ANALISA PEMAKAIAN BAHAN BAKAR DENGAN MEL
Jurnal
Dinamis, Volume 4, No.4 Maret 2013
1,2
ISSN 2338 1035
Harry Christian Hasibuan1, Farel H. Napitupulu2
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Jalan Almamater Kampus USU Medan 20155
Email : kristian.hasibuan@yahoo.com
Ketel uap adalah pesawat untuk memproduksi uap pada suatu jumlah tertentu pada setiap
jamnya dengan suatu tekanan dan suhu yang telah ditentukan besarnya. Boiler atau ketel uap
adalah suatu bejana/wadah yang di dalamnya berisi air atau fluida lain untuk dipanaskan.
Proses pendidihan memerlukan energi panas yang diperoleh dari sumber panas misalnya dari
pembakaran bahan bakar yang berupa padat, cair dan gas, bahan bakar utama yang digunakan
pada PGSS adalah ampas tebu, fiber (cangkang + serabut), dan minyak bakar residu MFO.
Nilai kalor tiap – tiap bahan bakar dihitung dengan mengetahui komposisi tiap tiap bahan bakar
dengan menggunaka persamaan persamaan yang ada dari literatur, perhitungan konsumsi
bahan bakar, volume ruang bakar, efisiensi dari tiap tiap bahan bakar terhadap boiler dan
efisiensi biaya dari tiap tiap bahan bakar yang digunakan. Dari perhitungan tiap tiap bahan
bakar maka didapat hasil bahwa. Efisiensi bahan bakar menggunakan bahan bakar ampas
lebih kecil dibandingkan dari bahan bakar fiber dan minyak bakar residu MFO. Kemudian dari
segi biaya bahan bakar ampas tebu lebih efisien dari pada bahan bakar fiber dan minyak bakar
residu MFO.
Ketel uap adalah pesawat untuk
memproduksi uap pada suatu jumlah
tertentu pada setiap jamnya dengan
suatu tekanan dan suhu yang telah
ditentukan
besarnya.
Proses
pendidihan memerlukan energi panas
yang diperoleh dari sumber panas
misalnya dari pembakaran bahan bakar
yang berupa padat, cair dan gas.
Banyak pabrik atau perusahaan yang
sudah menerapkan penggunaan bahan
bakar alternatif untuk bahan bakar
ketelnya salah satunya Pabrik Gula Sei
Semayang yang menggunakan bahan
bakar fiber Atau cangkang untuk
pembakaran awal boiler sebelum
adanya ampas kemudian bagasse
(ampas tebu) sebagai bahan bakar
utamanya dan residu sebagai bahan
bakar pembantunya untuk bahan bakar
ketel uap. Dan saat ini Pabrik Gula Sei
Semayang mempunyai ketel uap merek
Yoshimine tahun pembuatannya 1981
dengan kapasitas uap 60 ton/jam. Dari
beberapa faktor yang berpengaruh
terhadap unjuk kerja dari ketel uap
maka ditelitilah bahan bakar yang
digunakan pada Pabrik Gula Sei
Semayang yaitu fiber, ampas tebu dan
bahan bakar residu (kg/jam), kebutuhan
udara pembakaran (m3/jam), serta
efisiensi dari ketel uap terhadap bahan
bakar tesebut(%).
Pada skripsi akhir ini adalah analisa
bahan bakar yang digunakan pada
boiler Pabrik Gula Sei Semayang,
adapun bahan bakar yang di gunakan
di Pabrik Gula Sei Semayang adalah
Fiber (cangkang + serabut), Ampas
tebu dan residu. Pada saat ini bahan
bakar boiler pada Pabrik Gula Sei
Semayang ada 3 jenis bahan bakar
dalam sistem pembakarannya, yang
pertama fiber (cangkang + serabut)
239
Jurnal
Dinamis, Volume 4, No.4 Maret 2013
untuk pembakaran awal, yang kedua
(ampas tebu) digunakan
langsung pada
dan yang ke
tiga residue oil digunakan pada burner
boiler. Bahan bakar ampas tebu
merupakan bahan bakar primer. Ampas
tebu atau lazimnya disebut bagase,
adalah hasil samping dari proses
ekstraksi (pemerahan) cairan tebu. Dari
Pabrik Gula Sei Semayang dihasilkan
ampas tebu dari berat tebu yang
digiling. Pada umumnya, pabrik gula di
Indonesia memanfaatkan ampas tebu
sebagai bahan bakar bagi pabrik yang
bersangkutan, setelah ampas tebu
tersebut
mengalami
pengeringan.
Pengeringan ampas dilakukan dengan
memanfaatkan dari mesin gilingan yang
memeras tebu yang telah dicacah
hingga
kadar
air
dan
niranya
berkurang.
