III. METODOLOGI PENELITIAN. Percobaan, fabrikasi dan pengambilan data pada penelitian ini dilakukan di

Transkripsi

1 III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tepat dan Waktu Penelitian Percobaan, fabrikasi dan pengabilan data pada penelitian ini dilakukan di Laboratoriu Terodinaika serta Bengkel Mekanik untuk elakukan beberapa fabrikasi yang tidak dapat dilakukan pada laboratoriu Terpadu Teknik Mesin Universitas Lapung. Berikut erupakan jadwal kegiatan penelitian yang tersusun pada tabel 3.1. Tabel 3.1. Jadwal Kegiatan Penelitian Kegiatan Juni Juli Agustus Septeber Studi Literature Perancangan ` 3 Pebelian alat dan bahan 4 Pebuatan Boiler 5 Eksperien 6 Pebuatan laporan akhir 3.. Alur Penelitian Secara garis besar, alur pelaksanaan penelitian ini dijelaskan pada diagra alir penelitian di bawah :

2 37 Start Perancangan boiler : 1.Koponen boiler. Rugi-rugi 3. Laju Bahan bakar dan udara boiler 4. Isolator boiler Studi vvbdfffgnbgs literature 1. Jurnal udi. Text book Belu Apakah rancangan sudah benar? Sudah Penyedian bahan bakar ( batubara bituinous ) dan raw aterial boiler : 1. Plat besi lebaran. Pipa tebaga Beserta tools dan peralatan pendukung Belu Apakah perlengkapan sudah siap? Sudah Fabrikasi : 1. Box boiler. Evaporator 3. Pendistribusian BB 4. Isolator boiler Belu Apakah Fabrikasi sudah selesai? Sudah A Gabar 3.1. Diagra alir penelitian

3 38 A B Kalibrasi perlengkapan boiler eliputi : 1. Debit air pada evaporator dengan evariasikan tegangan popa air pada regulator 75-50V. Laju aliran udara asuk boiler dengan evariasikan tegangan blower pada regulator 75-50V 3. Laju aliran bahan bakar Pencatatan data 1. Debit/laju aliran air. Laju aliran udara esuk 3. Laju aliran bahan bakar Pengolahan data enjadi grafik Grafik 1. Konsusi udara terhadap waktu operasi. Variasi tegangan blower terhadap waktu peanasan 3. Teperatur keluar dan asuk terhadap waktu Belu Apakah data encukupi? Analisa grafik yang telah dibuat Sudah Pengabilan data untuk satu kali pengoperasian boiler untuk pengeringan kopi ekanis eliputi : 1. Konsusi udara dengan elakukan variasi suplai udara pada blower dengan elakukan variasi tegangan regulator. Teperatur air keluar dan asuk pada boiler 3. Rentan waktu pengoperasian boiler hingga encapai teperatur keluaran yang diinginkan Kesipulan dari penelitian End Pencatatan data, eliputi : 1. Debit/laju aliran udara asuk. Teperatur asuk dan keluar boiler 3. Waktu pengoperasian boiler Belu Apakah data encukupi? B Sudah Gabar 3.. Diagra penelitian (lanjutan)

4 Perencanaan Boiler Besar energi yang dibutuhkan air pada evaporator Evaporator erupakan tepat sirkulasi air pada boiler, diana keluaran air yang dirancang dari boiler adalah sebesar 100 o C yang digunakan untuk suber energi pada odel pengering kopi panas bui. Untuk encapai teperatur keluaran dari boiler sebesar 100 o C diperlukan perancangan diensi evaporator, sehingga keluaran air dari boiler sesuai dengan yang dibutuhkan oleh odel pengering kopi panas bui. Dala perancangan evaporator diperlukan data awal yang erupakan bagian dari perancangan, yang dapat dilihat pada tabel 3. berikut. Tabel 3.. Sifat fluida pada evaporator Fluida yang dipanaskan Teperatur asuk (T c,in ) Teperatur keluar (T c,out ) Cp air Air 30,5 K 373 K 4.18 kj/kg.k air 981,5 kg/ 3 Debit popa (Q debit ) 3 liter/enit 0, /s Laju aliran assa fluida ( ) erupakan besar aliran air yang bersirkulasi pada evaporator. Mengacu pada tabel 3. di atas, debit air rancangan adalah sebesar 3 liter/enit. Dengan debit air tersebut dapat digunakan untuk enentukan besar laju aliran assa yang bersirkulasi pada boiler sebagai berikut. = 3 liter/enit. air = 0, /s. 981,5 kg/ 3 = 0,049kg/s

