Upload
arya-wulandari
View
1.236
Download
26
Embed Size (px)
DESCRIPTION
ini laporan PLTK II analisa orsatnyadibaca ya !!
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembakaran meupakan oksidasi cepat bahan bakar disertai dengan
produksi panas. Pembakaran sempurna dapat terjadi jika ada pasokan oksigen
yang cukup. Dari proses pembakaran dihasilkan oksida. Oksida unsur pembentuk
bahan bakar seperti CO, CO2, SO2, H2O, O2 sisa dan N2, yang biasanya dibuang
ke atmosfer. Pada percobaan kali ini akan dilakukan pengukuran komposisi gas
hasil pembakaran dengan cara menampung sejumlah gas tertentu. Jika gas
dianggap sebagai gas ideal, maka perbandingan volume gas menunjukan pula
perbandingan mol.
1.2 Prinsip
Berdasarkan kuantitas dan kualitas gas sisa pembakaran.
1.3 Tujuan
1. Menentukan komposisi campuran gas hasil pembakaran.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Proses Pembakaran
Pembakaran merupakan oksidasi cepat bahan bakar disertai dengan
produksi panas, atau panas dan cahaya. Pembakaran sempurna bahan bakar terjadi
hanya jika ada pasokan oksigen yang cukup. Oksigen (O2) merupakan salah satu
elemen bumi paling umum yang jumlahnya mencapai 20.9% dari udara. Bahan
bakar padat atau cair harus diubah ke bentuk gas sebelum dibakar. Biasanya
diperlukan panas untuk mengubah cairan atau padatan menjadi gas. Bahan bakar
gas akan terbakar pada keadaan normal jika terdapat udara yang cukup. Hampir
79% udara (tanpa adanya oksigen) merupakan nitrogen, dan sisanya merupakan
elemen lainnya.
Nitrogen dianggap sebagai pengencer yang menurunkan suhu yang harus
ada untuk mencapai oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran. Nitrogen
mengurangi efisiensi pembakaran dengan cara menyerap panas dari pembakaran
bahan bakar dan mengencerkan gas buang. Nitrogen juga mengurangi transfer
panas pada permukaan alat penukar panas, juga meningkatkan volum hasil
samping pembakaran, yang juga harus dialirkan melalui alat penukar panas
sampai ke cerobong. Nitrogen ini juga dapat bergabung dengan oksigen (terutama
pada suhu nyala yang tinggi) untuk menghasilkan oksida nitrogen (NOx), yang
merupakan pencemar beracun. Karbon, hidrogen dan sulfur dalam bahan bakar
bercampur dengan oksigen di udara membentuk karbon dioksida, uap air dan
sulfur dioksida, melepaskan panas masing-masing 8.084 kkal, 28.922 kkal dan
2.224 kkal. Pada kondisi tertentu, karbon juga dapat bergabung dengan oksigen
membentuk karbon monoksida, dengan melepaskan sejumlah kecil panas (2.430
kkal/kg karbon). Karbon terbakar yang membentuk CO2 akan menghasilkan lebih
banyak panas per satuan bahan bakar daripada bila menghasilkan CO atau asap.
Setiap kilogram CO yang terbentuk berarti kehilangan panas 5654 kKal (8084 –
2430).
2.2 Pembakaran Tiga T
Tujuan dari pembakaran yang baik adalah melepaskan seluruh panas yang
terdapat dalam bahan bakar. Hal ini dilakukan dengan pengontrolan “tiga T”
pembakaran yaitu :
(1) Temperature/ suhu yang cukup tinggi untuk menyalakan dan menjaga
penyalaan bahan bakar
(2) Turbulensi atau pencampuran oksigen dan bahan bakar yang baik, dan
(3) Time/ Waktu yang cukup untuk pembakaran yang sempurna.
