BAB 13 : CAMPURAN BEREAKSI DAN PEMBAKARAN

1. BAB 13 : CAMPURAN BEREAKSI DAN PEMBAKARAN AnggotaKelompok : 1. ElangFachri 13108007 2. MoyaZamzami 13108009 3. SatrioSwandiko 13108012

2. TujuandanKonsepDasar • Tujuan : • Mempelajarisistem-sistemdenganreaksikimia • Konsep-KonsepDasar : • Konservasi Massa • KonservasiEnergi (Hk. Termodinamika I) • HukumTermodinamika II • Eksergi Kimia

3. ProsesPembakaran • ReaksiPembakaran : • Reaktan (BahanBakar + Oksider)  Produk • BahanBakar : Zat yang dapatdibakar ( difokuskanpada HC saja) • C8H18, C12H26, CH4 • Oksider : Zat yang mengoksidasibahanbakar • O2murni, udara (21%O2, 79%N2) • Produk : Zathasilpembakaran • CO2, H2O, N2, CO, HC

4. MesinUap • Internal & External Combustion 4-Stroke Cycle 2-Stroke Cycle

5. PerbandinganUdara-BahanBakar (Air-Fuel Ratio : AF) • AF = Basis massa; AF = Basis molal • Mair= 28,97; Mfuel = lihatTabel A-1 • ContohReaksiPembakaran : • CH4 +2(O2+3,76N2)CO2+2H2O+7.52N2 • PersenUdaraTeoritik : • PersenUdaraLebih • 150% udarateoritik = 50% udaralebih (pembakaranmiskin) • PersenUdaraKurang • 80% udarateoritik = 20% udarakurang (pembakarankaya)

6. PerbandinganEkuivalen (Φ) : • Φ > 1 : PembakaranKaya • Φ =1 : PembakaranStoikiometrik • Φ < 1 : PembakaranMiskin

7. PembakaranMiskin : Produkterdiridari CO2, H2O, N2, dan O2. (ex: PembakaranOktan + Udara) • A. PembakaranStoikiometrik • Neraca Massa : • Jadi,

8. B. Pembakarandengan 150% udarateoritik • Neracamassa : • Jadi, • Perbandinganekuivalen (Φ) : 15,1/22,6 = 0,67 < 1 (miskin) • Bilatemperatur gas buangterlalutinggi, makaadaenergi yang terbuang yang sebenarnyadapatdigunakan. • Bilatemperaturprodukdibawahtemperaturttikembun, makabahan-bahandaribajadapatterancamkorosi

9. KONSERVASI ENERGI BAGI SISTEM YANG BEREAKSI • Tingkat keadaanacuanstandaruntukelemenstabil, dimanah = 0: • Tref = 298,15 K (25oC) = 537 R (77oF) • Pref= 1 atm • (berlaku untuk bentuk-bentuk stabil, contoh: O2, H2O, dan N2,bukan H, O atau N ) • = entalpi pembentukan = entalpi senyawa (compound) pada tingkat keadaan standar/acuan= energi yang dikeluarkan atau diserap ketika senyawa tersebut terbentuk dari elemen-elemennya. • bila menyerap panas (endotermik), •  bila melepas panas (eksotermik). • LihatTabel A-25 dan A-25 E

10. Entalpisenyawaselainpadatingkatkeadaanstandar : • Untuk air diTabel A-25: • a. sebagaicairan, atau • b. sebagaiuap air Dari tabeluap, tabel gas ideal, danlainnya Entalpipembentukan (Tabel A-25); = 0 untukelemenstabilpadaTref, Pref

11. EntalpiPenguapan : • > Tingkat keadaan hipotetikal (tidak ada) • > Digunakan bila dihitung dari tabel gas ideal (Tabel A.23 atau A.23.E)

12. Enthalpy for Reacting Systems • Analisispada control volume • Theoretical amount of air reaktan: fuel, udara produk : gas karbondioksidadan nitrogen, uap air • Dry products of combustion reaktan : fuel, udara produk : gas karbondioksida, karbonmonoksida, oksigen, dan nitrogen, uap air • Aplikasi : combustion engine, combustion chamber • Analisispada control mass

14. Absolute Entropy • Absolute Entropy entropy yang relatifterhadapkeadaan absolute zero, 0 K

15. Third Law of Thermodinamics • Hukumsuhu 0 Kelvin (-273,15 Celcius): Teoritermodinamikamenyatakanbahwapanas (dantekanan gas) terjadikarenagerakankinetikdalamskalamolekular. Jikagerakaninidihentikan, makasuhu material tersebutakanmencapai 0 derajatkelvin. • Temperaturabsolut (0 K) tidakpernahbisadicapai, hanyabisadidekatisaja.

16. Aplikasi : Kebanyakanlogambisamenjadisuperkonduktorpadasuhusangatrendah, karenatidakbanyakkeacakangerakankinetikdalamskalamolekular yang menggangualiranelektron. Keratamasadepan: Maglev, Magnetic Levitation Train

17. Bidangkedokteran: Magnetic Resonance Imaging (MRI) Pemetaangeografis: HTS-SQUID (Superconducting Quantum Interference Devices)

18. Pembangkitlistrikdengan magnet superkonduktor

19. SelBahanBakar (Fuel Cell) • SelBahanBakaradalahselelektrokimia yang mengubahbahanbakarmenjadiaruslistrikdan air. • Contohdariselbahanbakaradalahselbahanbakarhidrogen-oksigen • Fuel cellmenggunakanreaksikimia, lebihbaikdaripadamesinpembakaran. • Prosesnyamerupakankebalikandarielektrolisis. Padaelektrolisis, aruslistrikdigunakanuntukmenguraikan air menjadihidogendanoksigen. Denganmembalikprosesini, hidrogendanoksigendireaksikandalamfuel celluntukmemproduksi air danaruslistrik.

20. Gambar diagram blok dari sebuah sel bahan bakar. Pada sel tersebut terjadi reaksi: Reaksi Hidrogen Reaksi Oksigen Reaksi Total

21. Keuntungan Dan Kendala • Keuntunganfuel cellyaitu, efisiensitinggidapatmencapai 80%, tidakbisingdan gas buang yang bersihbagilingkungan. • Kendala yang masihmembatasipengguanaanfuel celladalah : • Apabiladigunakanbahanbakarhidrogen, makadibutuhkantankipengaman yang berdindingtebaldanmemilikikatuppengaman. Selainitudiperlukankompresoruntukmemasukankeadalamtanki. • Apabila yang dibawaadalahhidrogencair, makaakantimbulkesulitankarenaharusdipertahankanpadatemperatur -253,15oC padatekanan 105Pa. • Apabiladigunakanmetanolsebagaipenggantihidrogen, makadibutuhkan reformer. Tetapiefisiensimenjadimenurun. • Temperatur yang cukuptinggisaatpengoperasianantara 60o-120oC

22. Macam Fuel Cell Padasaatiniada 7 jenisfuel cell yaitu: • Alkaline (AFC) • Proton exchange membrane, jugadisebut Proton Electrolyte Membrane(PEM) • Phosphoric Acid(PAFC) • Molten carbonate(MCFC) • Solid oxide(SOFC) • Direct methanol fuel cells (DMFC) • Regenerative fuel cells

23. Alkaline (AFC)

24. Proton Electrolyte Membrane (PEM)

25. Phosphoric Acid(PAFC)

26. Molten carbonate(MCFC)

27. Solid oxide(SOFC)

28. Direct methanol fuel cells (DMFC)

29. Regenerative fuel cells