Makalah Pembakaran Difusi [PDF]

Citation preview

MAKALAH PEMBAKARAN DIFUSI



Disusun oleh



: Lutvin Susdiawan Pratama



NRP



: 1121600032



Kelompok



: Proses Pembakaran



PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA 2018



1



Kata Pengantar Assalamualaikum Warahmatullahiwabarakatuh Alhamdullilah wasyukurillah. Puji dan syukur dipanjatkan kepada kehadiran Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan bimbingannya selama ini. Shalawat serta salam tidak lupa tercurah kepada baginda nabi Muhammad SAW, keluarga, dan para sahabatnya, serta pelanjut risalahnya yang telah berjuang semata-mata untuk menyiarkan ajaran dan nilai-nilai islam kepada umatnya. Makalah Motor Bakar Torak ini berjudul “Pembakaran Difusi” secara garis besar, makalah ini berisi tentang motor bakar bermesin diesel dan bensin, selain itu juga berhubungan dengan pembentukan campuran saat pembakaran pada motor diesel dan bensin. Tujuan dibuatnya makalah ini adalah untuk memenuhi menambah wawasan dan juga untuk menambah komponen nilai tugas mata kuliah Motor Bakar Torak. Terakhir, sangat besar harapan saya sebagai penulisan makalah ini dapat membuka pemikiran pembaca tentang Pembentukan Campuran dan Pembakaran pada Motor Bakar. Disadari pula bahwa dalam hasil penulisan ini masih terdapat kekurangan, baik dalam hal yang mendasar hingga yang lebih spesifik. Oleh sebab itu kami terbuka terhadap semua kritik dan saran bahkan bantahan yang relevan terhadap hasil penulisan ini. Semoga makalah ini dapat bermanfaat baik untuk kami pribadi maupun untuk pembaca sekalian.



Wassalamualaikum Warahamtullahiwabarakatuh



2



DAFTAR ISI



Kata Pengantar ................................................................................................................2 Daftar Isi .........................................................................................................................3 1.1 Pembakaran Difusi ....................................................................................................4 1.2 Proses Difusi dan Osmosis Di Dalam Sel .................................................................6 1.3 Sistem Reaksi Difusi .................................................................................................8 1.4 Persamaan Reaksi Difusi Satu Komponen ..............................................................8 1.5 Langkah Pembakaran ...............................................................................................9 1.6 Campuran Ideal Udara dan Bahan Bakar Pada Motor Bakar ..................................10 Penutup ...........................................................................................................................23 Daftar Pustaka .................................................................................................................24



3



1.1 Pembakaran Difusi Pembakaran adalah proses lepasnya ikatan-ikatan kimia lemah bahan bakar akibat pemberian energi tertentu dari luar menjadi atom-atom yang bermuatan dan aktif sehingga mampu bereaksi dengan oksigen sehingga membentuk ikatan molekul-molekul yang kuat yang mampu menghasilkan cahaya dan panas dalam jumlah yang besar (Wardana,2008). Sebuah api / pembakaran dalam proses terjadinya membutuhkan tiga unsur utama, yaitu : panas, bahan bakar dan agen oksidator (biasanya oksigen). Api dapat dicegah atau dipadamkan 2 dengan menghapus / menghilangkan salah satu unsur dari tiga unsur utama yang ada dalam ilustrasi segitiga api tersebut. Pembakaran difusi adalah proses pembakaran dimana bahan bakar dan udara sebagai pengoksida tidak bercampur secara mekanik, melainkan dibiarkan bercampur secara alami melalui proses difusi dalam ruang bakar atau proses pembakaran (Wardana, 2008). Contoh dari non premix adalah lilin. pembakaran secara premixed adalah pembakaran 2 dimana bahan bakar dan udara sudah bercampur terlebih dahulu secara mekanik sebelum terjadi pembakaran (wardana, 2008). Pembakaran secara premixed ini membutuhkan perbandingan antara udara dan bahan bakar (AFR) dalam jumlah tertentu. Api yang ditimbulkan oleh pembakaran premixed sangatlah besar sebab terdapat 2 api yaitu api premixed sendiri dan terdapat juga api difusi. Namun kelemahan dari api premixed ini sering terjadi flash back yang mana api akan merambat ke dalam ruang pencampuran mekanik yang menyebabkan kebakaran. Sehingga tipe api ini rawan terjadi kebakaran, apabila terjadi kebakaran pada api tipe ini lebih susah untuk di padamkan. AFR adalah perbandingan jumlah mol udara terhadap jumlah mol bahan bakar. Nilai ini sangat berpengaruh pada jumlah udara yang akan disuplai untuk mereaksikan jumlah tertentu dari bahan bakar. Apabila bahan bakar dan udara bercampur secara seimbang atau dengan kata lain udara yang di sediakan untuk membakar semua bahan bakar sehingga bahan bakar tidak ada lagi yang tidak terbakar.



