Tugas Kelompok Revv Bismillah Paling Bener.docx

BAHAN BAKAR DAN PEMBAKARAN TUGAS 4

Kelompok 11 : - Felisca Melin Dianes

3334170026

- Muhammad Rizki

3334150040

- Yumna Anbar

3334170069

- Andhika Yoga Pradana 3334160089 - Mohammad Aptaloka S. 3334170055

JURUSAN TEKNIK METALURGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

2018

SOAL 1

Dapur Reverberatory menggunakan bahan bakar serbuk Batubara dengan analisa ultimat ( ADB ) sebagai berikut :

C 75,4%

H 6,6%

O 7,2% N 1,6%

S 0,8%

H2O 2%

Abu 6.4%

Hitung : a) Berat ( Kg ) dan Volume ( m3 ) Udara pembakaran teoritis untuk setiap Kg Batubara b) Volume Udara pembakaran teoritis ( m3) per Kg Batubara ( kerjakan langsung dengan volume method ) c) Volume Udara pembakaran jika digunakan 60% Udara berlebih d) Volume dan Komposisi Gas hasil pembakaran per Kg Batubara pada soal 1c) e) Volume Udara pembakaran dan Gas hasil pembakaran per Kg Batubara pada soal 1c) untuk kondisi DAFB

SOAL 2

Producer Gas dengan komposisi kimia sebagai berikut :

H2 40%

CO 18%

CO2 3%

CH4 22%

C2H4 7%

H2O 5%

N2 4%

O2 1%

dibakar dengan menggunakan 20% Udara berlebih yang mengandung 20 gram Uap air / m3 Udara lembab Ditanyakan : a) Volume Udara lembab ( m³ ) per m³ Producer Gas b) Volume dan komposisi Gas hasil pembakaran per m³ Producer Gas c) Berat Uap air ( gram ) per m³ Gas hasil pembakaran Jawaban 1. Diketahui :

Unsur

%

Kg

C

75,4

0,7540

H

6,6

0,0660

O

7,2

0,0720

N

1,6

0,0160

S

0,8

0,0080

H2O

2

0,0200

Abu

6,4

0,0640

Total

100

1

Reaksi C+O2

2H2+O2

CO2

2H2O

O2 (kg)

CO2 (kg)

H2O (kg)

32 × 0,7540 12

44 × 0,7540 12

-

= 2,011

= 2,765

32 × 0,0660 4

36 × 0,0660 4

= 0,528 S+O2

SO2

-

= 0,5940 -

32 × 0,0080 32

64 × 0,0080 32

-

= 0,008 Total

SO2

= 0,01600

2,5470

2,7650

0,5940

0,01600

O2 yang dibutuhkan reaksi = 2,0110 + 0,5280 + 0,0080 = 2,5470 kg O2 yang ada dalam kandungan batubara = 0,072 kg O2 yang diperlukan dari udara = 2,547 – 0,072 = 2,475 kg ≈ 23,2% O2 dalam udara = 0,232 kg a. Berat udara yang diperlukan =

𝑶𝟐 𝒚𝒂𝒏𝒈 𝒅𝒊𝒑𝒆𝒓𝒍𝒖𝒌𝒂𝒏 𝒅𝒂𝒓𝒊 𝒖𝒅𝒂𝒓𝒂 𝑶𝟐 𝒅𝒂𝒍𝒂𝒎 𝒖𝒅𝒂𝒓𝒂

=

𝟐,𝟒𝟕𝟓𝟎 𝟎,𝟐𝟑𝟐𝟎

Densitas udara kondisi STP = 1,293 kg/m3 Volume udara yang diperluka (STP) =

𝟏𝟎,𝟔𝟔𝟖𝟎 𝒌𝒈 𝟏,𝟐𝟗𝟑𝟎 𝒌𝒈/𝒎𝟑

= 𝟖, 𝟐𝟓𝟎 𝒎𝟑

= 10,668 kg

b. Volume method 32 ×0,7540 12

Volume O2 pada reaksi 1 =

32 32 ×0,0660 4

Volume O2 pada reaksi 2 =

Volume O2 pada reaksi 3 =

32 32 ×0,7540 32

32

Volume O2 yang diperlukan reaksi

× 22,4 = 1,4077 𝑚3 × 22,4 = 0,3696 𝑚3

× 22,4 = 0,0056 𝑚3 = 1,4077 m3 + 0,3696 m3 + 0,0056 m3 = 1,7829 m3

Volume O2 dalam batubara =

0,072 32

Volume O2 yang diperlukan udara

× 22,4 = 0,0504 m3 = volume O2 udara yang diperlukan reaksi – volume O2 dalam batubara = 1,7829 m3 – 0,0504 m3 = 1,7325 m3

