1

LAPORAN PRAKTIKUM

FENOMENA DASAR MESIN

MODUL 10

KALORIMETER BOM

Oleh:

Kelompok 4

Anggota:

Arya Wijaya13111094

Sarah Azmi Fatimah13111098Feisal Soentoro W.M.13111099Ridho Fidiantowi13111100Alboin Suenri S.13111101King Bima S.13111103

Daniel Arief B.13111105

Tanggal Praktikum:

24 Maret 2014

Tanggal Penyerahan Laporan:

27 Maret 2014

Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara

Institut Teknologi Bandung

2013

MODUL 10

KALORIMETER BOM

I. Tujuan Percobaan

Tujuan yang ingin dicapai dari percobaan kalorimeter bom ini adalah :

1. Menentukan nilai kalor suatu bahan bakar (padat atau cair) dengan menggunakan kalorimeter bom.

II. Landasan Teori

Nilai kalor bahan bakar adalah suatu besaran yang menunjukkan nilai energi kalor yang dihasilkan dari suatu proses pembakaran untuk tiap satuan massa bahan bakar. Tujuan dari mengetahui nilai bahan bakar adalah untuk :

Memilih bahan bakar yang sesuai kebutuhan.

Menentukan kualitas suatu bahan bakar berdasarkan besar kecilnya nilai kalor yang dimilikinya.Reaksi umum yang terjadi dari suatu proses pembakaran adalah :

reaktan

produk

Pembakaran sempurna terjadi jika semua komponen bahan bakar (seperti C,H & N) terbakar semuanya dan membentuk ikatan dengan komponen-komponen udara membentuk suatu senyawa baru (CO2, H2O, N2).

Enthalpi pembakaran adalah selisih antara enthalpi dari produk dengan enthalpi dari reaktan ketika pembakaran sempurna berlangsung pada temperatur, dan tekanan tertentu (T,p).

Secara teoritik, jika diketahui struktur molekul dari bahan bakar (misal: CH4, C8H18, C12H26) dan nilai enthalpi pembentukan untuk setiap komponen reaktan dan produk, harga enthalpi pembakaran bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

dimana :hRP = nilai enthalpi pembakaran

ne &ni= jumlah mol masing-masing komponen produk dan reaktan

he & hi= nilai enthalpi masing-masing komponen produk dan reaktanHubungan antara nilai kalor bahan bakar dengan enthalpi pembakaran adalah :

Berdasarkan fasa H2O yang terbentuk sebagai hasil pembakaran, nilai kalor dibagi menjadi dua jenis, yaitu :

LHV (Low Heating Value), yaitu nilai kalor bahan bakar jika H2O yang dihasilkan sebagai produk pembakaran berada dalam fasa uap (gas).

HHV (High Heating Value), yaitu nilai kalor bahan bakar jika H2O yang dihasilkan sebagai produk pembakaran berada dalam fasa cair.

Nilai LHV selalu lebih rendah jika dibandingkan dengan nilai HHV. Hal ini diakibatkan oleh kalor yang dihasilkan pada proses pembakaran dengan LHV sebagian digunakan untuk mengubah H2O dari fasa cair menjadi fasa gas sehingga besar energi kalor yang dapat dimanfaatkan menjadi lebih kecil. Cara lain untuk menentukan nilai kalor sebuah bahan bakar ialah melalui sebuah eksperimen. Salah satunya ialah dengan kalorimeter bom. Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa,bahan makanan,bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung.

Reaksi pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap oleh air dan bom.Penurunan rumus NBB

Secara umum, rumus nilai kalor bahan bakar adalah :

dengan : Q = kalor yang dikandung oleh bahan bakar.

m = massa bahan bakar.

Untuk memperoleh rumus NBB, terlebih dahulu didefinisikan asumsi-asumsi yang digunakan untuk menyederhanakan persamaan.

Asumsi-asumsi yang digunakan adalah :

Kalorimeter bom merupakan sistem massa atur Sistem berada dalam kondisi steady-state

Efek energi potensial dan energi kinetik diabaikan

Air adalah fluida inkompresibel, Cv = Cp = C

Kerja pada sistem, W = 0

Tidak ada perpindahan panas ke sekeliling (kalorimeter bom dianggap terisolasi sempurna)

Persamaan Balans Energi untuk Sistem Massa Atur

dengan menggunakan asumsi-asumsi diatas :

(1)Persamaan untuk Menghitung Energi Dalam

;

Cv = Cp = C (untuk fluida inkompresibel)

(2)dari (1) dan (2) diperoleh : ; dengan memasukkan rumus umum nilai kalor bahan bakar maka :

C= nilai kalor jenis air[kJ/kg.0C]

T= selisih temperatur awal dan akhir[0C]

Pada percobaan ini dilakukan penyesuaian terhadap rumus tersebut karena digunakan bahan tambahan berupa kapsul (sebagai wadah bahan bakar) dan kawat penyala. Dan juga nilai kalor jenis air (C) dikalibrasi menjadi nilai air kalorimeter yang disimbolkan dengan huruf H.Dengan penyesuaian terhadap tambahan kapsul, kawat penyala dan nilai air calorimeter, maka rumus nilai kalor bahan bakar menjadi :

NBB= nilai kalor bahan bakar[kJ/kg]

H= nilai air kalorimeter (11,5644 kJ/0C)

t= tf ti[oC]

Nkp= nilai kalor kapsul (19222,04 kj/kg)

mkp= massa kapsul[kg]

Nkw= nilai kalor kawat (5860,04 kj/kg)

mkw= massa kawat yang terbakar[kg]

mBB= massa bahan bakar[kg]

Untuk menentukan harga Tf, Ti dan Tawal digunakan grafik antara temperatur yang diukur terhadap waktu. Selanjutnya Ti dapat dihitung dengan menggunakan rumus perbandingan antara Tf dan Tawal, yaitu sebagai berikut :

.

