TUGAS AKHIR Pengaruh Variasi Kecepatan Udara Terhadap Kinerja Tungku Gasifikasi Sekam PAdi Tipe Downdraft Kontinu.

TUGAS AKHIR

PENGARUH VARIASI KECEPATAN UDARA TERHADAP
KINERJA TUNGKU GASIFIKASI SEKAM PADI TIPE
DOWNDRAFT KONTINU

Tugas Akhir Ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Untuk Memperoleh Gelar
Sarjana Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh:
NURHADI SAPUTRA
NIM : D200100109

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016

ii

iii


iv

v

Abstraksi
Pembakaran adalah proses oksidasi yang sangat cepat antara
bahan bakar dan oksidator dengan menimbulkan nyala dan panas.
Berdasarkan gas sisa yang dihasilkan pembakaran dibedakan menjadi
pembakaran sempurna dan pembakaran tidak sempurna, contoh
pembakaran tidak sempurna adalah pada proses gasifikasi. Gasifikasi
adalah suatu proses perubahan bahan bakar padat secara termokimia
menjadi gas, dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang
digunakan untuk proses pembakaran.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kecepatan
udara pembakaran terhadap temperatur pembakaran, waktu penyalaan
awal dan waktu nyala efektif pada tungku gasifikasi berbahan bakar
sekam padi tipe downdraft kontinu. Penelitian dilakukan dengan
memvariasikan kecepatan udara yang masuk kedalam tungku dengan
variasi kecepatan 6,0 m/s, 7,0 m/s dan 8,0 m/s, kemudian mengambil data

meliputi temperatur pembakaran, waktu penyalaan awal dan waktu nyala
efektif.
Hasil penelitian menunjukkan variasi kecepatan udara berpengaruh
terhadap temperatur pembakaran, waktu penyalaan awal dan waktu nyala
efektif yang dihasilkan. Pada kecepatan udara 6,0 m/s temperatur tertinggi
sebesar 500.47oC waktu penyalaan 9.5 menit dan waktu nyala efektif
selama 35 menit. Kecepatan udara 7,0 m/s temperatur tertinggi sebesar
559.51oC waktu penyalaan 7 menit serta waktu nyala efektif selama 32
menit. Sedangkan pada kecepatan udara 8,0 m/s temperatur tertinggi
yang dihasilkan sebesar 595.32oC waktu penyalaan 5,5 menit dan waktu
nyala efektif selama 28 menit.
Kata kunci: Kecepatan Udara, Gasifikasi, Sekam Padi, Temperatur
Pembakaran

vi

Abstraction
Combustion is very rapid oxidation process between the fuel and
oxidizer to cause ignition and heat. Based on the residual gas produced by
burning differentiated into combustion and incomplete combustion, is an

example of incomplete combustion in the gasification process. Gasification
is a process of change thermochemical solid fuel into gas, where the
necessary air is lower than the air used for combustion processes.
The purpose of this study was to determine the effect of the speed
of the combustion air to the combustion temperature, time and time startup
effective flame furnace fueled gasification of rice husk continuous
downdraft type. The study was conducted by varying the speed of air
enters the furnace with a variable rate of 6.0 m / s, 7.0 m / s and 8.0 m / s,
and then retrieve the data include combustion temperatures, ignition timing
early and effective burning time.
The results show the air speed variations affect the combustion
temperature, time of the initial ignition and burning time effectively
produced. At the air velocity of 6.0 m / s the highest temperature at the
time of ignition 500.47oC 9.5 minutes and time effective flame for 35
minutes. Air velocity of 7.0 m / s the highest temperature at the time of
ignition 559.51oC 7 minutes and time effective flame for 32 minutes. While
on the air velocity of 8.0 m / s the highest temperature generated at the
time of ignition 595.32oC 5.5 minutes and time effective flame for 28
minutes.
Keywords: Air Speed, Gasification, Rice Husk, Temperature

Combustion

vii

LEMBAR MOTTO



Sebaik-baik manusia adalah yang paling banyak manfaatnya bagi
orang lain.



Perjalanan hidup ini ibarat sebuah titik pada roda yang sedang
berputar,

diatas

ataupun


dibawah

suatu

saat

kita

akan

mengalaminya. Ketika sedang berada diatas tetaplah bersyukur
dan ingatlah posisi itu tidak akan selamanya, ketika sedang berada
dibawah tetaplah bersyukur dan jadikanlah sholat serta sabar
sebagai penolongmu.


Sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan.
Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan) tetaplah
bekerja keras (untuk urusan yang lain).
Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap.

( Q.S. Al-Insyiroh ; 6-8 )

viii

KATA PENGANTAR

   
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkat dan rahmat-NYA sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul “Pengaruh Variasi Kecepatan Terhadap
Kinerja Tungku Gasifikasi Sekam Padi Tipe Downdraft Kontinu”, dapat
terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada
kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati
ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada:
1. Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D., Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Tri Widodo Besar Riyadi, ST., MSc., Ph.D., Ketua Jurusan Teknik
Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Ir. Subroto, MT., Dosen pembimbing utama yang banyak

memberikan ilmu, waktu, dorongan serta arahan dalam proses
bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Nur Aklis, ST., M.Eng., Dosen pembimbing pendamping yang
telah meluangkan waktu dam memberikan bimbingan serta arahan
dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
ix

5. Muhammad Alfatih H, ST., MT., Dosen Pembimbing Akademik
yang telah memberikan arahan, bimbingan serta motivasi selama
masa kuliah.
6. Seluruh Dosen dan Staf yang telah banyak berjasa dalam proses
belajar penulis selama kuliah.
7. Bapak dan Ibu tercinta yang selalu memberikan segenap kasih
sayang dan pengorbanannya untuk putra-putrinya.
8. Kakak, Adik tersayang dan segenap keluarga yang telah
memberikan dukungan dan doa dalam penyelesaian Tugas Akhir
ini.
9. Muhammad Raisul Khoiri sahabat sekaligus rekan satu tim yang
selalu menemani dan membagi semangatnya selama mengerjakan
Tugas Akhir ini, Seluruh teman-teman Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah
banyak membantu.
10. Semua pihak yang telah membantu semoga Allah SWT membalas
kebaikan kita semua.

