https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika

## ANALISIS EKSERGI PADA ROTARY KILN DI DALAM PROSES PRODUKSI PEMBUATAN SEMEN

## EXERGY ANALYSIS OF ROTARY KILN IN CEMENT PRODUCTION PROCESS
Hendar Wirawan 1 , Nazaruddin Sinaga 2 1 Magister Energi, Sekolah Pasca Sarjana, Universitas Diponegoro, Semarang, Indonesia
2 Departemen Teknik Mesin, Universitas Diponegoro, Semarang, Indonesia email: hendar.wirawan@gmail.com 1)* ; nsinaga19.undip@gmail.com 2)
Received: 31 Mei 2021 Accepted: 26 Juni 2021 Published: 30 Juni 2021 © 2021 SJME
Kinematika All Rights Reserved.

## Abstrak
Industri  semen  merupakan  salah  satu  industri  yang  paling  intensif  energi  di dunia karena di dalam proses produksinya mengkonsumsi sekitar 12–15% dari total  penggunaan  energi  dan  setara  dengan  30-40%  dari  total  biaya  produksi semen. Analisis  eksergi  diperlukan  untuk  mengetahui  kerugian  kerja  pada suatu mesin atau sistem. Dalam perhitungan eksergi diperlukan data kapasitas panas. Karena massa yang masuk ke dalam kiln berupa senyawa kimia, maka untuk  menghitung  kapasitas  panasnya  sesuai  dengan  zat  kimia  pada  senyawa tersebut. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh bahwa nilai rasio bahan baku terhadap klinker adalah 1,87 kg/kg klinker dengan nilai energi spesifik sebesar 1.753,93 kJ/kg klinker. Nilai efisiensi energinya adalah 94,16%, 89,40%, dan 72,40%.  Untuk  nilai efisiensi eksergi  adalah  39,07%,  52,75%,  dan  43,49% serta  nilai efisiensi eksergetik  adalah 71,79%,  49,22%,  dan  65,75%. Efisiensi penggunaan  bahan  bakar  pada kiln berbeda-beda  antara  satu  dengan  yang lainnya, tergantung kepada jenis kiln dan proses yang digunakan. Nilai energi dan eksergi pada klinker dapat dihitung per satuan massa produk klinker yang dihasilkan.
Kata kunci: eksergi, energi, kiln, klinker, semen

## Abstract
The cement industry is one of the most energy intensive industries in the world because  in  the  production  process  it  consumes  about  12-15%  of  the  total energy  use  and  is  equivalent  to  30-40%  of  the  total  cement  production  cost. Exergy analysis is needed to determine work losses on a machine or system. In the calculation of exergy heat capacity data is needed. Because the mass that enters  the  kiln  is  in  the  form  of  chemical  compounds,  to  calculate  the  heat capacity according to the chemical substances in the compound. Based on the calculation results, it is found that the ratio of raw materials to clinker is 1.87 kg/kg  clinker  with  a  specific  energy  value  of  1.753.93  kJ/kg  clinker.  The energy  efficiency  values  are  94.16%,  89.40%,  and  72.40%.  The  exergy efficiency  values  were  39.07%,  52.75%,  and  43.49%  and  the  exergetic efficiency values were 71.79%, 49.22%, and 65.75%. The efficiency of fuel use in kilns varies from one another, depending on the type of kiln and the process used.  The energy and exergy  values  of the  clinker  can  be calculated  per  unit
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
mass of the clinker product produced.
Keywords: exergy, energy, kiln, clinker, cement
DOI: 10.20527/sjmekinematika.v6i1.191
How to cite : Wirawan, H. & Sinaga, N., “Analisis Eksergi pada Rotary Kiln di dalam Proses Produksi Semen” . Scientific Journal of Mechanical Engineering Kinematika, 6(1), 65-84, 2021.

