[F] PERCOBAAN MUFFLE FURNACE Alena Juliana (K1C022037)
Asisten: Steven Dyella Byennardsi Tanggal Percobaan: 13/05/2024 PAF15314 - Praktikum Fisika Eksperimen
Laboratorium Fisika Inti dan Material – Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Unsoed
Abstrak
Furnace adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk memanaskan bahan serta mengubah bentuknya (misalnya rolling/penggulungan, penempaan) atau merubah sifatsifatnya (perlakuan panas).
Furnace memiliki sumber bahan bakar berbentuk padat, cair, gas atau energi listrik yang diterapkan melalui pemanasan resistansi (induktif). Tujuan dari percobaan ini diantaranya untuk mengetahui pengertian dan fungsi muffle furnace, mengetahui bagian bagian dan cara penggunaan muffle furnace serta untuk mengetahui cara perawatan muffle furnace. Metode pemanasan dalam muffle furnace digunakan untuk menghilangkan komponen organik dari sampel, sehingga meninggalkan komponen anorganik seperti abu. Sampel dimasukkan ke dalam muffle furnace dan dipanaskan pada suhu tinggi selama periode waktu tertentu. Percobaan ini penting untuk memahami komposisi mineral.
Kata kunci: Furnace, Muffle Furnace, . 1. PENDAHULUAN
Furnace adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk memanaskan bahan serta
mengubah bentuknya (misalnya
rolling/penggulungan, penempaan) atau merubah sifat-sifatnya (perlakuan panas).
Biasa disebut juga sebagai oven atau kiln.
Transfer energi pada tungku terjadi dalam tahapan pembangkitan energi panas oleh element heater yang energinya disuplai dari energi listrik. Dimana dalam hal ini terjadi perubahan energi listrik menjadi energi panas. Heater yang digunakan bervariasi mulai dari kapasitas pemanasan 300°C – 1800°C. Logam besi dan baja memiliki sifat yang kuat dan ulet, karena sifatnya yang demikian itu maka sangat cocok digunakan sebagai bahan konstruksi-konstruksi mesin.
Untuk mendapatkan sifat-sifat logam yang dikehendaki, kita bisa menggunakan metoda
perlakuan panas (Heat Treatment). Pada metoda ini spesimen uji dipanaskan terlebih dahulu pada suhu pemanasan tertentu hingga mencapai titik trekristalisasinya, kemudian di dinginkan secara perlahan ataupun dengan menggunakan media pendingin air, oli, dan udara. Quenching, Annealling, Normalizing merupakan aplikasi dari proses perlakuan panas (Heat Treatment) [1].
Untuk memanaskan logam dibutuhkan suatu alat yang disebut tungku, tungku dilihat dari segi energi panas yang ditransfernya terbagi kedalam dua kelompok, yaitu tungku yang memanfaatkan energi panas yang dihasilkan dari proses pembakaran gas, dan tungku yang menghasilkan panas yang memanfaatkan listrik sebagai sumber energinya (tungku induksi). Tungku listrik merupakan tungku untuk perlakuan panas yang sangat populer penggunaannya saat ini, karena tungku jenis ini sangat efisien dan ramah lingkungan. Karena hal itu maka dibuatlah tungku pemanas jenis Muffle Furnace bertemperatur maksimal 1200°C [2].
Gambar 1. Furnace
Prinsip kerja dari dari furnace listrik adalah memanaskan bahan sampel dengan memasukkan dalam ruang pemanas. Panas pada termokopel berasal dari filament yang diberi tegangan sehingga akan menimbulkan panas. Filament yang biasa digunakan terbuat dari nikel karena memiliki titik leleh tinggi. Panas akan merambat secara radiasi menuju sampel.
Beberapa furnace memiliki control waktu yang dimanfaatkan untuk mengubah suhu pemanasan secara otomatis. Dinding bagian dalam furnace didesain tahan terhadap suhu tinggi dengan menggunakan bahan alumina. Di bagian dalam furnace terdapat sensor suhu berupa termokopel.
