BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Kompor Pembakar Jenazah

Pada kompor pembakar jenazah menggunakan jenis kompor tekan dengan

bahan bakar minyak tanah. Prinsip kerja kompor pembakar jenazah adalah mengubah

bahan bakar dari fase cair menjadi fase gas dan membakarnya dengan nyala api

sehingga menyala dan menghasilkan energi panas.

Kompor pembakar jenazah memiliki beberapa bagian seperti:

- Tangki bahan bakar

Berfungsi sebagai tempat penyimpanan bahan bakar

- Selang bahan bakar

Berfungsi sebagai penyalur bahan bakar ke kompor

Gambar 2.1 Tangki Bahan Bakar Dan Selang Bahan Bakar Pada Kompor Pembakar Jenazah

(sumber : Dokumentasi Pribadi, 2013)

- Kompor ( Burner )

Berfungsi sebagai tempat terjadinya pembakaran bahan bakar. Pada kompor

terdapat bagian yang disebut dengan lilitan kompor dan nozzle. Lilitan

kompor berfungsi mengubah bahan bakar cair menjadi fase gas. Nozzle

berfungsi sebagai tempat penyemprotan dan keluarnya bahan bakar yang

akan menghasilkan nyala api.

Gambar 2.2 Kompor Pembakar Jenazah

(sumber : Dokumentasi Pribadi, 2013)

- Kompresor

Berfungsi memampatkan tekanan angin pada tangki bahan bakar sehingga

bahan bakar dapat mengalir munuju kompor

2.2 Burner Dengan Bahan Bakar Cair

Didalam pembakaran dari bahan bakar cair, diperlukan suatu proses

penguapan atau proses atomisasi bahan bakar. Hal ini diperlukan untuk mendapatkan

percampuran yang baik dengan udara pembakaran. Minyak bakar distilat bisa

terbakar dengan api yang biru jika secara sempurna bahan bakar ini diuapkan dan

tercampur merata (homogenous) dengan udara sebelum terbakar. Burner yang

digunakan untuk membakar bahan bakar dalam bentuk uap atau bentuk atom-atom

(spray-droplet.) sebelum terbakar berbeda konstruksi dasarnya, yaitu vaporizing

burner dan atomizing burner.

2.2.1 Vaporizing Burner

Burner jenis ini menggunakan panas dari api untuk menguapkan

bahan bakar secara terus menerus. Prinsip penguapan ini dipakai pada

kompor lidah api (blow torch) terlihat pada gambar 2.3, kompor tipe pot,

lampu minyak tanah dan Iain-lain.

Cara kerja kompor lidah api tersebut adalah dengan memanaskan

minyak bakar yang dialirkan ke koil pipa pemanas. Panas didapat dari radiasi

lidah api yang diselubungi oleh koil. Uap bahan bakar yang terbentuk

kemudian disemprotkan oleh nozzle dengan tekanan yang sama dengan

tekanan minyak cair.

Setelah keluar dari nozzle, uap bahan bakar akan bercampur dengan

udara dan terbakar membentuk lidah api (torch).

Lidah api akan berwarna kuning, dan apabila suhu uap bahan bakar

terlalu tinggi maka akan terbentuk nyala api biru yang mempunyai sifat tidak

stabil.

Gambar 2.3 Kompor Lidah Api ( Blow Torch )

(sumber : Tjokrowisastro dan Widodo, Teknik Pembakaran Dasar dan Bahan Bakar, 1990)

Vaporizing burner dibuat dengan kapasitas 30 - 40 l/jam dengan

tekanan bahan bakar 0,5 - 3,5 kg/cm2.

Bahan bakar yang digunakan adalah

minyak tanah (kerosine).

2.2.2 Atomizing Oil Burner

Pada atomizing oil burner bahan bakar diatomisasikan dalam bentuk

spray droplet dengan tekanan 7 - 20 kg/cm2.

atau diatomisasi oleh udara/uap

dengan tekanan 0,1 - 15 kg/cm2.

