TUGAS AKHIR PENGARUH TEMPERATUR UDARA TERHADAP Pengaruh Tmperatur Udara TerhadapP Kinerja Tungku Tipe Downdraft.
TUGAS AKHIR
PENGARUH TEMPERATUR UDARA TERHADAP
KINERJA TUNGKU TIPE DOWNDRAFT
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh :
REYALDO NOPRIYANZA P.W
D200120047
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
TAHUN 2016
ii
iii
iv
v
Motto
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan maka apabila kamu telah
selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah dengan sungguh – sungguh (urusan yang
lain) dan hanya kepada Tuhanlah hendaknya kamu berharap”
(Qs : Alam Nasyrah/94 = 6-8)
“Aku tidak peduli atas keadaan susah atau senangku karena aku tidak tahu manakah
diantara keduanya yang lebih baik bagiku”
(Umar Bin Khattab)
“If you can’t explain it simply, you do not understand it well enough”
(Albert Einstein)
“Education is not learning of fact, but the training of the mind to think”
(Albert Einstein)
vi
Abstraksi
Sumber bahan bakar alternatif yang bisa di daur ulang secara terus
menerus adalah biomassa misalnya sekam padi. Untuk memanfaatkan
sekam padi menjadi sumber energi biasanya menggunakan metode
gasifikasi. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh temperatur udara pembakaran terhadap temperatur pembakaran
rata-rata, waktu penyalaan awal dan waktu nyala efektif dengan bahan bakar
sekam padi.
Dalam penelitian ini menggunakan tungku tipe downdraft. Temperatur
o
o
o
udara masuk kedalam tungku divariasi yaitu udara biasa(30 C), 40 C, 50 C
o
dan 60 C. Data yang diamati meliputi temperatur pembakaran, waktu
penyalaan awal dan waktu nyala efektif.
Hasil penelitian menunjukkan temperatur udara berpengaruh terhadap
temperatur pembakaran rata-rata gas hasil gasifikasi. Temperatur
pembakaran rata-rata tertinggi yaitu 560 °C pada temperatur udara 50 °C dan
terendahnya 511 °C pada temperatur 30 °C.Temperatur udara berpengaruh
terhadap waktu nyala efektif yang dihasilkan. Nyala efektif paling lama yaitu
o
pada temperatur 60 C selama 24 menit dan yang paling pendek pada
o
temperatur 30 C selama 20 menit.Temperatur udara berpengaruh terhadap
lama penyalaan dari tungku ini. Lama penyalaan tercepat yaitu pada
o
temperatur 60 C selama 5 menit dan lama penyalaan paling lambat pada
o
temperatur 30 C selama 10 menit
Kata kunci: Gasifikasi, Sekam Padi, Temperatur,Downdraft Gasifikasi
vii
Abstract
An alternative source of energy that can be recycled continuously is
biomassa for examples husks from rice. Usually the rice husks can be
converted in to other energy by using gasification method. So that, this
research aims at getting to know the impacts of the burning air temperature
upon the average burning temperature, the beginning of its flames and the
active flames with the fuel produced by the husks from the rice.
The downdraft gasifier was used in this experiment. Entering the
temperature to the gasifier were variated at usual air (30 °C), 40 °C, 50 °C,
and 60 °C. This research observed the burning temperature, first time flames
and the effective flames time.
The result of the research shows that the air temperature infuences to
the burning temperature produced by gasification. The highest temperature is
560 °C on the air temperature 50 °C and the lowest is 511 °C on the
temperature 30 °C. The air temperature gives impact toward the active time
of flaming. The longest active flaming is on the temperature of 60 °C during
24 minutes and the shortest is on 30 °C during 20 minutes. The air
temperature has impacts on the flaming in the fireplace. The fastest flaming is
on the temperature of 60 °C during 5 minutes and the slowest flaming is on
the temperature of 30 °C during 10 minutes.