.1 Pengertian Umum Boiler
Boiler atau ketel uap adalah suatu
bejana/wadah yang di dalamnya berisi
air atau fluida lain untuk dipanaskan.
Energi panas dari fluida tersebut
selanjutnya digunakan untuk berbagai
macam keperluan, seperti untuk turbin
uap, pemanas ruangan, mesin uap, dan
lain
sebagainya.
Secara
proses
konversi energi, boiler memiliki fungsi
untuk mengkonversi energi kimia yang
tersimpan di dalam bahan bakar
menjadi energi panas yang tertransfer
ke fluida kerja.
Bejana bertekanan pada boiler
umumnya menggunakan bahan baja
dengan spesifikasi tertentu yang telah
ditentukan dalam standard ASME (The
ASME Code Boilers), terutama untuk
penggunaan boiler pada industri
industri besar. Dalam sejarah tercatat
berbagai
macam
jenis
material
digunakan sebagai bahan pembuatan
boiler seperti tembaga, kuningan, dan
besi cor. Namun bahan bahan tersebut
sudah lama ditinggalkan karena alasan
ekonomis dan juga ketahanan material
yang sudah tidak sesuai dengan
kebutuhan
industri.
Panas
yang
diberikan kepada fluida di dalam boiler
ISSN 2338 1035
berasal dari proses pembakaran
dengan berbagai macam jenis bahan
bakar yang dapat digunakan, seperti
kayu, batubara, solar/minyak bumi, dan
gas.
Dengan
adanya
kemajuan
teknologi, energi nuklir pun juga
digunakan sebagai sumber panas pada
boiler. Beban Sepesifik Ruang Bakar :
Banyak
kalor
yang
dilepaskan
persatuan
volume
ruang
bakar
persatuan waktu (Qbb).. (Btu/ft3 jam atau
kkal/m3 jam)[1]. Jika susunan bahan
bakar diketahui, maka dapat dihitung
jumlah kebutuhan udara pembakaran
untuk pembakaran yang sempurna. [2]
3.1 Variabel yang Diambil
Pada pengujian ini variabel pengujian
untuk mendapatkan nilai kalor bahan
bakar yaitu
!"
dan #
$ !"%
3.2 Prosedur Pengujian
1. Membersihkan tabung bom dari
sisa pengujian sebelumnya
2. Menimbang bahan bakar yang
akan diukur dengan timbangan
sebesar 0,15 gram
3. Mengukur volume bahan bakar
4. Menyiapkan
kawat
untuk
penyala
dengan
menggulungnya
dan
memasangnya pada tangkai
penyala yang terpasang pada
penutup bom
5. Menempatkan cawan berisi
bahan bakar pada ujung tangkai
penyala
6. Menutup bom dengan kuat
setelah dipasang ring O dengan
memutar penutup tersebut
7. Mengisi Oksigen kedalam bom
dengan tekanan 30 bar
8. Menempatkan bom yang telah
terpasang kedalam calorimeter
9. Memasukkan
air
pendingin
sebanyak 1250 mL.
10. Menutup kalorimeter dengan
penutupnya.
240
Jurnal
Dinamis, Volume 4, No.4 Maret 2013
11. Menghidupkan pengaduk air
pendingin selama 5 (lima) menit
sebelum penyalaan dilakukan.
12. Membaca dan mencatat suhu
air pendingin
13. Menghidupkan penyalaan
14. Mengaduk air pendingin selama
5
(lima)
menit
setelah
penyalaan berlangsung.
15. Membaca
dan
mencatat
kembali suhu air pendingin.
16. Mematikan pengaduk.
17. Menyiapkan kembali peralatan
untuk pengujian selanjutnya
18. Melakukan kembali pengukuran
sebanyak 5 (lima) kali berturut
turut untuk suatu bahan bakar
yang di uji/di ukur. Hasil
pengujian adalah harga rata
rata
dari
hasil
kelima
pengukuran yang dilakukan.
3.3 Rumus rumus yang Digunakan
Adapun rumus rumus yang digunakan
dan mendukung adalah sebagai berikut
:
1. Nilai kalor atas (HHV) dapat
dihitung dengan rumus
HHV = (T2 T1 Tkp)x Cv (kJ/kg) [3]
2. Nilai kalor bawah (LHV) dapat
dihitung dengan rumus
LHV = HHV – 3240 kJ/kg
[3]
3. Bila dilakukan n kali pengujian,
maka :
∑
HHVrata rata =
=
(kJ/kg) [3]
LHVrata rata = HHVrata rata – 3240
kJ/kg [34]
Dimana :
= Suhu air dingin
T1
sebelum dinyalakan
27,420C
= Suhu air pendingin
T2
setelah penyalaan
27,690C
Tkp
= kenaikan suhu akibat
kawat menyala 0,05 0C
Cv = Panas jenis bom
calorimeter 73529,6 kJ/kg0C
4. Kebutuhan bahan bakar
# =
−(
(
)
−
)
[4]
ISSN 2338 1035
5. Analisa volume ruang bakar
Vrb =
6.