Kandungan O2 dalam udara

= 21% ≈ 0,2100 kg

Volume udara yang diperlukan

= =

𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝑶𝟐 𝒚𝒂𝒏𝒈 𝒅𝒊𝒑𝒆𝒓𝒍𝒖𝒌𝒂𝒏 𝒖𝒅𝒂𝒓𝒂

𝟏,𝟕𝟑𝟐𝟓 𝒎𝟑 𝟎,𝟐𝟏𝟎𝟎 𝒌𝒈

𝒌𝒂𝒏𝒅𝒖𝒏𝒈𝒂𝒏 𝒐𝟐 𝒅𝒂𝒍𝒂𝒎 𝒖𝒅𝒂𝒂𝒓𝒂

= 8.2500 m3

c. Volume udara jika digunakan 60% udara berlebih Kelebihan udara = 0,60 x 8,25 = 4,95 m3 Volume udara yang diperlukan = 8,25 + 4,95 m3 = 13,2 m3

d. Gas buang terdiri dari :

Gas buang CO2 dari reaksi 1

m3 44 12 × 0,7540 × 22,4 44

% 1,4070

1,407 × 100% 13,6561 = 10,3031%

= 1,4070 H2O dari reaksi 2

36 4 × 0,0660 × 22,4 18 = 0,7392

H2O dari batubara

0,02 × 22,4 = 0,024 18

H2O dalam gas

0,7392 + 0,0240 = 0,7632

0,7632

buang

0,7632 × 100% 13,6561 = 5,5887%

SO2 dari reaksi 3

64 32 × 0,0080 × 22,4 64

0,0056

=0,0410 %

= 0,0056 O2 dari udara

0,2100 X 4,95 = 1,0395

0,0056 × 100% 13,6561

1,0395

berlebih

1,0395 × 100% 13,6561 = 7,6120 %

N2 dari batubara

0,0160 × 22,4 = 0,0128 28

N2 dari udara

0,79 x 8,2500 = 6,5175

N2 udara berlebih

4,95-1,0395 = 3,9105

N2 dalam gas

0,0128 + 6,5175 + 3,9105 =

buang

10,4408

10,4408 10,4408 × 100% 13,6561 = 76,4552%

Total

13,6561

100

e. Volume udara penambahan dan gas hasil pembakaran per kg batubara pada soal 1 c untuk kondisi DAFB 100 X ADB

100 x ADB

DAFB = = 100−%M−%Abu = 100−2−6.4 =

100 91,6

ADB (%)

DAFB (%)

C

75,4

82,3143

H

6,6

7,3042

O

7,2

7,8604

N

1,6

1,7467

S

0,8

0,8734

H2O

2

-

Ash

6,4

-

Total

100

100

Reaksi

C + O2 = CO2

O2 (kg) 32 12

x 0,8231 = 2,1949

2H2 + O2 = 2H2O

32

x 0,0721 = 4 0,5768

1, 0917 ADB

CO2 (kg) 44 12

H2O(kg)

SO2(kg)

x 0,8231 = 3,0180

36 4

x 0,0721 = 0,6489

64

S + O2 = SO2

32 32

32

x 0,0087 = 0,0087

x 0,0087

= 0,0174

Total

2,7804 kg

O2 yang dibutuhkan reaksi

3,1080

0,6498

0,0174

= 2,1949 + 0,5768 +0,0087 = 2,7804 kg

O2 yang ada dalam batubara = 0,0786 kg O2 yang diperlukan dari udara = 2,7804 – 0,0786 = 2,7018 kg Berat udara yang diperlukan =

2,7018 𝐾𝑔 0,232

= 11,6456 kg

Volume udara yang diperlukan (STP) =

𝟏𝟏,𝟔𝟒𝟓𝟔 𝒌𝒈 𝟏,𝟐𝟗𝟑 𝒌𝒈/𝒎𝟑

= 9,0066 m3

Volume udara berlebih 60% Kelebihan udara = 0,60 x 9,0066 = 5,40396 m3 Volume udara yang diperlukan dalam pembakaran (DAFB) = 9,0066 + 5,40396 = 14,41056 m3

Gas hasil pembakaran

Gas buang CO2 dari reaksi H2O dari reaksi 2 H2O dalam batubara H2O dalam gas buang

