reaksi pembakaran c.docx

7/21/2019 Reaksi pembakaran C.docx

http://slidepdf.com/reader/full/reaksi-pembakaran-cdocx 1/8

1. Reaksi pembakaran C

C +O 2 →CO 2

1 kgC + 32

12

O2 → 44

12

CO 2

Untuk 1 kg C: 1 : 2,67 : 3,67

Untuk 0,5721 kg C: 0,5721 : 1,53 : 2,09

Dengan kata lain 0,5721 kg C membutuhkan 1,53 kg 2 !an menghasilkan 2,09 kg C 2 .

2. Reaksi pembakaran " 2

H 2+12

O 2 → HO 2

1 kg H 2+12

3212

O 2 → 18

2 HO2

Untuk 1 kg " 2: 1 : # : 9

Untuk 0,0392 kg " 2: 0,0392 : 0,31$ : 0,3532

Dengan kata lain 1 kg "2 membutuhkan # kg 2 !an menghasilkan 9 kg "2 . %amun,!iketahui bah&a pa!a batubara itu sen!iri terkan!ung unsur 'ksigen (ang umumn(a bereaksilangsung !engan "2. )ehingga 2 (ang !ibutuhkan untuk membakar "2 !apat !ihitung seperti

berikut :

2 *untuk "2+ *# - " + / * !i !alam batubara+

MO2= 8 ×

( H − O

8

) MO2= 8 × (0,0392 − 0,1417

8 ) MO2= 8 × 0,021



MO2= 0,172 kg /kgbb

3. Reaksi pembakaran )

S+O 2 →SO 2

1 kgS +3232

O 2 →6412

SO2

Untuk 1 kg " 2: 1 : 1 : 2

Untuk 0,0392 kg " 2: 0,0392 : 0,0005 : 0,001

'tal kebutuhan u!ara !an gas asap !apat !ihitung !engan persamaan sebagai berikut:

ebutuhan u!ara:

'tal kebutuhan 2 se ara te'ritis:

MO2 total = MO2 (C )+ MO2( H 2)+ MO 2 (S)

MO2 total = 1,53 +0,172 +0,0005

MO2 total = 1,7025 kg /kgbb

emu!ian !ari persamaan tersebut, !apat !ihitung u!ara (ang !iperlukan untuk pembakaran !engan sebelumn(a perlu !iketahui terlebih !ahulu k'mp'sisi utama u!ara kering(aitu gas nitr'gen *%2+ !an 'ksigen * 2+ itu sen!iri. Unsur unsur lain seperti arg'n !an elemenlainn(a !engan k'mp'sisi ke il !iasumsikan sebagai nitr'gen untuk memu!ahkan perhitungan.Dengan membagi k'nstanta 'ksigen !engan k'mp'sisin(a !i u!ara, maka kebutuhan u!arate'ritis (ang !iperlukan untuk membakar 1 kg batubara a!alah :



ebutuhan u!ara ( 2,66723,14

×C )+ 823,14 ( H × C

8 ) 4 ( 123,14

× S ) (11,52 × 0,5721 )+34,57 (0,0392 − 0,1417

8 )+(4,32 × 0,0005 )

7,3$ kg u!ara per 1 kg batubara

gar batubara !apat terbakar !engan sempurna maka pa!a praktikn(a !itambahkan u!ara berlebih * excess air + sehingga pr'ses pembakaran (ang sempurna !apat ter amin. a!a pembakaran!engan bahan bakar pulverized coal, u!ara berlebih (ang !isarankan a!alah sebesar 15 20 * itt' 8)tult , 2005+. Dan pa!a peran angan ini !ipilih u!ara berlebih sebesar 20 , sehingga kebutuhan u!ara

pembakaran a!alah sebagai berikut :

ebutuhan u!ara *!engan 20 excess air + *1 4 0.2+ - kebutuhan u!ara te'ritis

1,2 - 7,3$ kg u!ara per 1 kg batubara

#,#1 kg u!ara per 1 kg batubara

Unsur 'l * + ;erat * +

ksigen * 2+ 20,95 23,1$

%itr'gen *% 2+ 79,05 76,#6

emu!ian !engan mengalikan nilai tersebut pa!a la u alir massa batubara, maka !i!apatla u alir massa u!ara * u!+ sebesar:

u! bb - kebutuhan u!ara

26 <kg bb =s> - *#.#1 <kg u!> = <kg bb>+ 229,06 <kg u! =s>

?as panas merupakan pr'!uk !ari pembakaran batubara !engan u!ara. Dilihat !arik'mp'sisi batubara serta reaksi pembakaran (ang a!a, maka k'mp'sisi gas asap (ang !ihasilkana!alah sebagai berikut :

• C 2 * arb'n !i'ksi!a+@ berasal !ari pembakaran unsur C

C 2 3,667 - C <kg gp = kg bb> 3,667 - 0,5721 <kg gp = kg bb> 2,0979 <kg gp = kg bb>