Termokopel adalah perangkat yang terdiri
Laporan Praktikum – Laboratorium Fisika Inti dan Material – FMIPA Unsoed 1
dari dua konduktor yang berbeda (biasanya paduan logam) yang menghasilkan tegangan, sebanding dengan perbedaan suhu antara kedua ujung konduktor.
Termokopel banyak digunakan sebagai jenis sensor suhu untuk pengukuran dan kontrol serta dapat juga digunakan untuk mengubah gradien temperatur menjadi listrik. Termokopel biasanya memakai suhu standar untuk suhu referensi 0 derajat Celcius [3].
Pada electric furnace yang menggunakan 3 fasa, lapisan dinding furnace yang digunakan meliputi semen tahan api, bata tahan api, dan glasswoll. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju perpindahan panas cukup besar sehingga waktu untuk mencapai suhu maksimal relative singkat. Simulasi numerik perpindahan panas pada dinding furnace lapis banyak yang berongga udara dengan metode beda hingga terjadi penurunan temperatur dinding luar yang dipengaruhi oleh variasi material hot face lining dikarenakan perbedaan konduktifitas termal pada masingmasing jenis material.
Terjadi kenaikan temperatur dinding luar yang dipengaruhi oleh variasi material refraktori dikarenakan perbedaan konduktifitas termal pada masing-masing jenis material serta terjadinya penurunan temperatur dinding luar yang dipengaruhi oleh variasi ketebalan material isolasi karena semakin tebal material isolasi akan semakin rendah pula temperatur dinding luar pada furnace [4].
Muffle Furnace adalah perangkat yang melepaskan energi sebagai panas baik dengan membakar bahan bakar atau listrik untuk digunakan dalam menaikkan suhu biomaterial untuk tujuan transformasi atau produksi bahan baru. Muffle Furnace yang dipanaskan dengan listrik digunakan di tempat yang menawarkan perbaikan yang tidak selalu dapat dicapai diukur dalam hal biaya bahan bakar. Muffle Furnace dapat digunakan untuk membantu secara luas berbagai reaksi kimia, atau dalam beberapa kasus pada dasarnya untuk proses fisik. Hal ini biasanya digunakan untuk membuat pelapis enamel, pengerjaan kaca, memanaskan produk keramik, anil, penyolderan, analisis, tempering, penguraian, pemanggangan, pengerasan, oksidasi, reduksi, pembakaran dan pemanasan awal[5].
2. METODOLOGI 2.1 ALAT DAN BAHAN
TABEL 2-1 ALATDAN BAHANYANG DIGUNAKAN
NO ALAT BAHAN
1. Satu set alat muffle-furnace
Tepung Maizena 2. Timbangan
digital Ohauss model TP2KS
Tepung Talas
3. Dinding Furnace dan Insulation
Tepung Tapioka 4. Burner
5. Cawan
Keramik/Cawan pengabuan 6. Tubes
2.2 PROSEDUR KERJA
Laporan Praktikum – Laboratorium Fisika Inti dan Material – FMIPA Unsoed 2
Alat dan bahan:
1. Satu set alat muffle- furnace
2. Timbangan digital Ohauss model TP2KS 3. Dinding Furnace dan Insulation
4. Burner
5. Cawan Keramik/Cawan pengabuan
6. Tubes
7. Tepung Maizena 8. Tepung Talas 9. Tepung Tapioka
Mulai
Menyiapkan alat dan bahan yang digunakan untuk praktikum
Menimbang tepung maizena dengan menggunakan neraca digital hingga kurang lebih
15gram Ohauss
Menaruh tepung maizena pada cawan keramik anti pecah saat
terkena panas
3.