M3

%

44 12 × 0.8231 x 22,4 = 𝟏, 𝟓𝟑𝟔𝟒 44 36 4 × 0.0721 x 22,4 = 0,8075 18

1,5364 𝑥 100% = 10,3231 % 14,8831

0

0,80752 + 0 = 0,8075

0,8075 𝑥 100% = 5,4256 % 14,8831

SO2 dari reaksi 3

64 32 × 0.0087 x 22,4 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟔𝟏 64

0.0061 𝑥 100% = 0,0410 % 14,8831

0,21 x 5,40396 = 1,1348

1,1348 𝑥 100% = 7,6248 % 14,8831

O2 dari udara berlebih N2 udara

5,40396-1,1348= 4,2692

berlebih N2 dari batubara

0,0174 x 22,4 = 0,01392 28

N2 dari udara

0,79 x 9,0066 = 7,1152

N2 dalam gas

0,01392 + 7,1152 + 4,2692 =

buang

11,3983

11,3983 𝑥 100% = 76,5855 % 14,8831

1,5364 + 0,80752 + 0,0061 +

Total gas buang

100

1,1348 + 7,1291= 14,8831

2. Diketahui

Komposisi

%

m3

H2

40

0,4

CO

18

0,18

CO2

3

0,03

CH4

22

0,22

C2H4

7

0,07

H2O

5

0,05

N2

4

0,04

O2

1

0,01

Total

100

1

Jawab Reaksi

O2

CO2

H2O

CH4+2O2 CO2+2H2O 2H2+O2 2H2O 2CO+O2 2CO2 C2H4+3O2 2CO2+2H2O Total

2 × 0,2200 = 0,44 1

1 × 0,22 = 0,22 1

1 × 0,4 = 0,2 2

2 × 0,22 = 0,44 1 2 × 0,4 = 0,4 2

-

1 × 0,18 = 0,9 2

2 × 0,18 = 0,18 2

3 × 0,0700 = 0,21 1

2 × 0,07 = 0,21 1

0,94

0,54

2 × 0,07 = 0,4 1 0,98

O2 yang diperlukan reaksi = 0,44+0,2+0,09+0,21=0,94 m3 O2 dari bahan bakar gas = 0,01 m3 O2 yang diperlukan dari udara = 0,94+0,01=0,93 m3 ≈ 21% = 0,21 m3 𝟎,𝟗𝟑

Volume udara yang diperllukan (STP) = 𝟎,𝟐𝟏 = 4,4285 a. Volume udara lembab (m3) per m3 prosedur gas Kelebihan udara 20% = 0,2 x 4,4285 = 0,8857 Jumlah udara yang diperlukan = 4,4285 + 0,8857 = 5,3142 m3

Udara lembab mengandung 20g uap air = 0,02 kg %volume uap air dalam udara lembab = 0,02 x 100% = 2% Maka volume udara kering 100 % – 2% = 98 % Volume udara lembab berlebih

=

𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒖𝒅𝒂𝒓𝒂 𝒌𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈 𝒃𝒆𝒓𝒍𝒆𝒃𝒊𝒉 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒖𝒅𝒂𝒓𝒂 𝒌𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈

𝟓, 𝟑𝟏𝟒𝟐 𝟎, 𝟗𝟖 = 5,4227 m3 b. Volume dan komposisi gas hasil pembakaran per m3 produser gas kelebihan 20% udara berlebih, terdiri dari :

Volume Gas buang

M3

Total (M3)

Komposisi gas buang (%)

CO2 dari reaksi

0,54

CO2 dari bahan bakar

0,03

H2O dari reaksi

0,98

H2O dalam bahan bakar

0

H2O udara lembab berlebih

O2 dari udara berlebih

N2 udara berlebih

0,57 𝑥 100% = 9,3708 % 6,0827

1,0885

1,0885 𝑥 100% = 17,8951 % 6,0827

0,1859

0,1859 𝑥 100% = 3,0562 % 6,0827

5,4227-5,3142= 0,1085 0,21 x 0,8857 = 0,1859 0,8857-0,1859= 0,6998

N2 dari bahan bakar

N2 dari udara

0,57

4,2383

4,2383 𝑥 100% = 69,6779 % 6,0827

6,0827

100

0,04 0,79 x 4,4285= 3,4985

Total gas buang

c. Berat uap air (gram) per m3 gas hasil pembakaran Total H2O dalam gas buang ( Vgas ) = 1,1157 m3 Vgas = mol x Vmolar 1,1157 = mol x 22,4 liter/mol mol

= 1,1157 m3/ 22,4 liter/mol = 1115,7 liter / 22,4 liter/mol = 49,8080 mol

Mol = masssa / mr

massa = 49,8080 x 18 = 896.544 gr