TUGAS AKHIR PENGARUH KECEPATAN UDARA TERHADAP Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Sekam Padi.

TUGAS AKHIR

PENGARUH KECEPATAN UDARA TERHADAP
PERFORMA CROSSDRAFT GASIFIER
DENGAN BAHAN BAKAR SEKAM PADI

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh :
NURHASAN MA’RUP
D200130002
Pembimbing
Nur Aklis, ST, M.Eng.

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
DESEMBER 2015

i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul
“Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa Crossdraft Gasifier
Dengan Bahan Bakar Sekam Padi”
Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh gelar sarjana
S1 pada jurusan teknik mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta,
sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari
skripsi yang sudah di publikasikan dan pernah dipakai untuk mendapatkan
gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta
atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya
cantumkan sebagaimana mestinya.

Surakarta,

Desember 2015
Yang Menyatakan,

Nurhasan Ma’rup

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas akhir ini berjudul “Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa
Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Sekam Padi” telah disetujui
pembimbing tugas akhir untuk dipertahankan didepan dewan penguji
sebagai syarat awal untuk memperoleh gelas sarjana S-1 teknik mesin di
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
Disusun oleh

:

Nama

: Nurhasan Ma’rup

NIM

: D200130002

Disetujui pada

:

Hari

: ......................

Tanggal

: ......................

Pembimbing Utama

Pembimbing Pendamping

Nur aklis, ST, M.Eng.

Sartono Putro, Ir, MT.

iii

HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir ini disahkan oleh dewan penguji sebagai syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada :
Dipersiapkan oleh :
Nama

: Nurhasan Ma’rup

NIM

: D200130002

Disahkan pada :
Hari

: ......................

Tanggal

: ......................

Dewan Penguji

:

1. Nur aklis, ST, M.Eng.

1. ......................

2. Sartono Putro, Ir, MT.

2. ......................

3. Patna Partono, ST, MT.

3. ......................

Mengetahui,

iv

RINGKASAN
Bahan bakar fosil adalah termasuk bahan bakar yang tidak dapat
diperbaharui (non renewable). Jumlah konsumsi bahan bakar fosil baik
minyak bumi, gas alam, ataupun batu bara di Indonesia kian tahun kian
meningkat. Biomassa sekam padi merupakan energi yang dapat
diperbaharui dan sangat potensial di Indonesia. Melalui gasifikasi, sekam
padi dibakar dengan oksigen terbatas untuk menghasilkan syngas yang
mempan terbakar. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh
variasi kecepatan udara terhadap temperatur pembakaran, temperatur
pendidihan air, nyala efektif dan efisiensi thermal tungku.
Pada penelitian ini diawali dengan memodifikasi saluran udara pada
reaktor, kemudian suplai udara dari blower divariasikan kecepatannya,
ukuran reaktor berdiameter 170 mm. Kecepatan udara yang digunakan
adalah 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s, kemudian diukur temperatur
pembakaran dan temperatur pendidihan air tiap 0.5 menit.

Hasil penelitian menunjukkan variasi kecepatan udara sangat
berpengaruh terhadap temperatur pembakaran, temperatur pendidihan air,
nyala efektif serta efisiensi thermal tungku yang dihasilkan. Kecepatan
udara 4.5 m/s temperatur pembakaran tertinggi sebesar 870.67 C,
temperatur pendidihan air selama 3.5 menit, nyala efektif selama 15 menit
dan efisiensi tungku sebesar 5.64%. Kecepatan udara 5.5 m/s temperatur
pembakaran tertinggi sebesar 878.67C, temperatur pendidihan air selama
3 menit, nyala efektif selama 12.5 menit dan efisiensi tungku sebesar
6.19%. Kecepatan udara 6.5 m/s temperatur pembakaran tertinggi sebesar
933.33C, temperatur pendidihan air selama 2.5 menit, nyala efektif selama
10 menit dan efisiensi tungku sebesar 6.36%.
Kata Kunci : Gasifikasi, sekam padi, kecepatan udara, crossdraft
gasifier