( )(
[4]
Jumlah udara pembakaran
bahan bakar
Uog =
7.
)
x (2,67 C + 8 H –
O + S) kg udara/kg bb
Efisiensi boiler (ηb)
ηb
=
(
×
−
[5]
) x 100 % [6]
5.
4.1 Bahan Bakar
Bahan bakar adalah bahan
yang dapat dibakar untuk menghasilkan
panas (
). Proses pembakaran
merupakan proses kimia antara bahan
bakar, udara dan panas. Proses
pembakaran yang terjadi di dalam
ruang bakar ketel (
) bertujuan
untuk merubah fasa air menjadi fasa
uap.
. Berbagai jenis bahan bakar
(seperti bahan bakar cair, padat, dan
gas) yang tersedia tergantung pada
berbagai
faktor
seperti
biaya,
ketersediaan, penyimpanan,
&
,
polusi dan peletakan boiler, tungku dan
peralatan
pembakaran
lainnya.
Pengetahuan mengenai sifat bahan
bakar membantu dalam memilih bahan
bakar yang benar untuk keperluan yang
benar dan untuk penggunaan bahan
bakar yang efisien. Uji laboratorium
biasanya digunakan untuk mengkaji
sifat dan kualitas bahan bakar.
Jadi untuk melakukan pembakaran
diperlukan tiga unsur, yaitu :
Bahan bakar
Oksigen
Suhu untuk memulai pembakaran
Panas (kalor) yang timbul karena
pembakaran bahan bakar tersebut
disebut hasil pembakaran atau nilai
bakar
"
4.2 Nilai Kalor Bahan Bakar
241
Jurnal
Dinamis, Volume 4, No.4 Maret 2013
Nilai kalor (
)
adalah banyaknya energi panas yang
diperoleh dari hasil pembakaran 1 kg
bahan bakar. Nilai kalor ini dibagi
menjadi dua :
a. Nilai kalor tinggi atau
!
(HHV) adalah banyaknya
kalor yang dihasilkan pada proses
pembakaran 1 kg bahan bakar,
tanpa adanya kandungan air pada
bahan bakar.
b. Nilai kalor rendah atau $ #
!
(LHV) adalah banyaknya
kalor yang dihasilkan pada proses
pembakaran 1 kg bahan bakar dan
sebagian
dimanfaatkan
untuk
penguapan sehingga kandungan air
pada bahan bakar akan habis.
Tabel 1. hasil percobaan nilai kalor
Bom kalorimeter ampas tebu (bagasse)
0
0
NO.
T1 C
T2 C
1
2
3
4
5
25,88
26,26
26,65
27,02
27,42
26,14
26,52
26,92
27,29
27,69
HHV
(kJ/kg)
15441,216
15441,216
16176,512
16176,512
16176,512
LHV
(kJ/kg)
12201,216
12201,216
12936,512
12936,512
12936,512
Tabel 2. hasil percobaan nilai kalor
Bom kalorimeter fiber (serabut 75% +
cangkang 25 %)
NO.
T1 0C
T2 0C
1
2
3
4
5
25,93
26,44
26,94
27,38
27,96
26,27
26,78
27,77
27,73
28,30
HHV
(kJ/kg)
21323,584
21323,584
20588,288
22058,88
21323,584
LHV
(kJ/kg)
18083,584
18083,584
17348,288
18818,88
18083,584
Tabel 3. hasil percobaan nilai kalor
Bom kalorimeter Minyak Residu MFO
NO.
