Andriko D. Haholongan : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-35 Dan Be-40, 2009.
2.5.3 Teori Pembakaran
Pembakaran adalah reaksi kimia, yaitu elemen tertentu dari bahan bakar setelah dinyalakan dan digabung dengan oksigen akan menimbulkan panas sehingga
menaikkan suhu dan tekanan gas. Elemen mampu bakar combustable yang utama adalah karbon C dan hidrogen H, elemen mampu bakar yang lain namun
umumnya hanya sedikit terkandung dalam bahan bakar adalah sulfur S. Oksigen yang diperlukan untuk pembakaran diperoleh dari udara yang merupakan campuran
dari oksigen dan nitrogen. Nitrogen adalah gas lembam dan tidak berpartisipasi dalam pembakaran. Selama proses pembakaran, butiran minyak bahan bakar
dipisahkan menjadi elemen komponennya yaitu hidrogen dan karbon dan masing- masing bergabung dengan oksigen dari udara secara terpisah. Hidrogen bergabung
dengan oksigen untuk membentuk air dan karbon bergabung dengan oksigen menjadi karbon dioksida. Jika oksigen yang tersedia tidak cukup, maka sebagian dari karbon
akan bergabung dengan oksigen dalam bentuk karbon monoksida. Pembentukan karbon monoksida hanya menghasilkan 30 panas dibandingkan panas yang timbul
oleh pembentukan karbon dioksida [8].
2.5.4 Nilai Kalor Bahan Bakar
Reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen dari udara menghasilkan panas. Besarnya panas yang ditimbulkan jika satu satuan bahan bakar dibakar
sempurna disebut nilai kalor bahan bakar Calorific Value, CV. Bedasarkan asumsi ikut tidaknya panas laten pengembunan uap air dihitung sebagai bagian dari nilai
kalor suatu bahan bakar, maka nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi nilai kalor atas dan nilai kalor bawah.
Nilai kalor atas High Heating Value,HHV, merupakan nilai kalor yang diperoleh secara eksperimen dengan menggunakan kalorimeter dimana hasil
pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sebagian besar uap air yang terbentuk dari pembakaran hidrogen mengembun dan melepaskan panas
latennya. Data yang diperoleh dari hasil pengujian bom kalorimeter adalah temperatur air pendingin sebelum dan sesudah penyalaan. Selanjutnya untuk
menghitung nilai kalor atas, dapat dihitung dengan persamaan [35] berikut : HHV = T
2
– T
1
– T
kp
x Cv ..............2.14
Andriko D. Haholongan : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-35 Dan Be-40, 2009.
dimana: HHV = Nilai kalor atas kJkg
T
1
= Temperatur air pendingin sebelum penyalaan C
T
2
= Temperatur air pendingin sesudah penyalaan C
C
v
= Panas jenis bom kalorimeter 73529.6 kJkg C
T
kp
= Kenaikan temperatur akibat kawat penyala 0.05 C
Sedangkan nilai kalor bawah dihitung dengan persamaan [36] berikut: LHV = HHV – 3240 ............................................................2.15
Secara teoritis, besarnya nilai kalor atas dapat dihitung bila diketahui komposisi bahan bakarnya dengan menggunakan persamaan Dulong [9]:
HHV = 33950 C + 144200
− 8
2 2
O H
+ 9400 S ..............2.16 dimana:
HHV = Nilai kalor atas kJkg C = Persentase karbon dalam bahan bakar
H
2
= Persentase hidrogen dalam bahan bakar O
2
= Persentase oksigen dalam bahan bakar S = Persentase sulfur dalam bahan bakar
Nilai kalor bawah low Heating Value, LHV, merupakan nilai kalor bahan bakar tanpa panas laten yang berasal dari pengembunan uap air. Umumnya
kandungan hidrogen dalam bahan bakar cair berkisar 15 yang berarti setiap satu satuan bahan bakar, 0,15 bagian merupakan hidrogen. Pada proses pembakaran
sempurna, air yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar adalah setengah dari jumlah mol hidrogennya.
Selain berasal dari pembakaran hidrogen, uap air yang terbentuk pada proses pembakaran dapat pula berasal dari kandungan air yang memang sudah ada didalam
bahan bakar moisture. Panas laten pengkondensasian uap air pada tekanan parsial 20 kNm
2
tekanan yang umum timbul pada gas buang adalah sebesar 2400 kJkg, sehingga besarnya nilai kalor bawah LHV dapat dihitung berdasarkan [10]
persamaan berikut :
Andriko D. Haholongan : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-35 Dan Be-40, 2009.
LHV = HHV – 2400 M + 9 H
2
......................................2.17
LHV = Nilai Kalor Bawah kJkg M = Persentase kandungan air dalam bahan bakar moisture
Dalam perhitungan efisiensi panas dari motor bakar, dapat menggunakan nilai kalor bawah LHV dengan asumsi pada suhu tinggi saat gas buang
meninggalkan mesin tidak terjadi pengembunan uap air. Namun dapat juga menggunakan nilai kalor atas HHV karena nilai tersebut umumnya lebih cepat
tersedia. Peraturan pengujian berdasarkan ASME American Society of Mechanical Engineers menentukan penggunaan nilai kalor atas HHV, sedangkan peraturan
SAE Society of Automotive Engineers menentukan penggunaan nilai kalor bawah LHV [11].
2.6 Emisi Gas Buang
Bahan pencemar polutan yang berasal dari kendaraan bermotor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori [33] sebagai berikut :
1. Sumber
Polutan dibedakan menjadi polutan primer atau sekunder. Polutan primer seperti nitrogen oksida NOx dan hidrokarbon HC langsung dibuangkan ke udara
bebas dan mempertahankan bentuknya seperti pada saat pembuangan. Polutan sekunder seperti ozon O
3
dan peroksiasetil nitrat PAN adalah polutan yang terbentuk di atmosfer melalui reaksi fotokimia, hidrolisis atau oksidasi.
2. Komposisi Kimia
Polutan dibedakan menjadi organik dan inorganik. Polutan organik mengandung karbon dan hidrogen, juga beberapa elemen seperti oksigen, nitrogen,
sulfur atau fosfor, contohnya : hidrokarbon, keton, alkohol, ester dan lain-lain. Polutan inorganik seperti : karbon monoksida CO, karbonat, nitrogen oksida, ozon
dan lainnya. 3.
Bahan Penyusun
Polutan dibedakan menjadi partikulat atau gas. Partikulat dibagi menjadi padatan dan cairan seperti : debu, asap, abu, kabut dan spray, partikulat dapat
