PEMBAKARAN HEKSANA DI DALAM MESO-SCALE COMBUSTOR MENGGUNAKAN RUANG PENGUAP, RUAS PEMISAH STAINLESS STEEL DAN FLAME HOLDER TUGAS AKHIR.

PEMBAKARAN HEKSANA DI DALAM MESO-SCALE COMBUSTOR

MENGGUNAKAN RUANG PENGUAP, RUAS PEMISAH STAINLESS STEEL

DAN FLAME HOLDER

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1)

Disusun Oleh :

MUHAMMAD RASYID RIDHO 201310120311068

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2018

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

PEMBAKARAN HEKSANA DI DALAM MESO-SCALE COMBUSTOR MENGGUNAKAN RUANG PENGUAP, RUAS PEMISAH STAINLESS

STEEL DAN FLAME HOLDER

Diajukan kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Disusun Oleh

Nama : Muhammad Rasyid Ridho

NIM : 201310120311068

Malang, 6 Februari 2018 Yang telah disahkan oleh :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

(Ir. Achmad Fauzan H.S., MT) 108.9208.0279

(Ir. Mulyono, MT) 108.9109.0248

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin

(Ir. Daryono, MT) 108.8909.0124

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Segala Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat beserta salam semoga senantiasa terlimpah curahkan kepada Nabi Muhammad Shallallahu 'alaihi wasallam, kepada keluarganya, para sahabatnya, hingga para umatnya hingga akhir zaman.

Penulisan skripsi ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana pada Program Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. Judul yang diajukan penulis adalah “Pembakaran

Heksana di Dalam Meso-scale Combustor Menggunakan Ruang Penguap,

Ruas Pemisah Stainless Steel dan Flame holder”

Penulis menyadari kelemahan serta keterbatasan yang ada sehingga dalam menyelesaikan skripsi ini memperoleh bantuan dari berbagai pihak, dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Bapak Dr. Ahmad Mubin, ST,. MT selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang yang telah memberikan izin dalam penulisan skripsi ini.

2. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM yang telah memberikan kelancaran pelayanan dan urusan Akademik.

3. Bapak Ir. Achmad Fauzan HS, MT, selaku dosen Pembimbing I yang selalu memberikan waktu bimbingan dan arahan selama penyusunan skripsi ini.

4. Bapak Ir. Mulyono MT, selaku dosen pembimbing II yang selalu memberikan waktu bimbingan dan arahan selama penyusunan skripsi ini.

5. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang yang telah memberikan ilmunya kepada penulis. 6. Seluruh Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Malang yang telah melayani segala urusan administratif dengan baik.

7. Bapak Suriadin dan Ibu Sripe Mardiyah atas jasa-jasanya, kesabaran, doa yang selalu diberikan dan tidak pernah lelah untuk mendidik, memberi cinta dan kasih sayang yang tulus dan ikhlas kepada penulis semenjak kecil. 8. Amin, Radha, Salwa, Javid, Hasta, Gifar, Jastis, uwai, Suja, Ibu Imah, Nenek,

Dato’, Bibi Zakiah, Bibi Rahma, Bibi Hilal, Om Bagus, Bibi Oti, Om Udin,

Om Agus, dan seluruh keluarga besar sebagai orang-orang hebat yang selalu mendukung dan menyemangati dalam setiap kegagalan penulis.

9. Seluruh teman-teman mahasiswa mesin UMM angkatan 2013 terutama kelas B yang menjadi tempat bernaung selama masa perkuliahan, kalianlah sahabat yang menjadi penyemangatku.

10. Tim penelitian “Meso-scale combustor” terdiri dari ilham, arvan, Faris, Khaliq dan Bagus yang selalu memberi dukungan, bimbingan dan pengajaran yang sangat membantu penulis.

11. Aba askar, aba Hendra, Putra, Zila, Firmansyah (Bj), aba Kasful, aba Radit, aba Mat, kak Vivin, kak Marjan, Panji, Haris, Ainun, Azizah, Us, Un, Uchu, Ilma, Yana, Nurul, Bunga, aba Hendro, aba Edison, Mahfudin, Leska dan

seluruh anggota KOMPLASI yang selalu memberikan semangat dalam pengerjaan skripsi.