## PENDAHULUAN
Seperti  yang  kita  ketahui,  bahwa  semen  adalah  suatu  bahan  kebutuhan  yang  sangat penting  di  dalam  suatu  pembangunan  negara.  Tingkat  pemakaian  semen  per  kapita menggambarkan  secara  langsung  laju  perkembangan  di  negara  tersebut.  Kebutuhan  yang semakin  meningkat  akan  mendorong  perkembangan  industri  semen  sehingga  makin banyak  didirikan  pabrik-pabrik  semen  baru  guna  mengisi  kebutuhan  semen  dalam  negeri dan menghilangkan ketergantungan semen impor.
Industri  semen  merupakan  salah  satu  industri  yang  paling  intensif  energi  di  dunia karena di dalam proses produksinya mengkonsumsi sekitar 12–15% dari total penggunaan energi  dan  setara  dengan  30-40%  dari  total  biaya  produksi  semen  [1]. Sejalan  dengan semakin  berkurangnya  cadangan  bahan  bakar  fosil  yang  tidak  dapat  diperbaharui  ( non- renewable  energy ),  maka  penghematan  energi  melalui  efisiensi  penggunaan  energi  pada proses produksi menjadi suatu keharusan yang tidak dapat dihindari.
Dalam  beberapa  tahun  terakhir,  muncul  peningkatan  pada  prinsip  kemampuan khusus untuk mengukur berbagai jenis  kinerja  energi untuk  yang populer dengan sebutan eksergi. Sebuah  analisis  eksergi  menyatakan  banyaknya  kerugian  energi  yang  mana analisis  tersebut  dapat  juga  menghitung  konservasi  energi  dan  menentukan  prioritas  pada banyaknya  pengukuran  untuk  perbaikan.  Sebuah  metode  tradisional  pada  analisis  eksergi adalah  menghitung  keseimbangan  energi  ( energy  balance )  yang  didasari  pada  Hukum Termodinamika Pertama [2].
Analisis  eksergi  adalah  suatu  analisis  yang  didasari  pada  Hukum  Termodinamika Kedua yang sangat bermanfaat. Sebuah fungsi termodinamika yang mana Keenan bermula dengan  menghubungkan  “ketersediaan”  yang  dikembangkan  dengan  sebuah  nama  baru yaitu  “eksergi”.  Hubungan  eksergi  dengan  analisis  energi  pada  sistem kiln diperlukan untuk mengevaluasi kinerja dari alat tersebut.
Selain  aspek  energi,  konsep  eksergi  merupakan  metode  yang  efektif  untuk menganalisis  suatu  sistem  yang  akan  diteliti.  Ekergi  merupakan  salah  satu  konsep  yang digunakan  dalam  berbagai  analisis  sistem  dan  dapat  memberikan  hasil  yang  lebih komprehensif  dan  akurat  daripada  analisis  energi  dalam  hal  kondisi  operasi  nyata  pada sistem [3].
Dalam  analisis  ini,  nilai  eksergi  pada  campuran  kimia  lebih  memilih  berubah-ubah dan  sifat  eksergi  seperti  fungsi  keadaan  termodinamika  sama  sekali  tidak  terlalu dipertimbangkan.  Metode  ini  diperlukan  ketika  melakukan  analisis  eksergi  pada  segala macam proses kimia. Dua fungsi eksergi yaitu standar eksergi dan eksergi referensi dalam termodinamika kimia menunjukkan keadaan standar yang stabil untuk zat padat, cair, dan gas  ideal  pada  tekanan  atmosfer  dan  temperatur  khusus  yang  dipertimbangkan.  Keadaan referensi didefinisikan sebagai keadaan standar pada T o . Banyak  permasalahan  yang  ditemukan  dalam  termodinamika  yang  memerlukan aplikasi  dari  Hukum  Termodinamika  Kedua  yang  dapat  diselesaikan  juga  hanya  dengan menggunakan  entropi  atau  dengan  menggunakan  konsep  ketersediaan.  Kedua  pendekatan harus dianggap sebagai pelengkap, walaupun di dalam permasalahannya, dapat lebih sesuai dengan yang lainnya [2].
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Analisis  ini  melibatkan  penilaian  masukan  energi  dan  eksergi  pada  masing-masing tahap  proses  produksi  semen.  Diketahui  bahwa  50%  eksergi  hilang  walaupun  sejumlah besar limbah panas sudah dimanfaatkan [4].
Satu-satunya  penggunaan  yang  utama  dari  konsep  eksergi  adalah  kesetimbangan eksergi  di  dalam  menganalisis  sistem  termal.  Kesetimbangan  energi  adalah  suatu pernyataan  hukum  penurunan  energi.  Penurunan  energi  berkaitan  dengan  ireversibel (keterbalikan)  dari  semua  proses  yang  sebenarnya.  Karena  analisis  sistem  terbuka  jauh lebih relevan untuk analisis sistem termal atau kimia dari pada analisis sistem tertutup.
Proses  pembuatan semen dibagi  menjadi  dua jenis  yang  berbeda  yaitu proses basah ( wet  process )  dan  proses  kering  ( dry  process ).  Perbedaan  antara  keduanya  terletak  pada ada  atau  tidaknya  proses  pengeringan  material  sebelum  masuk  proses  pembakaran ( burning ) [5].
Pada proses basah material baku semen yang telah dicampur langsung masuk dalam kiln untuk proses pembakaran tanpa adanya proses pengeringan terlebih dahulu. Sehingga pada  proses  basah,  bahan  bakar  yang  digunakan  relatif  besar  karena  di  samping  untuk proses kalsinasi, panas yang dihasilkan bahan bakar juga digunakan untuk menguapkan air yang terkandung dalam material. Di samping itu pada proses basah diperlukan dimensi kiln yang  lebih  panjang  untuk  menjamin  proses  kalsinasi  sebagai  proses  pembentukan  semen dapat berlangsung secara sempurna [6].
Gambar 1. Proses produksi semen
Pada  proses  jenis  ini  material  yang  akan  masuk kiln terlebih  dahulu  mendapatkan pemanasan awal  di  SP ( Suspension Preheater ) oleh  gas pembakaran dari kiln serta udara panas  yang  keluar  dari cooler . Suspension  Preheater biasanya  dilengkapi  tungku pembakaran  yang  disebut  dengan calciner .  Dengan  menggunakan  pemanasan  awal  ini maka beban pemanasan di kiln menjadi lebih kecil sehingga cukup menggunakan kiln yang relatif  lebih  pendek  dibandingkan  dengan  proses  basah.  Dengan  pemanfaatan  gas  panas dari kiln dan cooler yang dapat dikategorikan sebagai “gas buang” maka efisiensi proses kering menjadi lebih tinggi dibandingkan proses basah [7].
Proses kalsinasi mengubah material baku menjadi klinker. Kemudian klinker tersebut keluar  dari  Suspension  Preheater  melalui outlet  duct kedua  siklon  paling  bawah.  Klinker tersebut  kemudian  masuk  ke  dalam kiln melalui kiln  feed  end untuk  melanjutkan  proses kalsinasi yang telah dilangsungkan di calsiner dan dua siklon paling bawah di Suspension
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Preheater.  Bahan  bakar  utama  yang  digunakan  untuk  proses  pembakaran  di kiln berupa batu bara yang disuplai dari unit coal mill .
Setelah  selesai  proses  pembakaran  di kiln maka  material  keluar  melalui discharge end dari kiln menuju proses pendinginan yang dilakukan di cooler . Pendinginan klinker di cooler menggunakan aliran udara yang disuplai sejumlah fan.
Aliran  udara  pendingin  tersebut  masuk  melalui  celah-celah  yang  terdapat  di  antara grate  cooler .  Dengan  proses  pendinginan  tersebut  maka  klinker  yang  awalnya  masuk cooler bertemperatur  sekitar  1400 o C  turun  hingga  temperatur  90-100 o C,  sedangkan temperatur  udara  pendingin  naik  hingga  mencapai  temperatur  sekitar  220 o C.  Batas maksimum  temperatur  udara  yang  keluar  dari cooler sekitar  250 o C  yang  mana  dapat menurunkan  kemampuan Electrostatic  Precipitator .  Sehingga  untuk  menjamin  tidak dilampauinya batasan temperatur tersebut  maka cooler dilengkapi  dengan satu  unit water spray [8].
Selain  dilewatkan Electrostatic  Precipitator sebelum  dibuang  ke  lingkungan, sebagian udara dari cooler  yang masih bertemperatur tinggi diekstrak menuju Suspension Preheater  yang  digunakan  sebagai  udara  pembakaran  di calsiner .  Udara  tersebut  biasa disebut sebagai tertiary air .
Akibat  proses  pendinginan  di cooler maka  klinker  membeku  dan  membentuk gumpalan.  Untuk  memudahkan  transportasi  klinker  menuju  ke  tempat  penyimpanannya ( clinker  stroage  silo )  maka  gumpalan  klinker  tersebut  dihancurkan  terlebih  dahulu  di clinker breaker yang berada di pintu keluar cooler. Dengan menggunakan clinker breaker tersebut maka dihasilkan klinker dalam bentuk batuan dengan diameter sekitar 50 mm.
Klinker  yang  keluar  dari clinker  breaker kemudian  diangkut  dengan  menggunakan drag chain conveyor menuju dua buah clinker breaker silo . Klinker dengan kualitas yang baik  dipisahkan  di  salah  satu  dua clinker  strorage  silo tersebut.  Pemisahan  penyimpanan klinker  berdasarkan  kualitasnya  dimaksudkan  agar  lebih  mudah  melakukan  proses pencampuran  antara  kedua  macam  klinker  tersebut  sehingga  dihasilkan  klinker  dengan kualitas yang masih masuk dalam standar [9].
Kiln merupakan  tungku  berbentuk  silinder  berongga  sebagai  tempat  terjadinya pembakaran. Kiln dilengkapi dengan bata tahan api pada bagian dalamnya yang berfungsi untuk  mengurangi  panas  yang  hilang  ke  lingkungan.  Pada  awal  perkembangan  industri semen,  tungku  yang  digunakan  untuk  membakar  material  adalah  tungku  tegak  ( vertical kiln ).  Pada  tahun  1877  Frederich  Ransome  dari  Inggris  berhasil  menciptakan kiln putar ( rotary kiln ). Dan pada tahun 1895 rotary kiln banyak digunakan di pabrik-pabrik semen di Amerika  Serikat.  Ukuran kiln yang  pertama  kali  digunakan  yaitu  menggunakan  diameter dalam  1,8-2  meter  dengan  panjang kiln 20-25  meter  dan  mempunyai  kapasitas  30-50 ton/hari. Rotary kiln mempunyai beberapa fungsi yaitu:
a) Melakukan proses terjadinya kalsinasi dan pembentukan klinker.
b) Sebagai  pembangkit  panas  karena  terjadinya  proses  pembakaran  bahan  bakar  yang menghasilkan panas.
c) Merupakan tempat terjadinya perpindahan panas antara raw mix dengan panas hasil pembakaran.
Rotary kiln yang digunakan oleh industri semen di Indonesia adalah jenis rotary kiln dengan  panjang  70-80  meter  dan  mempunyai  diameter  dalam  sebesar  4,5  meter. Kiln ini digunakan untuk  proses  pembentukan klinker lanjutan,  yang sebelumnya  dilakukan di  SP ( Suspension  Preheater ).  Reaksi  pembentukan  yang  terjadi  di  dalam kiln adalah pembentukan C 2 S, C 3 S, C 3 A, dan C 4 AF [10]. Reaksi pembentukan klinker dan diagram alir proses  pembentukan  klinker  di  dalam kiln pada kiln dapat  dilihat  pada  tabel  dan  gambar berikut ini.
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Kiln feed
(CaO, MgO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 )
Batubara
(C, H 2 , O 2 , N 2 , S, H 2 O, dan Abu) Klinker (C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF, CaO bebas, MgO bebas) Udara Pendorong Batubara (79% N 2 dan 21%O 2 ) Udara Primary Fan Kiln (79% N 2 dan 21%O 2 ) Udara Nosring (79% N 2 dan 21%O 2 ) Udara Sekunder (79% N 2 dan 21%O 2 ) Debu
(CaO, MgO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 ) Gas Buang Kiln (CO 2 , CO, H 2 O, N 2 , SO 2 , O 2 ) Konveksi dan Radiasi Reaksi (C 3 S, C 2 S, C 3 A, dan C 4 AF) Pembentukan C 3 A Pembentukan C 2 S Pembentukan C 4 AF Pembentukan C 3 S Dekomposisi klinker
Motor Rotary kiln