Hasil dan Analisis
3.1 DATA PRAKTIKUMTABEL 3-1 PELAKSANAANPRAKTIKUM
Lokasi Laboratorium Terpadu Universitas Jenderal Soedirman
hari/
tgl:
Senin
13 Mei 2024
jam: 08.00-09.30 WIB
TABEL 3-2 DATAHASIL MUFFLEFURNACE
Suhu Furnace : 100°C Waktu Furnace : 7-8 Menit
No. Nama
Sampel Massa
Awal (Gram)
Massa Akhir (Gram)
1 Tepung
Maizena 1.0122 0,8821 2 Tepung
Talas
1.0754 0,9453
3 Tepung Tapioka
1.0404 0,9128
3.2 PEMBAHASAN
Percobaan Furnace adalah percobaan dimana sample dipanaskan dalam tungku atau didalam alat yang salah satu alat yang di gunakan ialah Muffle Furnace. Percobaan Furnace diawali dengan menimbang sampel atau bahan. Sampel atau bahann yang dignakan ialah tepung Talas dan Tepung Maizena,masing – masing sampel ini di timbang menggunakan Timbangan Ohaus digital model TP2KS hingga di dapat massa awal masing – masing sampel dengan berat 15 gram. Proses selanjutnya dalam praktikum Furnace yaitu dengan memindahkan sampel yang sudah di timbang ke dalam cawan keramik atau cawan pengabuan,dan selanjutnya di masukan ke mesin Furnace dengan suhu awal 100 °C,namun sebelum proses Furnace dimulai, kita harus memprogram terleboh dahulu mesin Furnace. Mesin Furnace di program sesuai kebutuhan,dan di akhir program bisa di tambahkan nama program yang kita buat.
Sampel di Furnace selama 7-8 menit, dalam proses Furnace tersebut akan ada perpindahan suhu panas,suhu panas tersebut berpindah dari mesin furnace ke cawan
Laporan Praktikum – Laboratorium Fisika Inti dan Material – FMIPA Unsoed 3
Memasukkan cawan yang berisi kedua bahan ke dalam furnace
lalu tutup pintu furnace
Tekan tombol power untuk menyalakan dan tekan tombol menu untuk enter program dan
beri nama program
Mengatur suhu (TA) dan waktu (Time) sesuai kebutuhan. Tekan
tombol kembali dan simpan program
Selesai
Memilih tombol menu dan pilih program, kemudian tekan tombol
start untuk memulai program
Menunggu sample yang sedang difurnace dengan waktu 7-8 menit
hingga suhu yang tertera di furnace turun atau di bawah 100
derajat celcius
Menimbang kembali bahanyang sudah dikeluarkan dari furnace, dan catat selisih berat awal dan
berat akhir
keramik atau cawan pengabuan lalu ke sampel. Proses perpindahan panas pada furnace terjadi antara fluida yang dipanasi dengan panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar.
Pada furnace digunakan 3 bahan berbeda seperti tepung tapioca, tepung talas, dan tepung maizena. Hal itu dilakukan untuk memenuhi kebutuhan spesifik dalam proses pemanasan dan pengolahan material. Dengan 3 bahan tersebut juga kita dapat mengetahui apakah ada perbedaan mineral dari ketiganya. Dengan menggunakan kombinasi tiga bahan tersebut, furnce dapat beroperasi secara efektif dan efisien dalam memanaskan material dengan suhu yang tinggi.
Faktor – faktor yang mempengaruhi proses Furnace antra lain; Temperatur,suhu yang tepat diperlukan untuk mencapai hasil yang diinginkan dalam proses pemanasan, peleburan, atau pengolahan lainnya. Suhu yang terlalu tinggi maupun terlalu rendah akan mempengaruhi warna sampel dan massa akhir sampel. Waktu tahanan atau dwell time di dalam furnace sangat penting.
Durasi yang tepat dalam proses pemanasan atau peleburan dapat memengaruhi kualitas akhir dari bahan yang diproses. Waktu yang di sarankan untuk digunakan hanya 200 °C sampai 1200 °C. Komposisi Gas,komposisi atmosfer gas di dalam furnace dapat memengaruhi proses secara signifikan. Gas- gas tertentu dapat digunakan untuk mengontrol oksidasi, reduksi, atau sifat-sifat termal bahan yang diproses. Tekanan atmosfer di dalam furnace juga dapat memengaruhi perpindahan panas dan reaksi kimia yang terjadi selama proses. Pengaturan tekanan yang tepat bisa diperlukan untuk mengoptimalkan hasil proses. Kecepatan aliran gas atau bahan di dalam furnace dapat memengaruhi distribusi panas dan distribusi komponen dalam proses tertentu.
