TUGAS AKHIR PENGARUH KECEPATAN UDARA TERHADAP Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Sekam Padi.

(1)

i

TUGAS AKHIR

PENGARUH KECEPATAN UDARA TERHADAP

PERFORMA CROSSDRAFT GASIFIER

DENGAN BAHAN BAKAR SEKAM PADI

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh : NURHASAN MA’RUP

D200130002

Pembimbing Nur Aklis, ST, M.Eng.

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul

“Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa Crossdraft Gasifier

Dengan Bahan Bakar Sekam Padi”

Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh gelar sarjana S1 pada jurusan teknik mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah di publikasikan dan pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.

Surakarta, Desember 2015 Yang Menyatakan,

(3)

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas akhir ini berjudul “Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa

Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Sekam Padi” telah disetujui pembimbing tugas akhir untuk dipertahankan didepan dewan penguji sebagai syarat awal untuk memperoleh gelas sarjana S-1 teknik mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Disusun oleh :

Nama : Nurhasan Ma’rup

NIM : D200130002

Disetujui pada :

Hari : ... Tanggal : ...

Pembimbing Utama

Nur aklis, ST, M.Eng.

Pembimbing Pendamping

(4)

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas akhir ini disahkan oleh dewan penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada :

Dipersiapkan oleh :

Nama : Nurhasan Ma’rup

NIM : D200130002

Disahkan pada :

Hari : ... Tanggal : ... Dewan Penguji :

1. Nur aklis, ST, M.Eng. 1. ...

2. Sartono Putro, Ir, MT. 2. ...

3. Patna Partono, ST, MT. 3. ...

(5)

v

RINGKASAN

Bahan bakar fosil adalah termasuk bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui (non renewable). Jumlah konsumsi bahan bakar fosil baik minyak bumi, gas alam, ataupun batu bara di Indonesia kian tahun kian meningkat. Biomassa sekam padi merupakan energi yang dapat diperbaharui dan sangat potensial di Indonesia. Melalui gasifikasi, sekam padi dibakar dengan oksigen terbatas untuk menghasilkan syngas yang mempan terbakar. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan udara terhadap temperatur pembakaran, temperatur pendidihan air, nyala efektif dan efisiensi thermal tungku.

Pada penelitian ini diawali dengan memodifikasi saluran udara pada reaktor, kemudian suplai udara dari blower divariasikan kecepatannya,

ukuran reaktor berdiameter 170 mm. Kecepatan udara yang digunakan adalah 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s, kemudian diukur temperatur pembakaran dan temperatur pendidihan air tiap 0.5 menit.

Hasil penelitian menunjukkan variasi kecepatan udara sangat berpengaruh terhadap temperatur pembakaran, temperatur pendidihan air, nyala efektif serta efisiensi thermal tungku yang dihasilkan. Kecepatan udara 4.5 m/s temperatur pembakaran tertinggi sebesar 870.67C, temperatur pendidihan air selama 3.5 menit, nyala efektif selama 15 menit dan efisiensi tungku sebesar 5.64%. Kecepatan udara 5.5 m/s temperatur pembakaran tertinggi sebesar 878.67C, temperatur pendidihan air selama 3 menit, nyala efektif selama 12.5 menit dan efisiensi tungku sebesar 6.19%. Kecepatan udara 6.5 m/s temperatur pembakaran tertinggi sebesar 933.33C, temperatur pendidihan air selama 2.5 menit, nyala efektif selama 10 menit dan efisiensi tungku sebesar 6.36%.

Kata Kunci : Gasifikasi, sekam padi, kecepatan udara, crossdraft

(6)

vi

ABSTRACTION

Fossil fuels including fuel is exhaustible (non-renewable). Total consumption of fossil fuels either petroleum, natural gas, or coal in Indonesia is increasing year. Rice husk biomass is a renewable energy and great potential in Indonesia. Through gasification, burned rice husk with limited oxygen to produce syngas that is susceptible to burn. This study aims to determine the effect of air speed variation of the temperature of combustion, the temperature of boiling water, effective flame and thermal efficiency of the furnace.

In this study begins by modifying the airways in the reactor, then the supply of air from the blower to vary the speed, the size of the reactor diameter of 170 mm. Air speed used was 4.5 m / s, 5.5 m / s and 6.5 m / s, then measured the temperature of combustion and the temperature of boiling water every 0.5 minutes.

