BAHAN BAKAR DAN PEMBAKARAN

Bahan Bakar dan Pembakaran

I. Tinjauan Umum

1. Definisi
Bahan bakar = bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan proses pembakaran
dengan sendirinya, disertai pengeluaran kalor.
Bahan bakar dapat terbakar dengan sendirinya karena: kalor dari sumber kalor < kalor
yang dihasilkan dari proses pembakaran.

2. Macam Bahan Bakar
- Bahan bakar organik, terdiri dari:
- Bahan bakar fosil, misal: batubara, minyak bumi, gas bumi.
- Sisa tumbuhan, minyak nabati, minyak hewan.
- Bahan bakar nuklir, misal: Uranium, Plutonium.

Kalor dihasilkan dari reaksi rantai penguraian atom-atom melalui peristiwa
radioaktif.

Bahan bakar nuklir: tidak dibahas.
Bahan bakar organik tersusun dari unsur- unsur C, H, O, N, S, P dan lain-lain
dalam jumlah kecil, sedang yang berperan sebagai bahan bakar adalah: C, H, S.
Berdasarkan wujudnya, bahan bakar dibagi:
- bahan bakar padat,
- bahan bakar cair,
- bahan bakar gas.
Berdasarkan proses terbentuknya, dibagi:
- bahan bakar alamiah,
- bahan bakar non-alamiah.

3. Pembakaran
Pembakaran ialah reaksi kimia yang cepat antara oksigen dan bahan bakar,
disertai keluarnya kalor.
Pembakaran spontan =
Pembakaran sempurna =
Pembakaran parsial =

4. Komposisi
4.1 Bahan bakar padat (khususnya batubara):
- menurut analisis pendekatan (proximate analysis):
- air
- abu
- bahan yang dapat terbakar (combustible matter) = BDT; hasil
pembakarannya: gas dan fixed carbon
- fixed carbon
- menurut analisis tuntas (ultimate analysis): komposisi unsur-unsur C, H, O, N,
S, abu dan air.
Air yang terkandung: - air dari kelembaban,
- air senyawa,
Air kelembaban: menempel secara mekanik.
Air senyawa: air yang dapat terbentuk jika unsur O dan H dalam bahan bakar
mempunyai perbandingan stoikiometris.
Bahan yang dapat terbakar (= BDT) terdiri dari:
- BTG (bahan yang bila terbakar menghasilkan gas dan uap air) = volatile
combustible matter = VCM.
- KT (karbon tetap) = fixed carbon = FC.
4.2 Bahan bakar cair
= campuran beberapa macam senyawa hidrokarbon.
Minyak bumi: - C5-C16
- parafin, naftena, olefin, aromatik.
- membentuk senyawa ikatan dengan S, O, N.
4.3 Bahan bakar gas
= campuran atau tunggal senyawa yang mengandung C dan H, dari C0-C4, misal: CH4,
C2H6, C2H4, C2H2, CO, H2, C3H8, C4H10.


Bahan bakar padat tersusun dari:
- Komponen yang dapat terbakar, yaitu komponen yang mengandung: C, H, S,
yaitu unsur-unsur yang bila terbakar membentuk gas, disebut sebagai �bahan
dapat terbakar yang membentuk gas� atau �BTG� atau �VCM�.
Reaksinya: C + O2----> CO2 / CO
H + O2 ----> H2O
S + O2 ----> SO2 / SO3
- Komponen yang bila terbakar tidak membentuk gas, yaitu �karbon tetap� atau
�KT� atau �FC� (fixed carbon).
- Komponen yang tidak dapat terbakar, yaitu O, N, bahan mineral atau abu dan
H2O.

Bahan bakar cair tersusun dari:
- Senyawa-senyawa hidrokarbon cair, sedikit mengandung S, O dan N sebagai
asosiasi dengan karbon dan hidrogen dari senyawa hidrokarbon tersebut, serta
abu.

Bahan bakar gas tersusun dari:
- Campuran senyawa-senyawa karbon dan hidrogen (yang mudah terbakar), dan
gas- gas yang tidak terbakar.