Bahan bakar yang umum digunakan seperti gas alam dan propan biasanya
terdiri dari karbon dan hidrogen. Uap air merupakan produk samping pembakaran
hidrogen, yang dapat mengambil panas dari gas buang, yang mungkin dapat
digunakan untuk transfer panas lebih lanjut.
Gas alam mengandung lebih banyak hidrogen dan lebih sedikit karbon per
kg daripada bahan bakar minyak, sehingga akan memproduksi lebih banyak uap
air. Sebagai akibatnya, akan lebih banyak panas yang terbawa pada pembuangan
saat membakar gas alam. Terlalu banyak, atau terlalu sedikit nya bahan bakar
pada jumlah udara pembakaran tertentu, dapat mengakibatkan tidak terbakarnya
bahan bakar dan terbentuknya karbon monoksida. Jumlah O2 tertentu diperlukan
untuk pembakaran yang sempurna dengan tambahan sejumlah udara (udara
berlebih) diperlukan untuk menjamin pembakaran yang sempurna. Walau
demikian, terlalu banyak udara berlebih akan mengakibatkan kehilangan panas
dan efisiensi. Tidak seluruh bahan bakar diubah menjadi panas dan diserap oleh
peralatan pembangkit. Biasanya seluruh hidrogen dalam bahan bakar terbakar.
Saat ini, hampir seluruh bahan bakar untuk boiler, karena dibatasi oleh standar
polusi, sudah mengandung sedikit atau tanpa sulfur. Sehingga tantangan utama
dalam efisiensi pembakaran adalah mengarah ke karbon yang tidak terbakar
(dalam abu atau gas yang tidak terbakar sempurna), yang masih menghasilkan CO
selain CO2.
2.3 Konsep Udara Berlebih
Untuk pembakaran yang optimum, jumlah udara pembakaran yang
sesungguhnya harus lebih besar daripada yang dibutuhkan secara teoritis. Bagian
dari gas buang mengandung udara murni, yaitu udara berlebih yang ikut
dipanaskan hingga mencapai suhu gas buang dan meninggalkan boiler melalui
cerobong. Analisis kimia gas- gas merupakan metode objektif yang dapat
membantu untuk mengontrol udara dengan lebih baik. Dengan mengukur CO2
atau O2 dalam gas buang (menggunakan peralatan pencatat kontinyu atau
peralatan Orsat atau beberapa peralatan portable yang murah) kandungan udara
berlebih dan kehilangan di cerobong dapat diperkirakan. Udara berlebih yang
dibutuhkan tergantung pada jenis bahan bakar dan sistim pembakarannya.
Cara yang lebih cepat untuk menghitung udara berlebih adalah dengan
menggunakan gambar 2 dan 3, setelah persen CO2 atau O2 dalam gas buang
diukur.
Untuk pembakaran bahan bakar minyak yang optimum, CO2 atau O2 dalam gas
buang harus dicapai sebagai berikut :
CO2 = 14,5% - 15%
O2 = 2-3 %
2.4 Sistem Draft
Fungsi draft dalam sistim pembakaran adalah untuk membuang produk
pembakaran, yaitu gas buang, ke atmosfir. Draft dapat diklasifikasikan menjadi
dua jenis yaitu :
a. Natural draft
Natural draft merupakan draft yang dihasilkan oleh cerobong. Hal ini
diakibatkan oleh perbedaan berat antara kolom gas panas dibagian dalam
cerobong dan kolom udara luar dengan berat dan luas permukaan yang sama.
Karena lebih ringan dari udara luar, gas buang cerobong cenderung naik, dan
udara luar yang lebih berat mengalir melalui terowongan abu memasuki ruangan
menggantikan tempat gas buang yang naik. Draft biasanya dikontrol oleh damper
yang dioperasikan secara manual yang menghubungkan boiler dengan cerobong.