4



Gambar 1.1.1 Pembakaran Difusi dan Premix Difusi yang paling sering terjadi adalah difusi molekuler. Difusi ini terjadi jika terbentuk perpindahan dari sebuah lapisan (layer) molekul yang diam dari solid atau fluida. Ada



beberapa



faktor



yang



memengaruhi



kecepatan



difusi,



yaitu.



Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehingga kecepatan difusi semakin tinggi. 



Ketebalan membran. Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi.







Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya.







Jarak. Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya.







Suhu, semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih



cepat. Maka, semakin cepat pula kecepatan difusinya. Dalam perkembangan teknologi yang terjadi saat ini banyak sekali inovasi baru yang tercipta khususnya di dalam dunia otomotif. Dalam perkembanganya banyak yang tidak mengetahui bahkan tidak mengerti bagaimana prinsip dasar kerja dari sebuah mesin. Pada mesin diesel, bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar pada akhir langkah kompresi. Sebelumnya udara yang dihisap telah dikompresi dalam ruang bakar sampai tekanan dan temperatur menjadi naik. Naiknya tekanan dan temperatur mengakibatkan bahan



bakar



menyala dan terbakar sendiri. Untuk memperoleh tekanan kompresi yang tinggi saat putaran mesin rendah, banyaknya udara yang masuk ke dalam silinder harus besar tanpa menggunakan throttle valve untuk membatasi aliran dari udara yang dihisap. Dengan demikian dalam sebuah mesin diesel, output mesinnya dikontrol oleh pengontrol banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan. Berbeda dengan mesin bensin, bagian terpenting saat pemeliharaan pada mesin bensin yaitu perbandingan udara dan bahan bakar dari campuran udara dan bahan bakar, besarnya campuran yang masuk, apakah telah memadai kompresinya, apakah ada atau tidak



5



kemampuan pengapiannya dan juga apakah saat pengapiannya tepat. Sementara dalam mesin diesel, kompresi adalah bagian yang paling



penting dalam pemeliharaan. Penggunaan



perbandingan kompresi yang tinggi dan bahan bakar dengan titik bakar yang rendah akan memperbaiki kemampuan terbakarnya bahan bakar. Banyaknya udara yang masuk ke silinder pada mesin diesel memiliki pengaruh besar terhadap terjadinya pembakaran sendiri (selfignition) yang dapat menentukan output.



Difusi dan biologi  Dalam mengambil zat-zat nutrisi yang penting dan mengeluarkan zat-zat yang tidak diperlukan, sel melakukan berbagai jenis aktivitas, dan salah satunya adalah difusi. Ada dua jenis difusi yang dilakukan, yaitu difusi biasa dan difusi khusus.  Difusi biasa terjadi ketika sel ingin mengambil nutrisi atau molekul yang hydrophobicatau tidak berpolar / berkutub. Molekul dapat langsung berdifusi ke dalam membran plasma yang terbuat dari phospholipids. Difusi seperti ini tidak memerlukan energi atau ATP [Adenosine Tri-Phosphate].  Difusi khusus terjadi ketika sel ingin mengambil nutrisi atau molekul yang hydrophilicatau berpolar dan ion. Difusi seperti ini memerlukan protein khusus yang memberikan jalur kepada partikel-partikel tersebut ataupun membantu dalam perpindahan partikel. Hal ini dilakukan karena partikel-partikel tersebut tidak dapat melewati membran plasma dengan mudah. Protein-protein yang turut campur dalam difusi khusus ini biasanya berfungsi untuk spesifik partikel.



