TUGAS AKHIR Studi Tungku Gasifikasi dengan Penambahan Reflektor pada Burner dengan Variasi Bentuk Bulat, Segiempat dan Segitiga Terhadap Sudut Vertikal (00, 300, 450 Dan 600).
TUGAS AKHIR
STUDI TUNGKU GASIFIKASI DENGAN
PENAMBAHAN REFLEKTOR PADA BURNER
DENGAN VARIASI BENTUK BULAT, SEGIEMPAT
DAN SEGITIGA TERHADAP SUDUT VERTIKAL (00,
300, 450 DAN 600)
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh:
SHOBAR BUKHORI RIZKI ROMADLON
D200 110 004
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwatugasakhir dengan
judul:“STUDI
TUNGKU
GASIFIKASI
DENGAN
PENAMBAHAN
REFLEKTOR PADA BURNER DENGAN VARIASI BENTUK BULAT,
SEGIEMPAT DAN SEGITIGA TERHADAP SUDUT VERTIKAL (0 0, 300,
450
DAN
600)”,
yang
dibuat
untuk memenuhi sebagian
syarat
memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui
bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah
dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapat gelar kesarjanaan
di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi
manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan
sebagaimana mestinya.
Surakarta, Desember2016
Yang menyatakan,
Shobar Bukhori Rizki. R
ii
iii
iv
v
LEMBAR MOTTO
“Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila
kau sudah selesai (mengerjakan yang lain). Dan berharaplah kepada
TuhanMu”
(Q.S. Al Insyirah: 6-8)
“Mencari ilmu itu adalah wajib bagi setiap muslim laki-laki dan muslim
perempuan”
(Al-Hadits)
“Ketika malas terhadap sesuatu, lakukan sesuatu untuk mengubahnya.
Jangan memelihara drama dengan cara mengeluh& mengeluh saja”.
(Penulis)
vi
PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulillah, hamba haturkan atas rahmat, karunia dan
keridhaan Allah SWT yang menggenggam dan penguasa seluruh jiwa ini.
Berkat keridhaan-Nya karya sederhana ini dapat terselesaikan dengan
baik. Dengan rasa syukur karya ini penulis persembahkan untuk:
Ibunda tercinta Sumirahyang tak kenal lelah melangkah untuk
mendidik dan mengasuh buah hatinya dengan sentuhan penuh
kasih sayang.
Alm.ayahanda tercinta Supantosebagai orang paling dekat yang
selalu memberi nasihat dan penyemangatku hingga di masa
kritisnya.
Kakak beserta keluarga yang penulis banggakan, terima kasih
atas doa, dukungan, motivasi, dan semangatnya.
Mifta Uljanah terimakasih untuk semangat dan kebersamaan
selama 7tahun ini. Semoga kita terus berada dijalan Allah SWT
hingga Allah SWT menjodohkan kita.
Sahabat dan teman perjuangan Angga, Fikri, dan Onyterima
kasih atas kerja samanya selama penelitian.
Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2011, Punto, Toriq,
Fawwaz, Abdullah, Adnan, Agus, Andi, Maret, Ekno,Budi,
dhonieserta kakak tingkat dan adik tingkat teknik mesin yang
tidak dapat
disebutkan
satu persatu, terima
vii
kasih atas
kebersemamaan,
bantuan,
dan
dukungannya
selama
menempuh masa studi. Sehingga penulis bisa sampai pada titik
ini.
Keluarga besar KMTM UMS sebagai wadah untuk belajar
berorganisasi, menempa diri agar menjadi manusia yang dapat
berkomunikasi dengan baik.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum. Wr. Wb.
Alhamdulillahirobbil’alamin, sungguh segala puji hanya teruntuk
hanya Alloh sang pencipta alam semesta. Dengan segala izinNya
sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul “Studi Tungku Gasifikasi Dengan Penambahan
Reflektor Pada Burner Dengan Variasi Bentuk Bulat, Segiempat, Dan
Segitiga
Terhadap
Sudut
Vertikal
(00,
300,
450Dan
600)”dapat
terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada
kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati
ingin menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Sri Sunarjono, Ir. MT., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR,. ST., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Wijianto, ST, M.Eng.sc ,selaku Pembimbing yang telah
memberikan arahan dan bimbingan.
4. Bapak Ir. Bibit sugito, ST,MT,selaku pendamping seminar tugas akhir
yang telah memberikan arahan dan bimbingan.
