PENGEMBANGAN TEKNOLOGI BEJANA PENGUAP DENGAN PIPA API MENGGUNAKAN VARIASI DEBIT GELEMBUNG UDARA PADA TUNGKU PEMBAKARAN SEKAM PADI DENGAN AIR HEATER

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PENGEMBANGAN TEKNOLOGI BEJANA PENGUAP DENGAN PIPA API MENGGUNAKAN VARIASI DEBIT GELEMBUNG UDARA PADA TUNGKU PEMBAKARAN SEKAM PADI DENGAN AIR HEATER Tugas Akhir Ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Mendapatkan Gelar Sarjana S-1 Pada Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh : WAWAN KUSNOWO PRAYITNO NIM : D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2013 i

2 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 MOTTO Yang paling jauh dari kita adalah masa lalu, Yang paling dekat dari kita adalah kematian, Bekali diri kita dengan ilmu yang bermanfaat, Wajib berusaha dan berdo a di setiap langkah kita. Yakinlah, bahwa di setiap kerja keras kita hari ini, akan membuat kita tersenyum manis di suatu hari nanti, karna ALLAH SWT MAHA ADIL bermimpi & berangan-anganlah setinggi yang kita mau, karna mimpi & angan-angan kita adalah awal dari rencana hidup kita, rencana hidup kita adalah salah satu usaha kita, berusaha dan berdo a adalah kewajiban setiap manusia, maka bermimpi & berangan-anganlah setinggi yang kita mau. vi

7 HALAMAN PERSEMBAHAN Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi, setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal lelah, Saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada : Bapak dan Ibu yang dengan segala kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan pengorbanannya yang senantiasa membimbing dan mendo akanku. Kakak-kakakku ( Indro Joko Susilo, Sari, Anang ) yang telah banyak memberi teladan yang baik buat diriku. Sahabatku (teman-teman angkatan 2009 teknik mesin yang selalu kompak, dan saling menyemangati ) Almamater ( Universitas Muhammadiyah Surakarta ) Dosen Universitas Muhammadiyah Surakarta Teknik Mesin yang telah membimbing saya didalam perkuliahan. Bapak Dosen pembimbing akedemik Muh. Alfatih H., ST., MT Bapak Dosen pembimbing satu tugas akhir Ir. Sartono Putro, MT. dan Bapak Dosen pembimbing dua tugas akhir Ir. tri tjahjono MT., saya berterima kasih atas pengarahan dan bimbingannya yang telah banyak saya terima selama berada di Universitas Muhammadiyah Surakarta. vii

8 KATA PENGANTAR Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia- Nya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, pada kesempatan ini, penulis dengan penuh keikhlasan hati ingin menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT., 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 4. Bapak Ir. Tri Tjahjono. MT., selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan arahannya. 5. Bapak, Muh Alfatih H., ST, MT., selaku Pembimbing Akademik. 6. Dosen jurusan Teknik Mesin beserta Staf Tata Usaha Fakultas Teknik viii

9 7. Bapak tercinta yang telah memberikan kasih sayang, mendidik dan membesarkan penulis. 8. Ibu tercinta dan teristimewa yang senantiasa mencintai, menyayangi, memberikan dukungan dan mendo akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 9. Kakak - kakakku ( Indro Joko Susilo, Sari, Anang ) yang selalu memberikan teladan yang baik. 10. Teman angkatan 2009 yang sudah banyak membantu saya dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di Universitas Muhammadiyah Surakarta. Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan antara lain waktu, dana, literatur yang ada, dan pengetahuan yang penulis miliki. Harapan penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk pembaca. Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan pihak lain yang membutuhkan, Amin ya Robbaallamin. Surakarta, Juni 2013 Penulis ix