1.2 Proses Difusi dan Osmosis Didalam Sel



l) Mekanisme difusi Difusi merupakan proses perpindahan atau pergerakan molekul zat atau gas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Difusi melalui membran dapat berlangsung melalui tiga mekanisme, yaitu difusi sederhana (simple difusion),d ifusi melalui saluran yang terbentuk oleh protein transmembran (simple difusion by chanel formed), dan difusi difasilitasi (fasiliated difusion). Difusi sederhana melalui membrane berlangsung karena molekul -molekul yang berpindah atau bergerak melalui membran bersifat larut dalam lemak (lipid) sehingga dapat menembus



6



lipid bilayer pada membran secara langsung. Membran sel permeabel terhadap molekul larut lemak seperti hormon steroid, vitamin A, D, E, dan K serta bahan-bahan organik yang larut dalam lemak, Selain itu, memmbran sel juga sangat permeabel terhadap molekul anorganik seperti O,CO2, HO, dan H2O. Beberapa molekul kecil khusus yang terlarut dalam serta ion-ion tertentu, dapat menembus membran melalui saluran atau chanel. Saluran ini terbentuk dari protein transmembran, semacam pori dengan diameter tertentu yang memungkinkan molekul dengan diameter lebih kecil dari diameter pori tersebut dapat melaluinya. Sementara itu, molekul – molekul berukuran besar seperti asam amino, glukosa, dan beberapa garam – garam mineral , tidak dapat menembus membrane secara langsung, tetapi memerlukan protein pembawa atau transporter untuk dapat menembus membrane. Proses masuknya molekul besar yang melibatkan transforter dinamakan difusi difasilitasi.



Gambar 1.2 Proses Mekanisme Pembakaran Difusi



7



2) Mekanisme Difusi dan Difasilitasi Difusi difasiltasi (facilitated diffusion) adalah pelaluan zat melalui rnembran plasrna yang melibatkan protein pembawa atau protein transforter. Protein transporter tergolong protein transmembran yang memliki tempat perlekatan terhadap ion atau molekul vang akan ditransfer ke dalam sel. Setiap molekul atau ion memiliki protein transforter yang khusus, misalnya untuk pelaluan suatu molekul glukosa diperlukan protein transforter yang khusus untuk mentransfer glukosa ke dalam sel. Protein transporter untuk grukosa banyak ditemukan pada sel-sel rangka, otot jantung, sel-sel lemak dan sel-sel hati, karena sel – sel tersebut selalu membutuhkan glukosa untuk diubah menjadi energy.



1.3 Sistem Reaksi Difusi sistem reaksi-difusi adalah model matematika yang mendeskripsikan bagaimana konsentrasi dari satu atau lebih substansi terdistribusi dalam ruang berubah karena pengaruh dua proses: reaksi kimia lokal dimana substansi diubah menjadi yang lain, dan difusi yang



menyebabkan



substansi



menyebar



dalam



ruang.



Sebagaimana deskripsi ini mengimplikasikan, sistem reaksi-difusi secara alami diterapkan di kimia. Akan tetapi, persamaan reaksi-difusi dapat juga mendeskripsikan proses dinamis non-kimiawi.



Contoh-contoh



ditemukan



di biologi, geologi dan fisika serta ekologi.



Secara matematis, sistem reaksi-difusi memiliki bentuk semi-linier persamaan diferensial parsial parabola. Persamaan tersebut dapat direpresentasi dalam bentuk umum dimana masing-masing komponen vektor q(x,t) mewakili konsentrasi dari satu. Substansi adalah matriks diagonal koefisien difusi dan R memperhitungkan seluruh reaksi lokal. Solusi persamaan reaksi-difusi menunjukkan jangkauan yang luas perilaku, mencangkup pembentukan gelombang



menjalar dan



fenomena



seperti-gelombang



sebagaimana pembentukan pola organisasi diri yang lain seperti strip, heksagonal atau lebih banyak struktur ruwet seperti soliton disipatif.



8



1.4 Persamaan reaksi-difusi satu komponen Persamaan reaksi-difusi yang paling sederhana memperlakukan konsentrasi usubstansi tunggal dalam satu dimensi ruang, uga dirujuk sebagai persamaan KPP (KolmogorovPetrovsky-Piscounov). [1] Jika suku reaksi hilang, maka persamaan menunjukkan proses difusi



murni.



Persamaan



terkait



adalah persamaan



panas.



Pilihan R(u)=u(1-u)



menghasilkan persamaan Fisher yang pada awalnya digunakan untuk mendeskripsikan penyebaran populasi biologi, [2] persamaan Newell-Whitehead-Segel dengan R(u) = u(1u²) mendeskripsikan konveksi Rayleigh-Benard, [3][4] persamaan Zeldovichyang lebih umum dengan R(u) = u(1-u)(u-α) dan 0