Surakarta,
Penulis

NURHADI SAPUTRA

x

DAFTAR ISI

Halaman Judul ............................................................................................ i
Pernyataan Keaslian Skripsi ....................................................................... ii
Halaman Persetujuan ................................................................................. iii
Halaman Pengesahan ................................................................................ iv
Lembar Soal Tugas Akhir ........................................................................... v
Abstraksi ..................................................................................................... vi

Lembar Motto .............................................................................................. viii
Kata Pengantar ........................................................................................... ix
Daftar Isi ..................................................................................................... xi
Daftar Gambar ............................................................................................ xiii
Daftar Tabel ................................................................................................ xiv
Daftar Grafik ................................................................................................ xv

BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ............................................................................ 3
1.3. Pembatasan Masalah .......................................................................... 4
1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................. 4
1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................... 5
1.6. Sistematika Penulisan .......................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................................. 7
2.2. Dasar Teori .......................................................................................... 8
2.2.1. Biomassa ................................................................................ 8
2.2.2. Gasifikasi ................................................................................ 11

2.2.3. Sekam Padi ............................................................................ 15
2.2.4. Pembakaran ........................................................................... 17
2.2.5. Gas Metana ............................................................................ 19

xi

BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ......................................................................... 21
3.2. Instalasi Pengujian ............................................................................... 22
3.3. Alat dan Bahan Penelitian .................................................................... 23
3.3.1. Alat Penelitian ........................................................................ 23
3.3.2. Bahan Penelitian .................................................................... 27
3.4. Tahapan Penelitian .............................................................................. 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian .................................................................................... 29
4.1.1. Temperatur Dengan Kecepatan Udara 6,0 m/s ...................... 29
4.1.2. Temperatur Dengan Kecepatan Udara 7,0 m/s ...................... 30
4.1.3. Temperatur Dengan Kecepatan Udara 8,0 m/s ...................... 31
4.2. Pembahasan ........................................................................................ 32

4.2.1. Perbandingan Temperatur Rata-rata Pembakaran Pada
Kecepatan Udara 6,0 m/s, 7,0 m/s dan 8,0 m/s ............................... 32
4.2.2. Perbandingan Lama Waktu Penyalaan Awal ........................ 33
4.2.3. Perbandingan Nyala Efektif .................................................... 34

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 35
5.2. Saran ................................................................................................... 36

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Gasifikasi Downdraft .............................................................. 12
Gambar 2.2. Gasifikasi Updraft ................................................................... 13
Gambar 2.3. Gasifikasi Crosdraft ................................................................ 13
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ........................................................... 21
Gambar 3.2. Instalasi pengujian ................................................................. 22
Gambar 3.3. Tungku gasifikasi tipe downdraft kontinu ............................... 23
Gambar 3.4. Blower .................................................................................... 24
Gambar 3.5. Timbangan analog ................................................................. 24
Gambar 3.6. Stopwatch digital .................................................................... 25
Gambar 3.7. Thermocouple ........................................................................ 25
Gambar 3.8. Anemometer .......................................................................... 26
Gambar 3.9. Katub pengatur ....................................................................... 26
Gambar 3.10. Sekam padi .......................................................................... 27

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Jenis tanaman beserta limbah biomassa ................................... 10
Tabel 2.2. Nilai kalor limbah biomassa ....................................................... 10
Tabel 2.3. Potensi energi dan nilai kalor limbah biomassa ......................... 11
Tabel 2.4. Sifat fisis sekam padi ................................................................. 16
Tabel 2.5. Analisis proximate dan ultimate sekam padi .............................. 16
Tabel 2.6. Energi gas hasil pembakaran sekam padi ................................. 16
Tabel 2.7. Nilai kalor bahan organik ............................................................ 17
Tabel 2.8. Unsur kimia ................................................................................ 18

xiv

DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1. Hubungan antara temperatur rata-rata pembakaran dengan
waktu pada kecepatan udara 6,0 m/s ......................................................... 29
Grafik 4.2. Hubungan antara temperatur rata-rata pembakaran dengan
waktu pada kecepatan udara 7,0 m/s ......................................................... 30
Grafik 4.3. Hubungan antara temperatur rata-rata pembakaran dengan
waktu pada kecepatan udara 8,0 m/s ......................................................... 31
Grafik

4.4.

Perbandingan

temperatur

rata-rata

pembakaran

pada

kecepatan udara 6,0 m/s, 7,0 m/s, 8,0 m/s ................................................. 32
Grafik 4.5. Perbandingan lama waktu penyalaan awal pada kecepatan
udara 6,0 m/s, 7,0 m/s, 8,0 m/s ................................................................... 33
Grafik 4.6. Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 6,0 m/s, 7,0
m/s, 8,0 m/s ................................................................................................ 34

xv