TUGAS AKHIR Pengaruh Cleanup Gasifier Terhadap Produk Gas Hasil Gasifikasi Menggunakan Media Geram Besi, Zeolit dan Serbuk Gergaji.
TUGAS AKHIR
PENGARUH CLEANUP GASIFIER TERHADAP PRODUK
GAS HASIL GASIFIKASI MENGGUNAKAN MEDIA GERAM
BESI, ZEOLIT, DAN SERBUK GERGAJI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Progeram Studi
Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
PUTUT ARIYANTO
D 200 12 0123
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
ii
iii
iv
v
MOTTO
“Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh
direbut oleh manusia ialah menundukkan diri sendiri.” (Ibu Kartini)
“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua.”
(Aristoteles)
“Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah
dilaksanakan atau diperbuatnya.” (Ali Bin Abi Thalib)
“Apabila Anda berbuat kebaikan kepada orang lain, maka Anda telah
berbuat baik terhadap diri sendiri.” (Benyamin Franklin)
“Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya, hidup di tepi jalan dan
dilempari orang dengan batu, tetapi dibalas dengan buah.”
(Abu Bakar Sibli)
“Kita berdoa kalau kesusahan dan membutuhkan sesuatu, mestinya kita
juga berdoa dalam kegembiraan besar dan saat rezeki melimpah.”
(Kahlil Gibran)
“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak
menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan sat mereka
menyerak.” (Thomas Alva Edison)
“Jadilah kamu manusia yang pada kelahiranmu semua orang tertawa
bahagia, tetapi hanya kamu sendiri yang menangis; dan pada kematianmu
semua orang menangis sedih, tetapi hanya kamu sendiri yang
tersenyum.” (Mahatma Gandhi)
vi
PENGARUH CLEANUP GASIFIER TERHADAP PRODUK GAS HASIL
GASIFIKASI MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA GERAM BESI,
ZEOLIT DAN SERBUK GERGAJI
Abstrak
Cleanup gasifier adalah suatu perangkat yang digunakan
untuk membersihkan produk gas dari gas pengotor dan tar yang
dihasilkan dari proses gasifikasi. Gasifikasi adalah suatu proses
perubahan bahan bakar padat secara thermokimia menjadi gas,
dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang
digunakan untuk proses pembakaran.
Penelitian
ini
dilakukan
untuk
mengetahui
pengaruh
penggunaan cleanup gasifier menggunakan variasi media filter
(geram besi, zeolit, serbuk gergaji dan campuran) terhadap
produk gas yang dihasilkan dari proses gasifikasi. Nyala api dari
gas yang telah dibersihkan digunakan untuk menghitung nilai kalor
pendidihan air.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan cleanup
gasifier mampu membersihkan produk gas dari gas pengotor dan
tar. Data yang diperoleh menunjukkan temperatur nyala api
tertinggi sebesar 676° C menggunakan media filter campuran,
waktu nyala api efektif terbaik selama 72 menit menggunakan
media filter geram besi, waktu tercepat pendidihan air selama 28
menit menggunakan media filter campuran, nilai kalor sensibel
tertinggi sebesar 603,823 kJ menggunakan media filter campuran,
dan nilai kalor laten tertinggi sebesar 1918,450 kJ menggunakan
media filter campuran.
Kata kunci : Biomassa,
Cleanup
Gasifikasi
vii
Gasifier,
Fluidized
Bed,
Abstract
Cleanup gasifier is a device used to clean the gas product
from gas contaminant and tar produced by gasification processes.
Gasification is a process of change thermochemical solid fuel into
gas, the necessary air is lower than the air used for combustion
processes.
This research was conducted to determine the effect of the
cleanup gasifier using a variety of filter media (chip metal, zeolite,
and sawdust) from the product gas produced by gasification
processes. The flame of the gas that has been cleaned is used for
calculating the calorific value of boiling water.
The research results showed that the use cleanup gasifier
capable of cleaning gas product from gas contaminant and tar.
The data obtained showed the highest flame temperature at 676°
C using mixture of filter media, the best time effective flame for 72
minutes using chip metal of filter media, the fastest time of boiling
water for 28 minutes using mixture of filter media, the highest
value of sensible heat at 603,823 kJ using mixture of filter media,
the highest value of latent heat at 1918,450 kJ using mixture of
filter media.
