TUGAS AKHIR Pengaruh Variasi Pemanasan Awal Udara dan Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor Terhadap Performa Kompor Gasifikasi Sekam Padi Top Lit Up Draft (TLUD).

(1)

i

TUGAS AKHIR

PENGARUH VARIASI PEMANASAN AWAL UDARA DAN

PENAMBAHAN UDARA BANTU PADA REAKTOR

TERHADAP PERFORMA KOMPOR GASIFIKASI SEKAM

PADI TOP LIT UPDRAFT (TLUD)

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

GILANG MURDIONO

NIM : D200140082

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

(5)

v

LEMBAR MOTTO

“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan maka apabila kamu

telah selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah dengan sungguh – sungguh

(urusan yang lain) dan hanya kepada Tuhanlah hendaknya kamu

berharap.” (Qs : Alam Nasyrah/94 = 6-8)

“Jika saya mencoba yang terbaik dan gagal, setidaknya saya telah melakukan yang terbaik.” ( Steve Jobs )

“Sukses adalah guru yang buruk. Dia menggoda orang cerdas untuk

berpikir bahwa mereka tidak bisa gagal.” (Bill Gates)

(6)

vi Abstrak

Salah satu teknologi yang memanfaatkan gasifikasi adalah

kompor gasifikasi Top Lit Up Draft. Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui pengaruh variasi pemanasan awal udara dan penambahan

udara bantu pada reaktor terhadap performa kompor gasifikasi Top Lit Up

Draft. Penelitian ini menggunakan kompor gasifikasi Top Lit Up Draft yang

diuji dengan 2 cara yaitu tanpa penambahan udara bantu pada reaktor

dan dengan penambahan udara bantu pada reaktor. Setiap pengujian

dilakukan variasi berupa temperatur awal udara dan kecepatan udara.

Temperatur awal udara yang digunakan antara lain 320_{C, 50}0_{C, 70}0_{C dan}

setiap temperatur diuji dengan kecepatan udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s

kemudian diukur temperatur pembakaran, temperatur air dan nyala efektif.

Hasil penelitian menunjukkan semakin tinggi temperatur awal udara dan

dengan adanya penambahan udara bantu pada reaktor nilai temperatur

pembakaran semakin tinggi dan nyala efektif yang dihasilkan semakin

pendek. Efisiensi thermal terbaik didapat pada pengujian dengan

penambahan udara bantu pada reaktor dengan temperatur awal udara

500_{C dan kecepatan udara 10 m/s efisiensi thermal tungku sebesar}

15,958 %.

(7)

vii Abstact

One of technology that using gasification is top lit up draft

gasification stove.the objective of this study is to know the effect of

variation inlet air heating and air addition on reactor toward perfomance of

top lit up draft gasification stove. This study using top lit up draft

gasification stove with 2 methods of test with air addition on reactor and

test with no air addition on reactor every test have variation of begin air

temperature and air velocity. Begin air temperature that use is

320_C,500_C,700_{C and every temperature test with 8 m/s,10m/s, 12m/s and}

then measuring combustion temperature, water temperature, and

effectiveness burning. The result of this study shown high value of begin

air temperature and with air addition on reactor then high value too the

combustion temperature and short time effectiveness burning produces

the result same when adding air on reactor, the best thermal efficiency get

500_{C begin air temperature with 10m/s air velocity thermal efficiency is}

about 15,958 %.

(8)

viii

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 Pemanasan Awal Udara dan

Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor Terhadap Performa Kompor

Gasifikasi Sekam Padi Top Lit Up Draft (TLUD)”dapat 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 B.R., 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. Bapak, ibu, kakak tercinta sebagai orang terdekat, yang senantiasa

memberikan dukungan baik moral maupun spiritual dalam keadaan

apapun.

5. Semua Dosen Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang tidak bisa disebut satu-persatu, yang

telah memberikan banyak pencerahan.

