PENGARUH KECEPATAN UDARA TERHADAP PERFORMA CROSSDRAFT GASIFIER DENGAN BAHAN BAKAR SEKAM PADI

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PENGARUH KECEPATAN UDARA TERHADAP PERFORMA CROSSDRAFT GASIFIER DENGAN BAHAN BAKAR SEKAM PADI Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh : NURHASAN MA RUP D Pembimbing Nur Aklis, ST, M.Eng. JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA DESEMBER 2015 i

2 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Sekam Padi Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh gelar sarjana S1 pada jurusan teknik mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah di publikasikan dan pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya. Surakarta, Desember 2015 Yang Menyatakan, Nurhasan Ma rup ii

3 HALAMAN PERSETUJUAN Tugas akhir ini berjudul Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Sekam Padi telah disetujui pembimbing tugas akhir untuk dipertahankan didepan dewan penguji sebagai syarat awal untuk memperoleh gelas sarjana S-1 teknik mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Disusun oleh : Nama NIM : Nurhasan Ma rup : D Disetujui pada : Hari :... Tanggal :... Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Nur aklis, ST, M.Eng. Sartono Putro, Ir, MT. iii

4 HALAMAN PENGESAHAN Tugas akhir ini disahkan oleh dewan penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada : Dipersiapkan oleh : Nama NIM : Nurhasan Ma rup : D Disahkan pada : Hari :... Tanggal :... Dewan Penguji : 1. Nur aklis, ST, M.Eng Sartono Putro, Ir, MT Patna Partono, ST, MT Mengetahui, iv

5 RINGKASAN Bahan bakar fosil adalah termasuk bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui (non renewable). Jumlah konsumsi bahan bakar fosil baik minyak bumi, gas alam, ataupun batu bara di Indonesia kian tahun kian meningkat. Biomassa sekam padi merupakan energi yang dapat diperbaharui dan sangat potensial di Indonesia. Melalui gasifikasi, sekam padi dibakar dengan oksigen terbatas untuk menghasilkan syngas yang mempan terbakar. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan udara terhadap temperatur pembakaran, temperatur pendidihan air, nyala efektif dan efisiensi thermal tungku. Pada penelitian ini diawali dengan memodifikasi saluran udara pada reaktor, kemudian suplai udara dari blower divariasikan kecepatannya, ukuran reaktor berdiameter 170 mm. Kecepatan udara yang digunakan adalah 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s, kemudian diukur temperatur pembakaran dan temperatur pendidihan air tiap 0.5 menit. Hasil penelitian menunjukkan variasi kecepatan udara sangat berpengaruh terhadap temperatur pembakaran, temperatur pendidihan air, nyala efektif serta efisiensi thermal tungku yang dihasilkan. Kecepatan udara 4.5 m/s temperatur pembakaran tertinggi sebesar C, temperatur pendidihan air selama 3.5 menit, nyala efektif selama 15 menit dan efisiensi tungku sebesar 5.64%. Kecepatan udara 5.5 m/s temperatur pembakaran tertinggi sebesar C, temperatur pendidihan air selama 3 menit, nyala efektif selama 12.5 menit dan efisiensi tungku sebesar 6.19%. Kecepatan udara 6.5 m/s temperatur pembakaran tertinggi sebesar C, temperatur pendidihan air selama 2.5 menit, nyala efektif selama 10 menit dan efisiensi tungku sebesar 6.36%. Kata Kunci : Gasifikasi, sekam padi, kecepatan udara, crossdraft gasifier v

6 ABSTRACTION Fossil fuels including fuel is exhaustible (non-renewable). Total consumption of fossil fuels either petroleum, natural gas, or coal in Indonesia is increasing year. Rice husk biomass is a renewable energy and great potential in Indonesia. Through gasification, burned rice husk with limited oxygen to produce syngas that is susceptible to burn. This study aims to determine the effect of air speed variation of the temperature of combustion, the temperature of boiling water, effective flame and thermal efficiency of the furnace. In this study begins by modifying the airways in the reactor, then the supply of air from the blower to vary the speed, the size of the reactor diameter of 170 mm. Air speed used was 4.5 m / s, 5.5 m / s and 6.5 m / s, then measured the temperature of combustion and the temperature of boiling water every 0.5 minutes. The results showed variations in airspeed affects the combustion temperature, the temperature of boiling water, effective flame and furnace thermal efficiencies generated. Air velocity 4.5 m / s for C highest combustion temperature, the temperature of boiling water for 3.5 minutes, effective flame for 15 minutes and at 5.64% furnace efficiency. Air velocity 5.5 m / s for C highest combustion temperature, the temperature of boiling water for 3 minutes, the flame effective for 12.5 minutes and the efficiency of the furnace at 6.19%. Air velocity of 6.5 m / s for C highest combustion temperature, the temperature of boiling water for 2.5 minutes, effective flame for 10 minutes and at 6.36% furnace efficiency. Keywords: Gasification, rice husks, airspeed, crossdraft gasifier vi

