• Tidak ada hasil yang ditemukan

STUDI PERANCANGAN ALAT PENGERING BIOMASSA DENGAN PEMANFAATAN GAS PANAS HASIL PEMBAKARAN DI FLUIDIZED BED COMBUSTOR (FBC)

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "STUDI PERANCANGAN ALAT PENGERING BIOMASSA DENGAN PEMANFAATAN GAS PANAS HASIL PEMBAKARAN DI FLUIDIZED BED COMBUSTOR (FBC)"

Copied!
12
0
0

Teks penuh

(1)

 

STUDI   PERANCANGAN   ALAT   PENGERING   BIOMASSA  

DENGAN  

PEMANFAATAN  

GAS  

PANAS  

HASIL  

PEMBAKARAN  DI  FLUIDIZED  BED  COMBUSTOR  (FBC)  

 

 

Dr.  Ir.  Adi  Surjosatyo,  M.  Eng.;  Prayudi  Satriavi  ;  Dennis  Adriansyah  R.    

Departemen  Teknik  Mesin,    

Fakultas  Teknik,  Universitas  Indonesia    

A    r    t    i    k    e    l      I    n    f    o  

 

A      B      S      T      R      A      K  

Januari  2013       Begitu   besar   potensi   energi   non   fosil   yang   ada   di   Indonesia,  

salah   satunya   adalah   energi   biomassa.   Sumber   energi   inilah   yang   digunakan  pada  system  Fluidized  Bed  Combustor  (FBC)  di  Universitas   Indonesia.   Tetapi   pada   system   ini   masih   memiliki   kekurangan   yaitu   temperature  keluar  yang  masih  begitu  tinggi  dan  belum  dimanfaatkan.   Seperti   yang   kita   ketahui   bahwa   semakin   tinggi   temperature   keluar   dari  suatu  system  pembakaran  maka  efisiensi  semakin  rendah.  System   FBC  UI  selama  ini  memiliki  temperature  keluar  sekitar  400  oC  –  500  oC.  

Oleh   karena   itu   energi   panas   yang   masih   besar   tersebut   ingin   dimanfaatkan   untuk   pengeringan   biomassa.   Desain   pengering   ini  

menggunakan   data   saat   kondisi  self   sustained   combustion   selama   1  

jam   dengan   memasukkan   bahan   bakar   daun   kering   yang   laju   pengumpanannya  sebesar  30  kg  per  jam.  Kapasitas  pengeringan  yang   didapatkan   adalah   sekitar   18   kg   daun   per   hari.   Dengan   desain   pengering  tersebut  diharapkan  terjadinya  system  yang  kontinyu  pada   FBC  UI  dan  system  tersebut  lebih  ramah  lingkungan  dan  efisien.     Kata  Kunci:     Fluidized  Bed   Combustor,    efisiensi,     Pengeringan  biomassa,   self  sustained  

combustion,  daun  kering.               1. Pendahuluan    

Energi   biomassa   di   Indonesia   memiliki   cadangan   sekitar   49810   MWe   tetapi   baru   dimanfaatkan   sekitar   445   MWe.   Nilai   itu   baru   sekitar   0.89   %   dari   total   energy   yang   tersedia.   Memperhatikan   hal   tersebut   tentunya   energi   biomassa   harus   ditingkatkan   penggunaaannya.   Ini   dikarenakan   selain   belum   tereksplorasi   secara   maksimal,   energi   biomassa   juga   memiliki   beberapa   keunggulan   dibandingkan   dengan     energi   lain.  Keunggulan  pertama  adalah  sifat  dari   energi  biomassa  yang  dapat  diperbaharui   secara   terus-­‐menerus,   energi   ini   juga   lebih   ramah   lingkungan.   Emisi   gas   buang  

hasil   pembakaran   energi   biomassa   lebih   rendah   terutama   jika   diperhatikan   dari   karbondioksida.   Seperti   yang   kita   tahu   karbondioksida   merupakan  factor  utama   dalam   proses   pemanasan   global.   Oleh   karena   itu,   perlu   dilakukan   pengolahan   biomassa   agar   dapat   dimanfaatkan   sebagai   sumber   energi.   Teknologi   pembakaran   yang   digunakan   harus   simpel,   efisien,   tidak   menimbulkan   gangguan   terhadap   lingkungan   sekitar,   serta   biaya   instalasinya   relatif   tidak   terlalu   mahal.   Teknologi   yang   memenuhi   kriteria   tersebut   adalah   Fluidized   bed   combustor  (FBC).  