T1 0C
T2 0C
1
2
3
4
5
25,55
26,43
27,35
28,29
25,13
26,37
27,27
28,17
29,12
25,95
HHV
(kJ/kg)
56617,792
58088,384
56617,792
57353,088
56617,792
LHV
(kJ/kg)
53377,792
54848,384
53377,792
54113,088
53377,792
ISSN 2338 1035
5.1 Kesimpulan
Dari hasil perhitungan dan
pembahasan skripsi dengan judul
analisa pemakaian bahan bakar
dengan melakukan pengujian nilai kalor
dan gas buang terhadap performansi
boiler type water tube dengan kapasitas
uap 60 Ton/Jam maka dapat ditarik
kesimpulan sebagai
berikut :
1. Nilai Kalor HHV dan LHV bahan
bakar yang digunakan :
a. Nilai HHVrata rata dan LHVrata rata
ampas tebu
HHV = 15882,3936 kJ/kg
LHV = 12642,3936 kJ/kg
b. Nilai HHVrata rata dan LHVrata rata
fiber (cangkang + serabut)
HHV = 21323,584 kJ/kg
LHV = 18083,584 kJ/kg
c. Nilai HHV dan LHV Minyak
Residu MFO
HHV = 57058,9696 kJ/kg
LHV = 53818,9696 kJ/kg
2. Kebutuhan bahan bakar
yang
digunakan :
a. Kebutuhan bahan bakar ampas
tebu
Wf = 19284,47 kg %
/jam
b. Kebutuhan bahan bakar fiber
(cangkang + serabut)
/jam
Wf = 13481,94 kg %
c. Kebutuhan bahan bakar minyak
residu MFO
Wf = 4530,034 kg %
/jam
3. Volume Ruang Bakar Vrb = 10902,48
m3
4. Jumlah Udara Pembakaran Bahan
bakar
a. Jumlah
udara
pembakaran
bahan bakar ampas tebu.
= 21,604 kgudara/kgbb
Uog
b. Jumlah
udara
pembakaran
bahan bakar fiber (cangkang +
serabut)
= 23,316 kgudara/kgbb
Uog
c. Jumlah
udara
pembakaran
minyak residu MFO
= 59,25 kgudara/kgbb
Uog
242
Jurnal
Dinamis, Volume 4, No.4 Maret 2013
Tabel 4. perbandingan variasi bahan
bakar dari segi konsumsi bahan bakar,
efisiensi boiler dan biaya bahan bakar.
Bahan Bakar
Efisiensi Boiler (%)
Minyak Residu MFO
73
Faiber (cangkang +
65
serabut )
Ampas
Tebu
62
(
)
6. Nilai kalor ampas tebu lebih kecil
dari nilai kalor campuran serabut
dan cangkang sawit. Nilai kalor
campuran serabut dan cangkang
sawit jauh lebih kecil dibandingkan
dengan nilai kalor bahan bakar
minyak residu. Namun penggunaan
bahan bakar ampas tebu, serabut
dan cangkang sawit sebagai bahan
bakar pada PGS masih cukup
ekonomis, mengingat persediaannya
yang cukup banyak dan gratis,
sedangkan minyak residu jauh lebih
mahal.
7. Dari hasil penelitian ini diperoleh
hasil nilai kalor yang mempengaruhi
jumlah kebutuhan bahan bakar.
Semakin besar nilai LHV semakin
sedikit bahan bakar yang digunakan
dan mempengaruhi nilai efisiensi
boiler.
5.2 Saran
Adapun saran – saran yang
dapat diajukan bagi pabrik maupun
pembaca
untuk
menyempurnakan
penelitian tentang analisa variasi bahan
bakar terhadap performansi boiler
dikemudian hari ialah sebagai berikut :
1. Di karenakan umur boiler yang
sudah lama atau tua maka
harus
dilakukan perawatan
yang optimal agar kinerja boiler
tetap optimal
2. Untuk meningkatkan efisiensi
pada
boiler
sebaiknya
digunakan bahan bakar fiber
atau minyak residu MFO
sebagai bahan bakar pembantu
3. Dalam penelitian perencanaan
bahan
bakar
terhadap
ISSN 2338 1035
performansi boiler selanjutnya,
diperlukan
pengujian
Bom
Kalorimeter Oksigen, sehingga
hasil
perhitungan
yang
didapatkan lebih realistis atau
mendekati kenyataan
4. Penelitian perencanaan bahan
bakar alternatif
terhadap
performansi boiler selanjutnya
dengan menggunakan bahan
bakar yang lain, misalnya
sekam padi, dan sampah
kertas maupun plastik.
[1] http://www.scribd.comPengetahuan
Umum Boiler/ 9 oktober 2012.
[2]
Setyardjo M.J. Djoko. 1932.
Edisi Ke 2, hal 71.
Jakarta: Pradya Paramitha.
[3]
Panduan
Percobaan
Bom
Kalorimeter
Oksigen
Laboratorium Mesin FT USU
Medan
[4]
Setyardjo M.J. Djoko. 1932.
Edisi Ke 2, hal 84 –
85. Jakarta: Pradya Paramitha.
[5]
Muin
A.
Syamsir.
1988.
'
# (
#
)(
), Edisi Ke 1.
Hal 47 48. Jakarta: Penerbit CV.