## Tabel 1. Reaksi pembentukan klinker
Panjang kiln Temperatur ( o C)  Reaksi yang terjadi 0 – 13 meter 800-900 Pembentukan 2CaO.SiO 2 atau C 2 S 13 – 18 meter 900-950 Pembentukan 3CaO.Al 2 O 3 atau C 3 A 18 – 46 meter 950-1200 Pembentukan 4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 atau C 4 AF 46 – 72,5 meter 1200-1400 Pembentukan 3CaO.SiO 2 atau C 3 S 72,5 – 78 meter 900-1100 Pendinginan
Gambar 2. Diagram alir proses pembentukan klinker di dalam kiln

## METODE PENELITIAN
Banyak  permasalahan  yang  ditemukan  dalam  termodinamika  yang  memerlukan aplikasidari  Hukum  Termodinamika  Kedua  yang  dapat  diselesaikan  juga  hanya  dengan menggunakan  entropi  atau  dengan  menggunakan  konsep  ketersediaan.  Kedua  pendekatan harus dianggap sebagai pelengkap, walaupun di dalam permasalahannya, dapat lebih sesuai dengan  yang lainnya. Keseimbangan eksergi secara umum merupakan cara penting untuk mengidentifikasi sumber kerugian dalam proses produksi [10].
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Batubara
(C, H 2 , O 2 , N 2 , S, H 2 O, Abu)
Udara pendorong batubara (79% N 2 dan 21% O 2 ) Udara nosring (79% N 2 dan 21% O 2 )
Udara primary fan kiln (79% N 2 dan 21% O 2 ) Udara sekunder ( output cooler )
(79% N 2 dan 21% O 2 ) Gas buang kiln (CO 2 , CO, H 2 O, SO 2 , N 2 , O 2 ) Klinker (C 3 S , C 2 S, C 3 A, C 4 AF, Free CaO, Free MgO) Kiln feed (CaO, MgO, SiO 2 , Al 2 O 3, Fe 2 O 3 ) Debu (CaO, MgO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 ) Daya motor Konveksi dan radiasi
Analisis eksergi diperlukan untuk mengetahui kerugian kerja pada suatu  mesin atau sistem.  Dalam  perhitungan  eksergi  diperlukan  data  kapasitas  panas.  Karena  massa  yang masuk  ke  dalam kiln berupa  senyawa  kimia,  maka  untuk  menghitung  kapasitas  panasnya sesuai dengan zat kimia pada senyawa tersebut.  Untuk memudahkan perhitungan eksergi, maka dapat dilakukan beberapa langkah:
a) Asumsi
Asumsi yang dipakai dalam perhitungan eksergi yaitu [10]
 Udara kering terdiri dari 21% O 2 dan 79% N 2
 Keadaan lingkungan ialah pada temperatur 30 o C atau 303,15 K
 Gas berperilaku seperti gas ideal
b) Data
Data  literatur  yang  diperlukan  untuk  menganalisis  eksergi  adalah  data-data  hasil perhitungan neraca massa dan neraca energi pada kiln dan nilai kapasitas panas.
c) Diagram alir proses
Untuk  lebih  memudahkan  perhitungan,  sebelumnya  membuat  diagram  alir prosesnya. Diagram alir proses untuk eksergi dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 3. Diagram alir proses untuk eksergi pada kiln