(2)

Fluidized   Bed   Combustor   (FBC)   merupakan   salah   satu   teknologi  

pembakaran   yang   mempunyai  

keunggulan   mengkonversi   berbagai   jenis   bahan   bakar   baik   sampah,   limbah,   biomassa   ataupun   bahan   bakar   fosil   berkalori   rendah.   Teknologi   ini   menggunakan   konsep   turbulensi   benda   padat   yang   terjadi   pada   proses   pembakaran,   dimana   dalam   mekanisme   pembakarannya   tersebut   terjadi   perpindahan   panas   dan   massa   yang   tinggi.      

Fluidized  Bed  Combustor  (FBC)   di   Universitas   Indonesia   merupakan   unit   teknologi   pemanfaatan   limbah   yang  

masih   dalam   pengembangan.  

Temperature   keluar   dari   system   FBC   UI   masih   tinggi   dan   belum   dimanfaatkan.   Selama  ini  bahan  bakar  dari  FBC  UI  yaitu   daun   kering   masih   dikeringkan   dengan   cara   dijemur   di   bawah   sinar   matahari.   Oleh  karena  permasalahan  itu  dibutuhkan   sebuah  system   pengeringan   untuk   bahan   bakar.   System   pengeringan   tersebut   memanfaatkan   panas   hasil   pembakaran   dari   fluidized   bed   combustor.  Sehingga   dengan   terciptanya  system   pengeringan   tersebut,   proses   pembakaran   menggunakan   fluidized   bed   combustor   jadi   berkelanjutan   dan   gas   buang   hasil   proses   pembakaran   menggunakan  

fluidized   bed   combustor   menjadi   lebih   ramah  lingkungan.  

 

2. Eksperimen    

2.1 Bahan  Bakar  Biomassa  

Ada   2   bahan   bakar   biomassa   yang   digunakan   sebagai   bahan   bakar   pada   penelitian  ini,  yaitu:  cangkang  kelapa  dan   daun  kering.    

Cangkang   kelapa   digunakan   saat   proses   pemanasan   awal   sampai   terjadinya   kondisi   self   sustained   combustion.   Cangkang   kelapa   yang   digunakan  pada  Fluidized  Bed  Combustor   (FBC)   Universitas   Indonesia   perlu   dihancurkan   agar   menjadi   ukuran   kecil  

menggunakan   mesin   pencacah.   Menurut   penelitian   (Nanda   Prima,   2011)   penggunaan  tempurung  kelapa  ukuran  1  x   1   cm   sebagai   pemanasan   awal   lebih   baik   dalam  hal  tingkat  kestabilan  temperatur    

 

Gambar  1.  Cangkang  Kelapa   Sedangkan   daun   kering   digunakan  sebagai  bahan  bakar  pada  saat  

self   sustained   combustion.   Daun   yang   didapatkan   dari   sekitar   hutan   kota   kampus   UI   Depok   dihancurkan   terlebih   dahulu   supaya   lebih   cepat   proses   pengeringannya.   Karena   daun   tidak   semuanya   kering   sehingga   sebelum   digunakan  perlu  dikeringkan  dengan  cara   dijemur   di   panas   matahari   lebih   dahulu.  

Atau  sun  drying.  

Gambar  2.  Daun  Kering  

2.2 Pasir  

Pasir   yang   digunakan   sebagai   hamparan  (bed)  FBC  UI  adalah  jenis  pasir   silika.   Pemilihan   pasir   sangat   penting   karena   sangat   berpengaruh   terhadap   hasil  dari  penelitian  ini.  

(3)

 

                                                                                              Gambar  3.  Skematik  Fluidized  Bed  Combustor  

Proses   fluidisasi   akan   berhasil   jika   pemilihan   pasir   ini   sudah   tepat.   Menurut   penelitian   (Azmi   Muntaqo,   2011)   pasir   silika   dengan   ukuran   mesh   20-­‐40   memiliki   temperatur   lebih   tinggi   pada  kondisi  kerja    

 

Tabel  1  Sifat  Fisik,  Termal,  dan  Mekanik   Pasir  Silika  

Properties   Silica  Sand  

Particle  density  (  kg/m3  )   2600   Bulk  density  (  kg/m3  )   1300   Thermal  conductivity  (  Wm-­‐1K  )   1.3  

Tensile  strength  (  MPa  )   55  

Compressive  strength  (  MPa  )   2070  

Melting  point  (  oC  )   1830  

Modulus  of  elasticity  (  GPa  )   70  

Thermal  shock  resistance   Excellent  

                     