Keywords: gasification, husks, temperature, gasification downdraft
viii
ix
DAFTAR ISI
Halaman Judul ............................................................................................i
Pernyataan Keaslian Skripsi ........................................................................ii
Halaman Persetujuan .................................................................................iii
Halaman Pengesahan ................................................................................iv
Lembar Soal Tugas Akhir ...........................................................................v
Lembar Moto ..............................................................................................vi
Abstraksi .....................................................................................................vii
Abstract ..................................................................................................... viii
Kata Pengantar ..........................................................................................ix
Daftar Isi .....................................................................................................x
Daftar Gambar .......................................................................................... xiii
Daftar Tabel .............................................................................................. xiv
Bab I Pendahuluan
1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1
1.2 Perumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 2
1.4 Pembatasan Masalah .................................................................................. 2
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 3
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................. 4
x
Bab II Tinjauan Pustaka
2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................................... 6
2.2 Dasar Teori....................................................................................................... 9
2.2.1 Sekam Padi ......................................................................................... 8
2.2.2 Biomassa ............................................................................................. 9
2.2.3 Gasifikasi ............................................................................................. 10
2.2.4 Pembakaran ....................................................................................... 12
2.2.5 Gas Metana ........................................................................................ 14
2.2.6 Kalor ....................................................................................................... 15
2.2.7 Jenis – jenis Gasifier ....................................................................... 15
Bab III Metodologi Penelitian
3.1 Metode Penelitian ......................................................................................... 21
3.1.1 Tahapan Penelitian .......................................................................... 21
3.1.2 Instalasi Pengujian ........................................................................... 22
3.2 Alat Dan Bahan Penelitian ........................................................................ 23
3.2.1 Alat Penelitian .................................................................................... 23
3.2.2 Bahan Penelitian .............................................................................. 25
3.3 Tahapan Pengujian ...................................................................................... 25
Bab IV Hasil Dan Pembahasan
4.1 Temperatur Pembakaran .......................................................................... 27
4.1.1 Temperatur Pembakaran dengan Temperatur Awal
Udara Normal (30 °C) ………………………………………27
4.1.2 Temperatur
Pembakaran
dengan
Temperatur
Awal Udara 40 °C ............................................................................ 28
4.1.3 Temperatur Pembakaran dengan Temperatur Awal Udara
50°C………………………………………………………….29
xi
4.1.4 Temperatur
Pembakaran
dengan
Temperatur
Awal Udara 60 °C ............................................................................ 31
4.1.5 Perbandingan Temperatur Rata-rata Pembakaran dengan
Temperatur Awal Udara Normal (30 °C), 40,50°C Dan
60°C………………………………………….......................32
4.1.6 Perbandingan Nyala Efektif dan Waktu Penyalaan Awal
………………………………………………………………...33
4.1.7 Perbandingan Temperatur Pembakaran Rata-Rata dan
Nyala Efektif………………………………………………….34
Bab V Kesimpulan Dan Saran
5.1 Kesimpulan...................................................................................................... 36
5.2 Saran ................................................................................................................. 37
Daftar Pustaka
Lampiran
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses dalam gasifikasi............................................................................. 12
Gambar 2.2 Jenis-jenis fixed bed gasifier ................................................................... 16
Gambar 2.3 Updraft Gasifier ............................................................................................. 17
Gambar 2.4 Downdraft Gasifier ....................................................................................... 19
Gambar 2.5 Crossdraft gasifier ........................................................................................ 20