5 40 Mengacu pada persaaan.6, besar energi yang dibutuhkan evaporator untuk enghasilkan keluaran air sebesar 100 o C adalah sebagai berikut. Q air f. C p, f. T 0,049kg/ s. 4,18Kj / kg. K 14,46 kw f (373 30,5) K Perancangan besar energi yang hilang akibat panas Sifat alaiah panas adalah selalu bergerak atau erabat dari teperatur yang lebih tinggi enuju teperatur yang lebih rendah. Pada boiler koponen yang eiliki teperatur lebih tinggi adalah koponen ruang bakar. Disebabkan koponen ruang bakar eiliki teperatur yang lebih tinggi dari koponen boiler lain, sehingga engakibatkan panas pada ruang bakar dapat erabat ke setiap koponen yang eiliki teperatur lebih rendah dari ruang bakar. Rabatan panas kesetiap koponen sekitar ruang bakar tersebut erupakan rugirugi (Q loss ) yang terjadi pada boiler. Besar rugi-rugi yang terjadi pada boiler dapat dilihat pada gabar ilustrasi rugi-rugi berikut. Q loss 5 Q loss 4 Q loss 3 Q loss 1 Q loss Gabar 3.3. Ilustrasi rugi-rugi panas pada boiler

6 41 Rugi-rugi boiler yang diilustrasikan pada gabar 3.3 di atas erupakan rugi-rugi panas akibat konduksi dan rugi aliran theral. Dengan enggunakan persaaan.1 dan.6 dapat diketahui besar rugi-rugi yang terjadi pada boiler. Sebelu engetahui besar rugi-rugi panas yang terjadi, terlebih dahulu dilakukan pengupulan data yang eperudah identifikasi rugi-rugi sebagai berikut. Tabel 3.3. Sifat rugi-rugi akibat konduksi pada dinding 1,,3,4 K glass wool 0,04 W/.K T in 600 o C T out 80 o C Panjang dinding (P) 0.5 Lebar dinding (L) 0,4 Luas penapang (A= P.L) 0, Tebal besi (x 1 ) Tebal glass wool (x ) 0.1 K besi 80, W/.K Besar rugi-rugi akibat konduksi pada dinding 1 yang terjadi pada boiler dapat ditentukan dengan enggunakan persaaa.1 sebagi berikut. Q konduksi T in = 600 o C Besi Glass wool T out = 80 o C 0,005 0,1 K x 1. besi A K x glasswool. A Gabar 3.4. Diagra benda bedas rugi-rugi panas akibat konduksi

7 4 Q Q Q Q Q konduksi konduksi konduksi konduksi konduksi x K 1 besi T in T. A K 50 K 0, ,5 41,6 W 0,0416 kw out x glasswool. A , ,. 0, 0,04. 0, Disebabkan perukaan dinding,3 dan 4 eiliki property yang saa dengan perukaan diding 1, aka besar rugi-rugi yang terjadi adalah seraga sebesar 0,416 kw Qlosses 1 Qlosses Qlosses 3 Qlosses 4 Qkonduksi 0, 0416kW Pada perukaan dinding 5 terdapat lubang sebagai saluran keluar gas akibat pebakaran, sehingga engakibatkan rugi-rugi yang terjadi pada dinding 5 berbeda dengan perukaan dinding 1..3 dan 4. Rugi-rugi yang terjadi pada perukaan dinding 5 adalah rugi-rugi aliran theral akibat lubang dan rugi-rugi akibat konduksi pada dinding yang tidak berlubang (Q losses 5 = Q konduksi + Q aliran ). Besar rugi-rugi pada perukaan dinding 5 dapat diketahui engacu pada persaaan.1. dan.6. sebagai berikut. Tabel 3.4. Sifat rugi-rugi panas pada perukaan 5 Flow 0,8 3 /h 0,048 kg/s Cp udara 1,09 kj/kg.k T in 600 o C T out 00 o C

8 43 Q loss,lubang. Cp. T 0,048 in 0,93 kw T 1,09 out K Besar panas yang hilang pada perukaan dinding 5 adalah julah rugi konduksi dan rugi akibat lubang sebagai berikut. Q losses 5 Q konduksi Q akibat lubang 0,0416 kw 0,93 kw 0,97 kw Setelah eneukan keungkinan besar panas yang hilang pada setiap perukaan dinding aka dapat diketahui besar panas yang hilang adalah sebagai berikut. Q losses total Q losses 1 Q losses Q losses 3 Q 4 Qrad Qlosses, 5 4 (0,0416 kw) 0,97 kw 1,14 kw losses 4 Q losses, Perancangan konsusi bahan bakar batubara Bahan bakar yang digunakan boiler adalah batubara jenis bituinous dengan nilai kalor nyata (LHV) sebesar 54,4 kj/kg. Dengan nilai kalor nyata tersebut dapat digunakan untuk enentukan besar kebutuhan bahan bakar batubara boiler sebagai berikut.