Gambar  4.  Pasir  Silika  yang  Digunakan  pada  FBC  

UI  

2.3 Termokopel  

Terdapat   6   buah   termokopel   yang   dipasang   pada  furnace.   Dengan   mengacu   pada  distributor,  termokopel  ditempatkan   dengan  konfigurasi  sebagai  berikut:   T1  =  31,5  cm  dibawah  distributor   T2  =  3,5  cm  diatas  distributor   T3  =  24,5  cm  diatas  distributor   T4  =  63,5  cm  diatas  distributor   T5  =  144,5  cm  diatas  distributor   T6  =  219,5  cm  diatas  distributor  

 

2.4 Prosedur  Pengujian  

Setelah   semua   bahan   bakar   siap   dan   seluruh   peralatan   telah   terhubung,   Blower   tiup   (Forced   Draft   Fan)   dan   blower   hisap   (induced   draft   fan)  

T6  

T5  

T4  

T3  

T2  

T1  

T7  

(4)

dihidupkan.   Setelah   itu   burner   juga   dihidupkan.   7-­‐10   menit   setelah   burner   dihidupkan   dan   ketika   temperaturnya   telah   stagnan,   dimulai   pemasukan   bahan   bakar   menggunakan   tempurung   kelapa   sebagai  pemanasan  awal.    

Pemasukan   bahan   bakar   meningkat   secara   perlahan   dari   0,25   –   1   kg.   Setelah   mencapai   kondisi   dimana   hamparan  pasir  (bed)  yang  telah  berubah   warna   menjadi   merah   menyala   seperti   lava   bergolak   membara   yang   disebut   dengan  self   sustained   combustion  maka  

burner   dimatikan.   Setelah   itu   dimulai  

pemasukan   bahan   bakar   menggunakan   daun   kering   dengan   laju   pemasukan   bahan   bakar   tetap   sebesar   0,25   kg/1/2   menit.   Mulai   dari   burner   dihidupkan   sampai   dengan   selesai   percobaan,   semua   data  disimpan  dengan  menggunakan  data   acquisition  (DAQ).                

Tata  Kata  

   

   

   

   

   

 

 

 

   

   

 

 

 

   

T  

o,f

 

Temperature  keluar  furnace  

 

E

in

 

Energi  yang  dimasukkan  

T  

i

 

Temperature  masuk  pengering  

 

E

out

 

Energi  keluar  

LHV  

nilai  kalor  bawah  bahan  bakar  

 

k

laju  massa  daun  kering  

T  

tebal  daun  

 

b

 

laju  massa  daun  basah  

K

aw

 

kadar  air  awal  

 

Ḃk  

Beban  kebasahan  

K

ak

 

kadar  air  akhir  

 

T

o

 

temperature  keluar  pengering  

L  

panjang  daun  

 

ΔT  

Selisih  temperature  

W  

lebar  daun  

 

V  

volume  daun  

C  

kalor  jenis  

 

A  

luas  permukaan  daun  

ɳ  

efisiensi  fbc  

 

V

daun/s

 

volume  partikel  daun  per  detik  

T∞  

Temperature  ruang  pengering  

 

N  

number  of  leaf's  particle  

T

aw

 

Temperature  daun  basah  

 

h

fg

 

enthalpy  pembentukan  gas  

T

ak

 

Temperature  daun  kering  

 

P

akhir

 

tekanan  air  jenuh  saat  

menguap  

Ρ  

massa  jenis  daun  

 

Q

s  daun

 

kalor  sensibel  daun  

ṁ  

laju  pengumpanan  

 

Q

s  air

 

kalor  sensibel  air  

T  

temperature  

 

Q

l  air

 

kalor  laten  air  

RH  

relative  humidity  

 

H  

Enthalpy  

V  

volume  specific  

 

W    

humidity  ratio  

D

ab,  T

 

Difusivitas  massa  

 

Sc  

Schmidt  Number  

P

sat  70

 

Tekanan  uap  cair  jenuh  pada  70  

o

C  

 

P∞  

Tekanan  ambient  

ρ

akhir

 

massa  jenis  akhir  

 

R  

konstanta  gas  ideal  

h

m

 

koefisien  perpindahan  massa  

 

Sh  

Sherwood  Number  

Nu  

Nusselt  Number  

 

Pr  

Prandtl  Number  

H  

koefisien  perpindahan  panas  

 

Bi  

Biot  Number  

Fo  

Fourier  Number  

   

   

   

 

3. Hasil  dan  Analisis    

Dengan   data   yang   diketahui   sebagai  berikut  :    