Keywords : Biomass,
Cleanup
Gasification
viii
Gasifier,
Fluidized
Bed,
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan rasa bangga, teriring syukur yang tiada henti kepada Allah
SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan karya sederhana ini, dengan penuh rasa syukur penulis
mempersembahkan karya ini kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, Bapak Hadi Supeno dan Ibu Sukiyem yang
telah memberikan dukungan, do’a, perhatian dan kasih sayang.
2. Ketiga saudara tercinta, Puji Hartono, Dwi Sumarti dan Agung Wibowo
yang selalu memberi saran, nasehat dan semangat.
3. Bapan Nur Aklis yang telah meluangkan waktu dan tenaga untuk
memberi bimbingan dalam Tugas Akhir ini.
4. Ni Ajeng Intan Permata Sari, Pungky Elsa dan Dwi Hastuti yang telah
memberi semangat dan dukungan.
5. Arifin Fajar Hidayat, Nur Saputra, Ari Purnomo, Doni dan Dona yang
telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6. Rekan-rekan Teknik Mesin angkatan 2012 yang telah menemani dari
awal kuliah sampai sekarang.
ix
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum wr.wb
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan ini dapat
terselesaikan.
Tugas akhir yang berjudul “PENGARUH CLEANUP GASIFIER
TERHADAP PRODUK GAS HASIL GASIFIKASI MENGGUNAKAN MEDIA
GERAM BESI, ZEOLIT, DAN SERBUK GERGAJI” dapat terselesaikan
atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu penulis menyampaikan
terimakasih kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir
sekaligus sebagai dewan penguji yang telah memberi bimbingan dan
nasehat.
4. Bapak Nur Aklis, ST., M.Eng. selaku dosen pembimbing yang telah
memberi dukungan serta arahan dalam penulisan laporan Tugas
Akhir ini.
5. Bapak Ir. Sartono Putro, MT. selaku dosen Pembimbing Akademik
sekaligus sebagai dewan penguji yang memberi bimbingan serta
arahan.
6. Bapak Ir. Pramuko I P, MT. selaku Kepala Laboratorium Jurusan
Teknik Mesin yang telah memberi izin untuk melakukan penelitian di
Laboratorium Teknik Mesin.
7. Kedua orang tua Bapak Hadi Supeno dan Ibu Sukiyem yang selalu
memberi semangat, do’a dan dukungan baik moril maupun materil.
8. Ketiga saudara saya Puji Hartono, Dwi Sumarti dan Agung Wibowo
yang telah memberikan motivasi serta semangat.
x
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ....................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
.................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................
iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
...........................................................
v
.................................................................................
vi
LEMBAR MOTTO
ABSTRAK ............................................................................................. vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
................................................................
ix
KATA PENGANTAR ..............................................................................
x
DAFTAR ISI
.......................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xv
DAFTAR TABEL
................................................................................... xvii
DAFTAR SIMBOL .................................................................................. xviii
BAB I PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1 Latar Belakang .....................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah
...............................................................
3
1.3 Batasan Masalah
.................................................................
3
1.4 Tujuan Penelitian
.................................................................
4
1.5 Manfaat Penelitian
...............................................................
4
1.6 Metodologi Penelitian ...........................................................
4
1.7 Sistematika Penulisan ..........................................................
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................
6
2.1 Tinjauan Pustaka
.................................................................
6
..........................................................................
