Sifat Kinetika Pembakaran

4.2 Sifat Kinetika Pembakaran

Pengujian sifat kinetika reaksi pembakaran briket biomasa dilakukan terhadap briket yang memiliki sifat fisik optimum, baik briket jerami padi yang ditambah 20% kayu kalimantan merbau maupun briket jerami padi yang ditambah 40% kayu kalimantan merbau. Selama pembakaran, temperatur dinding ruang bakar dijaga konstan pada 400ºC dan udara dialirkan memasuki ruang bakar dengan dua variasi kecepatan yaitu 0,05 m/s dan 2 m/s

Pengujian sifat kinetika pembakaran akan memberikan gambaran mengenai laju pembakaran dari briket jerami padi yang ditambah kayu kalimantan merbau dengan variasi kecepatan udara memasuki ruang bakar. Dari pengujian ini juga akan didapat nilai energi aktivas (E) dan faktor pre-eksponensial (A).

u an a Fraksi massa briket (Y)

rak f at im 0,4

a n ss

Laju perubahan fraksi massa (-dy/dt) m 20 h a la rak 0,3 F

Temperatur briket (K)

Gambar 4.13. Hubungan antara fraksi massa dan laju perubahan fraksi massa terhadap temperatur pada pembakaran briket 80% jerami padi ditambah 20% kayu

kalimantan merbau dengan kecepatan udara 0,05 m/s

Fraksi massa briket (Y) a h ri 0,6

im (1/ ab Laju perubahan fraksi massa (-dy/dt)

Temperatur briket (K)

Gambar 4.14. Hubungan antara fraksi massa dan laju perubahan fraksi massa terhadap temperatur pada pembakaran briket 80% jerami padi ditambah 20% kayu

kalimantan merbau dengan kecepatan udara 2 m/s

50 a (-dy ) (Y

t s s 0,6

a ke hari ri

40 b

im s 0,5

Fraksi massa briket (Y) an (1/ rak tu a ssa

Laju perubahan fraksi massa (-dy/dt) 30 f a s m 0,4 si

am k

ahan ra 0,3

20 dal F

0,2 u perub 10 Laj

Temperatur briket (K)

Gambar 4.15. Hubungan antara fraksi massa dan laju perubahan fraksi massa terhadap temperatur pada pembakaran briket 60% jerami padi ditambah 40% kayu

kalimantan merbau dengan kecepatan udara 0,05 m/s kalimantan merbau dengan kecepatan udara 0,05 m/s

s 0,6

Laju perubahan fraksi massa (-dy/dt) 25 as har b

1/ im

0,5 20 ssa s a

rak tuan ( m

am u 10 bahan f dal

Temperatur briket (K)

Gambar 4.16. Hubungan antara fraksi massa dan laju perubahan fraksi massa terhadap temperatur pada pembakaran briket 60% jerami padi ditambah 40% kayu

kalimantan merbau dengan kecepatan udara 2 m/s

Dengan melihat grafik-grafik pada Gambar 4.13 hingga Gambar 4.16, kita dapat memperoleh nilai peak temperature (temperatur puncak) untuk masing- masing komposisi briket biomassa yang dibakar dengan variasi kecepatan udara 0,05 dan 2 m/s. Berikut adalah nilai peak temperatur untuk masing-masing profil pembakaran:

Tabel 4.19. Peak Temperature untuk masing-masing spesimen briket biomassa

Peak Temperatur

Kecepatan udara (m/s)

80% Jerami + 20% kayu

60% Jerami + 40% kayu

kalimantan merbau

kalimantan merbau

1112 ºC (1385 K) 0,05

2 1079 ºC (1352 K)

677 ºC (950 K)

952 ºC (1225 K)

Peak temperature adalah temperatur briket pada saat laju pembakaran sesaatnya (dy/dt) mencapai nilai maksimum. Dari Tabel 4.19, dapat dilihat bahwa peak temperature pada uji pembakaran dengan kecepatan udara 2 m/s lebih tinggi Peak temperature adalah temperatur briket pada saat laju pembakaran sesaatnya (dy/dt) mencapai nilai maksimum. Dari Tabel 4.19, dapat dilihat bahwa peak temperature pada uji pembakaran dengan kecepatan udara 2 m/s lebih tinggi