• ) 2 *)ulAur !i'ksi!a+@ berasal !ari pembakaran unsur )

) 2 2 - ) <kg gp = kg bb>



2 - 0,0005 <kg gp = kg bb> 0.001 <kg gp = kg bb>

• " 2 * ir = uap air+@ berasal !ari pembakaran unsur " 2, serta !ari " 2 (ang !ikan!ung batubara itu sen!iri

" 2 *9 - " 2 + 4 " 2 <kg gp = kg bb> *9 - 0.0392+ 4 0.22$ <kg gp = kg bb> 0.576# <kg gp = kg bb>

• %2 *%itr'gen+@ berasal !ari u!ara hasil pembakaran !an !ari unsur % (ang terkan!ung pa!a batubara itu sen!iri

%2 76.#6 - u!ara pembakaran <kg gp = kg bb> 4 %2 <kg gp = kg bb> 0.76#6 - #.#1 <kg gp = kg bb> 4 0.0075 <kg gp = kg bb> 6.7762 <kg gp = kg bb>

• 2 * ksigen+@ berasal !ari u!ara lebih.

2 23.1$ - )elisih u!ara *!engan e- ess air+ !engan u!ara te'ritis 0.231$ - *#.#1 7.3$+ <kg gp = kg bb>

0.3396 <kg gp = kg bb>• bu * ash + @ berasal !ari kan!ungan batubara

bu abu pa!a batubara 1.5 <kg gp = kg bb> 0.015 <kg gp = kg bb>

aka t'tal gas panas (ang !ihasilkan a!alah sebagai berikut :

? t't *C 2 4 ) 2 4 "2 4 %2 4 2 4 abu+ kg gp = kg bb

*2.0979 4 0.001 4 0.576# 4 6.7762 4 0.3396 4 0.015+ kg gp = kg bb

9.#1 kg gp = kg bb

kemu!ian !iketahui la u gas panas, sebagai berikut @ gp bb - ? t't 26 kg bb =s - *9.#1 kg gp = kg bb+ 255,06 kg gp =s



?as asap hasil pembakaran batubara (ang telah !iuraikan pa!a reaksi pembakaran !apat!iuraikan pa!a abel !i ba&ah ini:

nalisis ?as ;uang *?as anas+*kg gp = kg bb++

C 2 2,0979) 2 0,001"2 0,576#

2 0,3396 %2 6,7762

sh 0,015'tal ?as ;uang 9,#1

ber!asarkan hukum kekekalan energi, persamaan (ang ter a!i saat temperatur pembakarana!iabatik a!alah sebagai berikut:

Q= ∑ p

nh f −∑r

nh f = 0

aka,

∑r

n h f = ∑ p

n h f

∑r

n [hf 0+h(T )]= ∑

pn [h f

0+h(T )]

enurut *Ra(apr'lu, 2009+ langkah pertama sebelum menghitung temperatur a!iabatik (aitumenghitung temperatur u!ara pembakaran !engan menggunakan persamaan 2.12. Denganmengasumsikan masa u!ara sekun!er empat kali u!ara primer, temperatur ampuran bahan bakar !anu!ara sebesar 57 0C, temperature pemanas sebesar 3$6,1 0C, !an Cp u!ara sekun!er sama !engan Cpu!ara primer maka temperatur u!ara pembakaran !apat !ihitung sebagai berikut:

. . B . . * B +

#. 3$6,1 B 2. B 57

2##,2# 0C

angkah ke!ua (aitu menentukan persamaan reaksi pembakaran st'iki'metrik pa!a batubara(ang masuk ke !alam ruang bakar. ersamaan reaksi !apat !iketahui !engan ara menghitung m'lrelati e !ari unsur unsur pa!a batubara !an u!ara. Eumlah m'l relatiA !ari batubara pa!a peran angan inia!alah sebagai berikut:

•

C 12

C ¿0,572112

C 0,0$7675 C



•( H −

O

8 )2

H 2

¿(0,0392 − 0,1417

8 )2

H 2

0,0107$375 " 2

•

S

32S ¿0,0005

32S

0,000015625 )

•

( H 2 O − 9. O8 )

2 H 2 O

¿(0,224 − 9. 0,224

8 )18

H 2 O

0,02130069$ " 2

'tal 0,079735069

Dan untuk t'tal m'l 1 relatiA batubara maka !i!apat seperti table !iba&ah ini:

'l Relati e ;atubara 'talC " 2 ) " 2

0.5979175#3 0.13$7$3095 0.000195961 0.2671$3361 1

Dari !ata m'l relatiA batubara, kemu!ian !apat !ihitung m'l relatiA u!ara pembakarann(a sebagai berikut*Fl Gakil, 19#$+:

*0.5979 C 4 0.13$7 " 2 4 0.000196 ) 4 0.2671 " 2 + 4 a * 2 4 3.76 % 2+ → b C 2 4 ) 2 4 ! " 2 4 e

%2

%ilai a, b, , !, 8 e !apat !iketahui !engan mengaplikasikan k'nser asi !asar massa pa!a unsur C, ), " 2,2, %2 sebagai berikut :

C : b 0.5979

) : 0.000196

" 2 : ! *0.13$7 4 0.2671+ 0.$01#

: 0.2671 *" 2 + 4 2a 2b 4 2 4 !