 

Tabel  2  Data  yang  Diketahui   Diketahui  

T  4   478  oC  

T  5   258  oC  

(5)

 

0   100   200   300   400   500   600   700   800   900   1000   1   3   5   7   9  11  13  15  17  19  21  23  25  27  29  31  33  35  37  39  41  43  45  47  49  51  53  55  57  59  61  63  65  67  69  71  73  75   T1   T2   T3   T4   T5   T6   T7  

Waktu  (menit)  

Grafik  Pembakaran  Daun    Setelah  Self  Sustained  Combus1on  Selama  1  Jam  

Temp

eratu

re  (

o

C)

 

 

    t   0.5  mm     Kaw   79.38  %   Kak   20  %   L   20  mm   W   5  mm   Cp   3.22  kJ  /  kg  oC   ɳ   60  %   Taw   36.3  oC   Tak   30.4  oC   ρ   150  kg  /  m3   ṁ   30  kg  per  jam    

Distribusi   Temperature   rata-­‐rata   yang  didapat  dari  percobaan  pada  ketujuh   titik   selama   satu   jam   setelah   kondisi  self   sustained  combustion  adalah  :  

                Tabel  3      

3.1 Pemilihan  Jenis  Pengering  

Jenis  pengering  yang  kami  ambil  adalah  tray  drying.  Dengan  ketentuan  sebagai  berikut  :   • Daun  yang  akan  dikeringkan  ditaruh  di  atas  semacam  nampan  yang  terbuat  dari  plat  besi  

setebal  2  mm.  

 

 Gambar   5.   Grafik   pembakaran   daun   setelah   self   sustained   combustion   selama   1   jam  

Self  Sustained  Combustion   Thermocouple   Temperature  Rata-­‐rata  (oC)  

T1   40.28115789   T2   563.9430294   T3   771.5896053   T4   478.4301797   T5   258.3792632   T6   196.0708421   T7   188.9734342  

(6)

• Nampan   yang   sudah   terisi   daun   dimasukkan   ke   dalam   suatu   lemari   atau   ruang   pengering.   Da   lam   ruang   pengering  tersebut  bisa  diisi  beberapa     nampan   tergantung   dimensi   yang   diinginkan.  

• Ruang   pengering   memiliki  inlet  dan  

outlet   sebagai   tempat   masuk   dan   keluarnya   udara   sebagai   media   pengering.  

• Sumber   kalor   yang   digunakan   adalah   gas   hasil   pembakaran  Fluidized   Bed   Combustor.  

3.2 Efisiensi  FBC  UI  

Dengan   efisiensi   dari   Fluidized   Bed   Combustor  di   Universitas   Indonesia   sekitar   60%   dan   Lower   Heating   Value   (LHV)   dari   daun   berdasarkan   Tekmira   adalah  4334  kCal  /  kg  atau  18145.59  kJ  /   kg   maka   daya   yang   dikeluarkan   oleh   alat   ini  bisa  dihitung  menggunakan  :  

!   =  !"#   −  !"#$ !"#  

!!"#   =  60.48  !"  

3.3 Perhitungan  Kerugian  Panas  

Dengan  adanya  jarak  dari  T4  ke   T5   (temperature   sebelum   masuk   ruang   pengering)  sebesar  10237.25  mm  berarti   ada  kerugian  panas  yang  terjadi.  Kerugian   panas   tersebut   menyebabkan   daya   atau   energi   yang   dihasilkan   pada   perhitungan   sebelumnya  mengalami  penurunan  nilai.    

Perhitungan   kerugian   panas   diasumsikan  sebagai  berikut  :  

1) Kondisi  tunak.   2) Constant  properties.   3) Ideal  gas  behavior.  

4) Disipasi   viskos   dan   variasi   tekanan  diabaikan.  

5) Hambatan   dinding   pipa   diabaikan.  

6) Koefisien  perpindahan  panas  di   luar  pipa  seragam.  

7) Jarak   dari   T4   ke   T5   dianggap   sebagai   pipa   yang   panjang   dan   berdiameter  sama.  

Dari   pengamatan   kami   oksigen   yang  masih  besar  jumlahnya  dikarenakan   banyak  udara  yang  ikut  terhisap  ke  dalam   sistem   sebelum   idf   seperti   dari   feeder,   dan   yang   terutama   adalah   dari   cyclone.   Karena   kami   merasakan   hisapan   yang   besar  saat  kami  memegang  lubang  bagian   bawah  cyclone.  