8
2.2.1 Biomassa .........................................................................
8
2.2 Dasar Teori
2.2.2 Karakteristik Biomassa (Sekam Padi) .............................. 10
2.2.3 Pembakaran
.................................................................... 12
xii
2.2.4 Gasifiasi Biomassa
.......................................................... 14
2.2.4.1 Definisi Gasifikasi
...................................................... 14
2.2.4.2 Proses Gasifikasi ....................................................... 15
2.2.4.3 Reaktor Gasifikasi
..................................................... 17
2.2.4.4 Kondisi Operasi Proses Gasifikasi ............................. 25
2.2.5 Pembersihan Gas Hasil Gasifikasi ................................... 26
2.2.5.1 Teknologi Pembersih Partikulat ................................. 27
2.2.6 Kalor
................................................................................ 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 35
3.1 Tahapan Penelitian
.............................................................. 35
3.1.1 Diageram Alir Penelitian
.................................................. 35
3.2 Alat dan Bahan ..................................................................... 36
3.2.1 Alat ................................................................................... 36
3.2.2 Bahan
.............................................................................. 38
3.3 Instalasi Alat Penelitian ........................................................ 38
3.4 Desain Cleanup Gasifier
...................................................... 39
3.5 Langkah-langkah Penelitian ................................................. 40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 42
4.1 Validasi Temperatur Reaktor
4.2 Temperatur Nyala Api
............................................... 42
.......................................................... 43
4.2.1 Temperatur Nyala Api Pengujian Tanpa Filter ................. 43
4.2.2 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media Geram
Besi .................................................................................. 44
4.2.3 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media Zeolit
... 45
4.2.4 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media Serbuk
Gergaji
............................................................................. 46
4.2.5 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media
Campuran ........................................................................ 46
4.2.6 Perbandingan Temperatur Nyala Api ............................... 47
xiii
4.3 Temperatur Pendidihan Air
.................................................. 49
4.3.1 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Tanpa Filter
......... 49
4.3.2 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Dengan Media
Geram Besi ...................................................................... 50
4.3.3 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Dengan Media
Zeolit ................................................................................ 51
4.3.4 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Dengan Media
Dan serbuk gergaji ........................................................... 52
4.3.5 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Dengan Media
Campuran ........................................................................ 53
4.3.6 Perbandingan Temperatur Pendidihan Air ....................... 54
4.4 Nilai Kalor ............................................................................. 55
4.4.1 Nilai Kalor Pengujian Tanpa Filter
................................... 55
4.4.2 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Geram Besi
........... 56
4.4.3 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Zeolit ...................... 56
4.4.4 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Dan serbuk gergaji
4.4.5 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Campuran
4.4.6 Perbandingan Nilai Kalor
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
57
............. 58
................................................. 58
..................................................... 61
.......................................................................... 61
................................................................................... 62
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rute Konversi Thermal Biomassa
................................... 14
Gambar 2.2 Skema Reaktor Fixed Bed Aliran Counter-Curren dan
Co-Current ....................................................................... 18
Gambar 2.3 Skema Reaktor Bubbling Fluidized Bed ........................... 20
Gambar 2.4 Skema Reaktor Circulated Fluidized Bed
Gambar 2.5 Skema Reaktor Entrained Flow
........................ 21
....................................... 23
Gambar 2.6 Teknologi Pembersih Gas ................................................ 26
Gambar 3.1 Diageram Alir Penelitian
.................................................. 35
Gambar 3.2 Instalasi Alat Penelitian .................................................... 38
Gambar 3.3 Desain Cleanup Gasifier .................................................. 39
Gambar 4.1 Grafik Validasi Temperatur Reaktor ................................. 42
Gambar 4.2 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Tanpa Filter
...... 43
Gambar 4.3 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media
Geram Besi ...................................................................... 44
Gambar 4.4 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media
Zeolit ................................................................................ 45
Gambar 4.5 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media
Dan serbuk gergaji ........................................................... 46
Gambar 4.6 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media
Campuran ........................................................................ 47
Gambar 4.7 Grafik PerbandinganTemperatur Nyala Api
..................... 48
Gambar 4.8 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Tanpa
Filter ................................................................................. 50
Gambar 4.9 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Pengujian
Dengan Media Geram Besi .............................................. 50
Gambar 4.10 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Pengujian
Dengan Media Zeolit ...................................................... 51
Gambar 4.11 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Pengujian
Dengan Media Dan serbuk gergaji
xv
................................ 52
Gambar 4.12 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Pengujian
Dengan Media Campuran .............................................. 53
Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Temperatur Pendidihan Air
.......... 54
Gambar 4.14 Grafik Nilai Kalor Pengujian Tanpa Filter ....................... 55
Gambar 4.15 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Geram
Besi ................................................................................ 56
Gambar 4.16 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Zeolit ......... 57
Gambar 4.17 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Serbuk
Gergaji ........................................................................... 57
Gambar 4.18 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media
Campuran ...................................................................... 58
Gambar 4.19 Grafik Perbandingan Nilai Kalor ..................................... 59
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Aspek-aspek teknis Gasifikasi Menggunakan Fluidized
Bed ....................................................................................... 22
Tabel 2.2 Rangkuman Data Kondisi Operasi Beberapa Jenis
Gasifikasi
............................................................................. 25
xvii
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Satuan
QS
= Kalor Sensibel
[Joule]
m
= Massa bahan bakar
Cp
= Kalor jenis air
ΔT
= Perubahan Suhu
QL
= Kalor Laten
muap
= Massa uap air
hfg
= Enthalpi penguapan
[kJ/kg]
ma
= Massa air mula-mula
[kg]
mb
= Massa air akhir
[kg]
QT
= Kalor Total
[kg]
[kJ/kg°C]
[°C]
[Joule]
[kg]
[Joule]
xviii
PENGARUH CLEANUP GASIFIER TERHADAP PRODUK
GAS HASIL GASIFIKASI MENGGUNAKAN MEDIA GERAM
BESI, ZEOLIT, DAN SERBUK GERGAJI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Progeram Studi
Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
PUTUT ARIYANTO
D 200 12 0123
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
ii
iii
iv
v
MOTTO
“Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh
direbut oleh manusia ialah menundukkan diri sendiri.” (Ibu Kartini)
“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua.”