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Eksergi  masuk x masuk dapat  ditentukan  jika  kerja  yang  dilakukan  oleh kiln di  dalam suatu  proses,  besarnya  kerja  bersih  pada  sistem  sama  dengan  pemberian  eksergi  pada sistem.  Demikian  juga,  selama  perhitungan  kerja  motor  yang  dilakukan  pada  sistem menunjukkan  sebuah  aliran  eksergi  terhadap  sistem  dapat  dianggap  sebagai  eksergi  yang masuk ke suatu proses. Demikian pula, identifikasi mengenai eksergi produk, x produk , yang didefinisikan  sebagai  hasil  yang  diinginkan  proses  yang  dinyatakan  dalam  istilah  eksergi dan aliran eksergi. Jika semen objeknya adalah limestone , clay , iron sand , dan sand . Pada awalnya  berlaku  temperatur  dan  tekanan  ambien,  eksergi  produk  diukur  dengan  mudah seperti eksergi pada produk akhir, yang mana dalam kasus ini memproduksi semen [11]
Eksergi Pada Kiln Feed Perhitungan eksergi pada kiln feed dapat dihitung dengan mengetahui nilai kapasitas panas kiln  feed dari  masing-masing  komponennya.  Data  kapasitas  panas  komposisi kiln
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
feed dapat  dilihat  pada  tabel  berikut  ini.  Karena kiln  feed merupakan  fasa  padat,  maka untuk menghitung eksergi kiln feed menggunakan persamaan berikut
x =         o T T ln 1 o T T o T . p C . m (1)
Tabel 2. Data kapasitas panas kiln feed Komponen M (kg/kmol) m  (kg/jam) State Kapasitas panas, C p (cal/mol.K) CaO (s) 56 101.953,14 Kwarsa 10,00 + 0,00484 T – 108000/ T 2 MgO (s) 44 1.775,28 Korundum 10,86 + 0,001197 T – 208700/ T 2 SiO 2(s) 60 21.786,25 Kwarsa 10,95 + 0,00550 T Al 2 O 3(s) 102 15.062,54 Kristal 22,08 + 0,008971 T – 522500/ T 2
Fe 2 O 3(s) 160 4.266,51 Kristal 24,72 + 0,01604 T – 423400/ T 2 Catatan: (s) = fasa padat
Dari  hasil  perhitungan  dari  masing-masing  komponen kiln  feed ,  maka  dapat diketahui  nilai  laju  alir  eksergi  dan  nilai  eksergi kiln  feed per  kg  klinker  dan  hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Laju alir eksergi dan eksergi kiln feed Komponen x  (kW) x (kJ/kg klinker) CaO (s) 13.234,87 336,00 MgO (s) 253,96 6,45 SiO 2(s) 2.945,39 74,78 Al 2 O 3(s) 2.220,56 56,37 Fe 2 O 3(s) 534,78 13,58 Total 19.189,55 487,17 Catatan: (s) = fasa padat
Karena  material  yang  masuk  ke  dalam kiln adalah  senyawa  kimia,  maka  untuk menganalisis ekserginya dapat juga menggunakan fungsi termodinamika baru yaitu eksergi referensi  dan  standar  eksergi  dengan  bantuan  energi  Gibbs  pada  pembentukan  senyawa. Faktor koreksi temperatur pada unsur-unsur kimia yang terkandung dalam komponen juga digunakan  dalam  perhitungan  ini  karena  perhitungan  eksergi  menggunakan  temperatur referensi 30 o C atau 303,15 K, sedangkan data-data untuk menghitung eksergi referensi dan standar eksergi menggunakan temperatur referensi 25 o C atau 298,15 K.
Untuk  menghitung  nilai  eksergi  referensi  pada  senyawa  kimia  terlebih  dahulu menentukan beberapa ketentuan yaitu:
1) Menentukan unsur-unsur kimia pembentuk senyawa.
2) Mengetahui persamaan reaksi pada unsur-unsur kimia pembentuk senyawa.
Dari  kedua  ketentuan  tersebut,  maka  nilai  eksergi  referensi  dapat  diketahui  dengan menggunakan persamaan.
          C θ cx B θ bx A θ ax 0 T o f ΔG c C b B a A θ x     (2)
dimana:
o f G Δ = standar pembentukan energi Gibbs pada senyawa (kcal/mol) A , B , dan C = unsur-unsur pembentuk senyawa kimia a , b , dan c = nilai molar dari unsur-unsur pembentuk senyawa
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Setelah  nilai  eksergi  diketahui,  maka  nilai  standar  eksergi  juga  dapat  ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut.
S o T H θ x o x   
(3)
Tabel 3.   Data eksergi referensi, standar pembentukan energi Gibbs dan faktor koreksi temperatur senyawa kiln feed
Komponen θ x (kcal/mol) o f ΔG
(kcal/mol) T δ (cal/mol.K) CaO (s) 26,37 - 144,3 - MgO (s) 12,14 - 136,1 - SiO 2(s) * - - 190,4 - Al 2 O 3(s) * - - 376,87 - Fe 2 O 3(s) * - - 179,1 - Ca (s) 170,26 - 269,8 - 80,96 Mg (s) 147,76 - 517,1 - 86,18 O (g) 0,47 0 1,58 Si (s) 203,81 - 204,75 - 46,67 Al (s) 188,39 - 378,2 - 39,81 Fe (s) 87,99 - 177,4 - 35,20
Catatan: (s) = fasa padat; (g) = fasa gas
Dari  hasil  perhitungan  dari  masing-masing  komponen kiln  feed ,  maka  dapat diketahui nilai eksergi referensi dan nilai standar eksergi kiln feed . Dari  hasil  perhitungan  dari  masing-masing  komponen kiln  feed ,  maka  dapat diketahui  nilai  eksergi  referensi  dan  nilai  standar  eksergi kiln  feed .  Hasil  perhitungan eksergi referensi dan standar eksergi kiln feed dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4. Nilai eksergi referensi, standar eksergi kiln feed, dan faktor koreksinya
Komponen θ x (kJ/kg) o x (kJ/kg) T δ (kJ/kg) CaO (s) 1.970,21571 2.408,00059 -40,20511 MgO (s) 1.269,844 1.807,78286 -72,95692 SiO 2(s) 1.000,67333 1.443,50205 -30,66437 Al 2 O 3(s) 54,14588 574,83106 -55,40882 Fe 2 O 3(s) -44,7165 373,28865 -20,03775 Total 4.250,16243 6.607,40521 -219,27292 Catatan: (s) = fasa padat

