TUGAS AKHIR PENGARUH KECEPATAN UDARA TERHADAP PERFORMA CROSSDRAFT GASIFIER DENGAN BAHAN BAKAR SERUTAN KAYU JATI Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta DisusunOleh : SYAFIQ ABRORI D200050014 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Serutan Kayu Jati. Dengan kecepatan udara 3,0, 3,5, 4,0 m/s, 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, Februari 2016 Yang Menyatakan, Syafiq Abrori ii
HALAMAN PERSETUJUAN Tugas akhir ini berjudul Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Serutan Kayu Jati 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 : Syafiq Abrori : D200050014 Disetujui pada : Hari :... Tanggal :... Pembimbing TA Nur aklis, ST, M.Eng. iii
iv
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) v
Abstraksi Bahan bakar fosil merupakan sumber daya alam yang tidak terbarukan, untuk mengatasi krisis energi masa depan beberapa sumber alternatif sumber energi mulai dikembangkan salah satunya energi biomassa. Biomassa dalam industri produksi energi, merujuk pada bahan biologis yang hidup atau baru mati yang dapat digunakan menjadi bahan bakar atau untuk produksi industri,gasifikasi merupakan proses yang menggunakan panas untuk merubah biomassa padat atau padatan berkarbon lainnya menjadi gas sintetik seperti gas alam yang sudah terbakar, melalui gasifikasi kita biasa merubah hampir semua bahan organik padat menjadi gas bakar yang bersih. Pada penelitian ini diawali dengan memodifikasi saluran udara pada reaktor, kemudian suplai udara dari blower divariasikan kecepatannya. Kecepatan udara yang digunakan adalah 3 m/s, 3.5 m/s dan 4 m/s, kemudian diukur temperatur pembakaran dan temperatur pendidihan air tiap 1 menit. Hasil penelitian perbandingan temperatur pembakaran pada kecepatan 3 m/s, 3.5 m/s, 4 m/s. Dari gambar terlihat nyala efektif yang paling lama adalah dengan menggunakan variasi kecepatan udara 3 m/s yaitu selama 17 menit, kecepatan 3.5 m/s selama 15 menit, dan kecepatan 4 m/s selama 14 menit. Temperatur pembakaran tertinggi yaitu pada percobaan dengan menggunakan kecepatan 3 m/s, pada menit ke- 7, dengan temperatur 700.66, untuk kecepatan 3.5 m/s pada menit ke-7 sebesar 718.33, dan pada kecepatan 4 m/s pada menit ke-4 sebesar 644.16. Dari perbandingan temperatur pembakaran antara kecepatan 3 m/s, 3.5 m/s, dan 4 m/s menunjukkan kecepatan terendah akan menghasilkan nyala efektif yang lebih lama, sedangkan dengan menggunakan kecepatan udara paling besar akan diperoleh temperatur pembakaran yang besar. Hal ini terjadi selama masih dalam batasan stokiometri tentunya. Kata Kunci : Gasifikasi, serutan kayu jati, kecepatan udara vi
Abstract Fossil fuels are natural resources that are not renewable, to cope with future energy crisis several alternative sources of energy sources started to be developed one biomass energy. Biomass in energy production industry, refers to biological material living or recently dead that can be used as fuel or for industrial production Gasification is a process that uses heat to transform solid biomass or solid carbonaceous other into synthetic gas such as natural gas that has been burned, through our usual gasification change almost all of the solid organic materials into clean fuel gas. In this study begins by modifying the airways in the reactor, then the supply of air from the blower speed is varied. Air speed used is 3 m / s, 3.5 m / s and 4 m / s, then measured the combustion temperature and the temperature of boiling water every 1 minute. The results of a comparison study combustion temperature at a speed of 3 m / s, 3.5 m / s, 4 m / s. From the pictures look old flame of the most effective is to use a variation of air velocity of 3 m / s ie for 17 minutes, the speed of 3.5 m / s for 15 minutes, and a speed of 4 m / s for 14 minutes. Combustion temperatures highest in the experiment using a speed of 3 m / s, in the 7th minute, with the temperature 700.66, to the speed of 3.5 m / s in the 7th minute of 718.33, and at a speed of 4 m / s on a minute -4 amounted to 644.16. From a comparison between the temperature of combustion speed of 3 m / s, 3.5 m / s and 4 m / s indicates the lowest speed will produce effective flame longer, while using the air velocity will be obtained most large combustion temperature. This happens as long as the stoichiometric limits of course. Keywords: Gasification, teak wood shavings, airspeed vi