9 44 Q LHV bb bb Q air Q bb losses, total 54,4 kj/kg pebakaran bb 35,6 kw 7883,54 kj/ kg Q air Q losses, total 0,35 14,46 kw 1,14 kw bb 0,0045 kg/ s bb 16,3 kg/ Ja Perancangan konsusi udara terhadap bahan Bakar (AF) Pada penelitian ini jenis batubara yang digunakan adalah Batubara jenis bituinous (C 137 H 9 O 9 NS) sehingga besar kebutuhan udara idealnya adalah. C 137 C : 137 b b 137 H : 97 c c 48,5 O : 9 a b c a 156,75 N H 97 O NS a 9 : 1 a ( O 3,76N ) b CO (3,76 ) d d 589,88 S : 1 e e 1 c H O d N e S C C H H AF O NS a ( O 9 O NS 156,75 9 air fuel ( NM ) air ( NM ) ( NM ) kg air fuel c air / kg 3,76N ) b CO fuel ( O 3,76N H c H O d N CO (156,75 4,76 Kol) (9 kg/ ol) (137 Kol) (1 kg/ ol) (48,5 Kol) ( kg/ ol) 1637,77 kg 1741 kg 1,43 ) 137 e S 48,5 H O 589,88 N S

10 Perancangan kapasitas blower Dala pebakaran, udara erupakan salah satu faktor yang epengaruhi sepurna atau tidaknya suatu pebakaran. Karenanya dibutuhkan perhitungan untuk enentukan besar konsusi udara terhadap bahan bakar. Untuk lebih eperudah, berikut erupakan property yang digunakan.. Tabel 3.5. Sifat perhitungan kapasitas kebutuhan udara Kebutuhan udara bahanbakar (AF) 1,43 kg air / kgfuel Konsusi bahan bakar batubara ( bb) bb 16,3kg / Ja 1,1614 kg/ 3 udara,@ 300K Sehingga kebutuhan udara terhadap bahan bakar adalah. Flow udara AF 1,43 udara 174,45 kg bb air / kg fuel 1,1614 kg/ 0,609 kg/ Ja 3 1,1614 kg/ 3 / Ja 16,3kg/ Ja Perancangan evaporator dengan etode LMTD Dengan enggunakan etode LMTD harus diketahui data awal perancangan yang akan dilakukan, eliputi arah aliran kedua fluida peanas dan yang dipanaskan, untuk eperudah perolehan data awal dapat dilihat pada grafik hubungan Teperatur (T) dan waktu (t) pada gabar 3.4 berikut

11 46 T 433K 383K T 1 98K 373K T t Gabar 3.5. Grafik hubungan teperatur dan waktu Mengacu grafik hubungan pada gabar 3.5 di atas, dapat digunakan untuk enentukan TLMTD sebagai berikut T T TLMTD T ln T 1 TLMTD ( ) (433 98) ( ) ln (433 98) TLMTD 48,07. K 1 Setelah engetahui besar nilai TLMTD yang telah didapatkan, berkisar 48,07 K, langkah selanjutnya adalah elakukan perhitungan koevisien perpindahan panas keseluruhan (U) yang terjadi pada fluida yang akan dipanaskan (air). Untuk enentukannya terlebih dahulu harus engetahui besar diaeter dan aterial pipa yang digunakan, dala perencangan ini diasusikan diaeter luar (D out ) pipa yang digunakan adalah 0,5 Inch dengan property sebagai berikut. D out = 5/8 Inch = 0,015875

12 47 Untuk enentukan koevisien gesek ( ) dan nilai prandtl (Pr), didapatkan pada Apendix Tabel A.6 Therophysical Properties of Saturated Water dengan enggunakan teperatur rata-rata fluida asuk sebesar 335,5 K sehingga didapat nilai sebagai berikut. g f Pr f 0, N. s /,858 Dengan asusi diaeter pipa evaporator yang telah ditentukan sebelunya, digunakan untuk enentukan luas penapang pipa seperti berikut. A D 4 A (0,015875) 4 A 0, Setelah didapatkan luas penapang pipa, aka langkah selanjutnya adalah enentukan kecepatan fluida (air) yang engalir dala pipa evaporator, dengan enggunakan persaaan yang engacu pada persaaan pada literature sebagai berikut. v v air = air 0,5 / s. v. A 3 0,049kg/s 981,5. kg /. v f f 0,049kg / s 3 981,5kg / Untuk enentukan jenis aliran yang terjadi pada fluida aka dihitung besar bilangan Reynolds untuk fluida (air) sebagai berikut.

