Pengaruh Rasio Equivalen Terhadap Adiabatic Flame Combustion

Dalam kondisi ketidakberadaan interaksi kerja dan berbagai perubahan energi kinetik ataupun energi potensial, energi kimia yang dilepaskan selama proses pembakaran semuanya hilang sebagai panas ke lingkungan atau digunakan secara internal untunk meningkatkan temperature dari produk pembakaran. Semakin kecil panas yang hilang, semakin besar temperature meningkat. Dalam suatu kasus khusus saat tidak ada panas yang hilang ke lingkungan (Q = 0), temperature dari produk mencapai kondisi maksimum. Kondisi inilah yang disebut adiabatic flame atau adiabatic combustion temperature dari reaksi (Gambar 1).

 

Gambar 1. Temperatur pada suatu ruang bakar menjadi maksimum ketika pembakaran selesai dan tidak ada panas yang lepas ke lingkungan (Q = 0).

Berikut ini pengaruh rasio ekuivalen terhadap adiabatic flame combustion dengan bahan bakar methane (CH₄) dengan rasio molar nitrogen/oksigen sebesar 3,76. Variasi rasio ekuivalen antara 0,5 – 1,5. Kondisi pengaturan dari perhitungan adiabatic flame temperature ditunjukkan pada gambar 2.

 

Gambar 2. Kondisi perhitungan adiabatic flame temperature (sumber : http://elearning.cerfacs.fr/combustion/tools/adiabaticflametemperature/index.php)

  

Grafik hasil perhitungan pada web http://elearning.cerfacs.fr ditunjukkan oleh gambar 3.

 

Gambar 3. Grafik hubungan antara variasi rasio ekuivalen terhadap adiabatic flame temperature

Dari grafik pada gambar 3 diatas dapat terlihat bahwa titik ekstrim pengaruh rasio ekuivalen ( ø ) terhadap terjadi pada campuran reaksi stoikiometri (ø = 1). Hal ini terjadi karena pada reaksi stoikiometri terjadi pembakaran sempurna, sehingga hasil pembakaran hanya CO₂, H₂O dan N₂. Selain itu reaksi pembakaran stoikiometri menyebabkan nilai maksimum adiabatic flame temperature karena sejumlah oxidizer berada pada jumlah yang pas/cukup untuk dengan sempurna membakar sejumlah bahan bakar (dalam hal ini CH₄). Reaksi pembakaran sempurna dari metana pada kondisi udara atmosfer adalah sebagai berikit :

CH₄ + 2 (0₂ + 3,76 N₂) CO₂ + 2 H₂O + 7,52 N₂

Sedangkan pada ø < 1, terjadi kekurangan bahan bakar (lean mixture) sehingga pada hasil akhir akan terdapat juga excess air. Sementara pada reaksi pembakaran ø > 1, terjadi kondisi rich mixture yang ditandai dengan kehadiran produk pembakaran berupa CO dan H2. Hal ini mengakibatkan variabel yang tidak diketahui lebih banyak daripada persamaan yang ada.