TUGAS TEKNIK PEMBAKARAN Disusun oleh : Abdul Gopur 080736( Reg ) Happy Pramana 080188 (Reg) Hardi Arto 081442 ( Reg)

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON BANTEN 2011 BAB I PENDAHULUAN 1.Dasar Hukum Hukum Thermodinamika Thermodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan alam yang mempelajari perpindahan panas dan interkonversi panas & kerja dalam berbagai proses fisika dan kimia. Siklus termodinamika terdiri dari urutanoperasi/prosestermodinamika,yangberlangsungdenganurutantertentu,dankondisiawal diulangipadaakhirproses.Jikaoperasiatauprosesdilukiskanpadadiagramp-v,akanmembentuk lintasan tertutup.Pengetahuanmengenaisiklustermodinamikaadalahpentingdidalamsistempembangkittenaga (sepertimesinbensin,diesel,turbingas,dll).Mesin-mesininimenggunakancampuranbahanbakar danudarauntukoperasinya.Karenamassabahanbakaryangdigunakansangatkecilbila dibandingkandenganmassaudara,sehinggacampurandiasumsikanmengikutisifat-sifatgas sempurna.Jikaudaradiasumsikansebagaizatkerjadidalamsilindermesin,siklusdisebutsiklus udara.Asumsi-asumsi pada siklus termodinamikaAnalisis pada semua siklus termodinamika (atau siklus udara) didasarkan atas asumsi-asumsi:Gasdidalamsilindermesinadalahgassempurna,yaitumengikutihukumgasdankalor spesifik konstan.Konstantafisikagasdidalamsilindermesinadalahsamadenganudarapadatemperatur biasa. Semuaproseskompresidanekspansiadalahadiabatik,danterjaditanpaadanyagesekan internal.Panas diberikan dengan adanya kontak antara gas panas dengan silinder pada tempat tertentu selamaproses.Dengancarayangsamapanasdibuangdenganadanyakontakantaragas dingin dengan silinder pada tempat tertentu.Siklus dianggap tertutup, dan udara yang sama digunakan kembali untuk mengulangi siklus.Tidak ada reaksi kimia terjadi di dalam silinder mesin. Cabang-cabang Termodinamika Termodinamika Klassik: Pandangantransferenergidankerjadalamsistemmakroskopis,tanpamemperhatikaninteraksidan gaya antar individual partikel (mikroskopik). Termodinamika Statistik Melihat prilaku secara mikroskopik, menjelaskan hubungan energi berdasarkan sifat-sifat statistik dari sejumlah besar atom/molekul dan bergantung pada implikasi Mekanika Kuantum. Termodinamika Kimia Fokus pada transfer energi dalam reaksi Kimia dan kerja pada sistem Kimia. Termodinamika Teknik PemanfaatanTermodinamikapadabeberapamesinpanasdanproses-prosesyangmenyangkut transfer energi. (Mesin bakar, refrigerator, AC, stasiun tenaga nuklir, sistem pemercepat roket) Sistem Termodinamika: Bagian dari semesta (alam) di dalam suatu batasan/lingkup tertentu. Batasan ini dapat berupa: Padat, cair, gas, koleksi dipol magnet etc. Bisa real atau konsep. DitentukanolehbesaranyangsecaraeksperimendapatdiukurVariabelkeadaanatausifatsistem Contoh: Tekanan (p), suhu (T), volume (V), magnetisasi, polarisasi Variabel keadaan yang berbanding lurus dengan massa atau volume besaran ekstensif Variabel keadaan yang independen dengan massa atau volume besaran intensif Perbandinganantarabesaranekstensifdenganmassadisebutbesaranspesifik.