4 pengaruh ketinggian lubang udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap unjuk kerjanya

9
Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Mulyanto, Mirmanto, Athar: Pengaruh ketinggian lubang p. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap 22 PENGARUH KETINGGIAN LUBANG UDARA PADA TUNGKU PEMBAKARAN BIOMASSA TERHADAP UNJUK KERJANYA Arif Mulyanto*, Mirmanto, Muhammad Athar Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mataram, Jln. Majapahit No.62 Mataram Nusa Tenggara Barat Kode Pos: 83125, Telp. (0370) 636087; 636126; ext 128 Fax (0370) 636087 *Email: [email protected] ABSTRACT Alternative energies, e.g. biomassa, can be utilized using combustion processes in a stove. Nevertheless, traditional stoves that are available in the market or have been used by the community for years are not effective and efficient. One thing that may affect their efficiency and effectiveness is a distance between the combustion chamber and air hole. Therefore, this research investigates experimentally the effect of the distance.The tested stoves had identical combustion room and air hole diameters, but the distance between the combustion chamber and air hole was varied 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm. The combustion chamber diameter was 13 cm and the top diameter of the stove was 19 cm. The fuel employed was coconut shell with various size of 2-4 cm and 5-10 cm. One traditional stove was also tested as a comparison. The test were conducted by heating the water in a 18 cm diameter pan from the ambient temperature to the boiling temperature (100 0 C). Investigated parameters showing the stove performance were boiling time, FCR, heat input, heat output, heat losses and efficiency.The results show that the fastest boiling time (472 s) and the highest FCR (0,9407 Kg/h) were resulted in the stove with the air hole distance of 40 cm and coconut shell size of 5-10 cm. In this stove, the highest heat input, heat output, heat losses occurred too. On the other hand, the highest efficiency (15,62 %) was achieved in the stove with the air hole distance of 10 cm. Keywords: stove, air hole distance, fuel size, FCR, boiling time, efficiency PENDAHULUAN Tingkat pemakaian bahan bakar fosil didunia semakin meningkat seiring meningkatnya populasi manusia dan meningkatnya laju industrialisasi, apabila konsumsi bahan bakar ini tidak dibatasi maka krisis bahan bakar minyak (BBM) tinggal menunggu waktu. Pengurangan konsumsi bahan bakar fosil sesuai dengan blue print pengelolaan energi nasional 2005-2025, kebijakan indonesia memilki sasaran salah satunya adalah meningkatkan energi terbarukan (penggunaan energi bomassa) menjadi 15 % dari total pemakaian sumber energi (Risenggara, 2008 dalam Utami 2008). Salah satu bentuk energi alternatif yang jumlahnya melimpah dengan kandungan energi yang besar adalah biomasssa. Hampir 2 milyar penduduk negara berkembang termasuk indonesia terutama yang bermukim dipedesaan sudah sejak lama mengandalkan bahan bakar biomassa dan teknologi tradisional untuk kepentingan memasak dan pemanasan. Biomassa yang sering digunakan antara lain kayu bakar, batok kelapa, serbuk gergaji, ampas tebu, sekam padi dll (Kumaradasa et al, 1999 dalam suhandi dkk, 2013). Untuk mengkonversi energi yang terkandung dalam biomassa digunakan tungku pembakaran lansung, kemudian panas yang dihasilkan digunakan untuk keperluan memasak. Desain tungku yang digunakan oleh masyarakat masih sangat sederhana sehingga efisiensi pembakaran masih sangat rendah (Robith, 2004 dalam Budianto dkk, 2014). Desain tungku yang baik adalah menciptakan pembakaran yang sempurna, ruang pembakaran pada tungku harus memperhatikan pola aliran yang terbentuk ketika fluida (udara, gas, dan hasil pembakaran) melalui unggun kayu bakar. Selain itu bentuk geometri ruang bakar, lubang pemasukan aliran udara juga sangat mempengaruhi pola aliran yang dihasilkan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk Mengetahui pengaruh variasi ketinggian lubang udara dan variasi ukuran bahan bakar terhadap karakteristik dari tungku pembakaran biomassa Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat memberikan informasi tentang penggunaan bahan bakar alternatif serta perbaikan bentuk desain dari tungku pembakaran tradisional. Hasil penelitian Maulana (2009) menunjukkan bahwa efisiensi paling baik dihasilkan dengan perlakuan diberi satu lubang pemasukan udara, nyala api yang efektif dipengaruhi oleh aliran udara pada tungku sekam yang ber sumber dari udara

