TUGAS AKHIR Pengaruh Isolator Terhadap Kinerja Tungku Gasifikasi Tipe Downdraft.
TUGAS AKHIR
PENGARUH ISOLATOR TERHADAP KINERJA
TUNGKU GASIFIKASI TIPE DOWNDRAFT
Tugas Akhir Ini Disusun Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana
Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
MUHAMAD MA’ARIF
D200 12 0075
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
iii
iv
LEMBAR SOAL TUGAS
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
v
“Barangsiapa bersungguh-sungguh, sesungguhnya kesungguhannya itu
adalah untuk dirinya sendiri.” (QS Al-Ankabut [29]: 6)
“Jangan mundur sebelum melangkah, setelah melangkah jalani dengan
cara terbaik yang kita bias”. (Penulis)
“Keberhasilan dapat diraih apabila diiringi dengan do’a dan usaha yang
maksimal”. (Penulis)
KUPERSEMBAHKAN TUGAS AKHIR INI KEPADA:
Ibu, Ayah, Saudara
Terima kasih Ibu, ayah, dan saudaraku yang telah menjadi motivasi,
inspirasi, dan tiada henti memberikan dukungan do'anya kepada ku.
Dosen Teknik Mesin UMS
Terima kasih yang tak terhingga buat dosen-dosen Teknik Mesin UMS,
terutama pembimbingku yang tak pernah lelah dan sabar memberikan
bimbingan dan arahan kepada ku.
Sahabat
Terima kasihku juga ku persembahkan kepada para sahabatku yang
senantiasa menjadi penyemangat dan menemani disetiap hariku.
Teman-teman seangkatan dan seperjuangan
Terima kasih teman-teman angkatan 2012 Teknik Mesin UMS yang selalu
membantu, berbagi keceriaan dan melewati setiap suka dan duka selama
kuliah.
Dan Almamater yang Kubanggakan TEKNIK MESIN UNIVERSITAS
MUHAMMADIYAH SURAKARTA
vi
PENGARUH ISOLATOR TERHADAP KINERJA TUNGKU
GASIFIKASI TIPE DOWNDRAFT
Muhamad Ma’arif, Subroto, Sarjito
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura
e-mail: arifnia25@gmail.com
ABSTRAKSI
Proses gasifikasi merupakan salah satu pemanfaatan energi
biomassa yaitu dengan mengkonversi energi dari bahan padat (biomassa)
menjadi syn-gas (bahan bakar gas) dengan pasokan udara yang terbatas,
yang nantinya dapat digunakan sebagai bahan bakar. Ada beberapa tipe
gasifikasi salah satunya adalah tungku gasifikasi tipe downdraft yang
berarti arah aliran udara dan gas hasil gasifikasi searah yaitu ke bawah.
Usaha mengoptimalkan proses gasifikasi salah satunya dapat dilakukan
dengan penambahan isolator pada tungku gasifikasi. Dalam penelitian ini,
variasi bahan isolator yang digunakan adalah serbuk batu bata, serbuk
batu padas, dan pasir. Dengan melapisi permukaan tungku gasifikasi,
akan mengurangi pelepasan kalor pada permukaan tungku. Penelitian ini
bertujuan Untuk mengetahui pengaruh isolator terhadap temperatur
pembakaran, serta pengaruh isolator terhadap waktu nyala efektif tungku
gasifikasi dengan bahan bakar sekam padi. Hasil dari penelitian ini
diperoleh bahwa, Temperatur rata-rata nyala efekti pada serbuk batu bata
sebesar 563,9°C dengan temperatur isolator 103,6°C dan nyala efektif 54
menit. Pada serbuk padas temperatur rata-rata nyala efektif 540,8°C
dengan temperatur isolator 135,8°C dan nyala efektif 52 menit.
Sedangkan pasir temperatur rata-rata nyala efektif 514,62°C dan
temperatur isolator 147,7°C dan nyala efektif 50 menit.