2a 2*0.5979+ 4 2*0.000196+ 4 0.$01# 0.2671

2a 1.331

a 0.6655

%2 : e a - 3.76

e 0.6655 - 3.76

e 2.5023

aka reaksi pembakaran st'iki'metri !ari pembakaran batubara a!alah sebagai berikut :



*0.5979 C 2 4 0.13$7 " 2 4 0.000196 ) 2 4 0.2671 " 2 + 4 0.6655 2 4 2.5023 % 2 → 0.5979 C 2 4

0.000196 ) 2 4 0.$01# " 2 4 2.5023 % 2

Untuk pembakaran !engan kelebihan u!ara *e- ess air+ 20 , maka reaksi pembakaran (ang ter a!ia!alah sebagai berikut :

*0.5979 C 4 0.13$7 " 2 4 0.000196 ) 4 0.2671 " 2 + 4 1.2*0.6655 2 4 2.5023 % 2+ → 0.5979 C 2 4

0.000196 ) 2 4 0.$01# " 2 4 0,2 *0.6655 2+ 4 1.2*2.5023 % 2+

en a!i :

*0.5979 C 4 0.13$7 " 2 4 0.000196 ) 4 0.2671 " 2 + 4 0.79#6 2 4 3.002# % 2+ → 0.5979 C 2 4

0.000196 ) 2 4 0.$01# " 2 4 0.1331 2 4 3.002# % 2

;er!asarkan persamaan !iatas, maka Araksi m'l gas buang akan !iketahui. Data Araksi m'l !ari gas buangtersebut nantin(a !apat !igunakan untuk men ari siAat siAat gas buang (ang !iperlukan untuk analisis

perpin!ahan panas.arameter C 2 ) 2 " 2 2 %2

'l relati e 0.5979 0.000196 0.$01# 0.1331 3.002#Hraksi m'l 15.71 0.01 10.56 3.5 70.23

∑r

n [hf 0+h (T )]= {n[hf

0 +h (57 0 C )]}C +{n[hf 0 +h (57 0 C )]} H 2

+{n [hf 0 +h (57 0 C )]}s+{n [h f

0 +h(57 0 C )]} H 2 O+{n[hf 0+h

Untuk men ari temperature pr'!uk (ang berarti temperature a!iabati , maka !ilakukan met'!e trial &error sehingga !i!apat temperature pr'!uk (ang umlah energin(a sama !engan energi reaktan. enurutliterature, temperature a!iabati batubara a!alah sekitar 2000 . ;er!asarkan angka tersebut, kita !apatmelakukan trial temperature pr'!uk pa!a suhu 2000 !an 2100 sebagai berikut :

• 2000

∑ p

n [hf 0+h (T )]= {n[hf

0 +h (2000 K )]}CO 2+{n[hf

0 +h (2000 K )]}SO 2+{n[hf

0 +h (2000 K )]} H 2O+{n [hf 0 +h (2000 K )]}

I0.5979< 393.5 4 96.5$>J 4 I0.000196< 296.#4 96.13>J 4 I0.$01#< 2$1.#2 4

76.35>J 4 I0.1331<04 62.$5>J 4 I3.002#< 0 4 59.19>J 57.$7 kJ / kmol

• 2100

∑ p

n [hf 0+h (T )]= {n[hf

0 +h (2100 K )]}CO 2+{n [hf

0+h (2100 K )]}SO 2+{n[h f

0 +h (2100 K )]} H 2 O+{n [hf 0 +h (2100 K )



I0.5979< 393.5 4 102.$>J 4 I0.000196< 296.# 4 101.#2>J 4 I0.$01#< 2$1.#2 4

#1.06>J 4 I0.1331< 0 4 66.11>J 4 I3.002#< 0 4 62.6#>J 5#.22 kJ / kmol

Dari hasil perhitungan !i atas, kemu!ian !apat !itemukan besarn(a temperature a!iabati pembakaran!engan ara interp'lasi sebagai berikut :

T 2200 − T 2100

T ad− T 2100

=∑

pnh f 2100 − ∑

pnh f 2000

∑ p

n h f −∑ p

nh f 2000

a! 2100 4 * 2100 2000 + - ( ∑r

nh f − ∑ p

nh f 2000

∑ p

nh f 2100 − ∑ p

nh f 2000 ) 2100 4 100 - (− 57.8757 −(− 57.47 )

− 58.22 −(− 57.47 ) ) 20$7

reaksi pembakaran c.docx

Documents