13 48 Re air =. v f. D f 9,81,5 kg/ = 3 0,5 / s 0, , N. s / = 8756,97 Mengacu nilai bilangan Reynolds dengan aliran turbulent digunakan untuk enghitung Nusselt nuber, dengan ketentuan pengguanaan bilangan pada persaaan engacu pada tabel.1 pada pustaka NuD out =C. Re. Pr 1/3 = Re 0,618. Pr 1/3 = 0,193. (8756,97) 0,618. (,858) 1/3 =74,8 Menghitung koefisien perpindahan panas konveksi bagian luar pipa (h out ), enggunakan nilai konduktivitas theral (K) pada Apendix A Therophysical Properties of atter Table A.1 dengan jenis aterial pipa evaporator tebaga constantan yaitu sebesar 0,003 KW/K h out = NuD. D out out k = 74,8. 0,03 KW /. K = 108,38KW/ K

14 49 Menghitung nilai koevisien konveksi bagian dala pipa (h in ), dengan enggunakan perbandingan nilai diaeter dala derbanding dengan diaeter luar pipa yang engacu pada tabel. pada pustaka D D D D in out in out 0, , ,968 Dengan enggunakan interpolasi didapatkan nilai NuD in sebasar : 4,9 dapat digunaan untuk enentukan nilai koevisien perpindahan konveksi bagian luar dengan enggunakan persaaan berikut h in = NuD. D in k 4,9. 0,03 KW /. K = = 7,1 KW/ K Setelah didapatkan nilai perpindahan panas konveksi bagian luar dan bagian dala, aka dapat diperoleh nilai koevisien perpindahan panas keseluruhan dengan enggunakan persaaan sebagai berikut. U U U 1 h in 1 7,1 1 1 h out ,38 6,68KW/ K Menentukan faktor koreksi untuk pipa evaporator sebagai berikut.

15 50 t0 P T i t t , ,5 0,54 i i Tin R t o T t out ,5 0,71 i Dari nilai P dan R didapat faktor koreksi berkisar 0,86 engacu pada grafik correction factor for a single pass cross flow keudian dapat digunakan untuk enentukan panjang pipa evaporator sebagai berikut. Q Q in, air air U. A. TLMTD. F Q losses, total U.(. D. L). TLMTD. F Qair Qlosses, total L U.. D. TLMTD. F 14,46 kw 1,14 kw L 6,68 kw / K..0, ,07K.0,86 L, Perancangan isolator pada dinding boiler Perancangan isolator ditujukan untuk engurangi rugi-rugi yang keungkinan erabat secara konduksi kesetiap dinding boiler yang dapat ditentukan sebagai berikut. Tabel 3.6. Sifat dinding awal Teperatur dinding dala (T ) Teperatur linkungan (T out ) Perpindahan panas (Q) Konduktivitas theral iron (K iron ) Tebal dinding iron (x) Panjang x Lebar dinding iron dan glass wool Konduktivitas theral glass wool (K glass wool ) 873 K 305 K 416 W 80, W/.K 0,005 0,5 x 0,4 0,04 W/.K

16 51 K iron = 80, W/.K T out = 305 K T = 873 K Q =416 W K glass wool = 0.04 W/.K DBB Gabar 3.6. Ilustrasi dinding boiler T,Q K iron Iron Glass wool T out K glass wool L glass wool Q T T out Gabar 3.7. Diagra banda bebas pada dinding boiler Karena ruang pebakaran dan ruang evaporator berbentuk kubus dengan diensi dinding dan atap yang saa, aka besar luas penapang dinding boiler adalah sebagai berikut.

17 5 A P. L 0,5 0,.0,4 Dengan acuan pada gabar 3.4. digunakan untuk enentukan tebal isolator glass wool yang digunakan pada boiler sebagai berikut. Q 873 K 353 K 41,6 W 0,005 Lglasswool 80,. 0, 0,04. 0, 41,6 W 0,013K 500 K L L L L K iron glasswool glasswool glasswool T Tout L. A K iron 0,1 10 c clay clay. A 50 K 0, L L glasswool 50 K 0,013K 500 K glasswool 50 K 3.4. Fabrikasi boiler Fabrikasi boiler dibagi dala beberapa tahapan pebuatan koonen, eliputi pebuatan ruangan bahan bakar dan ruang evaporator, penapungan bahan bakar dan pebuatan isolator dinding boiler. Dala proses anufaktur terbagi dala beberapa proses yaitu 1. Peotongan (Cutting) yaitu proses peotongan plat dala pebuatan ruang pada boiler.. Pengeboran (Drilling) yaitu proses pengeboran lubang untuk penepatan baut, pebuatan saluran udara pada cone bahan bakar.