.

Dari cara atomisasinya maka atomizing oil burner dapat dibedakan

menjadi 4 jenis.

a. Steam air atomizing burner

b. Mechanical/oil pressure atomizing burner

c. Centrifuging /rotary cup atomizing burner

d. High-intensitas burner.

2.3 Pembakaran

Pembakaran adalah serangkaian reaksi-reaksi kimia eksotermal antara bahan

bakar dan oksidan berupa udara yang disertai dengan produksi energi berupa panas

dan konversi senyawa kimia. Pelepasan panas dapat mengakibatkan timbulnya

cahaya dalam bentuk api. Bahan bakar yang umum digunakan dalam pembakaran

adalah senyawa organik, khususnya hidrokarbon dalam fasa gas, cair atau padat.

Pembakaran yang sempurna dapat terjadi jika ada oksigen dalam prosesnya.

Oksigen (O2) merupakan salah satu elemen bumi paling umum yang jumlahnya

mencapai 20.9% dari udara. Bahan bakar padat atau cair harus diubah ke bentuk gas

sebelum dibakar. Biasanya diperlukan panas untuk mengubah cairan atau padatan

menjadi gas. Bahan bakar gas akan terbakar pada keadaan normal jika terdapat udara

yang cukup.

Hampir 79% udara (tanpa adanya oksigen) merupakan nitrogen, dan sisanya

merupakan elemen lainnya. Nitrogen dianggap sebagai pengencer yang menurunkan

suhu yang harus ada untuk mencapai oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran.

Nitrogen mengurangi efisiensi pembakaran dengan cara menyerap panas dari

pembakaran bahan bakar dan mengencerkan gas buang. Nitrogen juga mengurangi

transfer panas pada permukaan alat penukar panas, juga meningkatkan volume hasil

samping pembakaran, yang juga harus dialirkan melalui alat penukar panas sampai

ke cerobong.

Nitrogen ini juga dapat bergabung dengan oksigen (terutama pada suhu nyala

yang tinggi) untuk menghasilkan oksida nitrogen (NOx), yang merupakan pencemar

beracun. Karbon, hidrogen dan sulfur dalam bahan bakar bercampur dengan oksigen

di udara membentuk karbon dioksida, uap air dan sulfur dioksida, melepaskan panas

masing-masing 8.084 kkal, 28.922 kkal dan 2.224 kkal. Pada kondisi tertentu, karbon

juga dapat bergabung dengan oksigen membentuk karbon monoksida, dengan

melepaskan sejumlah kecil panas (2.430 kkal/kg karbon). Karbon terbakar yang

membentuk CO2 akan menghasilkan lebih banyak panas per satuan bahan bakar

daripada bila menghasilkan CO atau asap.

Terdapat bermacam-macam jenis pembakaran yang dapat dijelaskan pada

poin-poin berikut ini :

2.3.1 Complete combustion

Pada pembakaran sempurna, reaktan akan terbakar dengan oksigen,

menghasilkan sejumlah produk yang terbatas. Ketika hidrokarbon yang

terbakar dengan oksigen, maka hanya akan dihasilkan gas karbon dioksida

dan uap air. Namun kadang kala akan dihasilkan senyawa nitrogen dioksida

yang merupakan hasil teroksidasinya senyawa nitrogen di dalam udara.

Pembakaran sempurna hampir tidak mungkin tercapai pada kehidupan nyata.

2.3.2 Incomplete combustion

Pembakaran tidak sempurna umumnya terjadi ketika tidak tersedianya

oksigen dalam jumlah yang cukup untuk membakar bahan bakar sehingga

dihasilkannya karbondioksida dan air. Pembakaran yang tidak sempurna

menghasilkan zat-zat seperti karbondioksida, karbon monoksida, uap air dan

karbon. Pembakaran yang tidak sempurna sangat sering terjadi, walaupun

tidak diinginkan, karena karbon monoksida merupakan zat yang sangat

berbahaya bagi manusia. Kualitas pembakaran dapat ditingkatkan dengan

perancangan media pembakaran yang lebih baik dan optimisasi proses.

