148 Produksi Gas dari Padatan
Gambar 5.13. Tungku gasifikasi
5.6.1. Distribusi Tekanan dalam Reaktor Gasifikasi Sekam Padi
Pada saat pengujian eksperimen, rugi tekanan dalam reaktor gasifikasi sekam padi mengikuti suatu formula dPL =
28,74V
1,24
, dimana dpL adalah rugi tekanan per satuan panjang Pam dan V adalah kecepatan udara di bawah bed atau sekam
padi ms Santoso, 2009. Rugi tekanan simulasi didapatkan dari simulasi reaktor
sekam padi pada berbagai variasi kecepatan udara. Untuk lebih jelasnya, rugi tekanan eksperimen dan simulasi reaktor gasifikasi
sekam padi dapat dilihat pada Gambar 5.14 berikut.
149 Gasifikasi
Gambar 5.14. Grafik hubungan rugi tekanan eksperimen dan simulasi reaktor terhadap kecepatan udara masuk reaktor.
Pada berbagai variasi kecepatan udara didapatkan distribusi tekanan reaktor pengujian eksperimen dan simulasi
sebagai berikut. Tabel 5. 2. Distribusi tekanan reaktor pada pengujian eksperimen
dan simulasi untuk berbagai variasi kecepatan udara.
Variasi Kecepatan
Udara Rugi Tekanan
Eksperimen x 10
2
Pam Rugi Tekanan
Simulasi x 10
2
Pam
I 29,82
28,41 II
44,90 43,94
III 46,99
46,79 Pada Gambar 5.14 terlihat bahwa rugi tekanan di dalam
reaktor berbanding lurus terhadap kecepatan, artinya peningkatan kecepatan udara akan meningkatkan rugi tekanan
reaktor. Pada Tabel 5. 2 terlihat bahwa rugi tekanan eksperimen pada berbagai variasi kecepatan udara berturut-turut sebesar
29,82 x10
-2
Pam; 44,90 x10
-2
Pam dan 46,99 x10
-2
Pam setelah dilakukan pengujian simulasi rugi tekanan pada berbagai
variasi kecepatan berurut-turut sebesar 28,41 x10
-2
Pam; 43,94 x10
-2
Pam dan 46,79 x10
-2
Pam. Harga rugi tekanan simulasi sedikit lebih rendah dari harga rugi tekanan eksperimen.
Perbandingan perbedaan nilai eksperimen dan simulasi adalah sebesar 2,44. Hal ini dimungkinkan karena adanya perbedaan
nilai kecepatan simulasi dan eksperimen sehingga nilai rugi
y = 28,74x
1,24
R² = 1
0,00 0,10
0,20 0,30
0,40 0,50
0,020 0,024
0,028 0,032
0,036 0,040
R ugi
T eka
na n
P a
m
Kecepatan ms Eksperimen
Simulasi
150 Produksi Gas dari Padatan
tekanan simulasi tidak tepat sesuai dengan eksperimen Santoso, 2009.
5.6.2. Penurunan Massa terhadap Kapasitas Sekam Padi pada
Berbagai Variasi Kecepatan Udara
Analisis ultimasi dilakukan untuk mengetahui unsur kimia penyusun sekam padi. Data yang didapatkan dari literatur adalah
seperti pada Tabel 5.3.
Tabel 5.3. Hasil analisis ultimasi pada sekam padi
Unsur Perb. Aktual
Massa Mol
Perb. Mol
C 38,5
45,56 3,80
1,00 H
5,7 6,75
6,75 1,78
O 39,8
47,10 2,94
0,78 N
0,5 0,59
0,04 0,01
Jumlah 84,5
100,00 -
3,59 Sehingga dapat diketahui persamaan reaksi stoikiometri untuk
sekam padi dan udara adalah: CH
1,78
O
0,78
N
0,01
+1,06O
2
+3,76N
2
CO
2
+0,89H
2
O+3,98N
2
5.18 Jika dimisalkan ada 1 mol sekam padi maka untuk udara yang
dibutuhkan adalah 1,06 mol. Sehingga air fuel ratio AFR stoichiometric, yaitu perbandingan antara laju massa dari udara
dengan laju massa dari sekam didapatkan nilai sebesar 5,51 kg udaraskg sekams.
AFR aktual dihitung dengan membandingkan laju massa udara yang tersedia terhadap laju massa bahan bakar pada
masing-masing variasi kapasitas pengisian. Untuk selanjutnya dapat ditentukan besarnya
lambda λ , yaitu perbandingan antara AFR aktual dengan AFR stoichiometric. Lambda yang semakin
besar menunjukan laju aliran udara yang semakin besar sehingga laju penurunan massa semakin tinggi seperti terlihat dalam Tabel
5.4 dan Gambar5.3.
151 Gasifikasi
Tabel 5.4. Laju penurunan massa pada berbagai variasi kapasitas isian untuk variasi kecepatan I.
Variasi Kapasitas
Isian Laju Aliran Massa
AFR
actual
Lambda. AFR
act
5,51 Udara x
10
4
kgs Sekam
Padi x 10
4
kgs
100 2,49
1,48 1,69
0,31 75
6,03 2,68
2,25 0,41
50 11,66
3,07 3,79
0,69 25
19,29 4,58
4,21 0,77
Untuk lebih jelasnya besarnya laju penurunan massa dari pengujian sekam padi pada berbagai variasi kapasitas isian
digambarkan pada Gambar 5.15.
Gambar 5.15. Grafik laju penurunan massa terhadap kapasitas sekam padi pada berbagai variasi kecepatan udara.
Dari Gambar 5.15 di atas terlihat bahwa laju penurunan massa tiap kapasitas sekam padi berbeda-beda, besarnya
berbanding terbalik dengan kapasitas sekam padi. Artinya, dengan putaran fan yang tetap, pada kapasitas sekam yang
semakin kecil maka jumlah udara di dalam reaktor juga akan semakin banyak dan laju penurunan massa semakin tinggi.
Pada variasi kecepatan III dengan kapasitas 25 terlihat lajunya naik dengan tajam. Hal ini disebabkan karena pada variasi
0,00 0,01
0,02 0,03
0,04 0,05
20 40
60 80
100
Kapasitas Sekam Padi L
a ju
P e
n u
ru n
a n
M a
s s
a
k g
m e
n it
Kec I Kec II
Kec III
La ju P
enurun anMass
a
kgme nit
Kapasitas Sekam Padi Kec III
Kec II Kec I