5. Bapak Ir. Pramuko IP, ST, MT, selaku dosen pembimbimbing
akademik.
ix
6. Semua
Dosen
Jurusan
Mesin
Fakultas
Teknik
Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang tidak bisa disebut satu-persatu, yang
telah memberikan banyak pencerahan.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna, oleh
karena itu kritik dan saran yang membangun dari pembaca akan penulis
terima dengan senang hati.
Wassalamualaikum. Wr. Wb.
Surakarta, Desember2016
Shobar Bukhori Rizki. R
x
STUDI TUNGKU GASIFIKASI DENGAN PENAMBAHAN
REFLEKTOR PADA BURNER DENGAN VARIASI BENTUK
BULAT, SEGIEMPAT, DAN SEGITIGA TERHADAP SUDUT
VERTIKAL (00, 300, 450 DAN 600)
Shobar Bukhori.R.R, Wijianto
Teknik Mesin UniversitasMuhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email :shobar.bukhori@gmail.com
ABSTRAK
Pertumbuhan penduduk yang semakin pesat membuat volume
sampah terus ada dan tidak akan berhenti diproduksi oleh kehidupan
manusia, jumlahnya akan berbanding lurus dengan jumlah pertambahan
penduduk, maka meningkatnya jumlah penduduk ini berdampak pada
bertambahnya sampah dan semakin meningkatnya tingkat konsumsi
energi fosil yang ketersediaannya terus menipis. Dari beberapa teknologi
yang telah berkembang untuk mengolah sumber energi biomassa
diantaranya dengan metode gasifikasi
Penelitian ini menggunakan tungku gasifikasi updraft berbahan
bakar sekam padi dan menggunakan variasi reflektor pada burner dengan
bentuk bulat, segiempat dan segitiga terhadap sudut vertikal (0 0, 300, 450,
dan 600). Tujuan penelitian ini untuk mengetahui suhu pembakaran yang
dihasilkan reflektor dan menguji efisiensi bentuk reflektor dalam peforma
gasifikasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan reflektor pada
buner mempengaruhi temperatur api dan efisiensi termal. Pada
penggunaan reflektor bulat temperatur tertinggi diperoleh 728 0C dan
temperatur rata – rata 626,39 0C serta nyala efektif 39 menit oleh reflektor
dengan sudut 450. Pada penggunaan reflektor segiempat temperatur
tertinggi diperoleh 762 0C dan temeperatur rata – rata 653,64 0C serta
nyala efektif 41 menit dengan reflektor segiempat sudut 600. Penggunaan
reflektor segitiga menghasilkan temperatur api paling tinggi adalah
reflektor sudut 300 dengan 771 0C dan temperatur rata – rata 612,95 0C
nyala efektif 46,5 menit. Sedangkan efisiensi paling tinggi pada reflektor
bentuk bulat yaitu reflektor sudut 00 dan 600 dengan 16,09%. Pada
xi
pengujian reflektor segiempat efisiensi tertinggi oleh reflektor sudut 0 0
13,88%. Reflektor bentuk segitiga efisiensi tertinggi pada reflektor sudut
300 dengan 14,73%.
Kata kunci : Gasifikasi, Reflektor, Sekam Padi, Temperatur Api,
Efisiensi Termal
xii
ABSTRACT
The population growth which is getting higher and higher makes the
waste volume always exists and will never stop of being produced by the
life. The amount will be directly proportional to the amount of population
growth. Therefore, the increase in population has an impact on the
increase in waste and the increase in consumption of fossil energy which
its availability is getting fewer and fewer. From several technologies which
have been developed to manage the biomass energy sources, one of
them is through gasification method.
This research used an updraft gasification furnace with the fuel of
rice husk and used a variation of reflector in the burner by shapes of
round, rectangle and triangle on the vertical angles (00, 300, 450, and 600).
The purposes of this research are to know the burning temperature
resulted from the reflector and to test the efficiency of the reflector shapes
in the gasification performance.