2.3.3 Smouldering combustion

Smouldering merupakan bentuk pembakaran yang lambat,

bertemperatur rendah, dan tidak berapi, yang dipertahankan oleh panas ketika

oksigen menyerang permukaan dari bahan bakar pada fasa yang

terkondensasi. Pembakaran ini dapat dikategorikan sebagai pembakaran yang

tidak sempurna. Contoh pembakaran ini adalah inisiasi kebakaran yang

dikarenakan rokok, dan sisa kebakaran hutan yang masih menghasilkan hawa

panas.

2.3.4 Rapid combustion

Rapid combustion merupakan pembakaran yang melibatkan energi

dalam jumlah yang banyak dan menghasilkan pula energi cahaya dalam

jumlah yang besar. Jika dihasilkan volume gas yang besar dalam pembakaran

ini dapat mengakibatkan peningkatan tekanan yang signifikan, sehingga

terjadi ledakan.

2.3.5 Turbulent combustion

Pembakaran yang menghasilkan api yang turbulen sangat banyak

digunakan untuk aplikasi industri, misalnya mesin berbahan bakar bensin,

turbin gas, dll, karena turbulensi membantu proses pencampuran antara bahan

bakar dan pengoksida.

2.4 Stoikiometri Pembakaran

Terdapat dua aspek penting dalam termodinamika kimia pembakaran, yaitu:

Pertama, stoikiometri pembakaran., Dalam stoikiometri kimia pembakaran, hal yang

diinginkan adalah untuk mengetahui secara tepat atau secara stoikiometri jumlah

udara yang harus dipergunakan untuk mengoksidasi bahan bakar. Jika udara yang

masuk lebih besar dari jumlah stoikiometrinya, campuran ini disebut dengan

campuran miskin, sedangkan apabila udara lebih sedikit dari stoikiometri, campuran

ini disebut campuran kaya.

Perbandingan stoikiometri udara-bahan bakar ditetapkan dengan menulis

neraca massa atom dengan asumsi bahwa bahan bakar bereaksi secara sempurna.

Oksigen yang dipergunakan dalam kebanyakan proses pembakaran berasal dari udara

yang umumnya tersusun atas 21% oksigen dan 79% nitrogen (%volume), sehingga

untuk setiap mol oksigen dalam udara terdapat 0.79/0.21 mol N2

atau 3.76 mol

nitrogen. Untuk bahan bakar hidrokarbon CxH

y (Kuo K.K dalam Sunandar 2010).

CxH

y + a(O

2 + 3.76 N

2) xCO

2 + (y/2) H

2O + 3.76 aN

2 .............................. (2.1)

Dimana a= x + (y/4). Sering ditemui permasalahan untuk mendapatkan

pencampuran bahan bakar dengan udara yang diberikan. Dengan demikian udara

diberikan dalam jumlah berlebih untuk memastikan terjadinya pembakaran secara

sempurna, dikenal dengan istilah udara berlebih (excess air), dimana reaksinya dapat

ditulis sebagai

CxH

y + a/ø(O

2 + 3.76 N

2) xCO

2 + (y/2) H

2O + a

5O

2 + 3.76 aN

2 ........................... (2.2)

Dimana a= x + (y/4) dan a5= a(1- ø)/ ø

Kedua, hukum termodinamika I, besarnya energi yang dilepaskan pada saat

reaksi pembakaran terjadi disebut dengan panas pembakaran. Besarnya panas

pembakaran ini sangat tergantung dari jenis bahan bakar yang dipergunakan dan

kondisi proses, isobar, isothermal atau isovol. Secara umum panas pembakaran suatu

reaksi pembakaran dinyatakan dalam panas entalpi, ΔH, dengan satuan kJ/kg atau

kJ/mol.