Upload: mirmanto

Post on 15-Apr-2017

78 views

Category:

Engineering


9 download

TRANSCRIPT

Page 1: 4 pengaruh ketinggian lubang udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap unjuk kerjanya

Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Mulyanto, Mirmanto, Athar: Pengaruh ketinggian lubangp. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap

22

PENGARUH KETINGGIAN LUBANG UDARA PADA TUNGKUPEMBAKARAN BIOMASSA TERHADAP UNJUK KERJANYA

Arif Mulyanto*, Mirmanto, Muhammad AtharTeknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mataram, Jln. Majapahit No.62 Mataram Nusa

Tenggara Barat Kode Pos: 83125, Telp. (0370) 636087; 636126; ext 128 Fax (0370) 636087*Email: [email protected]

ABSTRACTAlternative energies, e.g. biomassa, can be utilized using combustion processes in a

stove. Nevertheless, traditional stoves that are available in the market or have been used by thecommunity for years are not effective and efficient. One thing that may affect their efficiency andeffectiveness is a distance between the combustion chamber and air hole. Therefore, thisresearch investigates experimentally the effect of the distance.The tested stoves had identicalcombustion room and air hole diameters, but the distance between the combustion chamberand air hole was varied 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm. The combustion chamber diameter was13 cm and the top diameter of the stove was 19 cm. The fuel employed was coconut shell withvarious size of 2-4 cm and 5-10 cm. One traditional stove was also tested as a comparison. Thetest were conducted by heating the water in a 18 cm diameter pan from the ambienttemperature to the boiling temperature (1000C). Investigated parameters showing the stoveperformance were boiling time, FCR, heat input, heat output, heat losses and efficiency.Theresults show that the fastest boiling time (472 s) and the highest FCR (0,9407 Kg/h) wereresulted in the stove with the air hole distance of 40 cm and coconut shell size of 5-10 cm. Inthis stove, the highest heat input, heat output, heat losses occurred too. On the other hand, thehighest efficiency (15,62 %) was achieved in the stove with the air hole distance of 10 cm.

Keywords: stove, air hole distance, fuel size, FCR, boiling time, efficiency

PENDAHULUANTingkat pemakaian bahan bakar fosil

didunia semakin meningkat seiringmeningkatnya populasi manusia danmeningkatnya laju industrialisasi, apabilakonsumsi bahan bakar ini tidak dibatasi makakrisis bahan bakar minyak (BBM) tinggalmenunggu waktu. Pengurangan konsumsibahan bakar fosil sesuai dengan blue printpengelolaan energi nasional 2005-2025,kebijakan indonesia memilki sasaran salahsatunya adalah meningkatkan energiterbarukan (penggunaan energi bomassa)menjadi 15 % dari total pemakaian sumberenergi (Risenggara, 2008 dalam Utami 2008).

Salah satu bentuk energi alternatif yangjumlahnya melimpah dengan kandunganenergi yang besar adalah biomasssa. Hampir2 milyar penduduk negara berkembangtermasuk indonesia terutama yang bermukimdipedesaan sudah sejak lama mengandalkanbahan bakar biomassa dan teknologitradisional untuk kepentingan memasak danpemanasan. Biomassa yang sering digunakanantara lain kayu bakar, batok kelapa, serbukgergaji, ampas tebu, sekam padi dll(Kumaradasa et al, 1999 dalam suhandi dkk,2013).