The results showed variations in airspeed affects the combustion temperature, the temperature of boiling water, effective flame and furnace thermal efficiencies generated. Air velocity 4.5 m / s for 870.67C highest combustion temperature, the temperature of boiling water for 3.5 minutes, effective flame for 15 minutes and at 5.64% furnace efficiency. Air velocity 5.5 m / s for 878.67C highest combustion temperature, the temperature of boiling water for 3 minutes, the flame effective for 12.5 minutes and the efficiency of the furnace at 6.19%. Air velocity of 6.5 m / s for 933.33C highest combustion temperature, the temperature of boiling water for 2.5 minutes, effective flame for 10 minutes and at 6.36% furnace efficiency.

(7)

vii

MOTTO

‘Keberhasilan akan kita raih apabila kita selalu bersungguh – sungguh dan

berusaha dalam segala hal disertai dengan selalu berdoa kepada Allah SWT”

(Penulis)

“Orang – orang yang sukses teah belajar membuat diri mereka melakukan

hal yang harus dikerjakan ketika hal itu memang harus dikerjakan, entah

mereka meyakini atau tidak.“

(Aldus Huxley)

“Musuh yang paling berbahaya diatas dunia ini adalah penakut dan bimbang.

Teman yang paling setia, hanyalah keberanian dan keyakinan yang teguh.”

(8)

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul “Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Performa

Crossdraft Gasifier Dengan Bahan Bakar Sekam Padi” dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk penulis pada kesempatan ini

dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar – besarnya kepada :

1. Bapak Nur aklis, ST, M.Eng. selaku pembimbing utama yang telah

memberikan dukungan serta arahan dalam penulisan laporan tugas akhir ini.

(10)

x

5. Seluruh teman – teman Teknik Mesin yang telah membantu proses pengerjaan tugas akhir ini.

6. Yulinda Wahyuningtyas, S.Pd yang telah membantu proses pengerjaan

tugas akhir ini.

7. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan tugas akhir ini.

Penulis menyatakan bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca

akan penulis terima dengan senang hari.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb

(11)

xi DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... ...._i

HALAMAN KEASLIAN SKRIPSI ...ii

HALAMAN PERSETUJUAN ...iii

(12)

xii

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 26

3.1 Metode Penelitian ... ₂₆

4.1 Temperatur Pembakaran ... 38

4.1.1 Temperatur pembakaran dengan kecepatan udara 4.5 m/s ... 39

4.1.4 Perbandingan temperatur rata – rata pembakaran pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ... 42

4.1.5 Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ... ₄₃

4.2 Temperatur Air ... ₄₄

4.2.1 Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara 4.5 m/s ... ₄₅

4.2.2 Temperatur pendidihan air dengan kecepatan udara 5.5 m/s ... 46

(13)

xiii

4.2.4 Perbandingan temperatur pendidihan air pada

kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ... 48

4.2.5 Efisiensi thermal tungku pada kecepatan udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ... ₆₀

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... ₆₁

5.1 Kesimpulan ... ₆₁

5.2 Saran ... 63 DAFTAR PUSTAKA

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 26

Gambar 3.2 Instalasi Penelitian ... 28

Gambar 3.3 Reaktor Pembakaran ... 29

Gambar 3.4 Detail Fuel Chamber ... 30

Gambar 3.5 Burner ... 30

Gambar 3.6 Detail Burner ... 31

Gambar 3.7 Blower ... 32

Gambar 3.8 Termocouple Reader ... 32

Gambar 3.9 Anemometer Digital ... 33

Gambar 3.10 Timbangan Analog ... 34

Gambar 3.11 Stopwatch ... 35

Gambar 3.12 Kran ... 35

Gambar 3.13 Thermometer Air Raksa ... 36

Gambar 3.14 Sekam Padi ... 36

Gambar 4.1 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 4.5 m/s ... 39

Gambar 4.2 Hubungan antara temperatur pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 5.5 m/s ... 40

(15)

xv

udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ... 42 Gambar 4.5 Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 4.5 m/s,

5.5 m/s dan 6.5 m/s ... 43 Gambar 4.6 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu

pada kecepatan Udara 4.5 m/s ... 45 Gambar 4.7 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu

pada kecepatan udara 5.5 m/s ... 46 Gambar 4.8 Hubungan antara temperatur pendidihan air dengan waktu

pada kecepatan udara 6.5 m/s ... 47 Gambar 4.9 Perbandingan temperatur pendidihan air pada kecepatan

udara 4.5 m/s, 5.5 m/s dan 6.5 m/s ... 48 Gambar 4.10 Perbandingan efisiensi thermal tungku pada kecepatan

(16)

xvi

DAFTAR TABEL