Spesifikasi dasar bahan bakar:
Bahan bakar padat:
a. Nilai kalor = heating value = calorific value.
Nilai kalor atas (GHV) = gross heating value = higher heating value.
Nilai kalor bawah (NHV) = net heating value = lower heating value.
b. Kandungan air dalam bahan bakar
air internal = air higroskopis.
air eksternal = air mekanikal.
c. Kandungan abu
Abu = bahan mineral = bahan yang tidak dapat terbakar.
d. Kandungan belerang
S terkandung dalam senyawa organik (= Sor), dalam pyrite (= Sp), dalam senyawa
sulfat (= Ss).
S total = Sor + Sp + Ss
e. Kandungan bahan yang dapat membentuk gas = VCM = BTG
= unsur-unsur C, H, S.
f. Kandungan FC atau KT

Bahan bakar cair:
a. nilai kalor�
b. kandungan air dalam bahan bakar,
c. kandungan belerang dan abu,
serta:
g. berat jenis,
h. viskositas,
i. flash point,
j. parafinitas.

Bahan bakar gas:
kecuali a, b, juga:
k. �flammability limits� (batas nyala), yaitu batas komposisi bahan bakar dalam
campurannya dengan gas inert misalnya N2 agar dapat menyala,
l. komposisi ( b termasuk komposisi),
m. suhu nyala adiabatis,
n. suhu dan tekanan.

Pembakaran
Proses pembakaran = reaksi antara bahan bakar dan oksigen, diikuti cahaya
dan timbul kalor. Oksigen yang dipakai biasanya dari udara. Udara terdiri dari: 79%
N2 + 21% O2.
Catatan: - Untuk komposisi gas, yang dimaksud adalah komposisi volum atau
komposisi mol.
- Untuk bahan padat dan cair, yang dimaksud komposisi adalah komposisi
berat.
Pembakaran sempurna = complete combustion terjadi kalau semua unsur C, H
dan S yang terkandung dalam bahan bakar bereaksi membentuk CO2, H2O dan SO2.
Pembakaran sempurna dapat dicapai dengan:
- pencampuran antara bahan bakar dan oksidator tepat/baik, dengan rasio
udara
bahan bakar
tepat. Pencampuran yang baik terjadi kalau berlangsung secara turbulen.
Campuran stoikiometris: kalau jumlah oksigen dalam campuran tepat untuk
bereaksi dengan C, H dan S membentuk CO2, H2O dan SO2.
Pembakaran sempurna = perfect combustion, yaitu �complete combustion�
yang jumlah bahan bakar dan oksidatornya (oksigen atau udara) stoikiometris.
Pembakaran parsial = incomplete combustion terjadi jika proses pembakaran
bahan bakar menghasilkan �intermediate combustion product� seperti CO, H2,
aldehid, disamping CO2 dan H2O. Kalau oksidatornya udara, gas hasil pembakaran
juga mengandung N2.
Pembakaran parsial dapat terjadi antara lain karena:
- pasokan oksidatornya terbatas atau kurang dari jumlah yang diperlukan,
- nyala ditiup/diembus,
- nyala didinginkan dengan dikenai benda/permukaan dingin.
Pembakaran spontan = spontaneous combustion terjadi jika zat/bahan
mengalami oksidasi perlahan-lahan, kalor yang dihasilkan tidak dilepas, sehingga
suhu bahan naik secara perlahan juga sampai suhu mencapai titik bakarnya (ignition
point), maka bahan terbakar dan menyala.
Oksidasi: reaksi antara oksigen dan bahan yang dapat terbakar, berlangsung
relatif pelan, tanpa timbul cahaya dan tanpa timbul kalor yang cepat, meskipun jumlah
kalor yang dihasilkan seluruhnya cukup berarti.
Kalor Pembakaran: kalor yang dihasilkan dari pembakaran sempurna 1 satuan
berat bahan bakar padat atau bahan bakar cair atau 1 satuan volume bahan bakar gas
pada kondisi baku.
Kondisi baku: tekanan 1 atm, suhu 250C atau 600F atau 00C.
Available heat = kalor guna = (kalor pembakaran) � (kalor untuk mengubah
suhu bahan bakar dan udara menjadi suhu baku T0) � (kalor untuk mengubah suhu
hasil pembakaran ke T0)
Kalor yang diperlukan = heat required = (kalor untuk mendapatkan kerja) +
(kalor hilang dari dinding sistem pembakaran) + (kalor hilang karena radiasi dari
lubang-lubang sistem pembakaran) + (kalor untuk pemanasan awal sistem
pembakaran). �untuk operasi batch-
Kalor yang diperlukan = kalor guna.

Sumber: http://teknikmesinpnup.blogspot.co.id

Comments