SKRIPSI PERANCANGAN BURNER KETEL UAP PIPA API BERBAHAN BAKAR OLI BEKAS. Oleh : Maramad Saputra Nara

Transkripsi

1 SKRIPSI PERANCANGAN BURNER KETEL UAP PIPA API BERBAHAN BAKAR OLI BEKAS Oleh : Maramad Saputra Nara JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2012

2 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Kampus Bukit Jimbaran Telp/Faks: , ; m e.unud.ac.id LEMBAR PENGESAHAN PERANCANGAN BURNER KETEL UAP PIPA API BERBAHAN BAKAR OLI BEKAS Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana Oleh: Nama NIM Konsentrasi : Maramad Saputra Nara : : Konversi Energi Telah Diuji Dalam Ujian Skripsi Hari/Tanggal : Rabu, 11 Juli 2012 Telah Disahkan Oleh: Pembimbing I Pembimbing II (Prof.Dr.Ir. I Gusti Bagus Wijaya Kusuma) (Ir. I Dewa Gede Putra Swastika, M. Erg) NIP NIP Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana (I Nyoman Suprapta Winaya, ST, MASc, Ph.D) NIP i

3 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Kampus Bukit Jimbaran Telp/Faks: , ; m e.unud.ac.id LEMBAR PERSETUJUAN PERANCANGAN BURNER KETEL UAP PIPA API BERBAHAN BAKAR OLI BEKAS Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana Oleh: Nama NIM Konsentrasi : Maramad Saputra Nara : : Konversi Energi Telah Disetujui dan Diuji Dalam Ujian Skripsi Hari/Tanggal : Rabu, 11 Juli 2012 Pembimbing I Pembimbing II (Prof.Dr.Ir. I Gusti Bagus Wijaya Kusuma) NIP (Ir. I Dewa Gede Putra Swastika, M. Erg) NIP Penguji I Penguji II (Ir. A.A. Adhi Suryawan, MT) NIP (Dr.Eng. Made Sucipta, ST, MT) NIP Penguji III ( Ketut Astawa, ST, MT ) NIP ii

4 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya, juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkanoleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Bukit Jimbaran, Juli 2012 Mahasiswa Maramad Saputra Nara NIM iii

5 PERANCANGAN BURNER KETEL UAP PIPA API BERBAHAN BAKAR OLI BEKAS Oleh : Maramad Saputra Nara Pembimbing : Prof. Dr. Ir. I Gusti Bagus Wijaya Kusuma : Ir. I Dewa Gede Putra Swastika, M.Erg ABSTRAK Semakin pesatnya pertumbuhan penduduk di Indonesia menimbulkan kekhawatiran akan terjadinya krisis ekonomi, salah satu diantaranya kekurangan cadangan energi bahan bakar. Dilatar belakangi oleh hal tersebut, maka dalam hal ini dilakukan suatu penelitian yaitu menjadikan limbah oli bekas sebagai bahan bakar pada burner ketel uap pipa api. Dalam penelitian ini diuji unjuk kerja burner ketel uap pipa api dengan menggunakan uap panas lanjut bertekanan 3 Bar, 4 Bar, 5 Bar sebagai media atomisasi bahan bakar yaitu oli bekas. Berdasarkan penelitian ini didapat nilai kalor oli bekas sebesar ,9005 kj/ kg. Burner dengan tekanan atomisasi bahan bakar 3 Bar menghasilkan energi pembakaran 2116,184 kj/ mnt, energi terpakai untuk burner sebesar 984,2 kj/ mnt dan energi yang hilang sebesar 1131,984 kj/ mnt. Energi yang hilang tersebut yang selanjutnya dimanfaatkan untuk memanaskan ketel uap pipa api dengan kapasitas 25 kg/ jam beroperasi pada tekanan 2 bar (g) dengan temperatur o C. Kata Kunci : Tekanan, Nilai kalor, Unjuk kerja. iv

6 BURNER DESIGN OF FIRE TUBE BOILER WITH USED OIL FUELED Author Guidance : Maramad Saputra Nara : Prof. Dr. Ir. I Gusti Bagus Wijaya Kusuma : Ir. I Dewa Gede Putra Swastika, M.Erg ABSTRACT The more rapid growth of population in Indonesia raising fears of impending economic crisis, one of them lack the energy reserves of fuel. Triggered by the case, then in this case conducted a research makes the waste oil used as fuel in fire tube boiler burner. In this research tested the performance of the fire tube boiler burner using super heated steam pressure 3 bar, 4 bar, 5bar as atomizing media that used oil fuel. Based on this research obtained used oil heating value of 42, kj/ kg. Burner with a pressure of 3 bar fuel atomization energy combustion kj / min, energy used for the burner of kj / min and the lost energy of kj / min. The energy loss is then used to heat the fire tube boiler with a capacity of 25 kg / hour to operate at a pressure of 2 bar (g) with a temperature of o C. Key Word : Pressure, Heating value, Performance v

