Suhu Pengarangan Uji Pendahuluan
PERBANDINGAN PERMORMA DENGAN KILN LAIN
Kiln venturi drum dibandingkan dengan kiln hasil rancangan sebelumnya yaitu kiln rancangan Isriyanto 1993 dan Fonda 2002.
Deskripsi dan dimensi kiln metal rancangan Fonda 2002 :
Terbuat dari drum bekas dengan diameter ruang pengarangan 57 cm dan tingginya 90 cm, diameter cerobong asap 10 cm, tingginya 30 cm terbuat dari plat dengan dengan ketebalan 2 mm. Jumlah lubang udara seluruhnya ada 20 lubang berdiameter 20 mm. Kasa penyulut api terbuat dari besi bulat berdiameter 10 cm dan tingginya 600 mm. Di bagian bawah ruang pengarangan terdapat sarangan berdiameter 55 cm. Pintu pengeluaran berdimensi 20x50 cm.
Pengarangan optimum dicapai pada pengisian serbuk 10 kg untuk masing-masing jenis serbuk yang digunakan (kayu sengon, kayu kamper, dan campuran). Hasil yang diperoleh dari pembakaran ketiga jenis serbuk tersebut,
1. Sengon : rendemen 34.8% dengan jumlah lubang udara 14, lama pengarangan 3 jam 25 menit, suhu pengarangan 485.2 oC (dengan suhu rata-rata 399.67 oC).
2. Kamper : Rendemen 31.9% dengan jumlah lubang udara 14 lama pengarangan 4 jam, suhu 476.4 oC (suhu rata-rata 394.87 oC).
3. Campuran : rendemen 24.10% dengan jumlah lubang udara 14, lama pengarangan 3 jam 45 menit, suhu pengarangan 440.7 oC (suhu rata-rata 372.37 oC)
Deskripsi kiln yang dirancang oleh Isriyanto 1992 :
• Kiln Metal A : terdiri dari 3 cerobong yang dipasang secara radial di dasar kiln
• Kiln Metal B : terdiri dari 1 cerobong yang berada di bagian tengah atas Keduanya terdiri dari 5 bagian utama :
1. Ruang pengarangan silinder dengan diameter 440 mm, dan tinggi 750 mm serta 150 mm di bagian atas berbentuk konis
2. Kasa penyulut api berdiameter 100 mm dan tinggi 600 mm 3. Cerobong
4. Sembilan lubang pemasukan udara berdiameter 25.4 mm 5. Pipa pengeluaran tar diameter 5 mm
Pengarangan optimum dicapai pada kapasitas 2/3 volume ruang pengarangan yaitu 11 kg. Pada kiln metal A dengan bahan baku tempurung rendemen rata-rata tertinggi 31.97% diperoleh pada perlakuan 9 lubang pemasukkan udara, waktu pengrangan rata-rata 4 jam 17 menit, kadar air arang 10.78%. Untuk bahan baku kayu karet, rendemen rata-rata tertinggi 14.23% dicapai pada perlakuan 7 lubang, waktu pengarangan rata-rata 9 jam 12 menit, kadar air arang 3.10%.
Kiln Metal B dengan bahan baku tempurung rendemen tertinggi 26.36%, 2 lubang udara, waktu pengarangan rata-rata 1 jam 47 menit, kadar air rata-rata 9.33% . Untuk bahan baku kayu karet rendemen tertinggi 16.67%, pada perlakuan 3 lubang, waktu pengarangan rata-rata 4 jam 46 menit, kadar air rata- rata 2.54%.
45
Tabel 12. Perbandingan Performansi Kiln Venturi Drum dengan Kiln Isriyanto (1993) dan Fonda (2002) Parameter Perbandingan Kiln venturi drum Kiln Metal A Isriyanto (1993) Kiln Metal B
Isriyanto (1993) Kiln metal Fonda (2002) Bahan yang diarangkan Tempur ung kelapa Tempuru ng kelapa Kayu karet Temp urung kelapa Kayu karet Serbuk sengon Serbuk kamper Serbuk campuran Kapasitas optimum 12.45 kg 11 kg 11 kg 10 kg Lama pengarangan 1 jam 10 menit 4 jam 17 menit 9 jam 12 menit 1 jam 47 menit 4 jam 46 menit 3 jam 25 menit 4 jam 3 jam 45 menit Rendemen 24 % 31.97% 14.23% 26.36% 16.67% 34.8% 31.9% 24.1% Suhu pengarangan (oC) 908.56 401.80 397.90 362.40 385.40 485.20 476.40 440.70 Nilai kalor arang (kJ/kg) 36151.6 29899.8 32172 - - 30397.3 29469.9 28870.6 Keterangan : Performansi yang dibandingkan adalah satu kondisi paling optimum kiln saat uji kinerja
Jika dibandingkan dengan 2 desain kiln sebelumnya seperti terlihat pada tabel 12, maka kiln venturi drum yang dirancang kali ini lebih baik dalam hal lama waktu pengarangan yang lebih singkat dengan rendemen yang lebih besar karena kapasitas optimum kiln lebih besar juga mutu arang dilihat dari nilai kalornya juga lebih besar karena capaian suhu pengarangannya tinggi. Dari Grafik hubungan antara tingkat suhu pengarangan, rendemen dan nilai kalor pada gambar 31 terlihat kecenderungan bahwa semakin tinggi suhu pengarangan nilai kalor arang cenderung meningkat tetapi rendemennya cenderung menurun. Oleh karena itu perlu dilakukan perbaikan desain untuk meningkatkan rendemen pada suhu pengarangan tinggi.