The results of the research showed that the addition of reflector in
the burner influenced the fire temperature and the thermal efficiency. In
the use of a round reflector, the highest temperature obtained was 728 0C
and the average temperature was 626.39 0C and the effective flame was
39 minutes by the reflector with an angle of 45 0. In the use of a rectangle
reflector, the highest temperature obtained was 762 0C and the average
temperature was 653.64 0C and the effective flame was 41 minutes with a
rectangle reflector of an angle of 600. The use of a triangle reflector which
resulted in the highest temperature of fire was the reflector of an angle of
300 that was 771 0C and the average temperature was 612.95 0C and the
effective flame was 46.5 minutes. Meanwhile, the highest efficiency in the
round reflector was the reflector of angles of 00 and 600 with 16.09%. In
the test of rectangle reflector, the highest efficiency was by the reflector of
an angle of 00 that was 13.88%. In the triangle reflector, the highest
efficiency was in the reflector of an angle of 300 with 14.73%.
Keywords: Gasification, Reflector, Rice Husk, Fire Temperature,
Thermal Efficiency
xiii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ................................................................................ i
Pernytaan Keaslian Tugas Akhir .................................................... ii
Halaman Persetujuan ................................................................... iii
Halaman Pengesahan .................................................................. iv
Lembar Soal Tugas Akhir .............................................................. v
Lembar Motto ................................................................................ vi
Persembahan............................................................................... vii
Kata Pengantar ............................................................................. ix
Abstrak .......................................................................................... xi
Daftar Isi ...................................................................................... xv
Daftar Gambar ........................................................................... xviii
Daftar Tabel ................................................................................ xxi
Daftar Simbol ............................................................................. xxiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ............................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah .......................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................ 2
1.4. Batasan Masalah ............................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Tinjauan Pustaka ............................................................. 4
2.2.Landasan Teori................................................................ 7
2.2.1. Pembakaran ................................................... 7
xiv
2.2.2. Gasifikasi ....................................................... 8
2.2.3. Biomassa ........................................................ 9
2.2.3. Gas Metana .................................................. 10
2.2.4. Tipe Gasifier ................................................. 11
2.2.5. Sekam Padi .................................................. 14
2.2.6. Burner ........................................................... 14
2.2.7. Kalor ............................................................. 15
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................ 18
3.2. Instalasi Pengujian ...................................................... 19
3.3. Alat dan Bahan Penelitian ........................................... 20
3.3.1. Alat Penelitian ............................................. 20
3.3.2. Bahan Penelitian ......................................... 33
3.4. Tahapan Pengujian ...................................................... 33
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Perbandingan Temperatur Api Pada
Reflektor ................................................................. 36
4.1.1 Perbandingan temperatur pada
Penambahan reflektor bentuk bulat
Dengan sudut vertikal(00, 300, 450, 600) ....... 36
4.1.2 Perbandingan temperature pada
Penambahan reflektor bentuk segiempat
dengan sudut vertical(00, 300, 450, 600). ...... .38
xv
4.1.3 Perbandingan temperatur pada
penambahan reflektor bentuk segitiga
dengan sudut vertikal (00, 300, 450,600)........ 40
4.2 Perbandingan Waktu Air Mencapai Temperatur
100⁰C DanEfisiensi Pembakaran ............................ 42
4.2.1 Waktu Air Mencapai Temperatur100⁰C
PadaReflektorBerbentuk BulatDengan
SudutVertikal (00, 300, 450, 600) ................... 42
4.2.2 Waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C
Pada ReflektorBerbentuk Segiempat
DenganSudutVertikal (00, 300, 450, 600) ....... 43
4.2.3 Waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C
Pada Reflektor Berbentuk Segitiga
Dengan Sudut Vertikal(00, 300, 450, 600). ..... 45
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ................................................................... 59
5.2. Saran ............................................................................ 60
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tipe Gasifier ...................................................... 11
Gambar 2.2 Skema reaktor updraft ....................................... 12
Gambar 2.3 Skema Reaktor downdraft ................................. 12
Gambar 2.4 Skema Reaktor crossdraft ................................. 13
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ....................................... 18
Gambar 3.2Instalasi Pengujian ............................................. 19
Gambar 3.3 updraft gasifier .................................................. 20
Gambar 3.4 Blower 2 Inchi .................................................... 21
Gambar 3.5 Thermocouple .................................................... 21
Gambar 3.6 Timbangan ........................................................ 22
Gambar 3.7Anemometer ....................................................... 22
Gambar 3.8Gelas Ukur .......................................................... 23
Gambar 3.9Stopwatch Digital ................................................ 23
Gambar 3.10.Burner .............................................................. 23