## Eksergi Pada Batubara Kiln
Untuk  menentukan  nilai  eksergi  pada  batubara  perlu  ditentukan  nilai  rasio  massa oksigen  dengan  karbon.  Perbandingan  tersebut  digunakan  untuk  menentukan  persamaan untuk eksergi pada batubara.
Rasio massa oksigen dengan karbon = 6542 908 = 0,13879
Nilai eksergi batubara dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
Jika 0,666 c o  ,  maka  nilai  ekserginya  dapat  ditentukan  dengan  menggunakan  persamaan berikut:
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
  kg kJ 6,740s 1 λ d LHV x
  (4)
dan  Jika 0,666a c o  ,  maka  nilai  ekserginya  dapat  ditentukan  dengan  menggunakan
persamaan berikut
  kg kJ 6,740s 2 λ d LHV x   (5)
Tabel 5. Nilai eksergi kimia pada bahan bakar [berdasarkan kerja Szagut dan Styrylska]
Soli d K and un gan b ahan bak ar han ya C , H , O , N   C N 0,0471 C O 0,0813 C H 0,0158 1,0438 d LHV x       C O 0,4043 1 C N 0,0471 C O 0,3343 C H 0,0158 1,0438 d LHV x
     Jika 0,5
C O  Jika 0,5
C O    c n 0,0549 c o 0,1083 c h 0,0013 1,0438 d LHV x       c o 0,5385 1 c n 0,0521 c h 0,0051 1 c o 0,4453 c h 0,0013 1,0438 d LHV x      
      Jika 0,666 C O  Jika 0,666 C O  K and un gan b ahan bak ar C, H, O , N , d an S   kg kJ 6,740s 1 λ d LHV x  
  kg kJ 6,740s 2 λ d LHV x   Jika 0,666 C O  Jika 0,666 C O  Flui da Cair              C H 0,1737 1 C S 0,05985 C O 0,0567 C H 0,0159 1,0374 d LHV x Gas   C 1 0,0694 C H 0,0183 1,0334 d LHV x   
Catatan: C H , C O , C N , C S = rasio nilai atom; c h , c o , c n = rasio massa
x = nilai eksergi bahan bakar
  d LHV = nilai pembakaran rendah
s = fraksi massa sulfur
Untuk menghitung nilai λ dapat menggunakan data fraksi atom batubara kiln . Data fraksi atom batubara kiln dapat dilihat pada tabel berikut ini.
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Tabel 6. Fraksi atom batubara kiln Komponen M (kg/kmol) Fraksi massa (%) Fraksi atom (%) C (s) 12 65,42 7,85 H 2(g) 2 5,52 0,11 O 2(g) 32 9,08 2,91 N 2(g) 28 1,08 0,30 S (s) 32 0,82 0,26 H 2 O (l) 18 4,63 83,34 Abu – 13,45 - Total – 100 94,7712 Catatan: (s) = fasa padat; (l) = fasa cair; (g) = fasa gas
C N 0,0404 C O 0,0610 C H 1,882 1,0438 λ     (6)
sesuai dengan data-data yang didapatkan, maka:
λ =
12 0,6542 14 0,0108
0,0404 12 0,6542 16 0,0908 0,0610 12 0,6542 1 0,0552 1,882 1,0438         
= 1,0691
(LHV) d = nilai pembakaran rendah (LHV) d = HHV – 2400 ( M + 9H 2 ) (7)
= 23.848,8 – 2400(0,0908 + 9  0,0552)
= 25.545,36 kJ/kg batubara
Dengan mengetahui nilai rasio massa oksigen dengan karbon dan nilai λ , maka nilai eksergi batubara dapat diketahui.
karena 0,666 c o  , maka nilai eksergi batubara adalah:
  batubara x =   kg kJ 6,740s 1 λ d LHV  batubara
=   kg kJ 0,0082 6,740 1,0691 22.545,36   batubara
= 24.103,30125 kJ/kg batubara
catatan: s = fraksi massa sulfur dan nilainya diketahui dari analisis ultimasi batubara
Laju alir eksergi batubara kiln adalah:
      batubara x  =
            batubara x . batubara m 
= 10.000 kg/jam  24.103,30125 kJ/kg
= 241.033.012,52 kJ/jam
= 66.953,62 kJ/s
= 66.953,62 kW
Eksergi batubara per kg klinker:
  batubara x =  
  klinker batubara m   x
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
=
s kg 39,38974 s kJ 59 66.953,614
= 1.699,77 kJ/kg klinker

## Eksergi Udara Yang Masuk Ke Kiln
Udara  yang  masuk  ke  dalam kiln terdiri  dari  empat  macam  yaitu  udara  pendorong batubara,  udara primary  fan ,  udara  nosring,  dan  udara  sekunder.  Untuk  menganalisis eksergi udara yang masuk ke kiln diperlukan nilai kapasitas panas, entalpi, dan entropi dari masing-masing udara yang masuk ke dalam kiln . Tekanan udara yang masuk ke dalam kiln mempunyai tekanan yang sama dengan tekanan atmosfer ( P = P o ) yaitu 1 atm atau 101,325 kPa. Udara dapat dikatakan sebagai gas ideal, maka untuk menghitung nilai eksergi udara dapat menggunakan persamaan:
x gas ideal =
                 P o P ln 1 P o P o T R m o T T ln 1 o T T o T p c m (8)
Dari  hasil  perhitungan  laju  alir  eksergi  dan  eksergi  dari  masing-masing  udara  yang masuk ke kiln , maka total laju alir eksergi dan nilai eksergi udara yang masuk ke kiln dapat diketahui. Hasil perhitungan laju alir eksergi dan eksergi udara  yang masuk ke kiln dapat dilihat pada tabel 7.
Tabel 7. Laju alir eksergi dan eksergi udara yang masuk ke kiln
Komponen x  (kW) x (kJ/kg klinker) Udara pendorong batubara 4,20 0,11 Udara primary fan 131,86 3,35 Udara nosring 13,21 0,34 Udara sekunder 3.649,88 96,66 Total 3.799,14 96,45

## Eksergi Pada Kerja Motor
Kerja  motor  merupakan  aliran  energi  mekanikal  untuk  melakukan  perputaran  yang mana  ekserginya  dapat  diukur,  eksergi  tersebut  merupakan  kerja  otomatis  yang  berubah menjadi  aliran  eksergi  yang  mempunyai  nilai  yang  sama.  Maka  dapat  dikatakan  bahwa kerja  motor  merupakan  aliran  eksergi  atau  dapat  dikatakan  suatu  aliran  kerja  ( W ) sebanding dengan aliran eksergi. x w = W Daya motor yang diketahui = 450 kW Laju alir eksergi pada motor sama dengan daya pada motor tersebut, maka: Laju alir motor adalah:
  motor x  =   motor W 
= 450 kW
Eksergi motor per kg klinker adalah:
  motor x =   klinker motor m   x
=
s kg 39,38974 s kJ 450
= 11,4243 kJ/kg klinker
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Eksergi  yang  keluar  dari kiln berupa  eksergi  gas  buang kiln ,  eksergi  debu  sisa pembakaran, eksergi yang hilang akibat konveksi dan radiasi, eksergi klinker (produk), dan eksergi yang digunakan untuk reaksi di dalam kiln .
Perhitungan Eksergi Pada Gas Buang Kiln
Untuk  menghitung  eksergi  gas  buang kiln ,  terlebih  dahulu  menentukan  komposisi dan kapasitas panas gas buang tersebut. Gas buang kiln dapat dikatakan sebagai gas ideal. Persamaan  yang  digunakan  untuk  menentukan  nilai  eksergi  pada  gas  buang kiln dapat menggunakan persamaan (3).
Tabel 8. Data kapasitas panas gas buang kiln Komponen M (kg/kmol) m  (kg/jam) Kapasitas panas, C p (cal/mol.K) CO 2(g) 44 23.777,76055 10,34 + 0,00274 T – 195500/ T 2 CO (g) 28 133,3645 6,60 + 0,00120 T H 2 O (g) 18 7.841,31063 8,22 + 0,00015 T – 0,00000134 T 2 SO 2(g) 64 164 7,70 + 0,00530 T – 0,00000083 T 2 N 2(g) 28 192.188,2171 6,50 + 0,00100 T O 2(g) 32 37.394,35864 8,27 + 0,000258 T – 187700/ T 2
Catatan: (g) = fasa gas
Dari  hasil  perhitungan  laju  alir  eksergi  dan  eksergi  dari  masing-masing  komposisi gas buang kiln , maka total laju alir eksergi dan eksergi gas buang kiln dapat diketahui dan hasilnya dapat dilihat pada tabel 9.
Tabel 9. Laju alir eksergi dan eksergi gas buang kiln Komponen x  (kW) x (kJ/kg klinker) CO 2(g) 801,40 20,35 CO (g) 4,48 0,11 H 2 O (g) 432,16 10,97 SO 2(g) 3,52 0,09 N 2(g) 6.389,13 162,20 O 2(g) 1.190,16 30,22 Total 8.820,84 223,94 Catatan: (g) = fasa gas