Kata kunci: Gasifikasi, Isolator, Sekam Padi, Downdraft
vii
ABSTRACT
Gasification process is one of the utilization of biomass energy is
to convert the energy from the solid materials (biomass) a syn-gas (gas
fuel) with limited air supply, which later can be used as fuel. There are
several types of gasification is one type of downdraft gasification stove
which means the direction of the air flow and gas gasification results
clockwise is down. Efforts to optimize the process of gasification one only
can be done by adding the isolator on gasification stove. In this research,
variations isolator materials used is the pollen bricks, pollen among stones
and sand. With the coat the surface of the furnace gasification, will reduce
the secretion of the heat insulation on the surface of the furnace. This
research aims to find out the influence of the isolator to temperature
burning, and the influence of the isolator to the time a flame effective
gasification stove with fuel rice chaff. The results of this study found that
the average temperature flame effectiveness on a brick powder 563,9°C
with temperature isolator 103,6°C and a flame effective 54 minutes. On
the pollen among the average temperature flame effective 540,8°C with
temperature isolator 135,8°C and a flame effective 52 minutes. While the
average temperature sand flame effective 514,62°C and temperatures
isolator 147,7°C and a flame effective 50 minutes.
Key Words: Gasification, Isolator, Rice Husk, Downdraft
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan
rahmat
dan
hidayah-Nya,
sehingga
penulis
dapat
menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul
“PENGARUH ISOLATOR TERHADAP KINERJA TUNGKU GASIFIKASI
TIPE DOWNDRAFT”dengan baik dan tepat pada waktunya. Pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1.
Allah SWT, atas segala limpahan rahmatnya sehingga penulis dapat
menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3.
Bapak Tri Widodo Besar R, ST, M.Sc, Ph.D, selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4.
Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir.
5.
Bapak Ir.
Subroto, MT, selaku Dosen Pembimbing utama Tugas
Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan kepada
penulis.
6.
Bapak Ir. Sarjito, MT, Ph.D, selaku Dosen Pembimbing pendamping
Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan
kepada penulis.
7.
Bapak Ir. Tri Tjahjono, MT, selaku dosen Pembimbing Akademik
yang memberikan arahan dan semangat kepada penulis.
8.
Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,
ix
mendo’akan, memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis
sampai sekarang.
9.
Kurnia Hidayati yang selalu memberikan dukungan dan do’a yang
tak henti-hentinya kepada penulis.
10. Sahabat dalam penelitian maupun penulisan Sumarudin, M. Ismail Al
Rhoshid, Reyaldo, Dwi Prima, A. Jamaldi, Rika Isnanto, Riski Yoga
Nanda.
11. Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2012 dan semua
pihak yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan
Tugas Akhir ini baik moril maupun materiil.
Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa
menjadi referensi untuk laporan-laporan yang akan dilakukan di kemudian
hari.
Akhirnya apabila ada kritik dan saran yang sifatnya membangun
akan penulis terima dengan senang hati demi sempurnanya laporan ini.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Surakarta, Oktober 2016
x
DAFTAR ISI
Halaman Judul .............................................................................................i
Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ............................................................... ii
Halaman Persetujuan ................................................................................ iii
Halaman Pengesahan ............................................................................... iv
Lembar Soal Tugas Akhir ...........................................................................v
Motto dan Persembahan ............................................................................ vi
Abstraksi ................................................................................................... vii
Kata Pengantar .......................................................................................... ix
Daftar Isi .................................................................................................... xi
Daftar Gambar ......................................................................................... xiii
Daftar Tabel .............................................................................................. xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ........................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ................................................................... 2
1.3. Batasan Masalah ........................................................................ 2
1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................ 3