Rajawali.
http://repository.usu.ac.id/16
[6]
Desember 2012.
243
Dinamis, Volume 4, No.4 Maret 2013
1,2
ISSN 2338 1035
Harry Christian Hasibuan1, Farel H. Napitupulu2
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Jalan Almamater Kampus USU Medan 20155
Email : kristian.hasibuan@yahoo.com
Ketel uap adalah pesawat untuk memproduksi uap pada suatu jumlah tertentu pada setiap
jamnya dengan suatu tekanan dan suhu yang telah ditentukan besarnya. Boiler atau ketel uap
adalah suatu bejana/wadah yang di dalamnya berisi air atau fluida lain untuk dipanaskan.
Proses pendidihan memerlukan energi panas yang diperoleh dari sumber panas misalnya dari
pembakaran bahan bakar yang berupa padat, cair dan gas, bahan bakar utama yang digunakan
pada PGSS adalah ampas tebu, fiber (cangkang + serabut), dan minyak bakar residu MFO.
Nilai kalor tiap – tiap bahan bakar dihitung dengan mengetahui komposisi tiap tiap bahan bakar
dengan menggunaka persamaan persamaan yang ada dari literatur, perhitungan konsumsi
bahan bakar, volume ruang bakar, efisiensi dari tiap tiap bahan bakar terhadap boiler dan
efisiensi biaya dari tiap tiap bahan bakar yang digunakan. Dari perhitungan tiap tiap bahan
bakar maka didapat hasil bahwa. Efisiensi bahan bakar menggunakan bahan bakar ampas
lebih kecil dibandingkan dari bahan bakar fiber dan minyak bakar residu MFO. Kemudian dari
segi biaya bahan bakar ampas tebu lebih efisien dari pada bahan bakar fiber dan minyak bakar
residu MFO.
Ketel uap adalah pesawat untuk
memproduksi uap pada suatu jumlah
tertentu pada setiap jamnya dengan
suatu tekanan dan suhu yang telah
ditentukan
besarnya.
Proses
pendidihan memerlukan energi panas
yang diperoleh dari sumber panas
misalnya dari pembakaran bahan bakar
yang berupa padat, cair dan gas.
Banyak pabrik atau perusahaan yang
sudah menerapkan penggunaan bahan
bakar alternatif untuk bahan bakar
ketelnya salah satunya Pabrik Gula Sei
Semayang yang menggunakan bahan
bakar fiber Atau cangkang untuk
pembakaran awal boiler sebelum
adanya ampas kemudian bagasse
(ampas tebu) sebagai bahan bakar
utamanya dan residu sebagai bahan
bakar pembantunya untuk bahan bakar
ketel uap. Dan saat ini Pabrik Gula Sei
Semayang mempunyai ketel uap merek
Yoshimine tahun pembuatannya 1981
dengan kapasitas uap 60 ton/jam. Dari
beberapa faktor yang berpengaruh
terhadap unjuk kerja dari ketel uap
maka ditelitilah bahan bakar yang
digunakan pada Pabrik Gula Sei
Semayang yaitu fiber, ampas tebu dan
bahan bakar residu (kg/jam), kebutuhan
udara pembakaran (m3/jam), serta
efisiensi dari ketel uap terhadap bahan
bakar tesebut(%).
Pada skripsi akhir ini adalah analisa
bahan bakar yang digunakan pada
boiler Pabrik Gula Sei Semayang,
adapun bahan bakar yang di gunakan
di Pabrik Gula Sei Semayang adalah
Fiber (cangkang + serabut), Ampas
tebu dan residu. Pada saat ini bahan
bakar boiler pada Pabrik Gula Sei
Semayang ada 3 jenis bahan bakar
dalam sistem pembakarannya, yang
pertama fiber (cangkang + serabut)
239
Jurnal
Dinamis, Volume 4, No.4 Maret 2013
untuk pembakaran awal, yang kedua
(ampas tebu) digunakan
langsung pada
dan yang ke
tiga residue oil digunakan pada burner
boiler. Bahan bakar ampas tebu
merupakan bahan bakar primer. Ampas
tebu atau lazimnya disebut bagase,
adalah hasil samping dari proses
ekstraksi (pemerahan) cairan tebu. Dari
Pabrik Gula Sei Semayang dihasilkan
ampas tebu dari berat tebu yang
digiling. Pada umumnya, pabrik gula di
Indonesia memanfaatkan ampas tebu
sebagai bahan bakar bagi pabrik yang
bersangkutan, setelah ampas tebu
tersebut
mengalami
pengeringan.
Pengeringan ampas dilakukan dengan
memanfaatkan dari mesin gilingan yang
memeras tebu yang telah dicacah
hingga
kadar
air
dan
niranya
berkurang.