Gambar 3.1 Diagram alir penelitan ................................................................................ 21
Gambar 3.2 Instalasi pengujian ....................................................................................... 22
Gambar 3.3 Downdraft gasifier ........................................................................................ 23
Gambar 3.4 Thermocouple reader ................................................................................. 24
Gambar 3.5 Anemometer digital ..................................................................................... 25
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara temperatur pembakaran
dengan waktu pada temperatur normal (30 °C) .............................. 27
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara temperatur pembakaran
dengan waktu pada temperatur awal udara 40 °C ........................ 28
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara temperatur pembakaran
dengan waktu pada temperatur awal udara 50 °C ........................ 29
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara temperatur pembakaran
dengan waktu pada temperatur awal udara 60 °C ........................ 31
Gambar 4.5 Grafik perbandingan antara temperatur pembakaran
Dengan temperature awal udara normal (30 °C),
40°C,50°C dan 60°C………………………………………………32
Gambar 4.6 Perbandingan nyala efektif dan waktu penyalaan awal…….....33
Gambar 4.7 Grafik
hubungan antara temperatur rata-rata dan nyala
efektif………………………………………………………………..34
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi kimia sekam padi ......................................................................... 9
Tabel 2.2 Unsur kimia ........................................................................................................... 13
Tabel 4.1 Pengaruh pemanasan awal udara .............................................................. 35
xiv
PENGARUH TEMPERATUR UDARA TERHADAP
KINERJA TUNGKU TIPE DOWNDRAFT
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh :
REYALDO NOPRIYANZA P.W
D200120047
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
TAHUN 2016
ii
iii
iv
v
Motto
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan maka apabila kamu telah
selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah dengan sungguh – sungguh (urusan yang
lain) dan hanya kepada Tuhanlah hendaknya kamu berharap”
(Qs : Alam Nasyrah/94 = 6-8)
“Aku tidak peduli atas keadaan susah atau senangku karena aku tidak tahu manakah
diantara keduanya yang lebih baik bagiku”
(Umar Bin Khattab)
“If you can’t explain it simply, you do not understand it well enough”
(Albert Einstein)
“Education is not learning of fact, but the training of the mind to think”
(Albert Einstein)
vi
Abstraksi
Sumber bahan bakar alternatif yang bisa di daur ulang secara terus
menerus adalah biomassa misalnya sekam padi. Untuk memanfaatkan
sekam padi menjadi sumber energi biasanya menggunakan metode
gasifikasi. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh temperatur udara pembakaran terhadap temperatur pembakaran
rata-rata, waktu penyalaan awal dan waktu nyala efektif dengan bahan bakar
sekam padi.
Dalam penelitian ini menggunakan tungku tipe downdraft. Temperatur
o
o
o
udara masuk kedalam tungku divariasi yaitu udara biasa(30 C), 40 C, 50 C
o
dan 60 C. Data yang diamati meliputi temperatur pembakaran, waktu
penyalaan awal dan waktu nyala efektif.
Hasil penelitian menunjukkan temperatur udara berpengaruh terhadap
temperatur pembakaran rata-rata gas hasil gasifikasi. Temperatur
pembakaran rata-rata tertinggi yaitu 560 °C pada temperatur udara 50 °C dan
terendahnya 511 °C pada temperatur 30 °C.Temperatur udara berpengaruh
terhadap waktu nyala efektif yang dihasilkan. Nyala efektif paling lama yaitu
o
pada temperatur 60 C selama 24 menit dan yang paling pendek pada
o
temperatur 30 C selama 20 menit.Temperatur udara berpengaruh terhadap
lama penyalaan dari tungku ini. Lama penyalaan tercepat yaitu pada
o
temperatur 60 C selama 5 menit dan lama penyalaan paling lambat pada
o
temperatur 30 C selama 10 menit
Kata kunci: Gasifikasi, Sekam Padi, Temperatur,Downdraft Gasifikasi
vii
Abstract
An alternative source of energy that can be recycled continuously is
biomassa for examples husks from rice. Usually the rice husks can be
converted in to other energy by using gasification method. So that, this
research aims at getting to know the impacts of the burning air temperature
upon the average burning temperature, the beginning of its flames and the
active flames with the fuel produced by the husks from the rice.
The downdraft gasifier was used in this experiment. Entering the
temperature to the gasifier were variated at usual air (30 °C), 40 °C, 50 °C,
and 60 °C. This research observed the burning temperature, first time flames
and the effective flames time.
The result of the research shows that the air temperature infuences to
the burning temperature produced by gasification. The highest temperature is
560 °C on the air temperature 50 °C and the lowest is 511 °C on the
temperature 30 °C. The air temperature gives impact toward the active time
of flaming. The longest active flaming is on the temperature of 60 °C during
24 minutes and the shortest is on 30 °C during 20 minutes. The air
temperature has impacts on the flaming in the fireplace. The fastest flaming is
on the temperature of 60 °C during 5 minutes and the slowest flaming is on
the temperature of 30 °C during 10 minutes.