1.5. Manfaat Penelitian ...................................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................ 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................ 6
2.2. Dasar Teori ................................................................................. 8
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ............................................................. 17
3.2. Instalasi Pengujian ................................................................... 18
xi
3.3. Alat dan Bahan Penelitian ........................................................ 19
3.4. Tahapan Penelitian ................................................................... 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian ....................................................................... 24
4.2. Pembahasan .......................................................................... 30
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ............................................................................. 34
5.2. Saran ...................................................................................... 35
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Gasifikasi Updraft............................................................ 12
Gambar 2.2. Gasifikasi Downdraft ....................................................... 13
Gambar 2.3. Gasifikasi Crosdraft......................................................... 13
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ................................................... 17
Gambar 3.2 Instalasi Pengujian ......................................................... 18
Gambar 3.3 Gasifikasi Tipe Downdraft ............................................... 19
Gambar 3.4 Tabung Isolator … .......................................................... 20
Gambar 3.5 Blower ............................................................................. 20
Gambar 3.6 Anemometer ................................................................... 21
Gambar 3.7 Thermocouple ................................................................. 21
Gambar 4.1 Hubungan antara waktu terhadap temperatur pembakaran
pada isolator serbuk batu bata .................................. .....24
Gambar 4.2 Hubungan antara waktu terhadap temperatur isolator
serbuk batu bata ............................................................. 25
Gambar 4.3 Hubungan antara waktu terhadap temperatur pembakaran
pada isolator serbuk batu padas ..................................... 26
Gambar 4.4 Hubungan antara waktu terhadap temperatur isolator
serbuk batu padas .......................................................... 27
Gambar 4.5 Hubungan antara waktu terhadap temperatur pembakaran
dengan isolator pasir ...................................................... 28
Gambar 4.6 Hubungan antara waktu terhadap temperatur isolator
pasir ................................................................................ 29
Gambar 4.7 Perbandingan temperatur pembakaran terhadap waktu
pada variasi isolator ........................................................ 30
xiii
Gambar 4.8 Perbandingan temperatur isolator terhadap waktu pada
variasi isolator ................................................................. 31
Gambar 4.9 Perbandingan nyala efektif dan temperatur isolator pada
isolator serbuk batu bata, serbuk batu padas, dan pasir 32
xiv
DAFTAR TABEL
2.1. Tabel Potensi Biomassa di Indonesia................................................11
2.2. Tabel Konduktivitas Termal Bahan Isolator.......................................16
xv
PENGARUH ISOLATOR TERHADAP KINERJA
TUNGKU GASIFIKASI TIPE DOWNDRAFT
Tugas Akhir Ini Disusun Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana
Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
MUHAMAD MA’ARIF
D200 12 0075
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
iii
iv
LEMBAR SOAL TUGAS
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
v
“Barangsiapa bersungguh-sungguh, sesungguhnya kesungguhannya itu
adalah untuk dirinya sendiri.” (QS Al-Ankabut [29]: 6)
“Jangan mundur sebelum melangkah, setelah melangkah jalani dengan
cara terbaik yang kita bias”. (Penulis)
“Keberhasilan dapat diraih apabila diiringi dengan do’a dan usaha yang
maksimal”. (Penulis)
KUPERSEMBAHKAN TUGAS AKHIR INI KEPADA:
Ibu, Ayah, Saudara
Terima kasih Ibu, ayah, dan saudaraku yang telah menjadi motivasi,
inspirasi, dan tiada henti memberikan dukungan do'anya kepada ku.
Dosen Teknik Mesin UMS
Terima kasih yang tak terhingga buat dosen-dosen Teknik Mesin UMS,
terutama pembimbingku yang tak pernah lelah dan sabar memberikan
bimbingan dan arahan kepada ku.
Sahabat
Terima kasihku juga ku persembahkan kepada para sahabatku yang
senantiasa menjadi penyemangat dan menemani disetiap hariku.
Teman-teman seangkatan dan seperjuangan
Terima kasih teman-teman angkatan 2012 Teknik Mesin UMS yang selalu
membantu, berbagi keceriaan dan melewati setiap suka dan duka selama
kuliah.
