TUGAS 6

BAHAN BAKAR & PEMBAKARAN

Oleh:

Kelompok A6

NO NAMA NIM TTD

1. Ginanjar Saputra 3334130779

2. Hany Kusumawati 3334131303

3. Dea Anggraheni P. 3334132493

4. Aditha Yolanda 3334130321

5. Yudhi Primayuda 3334131977

JURUSAN TEKNIK METALURGI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

CILEGON BANTEN 2014

Tugas 6 BBP A6 | 2

SOAL 1

Suatu dapur membakar 9.5 ton batubara per harinya. Komposisi batubara yang digunakan

sebagai berikut: C 76%, H 4.5%, O 12.5%, H2O 1%, ash 6%. Pembakaran tersebut menghasilkan

980 kg ashes/hari. Total volum gas buang yang keluar cerobong 228000 m3/hari (diukur pada

temperatur 330C dan tekanan 725 mmHg). Ditanyakan:

a) Volum udara teoritis yang diperlukan untuk membakar batubara tersebut pada kondisi STP b) Persen udara berlebih yang digunakan

JAWAB

Ashes = ash + unburned C

980 = (0.06)(9500) + unburned C

unburned C = 980 570 unburned C = 410 kg/hari

burned C = (0.76)(9500) 410 = 6810 kg/hari

kg Reaksi O2 (m3) CO2 (m

3) H2O (m

3)

C = 6810 C + O2 CO2 (

) ( ) (

)

= 12712

(

) ( ) (

)

= 12712

H (0.045)(9500)

= 427.5 2H2 + O2 2H2O

(

) ( ) (

)

= 2394

(

) ( ) (

)

= 4788

O

(bb)

(0.125)(9500)

= 1187.5

( ) (

)

= -831.25

H2O

(bb)

(0.01)(9500)

= 95

( ) (

)

= 118.2222

Ash = 570

= 14274.75 = 12712 = 4906.2222

a) Volum udara teoritis yang diperlukan untuk membakar batubara pada kondisi STP Volum udara teoritis diperlukan = 14274.75 m

3 21%

= (14274.75)/(0.21)

= 67975 m3/hari

b) Persen udara berlebih yang digunakan

Hukum Boyle Gay Lussac

Pada T0 = 330C = 603 K, P0 = 725 mmHg, volum gas buang nyata (V0) = 228000 m3/hari

Volum gas buang nyata pada kondisi STP (T1 = 0C = 273 K, P1 = 760 mmHg), yaitu:

( )( )( )

( )( )

Pembakaran dengan udara teoritis (STP), volum gas buang:

CO2 hasil reaksi = 12712 m3

H2O hasil reaksi + H2O batubara = 4906.2222 m3

N2 dari udara teoritis, (0.79)(67975) = 53700.25 m3

Total volum gas buang = 71318.4722 m3

Tugas 6 BBP A6 | 3

Kelebihan udara dalam gas buang = vol. gas buang (nyata) vol. gas buang (teoritis) = (98470.1492 71318.4722) m3 = 27151.677 m

3

Persen kelebihan udara = (27151.677)(100%)/(67975) = 39.9436%

SOAL 2

Dapur crucible untuk melebur aluminium menggunakan kokas sebagai bahan bakar. Analisa

ultimat kokas sebagai berikut: C 85%, H 1%, H2O 2%, ash 12%. Seperlima bagian ashes berupa

karbon tak terbakar. Seperlima bagian ashes berupa karbon tak terbakar. Untuk setiap kg kokas

digunakan 12 m3 udara lembab (diukur pada kondisi STP). Tekanan uap air 20 mmHg pada

tekanan barometer 720. Ditanyakan:

a) Berapa persen udara berlebih yang digunakan? b) Berapa volum gas buang dan %O2 dalam gas buang tersebut? c) Jika gas buang kering mengandung 6% O2, berapa persen kelebihan udara?

JAWAB

Unburned C = 1/5 ashes = 0.2 = 20% Ashes = ash + unburned C 100% = ash + 20% Ash = 80% 0.12 kg Ashes = (0.12)/(0.8) = 0.15 kg Unburned C = Ashes ash = 0.15 0.12 = 0.03 kg Burned C = total C unburned C = 0.85 0.03 = 0.82 kg

kg Reaksi O2 (m3) CO2 (m

3) H2O (m

3)

C = 0.82 C + O2 CO2 (

) ( ) (

)

= 1.5307

(

) ( ) (

)

= 1.5307

H (0.01)(1)

= 0.01 2H2 + O2 2H2O

(

) ( ) (

)

= 0.056

(

) ( ) (

)

= 0.112

H2O kokas

(0.02)(1)

= 0.02

( ) (

)

= 0.0249

Ash = 0.12

= 1.5867 = 1.5307 = 0.1369

Volum udara teoritis diperlukan = 1.5867 m3 21% = (1.5867)/(0.21)

= 7.5557 m3

PH2O = (%H2O)(Pbar) 20 = (%H2O)(720)

% H2O = ( )

( )( )

Persen udara kering = 100% 2.7778% = 97.2222% 7.5557 m3 Volum udara lembab teoritis = (7.5557)/(0.9722) = 7.7718 m3 (STP, lembab) Volum udara lembab berlebih = 12 m3 (STP, lembab)

Tugas 6 BBP A6 | 4

Volum lebihan udara lembab = 12 7.7718 = 4.2282 m3 Volum lebihan udara kering = (0.9722)(4.2282) = 4.1107 m3

a) Berapa persen udara berlebih yang digunakan? Persen kelebihan udara = (100%)(4.2282)/(7.7718) = 54.4044%

atau, (100%)(4.1107)/(7.5557) = 54.4053%

b) Berapa volum gas buang dan %O2 dalam gas buang tersebut? m

3

CO2 hasil reaksi = 1.5307

H2O kokas + H2O hasil reaksi

H2O udara berlebih lembab

Total H2O

= 0.1369

= (2.7778%)(12) = 0.3333

= 0.4702

O2 dalam lebihan udara = (21%)(4.1107) = 0.8632

N2 udara teoritis kering

N2 lebihan udara kering

Total N2

= (79%)(7.5557) = 5.9690

= (79%)(4.1107) = 3.2474

= 9.2164

Total volum gas buang = 12.0805

Persen O2 dalam gas buang = (100%)(0.8632)/(12.0805) = 7.1454%

c) Jika gas buang kering mengandung 6% O2, berapa persen kelebihan udara? Vol. gas buang kering tanpa lebihan udara = Vol. CO2 + Vol. N2 dari udara teoritis

= 1.5307 + 5.9690

= 7.4997 m3

Diketahui gas buang kering mengandung 6% O2

Maka, % vol. lebihan udara dalam gas buang kering =

Persen vol. gas buang kering tanpa lebihan udara = (100 28.5714)% = 71.4286% 7.4997 m3

Volum gas buang kering dengan lebihan udara =

m3

Volum lebihan udara = m3

Persen kelebihan udara =