(Biasanya disimbolkan dengan huruf kecil) Tekanan/P Sebagaimana di Mekanika, tekanan merupakan gaya persatuan luas. Satuan tekanan di MKS: 1 N m-2 Satuan lain: 1 bar = 105 N/m2 atau 106 dyne/cm2 1 bar (mikro bar) = 1 dyne/cm2 1 atm= tekanan yang dihasilkan oleh kolom air raksa setinggi 76 cm = 1,01325105 N/m2 1 Torr = 1 mmHg = 133,3 N m-2 Keseimbangan Termodinamika Terpenuhi apabila terjadi tiga keseimbangan sekaligus: Keseimbangan Termal : setelah semua suhu sama pada setiap titik. Keseimbangan Mekanik : setelah tidak ada lagi gerakan, ekspansi atau kontraksi Keseimbangan Kimia : setelah semua reaksi kimia berlangsung Hukum Gerak Newton telah merumuskan tiga hukum tentang gerak, dimana merupakan dasar asumsi untuk sebuah sistem dinamis. Ketiga hukum tentang gerak ini dikenal sebagai: 1. Hukum pertama Newton tentang gerak. 2. Hukum kedua Newton tentang gerak. 3. Hukum ketiga Newton tentang gerak. 1.Hukum Pertama Newton Menyatakan:Setiapbendaakantetapdiamataubergeraksecarateraturdalamsebuahgarislurus, kecuali ada gaya yang bekerja padanya. 2.Hukum Kedua Newton Menyatakan: Laju perubahan momentum secara langsung berbanding lurus dengan gaya yang bekerja dan terjadi pada arah yang sama dengan arah gaya yang bekerja. 3.Hukum Newton Ketiga Menyatakan bahwa setiap aksi, selalu ada reaksi yang sama besarnya dan berlawanan arah. Massa dan Berat a. Massa Adalahjumlahmateriyangterkandungpadasuatubenda,dantidakberubahkarenaperubahan posisinyadipermukaanbumi.Massabendadiukurdenganperbandinganlangsungdenganmassa standar dengan menggunakan timbangan. b. Berat Adalahjumlahtarikan,daribumiterhadapsuatubenda.Karenabesartarikanberubahkarena perbedaanjarakbendaterhadappusatbumi,makaberatbenda jugaakanberubahkarenaperubahan posisinya di permukaan bumi. Jadi jelas bahwa berat adalah sebuah gaya. BesartarikanbumidalamsatuanMetriks,padalevelpermukaanlautdanlintang450,telahdiambil sebagaisatusatuangayadandisebutsatukilogramgaya.Beratbendadiukurdenganmenggunakan timbanganpegas,yangakanmenunjukkanvariasitarikanpegasjikabendadipindahkandarisatu tempat ke tempat lain. Pada satuan CGS, satuan gaya adalah dyne. Satu dyne didefinisikan sebagai gaya, ketika bekerja pada massasatugram,akanmenghasilkanpercepatansebesar1cm/sec2padaarahgayayangbekerja tersebut. Demikian pula dalam satuan MKS atau SI, satuan gaya disebut Newton (disingkat N). Satu Newtondidefinisikansebagaigaya,ketikabekerjapadamassasatukilogram,akanmenghasilkan percepatan 1 m/sec2 pada arah gaya yang bekerja tersebut. Satuan Absolut dan Gravitasi dari Gaya Dari penjelasan diatas, jika sebuah benda bergerak dengan percepatan 9,81 m/sec2, gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah 9,81 N. Tetapi kita tahu bahwa massa 1 kg yang mengalami tarikan bumi dengan percepatan 9,81 m/sec2 adalah 1 kg-berat.Sehingga: 1 kg-berat = 9,81 N dengan cara yang sama: 1 gm-berat = 981 dyne Satuan gaya diatas yaitu kg-berat dan gm-berat (untuk kemudahan biasanya ditulis hanya kg dan gm) disebutgravitasiatausatuanahlitekniktentanggaya,sedangkanNewtondandynedisebutsatuan absolut atau satuan saintific