2.5 Campuran Udara Bahan Bakar (AFR)

Dalam suatu proses pembakaran beberapa hal penting yang perlu

diperhatikan antara lain bahan bakar, udara (oksigen), kalor dan reaksi kimia. Selain

itu perbandingan campuran bahan bakar dan udara memegang peranan penting pula

dalam menentukan hasil proses pembakaran itu sendiri yang secara langsung

mempengaruhi reaksi pembakaran yang terjadi serta hasil keluaran ( produk ) proses

pembakaran.

Ada beberapa metode yang digunakan untuk menghitung rasio campuran

udara dan bahan bakar yaitu :

2.5.1 Rasio Udara Bahan Bakar ( Air Fuel Ratio/AFR)

Metode ini merupakan metode yang paling sering digunakan dalam

mendefinisikan campuran dan merupakan perbandingan antara massa dari

ydara dengan bahan bakar pada suatu titik tinjau. Secara simbolis AFR

dihitung sebagai berikut :

.................................................................. (2.3)

Dimana : ma= massa udara

mf = massa bahan bakar

ma Ma Na AFR = = mf Mf Nf

Jika nilai aktual lebih besar dari nilai AFR, maka terdapat udara yang

lebih banyak dari yang dibutuhkan dalam proses pembakaran dan dikatakan

miskin bahan bakar, sedangkan jika nilai aktual lebih kecil dari AFR

stoikiometri maka tidak cukup terdapat udara dalam sistem dan dikatakan

kaya bahan bakar.

2.5.2 Rasio Bahan Bakar Udara ( Fuel Air Ratio / FAR)

Rasio FAR merupakan kebalikan dari AFR yang dirumuskan sebagai

berikut :

...................................................................... (2.4)

2.5.3 Rasio Ekivalen ( Equivalent Ratio, Φ)

Metode ini juga termasuk metode yang umum digunakan. Rasio

ekivalen didefinisikan sebagai perbandingan antara rasio udara-bahan

bakar/AFR stoikiometrik dengan rasio udara-bahan bakar/AFR aktual atau

juga sebagai perbandingan rasio bahan bakar-udara/FAR aktual dengan rasio

bahan bakar-udara/FAR stoikiometrik.

....................................................................... (2.5)

Φ > 1 terdapat kelebihan bahan bakar dan campurannya disebut campuran

kaya bahan bakar.

Φ < 1 campurannya disebut sebagai campuran miskin bahan bakar.

Φ = 1 merupakan campuran stoikiometrik ( pembakaran sempurna )

mf Mf Nf AFR = = ma Ma Na

AFRS FARa Φ = = AFRa FARs

2.5.4 Udara Berlebih ( Excess Air /XSA )

Dalam proses pembakaran sulit mendapatkan campuran yang

memuaskan antara bahan bakar dengan udara pada proses pembakaran aktual.

Udara perlu diberikan dalam jumlah berlebih untuk memastikan terjadinya

pembakaran secara sempurna semua bahan bakar yang ada.

Udara lebih didefinisikan sebagai udara yang diberikan untuk

pembakaran dalam jumlah yang lebih besar dari jumlah teoritis yang

dibutuhkan bahan bakar. Udara berlebih dapat dideduksi dengan pengukuran

komposisi produk pembakaran dalam keadaan kering. Jika produk merupakan

hasil pembakaran sempurna maka persentase udara lebih dapat dinyatakan

sebagai :

............................... (2.6)

atau

............................. (2.7)

2.6 Api

Api adalah oksidasi cepat terhadap suatu material dalam

proses pembakaran kimiawi, yang menghasilkan panas, cahaya, dan berbagai hasil

reaksi kimia lainnya.