6. Rifky Arya Wiguna dan Yunanto Praba Putro sahabat sekaligus rekan

satu tim yang selalu menemani dan membagi semangatnya selama

(9)

ix

7. Rekan-rekan Teknik Mesin UMS mahasiswa transfer khususnya serta

semua rekan Teknik Mesin dari berbagai angkatan yang tidak bisa

disebut satu-persatu yang telah membantu.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna, oleh

karena itu kritik dan saran yang membangun dari pembaca akan penulis

terima dengan senang hati.

Wassalamualaikum. Wr. Wb.

Surakarta, Februari 2017

(10)

x

DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Pernyataan Keaslian Skripsi ... ii

Halaman Persetujuan ... iii

Halaman Pengesahan ... iv

Lemba Motto ... v

1.6. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka ... 7

2.2. Dasar Teori ... 10

2.2.1. Biomassa ... 10

2.2.2. Gasifikasi Biomassa ... 11

2.2.3. Gasifikasi Top Lit Up Draft (TLUD) ... 13

2.2.4. Sekam Padi ... 15

2.2.5. Pembakaran ... 17

(11)

xi

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Metode Penelitian ... 20

3.1.1. Tahapan Penelitian ... 20

3.2. Instalasi Penelitian ... 21

3.3. Alat dan Bahan Penelitian ... 22

3.3.1. Alat Penelitian ... 22

3.3.2. Bahan Penelitian ... 28

3.4. Tahapan Penelitian ... 29

3.5. Tahapan Analisa ... 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian Tanpa Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor ... 31

4.1.1. Perbandingan Temperatur Awal Udara 320_{C, 50}0_{C, 70}0_C Pada Kecepatan Udara 8 m/s Tanpa Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor ... 31

4.1.4. Perbandingan Temperatur Air pada Temperatur Awal Udara 320_{C, 50}0_{C, 70}0_{C dengan Kecepatan Udara 8 m/s Tanpa} Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor ... 35

4.1.5. Perbandingan Temperatur Air pada Temperatur Awal Udara 320_{C, 50}0_{C, 70}0_{C dengan Kecepatan Udara 10 m/s, Tanpa} Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor ... 36

(12)

xii

4.2. Penelitian Dengan Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor ... 38

4.2.1. Perbandingan Temperatur Awal Udara 320_{C, 50}0_{C, 70}0_C

pada Kecepatan Udara 8 m/s Dengan Penambahan Udara

Bantu Pada Reaktor ... 38

4.2.4. Perbandingan Temperatur Air pada Temperatur Awal Udara

320_{C, 50}0_{C, 70}0_{C dengan Kecepatan Udara 8 m/s Dengan}

Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor ... 43

4.3. Perbandingan Hasil Pengujian Tanpa Penambahan Udara Bantu

Pada Reaktor dan Dengan Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor .. 46

4.3.1. Perbandingan Temperatur Nyala Tanpa Penambahan Udara

Bantu dan Temperatur Nyala Dengan Penambahan Udara

Bantu dengan Kecepatan Udara 8 m/s pada Temperatur

Awal Udara 320_{C ... 46}

(13)

xiii

4.3.10. Perbandingan Temperatur Air Tanpa Penambahan Udara

Bantu dan Temperatur Air Dengan Penambahan Udara

(14)

xiv

(15)

xv

4.4. Perhitungan Efisiensi Thermal ...67

4.4.1. Perhitungan Efisiensi Thermal Kecepatan Udara 8 m/s pada

Temperatur Awal Udara 320_{C Tanpa Penambahan Udara}

4.4.2. Hasil Perhitungan Tanpa Penambahan Udara Bantu pada

Reaktor ... 70

4.4.3. Perbandingan Efisiensi Thermal Kecepatan 8 m/s, 10 m/s,

12 m/s pada Temperatur Awal Udara 320_{C, 50}0_{C, 70}0_C

Tanpa Penambahan Udara pada Reaktor ... 71

4.4.4. Hasil Perhitungan Tanpa Penambahan Udara Bantu pada

Reaktor ... 73

4.4.5. Perbandingan Efisiensi Thermal Kecepatan 8 m/s, 10 m/s,

Dengan Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor ... 74

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 76

5.2. Saran ... 77

DAFTAR PUSTAKA

(16)

