BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian
4.1.1. Temperatur Nyala Api Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 8 m/s Tanpa Penambahan Udara Pada Dinding Reaktor
Penelitian dengan menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer 8 m/s tanpa penambahan udara pada dinding reaktor telah dilakukan. Hasil dari penelitian tersebut dipaparkan dengan menggunakan grafik berikut.
Grafik 4.1. Hubungan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 8 m/s Tanpa Penambahan Udara
Pada Dinding Reaktor
0 100 200 300 400 500 600 700
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
Grafik 4.1. menunujukkan bahwa temperatur awal nyala api dengan variasi kecepatan aliran udara primer 8 m/s berada pada 409°C lalu berlanjut hingga mencapai temperatur tertinggi pada 599°C dan menit ke 19. Temperatur akhir nyala api dengan variasi kecepatan aliran udara primer 8 m/s berada pada 202°C dan menit ke 52.
4.1.2. Temperatur Nyala Api Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 10 m/s Tanpa Penambahan Udara Pada Dinding Reaktor
Penelitian dengan menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer 10 m/s tanpa penambahan udara pada dinding reaktor telah dilakukan. Hasil dari penelitian tersebut dipaparkan dengan menggunakan grafik berikut.
Grafik 4.2. Hubungan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 10 m/s Tanpa Penambahan Udara
Pada Dinding Reaktor
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
4.1.3. Temperatur Nyala Api Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 12 m/s Tanpa Penambahan Udara Pada Dinding Reaktor
Penelitian dengan menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer 12 m/s tanpa penambahan udara pada dinding reaktor telah dilakukan. Hasil dari penelitian tersebut dipaparkan dengan menggunakan grafik berikut.
Grafik 4.3. Hubungan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 12 m/s Tanpa Penambahan Udara
Pada Dinding Reaktor
Grafik 4.3. menunujukkan bahwa temperatur awal nyala api dengan variasi kecepatan aliran udara primer 12 m/s berada pada 434°C lalu berlanjut hingga mencapai temperatur tertinggi pada 735°C dan menit ke 21. Temperatur akhir nyala api dengan variasi kecepatan aliran udara primer 12 m/s berada pada 204°C dan menit ke 42.
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
4.1.4. Temperatur Nyala Api Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 8 m/s Dengan Penambahan Udara 2.5 m/s Pada Dinding Reaktor Penelitian dengan menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer 8 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor telah dilakukan. Hasil dari penelitian tersebut dipaparkan dengan menggunakan grafik berikut.
Grafik 4.4. Hubungan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 8 m/s Dengan Penambahan Udara
2.5 m/s Pada Dinding Reaktor
Grafik 4.4. menunujukkan bahwa temperatur awal nyala api dengan variasi kecepatan aliran udara primer 8 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s berada pada 426°C lalu berlanjut hingga mencapai temperatur tertinggi pada 699°C dan menit ke 8 lebih 30 detik. Temperatur akhir nyala
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
api dengan variasi kecepatan aliran udara primer 8 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s berada pada 227°C dan menit ke 50.
4.1.5. Temperatur Nyala Api Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 10 m/s Dengan Penambahan Udara 2.5 m/s Pada Dinding Reaktor
Penelitian dengan menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer 10 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor telah dilakukan. Hasil dari penelitian tersebut dipaparkan dengan menggunakan grafik berikut.
Grafik 4.5. Hubungan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 10 m/s Dengan Penambahan
Udara 2.5 m/s Pada Dinding Reaktor
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
4.1.6. Temperatur Nyala Api Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 12 m/s Dengan Penambahan Udara 2.5 m/s Pada Dinding Reaktor
Penelitian dengan menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer 12 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor telah dilakukan. Hasil dari penelitian tersebut dipaparkan dengan menggunakan grafik berikut.