gaya. Untukmembedakan satuan massa dengan berat, diperkenalkanmassa benda dalam satuan yang baru yaituKhurmi,dimana1Khurmiadalahmassabendadalamkgdibagidenganpercepatangravitasi (g=9,81). Kerja Jikasebuahgayabekerjapadasebuahbendadanbendamengalamiperpindahan,dikatakanbahwa telahdilakukankerja.Contohnya,jikasebuahgayaFbekerjapadasebuahbendasehingga menghasilkan perpindahan x pada arah gaya, kemudian kerja yang dilakukan oleh gaya: W = F . x Satuankerjabergantungpadasatuangayadanperpindahan.PadasistemMKS,satuankerjaadalah kilogram-meter (kg-m). Dalam sistem SI, satuan kerja adalah Newtonmeter (N-m). Daya Adalah laju kerja atau kerja per satuan waktu. Daya adalah pengukuran kinerja suatu mesin, misalnya: sebuahmesinmelakukansejumlahkerjadalamsatudetikakanduakalilebihbertenagadaripada mesin yang mengerjakan kerja yang sama dalam dua detik. Secara matematik Daya: Daya = Kerja yang dilakukan Waktu yang digunakan Dalam sistem Metrik, satuan daya adalah daya kuda yang sama dengan 4500 kg-m per menit atau 75 kg-mperdetik.DalamsistemSI,satuandayaadalahWatt,yaitusamadengan1N-m/satau1J/s. Umumnya satuan daya yang lebih besar digunakan kilowatt (kW) yaitu sama dengan 1000 W. 2.Kekekalan masa dalam dalam suatu reaksi, kekekalan energi dalam reaksi eksothermis Energi Energididefinisikansebagaikapasitasuntukmelakukankerja.Energidijumpaidalamberbagai bentuk, yaitu: mekanik, listrik, kimia, panas, cahaya dsb. Energi mekanik terdiri dari: 1. Energi potensial. 2. Energi kinetik. Energi potensial dipunyai oleh benda untuk melakukan kerja karena letaknya, sedangkan energi kinetik ada karena massa dan kecepatan. Hukum Kekekalan Massa Dalam suatu sistem tetutup , total massa yang terdapat dalam sistem tidak pernah berubah. Jumlah massa sebelum dan sesudah tetap. Kekekalan Spesies Atom Jumlah atom dalam sistem tertutup adalah konstan. Contoh : Reaksi hidrogen dan oksigen menghasilkan air Jumlah Atom H sebelum reaksi : 2 x 2 = 4 Jumlah Atom H setelah reaksi : 4 Jumlah atom O sebelum da sesudah reaksi = 2 Hukum Kekekalan Energi Menyatakan bahwa energi tidak bisa dibuat atau dimusnahkan, namun bisa dirubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. 2 221CO O CO +O H O H2 2 22 2 +BAB II SPESIFIKASI FRAKSI REAKTAN Fraksi Massa, Yi Fraksi Massa zat i didefinisikan sebagai : massa zat i dibagi massa total zat. Total fraksi massa zat = 1 Contoh : 1.Tentukan fraksi massa metana untuk campuran berikut : 1 kg metana dalam 2 kg udara

2.Tentukan fraksi massa CH4 dalam campuran berikut : Fraksi Mol, Xi Definisi : Fraksi mol zat I merupakan perbandingan jumlah mol zat I terhadap total mol zat. Dimana total fraksi mol zat =1 Contoh : 1.Tentukan fraksi mol O2 dalam campuran berikut 2. Udara seringkali diasumsikan terdiri dari 21 % O2 dan 79 % N2 (dalam fraksi volume/mol) maka rumus kimia udara : Nyatakan fraksi massa O2 dan N2 dalam udara : ==NiiiimmY111==NiiY33 . 0312 114= =+=CHY2 2 452 . 7 2 N O CH + +==NiiiinnX111==NiiX2 2 452 . 7 2 N O CH + +19 . 052 . 10252 . 7 2 122= =+ +=OX2 2 2 276 . 3 79 . 0 21 . 