Dari   data-­‐data   yang   kami   dapatkan  di  atas,  kami  mendapatkan  nilai   kalor  jenis  (cp)  untuk  pengambilan  data  A   sebesar  1.049  kJ  /  kg  K,  sedangkan  untuk   pengambilan   data   kedua   yaitu   B   didapatkan  kalor  jenis  sebesar  1.050  kJ  /   kg   K,   dan   yang   pengambilan   data   ketiga   yaitu   C   didapatkan   kalor   jenis   sebesar   1.049  kJ  /  kg  K.  Kami  menggunakan  nilai   rata-­‐rata   dari   ketiga   data   tersebut   untuk   digunakan   pada   perhitungan   kami.   Yaitu   nilai  kalor  jenis  (cp)  sebesar  1.050  kJ  /  kg   K.  

Di   atas   terlihat   jumlah   oksigen   yang   tidak   jauh   berbeda.   Tetapi   jumlah   CO   dan   temperature   inlet   berbeda.   Dari   pengamatan   kami   oksigen   yang   masih   besar   jumlahnya   dikarenakan   banyak   udara  yang  ikut  terhisap  ke  dalam  sistem   sebelum  idf  seperti  dari  feeder,  dan  yang   terutama   adalah   dari   cyclone.   Karena   kami   merasakan   hisapan   yang   besar   saat   kami   memegang   lubang   bagian   bawah   cyclone.    

(7)

 

                     

Gambar  6  Skema  gas  analyzer  dan   kebocoran  yang  terjadi  

Dari   data-­‐data   yang   kami   dapatkan   di   atas,   kami   memutuskan   menggunakan   kalor   jenis   (cp)   udara,   karena   kemiripan   karakteristik   pembacaan  gas   analyzer   saat   dilakukan   kalibrasi  maupun  pengambilan  sampel.  

Kalor   jenis   udara   yang   digunakan   adalah   saat   Tm   yaitu   temperature  rata-­‐rata  antara  2  titik,  yaitu   :   !!=   !!+  !! 2   !!=   478.43 +  258.38 2     !!=  368.405   !   =  641.555  !!  

Pada   temperature   ini,   udara   memiliki   kalor   jenis   sebesar   1.061   kJ/kg   K.  

Laju   massa,   ṁ   gas   buang   diasumsikan   sama   dengan   laju   massa   pengumpanan   ditambah   dengan   laju   massa   udara   dari  forced   draft   fan.   Laju   massa   pengumpanan   adalah   0.25   kg   per   30   detik   atau   8.33   x   10-­‐3   kg   per   detik.  

Sedangkan   laju   massa   forced   draft   fan  

pada  3200  rpm  dan  temperature  rata-­‐rata   40.28  oC   adalah   sebesar   0.1034   kg   per   detik.  

ṁ =   ṁ!"#$#+  ṁ!!   ṁ =  0.112   !" !  

Sehingga  kerugian  panas  yang  terjadi   adalah  :   !!"##=  ṁ  !  !!  !  ∆!   !!"##=  26.164  !"   !!"!#$=  ! − !!"##   !!"!#$=  34.316  !"    

3.4 Koefisien  Perpindahan  Kalor  

Mulai   dari   sini   semua   perhitungan   menggunakan   sifat   udara   pada   tekanan   atmosfer   dan   pada   temperature   masuk   ruang   pengering   yaitu   258.38   oC.   Untuk   mengetahui   seberapa   banyak   kalor   yang   akan   diterima  oleh  daun  maka  harus  diketahui   dulu   koefisien   perpindahan   kalornya.   Dengan  menggunakan  persamaan  :  

ℎ   =  !"  !  ! !  

Untuk   mencari   bilangan   Nusselt   maka  dibutuhkan  bilangan  Reynolds  yang   didapatkan  dari  persamaan  :  

!"   =    !  !  ! !   !"   =  48272.6  

Setelah   mendapatkan   bilangan   Reynolds  kemudian  menghitung  bilangan   Nusselt  dengan  persamaan  :    

!"   =  0.0296  !"! !!"! !  

!"   =  147.63  

Kemudian   setelah   mendapatkan   bilangan   Nusselt   baru   kita   mencari   Lokasi   kebocoran   sehingga   banyak   oksigen   yang   terhisap   dan   terdeteksi   Lokasi   Pengambilan   Data  

(8)

koefisien   perpindahan   kalor   dengan   persamaan  yang  telah  disebutkan  di  atas.  

ℎ   =  6.13   ! !!!  

