16
Proses pembakaran biomassa memerlukan energi panas dengan jumlah tertentu. Perlu dijabarkan secara detail juga bagaiamana menghitung banyaknya energi panas yang dibutuhkan pada proses
pembakaran biomassa. Beberapa cara menghitung energi panas yang dibutuhkan untuk proses pembakaran biomassa dijabarkan pada subbab E.
E. PANAS PEMBAKARAN
Energi bersih per satuan massa material yang dibebaskan selama pembakaran disebut net heating value H
u
. Untuk biomassa kebutuhan panas pembakaran tergantung pada nilai bersih panas spesifik dari material keringnya, material organik kering yang terkandung, dan kadar air dari total massa. Juga
tergantung pada panas spesifik evaporasi dari air.Nasir dan Preben 2004 �� = 1 − ����� − �2.441���� MJkg…………………….4
Huts = nilai kalor bimassa
X = kadar air
2.441 MJkg = energi awal untuk pembakaran awal pada suhu 25
o
C Setelah dikalikan dengan banyaknya biomassa yang akan dibakar dan efisiensi pembakarannya, maka
didapatkan nilai panas yang dibutuhkan untuk pemanasan. Pendekatan energi panas yang dihasilkan oleh suatu proses pembakaran adalah melalui nilai kalor
yang dikandung oleh bahan bakar. Besarnya energi panas hasil pembakaran tersebut dapat dicari melalui persamaan berikut:
̇ � = � × ��� × ��������� ���������� ̇
J………………….5 �̇
= laju massa bahan bakar kgs Nkl
= Nilai kalor bahan bakar Jkg Pada proses perancangan kiln, harus dipilih salah satu dari 2 rumus di atas, tidak dapat digunakan
keduanya karena akan menghasilkan angka yang berbeda. Pemilihan rumus dapat mempertimbangkan kondisi bahan baku atau lingkungan.
Salah satu hal yang harus dilakukan dalam pembakaran biomassa adalah penanganan gas buang, sehingga dirancang juga bagaimana system penanganan gas buang tersebut, seperti yang dijabarkan
dalam subbab F.
F. PENANGANAN GAS BUANG
Menurut Porges dan Porges 1979 di dalam Budiman 2001 luas cerobong asap dapat didekati dengan persamaan berikut:
� = ��
� … … … … … … … … … … … … … . 6
A = Luas Lubang Cerobong m2
Qc = Debit gas hasil pembakaran pada cerobong m3detik
V = Kecepatan gas mdetik
Sedangkan tinggi cerobong dapat dihitung dengan persamaan berikut: ℎ� = 354�� �
1 �
1
− 1
�
2
� … … … … … … . 7 hd
= Tekanan udara dalam ruang pembakaran mm.air Hc
= Tinggi cerobong m T1
= Suhu diluar cerobong
o
K Rancangan kiln ini diilhami oleh bentuk venturi meter sehingga perlu dijelaskan tentang venturi
meter sebagai berikut.
17
G. VENTURI METER
Dalam venturi meter fluida dipercepat melalui kerucut konvergen sudut 15-20
o
dan perbedaan tekanan antara sisi hulu kerucut dan tenggorokan diukur dan memberikan sinyal untuk laju aliran.
Gambar 22. Venturi Meter Fluida melambat dalam kerucut karena sudut saluran yang lebih kecil 5 - 7
o
di mana sebagian besar energi kinetik diubah kembali menjadi energi tekanan, karena kerucut dan pengurangan
diameter bertahap di daerah tersebut tidak ada “vena contracta” perubahan diameter pipa secara tiba- tiba engineeringtoolbox.com 2012. Penjelasan efek venturi dapat dijelaskan dengan persamaan
Bernoulli. Persamaan Bernoulli bisa diterapkan pada kasus khusus yakni ketika fluida mengalir dalam bagian pipa yang ketinggiannya hampir sama perbedaan ketinggian kecil. Untuk memahami
penjelasan ini, amati gambar di bawah.
Gambar 23. Pipa dengan Penyempitan Saluran Pada gambar di atas tampak bahwa ketinggian pipa, baik bagian pipa yang penampangnya besar
maupun bagian pipa yang penampangnya kecil, hampir sama sehingga dianggap ketinggian h sama. Jika diterapkan pada kasus ini, maka persamaan Bernoulli berubah menjadi :
Ketika fluida melewati bagian pipa yang penampangnya kecil A
2
, maka laju fluida bertambah sesuai persamaan kontinuitas A
1
x v
1
= A
2
x v
2
. Menurut prinsip Bernoulli, jika kelajuan fluida bertambah, maka tekanan fluida tersebut menjadi kecil. Jadi tekanan fluida di bagian pipa yang sempit
lebih kecil tetapi laju aliran fluida lebih besar. Ini dikenal dengan julukan efek Venturi dan menujukkan secara kuantitatif bahwa jika laju aliran fluida tinggi, maka tekanan fluida menjadi kecil.
Demikian pula sebaliknya, jika laju aliran fluida rendah maka tekanan fluida menjadi besar Sabrina 2011.
Gas di udara yang menjadi sumber oksigen untuk pembakaran. Gas di udara tersebut bisa termampatkan sehingga memenuhi persamaan Gay Lussac – Avogadro : P.V = n.R.T
fisikaasyik.com. Sesuai dengan rumus PV = nRT, hipotesisnya perubahan suhu dapat terjadi di dalam ruang pengarangan karena adanya perubahan volume, hanya akan terjadi jika tekanan udara
rata-rata relatif stabil. Kajian tekanan udara untuk wilayah tropis kurang mendapat perhatian karena nilai kisaran di wilayah ini relatif stabil, sehingga jarang sekali ada pengukuran di stasiun – stasiun
meteorologi dan klimatologi R Larasati 2012. Tekanan udara rata-rata di daerah Dramaga, Bogor pada ketinggian 248 dpl adalah sekitar 990 milibar data tekanan udara sepanjang tahun 2010
langsung dari stasiun BMKG Dramaga Bogor. Karena tekanan udara relatif stabil, maka diasumsikan dengan adanya perubahan volume akan terjadi perubahan suhu.
Rancangan kiln juga menggunakan efek chimney yang merupakan dasar bergeraknya udara terpanaskan dalam kiln. Penjelasan tentang efek chimney adalah sebagai berikut.
18
H. EFEK CHIMNEY