Dan Almamater yang Kubanggakan TEKNIK MESIN UNIVERSITAS
MUHAMMADIYAH SURAKARTA
vi
PENGARUH ISOLATOR TERHADAP KINERJA TUNGKU
GASIFIKASI TIPE DOWNDRAFT
Muhamad Ma’arif, Subroto, Sarjito
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura
e-mail: arifnia25@gmail.com
ABSTRAKSI
Proses gasifikasi merupakan salah satu pemanfaatan energi
biomassa yaitu dengan mengkonversi energi dari bahan padat (biomassa)
menjadi syn-gas (bahan bakar gas) dengan pasokan udara yang terbatas,
yang nantinya dapat digunakan sebagai bahan bakar. Ada beberapa tipe
gasifikasi salah satunya adalah tungku gasifikasi tipe downdraft yang
berarti arah aliran udara dan gas hasil gasifikasi searah yaitu ke bawah.
Usaha mengoptimalkan proses gasifikasi salah satunya dapat dilakukan
dengan penambahan isolator pada tungku gasifikasi. Dalam penelitian ini,
variasi bahan isolator yang digunakan adalah serbuk batu bata, serbuk
batu padas, dan pasir. Dengan melapisi permukaan tungku gasifikasi,
akan mengurangi pelepasan kalor pada permukaan tungku. Penelitian ini
bertujuan Untuk mengetahui pengaruh isolator terhadap temperatur
pembakaran, serta pengaruh isolator terhadap waktu nyala efektif tungku
gasifikasi dengan bahan bakar sekam padi. Hasil dari penelitian ini
diperoleh bahwa, Temperatur rata-rata nyala efekti pada serbuk batu bata
sebesar 563,9°C dengan temperatur isolator 103,6°C dan nyala efektif 54
menit. Pada serbuk padas temperatur rata-rata nyala efektif 540,8°C
dengan temperatur isolator 135,8°C dan nyala efektif 52 menit.
Sedangkan pasir temperatur rata-rata nyala efektif 514,62°C dan
temperatur isolator 147,7°C dan nyala efektif 50 menit.
Kata kunci: Gasifikasi, Isolator, Sekam Padi, Downdraft
vii
ABSTRACT
Gasification process is one of the utilization of biomass energy is
to convert the energy from the solid materials (biomass) a syn-gas (gas
fuel) with limited air supply, which later can be used as fuel. There are
several types of gasification is one type of downdraft gasification stove
which means the direction of the air flow and gas gasification results
clockwise is down. Efforts to optimize the process of gasification one only
can be done by adding the isolator on gasification stove. In this research,
variations isolator materials used is the pollen bricks, pollen among stones
and sand. With the coat the surface of the furnace gasification, will reduce
the secretion of the heat insulation on the surface of the furnace. This
research aims to find out the influence of the isolator to temperature
burning, and the influence of the isolator to the time a flame effective
gasification stove with fuel rice chaff. The results of this study found that
the average temperature flame effectiveness on a brick powder 563,9°C
with temperature isolator 103,6°C and a flame effective 54 minutes. On
the pollen among the average temperature flame effective 540,8°C with
temperature isolator 135,8°C and a flame effective 52 minutes. While the
average temperature sand flame effective 514,62°C and temperatures
isolator 147,7°C and a flame effective 50 minutes.
Key Words: Gasification, Isolator, Rice Husk, Downdraft
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan
rahmat
dan
hidayah-Nya,
sehingga
penulis
dapat
menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul
“PENGARUH ISOLATOR TERHADAP KINERJA TUNGKU GASIFIKASI
TIPE DOWNDRAFT”dengan baik dan tepat pada waktunya. Pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1.
Allah SWT, atas segala limpahan rahmatnya sehingga penulis dapat
menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3.
Bapak Tri Widodo Besar R, ST, M.Sc, Ph.D, selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4.
Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir.
5.
Bapak Ir.
Subroto, MT, selaku Dosen Pembimbing utama Tugas
Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan kepada
penulis.
6.
Bapak Ir. Sarjito, MT, Ph.D, selaku Dosen Pembimbing pendamping
Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan
kepada penulis.
7.
Bapak Ir. Tri Tjahjono, MT, selaku dosen Pembimbing Akademik
yang memberikan arahan dan semangat kepada penulis.