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 Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph.D selaku Dekan Fakutas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST, M.Sc, Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadyah Surakarta. 3. Bapak Nur aklis, ST, M.Eng. selaku pembimbing utama yang telah memberikan dukungan serta arahan dalam penulisan laporan tugas akhir ini. 4. Bapak Subroto Ir, MI. selaku Dosen pembimbing akdemik yang sudah memberikan arahan dan saran. vii
5. Seluruh keluarga yang senantiasa selalu mendukung saya, yang terutama adalah Ibu dan Bapak saya yang tak henti hentinya mendoakan saya. 6. Teman seperjuangan terima kasih atas kerja sama dan semua bantuannya. 7. Seluruh teman teman Teknik Mesin yang telah membantu proses pengerjaan tugas akhir ini. 8. Seluruh teman-teman kost yang telah membantu proses pengerjaan tugas akhir ini. 9. 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 hati. Wassalamu alaikum Wr. Wb Surakarta, Februari 2016 Penulis viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL......i HALAMAN KEASLIAN SKRIPSI... ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv HALAMAN RINGKASAN... v HALAMAN MOTTO... v ABSTRAKSI... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang Masalah... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Pembatasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Manfaat Penelitian... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 6 2.1 Tinjauan Pustaka... 6 2.2 Dasar Teori... 8 2.2.1 Pembakaran... 8 2.2.2 Biomassa... 11 2.2.3 Gasifikasi... 15 2.2.4 Gas Metana... 22 2.2.5 Kalor... 22 ix
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 24 1.1 Metode Penelitian... 24 1.1.1 Diagram Alir Penelitian... 24 1.1.2 Instalasi Pengujian... 26 1.2 Alat dan Bahan... 27 1.2.1 Alat Penelitian... 27 1.2.2 Bahan Penelitian... 34 1.3 Tahap Pengujian... 35 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 36 4.1 Temperatur Pembakaran... 36 4.1.1 Temperatur pembakaran dengan kecepatan udara 3,0 m/s... 37 4.1.2 Temperatur pembakaran dengan kecepatan udara 3,5 m/s... 38 4.1.3 Temperatur pembakaran dengan kecepatan udara 4,0 m/s... 39 4.1.4 Perbandingan temperatur rata rata pembakaran padakecepatan udara 3,0 m/s, 3,5 m/s dan 4 m/s... 40 4.1.5 Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 3,0 m/s, 3,5 m/s dan 4,0 m/s... 41 4.2 Temperatur Air... 42 4.2.1 Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara 3,0 m/s... 42 4.2.2 Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara 3,5 m/s... 43 4.2.3 Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara 4,0 m/s... 44 4.2.4 Perbandingan temperatur pendidihan air pada kecepatanudara 3,0 m/s, 3,0 m/s dan 4,0 m/s... 45 x
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 47 5.1 Kesimpulan... 47 5.2 Saran... 48 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... 24 Gambar 3.2 Instalasi Penelitian... 26 Gambar 3.3 Reaktor Pembakaran... 27 Gambar 3.4 Detail Fuel Chamber... 28 Gambar 3.5 Burner... 28 Gambar 3.6 Detail Burner... 29 Gambar 3.7 Blower... 30 Gambar 3.8 Termocouple Reader... 30 Gambar 3.9 Anemometer Digital... 31 Gambar 3.10 Timbangan Analog... 32 Gambar 3.11 Stopwatch... 33 Gambar 3.12 Katup/Valve... 33 Gambar 3.13 Thermometer Air Raksa... 34 Gambar 3.14 Serutan kayu jati... 34 Gambar 4.1 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 3,0 m/s... 37 Gambar 4.2 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 3,5 m/s... 38 Gambar 4.3 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 4,0 m/s... 39 Gambar 4.4 Perbandingan temperatur pembakaran pada Kecepatan udara 3,0 m/s, 3,5 m/s dan 4,0 m/s... 40 xii
Gambar 4.5 Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 3,0 m/s, 3,5 m/s dan 4,5 m/s... 41 Gambar 4.6 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu pada kecepatan Udara 3,0 m/s... 42 Gambar 4.7 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu pada kecepatan udara 3,5 m/s... 43 Gambar 4.8 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu pada kecepatan udara 4,0 m/s... 44 Gambar 4.9 Perbandingan temperatur pendidihan air pada kecepatan udara 3,0 m/s, 3,5 m/s dan 4,0 m/s... 45 xiii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Unsur Kimia... 10 Tabel2.2 Komposisi Produksi Gas selama Gasifikasi... 16 xiv