7 MOTTO Keberhasilan akan kita raih apabila kita selalu bersungguh sungguh dan berusaha dalam segala hal disertai dengan selalu berdoa kepada Allah SWT (Penulis) Orang orang yang sukses teah belajar membuat diri mereka melakukan hal yang harus dikerjakan ketika hal itu memang harus dikerjakan, entah mereka meyakini atau tidak. (Aldus Huxley) Musuh yang paling berbahaya diatas dunia ini adalah penakut dan bimbang. Teman yang paling setia, hanyalah keberanian dan keyakinan yang teguh. (Andrew Jackson) vii

8 viii

9 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Syukur alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Sekam Padi dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk penulis pada kesempatan ini dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Nur aklis, ST, M.Eng. selaku pembimbing utama yang telah memberikan dukungan serta arahan dalam penulisan laporan tugas akhir ini. 2. Bapak Sartono Putro, Ir, MT. selaku pembimbing pendamping yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan tugas akhir ini. 3. Seluruh keluarga yang senantiasa selalu mendukung saya, yang terutama adalah Ibu dan Bapak saya yang tak henti hentinya mendoakan saya. 4. Teman seperjuangan Giri Santosa terima kasih atas kerja sama dan semua bantuannya. ix

10 5. Seluruh teman teman Teknik Mesin yang telah membantu proses pengerjaan tugas akhir ini. 6. Yulinda Wahyuningtyas, S.Pd yang telah membantu proses pengerjaan tugas akhir ini. 7. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan tugas akhir ini. Penulis menyatakan bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hari. Wassalamu alaikum Wr. Wb Surakarta, Desember 2015 Penulis x

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL......i HALAMAN KEASLIAN SKRIPSI...ii HALAMAN PERSETUJUAN...iii HALAMAN PENGESAHAN... iv HALAMAN RINGKASAN... v HALAMAN MOTTO... vii LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Pustaka Dasar Teori Pembakaran Biomassa Gasifikasi Gas Metana Kalor xi

12 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metode Penelitian Diagram Alir Penelitian Instalasi Pengujian Alat dan Bahan Alat Penelitian Bahan Penelitian Tahap Pengujian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Temperatur Pembakaran Temperatur pembakaran dengan kecepatan udara 4.5 m/s Temperatur pembakaran dengan kecepatan udara 5.5 m/s Temperatur pembakaran dengan kecepatan udara 6.5 m/s Perbandingan temperatur rata rata pembakaran pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s Temperatur Air Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara 4.5 m/s Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara 5.5 m/s Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara 6.5 m/s xii

13 4.2.4 Perbandingan temperatur pendidihan air pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s Efisiensi thermal tungku pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Gambar 3.2 Instalasi Penelitian Gambar 3.3 Reaktor Pembakaran Gambar 3.4 Detail Fuel Chamber Gambar 3.5 Burner Gambar 3.6 Detail Burner Gambar 3.7 Blower Gambar 3.8 Termocouple Reader Gambar 3.9 Anemometer Digital Gambar 3.10 Timbangan Analog Gambar 3.11 Stopwatch Gambar 3.12 Kran Gambar 3.13 Thermometer Air Raksa Gambar 3.14 Sekam Padi Gambar 4.1 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 4.5 m/s Gambar 4.2 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 5.5 m/s Gambar 4.3 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 6.5 m/s Gambar 4.4 Perbandingan temperatur pembakaran pada Kecepatan xiv

15 udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s Gambar 4.5 Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s Gambar 4.6 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu pada kecepatan Udara 4.5 m/s Gambar 4.7 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu pada kecepatan udara 5.5 m/s Gambar 4.8 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu pada kecepatan udara 6.5 m/s Gambar 4.9 Perbandingan temperatur pendidihan air pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s Gambar 4.10 Perbandingan efisiensi thermal tungku pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s xv

16 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Unsur Kimia Tabel 2.2 Komposisi Produksi Gas selama Gasifikasi xvi