Saturated liquid 1 Metana
3
2 Karbon dioksida
Oksigen 21% Air
Nitrogen 79% Oksigen
Sat. vapor Nitrogen
CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O
M 25 kgmol 100 kgmol
R 25 kgmol 50 kgmol 25 kgmol 50 kgmol
S 0 kgmol 50 kgmol 25 kgmol 50 kgmol
Neraca Massa Boiler
1 2
X Massa(kg) X Massa (kg) X Massa (kg)
CH4 16 1 400
O2 32 0,23301 3200 0,113207547 1600
N2 28 0,76699 10533,33 0,745283019 10533,33
CO2 44 0,077830189 1100
H2O 18 0,063679245 900
Total 1 400 1 13733,3333 1 14133,33333
Data dari Appendix Himmeblau 8th ed
CH4 16 -74,84 -890,4 950 14054 879
O2 32 0 790 9970 732
N2 28 0 786 9627 728
CO2 44 -393,51 986 13807 912
H2O 18 -241,826 905 11326 837
Pada sebuah boiler, 400 kg metana dibakar untuk menghasilkan steam. Pembakaran dilakukan pada tekanan konstan dan 100% excess udara. Udara dan gas metana masuk kedalam boiler pada suhu 27°C. Diasumsikan bahan bakar metana murni dan pembakaran sempurna. Reaktan maupun produk pembakaran dalam fasa gas.
(a) Jika suhu hasil pembakaran keluar dari boiler adalah 600 K, berapakah panas yang ditransfer kedalam air untuk menghasilkan steam?
(b) Berapakah steam yang dihasilkan jika kondisi operasi steam yang diinginkan adalah pada tekanan 2 atm (suhu konstan).
(c) Jika tidak ada air yang dipanaskan, estimasi berapa suhu pembakaran.
Boiler
Komponen BM
Input Output
3
14133,33333
Total 14133,33333
∆Ĥ (J/g mol) pada Tref Komponen BM ∆Ĥf (kJ/g
mol)
∆Ĥc (kJ/g mol)
∆Ĥ (J/g mol) pada T1
∆Ĥ(J/g mol) pada T2
T1 27 C = 300 K
Tref 25 C = 298 K
T2 327 C 600 K
Entalpi sensibel
1 2
kgmol ∆H (kJ) kgmol ∆H (kJ) kgmol ∆H (kJ)
CH4 16 25 1775
O2 32 100 5800 50 461900
N2 28 376,1905 21819,05 376,1904762 3347719,05
CO2 44 25 322375
H2O 18 50 524450
Total 1775 27619,0476 4656444,048
a. Menentukan panas yang ditransfer (Q) Menggunakan metode panas reaksi
∆HR = ∆Hf produk - ∆Hf reaktan
Untuk setiap gmol CH4
∆HR = -802,322 kJ/gmol CH4 Untuk 25 kgmol CH4
∆HR = -20058050 kJ
∆H1 + ∆H2 -∆HR = ∆H3 + Q Q = ∆H1 + ∆H2 - ∆HR - ∆H3 Q = 15431000 kJ
Jadi panas yang ditransfer untuk menghasilkan steam adalah 15431000 kJ b. Menentukan banyaknya steam yang dihasilkan
1 atm = 101,325 kPa
2 atm = 202,65 kPa
Data Steam Table : Appendix Geankoplis T (°C) P(kPa)
∆Hs.liq (kJ/kg)
∆Hs.vap (kJ/kg) 100 101,35 419,04 2676,1
202,65 501,1259 2705,076 Interpolasi Komponen BM
Input Output
3 Δ𝐻 = 𝑛Δ𝐻
Δ𝐻 = 𝑛 d𝐻 = 𝑛 𝐻 − 𝐻𝑟𝑒𝑓
125 232,1 524,99 2713,5 Energi input = Energi output
m ∆Hs.liq + Q = m ∆Hs.vap Q = m (∆Hs.vap - ∆Hs.liq) m = Q/ (∆Hs.vap - ∆Hs.liq)
m= 7001,52 kg
Sehingga masa steam yang dihasilkan adalah 7001,52 kg
