Perbandingan Campuran Bahan Bakar Mesin Diesel Kapal Niaga

Perbandingan campuran

Campuran antara bahan bakar dan udara biasa disebut “campuran”saja, sedangkan perbandingan berat udara dan bahan bakar dalam campuran dinamakan “perbandingan campuran” atau ”perbandingan udara-bahan bakar”. Dalam proses pembakaran sempurna bahan bakar, hidrokarbon, C akan terbakar menjadi CO2 dan H akan menjadi H2O. Pengertian perbandingan campuran stoikiometrik atau perbandingan campuran teoritis atau perbandingan campuran sempurna kimia adalah perbandingan dari berat minimum udara terhadap berat bakar, sedangkan yang dimaksud dengan perbandingan kelebihan udara atau faktor kelebihan udara adalah perbandingan campuran terhadap perbandingan campuran stoikiometrik.

Jika faktor kelebihan udara bertambah kecil maka ini menandakan bahan bakar yang dipakai terlalu banyak atau kekurangan udara. Batas terendah dari faktor kelebihan udara ditentukan oleh batas asapnya. Hal tersebut tergantung pada jenis ruang bakar yang dipergunakan. Jadi batas faktor kelebihan udara dapat berbeda-beda tetapi boleh dikatakan tidak pernah lebih rendah dari 1,1. Meskipun terdapat udara yang berlebihan tetapi asap hitam juga dapat terjadi dan hal ini menunjukkan bahwa pencampuran dengan pusaran tidak dapat berlangsung dengan baik. Sedangkan pada motor bensin faktor kelebihan udara lebih rendah dari1,0 sehingga meskipun efisiensi termalnya turun, tekanan efektif rata-ratanya bisa diperbesar. Tekanan maksimumnya masih rendah daripada motor diesel karena perbandingan kompresinya rendah. Oleh karena itu, motor bensin tidak memerlukan komponen-komponen yang terlalu kuat sehingga dapat dibuat lebih ringan daripada motor diesel dengan daya yang sama. Setiap butir bahan bakar yang terjadi setelah penyemprotan dikelilingi oleh lapisan campuran dengan faktor kelebihan udara = 0 sampai tak terhingga. Ditempat-tempat dengan faktor kelebihan udara yang terlalu kecil akan terjadi angus sebagai akibat dekompresi termal.

Beberapa harga perbandingan campuran teoritis

Disini akan dicoba menetapkan perbandingan campuran teoritis dari suatu bahan bakar ringan. Contoh 1 : Misalkan bahan bakar itu adalah senyawa hidrokarbon yang terjadi dari 86 % berat C dan 14 % berat H. Berat atom C adalah 12 dan Atom H adalah 1,008. Maka persamaan pembakarannya adalah C + O2 = CO2 dan 2H2 + O2=2H2O

Ini berarti untuk membakar 12 kg C diperlukan 1kmol O2 dan untuk membakar 4,032 kg H diperlukan 1 kmol O2. Volume 1 kmol gas apapun pada kondisi standart 00C dan 760 mmHg adalah 22,41 m3 atau biasa ditulis 22,41Nm3. Contoh 2 : Misalkan udara terdiri atas 21 % volume O2 dan 79 % volume N2 maka volume minimum udara yang diperlukan untuk membakar sempurna bahan bakar tersebut di atas adalah (0,8600 :12) + (0,14 :4,032) x 22,41 x (100 : 21) = 11,35 Nm3/kg Oleh karena berat 1 Nm3 adalah 1,293 kg,maka : Perbandingan campuran teoritis =11,35 x 1,293 = 14,68 kg udara/kg bahan bakar.

Contoh 3 : Jika bahan bakar hidrokarbon terdiri dari 85% berat C dan 15% berat H maka perbandingan campuran teoritisnya adalah 14,90. Oleh karena perbandingan campuran akan tergantung dari jenis bahan bakarnya ,kirakira berkisar antara 14 dan 15. Motor diesel biasanya bekerja pada campuran antara 40 dan 50 atau lebih besar.

Batas asap

Jika butir-butir bahan bakar yang terjadi karena penyemprotan terlalu besar dan butiran tersebut mengumpul menjadi satu akan menyebabkan dekomposisi. Dekomposisi ini akan menyebabkan terbentuknya karbon– karbon padat (angus). Jika angus yang terjadi terlalu banyak maka gas yang keluar dari mesin berwarna hitam dan mengotori udara.

Warna gas buang yang keluar digolongkan menjadi dua, yaitu warnanya hitam atau abu-abu. Dengan mengetahui warna gas buang yang keluar sangat mempengaruhi dalam penentuan daya motor diesel. Komponen gas buang yang membahayakan adalah asap hitam (angus), hidrokarbon yang tak terbakar (UHC), karbon monoksida (CO), oksida nitrogen(NO) dan NO2.

Dari beberapa komponen gas buang membahayakan tadi hanya 2 saja yang dikategorikan sangat berbahaya yaitu:

? Asap hitam

Asap hitam sangat berbahaya karena mengeruhkan udara sehingga mengganggu pandangan dan kemungkinan mengandung karsinogen.

? NO

NO terjadi karena adanya reaksi N2 dan O2 pada temperatur tinggi kirakira diatas 2.000 0C. Penguraian N2 dan O2 juga sangat lambat walaupun pada temperatur yang tinggi. Hal tersebut dalam satu siklus pembakaran tidak akan selesai dalam waktu yang singkat. NO merupakan gas yang sangat berbahaya dan dapat mengganggu saraf pusat. Jika di udara mengandung NO dan UHC sinar matahari akan menyebabkan terbentuknya kabut asap foto kimia yang menjadikan polusi udara yang parah.

Disamping gas berbahaya di atas ada beberapa hal yang sangat mengganggu walaupun sifatnya sementara yaitu :

? Asap putih (hal ini terjadi karena kabut bahan bakar atau minyak pelumas yang terbentuk saat start dingin).

? Asap biru (terjadi karena adanya bahan bakar yang tidak terbakar secara sempurna pada saat pemanasan mesin.

? Bau yang tidak sedap.

? Sebaiknya jangan menggunakan kadar belerang yang tinggi karena akan menyebabkan SO2 di dalam gas buang.