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Perbedaan Gasifikasi Updraft, Downdraft dan Top-Lit Up

Draft (TLUD) ... 11

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 20

Gambar 3.2. Instalasi Penelitian ... 21

Gambar 3.3. Kompor Gasifikasi sekam Padi TLUD ... 22

Gambar 3.4. Dimensi Kompor Gasifikasi ... 23

Gambar 3.5. Blower ... 23

Gambar 3.6. Thermo Anemometer ... 24

Gambar 3.7. Thermocouple dan Thermocouple Reader ... 25

Gambar 3.8. Katub Udara ... 25

Gambar 3.9. Hair Dryer ... 26

Gambar 3.10. Saluran Udara Panas ... 26

Gambar 3.11. Saluran Udara Tambahan ... 27

Gambar 3.12. Timbangan Analog ... 27

Gambar 3.13. Stopwacth ... 28

Gambar 3.14. Termometer ... 28

Gambar 3.15. Sekam Padi ... 29

Gambar 4.1. Grafik Perbandingan Temperatur Awal Udara 320_{C, 50}0_C, 700_{C pada Kecepatan Udara 8 m/s Tanpa Penambahan} Udara Bantu pada Reaktor ... 31

(17)

xvii

Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Temperatur Air pada Temperatur Awal

Udara 320_{C, 50}0_{C, 70}0_{C dengan Kecepatan Udara 10 m/s}

Tanpa Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor ... 36

Udara 320_{C, 50}0_{C, 70}0_{C dengan Kecepatan Udara 12 m/s,}

Tanpa Penambahan Udara Bantu Pada Reaktor ... 37

Gambar 4.7. Grafik Perbandingan Temperatur Awal Udara 320_{C, 50}0_C,

700_{C pada Kecepatan Udara 8 m/s dengan Penambahan}

Udara Bantu pada Reaktor ... 38

Gambar 4.13. Grafik Perbandingan Temperatur Nyala Tanpa

Penambahan Udara Bantu dan Temperatur Nyala Dengan

Penambahan Udara Bantu dengan Kecepatan Udara 10

m/s pada Temperatur Awal Udara 320_{C ... 46}

(18)

xviii

Penambahan Udara Bantu dengan Kecepatan Udara 8 m/s

pada Temperatur Awal Udara 500_{C ... 50}

Penambahan Udara Bantu dengan Kecepatan Udara 8 m/s

pada Temperatur Awal Udara 500_{C ... 54}

Gambar 4.20. Grafik perbandingan Temperatur Nyala Tanpa

(19)

xix

Gambar 4.22. Grafik Perbandingan Temperatur Air Tanpa Penambahan

Udara Bantu dan Temperatur Air Dengan Penambahan

Udara Bantu dengan Kecepatan Udara 8 m/s pada

Temperatur Awal Udara 320_{C ... 58}

(20)

xx

Gambar 4.31. Perbandingan Efisiensi Thermal Kecepatan 8 m/s, 10 m/s,

Tanpa Penambahan Udara pada Reaktor ... 71

Gambar 4.32. Perbandingan Efisiensi Thermal Kecepatan 8 m/s, 10 m/s,

(21)

xxi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Kandungan Sekam Padi ... 16

Tabel 2.2. Nilai kalor bahan organik ... 16

Tabel 4.1. Hasil perhitungan kalor sensibel, kalor laten dan efisiensi

thermal kecepatan Udara 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s pada

temperatur awal udara 320_{C tanpa penambahan udara pada}

reaktor ... 70

reaktor ... 71

temperatur awal udara 320_{C dengan penambahan udara pada}

reaktor ... 73