Sehingga   untuk   mendapatkan   kalor   yang   diterima   oleh   daun   dapat   dicari  dengan  menggunakan  persamaan  :  

!   =  ℎ  !  (!!"#$#−  !!"#$.!"!!")  

!!"#$#   =  3774.35  !   = 3.774  !"  

3.5 Laju  Pengeringan  

Untuk   mendapatkan   laju   pengeringan   ṁevap   menggunakan   persamaan  :  

ṁ!"#$=   !!  !  !  !  !  !  !!(!!"#$.!"!!"

−  !!"#$#)  

Langkah   pertama   adalah   untuk   mendapatkan  Difusivitas  massa,  DAB  yaitu   dengan  persamaan  :     !!",!= !!",!"#  !  !   ! 298  ! !/!   !!",!= 0.0000267  

Langkah   kedua   adalah   untuk   mendapatkan   Schmidt   number   yaitu   dengan  persamaan  :  

!"   =   !

!!"  

!"   =  1.62  

Kemudian   langkah   ketiga   adalah   mencari   Sherwood   number   yaitu   dengan   persamaan  :  

!ℎ   =  0.0296  !"! !!"! !  

!ℎ   =  194.03  

Setelah   mendapatkan   Sherwood   number   kita   menghitung   nilai   Kc   dengan   persamaan  :  

!"   =  !ℎ  !  !!" !   !"   =  5.04  !  10!!  ! !  

Kemudian   kita   menghitung   konsentrasi   molar   dari   uap   air   yaitu   C,   dengan  menggunakan  persamaan  :  

!   =   ! !  !  !   !   =  40.171   !"! !!  

Dengan   Xudara   yaitu   udara   pengering   yang   memiliki   temperature   258.38   oC   kemudian   diplot   pada  

psychrometric   chart   high   temperature   dengan   mengasumsikan   kelembaban   relative  sekitar  0.08  %,  dan  memliki  nilai  

humidity  ratio,  ω  sebesar  0.02  kg  /  kg  dry   air.   Kami   mengasumsikan   kelembaban   relative   sebesar   itu   karena   temperature   yang   begitu   tinggi   dan   menurut   referensi   biasanya   jika   temperature   di   atas   200  oC   sangat   sulit   untuk   diukur   dan   ketelitian   alat   ukurnya   ±   1%.   Jika   dilihat   dari  

psyhcrometric   chart  maka   akan   terlihat   pada  titik  merah  seperti  di  bawah  :    

!!"#$# =  

! 0.63   +  !  

!!"#$#=  0.031  

 

Kemudian   untuk   mencari   Xbahan   kita   harus   mengetahui   tekanan   jenuh   pada   permukaan   bahan   menggunakan   tabel   sifat   air   jenuh   pada   buku   termodinamika   teknik   jilid   1   edisi   keempat.    

Tekanan   uap   jenuh   pada   permukaan   bahan   saat   temperature   30.4   oC   adalah   sebesar   0.04346   bar.   Sehingga   untuk   menghitung   Xperm.bahan   digunakan   persamaan  :  

!!"#$.!"!!"=  

!!"#  !"#$%&'

!!"#  

(9)

 

Dengan   luas   area,   A   sebesar   1   m   x   0.54  m  x  5  =  2.7  m2.  Sehingga  :   ṁ!"#$=   !!  !  !  !  !  !  !!(!!"#$.!"!!" −  !!"#$#)   ṁ!"#$=    0.425  !"/!"#                                                                          

Gambar  12.  Psychometric  chart  high  temperature   3.6 Kalor  uap  air  dari  daun  ke  udara  

Dengan   laju   penguapan   sebesar   0.425   kg/jam   (diubah   erlebih   dahulu   ke   kg/s)   dan   jika   melihat   pada   buku   termodinamika   teknik   jilid   1   edisi   keempat  bahwa  enthalpy  penguapan  (hfg)   pada  temperature  30.4  oC  adalah  sebesar   2429.54  kJ/kg.  maka  kalor  penguapan  air   bisa  dicari  dengan  persamaan  :  

!   =  ṁ  !  ℎ!"  

!!"#$   =  0.29  !"

3.7 Kapasitas  Pengeringan  

Untuk   mendapatkan   kapasitas   bahan   kita   harus   menentukan   terlebih   dahulu   waktu   yang   diinginkan   untuk   mengeringkan   daun   tersebut.   Kami  

mengasumsikan  lama  pengeringan  adalah   24   jam   atau   1   hari.   Lalu   untuk   mendapatkan   massa   bahan   yang   dikeringkan   bisa   dengan   menggunakan   persamaan  :  

ṁ!"#$=   !!"!!"