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Perancangan Burner Ketel Uap Pipa Api Berbahan Bakar Oli Bekas. Dalam penyusunan skripsi ini penulis tidak sedikit mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc., PhD., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. I Gusti Bagus Wijaya Kusuma., selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan proposal skripsi ini. 3. Bapak Ir. I Dewa Gede Putra Swatika, M.Erg., selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan proposal skripsi ini sekaligus selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Bapak Si Putu Gede Gunawan Tista, ST., MT., selaku Koordinator Skripsi. 5. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. 6. Rekan rekan Jurusan Teknik Mesin, keluarga dan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian proposal skripsi. Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari berbagai pihak. Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila terdapat kekurangan atau kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Bukit Jimbaran, Juli 2012 Penulis vi

8 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii HALAMAN PERNYATAAN... iii ABSTRAKSI... iv ABSTRACT... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x DAFTAR NOTASI... xi DAFTAR LAMPIRAN... xii BAB I BAB II BAB III PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 2 DASAR TEORI 2.1 Bahan Bakar Cair Oli Bekas Pembakaran Dengan Minyak Bakar Peralatan Pembakaran Pada Sistem Pembakaran Luar Burner Dengan Bahan Bakar Cair Burner Ketel Uap Pipa Api Perencanaan Ketel Uap Pipa Api Ruang Bakar Burner METODE PENELITIAN 3.1 Rancangan Penelitian Rancangan Ketel Uap Pipa Api Pada Umumnya Langkah Desain Mekanisme Sistem Burner Berbahan Bakar Oli Bekas Bahan dan Perancangan Alat Prosedur Penelitian Langkah Pengujian Tempat Penelitian vii

9 BAB IV BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penelitian Nilai Kalor Bahan Bakar Metode dan Hasil Perancangan Burner Berbahan Bakar Oli Bekas Hasil Pengamatan Pembahasan dan Perhitungan Data Kendala Dalam Penelitian dan Solusinya PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

10 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Vaporizing Burner... 7 Gambar 2.2 Steam/ Air Atomizing Burner Gambar 2.3 Perpindahan Panas Melalui Dinding yang Bersih Gambar 3.1 Rancangan Ketel Uap Pipa Api Gambar 3.2 Desain Burner Berbahan Bakar Oli Bekas Gambar 3.3 Skema Mekanisme Sistem Burner Berbahan Bakar Oli Bekas Gambar 3.4 Rancangan Burner Berbahan Bakar Oli Bekas Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian Gambar 3.6 Timbangan Gambar 3.7 Stop Watch Gambar 3.8 Termocouple Gambar 4.1 Desain dan Dimensi Burner Ketel Uap Pipa Api Gambar 4.2 Grafik Temperatur Api dan Uap Pada Tekanan Atomisasi 3 bar Gambar 4.3 Grafik Temperatur Api dan Uap Pada Tekanan Atomisasi 4 bar Gambar 4.4 Grafik Temperatur Api dan Uap Pada Tekanan Atomisasi 5 bar ix

11 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Karakteristik Oli Bekas Tabel 4.1 Hasil Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar Oli Bekas Tabel 4.2 Jenis-jenis Faktor Koreksi Berdasarkan Daya yang Akan Ditransmisikan Tabel 4.3 Data Hasil Pengamatan Tabel 4.4 Pengolahan Data Energi Untuk Pemanasan x

12 DAFTAR NOTASI Q : Energi kalor ṁ : Laju alir massa h : Entalpi NKA : Nilai kalor atas ρ : Massa jenis V : Kecepatan A : Luas bidang F : Luas dinding ketel yang dilewati panas S : Tebal dinding dalam Λ : Angka perambatan panas α1 α2 Td1 Td2 : Angka peralihan panas dari api ke dinding ketel : Angka peralihan panas dari dinding ketel ke air : Temperatur dinding ketel sebelah kiri : Temperatur dinding ketel sebelah kanan xi

13 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Foto-foto Penelitian Lampiran 2. Data Hasil Penelitian Pada Tekanan Atomisasi 3 bar Lampiran 3 Data Hasil Penelitian Pada Tekanan Atomisasi 4 bar Lampiran 4. Data Hasil Penelitian Pada Tekanan Atomisasi 5 bar Lampiran 5. Properties table A 4, saturated water temperature table Lampiran 6. P-h Diagram xii