INOVASI TEKNOLOGI TUNGKU INDUSTRI TAHU DENGAN VARIASI DEBIT UDARA PRIMER

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR INOVASI TEKNOLOGI TUNGKU INDUSTRI TAHU DENGAN VARIASI DEBIT UDARA PRIMER Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh DIDIK ARI WIBOWO NIM : D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015

2 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 MOTTO 1. Sebuah rencana biasa yang dilaksanakan tanpa kesiapan, tetap lebih baik daripada rencana yang sempurna tapi tidak pernah dilaksanakan. (Mario Teguh) 2...Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan suatu kaum sebelum mereka mengubah sendiri keadaan mereka.. (Qs.Ar Ra d: 11) 3. Wahai orang-orang yang beriman! Jika kamu menolong agama Allah niscaya Dia akan menolongmu dan meneguhkan kedudukanmu (Qs. Muhammad : 7) vi

7 PERSEMBAHAN Dengan segala kerendahan dan ketulusan hati penulis mempersembahkan laporan Proyek Akhir ini kepada : 1. Allah SWT beserta Rosul rosul-nya. 2. Yang terhormat Bapak dan Ibu tercinta sebagai pelita hati, penyemangat jiwa. 3. Seluruh Dosen, yang terhormat yang telah mendidik dan membimbing penulis dalam menuntut ilmu. 4. Almamater Universitas Muhammadiyah Surakarta tercinta. vii

8 ABSTRAKSI Tungku adalah alat bantu yang umumnya terbuat dari tanah liat atau susunan batu bata yang digunakan dalam proses pembakaran dengan bahan bakar padat, briket, atau sampah organik untuk proses memasak didapur. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh kinerja dari tungku pembakaran menggunakan variasi debit udara primer 0,020 m 3 /s, 0,023 m 3 /s, 0,026 m 3 /s terhadap pengaruh temperatur tungku, temperatur air pendidihan, laju kebutuhan bahan bakar, dan efisiensi thermal persatuan waktu dengan menggunakan bahan bakar sekam padi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi debit udara mempengaruhi besarnya temperatur pembakaran tungku, waktu pendidihan air, laju kebutuhan bahan bakar, efisiensi termal pada tungku tersebut. Maka dapat disimpulkan pada penelitian dari ketiga variasi debit udara tersebut didapatkan semakin rendah debit udara semakin lama waktu pendidihan air, tetapi kebutuhan bahan bakar sedikit dan efisiensi thermal tinggi, sedangkan semakin tinggi debit udara semakin cepat waktu pendidihan air, tetapi kebutuhan bahan bakar banyak dan efisiensi tungku rendah. Efisiensi thermal tungku tertinggi dihasilkan dari pengujian variasi debit udara primer 0,023 m 3 /s. Kata Kunci: Tungku Pembakaran, Sekam Padi, Efisiensi Thermal Tungku viii

9 KATA PENGANTAR Assalamualaikum Warrahmatullahiwabarakatuh. Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan peneliti ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul INOVASI TEKNOLOGI TUNGKU INDUSTRI TAHU DENGAN VARIASI DEBIT UDARA PRIMER, dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dang penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D sebagai dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Tri Widodo Besar R, M.T., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Ir. Sartono Putro, MT selaku dosen pembimbing I yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah. 4. Bapak Nur Aklis, ST, M.Eng selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah. ix

10 5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis selama mengikuti kegiatan kuliah. 6. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendo akan, memberikan semangat dan dorongan, serta terima kasih atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini sehingga penulis semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semua do a dan kasih sayang tulus darimu akan selalu mengiringi langkahku, 7. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2007, teman seperjuangan yang selalu memberi bantuan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.. 8. Semua pihak yang turut membantu dalam segala hal yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati. Wasalammu alaikum. Wr. Wb. Surakarta, Oktober 2015 Penulis x

