TUGAS AKHIR PENGARUH VARIASI KECEPATAN UDARA DAN PENAMBAHAN UDARA BANTU PADA REAKTOR TERHADAP PERFORMA KOMPOR GASIFIKASI UPDRAFT DENGAN BAHAN BAKAR SEKAM PADI Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh : YUNANTO PRABA BUDI PUTRANTO NIM : D200120173 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA TAHUN 2017
ii
iii
iv
LEMBAR MOTTO Sesunguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan maka apabila kamu telah selesai (dari satu urusan) kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan yang lain dan kepada tuhanlah hendaknya kamu berharap (Qs : Alam Nasyrah /94 = 6-8) Ciri yang membedakan manusia dan hewan adalah ilmu, manusia adalah manusia mulia yang mana ia menjadi mulia karena ilmu (imam Al Gazali) Pada saat ilmu pengetahuan mulai mempelajari mengenai fenomena yang bersifat non fisik,maka akan menghasilkan suatu kemajuan dalam satu dekade yang melapaui ratusan tahun ilmu pengetahuan itu sendiri (Nichola Tesla) Ilmu tanpa agama adalah lumpuh,agama tanpa ilmu adalah buta (Albert Einstein) v
RINGKASAN Salah satu teknologi yang memanfaatkan gasifikasi adalah kompor gasifikasi updraft.penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan udara dan penambahan udara bantu pada reactor terhadap performa kompor gasifikasi updraft. Penelitian ini mengunakan kompor gasifikasi updraft yang diuji dengan dua cara yaitu tanpa penambahan udara bantu pada reactor dan dengan penambahan udara bantu pada reactor. Setiap pengujian dilakukan variasi berupa kecepatan udara,variasi kecepatan udara yang diuji antara lain 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s kemudian diukur temperature pembakaran, temperature air dan nyala efektif,hasil penelitian Menunjukan semakin tinggi variasi kecepatan udara maka semakin tinggi nilai temperature pembakaran dan semakin sebentar nyala efektif yang dihasilkan. Begitu pula dengan adanya penambahan udara bantu pada reactor.efisiensi thermal tertinggi didapatkan pada variasi kecepatan udara 12 m/s dengan efisiensi thermal tungku sebesar 19,14 %. Kata Kunci : Gasifikasi,Kompor updraft,variasi kecepatan udara vi
ABSTRACTION Updraft gasifire is one on technology that used in gasification. The purpose of this research is to find out the effect of the air speed variation and addition of secondary air to reactor toward performance of updraft gasifire. This research use experiment of updraft gasifire in two ways, there are without and with addition of assist air to reactor.on every experiment on this research have been given variation of air speed. The variation of air speed in this experiment are 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s then there will be measuring on roasting temperature, water temperature, and effective flame/ the outcome indicate higher air speed variation so higher roasting temperature and faster effective flame will be. Also addition assist air toward reactor will make higher thermal efficiency will be on air speed 12 m/s with thermal efficiency in the amount of 19,14%. Key word : updraft gasifire, air speed variation vii
KATA PENGANTAR Assalamualaikum. Wr. Wb. Alhamdulillahirobbil alamin, sungguh segala puji hanya teruntuk hanya Alloh sang pencipta alam semesta. Dengan segala izinnya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir berjudul PENGARUH VARIASI KECEPATAN UDARA DAN PENAMBAHAN UDARA BANTU PADA REAKTOR TERHADAP PERFORMA KOMPOR GASIFIKASI UPDRAFT DENGAN BAHAN BAKAR SEKAM PADI,terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Sri Sunarjono, Ir. MT., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Tri Widodo BR,. ST., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Wijianto, ST, M.Eng.Sc,,selaku Pembimbing Utama yang telah memberikan arahan dan bimbingan. 4. Ibu, Bapak dan adikku tercinta sebagai orang terdekat, yang senantiasa memberikan dukungan baik moral maupun spiritual dalam keadaan apapun. 5. Adinda Risma Widya Utami yang telah menemani dan memberi dukugan disetiap langkah penyelesaian tugas akhir ini. 6. Gilang M dan Rifky A.W sebagai teman satu tim yang banyak membantu dalam penelitian. 7. Arif,Tomi,Tunjung,Zainal atas kontribusi tenaga dan pikiran dalam penelitian ini. 8. Rekan-rekan Teknik Mesin UMS angkatan 2012 khususnya serta semua rekan Teknik Mesin dari berbagai angkatan yang tidak bisa disebut satupersatu yang telah membantu. viii
ix
DAFTAR ISI COVER... i PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR... ii HALAMAN PESETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv LEMBAR MOTTO... v RINGKASAN... vi ABSTRACTION... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar belakang... 1 1.2 Perumusan masalah... 5 1.3 Pembatasan masalah... 5 1.4 Tujuan penelitian... 5 1.5 Manfaat penelitian... 6 1.6 Sistematis Penulisan... 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 9 2.1 Tinjauan pustaka... 9 x
2.2 Dasar Teori... 11 2.2.1 Gasifikasi... 11 2.2.2 Pembakaran... 15 2.2.3 Jenis Gasifikasi... 17 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 21 3.1. Metode Penelitian... 21 3.1.1 Tahapan Penelitian... 21 3.2. Instalasi Pengujian... 22 3.3. Alat dan Bahan Penelitian... 23 3.3.1 Alat Penelitian... 23 3.3.2 Bahan Penelitian... 29 3.4. Tahap Pengujian... 30 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 31 4.1. Hasil Penelitian Tanpa Tambahan Udara Pada Reaktor... 31 4.1.1. Temperatur Nyala Api Dengan Variasi Kecepatan Udara 8 m/s... 31 4.1.2 Temperatur Nyala Api Dengan Variasi Kecepatan Udara 10 m/s... 32 4.1.3. Temperatur Nyala Api Dengan Variasi Kecepatan Udara 12 m/s... 33 4.1.4. Temperatur Nyala Api Dengan Variasi Kecepatan Udara 8 m/s Dan Penambahan Udara bantu... 34 4.1.5. Temperatur Nyala Api Dengan Variasi Kecepatan Udara 10 m/s Dan Penambahan Udara Bantu... 35 xi