.1 Pengertian Umum Boiler
Boiler atau ketel uap adalah suatu
bejana/wadah yang di dalamnya berisi
air atau fluida lain untuk dipanaskan.
Energi panas dari fluida tersebut
selanjutnya digunakan untuk berbagai
macam keperluan, seperti untuk turbin
uap, pemanas ruangan, mesin uap, dan
lain
sebagainya.
Secara
proses
konversi energi, boiler memiliki fungsi
untuk mengkonversi energi kimia yang
tersimpan di dalam bahan bakar
menjadi energi panas yang tertransfer
ke fluida kerja.
Bejana bertekanan pada boiler
umumnya menggunakan bahan baja
dengan spesifikasi tertentu yang telah
ditentukan dalam standard ASME (The
ASME Code Boilers), terutama untuk
penggunaan boiler pada industri
industri besar. Dalam sejarah tercatat
berbagai
macam
jenis
material
digunakan sebagai bahan pembuatan
boiler seperti tembaga, kuningan, dan
besi cor. Namun bahan bahan tersebut
sudah lama ditinggalkan karena alasan
ekonomis dan juga ketahanan material
yang sudah tidak sesuai dengan
kebutuhan
industri.
Panas
yang
diberikan kepada fluida di dalam boiler
ISSN 2338 1035
berasal dari proses pembakaran
dengan berbagai macam jenis bahan
bakar yang dapat digunakan, seperti
kayu, batubara, solar/minyak bumi, dan
gas.
Dengan
adanya
kemajuan
teknologi, energi nuklir pun juga
digunakan sebagai sumber panas pada
boiler. Beban Sepesifik Ruang Bakar :
Banyak
kalor
yang
dilepaskan
persatuan
volume
ruang
bakar
persatuan waktu (Qbb).. (Btu/ft3 jam atau
kkal/m3 jam)[1]. Jika susunan bahan
bakar diketahui, maka dapat dihitung
jumlah kebutuhan udara pembakaran
untuk pembakaran yang sempurna. [2]
3.1 Variabel yang Diambil
Pada pengujian ini variabel pengujian
untuk mendapatkan nilai kalor bahan
bakar yaitu
!"
dan #
$ !"%
3.2 Prosedur Pengujian
1. Membersihkan tabung bom dari
sisa pengujian sebelumnya
2. Menimbang bahan bakar yang
akan diukur dengan timbangan
sebesar 0,15 gram
3. Mengukur volume bahan bakar
4. Menyiapkan
kawat
untuk
penyala
dengan
menggulungnya
dan
memasangnya pada tangkai
penyala yang terpasang pada
penutup bom
5. Menempatkan cawan berisi
bahan bakar pada ujung tangkai
penyala
6. Menutup bom dengan kuat
setelah dipasang ring O dengan
memutar penutup tersebut
7. Mengisi Oksigen kedalam bom
dengan tekanan 30 bar
8. Menempatkan bom yang telah
terpasang kedalam calorimeter
9. Memasukkan
air
pendingin
sebanyak 1250 mL.
10. Menutup kalorimeter dengan
penutupnya.
240
Jurnal
Dinamis, Volume 4, No.4 Maret 2013
11. Menghidupkan pengaduk air
pendingin selama 5 (lima) menit
sebelum penyalaan dilakukan.
12. Membaca dan mencatat suhu
air pendingin
13. Menghidupkan penyalaan
14. Mengaduk air pendingin selama
5
(lima)
menit
setelah
penyalaan berlangsung.
15. Membaca
dan
mencatat
kembali suhu air pendingin.
16. Mematikan pengaduk.
17. Menyiapkan kembali peralatan
untuk pengujian selanjutnya
18. Melakukan kembali pengukuran
sebanyak 5 (lima) kali berturut
turut untuk suatu bahan bakar
yang di uji/di ukur. Hasil
pengujian adalah harga rata
rata
dari
hasil
kelima
pengukuran yang dilakukan.
3.3 Rumus rumus yang Digunakan
Adapun rumus rumus yang digunakan
dan mendukung adalah sebagai berikut
:
1. Nilai kalor atas (HHV) dapat
dihitung dengan rumus
HHV = (T2 T1 Tkp)x Cv (kJ/kg) [3]
2. Nilai kalor bawah (LHV) dapat
dihitung dengan rumus
LHV = HHV – 3240 kJ/kg
[3]
3. Bila dilakukan n kali pengujian,
maka :
∑
HHVrata rata =
=
(kJ/kg) [3]
LHVrata rata = HHVrata rata – 3240
kJ/kg [34]
Dimana :
= Suhu air dingin
T1
sebelum dinyalakan
27,420C
= Suhu air pendingin
T2
setelah penyalaan
27,690C
Tkp
= kenaikan suhu akibat
kawat menyala 0,05 0C
Cv = Panas jenis bom
calorimeter 73529,6 kJ/kg0C
4. Kebutuhan bahan bakar
# =
−(
(
)
−
)
[4]
ISSN 2338 1035
5. Analisa volume ruang bakar
Vrb =
6.