Hasil dari praktikum eksperimen acara ini mendapatkan 3 data berbeda dari setiap bahan seperti tepung Maizena memiliki massa awal 1.0122gram dan massa akhir 0,8821gram. Tepung Talas memiliki massa awal 1.0754gram dan massa akhir 0,9453gram. Tepung Tapioka memiliki massa awal 1.0404gram dan massa akhir 0,9128gram.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan praktikum yang sudah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1. Muffle furnace (Tanur) adalah suatu alat sejenis oven, berupa ruangan denganpenyekat termal
yang dapat dipanaskan hingga mencapai suhu tertentu. Muffle furnace dirancang untuk memanaskan sampel pada suhu tinggi di bawah kondisi yang terkontrol. Fungsinya adalah untuk menghilangkan komponen organik dari sampel dan
meninggalkan komponen
anorganik seperti abu atau mineral. laboratorium untuk proses pemanasan pda suhu tinggi dengan akurasi dan konsistensi.
2. Bagian dari Muffle-furnace yaitu;
Tungku, draft, sampling conection, cerobong,soot blower, dinding furnace dan insulation, tubes serta burner. Cara penggunaannya dimulai dengan menyiapkan furnace, mengatur suhu sesuai kebutuhan, menempatkan sampel di dalam kabin/ruang refraktori dengan hati-hati, dan membiarkan sampel dipanaskan sesuai waktu yang ditentukan sebelum
mematikan furnace dan
mengambil sampel setelah mendingin.
3. Cara merawat Muffle-furnace antara lain: a. Periksa status elemen pemanas tungku setiap bulan,membersihkan lapisan oksida pada elemen pemanas. Jika ada elemen pemanas yang ditemukan aus atau rusak, itu harus segera diganti. b. Setelah setiap penggunaan, tungku tungku muffle harus dibersihkan untuk menjaga tungku tetap bersih dan rapi. Untuk menghindari benda logam yang tersisa di tungku, fenomena hubung singkat terjadi ketika tungku listrik bekerja. c.
Selalu periksa apakah koneksi sirkuit bagian koneksi sistem sirkuit dalam kondisi baik. Jika ditemukan bahwa sirkuit menua atau mengelupas, itu harus segera diganti. d. Platform pengangkat hidrolik tungku muffle juga harus diisi secara teratur dengan minyak dan pelumas, sehingga tidak bisa berkarat dan macet. e. Jangan menaruh logam maupun kaca yang akan meleleh pada suhu tinggi langsung ke dalam tungku untuk perawatan pemanasan
Daftar Pustaka
4
[1] Rizal. (2016).Pembuatan Tungku Pemanas(Muffle Furnace) Kapasitas 1200°C. Diakses Kamis, 30 Mei 2024 pada pukul 18:00.
[2] Jenkins Mullinger. (2018).
Industrial and Process Furnaces.
[3] Indra,dkk. (2009). Temperature pada Plant Eletric Furnace
Menggunakan Sensor
Thermocouple dengan Metode Fuzzy. Universitas Diponegoro.
[4] Sindy,dkk. (2021). Analisis Heat Transfer Pada Electric Furnace 3 Fasa. Jurnal Materi Mesin Nusantara.
[5] George, J. R. (2006). Electric furnaces and ovens. In Eugene, A., Theodore, B., and Ali, S. (Eds), Mark’s Standard Handbook for Mechanical Engineers (eleventh edition). McGrawHill professional.
pp 52-54.
LAMPIRAN
Laporan Praktikum – Laboratorium Fisika Inti dan Material – FMIPA Unsoed 5