(Aristoteles)
“Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah
dilaksanakan atau diperbuatnya.” (Ali Bin Abi Thalib)
“Apabila Anda berbuat kebaikan kepada orang lain, maka Anda telah
berbuat baik terhadap diri sendiri.” (Benyamin Franklin)
“Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya, hidup di tepi jalan dan
dilempari orang dengan batu, tetapi dibalas dengan buah.”
(Abu Bakar Sibli)
“Kita berdoa kalau kesusahan dan membutuhkan sesuatu, mestinya kita
juga berdoa dalam kegembiraan besar dan saat rezeki melimpah.”
(Kahlil Gibran)
“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak
menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan sat mereka
menyerak.” (Thomas Alva Edison)
“Jadilah kamu manusia yang pada kelahiranmu semua orang tertawa
bahagia, tetapi hanya kamu sendiri yang menangis; dan pada kematianmu
semua orang menangis sedih, tetapi hanya kamu sendiri yang
tersenyum.” (Mahatma Gandhi)
vi
PENGARUH CLEANUP GASIFIER TERHADAP PRODUK GAS HASIL
GASIFIKASI MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA GERAM BESI,
ZEOLIT DAN SERBUK GERGAJI
Abstrak
Cleanup gasifier adalah suatu perangkat yang digunakan
untuk membersihkan produk gas dari gas pengotor dan tar yang
dihasilkan dari proses gasifikasi. Gasifikasi adalah suatu proses
perubahan bahan bakar padat secara thermokimia menjadi gas,
dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang
digunakan untuk proses pembakaran.
Penelitian
ini
dilakukan
untuk
mengetahui
pengaruh
penggunaan cleanup gasifier menggunakan variasi media filter
(geram besi, zeolit, serbuk gergaji dan campuran) terhadap
produk gas yang dihasilkan dari proses gasifikasi. Nyala api dari
gas yang telah dibersihkan digunakan untuk menghitung nilai kalor
pendidihan air.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan cleanup
gasifier mampu membersihkan produk gas dari gas pengotor dan
tar. Data yang diperoleh menunjukkan temperatur nyala api
tertinggi sebesar 676° C menggunakan media filter campuran,
waktu nyala api efektif terbaik selama 72 menit menggunakan
media filter geram besi, waktu tercepat pendidihan air selama 28
menit menggunakan media filter campuran, nilai kalor sensibel
tertinggi sebesar 603,823 kJ menggunakan media filter campuran,
dan nilai kalor laten tertinggi sebesar 1918,450 kJ menggunakan
media filter campuran.
Kata kunci : Biomassa,
Cleanup
Gasifikasi
vii
Gasifier,
Fluidized
Bed,
Abstract
Cleanup gasifier is a device used to clean the gas product
from gas contaminant and tar produced by gasification processes.
Gasification is a process of change thermochemical solid fuel into
gas, the necessary air is lower than the air used for combustion
processes.
This research was conducted to determine the effect of the
cleanup gasifier using a variety of filter media (chip metal, zeolite,
and sawdust) from the product gas produced by gasification
processes. The flame of the gas that has been cleaned is used for
calculating the calorific value of boiling water.
The research results showed that the use cleanup gasifier
capable of cleaning gas product from gas contaminant and tar.
The data obtained showed the highest flame temperature at 676°
C using mixture of filter media, the best time effective flame for 72
minutes using chip metal of filter media, the fastest time of boiling
water for 28 minutes using mixture of filter media, the highest
value of sensible heat at 603,823 kJ using mixture of filter media,
the highest value of latent heat at 1918,450 kJ using mixture of
filter media.
Keywords : Biomass,
Cleanup
Gasification
viii
Gasifier,
Fluidized
Bed,
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan rasa bangga, teriring syukur yang tiada henti kepada Allah
SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan karya sederhana ini, dengan penuh rasa syukur penulis
mempersembahkan karya ini kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, Bapak Hadi Supeno dan Ibu Sukiyem yang
telah memberikan dukungan, do’a, perhatian dan kasih sayang.