46
VI.
SIMPULAN DAN SARAN
A.
SIMPULAN
1. Kiln venturi drum yang dirancang memiliki 6 bagian yaitu, tempat pembakaran awal bagian bawah (laci pembakaran awal), ruang pengarangan, kasa pemerata api, cerobong asap, lubang udara, dan kaki penyangga.
2. Berdasarkan hasil uji kinerja kapasitas optimum kiln ini 12.45 kg – 15 kg dengan laju pengarangan 8.3-12.45 kg/jam. Lama pengarangan sekitar 60-90 menit. Capaian suhu pirolisis 300-600 oC, suhu tertinggi sekitar 1000 oC namun hanya dalam beberapa saat. Tingginya laju kenaikan suhu karena efek dari bentuk venturi drum berpengaruh pada proses pirolisis juga dipengaruhi oleh faktor lain, seperti masih adanya kebocoran udara.
3. Perubahan suhu tidak terjadi karena adanya perubahan volume udara panas dalam kiln. Kenaikan suhu yang drastis karena adanya kebocoran udara pada laci pembakaran awal. Efek chimney mendinginkan udara panas dalam kiln, sehingga suhu udara panas dalam ruang pengarangan atas lebih dingin daripada suhu udara dalam ruang pengarangan bawah. Jadi dapat disimpulkan bahwa hipotesis yang diajukan tidak terlaku.
4. Prosedur terbaik untuk mengontrol debit udara yang diketahui dari hasil pengujian adalah membuka penuh semua keran udara saat memulai pembakaran awal pada laci pembakaran, 5-10 menit kemudian pasang tutup ruang pengarangan, 25-30 menit kemudian tutup ½ semua keran udara, dan tahap terakhir 30 menit setelah penutupan ½, tutup penuh semua keran udara. Selesainya proses pengarangan ditandai dengan menipisnya asap yang keluar melalui cerobong. Jika sudah menipis asapnya, maka arang dapat langsung dikeluarkan, jika belum tunggu sekitar 10-15 menit samapai asap menipis, sehingga total keseluruhan waktu yang dibutuhkan untuk pengarangan adalah 60-90 menit.
5. Hasil pengujian terbaik diperoleh pada percobaan ke 4 yang menghasilkan rendemen 24% pada tingkat suhu operasi 908.56 oC dan waktu pengarangan 70 menit.
6. Setelah dibandingkan dengan kiln hasil rancangan Fonda (2002) dan Isriyanto (1992), dapat disimpulkan bahwa kiln venturi drum yang dirancang kali ini lebih baik dalam hal lama waktu pengarangan yang lebih singkat yaitu 70 menit dengan rendemen yang lebih besar karena kapasitas optimum kiln lebih besar, yaitu 24% dari kapasitas optimum 12.45 kg, juga mutu arang dilihat dari nilai kalornya lebih besar, yaitu sebesar 36151.6 kJ/kg, karena capaian suhu pengarangannya tinggi mencapai 908.56 oC.
B.
SARAN
Berdasarkan hasil rancangan dan hasil uji kinerja kiln, terdapat beberapa saran sebagai berikut : 1. Disarankan untuk mendesain pintu pengeluaran arang dengan desain yang dapat
meminimalisasikan kebocoran udara. Pintu pengeluaran dapat dibuat di bagian bawah ruang pengarangan atau dengan memodifikasi sekat antara ruang pengarangan dan laci pembakaran awal sehingga dapat berfungsi juga sebagai pintu pengeluaran.
2. Memilih jenis sealer yang baik untuk mengurangi kebocoran pada laci pembakaran awal dan tutup ruang pengarangan.
3. Mendesain tutup cerobong atau sistem penangkapan asap yang dapat mengalirkan kembali tar ke dalam ruang pengarangan karena tar dapat membantu proses pengarangan dan dapat mengurangi polusi udara juga dimungkinkan dapat mengondensasikan asap menjadi asap cair yang dapat dimanfaatkan lebih lanjut.
4. Pengujian pada penelitian lebih lanjut untuk simulasi panas kiln dengan memperbesar kapasitas kiln menggunakan aplikasi CFD pada software solidwork.
5. Perlu dilakukan penanganan awal pada bahan yang akan diarangkan seperti penjemuran untuk menurunkan kadar air, pencacahan tempurung kelapa, dan memisahkan kotoran, karena semua hal tersebut mempengaruhi lamanya proses pengarangan.