Harga perbandingan tersebut adalah spesifik untuk kalorimeter bom yang digunakan dalam percobaan ini. Harga tersebut dikeluarkan oleh produsen dari kalorimeter bom. Untuk menentukan harga perbandingan setiap kalorimeter bom, perlu dilakukan kalibrasi kalorimeter bom.III. DATA PENGAMATAN

Massa

NoKawatKapsul

Nilai Pembakaran

Massa awal107 mg62,5 mg

Massa sisa6,2 mg

Massa yang terbakar101,8 mg62,5 mg

Massa kapsul + bahan bakar

= 314,7 mg

Massa bahan bakar

= 252,2 mg

Temperatur

T (menit)1:002:003:004:005:006:007:00

T ()24,0524,0524,0524,0624,0624,0724,07

7:157:307:458:008:158:308:459:00

24,1024,4024,6024,7024,8024,8524,9024,95

9:159:309:4510:0010:1510:3010:4511:00

24,9825,0025,0325,0525,0725,0925,1025,11

11:1511:3011:4512:0012:1512:3012:4513:00

25,1125,1125,1325,1425,1425,1425,1525,15

13:1513:3013:4514:0014:1514:3014:4515:00

25,1625,1625,1625,1625,1625,1725,1825,18

16:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00

25,1825,1825,2025,2025,2025,2025,2025,21

Kondisi Ruangan

TemperaturTekanan (cmHg)

Sebelum2576

Sesudah2576

IV. Perhitungan & Analisa Perhitungan

Dari data-data di atas, dibuat grafik antara Temperatur (T) terhadap waktu (t). Berdasarkan grafik tersebut, dapat ditentukan nilai Tf (temperatur maksimum) dan kemudian dihitung nilai Ti dengan menggunakan rumus yang telah dijelaskan pada sub bab landasan teori. Grafik 4.1 Temperature vs timeDidapat bahwa Tf = 25,21 0C

= 24,514 oC

T = Tf Ti = 25,21 24,514

= 0,696 oC

Setelah mendapat data temperature diatas, cari nilai kalor bahan bakar dengan menggunakan rumus dibawah ini.

NBB = 24785.314 kJ/kg Analisa Kami melakukan percobaan sebanyak 3 kali pengulangan. Dua percobaan pertama terjadi kegagalan karena bahan bakar tidak terpantik. Bahan bakar tidak terpantik kemungkinan dikarenakan catu daya tidak mengalirkan listrik dengan baik karena ada gangguan dari air atau kesalahan pemasangan. Pada percobaan ketiga, bahan bakar sempat meledak namun temperature tidak terukur karena kesalahan prosedur praktikum yang kami lakukan. Bahan bakar dimasukan ke dalam kapsul karena bahan bakar yang diuji adalah bahan bakar yang mudah menguap. Pemberian air sebanyak 1cc bertujuan untuk dapat mengetahui HHV dari bahan bakar. Pada percobaan ini, setelah bahan bakar meledak terdapat embun air pada tutup bejana tekan. Hal tersebut menunjukkan bahwa heating value yang dihasilkan dari proses pembakaran adalah HHV. Pengaduk dinyalakan untuk menyeragamkan air dalam ember sebelum calorimeter diledakan. Dari perolehan data dapat dilihat dari menit ke-1 hingga menit ke-7 memiliki temperature konstan. Hal ini dikarenakan air pengisi ember sudah memiliki temperature seragam. Kami menggunakan data yang diberikan asisten. Pada grafik yang kami plot, setelah bahan bakar dibakar terjadi kenaikan temperature air ember yang diukur dengan thermometer. Kenaikan terjadi secara bertahap karena perpindahan panas dari dalam keluar yang berlangsung secara transien. Perpindahan panas yang terjadi adalah konveksi dan konduksi. Perpindahan panas secara konduksi terjadi pada saat panas melewati bejana tekan. Perpindahan panas secara konveksi terjadi di dalam bejana tekan dan air pada ember.V. Diskusi dan Kesimpulan Heating value tidak ada hunungannya dengan panas untuk membakar suatu zat .

HHV dan LHV tidak berhubungan dengan fase dari bahan bakar. Semua jenis bahan bakar memiliki nilai HHV dan LHVnya sendiri. Heating value adalah nilai panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar atau zat tertentu.

HHV dan LHV adalah notasi teoretik dan hanya digunakan untuk indikasi dan tidak menunjukkan kondisi dalam prakteknya.

Yang dapat terukur dari percobaan adalah HHV sedangkan LHV tidak dapat terukur. Nilai kalor bahan bakar menurut data hasil percobaan adalah 24785.314 kJ/kg. Nilai ini merupakan nilai HHV dari bahan bakar tersebut.VI. Daftar Pustaka Pulung Nurprasetio,Ign dan Nathanael P.Tandian, Panduan Praktikum Fenomena Dasar Mesin, Departemen Teknik Mesin, Institut Teknologi Bandung, 2003

Moran, Michael J. dan Howard N.Saphiro, Fundamental of Engineering Thermodynamics, 4th edition, John Wiley & Sons Inc, 2000

_1127659605.unknown

_1127660116.unknown

_1127660763.unknown

_1127660890.unknown

_1457422621.unknown

_1457423006.unknown

_1127660781.unknown

_1127660745.unknown

_1127660680.unknown

_1127659967.unknown

_1127660091.unknown

_1127659685.unknown

_1127572984.unknown

_1127639830.unknown

_1127639880.unknown

_1127638618.unknown

_1127574023.unknown

_1093802595.unknown

_1094319149.unknown

_1093801261.unknown