2. Ketiga saudara tercinta, Puji Hartono, Dwi Sumarti dan Agung Wibowo
yang selalu memberi saran, nasehat dan semangat.
3. Bapan Nur Aklis yang telah meluangkan waktu dan tenaga untuk
memberi bimbingan dalam Tugas Akhir ini.
4. Ni Ajeng Intan Permata Sari, Pungky Elsa dan Dwi Hastuti yang telah
memberi semangat dan dukungan.
5. Arifin Fajar Hidayat, Nur Saputra, Ari Purnomo, Doni dan Dona yang
telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6. Rekan-rekan Teknik Mesin angkatan 2012 yang telah menemani dari
awal kuliah sampai sekarang.
ix
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum wr.wb
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan ini dapat
terselesaikan.
Tugas akhir yang berjudul “PENGARUH CLEANUP GASIFIER
TERHADAP PRODUK GAS HASIL GASIFIKASI MENGGUNAKAN MEDIA
GERAM BESI, ZEOLIT, DAN SERBUK GERGAJI” dapat terselesaikan
atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu penulis menyampaikan
terimakasih kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir
sekaligus sebagai dewan penguji yang telah memberi bimbingan dan
nasehat.
4. Bapak Nur Aklis, ST., M.Eng. selaku dosen pembimbing yang telah
memberi dukungan serta arahan dalam penulisan laporan Tugas
Akhir ini.
5. Bapak Ir. Sartono Putro, MT. selaku dosen Pembimbing Akademik
sekaligus sebagai dewan penguji yang memberi bimbingan serta
arahan.
6. Bapak Ir. Pramuko I P, MT. selaku Kepala Laboratorium Jurusan
Teknik Mesin yang telah memberi izin untuk melakukan penelitian di
Laboratorium Teknik Mesin.
7. Kedua orang tua Bapak Hadi Supeno dan Ibu Sukiyem yang selalu
memberi semangat, do’a dan dukungan baik moril maupun materil.
8. Ketiga saudara saya Puji Hartono, Dwi Sumarti dan Agung Wibowo
yang telah memberikan motivasi serta semangat.
x
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ....................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
.................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................
iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
...........................................................
v
.................................................................................
vi
LEMBAR MOTTO
ABSTRAK ............................................................................................. vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
................................................................
ix
KATA PENGANTAR ..............................................................................
x
DAFTAR ISI
.......................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xv
DAFTAR TABEL
................................................................................... xvii
DAFTAR SIMBOL .................................................................................. xviii
BAB I PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1 Latar Belakang .....................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah
...............................................................
3
1.3 Batasan Masalah
.................................................................
3
1.4 Tujuan Penelitian
.................................................................
4
1.5 Manfaat Penelitian
...............................................................
4
1.6 Metodologi Penelitian ...........................................................
4
1.7 Sistematika Penulisan ..........................................................
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................
6
2.1 Tinjauan Pustaka
.................................................................
6
..........................................................................