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL i PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ii HALAMAN PERSETUJUAN iii HALAMAN PENGESAHAN iv LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR v MOTTO vi PERSEMBAHAN vii ABSTRAKSI viii KATA PENGANTAR ix DAFTAR ISI x DAFTAR GAMBAR xiv DAFTAR TABEL xv DAFTAR SIMBOL xvi DAFTAR LAMPIRAN xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penilisan... 5 BAB II LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka Landasan Teori Prinsip Pembakaran Pembakaran Bahan Bakar Padat xi

12 Komposisi Bahan Bakar Tungku Pembakaran Dimensi Tungku Pembakaran Kebutuhan Udara Pembakaran Kalor BAB III METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian Instalasi Pengujian Lokasi Penelitian Alat dan Bahan Penelitian Peralatan Penelitian Bahan Penelitian Prosedur Penelitian Kesulitan BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dan Pembahasan Temperatur Tungku Temperatur Air Laju Kebutuhan Bahan Bakar Efisiensi Tungku Pengujian Untuk Mendidihkan Air Pengujian Untuk Merubah Air Menjadi Uap Efisiensi Thermal Tungku Kalor yang Dibutuhkan untuk Mendidihkan Air Kalor yang Dibutuhkan untuk Merubah Air Menjadi Uap Kalor yang Dihasilkan dari Proses Pembakaran Sekam Padi Efisiensi Thermal Pada Tungku xii

13 BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Tungku Pembakaran 24 Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Gambar 3.2. Instalasi Tungku Pembakaran.. 32 Gambar 3.3. Stopwatch. 35 Gambar 3.4. Timbangan miyako kapasitas 10 Kg. 35 Gambar 3.5. Blower 36 Gambar 3.6. Anemometer Digital 37 Gambar 3.7. Thermokopel 37 Gambar 3.8. Tungku Pembakaran.. 38 Gambar 3.9. Detail Tungku Pembakaran.. 38 Gambar Tangki Air Pipa Api 39 Gambar Detail Tangki Air Pipa Api 40 Gambar 4.1. Hubungan antara temperatur tungku dengan Waktu selama proses pengujian 43 Gambar 4.2. Hubungan antara temperatur air dengan waktu selama proses pengujian Gambar 4.3. Hubungan antara laju kebutuhan bahan bakar dengan waktu selama proses pengujian xiv

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Komposisi Kimia Sekam Menurut Suharno (1979) 15 Tabel 2.2. Komposisi Kimia Sekam Menurut DTC-IPB Tabel 2.3. Berat Atom dan Berat Molekul dari Unsur Kimia 16 Tabel 4.1. Pengujian Pendidihan Air.. 47 Tabel 4.2. Pengujian Perubahan Air Menjadi Uap 48 Tabel 4.3. Kalor yang dihasilkan. 49 Tabel 4.4. Kalor merubah air menjadi uap 50 Tabel 4.6. Efisiensi Thermal Tungku.. 52 xv

16 DAFTAR SIMBOL Q = Kalor (kj) m = Massa Zat (kg) m uap = Massa uap yang dihasilkan drum (kg) cp = Kalor Jenis (kj/kg o C) t = Suhu ( o C) h fg = Panas penguapan laten (kj/kg) HHV = Nilai kalor tertinggi ( kj ) m uap = volume air berubah manjadi uap (kg) m a = volume air awal (kg) m b = volume air akhir (kg) ρ = massa jenis uap air (kg/m 3 ) Q f = Kalor yang dihasilkan (kj) W f = Pemakaian bahan bakar (kg) LHV = Nilai kalor terendah (kj/kg) W = Usaha (Joule) t = Waktu (detik) P = Daya (J/s) η th = Efisiensi Thermal Tungku (%) xvi

17 DAFTAR LAMPIRAN A. Lampiran 1. Sifat-sifat air (zat cair jenuh) B. Lampiran 2. Kalor jenis benda setiap temperatur C. Lampiran 3. Tabel temperatur air jenuh D. Lampiran 4. Daftar beserta lambang dan massa atom E. Lampiran 5. Daftar periodik unsur kimia F. Lampiran 6. Konversi satuan G. Lampiran 7. Konversi satuan kerja H. Lampiran 8. Diagram T-s untuk air I. Lampiran 9. Diagram mollier untuk air xvii