Gambar 3.11.Reflektor bentuk bulat dengan sudut
(00, 300, 450, 600). ........................................... 24
Gambar 3.12.Reflektor bentuk segiempat dengan sudut
(00, 300, 450, 600). ........................................... 27
Gambar 3.13.Reflektor bentuk segitiga dengan sudut
(00, 300, 450, 600). ........................................... 30
Gambar 3.14.Sekam padi. ..................................................... 33
xvii
Gambar 4.1 Hubungan waktu dan temperatur api yang
dihasilkan pada reflektor bentuk bulat
dengan sudut vertikal (00, 300, 450, 600). .......... 36
Gambar 4.2 Hubungan waktu dan temperatur api yang
dihasilkan pada reflektor bentuk segiempat
dengan sudut vertikal (00, 300, 450, 600). .......... 38
Gambar 4.3 Hubungan waktu dan temperatur api yang
dihasilkan pada reflektor bentuk segitiga
dengan sudut vertikal (00, 300, 450, 600). .......... 40
Gambar 4.4 Waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C
Pada ReflektorBerbentuk Bulat Dengan
Sudut Vertikal(00, 300, 450, 600)........................ 42
Gambar 4.5 Waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C
pada reflektor berbentuk segiempat
dengansudut vertikal(00, 300, 450, 600) ............. 43
Gambar 4.6 Waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C
pada reflekto rberbentuk segitiga dengan
sudut vertikal(00, 300, 450, 600) ......................... 45
Gambar 4.7 Efisiensi termal reflektor bentuk bulat variasi
sudut................................................................. 56
xviii
Gambar 4.8 Efisiensi termal reflektor bentuk segiempat
variasisudut ..................................................... 57
Gambar 4.9 Efisiensi termal reflektor bentuk segitiga
variasisudut ..................................................... 58
xix
DAFTAR TABEL
2.1 Kelebihan dan kekurangan gasifier.........................................13
2.2 Analisis proximate dan ultimate sekam padi ...........................14
4.1 Tabel suhu rata-rata, nyala efektif dan temperatur
Tertinggi pada reflektor bentuk bulat dengan sudut
(00, 300, 450, 600)....................................................................36
4.2 Tabel suhu rata-rata, nyala efektif dan temperatur
Tertinggi pada reflektor bentuk segiempat dengan
sudut(00, 300, 450, 600)...........................................................38
4.3 Tabel suhu rata-rata, nyala efektif dan temperatur
Tertinggi pada reflektor bentuk segitiga dengan sudut
(00, 300, 450, 600)....................................................................40
4.4 Tabel waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C pada
reflektor bentuk bulat dengan sudut (00, 300, 450, 600)...........42
4.5 Tabel waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰Cpada
reflektor bentuk segiempat dengan sudut
(00, 300, 450, 600)....................................................................43
4.6 Tabel waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C pada
reflektor bentuk segitiga dengan sudut
(00, 300, 450, 600)....................................................................45
4.7 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut 00.................................................46
4.8 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut 300...............................................47
4.9 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut 450...............................................47
xx
4.10 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut 600 ............................................ 48
4.11 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut 00 ..................................... 48
4.12 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut 300 ................................... 49
4.13 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut 450 ................................... 49
4.14 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut 600 ................................... 50
4.15 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut 00 ......................................... 51
4.16 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut 300 ....................................... 51
4.17 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut 450 ....................................... 52
4.18 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut 600 ....................................... 53
4.19 Tabel hasil perhitungan kalor laten pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut (00, 300, 450, 600) ...................... 53
4.20 Tabel hasil perhitungan kalor laten pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut (00, 300, 450, 600) ............. 54
xxi
4.21 Tabel hasil perhitungan kalor laten pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut (00, 300, 450, 600) ................. 54
4.22 Tabel hasil perhitungan efisiensi termal pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut (00, 300, 450, 600) ...................... 54
4.23 Tabel hasil perhitungan efisiensi termal pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut (00, 300, 450, 600) ............. 55
4.24 Tabel hasil perhitungan efisiensi termal pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut (00, 300, 450, 600) ................. 55
xxii
DAFTAR SIMBOL
: kalor sensibel (KJ)
: kalor laten (KJ)
: kalor biomass (KJ)
: massa air (Kg)
:kapasitas panas jenis (J/Kg.°C)
: beda temperatur (°C)
:massa uap (Kg)
: enthalpi penguapan (KJ/Kg)
: massa air mula – mula (Kg)
:massa air akhir (Kg)
: massa biomasa (Kg)
: nilai kalor terendah bahan bakar (KJ/Kg)
: efisiensi thermal (%)
xxiii
STUDI TUNGKU GASIFIKASI DENGAN
PENAMBAHAN REFLEKTOR PADA BURNER
DENGAN VARIASI BENTUK BULAT, SEGIEMPAT
DAN SEGITIGA TERHADAP SUDUT VERTIKAL (00,
300, 450 DAN 600)
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh:
SHOBAR BUKHORI RIZKI ROMADLON
D200 110 004
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwatugasakhir dengan
judul:“STUDI
TUNGKU
GASIFIKASI
DENGAN
PENAMBAHAN
REFLEKTOR PADA BURNER DENGAN VARIASI BENTUK BULAT,
SEGIEMPAT DAN SEGITIGA TERHADAP SUDUT VERTIKAL (0 0, 300,
450
DAN
600)”,
yang
dibuat
untuk memenuhi sebagian
syarat
memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui
bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah
dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapat gelar kesarjanaan
di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi
manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan
sebagaimana mestinya.