( )(
[4]
Jumlah udara pembakaran
bahan bakar
Uog =
7.
)
x (2,67 C + 8 H –
O + S) kg udara/kg bb
Efisiensi boiler (ηb)
ηb
=
(
×
−
[5]
) x 100 % [6]
5.
4.1 Bahan Bakar
Bahan bakar adalah bahan
yang dapat dibakar untuk menghasilkan
panas (
). Proses pembakaran
merupakan proses kimia antara bahan
bakar, udara dan panas. Proses
pembakaran yang terjadi di dalam
ruang bakar ketel (
) bertujuan
untuk merubah fasa air menjadi fasa
uap.
. Berbagai jenis bahan bakar
(seperti bahan bakar cair, padat, dan
gas) yang tersedia tergantung pada
berbagai
faktor
seperti
biaya,
ketersediaan, penyimpanan,
&
,
polusi dan peletakan boiler, tungku dan
peralatan
pembakaran
lainnya.
Pengetahuan mengenai sifat bahan
bakar membantu dalam memilih bahan
bakar yang benar untuk keperluan yang
benar dan untuk penggunaan bahan
bakar yang efisien. Uji laboratorium
biasanya digunakan untuk mengkaji
sifat dan kualitas bahan bakar.
Jadi untuk melakukan pembakaran
diperlukan tiga unsur, yaitu :
Bahan bakar
Oksigen
Suhu untuk memulai pembakaran
Panas (kalor) yang timbul karena
pembakaran bahan bakar tersebut
disebut hasil pembakaran atau nilai
bakar
"
4.2 Nilai Kalor Bahan Bakar
241
Jurnal
Dinamis, Volume 4, No.4 Maret 2013
Nilai kalor (
)
adalah banyaknya energi panas yang
diperoleh dari hasil pembakaran 1 kg
bahan bakar. Nilai kalor ini dibagi
menjadi dua :
a. Nilai kalor tinggi atau
!
(HHV) adalah banyaknya
kalor yang dihasilkan pada proses
pembakaran 1 kg bahan bakar,
tanpa adanya kandungan air pada
bahan bakar.
b. Nilai kalor rendah atau $ #
!
(LHV) adalah banyaknya
kalor yang dihasilkan pada proses
pembakaran 1 kg bahan bakar dan
sebagian
dimanfaatkan
untuk
penguapan sehingga kandungan air
pada bahan bakar akan habis.
Tabel 1. hasil percobaan nilai kalor
Bom kalorimeter ampas tebu (bagasse)
0
0
NO.
T1 C
T2 C
1
2
3
4
5
25,88
26,26
26,65
27,02
27,42
26,14
26,52
26,92
27,29
27,69
HHV
(kJ/kg)
15441,216
15441,216
16176,512
16176,512
16176,512
LHV
(kJ/kg)
12201,216
12201,216
12936,512
12936,512
12936,512
Tabel 2. hasil percobaan nilai kalor
Bom kalorimeter fiber (serabut 75% +
cangkang 25 %)
NO.
T1 0C
T2 0C
1
2
3
4
5
25,93
26,44
26,94
27,38
27,96
26,27
26,78
27,77
27,73
28,30
HHV
(kJ/kg)
21323,584
21323,584
20588,288
22058,88
21323,584
LHV
(kJ/kg)
18083,584
18083,584
17348,288
18818,88
18083,584
Tabel 3. hasil percobaan nilai kalor
Bom kalorimeter Minyak Residu MFO
NO.