Tidak digunakan fan atau blower pada sistim ini. Gas hasil pembakaran dibuang
pada ketinggian tertentu sehingga tidak mengganggu masyarakat sekitar.
b. Mechanical draft
Merupakan draft buatan yang dihasilkan oleh fan. Tiga jenis dasar draft
yang digunakan adalah:
Balanced draft : Fan (blower) forced-draft (F-D) mendorong udara menuju
tungku dan sebuah fan induksi draft (I-D) membuang gas ke cerobong, sehingga
menyediakan draft untuk membuang gas dari boiler. Tekanan dijaga antara 0,05
hingga 0,10 inci air dibawah tekanan atmosfir pada boiler dan sedikit positif untuk
memanaskan ulang dan pada perlakuan panas tungku.
Induced draft : Fan induksi draft menarik draft yang cukup untuk mengalir
menuju tungku, sehingga hasil pembakaran dapat terbuang ke atmosfir. Tekanan
udara tungku dijaga pada tekanan sedikit negatif dibawah tekanan atmosfir
sehingga udara pembakaran
mengalir melalui sistim.
Forced draft: Sistim forced draft menggunakan sebuah fan untuk mengalirkan
udara ke tungku, memaksa hasil pembakaran mengalir melalui unit dan kemudian
naik ke cerobong.
BAB III
HASIL PERCOBAAN
3.1 Percobaan Analisa Gas Sisa Pembakaran
No Gas Sisa Pembakaran Volume
1 Co2 29 mL2 CO 13 mL
3 O2 3 mL
4 N2 42 mLTabel 3.1 Hasil percobaan analisa orsat
BAB IV
PEMBAHASAN
Dari hasil percobaan diperoleh data bahwa volume gas yang terdapat pada
gas sisa pembakaran adalah CO2 29 mL, CO 13 mL, O2 3 mL dan N2 42 mL. Gas
yang terbentuk dari sisa pembakaran ini adalah karbon yang bercampur dengan
oksigen di udara sehingga membentuk karbon dioksida (CO2), dengan reaksi :
C+O2CO2
CO2 memiliki volume yang cukup besar, hal ini dikarenakan masih banyaknya
karbon yang belum terbakar sempurna pada saat pembakaran berlangsung, selain
CO2, karbon yang belum terbakar sempurna pun membentuk gas CO yang
melepaskan sejumlah kecil panas, dengan reaksi :
C+ 12
O2
C O
Karbon terbakar yang membentuk CO2 akan menghasilkan lebih banyak panas per
satuan bahan bakar daripada bila menghasilkan CO atau asap.
Sisa gas hasil pembakaran juga menghasilkan oksigen dengan volume 3
mL, sisa gas pembakaran ini memiliki volume yang kecil. Hal ini dikarenakan
oksigen tidak bereaksi sempurna pada saat pembakaran berlangsung, sehingga gas
sisanya pun masih mengandung sedikit oksigen.
Setelah menganalisa volume Co2, CO, dan O2 maka kita dapat menghitung
volume gas berlebih dari pembakaran. Gas berlebih yang dimaksud adalah N2. N2
yang diperoleh memiliki volume yang paling banyak dalam percobaan ini, hal ini
dikarenakan sejumlah tertentu udara berlebih diperlukan untuk pembakaran
sempurna minyak bakar, tetapi jika terlalu banyak udara berlebih dapat
menyebabkan kehilangan panas dan terlalu sedikit udara berlebih dapat
mengakibatkan pembakaran yang tidak sempurna.
BAB V
KESIMPULAN
1. Karbon yang tidak sempurna bereaksi dengan oksigen menjadi CO2 dan CO
2. Pembakaran tidak sempurna menghasilkan gas sisa pembakaran CO2, O2, CO,
dan N2.