Grafik 4.6. Hubungan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 12 m/s Dengan Penambahan
Udara 2.5 m/s Pada Dinding Reaktor
Grafik 4.6. menunujukkan bahwa temperatur awal nyala api dengan variasi kecepatan aliran udara primer 12 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s berada pada 448°C lalu berlanjut hingga mencapai temperatur tertinggi pada 759°C dan menit ke 8. Temperatur akhir nyala api dengan
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
4.2. Pembahasan
4.2.1. Perbandingan Temperatur Nyala Api Terhadap Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer Tanpa Penambahan Udara Pada Dinding Reaktor
Perbandingan antara temperatur nyala api terhadap waktu yang didapatkan setelah melakukan penelitian menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara telah dilakukan dan dipaparkan dengan menggunakan grafik. Grafik berikut memperlihatkan perbandingan antara temperatur nyala api terhadap waktu menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara.
Grafik 4.7. Perbandingan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer Tanpa Penambahan Udara Pada
Dinding Reaktor
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
Waktu (menit)
Grafik 4.7. menunjukkan bahwa temperatur nyala api rata-rata pada variasi kecepatan aliran udara primer 8, 10, dan 12 m/s secara berurutan adalah 470.08, 540.43, dan 533.28°C. Temperatur nyala api rata-rata tertinggi didapatkan pada variasi kecepatan aliran udara primer 10 m/s. Hal tersebut karena dari grafik variasi kecepatan aliran udara primer 10 m/s tanpa penambahan udara pada dinding reaktor memiliki luasan yang paling besar diantara variasi kecepatan udara primer yang lain.
Waktu nyala efektif variasi kecepatan aliran udara primer 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s secara berurutan adalah 52 menit 41 detik, 50 menit 63 detik, 42 menit 17 detik. Hal ini sejalan dengan teori yang menyebutkan bahwa semakin banyak udara yang disuplai maka semakin cepat pergerakan kebawah dari bahan bakar yang terbakar. Sehingga, semakin tinggi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara maka semakin sedikit total waktu yang diperlukan untuk membakar bahan bakar.
4.2.2. Perbandingan Temperatur Nyala Api Terhadap Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer Dengan Penambahan Udara 2.5 m/s Pada Dinding Reaktor
waktu menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer dengan penambahan udara 2.5 m/s.
Grafik 4.8. Perbandingan Temperatur Nyala Api Terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer Dan Penambahan Udara 2.5 m/s
Pada Dinding Reaktor
Grafik 4.8. menunjukkan bahwa temperatur nyala api rata-rata pada variasi kecepatan aliran udara primer 8, 10, dan 12 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor secara berurutan adalah 514, 596.16, dan 579.58°C. Temperatur nyala api rata-rata tertinggi didapatkan pada variasi kecepatan aliran udara primer 10 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s. Hal tersebut karena dari grafik variasi kecepatan aliran udara primer 10 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s memiliki luasan yang paling besar diantara variasi kecepatan udara primer yang lain.
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
Waktu (menit)
Waktu nyala efektif variasi kecepatan aliran udara primer 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s secara berurutan adalah 50 menit 24 detik, 48 menit 66 detik, 39 menit 76 detik. Hal ini sejalan dengan teori yang menyebutkan bahwa semakin banyak udara yang disuplai maka semakin cepat pergerakan kebawah dari bahan bakar yang terbakar. Sehingga, semakin tinggi kecepatan aliran udara primer dengan penambahan udara 2.5 m/s maka semakin sedikit total waktu yang diperlukan untuk membakar bahan bakar.
Grafik 4.9. Perbandingan Temperatur Nyala Api Terhadap Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer 10 m/s Tanpa Penambahan Udara dan
Dengan Penambahan Udara 2.5 m/s Pada Dinding Reaktor
Variasi kecepatan aliran udara primer 10 m/s digunakan sebagai sampel pembanding antara variasi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara dan variasi kecepatan aliran udara primer dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor. Grafik 4.9. menunjukkan bahwa waktu nyala efektif variasi kecepatan aliran udara primer 10 m/s tanpa penambahan udara dan variasi kecepatan aliran udara primer 10 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s secara berurutan adalah 50 menit 63 detik dan 48 menit 66 detik. Sehingga, variasi kecepatan aliran udara primer dengan penambahan udara 2.5 m/s memiliki waktu nyala efektif lebih singkat dibandingkan dengan tanpa penambahan udara pada dinding reaktor.
