INOVASI TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARAN DENGAN VARIASI KETINGGIAN CEROBONG

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR INOVASI TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARAN DENGAN VARIASI KETINGGIAN CEROBONG Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh YUDA DARMAWAN NIM : D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2013 i

2 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: INOVASI TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARAN DENGAN VARIASI KETINGGIAN CEROBONG yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan suatu tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya. Surakarta, Agustus 2013 Yang menyatakan, YUDA DARMAWAN ii

3 iii

4 iv

5 v

6 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. Saudaraku yang selalu menggangu saja, tapi aku tetap menyayangi kalian. 4. Seluruh Dosen, yang terhormat yang telah mendidik dan membimbing penulis dalam menuntut ilmu. 5. Teman teman seangkatan semoga cepat wisuda. 6. Seseorang yang mengisi hati penulis yang memberi semangat dan menemani saat sulit. 7. Almamaterku UMS Surakarta tercinta. 8. Republik Indonesia Raya. 9. Pembaca yang Budiman. 10. Seluruh dunia Industri. 11. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini. 12. Para teman temanku yang sulit diajak kerja sama, semoga mendapat pencerahan, sadar dan cepat wisudha. vi

7 MOTTO 1. Sesuatu yang tidak mungkin akan menjadi mungkin jika ada kemauan dan usaha dan yang pasti Doa nya 2. Ketika semua orang bersuara, berteriak tidak ada seorangpun dapat disebut pemberani, namun saat ada yang berbisik dan semuanya menjadi diam dialah pemberani sejati 3. Better late than never 4. Tommorow never die 5. Be My self 6. Masalah adalah peluang 7. Jangan menyerah untuk mencapai keinginanmu, raihlah dengan usahamu. vii

8 INOVASI TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARAN DENGAN VARIASI KETINGGIAN CEROBONG Yuda Darmawan, Sartono Putro, Sarjito Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. Ahmad Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura ABSTRAKSI Tujuan penelitian yang dijelaskan didalam paper ini adalah study tentang penghematan energi pada tungku pembakaran yang difokuskan untuk mengetahui pengaruh variasi ketinggian cerobong dari tungku terhadap temperatur tungku, temperatur gas buang, temperatur air pendidihan, laju kebutuhan bahan bakar, dan efisiensi thermal persatuan waktu. Bahan bakar yang diguakan adalah sekam padi. Metode penelitian yang digunakan berupa pengujian pengaruh temperatur hasil pembakaran, temperatur gas yang melewati cerobong, kalor hasil pembakaran, laju kebutuhan bahan bakar, serta efisiensi thermal tungku persatuan waktu menggunakan bahan bakar sekam padi dengan variasi ketinggian cerobong 100 cm, 200 cm, 300 cm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur hasil pembakaran tertinggi diperlihatkan pada ketinggian cerobong 100 cm, dengan temperatur 820 o C, pada waktu 160 menit, temperatur gas yang melewati cerobong tertinggi ditunjukkan pada ketinggian cerobong 200 cm, dengan temperatur 379 o C, pada waktu 130 menit, temperatur pendidihan air tercepat diketahui ketinggian cerobong 300 cm dengan waktu 130 menit yang mendidih pada suhu 98 o C, kebutuhan bahan bakar paling sedikit didapatkan ketinggian cerobong 100 cm dengan kebutuhan 21,774 kg, dengan waktu 226 menit, efisiensi thermal tungku tertinggi diperoleh pada ketinggian cerobong 100 cm yaitu 68,48 %. Kata Kunci: Tungku Pembakaran, Sekam Padi, Variasi Ketinggian Cerobong, Efisiensi Thermal Tungku. viii

9 KATA PENGANTAR Assalamualaikum Warrahmatullahiwabarakatuh. Segala puji penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan Tugas akhir dengan judul: INOVASI TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARAN DENGAN AIR HEATERS PIPA PARALLEL. Laporan ini disusun sebagai pertanggung jawaban penulis atas pelaksanaan Tugas Akhir dan juga sebagai persyaratan guna memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S1. Dan dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan hingga terselesaikannya laporan ini, dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus dan mendalam 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 Utama yang telah banyak memberikan ilmu dan arahan serta bimbingannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. ix