18 53 3. Pengelasan (Welding) yaitu proses penyabungan koponen koponen boiler hingga enjadi satu kesatuan yang utuh. 4. Penghalusan (Grinding) yaitu proses penghalusan bagian yang taja sehingga tidak ebahayakan keselaatan pekerja. 5. Pengecatan (Painting) yaitu proses pengecatan bagian boiler agar terhindar dari korosi sehingga dapat bertahan laa. Tahapan awal dari pebuatan boiler ini adalah pebelian alat dan bahan yang digunakan dala pebuatan serta pengujian dari boiler. Bahan yang dibeli eliputi besi lebaran ukuran tebal 5, pipa tebaga diaeter 5/8 Inch, besi poros screw conveyor, plat siku ukuran 5 sebagai rangka dan dudukan untuk koponen pendukung pada boiler, besi pipa yang digunakan sebagai saluran buang sisa pebakaran dan sebagai tepat peletakan screw conveyor. Gabar 3.8. Peilihan bahan baku boiler Proses selanjutnya adalah proses pebentukan bahan yang telah didapatkan. Dala proses pebentukan terdapat didalanya adalah proses peotongan yaitu dengan enggukan gerinda potong untuk plat lebaran yang digunakan sebagai dinding boiler pada bagian atas dan bawah, peotongan

19 54 dilakukan dengan ukuran 50 c x 50 c sebanyak 10 lebar. Untuk diensi lebih lengkap dapat dilihat pada lapiran gabar teknik. Gabar 3.9. Proses peotongan bahan Tahapan pebentukan selanjutnya adalah pengelasan (welding), diana pada tahapan pengelasan dilakukan untuk eenyabungkan bahan baku yang telah dilakukan proses peotongan, adapun pengelasan dilakukan untuk ebuat box boiler bagian atas dan bawah beserta tepat peletakan koponen pendukung pada boiler. Sehingga pada proses pengelasan ini enjadi bentuk boiler yang telah didesain sebelunya seperti pada lapiran gabar teknik. Gabar Proses pengelasan koponen boiler

20 55 Proses selanjutnya adalah proses pelapisan. Diana proses pelapisan erupakan proses isolasi boiler yang diperkirakan engalai panas yang lebih dari setiap koponen. Pelapisan ini dilakukan dengan eberikan lapisan glass wool setebal Inch dan ditabahkan aluuniu foil pada lapisan paling luarnya. Sesuai dengan rancangan pada subbab keungkinan terjadi panas berlebih dapat terjadi pada kopongen boiler bagian box atas, dikarenakan pada koponen box bagian atas erupakan bagian yang berkontak langsung dengan suber panas oleh karenanya diperlukan isolasi yang lebih dibandingkan bagian yang lain. Gabar Pebuatan isolator pada boiler Dala eningkatkan efektifitas dari boiler, pebuatan evaporator diperpanjang dari hasil perhitungan. Pada perhitungan didapatkan panjang sebesar 4,45, dan untuk eperbesar nilai efeksititas dari boiler aka dibuatkan evaporator sepanjang 6 yang terasuk didalanya adalah toleransi akibat lekukan dan pipa yang keluar dinding boiler. Proses pebuatan evaporator tersebut dilakukan proses penekukan hingga sesuai dengan ruangan yang telah dibuat. Berikut erupakan ilustrasi koponen boiler yang telah dilakukan fabrikasi sesuai dengan rancangan yang telah dibuat.

21 56 F Hasil pebuatan box boiler F Hasil pebuatan evaporator Hasil pebuatan cone bahan bakar Hasil pebuatan screw conveyor Gabar 3.1. Proses fabrikasi koponen boiler 3.5. Instalasi boiler Setelah proses fabrikasi selesai, dilanjutkan dengan proses penggabungan bagian-bagian boiler enjadi satu koponen boiler yang utuh, sekaligus penginstalan koponen pendukung eliputi. 1. Satu buah blower yang terkopel dengan regulator pada bagian bahan bakar sebagai suber udara asuk ruang bakar, dan fungsi dari regulator adalah sebagai proses variasi tegangan dari blower.. Satu buah popa air yang terkopel dengan kran air pada sisi asuk evaporator. 3. Sensor suhu paada sisi bagian asuk dan sisi keluar fluida pada evaporator untuk engetahui besar teperatur yang asuk dan keluar pada evaporator dan pada dinding boiler, untuk engetahui distribusi teperatur yang dialai. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada ilustrasi koponen keseluruhan boiler pada gabar 3.13 dan 3.14 berikut.

