Slide 1

IV. TEMPERATUR KALORIMETRIK( TEMPERATUR API TEORITIS ) IV.1. PANAS PEMBAKARAN DAN TEMPERATUR KALORIMETRIKNilai Kalori ( Calorific Value, Calorific Power, Heating Value ) CV = ni (CV )i dimana, ni = jumlah berat/mol/volume unsur atau senyawa i dalam bahan bakar( CV )i = nilai panas pembakaran per satuan berat /mol/volume unsur atau senyawa i dalam bahan bakarKapasitas Panas ( Heat Capacity, Thermal Capacity ) adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satu satuan zat sebesar 1 CPanas jenis ( Specific Heat ) adalah perbandingan kapasitas panas suatu zat terhadap kapasitas panas air Panas jenis pada tekanan konstan ( Cp ), pada volume konstan ( Cv )

Panas Pembakaran & Temperatur Kalorimetrik Cp = f ( T ), misal Cp = a + bT + cT + ..+ zT Cm = panas jenis rata-rataKandungan Panas ( Heat Content, Enthalpi, H ) T H = n Cp dT T Jika Cp = a + bT. Untuk Temperatur 0C ke T C T T H = n ( a + bT ) dT = n ( aT + bT ) = 0 0 n ( a + bT )T = nCmT H = n Cm T , dimana Cm = f ( T )Panas Pembakaran & Temperatur Kalorimetrik Temperatur Kalorimetrik ( Calorimetric temperature, Calorific Intensity, Flame temperature, Temperatur Api ) :Temperatur Kalorimetrik atau Temperatur Api dihitung berdasar asumsi bahwa pembakaran sempurna terjadi pada kondisi adiabatik, yaitu kondisi dimana tidak ada panas yang hilang atau bertambah.Temperatur Kalorimetrik disebut pula sebagai Temperatur pembakaran adiabatik atau Temperatur Api adiabatik ( Adiabatic Combustion Temperature, Adiabatic Flame Temperature )Perhitungan Temperatur Kalorimetrik menggunakan prinsip Neraca Panas ( Heat Balance ) pada kondisi Adiabatik

Panas Pembakaran & Temperatur Kalorimetrik Neraca Panas : Qin = Q out ( kondisi Adiabatik )Qin = Asupan panas, terdiri dari :Nilai kalori bersih Bahan bakar ( CVf )Panas sensibel Bahan bakar ( Hf )Panas sensibel Udara pembakaran ( Ha ) Jadi Qin = ( CVf ) + ( Hf ) + ( Ha )Qout = Keluaran panas adalah jumlah panas sensibel gas-gas hasil pembakaran ( Hg )CVf + Hf + Ha = Hg atau CVf + ( n CpdT )f + ( n CpdT )a = ni Cmi T* dimana T* = Temperatur Kalorimetrik Panas Pembakaran & Temperatur Kalorimetrik Temperatur Kalorimetrik tergantung pada :Nilai kalori ( Heating Value ) Bahan bakarStoikiometri perbandingan Udara dan Bahan bakarPanas jenis ( Specific heat capacity ) Bahan bakar dan UdaraTemperatur pemanasan awal Bahan bakar dan UdaraContoh 7 : Pada pembakaran Producer Gas dengan komposisi sebagai berikut : 15,2% H, 20% CO, 1% CH, 1,3% CH, 8% CO, 0,5% O, 54% N. Tentukan Volume Udara teoritis yang diperlukan, Volume dan komposisi Gas buang dan Temperatur Kalorimetrik, jika :Cm CO = 0,406 + 0,000090 T Cal/m Cm HO = 0,373 + 0,000050 T Cal/m Cm N = 0,302 + 0,000022 T Cal/m Nilai Kalori H 57810, CO 68220, CH 192400, CH 345800 Cal/MolCONTOH 6Dasar : 1 m Producer GasmREAKSIO [m]HO[m]CO[m]N[m]H0,1522H + O 2H00,0760,152CO0,202CO + O 2CO0,100,20CH0,01CH + 2O CO + 2HO0,020,020,01CH0,013CH + 3O 2CO + 2HO0,0390,0260,026CO0,08CO dari bahan bakar0,08N0,54N dari bahan bakar0,54Total0,2350,1980,3160,54O dalam Producer gas = 0,005 mO yang diperlukan dari Udara = 0,235 0,005 = 0,23 m 21 %Volume Udara teoritis yang diperlukan = 0,23 / 0,21 = 1,095 m ( kondisi STP 0 C, 760 mmHg )CONTOH 5 ( lanjutan )Perhitungan Volume dan Komposisi Gas Buang :Volume ( m )Komposisi ( % )HO dari reaksi= 0,198(100%)(0,198)/(1,919)= 10,32CO dari reaksi & bh.bkr= 0,316(100%)(0,316)/(1,919)= 16,47N dari bahan bakar= 0,54N dari Udara 0,79x1,095= 0,865N total= 1,405(100%)(1,405)/(1,919)= 73,21Total Volume Gas Buang= 1,919Total= 100,00Perhitungan Temperatur Kalorimetrik :CVi [ Cal/Mol ] ( net )CV Producer Gas = ni CVi [ Cal ]H57.810( 0,152 )( 57.810 ) / 22,4= 298,8CH192.400( 0,01 )( 192.400 ) / 22,4= 85,0CO68.220( 0,20 )( 68.220 ) / 22,4= 609,1CH345.800( 0,013 )( 345.800 ) / 22,4= 200,6= 1.193,5CONTOH 5 ( lanjutan )Hf = 0 Ha = 0Hg = ni Cmi T CO= ( 0,316 )( 0,406 + 0,000090 T ) THO= ( 0,198 )( 0,373 + 0,000050 T ) TN= ( 1,405 )( 0,302 + 0,000022 T ) T +Total= 0,626 T + 0,000069 TQ in = Q out1.193,5 + 0 + 0 = 0,626 T + 0,000069 T0,000069 T + 0,626 T 1.193,5 = 0T = [ b + ( b - 4a.c )] / ( 2a )T = [ 0,626 + ( 0,626 + 4 x 0,000069 x 1.193,5 )] / ( 2 )( 0,000069 )T = [ 0,626 + 0,849 ] / 0,000138T = 1615,94 CIV.2. PENGARUH DISOSIASI GAS PADA TEMPERATUR KALORIMETRIKPada temperatur tinggi ( > 1600 C ), molekul-molekul gas dalam Gas hasil pembakaran dapat berdisosiasi. Contoh :2CO 2CO + O2HO 2H + O atau2HO H + 2OHPada temperatur yang lebih tinggi H dan O dapat terdisosiasi menjadi atom-atomnyaH 2H dan O 2OReaksi disosiasi tersebut bersifat endotermik ( menyerap panas )Terjadinya disosiasi dapat menyebabkan penurunan Temperatur Kalometrik. Dalam praktek, penurunan Temperatur Kalorimetrik dapat pula disebabkan oleh adanya perpindahan panas secara Radiasi.