v

ABSTRACTION
Fossil fuels including fuel is exhaustible (non-renewable). Total
consumption of fossil fuels either petroleum, natural gas, or coal in
Indonesia is increasing year. Rice husk biomass is a renewable energy and

great potential in Indonesia. Through gasification, burned rice husk with
limited oxygen to produce syngas that is susceptible to burn. This study
aims to determine the effect of air speed variation of the temperature of
combustion, the temperature of boiling water, effective flame and thermal
efficiency of the furnace.
In this study begins by modifying the airways in the reactor, then the
supply of air from the blower to vary the speed, the size of the reactor
diameter of 170 mm. Air speed used was 4.5 m / s, 5.5 m / s and 6.5 m / s,
then measured the temperature of combustion and the temperature of
boiling water every 0.5 minutes.
The results showed variations in airspeed affects the combustion
temperature, the temperature of boiling water, effective flame and furnace
thermal efficiencies generated. Air velocity 4.5 m / s for 870.67C highest
combustion temperature, the temperature of boiling water for 3.5 minutes,
effective flame for 15 minutes and at 5.64% furnace efficiency. Air velocity
5.5 m / s for 878.67C highest combustion temperature, the temperature of
boiling water for 3 minutes, the flame effective for 12.5 minutes and the
efficiency of the furnace at 6.19%. Air velocity of 6.5 m / s for 933.33C
highest combustion temperature, the temperature of boiling water for 2.5
minutes, effective flame for 10 minutes and at 6.36% furnace efficiency.

Keywords: Gasification, rice husks, airspeed, crossdraft gasifier

vi

MOTTO

‘Keberhasilan akan kita raih apabila kita selalu bersungguh – sungguh dan
berusaha dalam segala hal disertai dengan selalu berdoa kepada Allah SWT”
(Penulis)

“Orang – orang yang sukses teah belajar membuat diri mereka melakukan
hal yang harus dikerjakan ketika hal itu memang harus dikerjakan, entah
mereka meyakini atau tidak.“
(Aldus Huxley)

“Musuh yang paling berbahaya diatas dunia ini adalah penakut dan bimbang.
Teman yang paling setia, hanyalah keberanian dan keyakinan yang teguh.”
(Andrew Jackson)

vii

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Syukur alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan ini dapat terselesaikan.
Tugas akhir berjudul “Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa
Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Sekam Padi” dapat terselesaikan
atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk penulis pada kesempatan ini
dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati menyampaikan rasa terima kasih
dan penghargaan yang sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Nur aklis, ST, M.Eng. selaku pembimbing utama yang telah
memberikan dukungan serta arahan dalam penulisan laporan tugas
akhir ini.
2. Bapak Sartono Putro, Ir, MT. selaku pembimbing pendamping yang
telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan tugas akhir
ini.
3. Seluruh keluarga yang senantiasa selalu mendukung saya, yang

terutama adalah Ibu dan Bapak saya yang tak henti – hentinya
mendoakan saya.
4. Teman seperjuangan Giri Santosa terima kasih atas kerja sama dan
semua bantuannya.

ix

5. Seluruh teman – teman Teknik Mesin yang telah membantu proses
pengerjaan tugas akhir ini.
6. Yulinda Wahyuningtyas, S.Pd yang telah membantu proses pengerjaan
tugas akhir ini.
7. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan tugas
akhir ini.
Penulis menyatakan bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna
oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca
akan penulis terima dengan senang hari.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb

Surakarta,

Desember 2015

Penulis

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................................... ....i
HALAMAN KEASLIAN SKRIPSI......................................................................................ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................................iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................................. iv
HALAMAN RINGKASAN................................................................................................... v
HALAMAN MOTTO........................................................................................................... vii
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .................................................................................. viii
KATA PENGANTAR .......................................................................................................... ix
DAFTAR ISI.......................................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ............................................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah .............................................................................. 1
1.2 Perumusan Masalah ...................................................................................... 3
1.3 Pembatasan Masalah .................................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................ 3
1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 4
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 6
2.1 Tinjauan Pustaka............................................................................................. 6
2.2 Dasar Teori ...................................................................................................... 9
2.2.1 Pembakaran ..................................................................................... 9
2.2.2 Biomassa ........................................................................................12
2.2.3 Gasifikasi.........................................................................................16
2.2.4 Gas Metana .................................................................................. 22
2.2.5 Kalor .................................................................................................23

xi

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ..........................................................................26
3.1 Metode Penelitian .........................................................................................26
3.1.1 Diagram Alir Penelitian.................................................................. 26
3.1.2 Instalasi Pengujian ......................................................................... 28
3.2 Alat dan Bahan ............................................................................................ 29
3.2.1 Alat Penelitian .................................................................................. 29
3.2.2 Bahan Penelitian ...............................................................................36
3.3 Tahap Pengujian ...........................................................................................37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................................38
4.1 Temperatur Pembakaran ............................................................................38
4.1.1 Temperatur pembakaran dengan kecepatan udara
4.5 m/s ...........................................................................................39
4.1.2 Temperatur pembakaran dengan kecepatan udara
5.5 m/s ...........................................................................................40
4.1.3 Temperatur pembakaran dengan kecepatan udara
6.5 m/s ...........................................................................................41
4.1.4 Perbandingan temperatur rata – rata pembakaran
pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ......42
4.1.5 Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara
4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ..................................................43
4.2 Temperatur Air ...............................................................................................44
4.2.1 Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara
4.5 m/s ...........................................................................................45
4.2.2 Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara
5.5 m/s ...........................................................................................46
4.2.3 Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara
6.5 m/s ...........................................................................................47
xii

4.2.4 Perbandingan temperatur pendidihan air pada
kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s .................48
4.2.5 Efisiensi thermal tungku pada kecepatan udara
4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ................................................ 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................61
5.1 Kesimpulan ........................................................................................................61
5.2 Saran ..................................................................................................................63
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian.............................................................. 26
Gambar 3.2 Instalasi Penelitian .................................................................... 28
Gambar 3.3 Reaktor Pembakaran ................................................................ 29
Gambar 3.4 Detail Fuel Chamber ................................................................. 30
Gambar 3.5 Burner ....................................................................................... 30
Gambar 3.6 Detail Burner ............................................................................. 31
Gambar 3.7 Blower ....................................................................................... 32
Gambar 3.8 Termocouple Reader ................................................................ 32
Gambar 3.9 Anemometer Digital................................................................... 33
Gambar 3.10 Timbangan Analog .................................................................. 34
Gambar 3.11 Stopwatch ............................................................................... 35
Gambar 3.12 Kran ........................................................................................ 35
Gambar 3.13 Thermometer Air Raksa .......................................................... 36
Gambar 3.14 Sekam Padi ............................................................................. 36
Gambar 4.1 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu
pada kecepatan udara 4.5 m/s ................................................ 39
Gambar 4.2 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu
pada kecepatan udara 5.5 m/s ................................................ 40
Gambar 4.3 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu
pada kecepatan udara 6.5 m/s ................................................ 41
Gambar 4.4 Perbandingan temperatur pembakaran pada Kecepatan

xiv

udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ........................................ 42
Gambar 4.5 Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 4.5 m/s,
5.5 m/s dan 6.5 m/s ................................................................ 43
Gambar 4.6 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu
pada kecepatan Udara 4.5 m/s ............................................... 45
Gambar 4.7 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu
pada kecepatan udara 5.5 m/s ................................................ 46
Gambar 4.8 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu
pada kecepatan udara 6.5 m/s ................................................ 47
Gambar 4.9 Perbandingan temperatur pendidihan air pada kecepatan
udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ......................................... 48
Gambar 4.10 Perbandingan efisiensi thermal tungku pada kecepatan
udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ......................................... 60

xv

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Unsur Kimia .................................................................................. 11
Tabel 2.2 Komposisi Produksi Gas selama Gasifikasi .................................. 17

xvi