3. N2 merupakan gas berlebih.
4. N2 menyebabkan pembakaran berlngsung tidak sempurna
DAFTAR PUSTAKA
1. Bureau of Energy Efficiency. Energy Efficiency in Thermal Utilities. Chapter I.
2004
2. Department of Coal, Government of India. Coal and Cement Industry –
Efficient utilization.1985
3. Department of Coal, Government of India. Coal and Furnace Operation –
Improved techniques. 1985
4. www.google.com
LAMPIRAN A
DATA PERCOBAAN
No Keterangan Volume1 Volume awal 100 mL2 Volume penurunan 97 mL
1 CO2 68 mL2 CO 55 mL3 O2 52 mL
LAMPIRAN B
CONTOH PERHITUNGAN
B.1 Menghitung volume penurunan gas sisa pembakaran pada botol 1
Volume penurunan = Volume awal – Volume penurunan 1
= 100 mL – 96 mL
= 4 mL
B.2 Menghitung volume penurunan 2 gas sisa pembakaran ( Volume CO2)
Volume CO2 = Volume penurunan 1 – Volume penurunan CO2
= 96 mL – 68 mL
= 29 mL
B.3 Menghitung volume penurunan gas sisa pembakaran ( Volume CO)
Volume CO = Volume penurunan 2 – Volume penurunan CO
= 68 mL – 55 mL
= 13 mL
B.4 Menghitung volume penurunan gas sisa pembakaran ( Volume O2)
Volume O2 = Volume penurunan 3 – Volume penurunan O2
= 55 mL mL – 52 mL
= 3 mL
B.5 Menghitung volume sisa gas pembakaran N2
Volume N2 = ( 97 mL – (V1 + V2 +V3 )
= ( 97 mL – (29 mL + 13 mL + 3 mL ) )
= 42 mL
LAMPIRAN C
PROSEDUR KERJA
C.1 Alat
1. Orsat
2. Pembakar
3. Semprong
4. Botol semprot
5. Timer
6. Korek api
7. Penyangga
C.2 Bahan
1. Aquades
2. Api
C.3 Cara Kerja
1. Mengisi botol 6 dengan air hingga air penuh, sehingga air tersebut akan
mengisi pula botol 1
2. Mengatur kran sehingga kran b, c, dan d tertutup sedangkan yang lainnya
terbuka.
3. Menyalakan alat pembakar dan mengalirkan campuran gas hasil
pembakarannya mengikuti arah panah beberapa saat, agar udara yang asal mengisi
saluran terbuang.
4. Mengatur kran a dan menurunkan botol 6 sehingga permukaan air dalam botol
1 turun dan campuran gas mengalir kedalam botol 1. Menaikan kembali botol 6
sehingga gas mengalir lagi keluar.
5. Mengulangi langkah 4 beberapa kali, sehingga udara asal dalam botol 1 dapat
dianggap telah semuanya terdorong keluar. Pada saat botol 6 dinaikan sampai
volume air di botol pada skala nol, kran a pada keadaan terbuka, untuk membuang
gas.
6. Mengatur permukaan air pada botol 1 sehingga berada pada skala 100 mL
7. Menutup kran a dan membuka kran b
8. Menaik turunkan permukaan air di botol 1 sehingga campuran gas mengalir ke
botol 4 dan gas CO2 terserap oleh bahan penyerap NaOH. Mencatat skala yang
digunakan oleh permukaan air di botol 1, misalnya V1 yaitu volume gas CO2
9. Menutup kran b dan membuka kran C
10. Menaik turunkan kran permukaan air pada botol 1 sehingga campuran gas
mengalir ke botol 3 dan gas CO terserap oleh CuCl2. Mencatat skala yang
ditunjukan oleh permukaan air botol 4 misalnya V2 yaitu volume CO.
11. Menutup kran c dan membuka kran d
12. Menaik turunkan permukaan cairan di botol 1, sehingga campuran gas
mengalir ke botol 2 dan gas O2 terserap oleh larutan pirogalol. Mencatat skala
yang ditunjukan oleh permukaan cairan, misalnya V3, yaitu volume gas O2
13. Volume gas N2 = ( 100 – V1 – V2- V3 ) = V4
LAMPIRAN C
PROSEDUR KERJA