Proses oksidasi yang lebih lambat

seperti pengkaratan atau pencernaan tidak termasuk dalam definisi tersebut. Api

berupa energi berintensitas yang bervariasi dan memiliki bentuk cahaya (dengan

panjang gelombang juga di luar spektrum visual sehingga dapat tidak terlihat oleh

mata manusia) dan panas yang juga dapat menimbulkan asap

( χ O2 ) prod

%XSA =

( χ N2 ) prod / 3,76 ─ ( χ N2 ) prod

( N O2 ) prod

%XSA =

( N N2 ) prod / 3,76 ─ ( N N2 ) prod

Gambar 2.4 Api

Segitiga api mengilustrasikan hubungan antara tiga elemen dasar yang

diperlukan untuk membangkitkan api. Tiga eleman dasar yang dibutuhkan untuk

membangkitkan api adalah senyawa oksigen, bahan bakar yang dapat terbakar dan

mengandung energi, serta sumber api atau sumber panas. Jika salah satu dari ketiga

eleman dasar tersebut telah habis, maka api akan padam, atau reaksi pembakaran

tidak dapat dilanjutkan dengan baik. Ketiga elemen dasar yang dapat mebangkitkan

api tersebut digambarkan di dalam sebuah segitiga, yang sangat umum dikenal

sebagai segitiga api. Berikut ini akan disajikan gambar segitiga api.

Gambar 2.5 Segitiga Api

Sumber api atau sumber panas, pada awalnya disediakan atau didapatkan dari

sumber di luar sistem pembakaran, misalnya dari korek api, kilat ketika hujan,

percikan listrik, dan sumber-sumber api lainnya. Panas yang didapatkan dari luar

sistem tersebut akan mulai memutuskan ikatan kimia di dalam bahan bakar, yang

Panas dalam jumlah

yang cukup untuk

memulai penyalaan

pada umumnya merupakan senyawa organik. Pemutusan awal ikatan kimia di dalam

bahan bakar merupakan reaksi yang eksoterm atau menghasilkan energi panas.

Energi panas yang dihasilkan dari pemutusan awal tersebut akan digunakan sebagai

energi untuk pemanasan ikatan kimia berikunya di dalam bahan bakar. Api menyala

ketika panas yang dihasilkan dari pemutusan ikatan kimia di dalam bahan bakar

dapat digunakan seterusnya untuk memutuskan ikatan-ikatan kimia lain di dalam

bahan bakar. Oleh karena itu, sumber panas hanya merupakan inisiator terbentuknya

api. Setelah proses penyalaan api, sumber panas tidak lagi dibutuhkan, melainkan api

dari reaksi pembakaran akan menghasilkan panas yang dapat digunakan oleh

manusia untuk menunjang proses-proses yang akan dilakukan.

Bahan bakar pada umumnya berupa senyawa organik. Senyawa organik

merupakan senyawa yang mengandung unsur-unsur berupa karbon (C), hidrogen (H)

dan oksigen (O). Reaksi oksidasi terhadap senyawa organik pada umumnya

merupakan reaksi pemutusan rantai ikatan pada senyawa organik. Pemutusan ikatan

pada rantai senyawa organik pada umumnya menghasilkan panas. Pada proses

pembakaran, oksigen yang berperan sebagai oksidator akan bergabung, mengikat

unsur-unsur C dan H yang putus akibat energi panas dari proses pembakaran. Api

akan padam jika salah satu dari ketiga elemen dasar tidak lagi tersedia. Prinsip

segitiga api ini banyak digunakan sebagai prinsip dasar untuk menyalakan atau

memadamkan api.

2.7 Tipe Nyala Api

Gambar 2.6 menunjukkan tipe nyala api yang berbeda dari sebuah combustor

atau burner. Perbedaan tersebut disebabkan oleh semprotan bahan bakar dan suplai

oksigen atau udara yang berbeda. Pada gambar 2.6 (no 1) paling kiri kondisi

campuran kaya bahan bakar tanpa proses pencampuran awal udara-bahan bakar yang

memadai, menghasilkan yellow sooty diffusion flame. Secara bertahap ke arah kanan

proses penyemprotan bahan bakar dan pencampuran udara-bahan bakar lebih baik,

menghasilkan campuran miskin bahan bakar yang sudah tercampur sempurna dengan

udara (fully pre-mixed) menghasilkan pembakaran dan nyala api yang jauh lebih baik

dan tanpa soot (jelaga, karbon halus sisa pembakaran tidak sempurna).