Surakarta, Desember2016
Yang menyatakan,
Shobar Bukhori Rizki. R
ii
iii
iv
v
LEMBAR MOTTO
“Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila
kau sudah selesai (mengerjakan yang lain). Dan berharaplah kepada
TuhanMu”
(Q.S. Al Insyirah: 6-8)
“Mencari ilmu itu adalah wajib bagi setiap muslim laki-laki dan muslim
perempuan”
(Al-Hadits)
“Ketika malas terhadap sesuatu, lakukan sesuatu untuk mengubahnya.
Jangan memelihara drama dengan cara mengeluh& mengeluh saja”.
(Penulis)
vi
PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulillah, hamba haturkan atas rahmat, karunia dan
keridhaan Allah SWT yang menggenggam dan penguasa seluruh jiwa ini.
Berkat keridhaan-Nya karya sederhana ini dapat terselesaikan dengan
baik. Dengan rasa syukur karya ini penulis persembahkan untuk:
Ibunda tercinta Sumirahyang tak kenal lelah melangkah untuk
mendidik dan mengasuh buah hatinya dengan sentuhan penuh
kasih sayang.
Alm.ayahanda tercinta Supantosebagai orang paling dekat yang
selalu memberi nasihat dan penyemangatku hingga di masa
kritisnya.
Kakak beserta keluarga yang penulis banggakan, terima kasih
atas doa, dukungan, motivasi, dan semangatnya.
Mifta Uljanah terimakasih untuk semangat dan kebersamaan
selama 7tahun ini. Semoga kita terus berada dijalan Allah SWT
hingga Allah SWT menjodohkan kita.
Sahabat dan teman perjuangan Angga, Fikri, dan Onyterima
kasih atas kerja samanya selama penelitian.
Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2011, Punto, Toriq,
Fawwaz, Abdullah, Adnan, Agus, Andi, Maret, Ekno,Budi,
dhonieserta kakak tingkat dan adik tingkat teknik mesin yang
tidak dapat
disebutkan
satu persatu, terima
vii
kasih atas
kebersemamaan,
bantuan,
dan
dukungannya
selama
menempuh masa studi. Sehingga penulis bisa sampai pada titik
ini.
Keluarga besar KMTM UMS sebagai wadah untuk belajar
berorganisasi, menempa diri agar menjadi manusia yang dapat
berkomunikasi dengan baik.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum. Wr. Wb.
Alhamdulillahirobbil’alamin, sungguh segala puji hanya teruntuk
hanya Alloh sang pencipta alam semesta. Dengan segala izinNya
sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul “Studi Tungku Gasifikasi Dengan Penambahan
Reflektor Pada Burner Dengan Variasi Bentuk Bulat, Segiempat, Dan
Segitiga
Terhadap
Sudut
Vertikal
(00,
300,
450Dan
600)”dapat
terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada
kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati
ingin menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Sri Sunarjono, Ir. MT., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR,. ST., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Wijianto, ST, M.Eng.sc ,selaku Pembimbing yang telah
memberikan arahan dan bimbingan.
4. Bapak Ir. Bibit sugito, ST,MT,selaku pendamping seminar tugas akhir
yang telah memberikan arahan dan bimbingan.
5. Bapak Ir. Pramuko IP, ST, MT, selaku dosen pembimbimbing
akademik.
ix
6. Semua
Dosen
Jurusan
Mesin
Fakultas
Teknik
Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang tidak bisa disebut satu-persatu, yang
telah memberikan banyak pencerahan.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna, oleh
karena itu kritik dan saran yang membangun dari pembaca akan penulis
terima dengan senang hati.