## Eksergi Pada Debu Yang Keluar Dari Kiln
Debu  yang  keluar  merupakan  hasil  dari  hilang  pijar  ( Loss  On  Ignition )  dan  abu batubara.  Untuk  menghitung  eksergi  debu  yang  kaluar  dari kiln ,  harus  mengetahui  data kapasitas  panas  debu.  Karena  debu  yang  keluar  dari kiln merupakan  fasa  padat,  maka untuk menghitung eksergi debu tersebut dapat menggunakan persamaan (1).
Tabel 7. Data kapasitas panas debu yang keluar dari kiln
Komponen M (kg/kmol) Kapasitas panas, C p (cal/mol.K) CaO (s) 56 10,00 + 0,00484 T – 108000/ T 2 MgO (s) 44 10,86 + 0,001197 T – 208700/ T 2 SiO 2(s) 60 10,87 + 0,008712 T – 241200/ T 2
Al 2 O 3(s) 102 22,08 + 0,008971 T – 522500/ T 2
Fe 2 O 3(s) 160 24,72 + 0,01604 T – 423400/ T 2
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika

## Catatan: (s) = fasa padat
Dari  hasil  perhitungan  dari  masing-masing  komponen  debu  yang  keluar  dari kiln , maka dapat diketahui nilai laju alir eksergi dan nilai eksergi debu per kg klinker. Niai laju alir eksergi dan eksergi pada debu yang keluar dari kiln dapat dilihat pada tabel 8.
Tabel 8. Laju alir eksergi dan eksergi debu yang keluar dari kiln Komponen x  (kW) x (kJ/kg klinker) CaO (s) 89,87 2,28 MgO (s) 1,90 0,05 SiO 2(s) 22,46 0,57 Al 2 O 3(s) 15,37 0,39 Fe 2 O 3(s) 3,36 0,09 Total 133,17 3,38 Catatan: (s) = fasa padat
Debu  sisa  hasil  pembakaran  keluar  bersama-sama  dengan  gas  buang  kiln,  maka temperatur  debu  sama  dengan  temperatur  gas  buang kiln. Karena  debu  yang  keluar  dari kiln merupakan  senyawa  kimia,  maka  untuk  menganalisis  ekserginya  dapat  juga menggunakan  fungsi  termodinamika  baru  yaitu  eksergi  referensi  dan  standar  eksergi dengan bantuan energi Gibbs pada pembentukan senyawa. Faktor koreksi temperatur pada unsur-unsur  kimia  yang  terkandung  dalam  komponen  juga  digunakan  dalam  perhitungan ini  karena  perhitungan  eksergi  menggunakan  temperatur  referensi  30 o C  atau  303,15  K, sedangkan data-data untuk menghitung eksergi referensi dan standar eksergi menggunakan temperatur referensi 25 o C atau 298,15 K.
Dari  hasil  perhitungan  dari  masing-masing  komponen  debu  yang  keluar  dari kiln , maka dapat diketahui nilai eksergi referensi dan nilai standar eksergi debu yang keluar dari kiln .  Hasil  perhitungan  eksergi  referensi  dan  standar  eksergi  debu  yang  keluar  dari kiln dapat dilihat pada tabel 9.
Tabel 9. Nilai eksergi referensi, standar eksergi debu yang keluar dari kiln, dan faktor koreksinya
Komponen θ x (kJ/kg) o x (kJ/kg) T δ (kJ/kg) CaO (s) 1.970,25 2.096,05 -40,21 MgO (s) 1.269,85 1.460,06 -72,96 SiO 2(s) 1.000,67 1.163,62 -30,66 Al 2 O 3(s) 54,15 231,33 -55,41 Fe 2 O 3(s) - 44,72 80,44 -20,04 Total 4.250,16 5.031,50 -219,27 Catatan: (s) = fasa padat

## Eksergi Akibat Konveksi dan Radiasi
Perhitungan eksergi akibat konveksi dan radiasi dapat dikatakan sebagai eksergi pada aliran  panas.  Eksergi  akibat  konveksi  dan  radiasi  ini  termasuk  eksergi  yang  tidak digunakan.    Eksergi  yang  diakibatkan  konveksi  dan  radiasi  dapat  dihitung  jika  laju  alir panas  tersebut  telah  diketahui.  Nilai  laju  alir  panas  akibat  konveksi  dan  radiasi  telah diketahui dari perhitungan neraca energi ( energy balance ). Dengan diketahuinya nilai laju alir  panas  konveksi  dan  radiasi,  maka  eksergi  akibat  konveksi  dan  radiasi  dapat  juga dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini:
Q
permukaan T o T 1 Q x           (9)
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Dari  hasil  perhitungan  laju  alir  eksergi  akibat  konveksi  dan  radiasi,  maka  laju  alir eksergi yang melewai shell adalah:
  loss x  =        radiasi konveksi
x x
 
= (1.483.949,263 + 1.699.412,381) Watt
= 3.183.361,644 Watt
= 3.183,36 kW
Eksergi  yang hilang secara radiasi dan konveksi  yang melewati shell per kg klinker adalah:
      loss x = klinker m loss x        
(10)
= s kg 39,38974 s kJ 4 3.183,3616
= 80,82 kJ/kg klinker

## Eksergi Pada Klinker
Klinker  yang  keluar  dari kiln berbentuk  senyawa  kimia,  maka  untuk  menghitung kapasitas  panasnya  haruslah  mengetahui  komposisi  klinker  tersebut.  Karena  klinker berbentuk  fasa  padat,  maka  untuk  menentukan  nilai  eksergi  pada  produk  klinker  dapat menggunakan persamaan (1).
Tabel 10. Data-data klinker Komponen Rumus kimia M (kg/kmol) C 3 S (s) 3CaO.SiO 2 228 C 2 S (s) 2CaO.SiO 2 172 C 3 A (s) 3CaO.Al 2 O 3 270 C 4 AF (s) 4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 486 Free CaO (s) CaO 56 Free MgO (s) MgO 40
Dari hasil perhitungan masing-masing komponen klinker, maka dapat diketahui nilai laju  alir  eksergi  dan  eksergi  klinker  yang  dihasilkan  dari kiln .  Hasil  perhitungan  laju  alir eksergi dan eksergi pada klinker dapat dilihat pada tabel 11.
Tabel 11. Laju alir eksergi dan eksergi pada klinker yang dihasilkan dari kiln
Komponen x  (kW) x (kJ/kg klinker) C 3 S (s) 19.422,60 490,09 C 2 S (s) 7.508,71 190,63 C 3 A (s) 4.384,32 111,31 C 4 AF (s) 3.432,25 87,14 Free CaO (s) 215,27 5,47 Free MgO (s) 356,52 9,05 Total 35.319,68 896,67
Catatan: (s) = fasa padat
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Karena senyawa kimia pembentuk klinker sama dengan kiln feed , maka data eksergi referensi,  standar  pembentukan  energi  Gibbs  dan  faktor  koreksi  temperatur  pada  klinker yang dihasilkan dari kiln sama dengan data pada kiln feed .
Dari hasil perhitungan dari masing-masing komponen klinker, maka dapat diketahui nilai eksergi referensi dan nilai standar eksergi klinker. Hasil perhitungan eksergi referensi dan standar eksergi klinker dapat dilihat pada tabel 12.
Tabel 12. Nilai eksergi referensi, standar eksergi komposisi klinker dan faktor koreksinya
Komponen θ x (kJ/kg) o x (kJ/kg) T δ (kJ/kg) C 3 S (s) 6.911,32 7.694,61 -151,28 C 2 S (s) 4.941,11 5.726,13 -111,08 C 3 A (s) 5.964,79 6.790,18 -176,02 C 4 AF (s) 7.890,29 8.685,34 -236,27 Free CaO (s) 1.970,22 2.748,15 -40,21 Free MgO (s) 1.269,84 2.166,97 -72,96 Total 28.947,57 33.811,38 -787,81 Catatan: (s) = fasa padat