T1 0C
T2 0C
1
2
3
4
5
25,55
26,43
27,35
28,29
25,13
26,37
27,27
28,17
29,12
25,95
HHV
(kJ/kg)
56617,792
58088,384
56617,792
57353,088
56617,792
LHV
(kJ/kg)
53377,792
54848,384
53377,792
54113,088
53377,792
ISSN 2338 1035
5.1 Kesimpulan
Dari hasil perhitungan dan
pembahasan skripsi dengan judul
analisa pemakaian bahan bakar
dengan melakukan pengujian nilai kalor
dan gas buang terhadap performansi
boiler type water tube dengan kapasitas
uap 60 Ton/Jam maka dapat ditarik
kesimpulan sebagai
berikut :
1. Nilai Kalor HHV dan LHV bahan
bakar yang digunakan :
a. Nilai HHVrata rata dan LHVrata rata
ampas tebu
HHV = 15882,3936 kJ/kg
LHV = 12642,3936 kJ/kg
b. Nilai HHVrata rata dan LHVrata rata
fiber (cangkang + serabut)
HHV = 21323,584 kJ/kg
LHV = 18083,584 kJ/kg
c. Nilai HHV dan LHV Minyak
Residu MFO
HHV = 57058,9696 kJ/kg
LHV = 53818,9696 kJ/kg
2. Kebutuhan bahan bakar
yang
digunakan :
a. Kebutuhan bahan bakar ampas
tebu
Wf = 19284,47 kg %
/jam
b. Kebutuhan bahan bakar fiber
(cangkang + serabut)
/jam
Wf = 13481,94 kg %
c. Kebutuhan bahan bakar minyak
residu MFO
Wf = 4530,034 kg %
/jam
3. Volume Ruang Bakar Vrb = 10902,48
m3
4. Jumlah Udara Pembakaran Bahan
bakar
a. Jumlah
udara
pembakaran
bahan bakar ampas tebu.
= 21,604 kgudara/kgbb
Uog
b. Jumlah
udara
pembakaran
bahan bakar fiber (cangkang +
serabut)
= 23,316 kgudara/kgbb
Uog
c. Jumlah
udara
pembakaran
minyak residu MFO
= 59,25 kgudara/kgbb
Uog
242
Jurnal
Dinamis, Volume 4, No.4 Maret 2013
Tabel 4. perbandingan variasi bahan
bakar dari segi konsumsi bahan bakar,
efisiensi boiler dan biaya bahan bakar.
Bahan Bakar
Efisiensi Boiler (%)
Minyak Residu MFO
73
Faiber (cangkang +
65
serabut )
Ampas
Tebu
62
(
)
6. Nilai kalor ampas tebu lebih kecil
dari nilai kalor campuran serabut
dan cangkang sawit. Nilai kalor
campuran serabut dan cangkang
sawit jauh lebih kecil dibandingkan
dengan nilai kalor bahan bakar
minyak residu. Namun penggunaan
bahan bakar ampas tebu, serabut
dan cangkang sawit sebagai bahan
bakar pada PGS masih cukup
ekonomis, mengingat persediaannya
yang cukup banyak dan gratis,
sedangkan minyak residu jauh lebih
mahal.
7. Dari hasil penelitian ini diperoleh
hasil nilai kalor yang mempengaruhi
jumlah kebutuhan bahan bakar.
Semakin besar nilai LHV semakin
sedikit bahan bakar yang digunakan
dan mempengaruhi nilai efisiensi
boiler.
5.2 Saran
Adapun saran – saran yang
dapat diajukan bagi pabrik maupun
pembaca
untuk
menyempurnakan
penelitian tentang analisa variasi bahan
bakar terhadap performansi boiler
dikemudian hari ialah sebagai berikut :
1. Di karenakan umur boiler yang
sudah lama atau tua maka
harus
dilakukan perawatan
yang optimal agar kinerja boiler
tetap optimal
2. Untuk meningkatkan efisiensi
pada
boiler
sebaiknya
digunakan bahan bakar fiber
atau minyak residu MFO
sebagai bahan bakar pembantu
3. Dalam penelitian perencanaan
bahan
bakar
terhadap
ISSN 2338 1035
performansi boiler selanjutnya,
diperlukan
pengujian
Bom
Kalorimeter Oksigen, sehingga
hasil
perhitungan
yang
didapatkan lebih realistis atau
mendekati kenyataan
4. Penelitian perencanaan bahan
bakar alternatif
terhadap
performansi boiler selanjutnya
dengan menggunakan bahan
bakar yang lain, misalnya
sekam padi, dan sampah
kertas maupun plastik.
[1] http://www.scribd.comPengetahuan
Umum Boiler/ 9 oktober 2012.
[2]
Setyardjo M.J. Djoko. 1932.
Edisi Ke 2, hal 71.
Jakarta: Pradya Paramitha.
[3]
Panduan
Percobaan
Bom
Kalorimeter
Oksigen
Laboratorium Mesin FT USU
Medan
[4]
Setyardjo M.J. Djoko. 1932.
Edisi Ke 2, hal 84 –
85. Jakarta: Pradya Paramitha.
[5]
Muin
A.
Syamsir.
1988.
'
# (
#
)(
), Edisi Ke 1.
Hal 47 48. Jakarta: Penerbit CV.
Rajawali.
http://repository.usu.ac.id/16
[6]
Desember 2012.
243