Wassalamualaikum. Wr. Wb.
Surakarta, Desember2016
Shobar Bukhori Rizki. R
x
STUDI TUNGKU GASIFIKASI DENGAN PENAMBAHAN
REFLEKTOR PADA BURNER DENGAN VARIASI BENTUK
BULAT, SEGIEMPAT, DAN SEGITIGA TERHADAP SUDUT
VERTIKAL (00, 300, 450 DAN 600)
Shobar Bukhori.R.R, Wijianto
Teknik Mesin UniversitasMuhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email :shobar.bukhori@gmail.com
ABSTRAK
Pertumbuhan penduduk yang semakin pesat membuat volume
sampah terus ada dan tidak akan berhenti diproduksi oleh kehidupan
manusia, jumlahnya akan berbanding lurus dengan jumlah pertambahan
penduduk, maka meningkatnya jumlah penduduk ini berdampak pada
bertambahnya sampah dan semakin meningkatnya tingkat konsumsi
energi fosil yang ketersediaannya terus menipis. Dari beberapa teknologi
yang telah berkembang untuk mengolah sumber energi biomassa
diantaranya dengan metode gasifikasi
Penelitian ini menggunakan tungku gasifikasi updraft berbahan
bakar sekam padi dan menggunakan variasi reflektor pada burner dengan
bentuk bulat, segiempat dan segitiga terhadap sudut vertikal (0 0, 300, 450,
dan 600). Tujuan penelitian ini untuk mengetahui suhu pembakaran yang
dihasilkan reflektor dan menguji efisiensi bentuk reflektor dalam peforma
gasifikasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan reflektor pada
buner mempengaruhi temperatur api dan efisiensi termal. Pada
penggunaan reflektor bulat temperatur tertinggi diperoleh 728 0C dan
temperatur rata – rata 626,39 0C serta nyala efektif 39 menit oleh reflektor
dengan sudut 450. Pada penggunaan reflektor segiempat temperatur
tertinggi diperoleh 762 0C dan temeperatur rata – rata 653,64 0C serta
nyala efektif 41 menit dengan reflektor segiempat sudut 600. Penggunaan
reflektor segitiga menghasilkan temperatur api paling tinggi adalah
reflektor sudut 300 dengan 771 0C dan temperatur rata – rata 612,95 0C
nyala efektif 46,5 menit. Sedangkan efisiensi paling tinggi pada reflektor
bentuk bulat yaitu reflektor sudut 00 dan 600 dengan 16,09%. Pada
xi
pengujian reflektor segiempat efisiensi tertinggi oleh reflektor sudut 0 0
13,88%. Reflektor bentuk segitiga efisiensi tertinggi pada reflektor sudut
300 dengan 14,73%.
Kata kunci : Gasifikasi, Reflektor, Sekam Padi, Temperatur Api,
Efisiensi Termal
xii
ABSTRACT
The population growth which is getting higher and higher makes the
waste volume always exists and will never stop of being produced by the
life. The amount will be directly proportional to the amount of population
growth. Therefore, the increase in population has an impact on the
increase in waste and the increase in consumption of fossil energy which
its availability is getting fewer and fewer. From several technologies which
have been developed to manage the biomass energy sources, one of
them is through gasification method.
This research used an updraft gasification furnace with the fuel of
rice husk and used a variation of reflector in the burner by shapes of
round, rectangle and triangle on the vertical angles (00, 300, 450, and 600).
The purposes of this research are to know the burning temperature
resulted from the reflector and to test the efficiency of the reflector shapes
in the gasification performance.
The results of the research showed that the addition of reflector in
the burner influenced the fire temperature and the thermal efficiency. In
the use of a round reflector, the highest temperature obtained was 728 0C
and the average temperature was 626.39 0C and the effective flame was
39 minutes by the reflector with an angle of 45 0. In the use of a rectangle
reflector, the highest temperature obtained was 762 0C and the average
temperature was 653.64 0C and the effective flame was 41 minutes with a
rectangle reflector of an angle of 600. The use of a triangle reflector which
resulted in the highest temperature of fire was the reflector of an angle of
300 that was 771 0C and the average temperature was 612.95 0C and the
effective flame was 46.5 minutes. Meanwhile, the highest efficiency in the
round reflector was the reflector of angles of 00 and 600 with 16.09%. In
the test of rectangle reflector, the highest efficiency was by the reflector of
an angle of 00 that was 13.88%. In the triangle reflector, the highest
efficiency was in the reflector of an angle of 300 with 14.73%.