8.
Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,
ix
mendo’akan, memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis
sampai sekarang.
9.
Kurnia Hidayati yang selalu memberikan dukungan dan do’a yang
tak henti-hentinya kepada penulis.
10. Sahabat dalam penelitian maupun penulisan Sumarudin, M. Ismail Al
Rhoshid, Reyaldo, Dwi Prima, A. Jamaldi, Rika Isnanto, Riski Yoga
Nanda.
11. Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2012 dan semua
pihak yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan
Tugas Akhir ini baik moril maupun materiil.
Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa
menjadi referensi untuk laporan-laporan yang akan dilakukan di kemudian
hari.
Akhirnya apabila ada kritik dan saran yang sifatnya membangun
akan penulis terima dengan senang hati demi sempurnanya laporan ini.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Surakarta, Oktober 2016
x
DAFTAR ISI
Halaman Judul .............................................................................................i
Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ............................................................... ii
Halaman Persetujuan ................................................................................ iii
Halaman Pengesahan ............................................................................... iv
Lembar Soal Tugas Akhir ...........................................................................v
Motto dan Persembahan ............................................................................ vi
Abstraksi ................................................................................................... vii
Kata Pengantar .......................................................................................... ix
Daftar Isi .................................................................................................... xi
Daftar Gambar ......................................................................................... xiii
Daftar Tabel .............................................................................................. xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ........................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ................................................................... 2
1.3. Batasan Masalah ........................................................................ 2
1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................ 3
1.5. Manfaat Penelitian ...................................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................ 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................ 6
2.2. Dasar Teori ................................................................................. 8
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ............................................................. 17
3.2. Instalasi Pengujian ................................................................... 18
xi
3.3. Alat dan Bahan Penelitian ........................................................ 19
3.4. Tahapan Penelitian ................................................................... 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian ....................................................................... 24
4.2. Pembahasan .......................................................................... 30
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ............................................................................. 34
5.2. Saran ...................................................................................... 35
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Gasifikasi Updraft............................................................ 12
Gambar 2.2. Gasifikasi Downdraft ....................................................... 13
Gambar 2.3. Gasifikasi Crosdraft......................................................... 13
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ................................................... 17
Gambar 3.2 Instalasi Pengujian ......................................................... 18
Gambar 3.3 Gasifikasi Tipe Downdraft ............................................... 19
Gambar 3.4 Tabung Isolator … .......................................................... 20
Gambar 3.5 Blower ............................................................................. 20
Gambar 3.6 Anemometer ................................................................... 21
Gambar 3.7 Thermocouple ................................................................. 21
Gambar 4.1 Hubungan antara waktu terhadap temperatur pembakaran
pada isolator serbuk batu bata .................................. .....24
Gambar 4.2 Hubungan antara waktu terhadap temperatur isolator
serbuk batu bata ............................................................. 25
Gambar 4.3 Hubungan antara waktu terhadap temperatur pembakaran
pada isolator serbuk batu padas ..................................... 26
Gambar 4.4 Hubungan antara waktu terhadap temperatur isolator
serbuk batu padas .......................................................... 27
Gambar 4.5 Hubungan antara waktu terhadap temperatur pembakaran
dengan isolator pasir ...................................................... 28
Gambar 4.6 Hubungan antara waktu terhadap temperatur isolator
pasir ................................................................................ 29
Gambar 4.7 Perbandingan temperatur pembakaran terhadap waktu
pada variasi isolator ........................................................ 30
xiii
Gambar 4.8 Perbandingan temperatur isolator terhadap waktu pada
variasi isolator ................................................................. 31
Gambar 4.9 Perbandingan nyala efektif dan temperatur isolator pada
isolator serbuk batu bata, serbuk batu padas, dan pasir 32
xiv
DAFTAR TABEL
2.1. Tabel Potensi Biomassa di Indonesia................................................11
2.2. Tabel Konduktivitas Termal Bahan Isolator.......................................16
xv