Keywords: gasification, husks, temperature, gasification downdraft
viii
ix
DAFTAR ISI
Halaman Judul ............................................................................................i
Pernyataan Keaslian Skripsi ........................................................................ii
Halaman Persetujuan .................................................................................iii
Halaman Pengesahan ................................................................................iv
Lembar Soal Tugas Akhir ...........................................................................v
Lembar Moto ..............................................................................................vi
Abstraksi .....................................................................................................vii
Abstract ..................................................................................................... viii
Kata Pengantar ..........................................................................................ix
Daftar Isi .....................................................................................................x
Daftar Gambar .......................................................................................... xiii
Daftar Tabel .............................................................................................. xiv
Bab I Pendahuluan
1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1
1.2 Perumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 2
1.4 Pembatasan Masalah .................................................................................. 2
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 3
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................. 4
x
Bab II Tinjauan Pustaka
2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................................... 6
2.2 Dasar Teori....................................................................................................... 9
2.2.1 Sekam Padi ......................................................................................... 8
2.2.2 Biomassa ............................................................................................. 9
2.2.3 Gasifikasi ............................................................................................. 10
2.2.4 Pembakaran ....................................................................................... 12
2.2.5 Gas Metana ........................................................................................ 14
2.2.6 Kalor ....................................................................................................... 15
2.2.7 Jenis – jenis Gasifier ....................................................................... 15
Bab III Metodologi Penelitian
3.1 Metode Penelitian ......................................................................................... 21
3.1.1 Tahapan Penelitian .......................................................................... 21
3.1.2 Instalasi Pengujian ........................................................................... 22
3.2 Alat Dan Bahan Penelitian ........................................................................ 23
3.2.1 Alat Penelitian .................................................................................... 23
3.2.2 Bahan Penelitian .............................................................................. 25
3.3 Tahapan Pengujian ...................................................................................... 25
Bab IV Hasil Dan Pembahasan
4.1 Temperatur Pembakaran .......................................................................... 27
4.1.1 Temperatur Pembakaran dengan Temperatur Awal
Udara Normal (30 °C) ………………………………………27
4.1.2 Temperatur
Pembakaran
dengan
Temperatur
Awal Udara 40 °C ............................................................................ 28
4.1.3 Temperatur Pembakaran dengan Temperatur Awal Udara
50°C………………………………………………………….29
xi
4.1.4 Temperatur
Pembakaran
dengan
Temperatur
Awal Udara 60 °C ............................................................................ 31
4.1.5 Perbandingan Temperatur Rata-rata Pembakaran dengan
Temperatur Awal Udara Normal (30 °C), 40,50°C Dan
60°C………………………………………….......................32
4.1.6 Perbandingan Nyala Efektif dan Waktu Penyalaan Awal
………………………………………………………………...33
4.1.7 Perbandingan Temperatur Pembakaran Rata-Rata dan
Nyala Efektif………………………………………………….34
Bab V Kesimpulan Dan Saran
5.1 Kesimpulan...................................................................................................... 36
5.2 Saran ................................................................................................................. 37
Daftar Pustaka
Lampiran
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses dalam gasifikasi............................................................................. 12
Gambar 2.2 Jenis-jenis fixed bed gasifier ................................................................... 16
Gambar 2.3 Updraft Gasifier ............................................................................................. 17
Gambar 2.4 Downdraft Gasifier ....................................................................................... 19
Gambar 2.5 Crossdraft gasifier ........................................................................................ 20
Gambar 3.1 Diagram alir penelitan ................................................................................ 21
Gambar 3.2 Instalasi pengujian ....................................................................................... 22
Gambar 3.3 Downdraft gasifier ........................................................................................ 23
Gambar 3.4 Thermocouple reader ................................................................................. 24
Gambar 3.5 Anemometer digital ..................................................................................... 25
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara temperatur pembakaran
dengan waktu pada temperatur normal (30 °C) .............................. 27
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara temperatur pembakaran
dengan waktu pada temperatur awal udara 40 °C ........................ 28
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara temperatur pembakaran
dengan waktu pada temperatur awal udara 50 °C ........................ 29
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara temperatur pembakaran
dengan waktu pada temperatur awal udara 60 °C ........................ 31
Gambar 4.5 Grafik perbandingan antara temperatur pembakaran
Dengan temperature awal udara normal (30 °C),
40°C,50°C dan 60°C………………………………………………32
Gambar 4.6 Perbandingan nyala efektif dan waktu penyalaan awal…….....33
Gambar 4.7 Grafik
hubungan antara temperatur rata-rata dan nyala
efektif………………………………………………………………..34
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi kimia sekam padi ......................................................................... 9
Tabel 2.2 Unsur kimia ........................................................................................................... 13
Tabel 4.1 Pengaruh pemanasan awal udara .............................................................. 35
xiv