4.1.6. Temperatur Nyala Api Dengan Variasi Kecepatan Udara 12 m/s Dan Penambahan Udara Bantu... 36 4.2. Hasil Penelitian... 37 4.2.1. Perbandinga Tempereatur Nyala Api Terhadap Variasi Kecepatan Udara tampa Penambahan Udara Bantu... 37 4.2.2. Perbandingan temperature nyala api Terhadap Variasi Kecepatan Udara Dengan Penambahan Udara bantu... 39 4.2.3. Perbandingan Nyala Api Terhadap Variasi Kecepatan Udara 12 m/s Tanpa Penambahan udara Dan Variasi kecepatan Udara 12 m/s dengan Penambahan Udara bantu... 40 4.2.4. Perbandingan temperatur pendidihan air pada kecepatan udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s tanpa penambahan udara... 42 4.2.5 Perbandingan temperatur pendidihan air pada kecepatan udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s dengan penambahan udara bantu... 43 4.2.6 Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s tanpa penambahan udara bantu... 44 4.2.7 Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s dengan penambahan udara bantu... 45 4.3. Perhitungan Efisiensi Thermal... 46 4.3.1. Perhitungan Kecepatan Udara 8 m/s... 46 4.3.2 Tabel Hasil Perhitungan Tanpa Tambahan Udara pada Reaktor... 48 4.3.3. Perbandingan Efisiensi Thermal Kecepatan 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s Tanpa Tambahan Udara... 49 4.3.4. Tabel Hasil Perhitungan Dengan Tambahan Udara bantu... 50 xii
4.3.5. Perbandingan Efisiensi Thermal Kecepatan 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s dengan Tambahan Udara bantu... 51 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 52 5.1. Kesimpulan... 52 5.2. Saran... 53 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Jenis Kompor Gasifier... 18 Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian... 21 Gambar 3.2. Instalasi Pengujian... 22 Gambar 3.3. Kompor Gasifikasi Sekam Padi Updraft... 23 Gambar 3.4. Gambar Dimensi Kompor Gasifikasi... 24 Gambar 3.5. Blower... 25 Gambar 3.6. Anemometer... 25 Gambar 3.7. Thermocouple... 26 Gambar 3.8. Katub Udara... 27 Gambar 3.10. Saluran Pembagi Udara Tambahan... 27 Gambar 3.11. Timbangan Analog... 28 Gambar 3.12. Stopwacth... 28 Gambar 3.13 Termometer... 28 Gambar 3.14. Sekam Padi... 29 Gambar 4.1.Grafik Hubungan Temperatur Nyala Api Terhadap... 31 Gambar 4.2.Grafik Hubunga Temperatur Nyala Api Terhadap waktu Dengan Variasi Kecepatan Udara 10 m/s... 32 Gambar 4.3.Grafik Hubungan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Udara 12 m/s... 33 Gambar 4.4.Grafik Hubungan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepata Udara 8m/s Dan Penambahan Udara Bantu... 34 xiv
Gambar 4.5.GrafikHubungan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Udara 10 m/s Dan Penambahan Udara Bantu... 35 Gambar 4.6.Grafik Hubungan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Udara 12 m/s Dan Penambahan Udara bantu... 36 Gambar 4.7 perbandingan temperatur nyala api terhadap waktu denganvariasi kecepatan udara tanpa penambahan udara bantu... 37 Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Temperatur Nyala Api terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Udara dan penambahan Udara bantu... 39 Gambar 4.9. Perbandingan Temperatur Nyala Api Terhadap Variasi kecepatan udara 12 m/s Tanpa penambahan udara dan Variasi Kecepatan Udara 12 m/s dengan mengunakan penambahan Udara bantu... 41 Gambar 4.10. Grafik perbandingan temperatur pendidihan air pada kecepatan udara 8 m/s,10 m/s, 12 m/s Tanpa penambahan udara... 42 Gambar 4.11.Grafik Perbandingan temperatur pendidihan air pada kecepatan udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s dengan penambahan udara bantu... 43 Gambar 4.12 Grafik perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s tanpa penambahan udara bantu... 44 Gambar 4.13 Grafik perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s dengan penambahan udara bantu... 45 Gambar 4.22. Perbandingan Efisiensi Thermal Kecepatan 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s Tanpa Tambahan Udara pada Reaktor... 49 Gambar 4.23. Perbandingan Efisiensi Thermal Kecepatan 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s Tambahan Udara 2,5 m/s... 51 xv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Komposisi produk gas selama gasifikasi... 12 Tabel 2.2 Unsur Kimia... 16 Tabel 4.1 Hasil perhitungan kalor sensibel dan kalor laten kecepatan Udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s... 48 Tabel 4.2 Hasil perhitungan kalor yang dihasilkan dan efisiensi thermal kecepatan udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s... 48 Tabel 4.7 Hasil perhitungan kalor sensibel dan kalor laten kecepatan Udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s dengan tambahan udara bantu... 50 Tabel 4.8 Hasil perhitungan kalor yang dihasilkan dan efisiensi thermal kecepatan udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s dengan tambahan udara bantu... 50 xvi