Gambar 2.6 Nyala Api Dari Burner

(sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Flame)

Diffusion flame adalah nyala api yang dihasilkan oleh diffusion combustion,

yaitu reaksi bahan bakar dan oksigen yang tanpa pencampuran awal yang baik. Pada

spray combustion, ini bisa disebabkan oleh butiran-butiran droplet bahan bakar hasil

semburan/semprotan/injeksi yang terlalu besar, menghasilkan pembakaran yang

terjadi pada sisi luar butiran bahan bakar menuju ke dalam yang berlangsung secara

lambat. Pre-mixed flame adalah nyala api yang dihasilkan oleh reaksi bahan bakar

dan oksigen yang telah mengalami pencampuran awal yang baik. Sebuah nyala api

umumnya merupakan campuran antara diffusion dan pre-mixed flame karena ada

bagian tertentu nyala api dimana udara dan bahan bakar tercampur dengan baik dan

pada bagian lain tercampur secara tidak memadai.

Gambar 2.7 Nyala Api pada kompor pembakar jenazah

(Sumber : Dokumentasi pribadi, 2014)

Karakteristik geometri semprotan (spray) bahan bakar ditunjukkan dalam

Gambar 2.8. Karakteristik ini penting untuk dipahami agar sesuai dengan tujuan

penggunaan sistem pembakaran. Semakin tinggi tekanan injeksi maka butiran

droplet yang dihasilkan semakin halus dan dalam konteks pembakaran akan

menghasilkan pembakaran yang lebih baik karena droplet bahan bakar bisa

bercampur dengan baik dengan udara sebelum terbakar

Gambar 2.8 Karakteristik Semprotan

2.7.1 Klasifikasi Nyala api.

Dalam bidang teknik pembakaran terdapat berbagai macam jenis

katagori nyala. Jika di tinjau dari metode pencampuran reaktan nyala api

digolongkan menjadi dua jenis, yaitu nyala api premix dan nyala api difusi.

Nyala api premix (Premixed Flame) adalah nyala api dimana bahan

bakar dan udara bercampur di dalam burner sebelum di alirkan ke nozzle dan

mulai dibakar, sedangkan nyala api difusi adalah nyala api dimana bahan

bakar dan udara pada awalnya terpisah. Aliran bahan bakar yang keluar dari

ujung nozzle akan bercampur dengan udara lingkungan secara difusi.

2.7.2 Stabilitas Nyala Api

Kestabilan nyala api dapat dinyatakan dari berbagai macam parameter

antara lain :

a. Batas Mampu Nyala ( Limits of Flammability)

Dalam kenyataan terjadinya nyala api dapat tercapai jika

tercapai campuran oksidator dan bahan bakar yang mendukung. Ada

kisaran campuran bahan dan oksidator yang menyebabkan nyala api.

Kisaran itu yaitu kisaran batas bawah mampu nyala dan batas atas

mampu nyala atau lebih dikenal dengan istilah lower dan upper

flammability limits. Berikut ini tabel batas mampu nyala dari

beberapa bahan bakar.

Tabel 2.1 Batas Mampu Nyala Bahan Bakar

b. Flashback

Flashback terjadi ketika kecepatan pembakaran lebih cepat

daripada kecepatan campuran udara-bahan bakar sehingga nyala api

merambat kembali ke dalam tabung pembakar. Fenomena ini kadang

disebut juga back fire atau light back. Flashback tidak hanya

mengganggu, tetapi juga dari sisi keamanan bisa menjadi berbahaya.

Fenomena flashback berhubungan dengan kecepatan nyala

laminar lokal dan kecepatan aliran lokal. Flashback secara umum

merupakan kejadian sesaat jika aliran bahan bakar dikurangi atau ditutup.