10 4. Bapak Nur Aklis, ST, selaku Dosen pembimbing pendamping terima kasih atas waktu, pengarahan, saran, dan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Segenap Dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan dalam setiap perkuliahan. 6. Rekan rekan mahasiswa seperjuangan yang telah banyak membantu sehingga tersusunlah laporan ini. 7. Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu penulis dalam penyusunan laporan ini. Penulis menyadari dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekurangannya, oleh karenanya penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca sekalian yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan ini. Wassalualaikum Warrahmatuullahi Wabarakatuh. Surakarta, Agustus 2013 Penyusun x

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI... ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR... v PERSEMBAHAN... vi MOTTO... vii ABSTRAKSI... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR SIMBOL... xvii DAFTAR LAMPIRAN. xviii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penilisan... 5 xi

12 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Pustaka Dasar Teori Komposisi Bahan Bakar Tungku Pembakaran Prinsip Pembakaran Proses Pembakaran Tarikan Cerobong Kalor. 19 BAB III METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian Tahap Pengujian Instalasi Penelitian Lokasi Penelitian Alat dan Bahan Penelitian Peralatan Penelitian Bahan Penelitian Kesulitan BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dan Pembahasan Temperatur Hasil Pembakaran Temperatur Gas Asap Temperatur Pendidihan Air xii

13 Laju Kebutuhan Bahan Bakar Efisiensi Tungku Pengujian Untuk Mendidihkan Air Pengujian Untuk Merubah Air Menjadi Uap Tarikan Cerobong Efisiensi Thermal Tungku Kalor Untuk Mendidihkan Air Kalor Untuk Merubah Air Menjadi Uap Kalor Dari Hasil Proses Pembakaran Perbandingan Nilai Daya Pengujian Efisiensi Thermal Tungku. 47 BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Tungku Tanah Liat Gambar 2.2. Tungku Batu Bata 13 Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian Gambar 3.2. Instalasi Tungku Pembakaran.. 23 Gambar 3.3. Sekam Padi. 25 Gambar 3.4. Thermokopel Gambar 3.5. Stopwatch 26 Gambar 3.6. Timbangan Miyako Kapasitas 10 Kg 26 Gambar 3.7. Tungku Pembakaran.. 27 Gambar 3.8. Detail Tungku Pembakaran Gambar 3.9. Drum Air.. 28 Gambar Detail Drum Air. 29 Gambar 4.1. Hubungan antara temperatur hasil pembakaran dengan waktu selama proses pengujian 31 Gambar 4.2. Hubungan antara temperatur gas buang dengan waktu selama proses pengujian. 32 Gambar 4.3. Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu selama proses pengujian 33 Gambar 4.4. Hubungan antara laju kebutuhan bahan bakar dengan waktu selama proses pengujian 35 xiv

15 Gambar 4.5. Perbandingan nilai efesiensi thermal tungku xv

16 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Komposisi Kimia Sekam Menurut DTC-IPB 10 Tabel 2.2. Berat atom dan berat molekul dari unsur kimia.. 11 Tabel 4.1. Tabel pengujian pendidihan air. 36 Tabel 4.2. Tabel pengujian merubah air menjadi uap.. 37 xvi

17 DAFTAR SIMBOL Q = Kalor (kj) m = Massa benda (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 ) v air menjadi uap = volume air berubah manjadi uap (m 3 ) v a = volume air awal (m 3 ) v b = volume air akhir (m 3 ) 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) η f = Efisiensi dapur (0,90 s/d 0,97) W = Usaha (Joule) t = Waktu (detik) P = Daya (J/s) η th = Efisiensi Thermal Tungku (%) xvii

18 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Hubungan antara temperatur hasil pembakaran dengan waktu selama proses pengujian. Lampiran 2. Hubungan antara temperature gas yang melewati cerobong dengan waktu selama proses pengujian. Lampiran 3. Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu selama proses pengujian. Lampiran 4. Hubungan antara laju kebutuhan bahan bakar dengan waktu selama proses pengujian. Lampiran 5. Perbandingan Nilai Ekonomis Tungku. Lampiran 6. Sifat-sifat air (zat cair jenuh). Lampiran 7. Kalor jenis benda setiap temperatur. Lampiran 8. Tabel temperatur air jenuh. Lampiran 9. Daftar beserta lambang dan massa atom. xviii