Konsep Reaksi Pembakaran

Konsep Reaksi Pembakaran 

Reaksi pembakaran adalah reaksi kimia bahan bakar dan oksigen yang diperoleh dari udara yang akan menghasilkan panas dan gas sisa pembakaran yang berlangsung dalam waktu yang sangat cepat. Reaksi pembakaran tersebut akan menghasilkan produk hasil pembakaran yang komposisinya tergantung dari kualitas pembakaran yang terjadi. Dalam pembakaran proses yang terjadi adalah oksidasi dengan reaksi sebagai berikut : Karbon + Oksigen = Karbon dioksida +panas Hidrogen + Oksigen = uap air + panas Sulfur +oksigen + sulphur dioksida + panas Pembakaran akan dikatakan sempurna apabila campuran bahan baker dan oksigen (dari udara) mempunyai perbandingan yang tepat (stoichiometric), hingga tidak diperoleh sisa. Bila oksigen terlalu banyak, dikatakan campuran kurus dan hasil pembakarannya menghasilkan api oksidasi. Sebaliknya, bila bahan bakarnya terlalu banyak (tidak cukup oksigen), dikatakan campuran kaya (rich) sehingga pembakaran ini menghasilkan api reduksi. Pada motor bensin, campuran udara dan bahan bakar tersebut dinyalakan dalam silinder oleh bunga api dari busi pada akhir langkah kompresi dengan suhu pembakaran berkisar antara 2100°K sampai 2500°K. waktu pembakaran yang teratur lamanya kira-kira 3mili detik (0,003 s) [Ref.1].

Oleh karena reaksi pembakaran yang sangat cepat akan mengakibatkan terjadinya gangguan dalam system pembakaran, antara lain terjadi pembakaran sendiri (self ignition) oleh karena adanya sisa bahan bakar yang tidak terbakar. Hal ini disebabkan oleh hal-hal sebagai berikut :

•  angka oktan yang terlalu rendah 
• penyetelan sudut pengapian yang tidak tepat 
• busi terlalu panas 
• pendinginan terlalu miskin 
• terbakarnya sisa pembakaran sebelumnya 
• bentuk ruang bakar yang tidak sesuai 

Gangguan-gangguan pada pembakaran ini akan sangat merugikan efektivitas mesin maka mendapatkan untuk pembakaran yang baik maka diperlukan syarat syarat sebagai berikut: 

jumlah udara yang sesuai temperatur yang sesuai dengan penyalaan bahan bakar waktu pembakaran yang cukup kerapatan yang cukupuntuk merambatkan api dalam silinder. Reaksi pembakaran baik bahan bakar bensin maupun bahan bakar gas merupakan reaksi oksidasi antara senyawa hidrokarbon dengan oksigen sehingga dihasilkan produk berupa karbon dioksida, uap air, oksida nitrogen atau produk lainnya tergantung pada kualitas pembakaran.

Proses Pembakaran Normal dan Tidak Normal
https://www.blogger.com/blogger.g?blogID=4590033009607805970#editor/target=post;postID=6536842674087799044;onPublishedMenu=allposts;onClosedMenu=allposts;postNum=727;src=link

 Persamaan Reaksi Pembakaran 

Persamaan reaksi pembakaran teoritis antara hidrokarbon dengan udara adalah sebagai berikut: CnHm + (n + m/4)(O2 + 3,76 N2) => nCO2 + m/2 H2O + 3,76 (n + m/4)N2 (2.4) Persamaan diatas menyatakan perbandingan stokiometris dari udara-bahan bakar yang tersedia cukup oksigen untuk mengubah seluruh bahan bakar menjadi produk yang bereaksi sempurna AFR stoikometris tergantung komposisi kimia bahan bakar.

Bahan bakar yang digunakan pada mesin yang di uji adalah premium dan alkohol. Rumus kimia premium adalah C8H18 dimana y= m/n. Reaksi pembakaran bahan bakar premium adalah sama dengan persamaan reaksi pembakaran teoritis antara hidrokarbon dengan udara, hal ini desebabkan karena premium merupakan senyawa dari hidrokarbon. Adapun persamaan adalah sebagai berikut : C8H18 + x O2 + x (3,76) N2 -> a CO2 + b H2O + x (3,76) N2 ....... (2.6) Angka 3,76 adalah harga perbandingan nitrogen dan oksigen di udara. Berdasarkan kesetimbangan reaksi, harga x, n, dan m dapat dihitung, hasilnya adalah : x = 12,5, n = 8, m = 9; sehingga reaksi tersebut secara lengkap adalah : C8H18 + 12,5 O2 + 12,5 (3,76) N2 --> 8 CO2 + 9 H2O + 47 N2 ....... (2.7) Bila reaksi yang terjadi seperti di atas, maka reaksi pembakarannya disebut proses pembakaran stoikiometris dimana semua atom oksigen bereaksi sempurna dengan bahan bakar. Komposisi produk hasil pembakaran akan berbeda untuk campuran udara-bahan bakar kaya dengan campuran udara bakar miskin dan nilai AFR stoikiometris tergantung komposisi bahan bakar, oleh karena itu parameter yang dipakai untuk menyatakan komposisi campuran yaitu rasio antara AFR actual atau sebenarnya terhadap AFR stoikoimetris yang disebut AFR relative (λ) [Ref.2] . (2.8) untuk campuran miskin λ > 1 untuk camouran stoikiometris λ =1 untuk campuran kaya λ <1 Dalam motor bakar AFR dapat dihitung dari analisa gas buang.

Sistem dan Proses Pembakaran 
https://www.blogger.com/blogger.g?blogID=4590033009607805970#editor/target=post;postID=2837621922091219654;onPublishedMenu=allposts;onClosedMenu=allposts;postNum=725;src=link

Dari analisa prosentase gas yang meliputi CO2, O2, dan N2 sedangkan H2O terkondensasi sehingga tidak ada dalam analisa volumetrik. Sedangkan AFR aktual dihitung dengan mengukur kebutuhan udara dan bahan bakar yang dirumuskan : (2.9) Apabila reaksi pembakaran tersebut berlangsung pada temperatur yang rendah, maka nitrogen dalam udara tidak akan ikut teroksidasi sehingga tidak akan terbentuk produk berupa oksida nitrogen (NOx). Pada reaksi pembakaran komposisi carnpuran udara-bahan bakar sangat menentukan komposisi produk hasil pembakaran. Bila jumlah udara dalam campuran kurang dari yang dibutuhkan, maka karbon yang ada tidak akan terbakar seluruhnya menjadi CO2,tetapi akan terjadi reaksi yang menghasilkan CO menurut reaksi berikut : Ca +cHb + (a + b/4 + c/2)(O2 + 3,76 N2) => a CO2 + b/2 H2O + c CO + 3,76 (a + b/4 + c/2)N2 (2.10) Untuk reaksi pembakaran aktual diusahakan untuk mencegah terbentuknya CO, karena gas tersebut bersifat racun. Untuk itu udara pembakar diusahakan sedikit melebihi standar, sehingga karbon akan terbakar menjadi CO, tetapi akan terdapat sisa O2, pada produk hasil pembakaran menurut reaksi : Ca Hb + (a + b/4 + c)(O2 + 3,76 N2) => a CO2 + b/2 H2O + c CO + 3,76 (a + b/4 + c)N2 (2.11)