8
2.2.1 Biomassa .........................................................................
8
2.2 Dasar Teori
2.2.2 Karakteristik Biomassa (Sekam Padi) .............................. 10
2.2.3 Pembakaran
.................................................................... 12
xii
2.2.4 Gasifiasi Biomassa
.......................................................... 14
2.2.4.1 Definisi Gasifikasi
...................................................... 14
2.2.4.2 Proses Gasifikasi ....................................................... 15
2.2.4.3 Reaktor Gasifikasi
..................................................... 17
2.2.4.4 Kondisi Operasi Proses Gasifikasi ............................. 25
2.2.5 Pembersihan Gas Hasil Gasifikasi ................................... 26
2.2.5.1 Teknologi Pembersih Partikulat ................................. 27
2.2.6 Kalor
................................................................................ 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 35
3.1 Tahapan Penelitian
.............................................................. 35
3.1.1 Diageram Alir Penelitian
.................................................. 35
3.2 Alat dan Bahan ..................................................................... 36
3.2.1 Alat ................................................................................... 36
3.2.2 Bahan
.............................................................................. 38
3.3 Instalasi Alat Penelitian ........................................................ 38
3.4 Desain Cleanup Gasifier
...................................................... 39
3.5 Langkah-langkah Penelitian ................................................. 40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 42
4.1 Validasi Temperatur Reaktor
4.2 Temperatur Nyala Api
............................................... 42
.......................................................... 43
4.2.1 Temperatur Nyala Api Pengujian Tanpa Filter ................. 43
4.2.2 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media Geram
Besi .................................................................................. 44
4.2.3 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media Zeolit
... 45
4.2.4 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media Serbuk
Gergaji
............................................................................. 46
4.2.5 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media
Campuran ........................................................................ 46
4.2.6 Perbandingan Temperatur Nyala Api ............................... 47
xiii
4.3 Temperatur Pendidihan Air
.................................................. 49
4.3.1 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Tanpa Filter
......... 49
4.3.2 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Dengan Media
Geram Besi ...................................................................... 50
4.3.3 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Dengan Media
Zeolit ................................................................................ 51
4.3.4 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Dengan Media
Dan serbuk gergaji ........................................................... 52
4.3.5 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Dengan Media
Campuran ........................................................................ 53
4.3.6 Perbandingan Temperatur Pendidihan Air ....................... 54
4.4 Nilai Kalor ............................................................................. 55
4.4.1 Nilai Kalor Pengujian Tanpa Filter
................................... 55
4.4.2 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Geram Besi
........... 56
4.4.3 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Zeolit ...................... 56
4.4.4 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Dan serbuk gergaji
4.4.5 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Campuran
4.4.6 Perbandingan Nilai Kalor
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
57
............. 58
................................................. 58
..................................................... 61
.......................................................................... 61
................................................................................... 62
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rute Konversi Thermal Biomassa
................................... 14
Gambar 2.2 Skema Reaktor Fixed Bed Aliran Counter-Curren dan
Co-Current ....................................................................... 18
Gambar 2.3 Skema Reaktor Bubbling Fluidized Bed ........................... 20
Gambar 2.4 Skema Reaktor Circulated Fluidized Bed
Gambar 2.5 Skema Reaktor Entrained Flow
........................ 21
....................................... 23
Gambar 2.6 Teknologi Pembersih Gas ................................................ 26
Gambar 3.1 Diageram Alir Penelitian
.................................................. 35
Gambar 3.2 Instalasi Alat Penelitian .................................................... 38
Gambar 3.3 Desain Cleanup Gasifier .................................................. 39
Gambar 4.1 Grafik Validasi Temperatur Reaktor ................................. 42
Gambar 4.2 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Tanpa Filter
...... 43
Gambar 4.3 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media
Geram Besi ...................................................................... 44
Gambar 4.4 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media
Zeolit ................................................................................ 45
Gambar 4.5 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media
Dan serbuk gergaji ........................................................... 46
Gambar 4.6 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media
Campuran ........................................................................ 47
Gambar 4.7 Grafik PerbandinganTemperatur Nyala Api
..................... 48
Gambar 4.8 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Tanpa
Filter ................................................................................. 50
Gambar 4.9 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Pengujian
Dengan Media Geram Besi .............................................. 50
Gambar 4.10 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Pengujian
Dengan Media Zeolit ...................................................... 51
Gambar 4.11 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Pengujian
Dengan Media Dan serbuk gergaji
xv
................................ 52
Gambar 4.12 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Pengujian
Dengan Media Campuran .............................................. 53
Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Temperatur Pendidihan Air
.......... 54
Gambar 4.14 Grafik Nilai Kalor Pengujian Tanpa Filter ....................... 55
Gambar 4.15 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Geram
Besi ................................................................................ 56
Gambar 4.16 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Zeolit ......... 57
Gambar 4.17 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Serbuk
Gergaji ........................................................................... 57
Gambar 4.18 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media
Campuran ...................................................................... 58
Gambar 4.19 Grafik Perbandingan Nilai Kalor ..................................... 59
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Aspek-aspek teknis Gasifikasi Menggunakan Fluidized
Bed ....................................................................................... 22
Tabel 2.2 Rangkuman Data Kondisi Operasi Beberapa Jenis
Gasifikasi
............................................................................. 25
xvii
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Satuan
QS
= Kalor Sensibel
[Joule]
m
= Massa bahan bakar
Cp
= Kalor jenis air
ΔT
= Perubahan Suhu
QL
= Kalor Laten
muap
= Massa uap air
hfg
= Enthalpi penguapan
[kJ/kg]
ma
= Massa air mula-mula
[kg]
mb
= Massa air akhir
[kg]
QT
= Kalor Total
[kg]
[kJ/kg°C]
[°C]
[Joule]
[kg]
[Joule]
xviii