Ketika kecepatan nyala lokal melebihi kecepatan aliran lokal,

perambatan nyala menjauh melalui tabung. Saat aliran bahan bakar

dihentikan, nyala akan membalik atau flashback.

c. Lift-off

Lift-off adalah kondisi di mana nyala api tidak menyentuh

permukaan mulut tabung pembakar, tetapi agak stabil pada jarak tertentu

dari tabung pembakar. Sama seperti halnya flashback, fenomena lift-off

juga berhubungan dengan kecepatan nyala api laminar lokal dan

kecepatan aliran lokal yang sebanding. Fenomena nyala api terangkat

(lift-off) sangat tergantung pada nyala api lokal dan sifat aliran dekat

ujung (mulut) tabung pembakar.

Apabila kecepatan aliran cukup rendah, ujung bawah nyala api

berada sangat dekat dengan ujung tabung pembakar. Jika kecepatan

dinaikkan, maka sudut kerucut nyala turun sesuai dengan kondisi dan

ujung nyala bergeser sedikit ke bawah. Dengan meningkatkan kecepatan

aliran hingga tercapai kecepatan kritis, ujung nyala akan meloncat ke

posisi jauh dari ujung (mulut) pembakar dan nyala dikatakan terangkat.

Kondisi nyala terangkat inilah yang dinamakan sebagai lift-off, dan jika

kecepatan aliran terus dinaikkan, maka nyala akan padam dan kondisi ini

tidak diinginkan.

d. Blow-off

Blow-off merupakan suatu keadaan di mana nyala api padam

akibat dari batas kecepatan aliran lebih besar dari laju nyala atau

kecepatan pembakaran. Kondisi seperti ini juga sangat dihindari.

e. Lift-up

Lift-up adalah kondisi saat pangkal nyala api terlihat berpindah

dari sebelumnya pada ujung burner menuju benda penghalang. Pada

pembakaran premix kondisi lift-up terjadi pada pembakaran yang miskin

bahan bakar. Jenis material benda penghalang mempengaruhi temperatur

dan besarnya AFR untuk terjadinya lift-up. Hal ini berhubungan dengan

laju kehilangan kalor benda penghalang seperti pada kondisi flame

stabilized by a large bluff body.

2.8 Atomisai (Pengabutan) Cairan

Proses pembuatan butiran cairan di dalam fase gas disebut dengan atomisasi.

Tujuan atomisasi adalah meningkatkan luas permukaan cairan dengan cara

memecahkan butiran cairan menjadi banyak butiran kecil. Proses atomisasi dimulai

dengan mendorong cairan melalui sebuah nozzle. Energi potensial cairan (diukur

sebagai tekanan cairan untuk nozzle hidrolik atau tekanan udara dan cairan untuk

nozzle pneumatik) dengan bantuan geometri nozzle menyebabkan cairan diubah

menjadi bongkahan-bongkahan kecil. Bongkahan ini selanjutnya pecah menjadi

pecahan yang sangat kecil yang biasanya disebut dengan butir (drop), butiran

(droplet), atau partikel cairan.

Setiap semburan (spray) menghasilkan suatu rentang besar butir, rentang ini

dinyatakan sebagai distribusi besar butir (drop size distribution). Distribusi besar

butiran ini tergantung pada jenis nozzle dan sangat bervariasi untuk setiap jenisnya.

Faktor-faktor lain yang mempengaruhi besar butir adalah sifat-sifat fisik cairan, dan

kondisi operasi.

Ada berbagai faktor yang mempengaruhi ukuran dari butiran (droplet).

Diantara faktor-faktor tersebut adalah sifat-sifat cairan, seperti tegangan permukaan,

viskositas, dan kerapatan.

2.8.1 Tegangan permukaan

Tegangan permukaan cenderung untuk menstabilkan cairan,

mencegah cairan menjadi butiran-butiran yang lebih kecil. Cairan dengan

ketegangan permukaan yang lebih tinggi cenderung memiliki ukuran rata-rata

tetesan yang lebih besar pada atomisasi.

