, O2, CO yang original = 7,76 + 1,0 + 1,0= 9,76 g-molProduk-produk hasil pembakaran :

CO2 yang terbentuk

= 1,0 g-mol

O2 yang diinginkan = 1,0 0,5

= 0,5 g-mol

N2

= 7,76 g-mol

Entalpi produk, HP (pada 25oC)

CO2 :

H = 1,0 [ 6,339 (T 298) + 0,01014/2 (T2 - 2982) 3,415/3 (10-6) (T3 - 2983)]O2 :

H = 0,5 [ 6,117 (T 298) + 0,003167/2 (T2 - 2982) 1,005/3 (10-6) (T3 - 2983)]N2 :

H = 7,76 [ 6,457 (T 298) + 0,001389/2 (T2 - 2982) 0,069/3 (10-6) (T3 - 2983)]Penjumlahan :

HP = 59,504 (T 298) + 0,01125 (T2 - 2982) 1,484 (10-6) (T3 - 2983)HP = 59,504T + 0,01125T2 1,484 x 10-6 T3 18703

Sedangkan HR = 0 dan H = 0, dari persamaan 74 yang mana HP = - H298 atau

59,504T + 0,01125T2 1,484 x 10-6 T3 18703 = 67636

Penyelesaian dari persamaan ini adalah T = 1216oK atau 934oC

Salah satu cara langsung yang dapat digunakan yaitu dengan mengasumsikan temperatur akhir dan dengan menggunakan nilai kapasitas panas dari tabel 19 halaman 258 buku chemical process principles. Sehingga kapasitas panas rata-rata antara 25 dan 943oC adalah CO2 = 11,82 O2 = 7,903 N2 = 7,471

Kemudian,

HP = [(1) (11,82) + (0,5) (0,7903) + (7,76) (7,471)] (T 298) = 67636

Maka T = 1215oK atau 942oC

2. Hitung temperatur nyala teoritis yang terjadi pada kasus 1 jika pemanasan awal gad dan udara sebelum pembakaran sebesar 1000oC.

Penyelesaian :

Basis : 1,0 g mol COentalpi reaktan pada 1000oC elatif terhadap 25oC.

CO = (1,0) (7,587) (1000 25)= 7397

O2 = (1,0) (7,941) (1000 25)= 7742

N2 = (7,76) (7,507) (1000 25)= 56798

HR = 71937

Dengan menggunakan nilai H298 dan persamaan untuk HP dari kasus 1,

67636 + 71937 = 59,504T + 0,01125T2 1,484 (10-6)T3 18703

59904T + 0,01125T2 1,484 (10-6)T3 = 158276

Dengan menyelesaikan persamaan diatas didapat T = 2070oK atau 1797oCBAB 3. PENUTUP

Temperatur nyala adalah temperatur dimana suatu zat atau material melepaskan uap yang cukup untuk membentuk campuran dengan udara yang ada sehingga terbakar.Ada beberapa faktor yang mempengaruhi temperatur nyala yaitu : temperatur adiabatik, tekanan atmosfir, bahan bakar yang terbakar, ada tidaknya pengoksidasi dalam bahan bakar dan bagaimana stokiometri pembakaran yang terjadi. Temperatur Nyala yang dibahas pada makalah ini ada 3 yaitu :

Temperatur Nyala Adiabatik

Temperatur Nyala Aktual Temperatur Nyala Teoritis

Temperatur nyala adiabatik adalah temperatur yang didapatkan pada pembakaran yang mana tidak terjadinya pelepasan panas.

Temperatur nyala aktual berbeda dengan temperatur nyala adiabatik, karena pada saat pembakaran terjadi proses pelepasan panas. Jadi temperatur ini diperoleh pada pembakaran yang melepaskan panas.

Temperatur nyala teoritis adalah temperatur yang didapatkan secara teori dengan dasar stokiometri dalam proses pembakaran.PAGE 6