10 PENGEMBANGAN BEJANA PENGUAP DENGAN PIPA API MENGGUNAKAN VARIASI DEBIT GELEMBUNG UDARA PADA TUNGKU PEMBAKARAN SEKAM PADI DENGAN AIR HEATER Wawan Kusnowo Prayitno, Sartono Putro, Tri Tjahjono Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura. BoXnCi@yahoo.com ABSTRAKSI Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kinerja dari bejana penguap dengan pipa api menggunakan variasi debit gelembung udara terhadap daya pendidihan air, daya penguapan air, kalor gas sisa pembakaran yang melewati cerobong, dan Effisiensi Thermal dengan menggunakan bahan bakar sekam padi. Metode penelitian yang digunakan berupa pengujian pengaruh temperatur tungku, temperatur gas sisa pembakaran yang melewati cerobong, temperatur air pendidihan, laju kebutuhan bahan bakar, dan effisiensi thermal tungku menggunakan bahan bakar sekam padi dengan bejana penguap menggunakan pipa api dan variasi debit gelembung udara 3 liter/menit, 6 liter/menit, dan 9 liter/menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa bejana penguap dengan pipa api menggunakan variasi debit gelembung udara mempengaruhi besarnya daya pendidihan air, daya penguapan air, kalor gas sisa pembakaran yang melewati cerobong, dan efisiensi thermal pada tungku. Besarnya penambahan variasi debit gelembung udara pada bejana penguap berbanding terbalik dengan besarnya daya pendidihan air, daya penguapan air, dan effisiensi thermal. Penggunaan bejana penguap dengan pipa api dapat mengurangi kalor sisa hasil pembakaran yang melewati cerobong. Kata kunci: bejana penguap, daya pendidihan, daya penguapan x

11 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Pernyataan Keaslian Skripsi... ii Halaman Persetujuan... iii Halaman Pengesahan... iv Lebar Soal Tugas Akhir... v Halaman Motto... vi Halaman Persembahan... vii Kata Pengantar... viii Abstraksi... x Daftar Isi... xi Daftar Gambar.xiii Daftar Tabel..xiv BAB I PENDAHULUN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 5 BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Dasar Teori Prinsip dan Metode Pembakaran Komposisi Bahan Bakar Kebutuhan Udara Pembakaran Tungku Pembakaran Kalor Uap Dengan Pembentukannya BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Rancangan Penelitian Instalasi Penelitian Prinsip Kerja Tungku Pembakaran Lokasi Penelitian xi

12 3.4 Alat dan Bahan Penelitian Peralatan Penelitian Bahan Penelitian Prosedur Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian Temperatur Pendidihan Air Temperatur Ruang Bakar temperatur gas sisa pembakaran pada cerobong effisiensi tungku pengujian untuk mendidihkan air pengujian untuk menguapkan air effisiensi thermal tungku pembakaran kalor untuk mendidihkan air kalor untuk menguapkan air kalor dari proses pembakaran sekam padi perbandingan nilai daya effisiensi thermal tungku pembakaran perbandingan effisiensi thermal tungku pembakaran kalor gas sisa pembakaran pada cerobong BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Tungku batu bara Gambar 2.2. tungku tanah liat Gambar 2.3. pembentukan uap Gambar 3.1. diagram alir penelitian Gambar 3.2. instalasi tungku pembakaran Gambar 3.3. anemometer digital Gambar 3.4. timbangan Gambar 3.5. gelas ukur Gambar 3.6. thermometer thermokopel reader Gambar 3.7. stopwatch Gambar 3.8. blower Gambar 3.9. air heater Gambar air pump Gambar tungku pembakaran Gambar bejana penguap pipa api Gambar sekam padi Gambar air bawah tanah Gambar 4.2. hubungan antara temperatur pendidihan dengan waktu proses pengujian Gambar 4.3. hubungan antara temperatur ruang bakar dengan waktu proses pengujian Gambar 4.4. hubungan antara temperatur gas sisa pembakaran pada cerobong dengan waktu proses pengujian Gambar 4.5. perbandingan nilai Daya hasil pengujian Gambar 4.6. perbandingan nilai effisiensi thermal tungku pembakaran pada tiap-tiap pengujian xiii

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Komposisi kimia sekam menurut suharno Tabel 2.2. Komposisi kimia sekam menurut DTC-IPB Table 2.3. Berat atom dan berat molekul dari unsur kimia Tabel 4.1. Data hasil pengujian pendidihan air Tabel 4.2. Data hasil pengujian penguapan air Tabel 4.3. Data hasil perhitungan kalor, daya dan effisiensi thermal tungku pembakaran xiv