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
Waktu (menit)
10 m/s
4.2.4. Perbandingan Temperatur Pendidihan Air terhadap Waktu Dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer tanpa Penambahan Udara Pada Dinding Reaktor
Perbandingan antara temperatur pendidihan air terhadap waktu yang didapatkan setelah penelitian dengan memasak air menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara dipaparkan dengan menggunakan grafik. Pada penelitian ini air mendidih pada temperatur 100°C dan tekanan 1 atm. Grafik berikut memperlihatkan perbandingan antara temperatur pendidihan air terhadap waktu menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara.
Grafik 4.10. Perbandingan Temperatur Pendidihan Air terhadap Waktu dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer tanpa Penambahan Udara
0 20 40 60 80 100 120
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
Waktu (menit)
Grafik 4.10. menunjukkan bahwa dengan kecepatan aliran udara primer 8 m/s waktu yang tercatat saat air mendidih adalah pada menit ke 21 lebih 30 detik. Pada kecepatan aliran udara primer 10 m/s waktu yang tercatat saat air mendidih adalah pada menit ke 20. Pada kecepatan aliran udara primer 12 m/s waktu yang tercatat saat air mendidih adalah pada menit ke 18.
4.2.5. Perbandingan Temperatur Pendidihan Air Terhadap Waktu dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer dengan Penambahan Udara 2.5 m/s Pada Dinding Reaktor
Grafik 4.11. Perbandingan Temperatur Pendidihan Air terhadap Waktu dengan Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer dengan Penambahan
Udara Pada Dinding Reaktor
Grafik 4.11. menunjukkan bahwa dengan kecepatan aliran udara primer 8 m/s waktu yang tercatat saat air mendidih adalah pada menit ke 18. Pada kecepatan aliran udara primer 10 m/s waktu yang tercatat saat air mendidih adalah pada menit ke 14. Pada kecepatan aliran udara primer 12 m/s waktu yang tercatat saat air mendidih adalah pada menit ke 10 lebih 30 detik.
0 20 40 60 80 100 120
0 10 20 30 40 50 60
Te
m
pe
ra
tu
r (
°C
)
Waktu (menit)
4.3. Perhitungan
4.3.1. Perhitungan Kalor Sensibel Air
Kalor sensibel dihitung dari kenaikan temperatur sebelum air mendidih hingga air mendidih. Nilai Cp didapatkan dari tabel Thermal Properties of Water. Sampel perhitungan kalor sensibel pada variasi kecepatan aliran udara 8 m/s tanpa penambahan udara pada dinding reaktor adalah sebagai berikut.
1. Q28 = mairx Cp x Δ T
= 2 (Kg) x 1.0034 (Kcal/Kg°C) x (31 – 28) (C) = 6.02 Kcal
2. Q31 = mairx Cp x Δ T
= 2 (Kg) x 1.0029 (Kcal/Kg°C) x (33 – 31) (C) = 4.01 Kcal
3. Q33 = mairx Cp x Δ T
= 2 (Kg) x 1.0029 (Kcal/Kg°C) x (34 – 33) (C) = 2.006 Kcal
4. Q34 = mairx Cp x Δ T
= 2 (Kg) x 1.0029 (Kcal/Kg°C) x (36 – 34) (C) = 4.01 Kcal
5. Q36 = mairx Cp x Δ T
Perhitungan dilakukan hingga temperatur mendidih air (100 C) dan dijumlah total keseluruhan kalor sensibel air. Berikut adalah tabel hasil perhitungan kalor sensibel pada setiap variasi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara dan dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor.
V (m/s)
Qs total (Kcal) 8 144.75 10 144.77 12 144.76
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Kalor Sensibel Air Pada Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer Tanpa Penambahan Udara Pada Dinding Reaktor
Tabel 4.1. merupakan tabel yang memperlihatkan hasil perhitungan kalor sensibel air total pada variasi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara pada dinding reaktor. Kalor sensibel air total pada variasi kecepatan aliran udara primer 8, 10, dan 12 m/s secara berurutan adalah 144.75, 144.77, dan 144.76 Kcal.