22 57 h g f a b c d e Keterangan : a. Pipa evaporator b. Cone bahan bakar c. Tepat batubara d. Blower e. Pebuangan abu BB f. Saluran keluar gas g. Reducher gear h. Motor listrik Gabar Skeatik instalasi boiler d c b a Keterangan : e a. Tepat batubara b. Screw conveyor c. Cone bahan bakar d. Reducher gear e. Motor listrik Gabar Skeatik pendistribusian bahan bakar

23 Gabar Skeatik pengujian keseluruhan esin pengering kopi 58

24 Pengkondisian koponen Setelah bagian-bagian boiler terinstal secara sepurna aka dilakukan kalibrasi koponen boiler. Adapun koponen yang perlu dikalibrasi adalah laju aliran air popa terhadap bukaan katup serta laju aliran udara terhadap besarnya voltage yang diberikan regulator. Berikut eruapakan hasil kalibrasi koponen yang telah dilakukan Laju aliran udara (Flowrate) Dala pengabilan laju aliran udara pada blower digunakan Aneoeter jenis AM-400 Lutron digunakan untuk engukur laju aliran udara (flowrate). Proses kalibrasi laju aliran uda ini ditujukan untuk enentukan besar aliran udara yang dihasilkan oleh blower yang digunakan untuk pengujian. Diana blower yang digunakan adalah blower tipe keong dengan diaeter,5 Inch. Proses kalibrasi laju aliran udara adalah dengan enghubungkan blower terhadap voltage regulator keudian hidupkan blower dengan variasi tegangan yang diberikan pada voltage regulator dengan enepelkan aneoeter pada saluran output blower, yang dijadikan nilai dari kalibrasi laju aliran udara. Gabar Proses pengkondisian laju aliran udara

25 60 Tabel 3.7. Nilai laju aliran udara pada blower Volt Kecepatan (/s) Debit (3/Ja) Pada tabel 3.7 di atas erupakan tabel penabahan laju aliran udara pada blower, dala pengabilan data pertabahan laju aliran udara tersebut terhitung pada aneo eter adalah dala satuan /s, untuk erubah kecepatan (/s) enjadi debit ( 3 /Ja) pada blower berdiaeter,5 Inch enggunakan perhitungan berikut. A. r Q v. A 1,1 / s. 0, , , / s 3 / Ja Perhitungan di atas digunakan untuk setiap pengukuran kecepatan yang dihasilkan oleh blower Laju aliran air pada popa Pengabilan kalibrasi laju aliran popa digunakan untuk engetahhui besar laju aliran air yang dihasilkan oleh popa, yang keudian digunakan untuk pengujian sesuai dengan perancangan. Prosedur pengabilan data kalibrasi laju

26 61 aliran popa adalah dengan enghubungkan popa dengan voltage regulator keudian pada saluran output popa dihubungkan pula dengan floweter yang terhubung pada progra arduino yang encatat besar laju aliran air yang engalir pada popa. Berikut erupakan hasil kalibrasi laju aliran popa yang dilakukan. Gabar Proses pengkondisian laju aliran air Tabel 3.8. Nilai laju aliran air pada popa No Volt Debit (lt/enit) Pengabilan laju aliran air dilakukan untuk setiap penabahan tegangan yang diberikan kepada popa ditujukan untuk engetahui besar laju aliran yang dihasilkan oleh popa, sehingga ideal digunakan pada boiler untuk dilakukan pengabilan data.

27 Laju aliran bahan bakar Proses pengabilan laju alirran bahan bakar dilakukan digunakan untuk engetahui besar bahan bakar yang dapat didistribusikan oleh screw conveyor kedala ruang bakar. Prosedur pengkalibrasian laju aliran bahan bakar adalah dengan easukan batubara sebesar 1kg kedala ruang bakar enggunakan screw conveyor dan dilakukan pencatatan laa waktu pendistribusian yang berlangsung selaa proses berlangsung. Berikut erupakan tabel hasil kalibrasi laju aliran bahan bakar yang dilakukan. Gabar Proses pengkondisian laju aliran bahan bakar Tabel 3.9. Nilai laju aliran bahan bakar pada screw conveyor No Berat BB Waktu distribusi Laju aliran (kg) (Kg/s) 1 1 enit 16 detik enit 19 detik enit 17 detik Rata rata laju aliran