Keywords: Gasification, Reflector, Rice Husk, Fire Temperature,
Thermal Efficiency
xiii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ................................................................................ i
Pernytaan Keaslian Tugas Akhir .................................................... ii
Halaman Persetujuan ................................................................... iii
Halaman Pengesahan .................................................................. iv
Lembar Soal Tugas Akhir .............................................................. v
Lembar Motto ................................................................................ vi
Persembahan............................................................................... vii
Kata Pengantar ............................................................................. ix
Abstrak .......................................................................................... xi
Daftar Isi ...................................................................................... xv
Daftar Gambar ........................................................................... xviii
Daftar Tabel ................................................................................ xxi
Daftar Simbol ............................................................................. xxiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ............................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah .......................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................ 2
1.4. Batasan Masalah ............................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Tinjauan Pustaka ............................................................. 4
2.2.Landasan Teori................................................................ 7
2.2.1. Pembakaran ................................................... 7
xiv
2.2.2. Gasifikasi ....................................................... 8
2.2.3. Biomassa ........................................................ 9
2.2.3. Gas Metana .................................................. 10
2.2.4. Tipe Gasifier ................................................. 11
2.2.5. Sekam Padi .................................................. 14
2.2.6. Burner ........................................................... 14
2.2.7. Kalor ............................................................. 15
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................ 18
3.2. Instalasi Pengujian ...................................................... 19
3.3. Alat dan Bahan Penelitian ........................................... 20
3.3.1. Alat Penelitian ............................................. 20
3.3.2. Bahan Penelitian ......................................... 33
3.4. Tahapan Pengujian ...................................................... 33
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Perbandingan Temperatur Api Pada
Reflektor ................................................................. 36
4.1.1 Perbandingan temperatur pada
Penambahan reflektor bentuk bulat
Dengan sudut vertikal(00, 300, 450, 600) ....... 36
4.1.2 Perbandingan temperature pada
Penambahan reflektor bentuk segiempat
dengan sudut vertical(00, 300, 450, 600). ...... .38
xv
4.1.3 Perbandingan temperatur pada
penambahan reflektor bentuk segitiga
dengan sudut vertikal (00, 300, 450,600)........ 40
4.2 Perbandingan Waktu Air Mencapai Temperatur
100⁰C DanEfisiensi Pembakaran ............................ 42
4.2.1 Waktu Air Mencapai Temperatur100⁰C
PadaReflektorBerbentuk BulatDengan
SudutVertikal (00, 300, 450, 600) ................... 42
4.2.2 Waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C
Pada ReflektorBerbentuk Segiempat
DenganSudutVertikal (00, 300, 450, 600) ....... 43
4.2.3 Waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C
Pada Reflektor Berbentuk Segitiga
Dengan Sudut Vertikal(00, 300, 450, 600). ..... 45
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ................................................................... 59
5.2. Saran ............................................................................ 60
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tipe Gasifier ...................................................... 11
Gambar 2.2 Skema reaktor updraft ....................................... 12
Gambar 2.3 Skema Reaktor downdraft ................................. 12
Gambar 2.4 Skema Reaktor crossdraft ................................. 13
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ....................................... 18
Gambar 3.2Instalasi Pengujian ............................................. 19
Gambar 3.3 updraft gasifier .................................................. 20
Gambar 3.4 Blower 2 Inchi .................................................... 21
Gambar 3.5 Thermocouple .................................................... 21
Gambar 3.6 Timbangan ........................................................ 22
Gambar 3.7Anemometer ....................................................... 22
Gambar 3.8Gelas Ukur .......................................................... 23
Gambar 3.9Stopwatch Digital ................................................ 23
Gambar 3.10.Burner .............................................................. 23
Gambar 3.11.Reflektor bentuk bulat dengan sudut