V (m/s)
Qs total (Kcal) 8 144.75 10 144.79 12 144.77
Tabel 4.2. merupakan tabel yang memperlihatkan hasil perhitungan kalor sensibel air total pada variasi kecepatan aliran udara primer dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor. Kalor sensibel air total pada variasi kecepatan aliran udara primer 8, 10, dan 12 m/s secara berurutan adalah 144.75, 144.79, dan 144.77 Kcal.
4.3.2. Perhitungan Kalor Laten Air
Perhitungan kalor laten air telah dilakukan dan dipaparkan dengan tabel. Tabel berikut adalah tabel yang memperlihatkan hasil perhitungan kalor laten air pada variasi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara pada dan dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor. Nilai Hfg didapatkan dari tabel A-4 saturated water-temperature table dengan parameter temperatur 100°C dan dikonversi satuan dari KJ/Kg menjadi Kcal/Kg.
v (m/s)
M Uap (kg)
Hfg (Kcal/Kg)
Ql (Kcal)
8 0.66 540 356.40
10 0.70 540 378
12 0.68 540 367.20
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Kalor Laten Air Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer Tanpa Penambahan Udara
berurutan adalah 0.660 Kg, 0.700 Kg, dan 0.680 Kg. Sehingga, nilai kalor laten air secara berurutan adalah 356.40 Kcal, 378 Kcal, dan 367.20 Kcal.
v (m/s)
M Uap (kg)
Hfg (Kcal/Kg)
Ql (Kcal)
8 0.69 540 372.60
10 0.72 540 388.80
12 0.70 540 378
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Kalor Laten Air Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer Dengan Penambahan Udara 2.5 m/s Pada Dinding Reaktor
Tabel 4.4. menunjukkan bahwa massa uap yang dihasilkan setelah penelitian menggunakan variasi kecepatan aliran udara primer (8 m/s, 10 m/s, dan 12 m/s) dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor secara berurutan adalah 0.690 Kg, 0.720 Kg, dan 0.700 Kg. Sehingga, nilai kalor laten air secara berurutan adalah 372.60 Kcal, 388.80 Kcal, dan 378 Kcal.
4.3.3. Perhitungan Efisiensi Termal
Perhitungan efisiensi termal telah dilakukan dan dipaparkan dengan tabel. Tabel berikut adalah tabel yang memperlihatkan hasil perhitungan efisiensi termal pada variasi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara pada dan dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor.
v (m/s)
Qs (Kcal)
Ql (Kcal)
M Sekam digunakan
(Kg)
Nilai Kalor Sekam (Kcal/Kg)
η (%)
8 144.75 356.40 1.03 3300 14.74
10 144.77 378 1.04 3300 15.23
12 144.76 367.20 1.02 3300 15.20
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Efisiensi Termal Pada Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer Tanpa Penambahan Udara Pada Dinding Reaktor
Tabel 4.5. menunjukkan bahwa efisiensi termal pada variasi kecepatan aliran udara primer (8 m/s, 10 m/s, dan 12 m/s) tanpa penambahan udara pada dinding reaktor secara berurutan adalah14.74%, 15.23%, dan 15.20%. Efisiensi termal tertinggi ada pada variasi kecepatan
v (m/s)
Qs (Kcal)
Ql (Kcal)
M Sekam
(Kg)
Nilai Kalor Sekam (Kcal/Kg)
η (%)
8 144.75 372.60 1.04 3300 15.07
10 144.79 388.80 1.05 3300 15.40
12 144.77 378 1.03 3300 15.38
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Efisiensi Termal Pada Variasi Kecepatan Aliran Udara Primer Dengan Penambahan Udara 2.5 m/s Pada Dinding
Reaktor
Tabel 4.6. menunjukkan bahwa efisiensi termal pada variasi kecepatan aliran udara primer (8 m/s, 10 m/s, dan 12 m/s) dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor secara berurutan adalah 15.07%, 15.40%, dan 15.38%. Efisiensi termal tertinggi ada pada variasi
kecepatan aliran udara primer 10 m/s. Hal ini dikarenakan temperatur nyala api pada variasi kecepatan aliran udara primer 10 m/s dengan penambahan udara 2.5 m/s pada dinding reaktor memiliki kalor sensibel dan kalor laten yang paling tinggi diantara variasi kecepatan aliran udara primer tanpa penambahan udara yang lain.