2.8.2 Viskositas

Viskositas fluida memiliki pengaruh yang sama pada ukuran butiran

droplet seperti pada tegangan permukaan. Viskositas menyebabkan fluida

melawan agitasi, cenderung untuk mencegah pemecahan cairan dan

mengarah ke ukuran droplet yang rata-rata lebih besar. Gambar 2.9

menunjukkan hubungan antara viskositas dan ukuran droplet ketika atomisasi

terjadi.

Gambar 2.9. Hubungan antara viskositas dan ukuran droplet

(sumber : Mada Hunter Pardede, http://fateta.ipb.ac.id/index.php/View-document/66-MADA-

HUNTER-PARDEDE-F14060138.pdf)

2.8.3 Densitas

Densitas menyebabkan cairan mempertahankan akselerasi. Densitas

serupa dengan sifat-sifat baik tegangan permukaan dan viskositas, lebih

tinggi cenderung menghasilkan ukuran tetesan yang rata-rata lebih besar.

Pada proses pembuatan butiran cairan di dalam fase gas, dalam hal ini

densitas gas jauh lebih kecil dari densitas cairan. Sehingga mekanisme

formasi butiran jauh berbeda untuk perbedaan densitas yang rendah, terutama

pada kecepatan tinggi. Pengabutan banyak digunakan untuk keperluan-

keperluan pengabutan bahan bakar, pembuatan produk berbentuk granular

(bongkahan), operasi perpindahan massa, dan pelapisan permukaan

(pengecatan, dan lain-lain).

Mekanisme atomisasi dilihat dari fluida kerja dapat dibagi atas

atomisasi hidrolik dan pneumatik.

a. Atomisasi hidrolik

Pada atomisasi hidrolik, atomisasi terjadi karena tekanan cairan atau gaya

gravitasi pada cairan yang keluar pada mulut nozzle dan pecah pada waktu jet

berbentuk lembaran.

b. Atomisasi pneumatik

Pada atomisasi pneumatik, atomisasi terjadi sebagai akibat saling aksi

antara cairan dengan udara yang berkecepatan tinggi. Gaya gesek antara

cairan dengan udara menyebabkan terdisintegrasinya cairan menjadi butiran.

Jika ditinjau proses pencampuran dengan udara dengan cairan, nozzle

pneumatik dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu jenis pencampuran dalam

dan pencampuran luar.

2.9 Definisi Bahan Bakar

Bahan bakar ( fuel ) merupakan suatu bahan ( material ) yang di konsumsi

untuk menghasilkan energi. Bahan bakar didefinisikan sebagai senyawa kimia,

terutama tersusun atas karbon dan atau hydrogen, yang bila direaksikan dengan

oksigen pada tekanan dan suhu tertentu akan menghasilkan produk berupa gas dan

sejumlah energi panas. Bahan bakar diklasifikasikan menurut kondisi fisiknya yaitu

bahan bakar padat, cair, dan gas.

2.10. Minyak Solar

Solar adalah hasil dari pemanasan minyak bumi antara 250-340°C, dan

merupakan bahan bakar mesin diesel. Solar tidak dapat menguap pada suhu tersebut

dan bagian minyak bumi lainnya akan terbawa ke atas untuk diolah kembali.

Umumnya, solar mengandung belerang dengan kadar yang cukup tinggi. Kualitas

minyak solar dinyatakan dengan bilangan setana. Angka setana adalah tolak ukur

kemudahan menyala atau terbakarnya suatu bahan bakar di dalam mesin diesel. Saat

ini, Pertamina telah memproduksi bahan bakar solar ramah lingkungan dengan merek

dagang Pertamina DEX© (Diesel Environment Extra). Angka setana DEX dirancang

memiliki angka setana minimal 53 sementara produk solar yang ada di pasaran

adalah 48. Bahan bakar ramah lingkungan tersebut memiliki kandungan sulfur

maksimum 300 ppm atau jauh lebih rendah dibandingkan solar di pasaran yang

kandungan sulfur maksimumnya mencapai 5000 ppm