## Eksergi Pada Reaksi Pembentukan Klinker
Untuk  menghitung  nilai  eksergi  reaksi  yang  terjadi  di  dalam kiln ,  terlebih  dahulu mengetahui komposisi reaktan dan produk. Dengan diketahuinya reaktan dan produk pada reaksi, maka nilai eksergi reaksi tersebut dapat diketahui.
Sebelum  menghitung  eksergi  reaksi  yang  terjadi  di  dalam kiln ,  terlebih  dahulu menentukan beberapa ketentuan untuk mempermudah perhitungan yaitu:
1) Menentukan persamaan komposisi reaktan dan produk.
2) Menentukan temperatur reaksi dan temperatur referensi.
3) Menentukan nilai kapasitas panas dari masing-masing komponen reaksi Setelah  mengetahui  reaktan  dan  produk  pada  reaksi,  maka  dengan  bantuan  energi Gibbs, maka nilai eksergi  untuk  reaksi  dapat  ditentukan. Untuk menentukan nilai  eksergi pada reaksi dapat menggunakan persamaan berikut:

## Untuk menentukan nilai eksergi pada reaktan
o G R G reaktan x    (11)
dimana:
G R = Fungsi Gibbs pada reaktan G o = Fungsi Gibbs pada campuran
Untuk menentukan nilai eksergi pada produk
o G P G produk x    (12)
dimana:
G P = Fungsi Gibbs pada produk G o = Fungsi Gibbs pada campuran
Nilai G o untuk reaktan dan produk adalah sama. Laju  alir  eksergi pada reaksi dapat ditandai  dengan   maks x W  maka  persamaan  eksergi  untuk  reaksi  dapat  ditulis  sebagai berikut   maks x W  = reaktan x  - produk x  (13)
= G R - G P
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
=     P S R S o T p H R H   
Laju alir eksergi reaksi endotermis adalah:
  endotermal x W  = reaktan x  - produk x 
=
Produkl Reaktan G G    =                 radiasi dan konveksi pembakaran hasil abu debu klinker feed kiln G G G G x         
= 18.909,24 – [35.770,78 + (173,69 - 63,46) + 3.183,36] kW = -20.155,13 kW
Eksergi reaksi endotermis per kg klinker adalah:   endotermal x W = reaktan x - produk x = Produkl Reaktan G G  =                 radiasi dan konveksi pembakaran hasil abu debu klinker feed kiln G G G G x    
= 480,06 – [908,124 + (4,41 - 1,61) + 80,82]  kJ/kg klinker
= -511,69 kJ/kg klinker
Total eksergi reaksi di dalam kiln adalah:
  reaksi x W  =   eksotermal x W  –   endotermal x W  (14)
= (-3.331,36) – (-20.155,13) kW = 16.823,77 kW
Eksergi reaksi endotermis per kg klinker adalah:   maks x W =   eksotermal x W –   endotermal x W
= (-84,57425) – (511,68483) kJ/kg klinker = 427,11058 kJ/kg klinker
Efisiensi  penggunaan  bahan  bakar  pada kiln berbeda-beda  antara  satu  dengan  yang lainnya,  tergantung  kepada  jenis kiln dan  proses  yang  digunakan. Rotary  kiln pada dasarnya merupakan suatu penukar panas padat-gas yang alirannya berlawanan dan energi yang  dihasilkan  banyak  terbuang.  Pada  dasarnya  masalah  kehilangan  panas  berhubungan dengan desain  pabrik. Namun  pabrik  yang di  desain  dengan baik,  jika tidak dioperasikan pada kondisi terbaik tidak akan memiliki efisiensi panas yang tinggi. Efisiensi panas pada kiln dapat ditentukan berdasarkan beberapa hal:
a. Secara teori (berdasarkan perhitungan neraca energi)
1 η = 100% keluar yang Energi hilang yang Energi masuk Energi
  = 100% 2986,92636 185,85246) 66 (2.998,350
  = 94,16%
b. Secara industri (berdasarkan konsumsi batubara)
1 η = 100% batubara Energi hilang yang Energi batubara Energi   =
100% 5) 1.681,8255 (72,10434 185,85246 5) 1.681,8255 (72,10434    
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
= 89,40%
c. Berdasarkan produk yang dihasilkan
1 η = 100% batubara
Energi klinker Energi  = 100% 5) 1.681,8255 (72,10434 6 1.278,3988  
= 72,40%
Efisiensi  Hukum  Termodinamika  Kedua  memperlihatkan  konversi  energi  yang didasarkan  pada  pada  masukkan  energi  apakah  bermanfaat  atau  tidak.  Konsep  eksergi digunakan untuk menentukan keefektifan suatu sistem untuk melakukan kerja. Keefektifan suatu sistem merupakan perbandingan kerja berguna nyata yang dihasilkan terhadap kerja berguna reversibel atau yang berdayaguna. Kefektifan  yang juga disebut efisiensi Hukum Termodinamika Kedua dapat dianggap sebagai ukuran yang sesuai untuk melakukan kerja. Efisiensi Hukum Termodinamika Kedua dapat didefinisikan sebagai:
2 η = 100% input X output X 
(15)
Efisiensi  Hukum  Termodinamika  Kedua  pada kiln dapat  ditentukan  berdasarkan beberapa hal.
a) Secara teori (berdasarkan perhitungan eksergi)
2 η = 100% masuk yang Eksergi klinker produk Eksergi  = 100% 6 2.294,8185 896,67214  = 39,07%
b) Secara industri (berdasarkan konsumsi batubara)
2 η = 100% batubara
Eksergi klinker produk Eksergi  = 100% 4 1.699,6721 896,67214 
= 52,75%
Dalam hal perpindahan energi dalam bentuk panas, efisiensi Hukum Termodinamika Kedua merupakan perbandingan jumlah panas yang digunakan terhadap panas yang terjadi perpindahan, maka keefektifan interaksi panas adalah:
2 η = 100% radiasi dan konveksi akibat hilang yang Panas radiasi dan konveksi Eksergi 
= 100%
185,85246
80,81703 
= 43,49%