12. Semua pihak yang membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan baik isi maupun susunannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat tidak hanya bagi penulis juga bagi para pembaca.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Malang, 6 Februari 2018

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ... i

POSTER ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI ... iv

SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... vi

ABSTRAKSI INDONESIA ... vii

ABSTRAKSI INGGRIS ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR GAMBAR ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 2 1.3. Tujuan Penelitian... 2 1.4. Manfaat Penelitian... 3 1.5. Batasan Masalah ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 8

2.1. Penelitian Sebelumnya ... 8

2.2. Pembakaran ... 10

2.2.2 Rasio Udar-Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) ... 13

2.2.3 Rasio Ekuivalen () ... 15

2.2.4 Kecepatan Aliran reaktan ... 17

2.3 Klasifikasi Pembakaran ... 18

2.3.1 Klasifikasi Pembakaran Berdasarkan Sifat Reaksi Kimia ... 18

2.3.2 Klasifikasi Pembakaran Berdasarkan Cara Pencampuran Reaktan Dan Pengoksida ... 18

2.4 Batas Nyala Api ... 19

2.5 Sifat Nyala Api ... 20

2.6 Pembakaran Bahan Bakar Cair ... 21

2.7 Heksana (C6H14) ... 23

2.8 Micropower Generator Dan Micro/Meso-Scale Combustor ... 24

BAB III METODE PENELITIAN ... 28

3.1. Skema Instalasi Penelitian ... 28

3.2. Alat Dan Bahan Penelitian ... 29

3.3. Variabel Yang Diamati... 33

3.4. Tempat Dan Waktu Pelaksanaan... 34

3.5. Prosedur Pengambilan Data ... 34

3.6. Diagram Alir Penelitian ... 36

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 37

4.1. Data Hasil Penelitian ... 37

4.1.2 Data Kalibrasi Syringe Pump ... 38

4.1.3 Data Flammability Limit Setelah Konversi ... 40

4.2. Pengolahan Data Flammability Limit ... 40

4.2.1 Perhitungan Air Fuel Ratio (AFR) ... 41

4.2.2 Perhitungan Rasio Ekuivalen ... 43

4.2.3 Perhitungan Kecepatan Reaktan ... 46

4.3. Pembahasan Flammability Limit ... 48

4.4. Pengambilan Data Visualisasi dan Temperatur Nyala Api ... 51

4.4.1 Titik Visualisasi Dan Temperatur Nyala Api ... 51

4.4.2 Visualisasi Bentuk Nyala Api ... 52

4.4.3 Temperatur Nyala Api ... 56

4.5 Diskusi Dan Pembahasan ... 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 63

5.1. Kesimpulan ... 63

5.2. Saran ... 64

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1. Komposisi udara kering ... 12

Tabel 2.2. Klasifikasi jenis pembakaran ... 27

Tabel 4.1. Pengambilan data flammability limit ... 39

Tabel 4.2. Data kalibrasi syringe pump ... 39

Tabel 4.3. Data flammability limit (setelah konversi Qf) ... 41

Tabel 4.4. Nilai densitas uap heksana ... 46

Tabel 4.5. Data hasil pengolahan flammability limit ... 48

Tabel 4.6. Titik visualisasi dengan  konstan dan variasi U ... 52

Tabel 4.7. Titik visualisasi dengan U konstan dan variasi  ... 52

Tabel 4.8. Temperatur pembakaran dengan rasio ekuivalen konstan ... 57

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1. Mesocombustor tipe A ... 9

Gambar 2.2. Mesocombustor tipe B ... 9

Gambar 2.3. Mesocombustor tipe C ... 10

Gambar 2.4. Ilustrasi proses pembakaran ... 11

Gambar 2.5. Penguapan dengan metode liquid film ... 23

Gambar 2.6. Penguapan dengan metode atomisasi droplet... 23

Gambar 2.7. Micropower generator dengan siklus daya konvensional ... 25

Gambar 2.8. Micropower generator dengan prinsip thermoelectric... 26

Gambar 3.1. Skema instalasi penelitian ... 29

Gambar 3.2. Section view dan explode view meso-scale combustor ... 31

Gambar 3.3. Dimensi meso-scale combustor ... 31

Gambar 3.4. Diagram alir penelitian ... 37

Gambar 4.1. Grafik kalibrasi nilai debit bahan bakar (Qf) ... 40

Gambar 4.2. Grafik hubungan rasio ekuivalen () dengan kecepatan reaktan (U)... 49

Gambar 4.3. Perbedaan temperatur pada ruas pemisah stainless steel dengan kaca kuarsa ... 51

Gambar 4.4. Titik pengambilan visualisasi bentuk nyala api dan temperatur nyala api... 53

Gambar 4.5. Visualisasi pada  konstan dengan variasi U ... 54

Gambar 4.6. Visualisasi pada kecepatan reaktan U dengan variasi  ... 55 Gambar 4.7. Grafik perbandingan nilai temperatur pada rasio ekuivalen ()

konstan dan kecepatan reaktan bervariasi (U) ... 58 Gambar 4.8. Grafik perbandingan nilai temperatur pada kecepatan reaktan tetap

(U) dan rasio ekuivalen () bervariasi ... 60 Gambar 4.9. Bentuk nyala api di dalam meso-scale combustor ... 61

DAFTAR LAMPIRAN

1. Curriculum Vitae

2. Desain Alat Penelitian

3. Peralatan Penelitian

4. Data Penelitian

5. Data Perhitungan

6. Naskah Publikasi (JEMMME)

DAFTAR PUSTAKA

A. C. Fernandez-Pello (2002) ‘Micropower Generator using Combustion’, Proceedings of the Combustion Institute, 883–889, p. 29.