4.2.1 Energi Aktivasi dan Faktor Pre-eksponensial

Energi aktivasi adalah energi minimum yang diperlukan suatu bahan untuk terjadinya proses reaksi. Dalam hal ini reaksi yang dimaksud adalah reaksi pembakaran. Nilai energi aktivasi dan nilai faktor pre-eksponensial dicari dengan melakukan regresi dari grafik ln(dY/dt) terhadap 1/Tsolid. Dari hasil regresi diperoleh persamaan linier

Dari persamaan linier tersebut dapat diperoleh nilai energi aktivasi (E) dan faktor pre-eksponensial (A).

ga y = -1659,4x + 5,6739

lo 0,5 0,0

1 / Temperatur briket (1/Kelvin)

Gambar 4.17. Hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi massa terhadap (1 / temperatur briket) pada pembakaran briket 80% jerami padi ditambah 20% kayu Kalimantan merbau dengan kecepatan udara 0,05 m/s

/l y = -1361,4x + 4,4443 f s a 2,0

1 / Temperatur briket (1/Kelvin)

Gambar 4.18. Hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi massa

terhadap (1 / temperatur briket) pada pembakaran briket 80% jerami padi ditambah 20% kayu Kalimantan merbau dengan kecepatan udara 2 m/s

4,5 n

4,0 ha ba ) 3,5

u er /dt y = -1726,3x + 5,5807

1 / Temperatur briket (1/Kelvin)

Gambar 4.19. Hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi massa

terhadap (1 / temperatur briket) pada pembakaran briket 60% jerami padi ditambah 40% kayu Kalimantan merbau dengan kecepatan udara 0,05 m/s terhadap (1 / temperatur briket) pada pembakaran briket 60% jerami padi ditambah 40% kayu Kalimantan merbau dengan kecepatan udara 0,05 m/s

1 / Temperatur briket (1/Kelvin)

Gambar 4.20. Hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi massa

terhadap (1 / temperatur briket) pada pembakaran briket 60% jerami padi ditambah 40% kayu Kalimantan merbau dengan kecepatan udara 2 m/s

Dari grafik hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi massa terhadap (1 / temperatur briket) dapat diketahui nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial untuk masing-masing reaksi yang terjadi.

Tabel 4.20. Nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial briket 80% jerami padi ditambah 20% kayu kalimantan merbau .

Kecepatan

Faktor pre- udara

Energi

eksponensial (m/s)

aktivasi

(kJ/mol)

(%/detik)

Tabel 4.21. Nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial briket 60% jerami padi dita mbah 40% kayu kalimantan merbau.

Kecepatan

Faktor pre- udara

Energi

eksponensial (m/s)

aktivasi

(KJ/mol)

(%/detik)

Nilai dari energi aktivasi untuk proses pembakaran briket 80% jerami padi ditambah 20% kayu Kalimantan merbau adalah 11,11 kJ/mol untuk variasi kecepatan udara 2 m/s dan 13,54 kJ/mol untuk kecepatan udara 0,05 m/s. Sedangkan untuk briket 60% jerami padi ditambah 40% kayu Kalimantan merbau adalah 11,43 kJ/mol untuk kecepatan udara 2 m/s dan 14,09 kJ/mol untuk kecepatan udara 0,05 m/s. Nilai energi aktivasi yang diperoleh lebih kecil bila dibandingkan dengan nilai energi aktivasi batubara yang telah dilakukan oleh Altun E (2003) yaitu sebesar 39,71 kJ/mol dan nilai energi aktivasi sekam padi oleh Widiarso (2008) yaitu sebesar 19,44 kJ/mol.

Nilai energi aktivasi untuk briket jerami padi dengan pengikat tetes tebu dari hasil penelitian Riyanto (2009) adalah 11,3 dan 13,5 kJ/mol, masing-masing untuk kecepatan udara 2 m/s dan 0,05 m/s. Sedangkan energi aktivasi untuk briket kayu Kalimantan merbau dengan pengikat tetes tebu dari hasil penelitian Syafiq (2009) adalah 11,3 dan 14,3 kJ/mol, masing-masing untuk kecepatan udara

2 m/s dan 0,05 m/s