## SJME KINEMATIKA Vol.6 No.1, 30 Juni 2021, pp 65-84
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Tiga  definisi  pada  efisiensi  eksergetik  untuk  proses steady  state yaitu  efisiensi eksergetik  konvensional  atau  sederhana,  efisiensi  eksergetik  rasional,  dan  efisiensi eksergetik yang dimanfaatkan.
Bentuk  yang  paling  sederhana  dari  efisiensi  eksergetik  adalah  efisiensi  eksergetik konvensional. Untuk persamaan efisiensi ini, kesetimbangan eksergi pada aliran masuk dan aliran keluar kiln telah ditentukan.
masuk x  + motor W  = keluar x  + I  + Q x 
Efisiensi eksergetik tradisional adalah perbandingan total aliran eksergi  yang keluar total aliran eksergi yang masuk.
e η = 100%
masuk x keluar x    = 100% 6 2.294,8185 2 1.647,5510 
= 71,79%
Efisiensi  eksergetik  rasional  didefinisikan  oleh  Kotas  (1985)  sebagai  perbandingan eksergi  keluaran  yang  diinginkan  (eksergi  produk)  terhadap  eksergi  yang  digunakan  atau dikonsumsi.  Efisiensi  eksergetik  rasional  dapat  digunakan  untuk  sistem  apapun,  dengan harapan secara alamiah hilang dari sistem.
 = 100%
digunakan yang x dinginkan yang keluaran x 
dimana:
diinginkan yang keluaran x =   jumlah  dari  semua  eksergi  memindahkan  dari  sistem,  yang  harus dihubungkan seperti bentuk  keluaran  yang diinginkan,  yang dihasilkan dari sistem.
n a k diguna yang x = eksergi yang diperlukan mengkonsumsi untuk proses untuk dilakukan.
 = 100% x x digunakan yang dinginkan yang keluaran  = 100% udara batubara feed kiln x klinker debu kiln buang gas x           
     
=     100% 96,44999 1699,77307
487,1712 896,67214 3,3807 223,93761     
= 49,23%
Brodyansky,  Sorin  menghubungkan  koefisien  eksergi  yang  bermanfaat.  Bentuk efisiensi  ini  adalah  suatu  peningkatan  efisiensi  eksergetik  tradisional,  karena  mengurangi komponen yang  tidak berubah dari aliran yang masuk dan aliran yang keluar.
u η = 100% x x x x n dipindahka yang masuk n dipindahka yang keluar   
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
=   100% x x x x n dipindahka yang udara batubara feed kiln n dipindahka yang keluar      =     100%
427,44045 96,44999 1699,77307 487,1712 427,44045 - 1647,55102    
= 65,75%

## KESIMPULAN
Efisiensi  penggunaan  bahan  bakar  pada kiln berbeda-beda  antara  satu  dengan  yang lainnya, tergantung kepada jenis kiln dan proses yang digunakan. Nilai energi dan eksergi pada klinker dapat dihitung per satuan massa produk klinker yang dihasilkan. Peningkatan efisiensi di industri semen dapat juga dengan mengoptimalan sistem pemulihan panas yang mana  didasarkan  pada  teknologi  rotary  kiln  proses  kering  dengan  2  (dua)  sumber  limbah panas utama adalah:
1) Gas  buang  hasil  pembakaran  batubara  dalam  rotary  kiln,  yang  setelah  melewati preheater bahan baku pada suhu sekitar 300°C.
2) Limbah panas dari pendingin klinker berupa udara panas dengan laju dengan suhu rata-rata sekitar 250°C.

## REFERENSI
[1] Parmar  Mohit,  Solanki  Dipak,  Vegada  Bhavin,  “ Energy  and  Exergy  Analysis  of  Cement Rotary  Kiln ”,  e-ISSN  (O):  2348-4470,  p-ISSN  (P):  2348-6406,  International  Journal  of Advance Engineering and Research Development (IJAERD) (2016), Volume 3, Issue 4.
[2] Fellaou S., Bounahmidi T., “ Analyzing thermodynamic improvement potential of a selected cement  manufacturing  process:  Advanced  exergy  analysis ”,  Energy  154  (2018)  190-200, Elservier.
[3] P.  John  John  “ Parametric  Studies  of  Cement  Production  Processes ”,  Journal  of  Energy Volume 2020, Article ID 4289043, Indawi.
[4] Atmaca  A.,  Yumrutas  R,, “The  effects  of  grate  clinker  cooler  on  specific  energy consumption and emissions of a rotary kiln in cement industry” , Int. J. Exergy, Vol. 18, No. 3, 2015, pp.367–386.
[5] S. Fellaou, T. Bounahmidi, “Analyzing thermodynamic improvement potential of a selected cement  manufacturing  process:  Advanced  exergy  analysis” ,  Energy  154  (2018)  190-200, Elsevier.
[6] Satsangi  P.S.,  Singh  Gurjeet,  Singh  Dilpreet,  “ Thermodynamic  Analysis  of  Cement Processing  Unit:  A  Comprehensive  Review ”,  e-ISSN:  2455-2585  (2018):  International Journal  of  Technical  Innovation  in  Modern  Engineering  &  Science  (IJTIMES)  Volume  4, Issue 7.
[7] Thwe Ei, Khatiwada Dilip, Gasparatos Alexandros, “ Life cycle assessment of a cement plant in Naypyitaw, Myanmar ”, Cleaner Environmental Systems 2 (2021) 100007, Elsevier.
[8] Ghoudi Ghada, Maghrebi Fourat, Magherbi Mourad, “ Exergetic  assessment  and  pollutants emission  of  a  rotary  kiln  in  a  tunisian  cement  manufacturing  plant ”,  ISSN  1737-9296 (2019):  International  Journal  of  Scientific  Research  &  Engineering  Technology  (IJSET) Vol.9 pp.1-7.
[9] N.A. Madloola, R. Saidura, N.A. Rahimb, M.R. Islama, M.S. Hossian, “An exergy analysis for cement industries: An overview ”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 921– 932, Elsevier.
[10] Getasetegn  Beniam  Emyat  “ Energy  Audit  and  Heat  Recovery  on  the  Rotary  Kiln  of  the Cement Plant in Ethiopia: A case study ”, ISSN: 2454-1311 (2019): International Journal of Advanced Engineering, Management and Science (IJAEMS) Vol -5, Issue-5.
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
[11] S.  B.  Nithyananth,  H.  Rahul, “Thermal  Energy  Audit  of  Kiln  System  in  a  Cement  Plant” , ISSN:  2249–6645,  Vol.  5,  Iss.  12  (2015):  International  Journal  Of  Modern  Engineering Research (IJMER).