Achmad Fauzan, H. S. et al. (2017) ‘The Role of Liquid Fuels Channel Configuration on the Combustion inside Cylindrical Mesoscale Combustor’, Journal of Combustion, 2017. doi: 10.1155/2017/3679679.

Achmad Mustakim (2017) Perkembangan teknologi di tahun 2017 yang Banyak Kemajuan. Available at: https://www.klikmania.net/perkembangan-teknologi-tahun-2017/ (Accessed: 23 January 2018).

Cut Meurah Regariana (2010) Komposisi Udara dan Susunan Lapisan Atmosfer ~ ManusiaBiasa. Available at: http://funny-mytho.blogspot.co.id/2010/12/komposisi-udara-dan-susunan-lapisan.html (Accessed: 23 January 2018).

Faris (2018) ‘Pengaruh Tipe Flame Holder Terhadap Nyala Api Butana Di Dalam Meso-Scale Combustor’.

Farizkarja M., Sasongko, M. N., W. W. (2014) ‘Pengaruh Konsentrasi CO2 Terhadap Karakteristik Api Pembakaran Difusi CH4 + Co2 Pada Counter Flow Burner’.

Information, C. R. (1999) ‘Hxa 4.’, (June).

IPCS (2010) Heksana - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas. Available at: https://id.wikipedia.org/wiki/Heksana (Accessed: 23 January 2018). J.P. Holman (1986) Heat Transfer. 6th edn. Singapore: Mc-Graw-Hill Book co. Jagadeesh Varma Indukuri (2015) Fuel water emulsions. Available at:

https://pt.slideshare.net/jagadeeshvarmaindukuri/ppt-for-fuel-water-emulsions?ref=&smtNoRedir=1 (Accessed: 23 January 2018).

Ju, Y. and Maruta, K. (2011) ‘Microscale combustion: Technology development and fundamental research’, Progress in Energy and Combustion Science.

Elsevier Ltd, 37(6), pp. 669–715. doi: 10.1016/j.pecs.2011.03.001. Katsuyoshi, T. et al. (2009) ‘Development of the “ Micro Combustor ”’, IHI

Engineering Review, 42(2), pp. 97–102.

Khaliq (2018) ‘Pembakaran Hexana Pada Meso-scale Combustor Menggunakan Resikulator Kalor Dengan Sisipan Ruas Pemisah’.

Mahandari, C. P., K. D. (2010) ‘Flame Lift-up on A Bunsen Burner’, A Preliminary Study.

Safer Wood (2007) SaferWood. Available at: http://www.saferwood.com/features/ fireprotection.html (Accessed: 23 January 2018).

Vera Farah Bararah (2011) Banyak yang Tidak Tahu Bahaya Buang Baterai Bekas. Available at: https://health.detik.com/read/2011/03/17/134452/1594162/ 775/banyak-yang-tidak-tahu-bahaya-buang-baterai-bekas (Accessed: 23 January 2018).

Wesley Sund (2009) Applying Thin Film Coatings Used in Medical Devices | Jun 2009 | Materials content from Medical Design. Available at: http://medicaldesign.com/materials/applying-thin-film-coatings-used-medical-devices (Accessed: 23 January 2018).

Yang, W. M. et al. (2002) ‘Combustion in micro-cylindrical combustors with and without a backward facing step’, Applied Thermal Engineering, 22(16), pp. 1777–1787. doi: 10.1016/S1359-4311(02)00113-8.

Yugi Mustofa (2009) Li-ion Baterai: Tantangan Masa Depan | sains dan teknologi. Available at: https://simuzz.wordpress.com/2009/11/21/li-ion-baterai-tantangan-masa-depan/ (Accessed: 23 January 2018).

Yuliati, L., Seo, T. and Mikami, M. (2012) ‘Liquid-fuel combustion in a narrow tube using an electrospray technique’, Combustion and Flame, 159(1), pp. 462–464. doi: 10.1016/j.combustflame.2011.06.010.