(!!"!#−  !!"!!")

!  

!!"!!"=  17.18  !"   =  18  !"  

Dengan   massa   jenis   daun   kering   yang   telah   dicacah   sebesar   150   kg/m3   maka   diperkirakan   dimensi   dari   ruang   pengering   adalah   1.2   m   x   1   m   x   0.54   m.   Dengan   dimensi   seperti   di   atas   diharapkan   mampu   menampung   18   kg   daun   setiap   harinya   dengan   tinggi  

(10)

susunan  daun  yang  telah  dicacah  adalah  5   cm   tiap   tray   dari   tray   paling   bawah   sampai   kedua   dari   atas   sedangkan   untuk   tray  paling  atas  hanya  2  cm.  

                      3.8 Hasil  Desain  

Hasil   desain   dari   perhitungan   ini   bisa  dilihat  pada  gambar  di  bawah  ini  baik   secara   keseluruhan   sistem   laboratorium   FBC  UI  maupun  desain  pengeringnya  saja.  

                                 

Gambar  13  Laboratorium  FBC  UI  dengan  box  pengering    

 

 

 

                           

(11)

 

3.9 Hasil  Pembuatan  

Berikut  ini  adalah  foto  dari  hasil  pembuatan  box  pengering  yang  didesain                        

Gambar  15.  Box  Pengering  beserta  trolley  

4. Kesimpulan  

Temperature   yang   keluar   dari   boiler   atau   T4   setelah   1   jam   pembakaran   daun   pada   kondisi   self   sustained   combustion  dengan   penggunaan  induced   draft   fan  adalah   sekitar   475  oC.  Dengan   temperature   yang   masih   tinggi   tersebut   dihasilkan   energi   panas   sebesar   sekitar   60   kW.     Untuk   memanfaatkan   gas   panas   hasil   pembakaran   selama   1   jam   pada   kondisi   self   sustained   combustion  

didapatkan   temperature   sebelum   ruang   pengering   sebesar   ±   250   oC.   Dengan   perbedaan   temperature   seperti   di   atas   diperkirakan   terjadi   kerugian   panas   sebesar  34.316  kW.  

Dengan   semua   properties   yang   ada   panas   yang   baru   bisa   dimanfaatkan   hanya   untuk   mengeringkan   daun   sebanyak  18  kg  daun  per  hari.  

Dengan   peningkatan   efisiensi   dari   system   fluidized   bed   combustor  

tersebut   bisa   dibilang   fluidized   bed   combustor  dapat   dijadikan   solusi   energi   yang  terbarukan  di  Universitas  Indonesia   dengan   bahan   bakar   limbah   biomassa.   Dan   dengan   adanya   alat   pengering   menunjukkan   system   ini   bisa   berkelanjutan   dalam   proses   pengeringan,   pembakaran,   dan   penghematan   energi.

(12)

 

5. Referensi  

[1] Howard,   J.   R.,   Fluidized   Beds   –   Combustion  and  Applications.  London:   Applied  Science  Publishers,1983.   [2] Oka,   Simeon   N.   “Fluidized   Bed  

Combustion”   (Marcel   Dekker,   Inc.   2004)  

[3] Bruce   R.   Munson,   Donald   F.   Young,  

Mekanika   Fluida,   terj.   Harinaldi,   Budiarso  (Jakarta:  Erlangga,  2003).   [4] Surjosatyo,   Adi.   “Fluidized   Bed  

Incineration  of  Palm  Shell  &  Oil  Sludge   Waste.”   Tesis,   Program   Magister   Engineering   Universiti   Teknologi   Malaysia,  1998.  

[5] Basu,   Prabir.   “Combustion   and   Gasification  in  Fluidized  Beds”  (Taylor   &  Francis  Group  2006).  

[6] Muntaqo,   Azmi.   “Studi   Karakteristik   Pembakaran   Biomassa   Tempurung   Kelapa  pada  Fluidized  Bed  Combustor  

UI   dengan   Partikel   Hamparan   Pasir   Berukuran   Mesh   20-­‐40.”   Skripsi,   Program   Sarjana   Fakultas   Teknik   UI,   Depok,  2011.  

[7] Prima,   Nanda.   “Studi   Karakteristik   Pengujian   Pembakaran   Biomassa   Tempurung   Kelapa   Ukuran   1x1   cm   dan   1,5x1,5   cm   pada  Fluidized   Bed   Combustor   UI.”   Skripsi,   Program   Sarjana   Fakultas   Teknik   UI,   Depok,   2011.  