0 N O N O + = +==Nii ii iiBM nBM nY1.. Fuel-Oxigen Ratio, F/O Didefinisikan sebagai perbandingan antara massa bahan bakar dan massa oksida Contoh : 2H2 + O2 F/O =4/32 = 0.125 = F/O =4/32 = 0.125 = 12.5 % F/O Stoichiometric Didefinisikan sebagai F/O untuk reaksi dengan perbandingan bahan bakar dan oksidator yang ideal yaitu jumlah oksidator dan bahan bakar dapat bereaksi sempurna tanpa kelebihan zat.Contoh reaksi stoichiometric: F/O stoichiometric untuk persamaan diatas adalah : F/O aktual merupakan perbandingan antara bahan bakar dan oksidator aktualnya. Rasio ekuivalen, equivalence ratio, Merupakan perbandingan antara F/O aktual terhadap F/O stoichiometric. Campuran miskin bahan bakar , 0 1 , campuran kaya bahan bakar AFR, Air-Fuel Ratio Definisi : merupakan perbandingan antara massa udara terhadap massa bahan bakar Komposisi udara biasanya 21 % volume O2 dan 79% volume N2 dinyatakan sebagai : O2 + 3.76N2

AFR- Stoichiometric Rumus umum reaksi stoichiometric bahan-bakar dengan udara : a = x+y/4 Contoh : Rasio ekuivalen, Disamping dapat dinyatakan dalam F/O rasio ekuivalen dapat dinyatakan dalam AFR sebagai perbandingan AFR stoichiometric dengan AFR aktualnya : = AFRst/AFR Kondisi campuran :- miskin bahan bakar , 0 10,5 dan juga yang menggunakan teknologi Electronic Fuel Injection (EFI), Variable Valve Timing Intelligent (VVTI), (VTI), Turbochargers dan catalytic converters.Minyak Bakar (MFO)Minyak Bakar bukan merupakan produk hasil destilasi tetapi hasil dari jenis residu yang berwarna hitam. Minyak jenis ini memiliki tingkat kekentalan yang tinggi dibandingkan minyak diesel. Pemakaian BBM jenis ini umumnya untuk pembakaran langsung pada industri besar dan digunakan sebagai bahan bakaruntuk steam power station dan beberapa penggunaan yang dari segi ekonomi lebih murah dengan penggunaan minyak bakar. Minyak Bakartidak jauh berbeda denganMarine Fuel Oil (MFO) BiodieselJenis Bahan Bakar ini merupakan alternatif bagi bahan bakar diesel berdasar-petroleum dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak nebati atau hewan. Secara kimia, ia merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak. Jenis Produk yang dipasarkan saat ini merupakan produk biodiesel dengan campuran 95 persen diesel petrolium dan mengandung 5 persenCPO yang telah dibentuk menjadi Fatty Acid Methyl Ester (FAME)Pertamina DexAdalah bahan bakar mesin diesel modern yang telah memenuhi dan mencapai standar emisi gas buang EURO 2, memiliki angka performa tinggi dengan cetane number 53 keatas, memiliki kualitas tinggi dengan kandungan sulfur di bawah 300 ppm, jenis BBM ini direkomendasikan untuk mesin diesel teknologi injeksi terbaru (Diesel Common Rail System), sehingga pemakaian bahan bakarnya lebih irit dan ekonomis serta menghasilkan tenaga yang lebih besar. Definisi Nilai Kalor HHV (Higher heating value) = GHV (gross heating value) :Semua air (yang terbentuk + yang sudah ada) berwujud cairLHV (Lower heating Value) = NHV (net heating value) : semua air berwujud uapHHV LHV = kalor untuk mencairkan (mengembunkan) uap air yang terbentuk daripembakaran.