28 63 Tabel 3.9 di atas enunjukan bahwa laju aliran bahan bakar (batubara) yang dapat didistribusikan kedala ruang bakar adalah sebesar 0,007 kg/s yang erupakan laju aliran bahan bakar yang sesuai dengan perancangan pada subbab sebelunya Pengujian Pengujian ini bertujuan untuk eastikan apakah seua fungsi siste bekerja dengan baik dan encari kesalahan yang ungkin terjadi pada syste. Secara garis besar pengujian pada boiler dilakukan untuk enentukan laju pertabahan teperatur air yang dihasilkan oleh boiler dengan variasi laju aliran udara yang diberikan kedala siste Koponen pendukung Koponen pendukung erupakan koponen tabahan yang digunakan dala penelitian baik yang terhubung langsung aupun koponen yang tidak terhubung langsung, adapun koponen pendukung tersebut eliputi regulator tegangan, blower, popa air, stopwatch, terokopel, tibangan digital, bahan bakar dan bak penapungan air. Untuk lebih jelas dapat dijelaskan secara rinci sebagai berikut Voltage regulator Dala pengabilan data penelitian dibutuhkan satu buah regulator 0-50V yang terhubung langsung dengan blower. Fungsi dari regulator adalah untuk evariasikan tegangan blower untuk endapatkan beda laju aliran udara

29 64 dan debit udara pada sisi bagian asuk boiler. Tujuan regulator adalah untuk engetahui karakteristik yang terjadi akibat beda laju aliran udara dan debit udara terhadap teperatur keluaran boiler, bentuk identik dari regulator dapat dilihat pada gabar berikut. Gabar Voltage regulator Blower Untuk terjadinya pebakaran dibutuhkan udara yang cukup, oleh karenanya dibutuhkan blower sebagai suber udara pada boiler. Blower yang digunakan pada boiler ini adalah blower dengan diaeter output,5 Inch tegangan 0/110, rp 3000/3600 dan debit aliran udara sebesar /h. Untuk lebih jelas bentuk dari blower dapat dilihat pada gabar berikut. Gabar 3.0. Blower

30 Popa air Untuk engalirkan air pada evaporator dibutuhkan popa sebagai pengalir paksa air pada evaporator, pada penelitian ini popa yang digunakan adalah popa sanyo berdaya listrik 15 watt, daya hisap dan daya dorong asingasing 3,5, dengan kapasitas aksiu 0 liter/enit. Pada penelitian ini popa terkopel langsung dengan katup air yang berfungsi sebagai variasi bukaan katup untuk engetahui karakteristik yang terjadi pada boiler, dan eungkinkan juga popa ini terhubung dengan regulator untuk evariasikan tegangan popa agar debit dan laju popa dapat diatur sesui dengan perancangan. Untuk lebih jelas bentuk dari popa yang digunakan pada penelitian ini, dapat dilihat pada gabar berikut. Gabar 3.1. Popa Stopwatch Dala pengabilan data, stopwatch ini digunakan untuk engukur durasi waktu yang terjadi pada setiap rentan pengujian yang dilakukan, seperti distribusi

31 66 teperatu pada dinding dan sebagainya. Adapun ilustrasi stopwatch dapat dilihat pada gabar berikut. Gabar 3.. Stopwatch (Suber : Diakses pada 4 Mei 014) Tibangan Tibangan pada penelitian ini digunakan untuk engukur berat dari bahan bakar yang digunkan untuk kerja boiler, serta berat abu yang dihasilkan setelah pebakaran, sehingga dapat diperhitungkan rugi-rugi dan efisiensi penggunaan bahan bakar pada boiler. Adapun gabaran fisik dari tibangan yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada gabar sebagai berikut. Gabar 3.3. Tibangan Terokopel Terokopel ini berfungsi sebagai pengukur teperatur yang terjadi pada penelitian seperti distribusi teperatur pada dinding boiler, keudian besar

32 67 teperatur sisi asuk dan keluar evaporator, sehingga didapatkan data yang lebih akurat pada penelitian ini. Jenis terokopel yang digunakan pada penelitin ini adalah theroeter tipe TM-90C teperatur aksial 1300 o C. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gabar berikut. Gabar 3.4. Terokopel Bahan bakar Bahan bakar yang digunakan pada penelitian ini adalah batubara kelas bituinous, karena batubara kelas bituinous erupakan jenis batubara yang paling sering diteui di Lapung, selain itu batubara jenis bituinous eiliki nilai kalor yang tidak kalah dibandingkan dengan batubara jenis anthracite Gabar 3.5. Batubara bituinous (Suber : karbon.indonetwork.co.id. Diakses pada 7 Mei 014)

