Gunawan Simanjuntak : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-15 Dan Be-20, 2009.
dimana, LHV = nilai kalor bawah bahan bakar kJkg Jika daya keluaran efektif
e
P dalam satuan kW, laju aliran bahan bakar
. f
m dalam satuan kgjam, maka :
e
η
=
LHV m
P
f e
.
.
. 3600 ....................................................2.13
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. 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 nili kalor bawah.
Gunawan Simanjuntak : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-15 Dan Be-20, 2009.
Nilai kalor atas High Heating Value,HHV, merupakan nilai kalor yang diperoleh secara eksperimen dengan menggunakan bom 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 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
Gunawan Simanjuntak : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-15 Dan Be-20, 2009.
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 persamaan [10] berikut :
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 Enggineers 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