(00, 300, 450, 600). ........................................... 24
Gambar 3.12.Reflektor bentuk segiempat dengan sudut
(00, 300, 450, 600). ........................................... 27
Gambar 3.13.Reflektor bentuk segitiga dengan sudut
(00, 300, 450, 600). ........................................... 30
Gambar 3.14.Sekam padi. ..................................................... 33
xvii
Gambar 4.1 Hubungan waktu dan temperatur api yang
dihasilkan pada reflektor bentuk bulat
dengan sudut vertikal (00, 300, 450, 600). .......... 36
Gambar 4.2 Hubungan waktu dan temperatur api yang
dihasilkan pada reflektor bentuk segiempat
dengan sudut vertikal (00, 300, 450, 600). .......... 38
Gambar 4.3 Hubungan waktu dan temperatur api yang
dihasilkan pada reflektor bentuk segitiga
dengan sudut vertikal (00, 300, 450, 600). .......... 40
Gambar 4.4 Waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C
Pada ReflektorBerbentuk Bulat Dengan
Sudut Vertikal(00, 300, 450, 600)........................ 42
Gambar 4.5 Waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C
pada reflektor berbentuk segiempat
dengansudut vertikal(00, 300, 450, 600) ............. 43
Gambar 4.6 Waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C
pada reflekto rberbentuk segitiga dengan
sudut vertikal(00, 300, 450, 600) ......................... 45
Gambar 4.7 Efisiensi termal reflektor bentuk bulat variasi
sudut................................................................. 56
xviii
Gambar 4.8 Efisiensi termal reflektor bentuk segiempat
variasisudut ..................................................... 57
Gambar 4.9 Efisiensi termal reflektor bentuk segitiga
variasisudut ..................................................... 58
xix
DAFTAR TABEL
2.1 Kelebihan dan kekurangan gasifier.........................................13
2.2 Analisis proximate dan ultimate sekam padi ...........................14
4.1 Tabel suhu rata-rata, nyala efektif dan temperatur
Tertinggi pada reflektor bentuk bulat dengan sudut
(00, 300, 450, 600)....................................................................36
4.2 Tabel suhu rata-rata, nyala efektif dan temperatur
Tertinggi pada reflektor bentuk segiempat dengan
sudut(00, 300, 450, 600)...........................................................38
4.3 Tabel suhu rata-rata, nyala efektif dan temperatur
Tertinggi pada reflektor bentuk segitiga dengan sudut
(00, 300, 450, 600)....................................................................40
4.4 Tabel waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C pada
reflektor bentuk bulat dengan sudut (00, 300, 450, 600)...........42
4.5 Tabel waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰Cpada
reflektor bentuk segiempat dengan sudut
(00, 300, 450, 600)....................................................................43
4.6 Tabel waktu Air Mencapai Temperatur 100⁰C pada
reflektor bentuk segitiga dengan sudut
(00, 300, 450, 600)....................................................................45
4.7 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut 00.................................................46
4.8 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut 300...............................................47
4.9 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut 450...............................................47
xx
4.10 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut 600 ............................................ 48
4.11 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut 00 ..................................... 48
4.12 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut 300 ................................... 49
4.13 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut 450 ................................... 49
4.14 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut 600 ................................... 50
4.15 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut 00 ......................................... 51
4.16 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut 300 ....................................... 51
4.17 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut 450 ....................................... 52
4.18 Tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut 600 ....................................... 53
4.19 Tabel hasil perhitungan kalor laten pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut (00, 300, 450, 600) ...................... 53
4.20 Tabel hasil perhitungan kalor laten pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut (00, 300, 450, 600) ............. 54
xxi
4.21 Tabel hasil perhitungan kalor laten pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut (00, 300, 450, 600) ................. 54
4.22 Tabel hasil perhitungan efisiensi termal pada reflektor
bentuk bulat dengan sudut (00, 300, 450, 600) ...................... 54
4.23 Tabel hasil perhitungan efisiensi termal pada reflektor
bentuk segiempat dengan sudut (00, 300, 450, 600) ............. 55
4.24 Tabel hasil perhitungan efisiensi termal pada reflektor
bentuk segitiga dengan sudut (00, 300, 450, 600) ................. 55
xxii
DAFTAR SIMBOL
: kalor sensibel (KJ)
: kalor laten (KJ)
: kalor biomass (KJ)
: massa air (Kg)
:kapasitas panas jenis (J/Kg.°C)
: beda temperatur (°C)
:massa uap (Kg)
: enthalpi penguapan (KJ/Kg)
: massa air mula – mula (Kg)
:massa air akhir (Kg)
: massa biomasa (Kg)
: nilai kalor terendah bahan bakar (KJ/Kg)
: efisiensi thermal (%)
xxiii