33 Bak penapungan air Air yang selalu bersirkulasi pada evaporator eerlukan suber penapungan yang tetap dan dapat terjaga julah air yang dibutuhkan, oleh karenanya dibutuhkan bak penapung air yang apu enapung air upan sebelu asuk kedala evaporator agar fungsi dari boiler lebih baik. Adapun bak penapungan air upan pada boiler dapat dilihat pada gabar 3.16berikut. Gabar 3.6. Bak penapung air upan 3.9. Prosedur percobaan Dala prosedur percobaan dilakukan beberapa tahapan hingga eperoleh data hasil percobaan, adapun prosedur percobaan yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut Persiapan perlengkapan Persiapan perlengkapan eliputi persiapan bahan bakar, persiapan air upan, serta penginstalan bagian-bagian boiler enjadi satu kesatuan yang utuh. Pada persiapan bahan bakar dilakukan untuk engkondisikan bahan bakar batubara hingga eiliki ukuran yang seraga sebesar 3c, diensi tersebut ditujukan agar dapat dengan udah asuk elalui screw conveyor hingga ruang

34 69 bakar. Prosesnya dengan eecahkan batubara dengan enggunakan peukul hingga keseluruhan batubara eiliki densi yang seraga. Pada pengkondisian air upan adalah dengan enyiapkan air upan kedala sebuah dru penapung air yang airnya selalu diisikan enggunakan selang yang terhubung dengan kran suber air, serta enginstalasi popa dengan evaporator dengan engkondisikan laju aliran air pada popa sebesar 3liter/enit Pebakaran awal Oleh karena dala proses pebakaran batubara ebutuhkan panas awal yang besar, aka dala pebakaran awal pada pennelitian ini adalah dengan ebakar arang terlebih dahulu hingga enjadi bara api, keudian baru diasukan di atasnya batubara. Hal tersebut dilakukan karena dala pebakaran arang ebutuhkan panas yang kecil dibandingkan batubara. Berikut eruakan prosedur yang dilakukan. 1. Masukan arang kedala cone penapung bahan bakar, keudian berikan sedikit solar untuk epercepat pebakaran, lalu bakar arang tersebut enggunakan korek api.. Menghidupkan blower, hal ini dilakukan agar proses pebakaran dapat berlangsung secara cepat enjadi bara api. 3. Meatikan blower ketika arang telah enjadi bara keseluruhan. 4. Maasukan batubara seddikit dei sedikit kedala cone bahan bakar hingga cone bahan bakar terisi penuh dengan batubara.

35 70 5. Menghidupkan blower kebali untuk epercepat rabatan teperature antara arang dengan batubara, diakan hingga batubara terbakar keseluruhan. Gabar 3.7. Persiapan awal bahan bakar Pada saat pebakaran awal setelah batubara diasukan kedala cone bahan bakar, akan enghasilkan asap putih, hal tersebut terjadi karena erupakan proses awal batubara yang berusaha untuk terbakar. Jika api pada batubara terbentuk aka asap putih tersebut akan hilang. Pada proses pebakaran awal ini diharapkan operator enggunakan asker, untuk enjaga agar asap batubara tidak langsung terhirup kedala saluran pernafasan Pengukuran teperatur keluar air Sebelu dilakukan pengukuran teperature output air, dilakukan persiapan koponen terlebih dahulu, yaitu dengan enginstal box bagian atas boiler yang terdapat evaporator di dalanya sertaenyiapkan terokopel yang terpasang pada saluran asuk boiler dan saluran keluar. Berikut erupakan prosedur pengukuran teperature output air.

36 71 1. Menginstal box bagian atas boiler yang di dalanya terdapat evaporator yang telah tekopel dengan saluran keluar dari popa, sedangkan saluran output evaporator langsung dialirkan keluar syste, sehingga air output evaporator tidak digunakan lagi pada proses peanasan.. Menginstal terokopel pada bagian input dan output pada boiler. 3. Menghidupkan popa dengan besar tegangan pada voltage regulator sebesar 75V. 4. Menghidupkan blower dengan variasi tegangan sebesar 75V, diana jika blower dihidupkan aka udara akan diasukan kedala ruang bakar, sehingga batubara yang telah dilakukan peanasan awal akan enyala kebali. Hal ini enandakan proses perpindahan panas antara batubara yang terbakar dengan air yang engalir telah berlangsung. 5. Mencatat pertabahan teperature yang terjadi pada pengujian dengan rentang waktu selaa 10 detik Pengulangan pengujian Pengulangan pengujian dilakukan dengan elakukan proses pengujian dari pebakaran awal hingga pengukuran teperature output air, yang ebedakan dari pengujian sebelunya adalah besar voltage yang diberikan blower, sebesar 150V dan 0V sehingga besar udara yang diberikan kedala syste berbeda dengan pengujian sebelunya. Besar udara yang diberikan blower kedala syste akan epengaruhi proses pebakaran yang terjadi, sehingga akan berpengaruh pula dengan laju pertabahan teperature yang terjadi.