[8] Rahmat,   Riza.   “Studi   Variasi   Supply   Udara   Blower   untuk   Pencapaian  Self   Sustained   Combustion   pada   Eksperimen  Uji  Bahan  Bakar  Fluidized   Bed   Combustor  UI.”   Skripsi,   Program   Sarjana   Fakultas   Teknik   UI,   Depok,   2011.  

[9] Arya   “Studi   Kinerja   Fluidized   Bed   Combustor   Dengan   Diversifikasi   Bahan   Bakar   Cangkang   Kelapa   ke   Pemanfaatan   Limbah   Biomassa   Daun   Kering   di   Lingkungan   Kampus   UI   Depok.”   Skripsi,   Program   Sarjana   Fakultas  Teknik  UI,  Depok,  2012.  

[10] Permata,   Eggi   Ikhsan   “Fluidized   Bed   Combustion   Performance   Studies   With   Biomass   Fuel   Diversification   From  Coconut  Shell  to  Utilization  Leaf   Dry   Around   University   of   Indonesia   And   Compared   Both   Fuel   After   Self   Sustain   Take   Place.”   Skripsi,   Program   Sarjana   Fakultas   Teknik   UI,   Depok,   2012.    

[11] Basu,   Prabir.   Combustion   and   Gasification  in  Fluidized  Beds.Taylor  &   Francis  Group,  2006.  

[12] Borman,   G.L.,   dan   Ragland,   K.W..     Combustion   Engineering.   McGraw-­‐Hill   Book  Co.,  Singapore,1998  

[13] Bruce   R.   Munson,   Donald   F.   Young,   Mekanika   Fluida,   terj.   Harinaldi,   Budiarso.   Jakarta:   Erlangga,2003.  

[14] Oka   ,N   Simeon   :   Fluidized   Bed   Combustion,   Marcel   Deker   New   York,2004  

[15] Energy   Information  

Administration   (EIA)   -­‐   US,   International  Energi  Annual  2006   [16] Howard,   J.   R.,   Fluidized   Beds   –  

Combustion  and  Applications.  London:   Applied  Science  Publishers,1983.   [17] A   .A.   Khana   ,   W.   de   Jonga,   P.J.  

Jansensb,   H.   Spliethoff   ,Biomass   combustion   in   fludized   bed   combustion   Potential   problems   and   remedies.  

[18] Incropera,   F.P.,   Dewitt,   D.P.,   Bergman,   T.L.,   &   Lavine,   A.S.   (2007).  

Fundamentals   of   Heat   and   Mass   Transfer.   Sixth   Edition.   John   Wiley   &   Sons.  

Gambar

Gambar  1.  Cangkang  Kelapa   Sedangkan   daun   kering   digunakan  sebagai  bahan  bakar  pada  saat   self   sustained   combustion
Tabel  1  Sifat  Fisik,  Termal,  dan  Mekanik   Pasir  Silika  
Tabel  2  Data  yang  Diketahui   Diketahui  
Gambar  6  Skema  gas  analyzer  dan   kebocoran  yang  terjadi  
+4

Referensi

Dokumen terkait

Tata cara pengamanan aset/barang milik daerah terutama pengamanan terhadap aset tidak bergerak (tanah) berdasarkan Peraturan Menteri Dalam Negeri Nomor 19 Tahun 2016 tentang

Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata partisipasi anggota Koperasi Konsumen Karya Sahaja dalam menghadiri rapat anggota sebesar 69,7% dengan kategori

Definisi 3.2.. Misalkan X ruang vector atas lapangan K, dan

Dengan adanya pengawasan kerja yang dilakukan oleh PT.Geliga Bagan Riau, maka sebagian besar karyawan akan merasa semakin dihargai dalam melakukan pekerjaannya, sehingga

Untuk menjadi pusat terulung dalam pengajian ilmu kemanusiaan dan kemasyarakatan bagi menyumbang kepada kesejahteraan diri, masyarakat, negara dan umat manusia, dalam wawasan

Jadi, penyelidik merasakan bahawa sebuah modul yang berintegrasikan multimedia dan bersifat interaktif perlu diperkenalkan dalam memastikan proses pengajaran dan pembelajaran

Dinas Pendapatan, Pengelolaan Keuangan dan Asset Kabupaten Lamongan yang dibentuk berdasarkan Peraturan Daerah Kabupaten Lamongan Nomor 3 Tahun 2008 tentang Organisasi dan Tata

[r]