Untuk mengkonversi energi yangterkandung dalam biomassa digunakantungku pembakaran lansung, kemudian panas

yang dihasilkan digunakan untuk keperluanmemasak. Desain tungku yang digunakanoleh masyarakat masih sangat sederhanasehingga efisiensi pembakaran masih sangatrendah (Robith, 2004 dalam Budianto dkk,2014). Desain tungku yang baik adalahmenciptakan pembakaran yang sempurna,ruang pembakaran pada tungku harusmemperhatikan pola aliran yang terbentukketika fluida (udara, gas, dan hasilpembakaran) melalui unggun kayu bakar.Selain itu bentuk geometri ruang bakar,lubang pemasukan aliran udara juga sangatmempengaruhi pola aliran yang dihasilkan.

Tujuan dari penelitian ini adalah untukMengetahui pengaruh variasi ketinggianlubang udara dan variasi ukuran bahan bakarterhadap karakteristik dari tungkupembakaran biomassa

Manfaat yang diharapkan dari penelitian iniadalah dapat memberikan informasi tentangpenggunaan bahan bakar alternatif sertaperbaikan bentuk desain dari tungkupembakaran tradisional.

Hasil penelitian Maulana (2009)menunjukkan bahwa efisiensi paling baikdihasilkan dengan perlakuan diberi satulubang pemasukan udara, nyala api yangefektif dipengaruhi oleh aliran udara padatungku sekam yang ber sumber dari udara

Page 2: 4 pengaruh ketinggian lubang udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap unjuk kerjanya

Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Mulyanto, Mirmanto, Athar: Pengaruh ketinggian lubangp. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap

23

yang terperangkap pada badan kompor.Celah udara yang dibuka luas pada prosespembakaran dapat mempercepat prosspembakaran dan efisiensi waktu pendidihanair dapat optimal, karena dengan celah yangterbuka luas, udara dan oksigen masuk danbereaksi dengan bara api sehinggamempercepat laju pembakaran (Widiarto,2012).

Dalam penelitian yang dilakukan olehBarlin dan Nainggolan (2012) tentang studiperforma tungku pembakaran biomassaberbahan bakar limbah sekam padi. Efisiensitermal tungku pembakaran pada masing-masing laju aliran udara primer tersebutadalah 12,364 %, 11,402 %, 11,402 %,11,402 %, 6,123 %, 5,643 %, 4,204 % atauberkisar antara 4,204 % sampai 12,364 %.Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkanbahwa semakin tinggi laju aliran udara primer,maka efisiensi termal akan semakin menurun.Waktu operasi tungku pembakaran tertinggimencapai 17 menit 54 detik pada kecepatanaliran udara primer 1300 fpm (6,604 m/s).

Penelitian vidian (2012) menunjukkanbahwa membesarnya laju alir udara padatungku menyebabkan suhu dalam reaktormeningkat. Hal ini disebabkan karena padalaju alir volume udara yang tinggi, makapenetrasi udara ke unggun tempurung lebihbesar jika dibandingkan laju alir volume udarayang rendah. Bertambahnya suplai udaramaka jumlah oksigen yang dipergunakanuntuk pembakaran pada daerah oksidasi jugasemakin meningkat. Semakin besar laju alirudara, maka suhu api yang dihasilkansemakin meningkat, sehingga mengakibatkanjumlah gas mampu bakar akan meningkat.Meningkatnya jumlah gas mampu bakar tentuakan meningkatkan jumlah panas yangdilepaskan pada saat pembakaran gas.

Biomassa adalah bahan organik yangdihasilkan melalui proses fotosintetik, baikberupa produk maupun buangan. Contohbiomassa antara lain adalah tanaman,pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian,limbah hutan, tinja dan kotoran ternak. Selaindigunakan untuk tujuan primer serat, bahanpangan, pakan ternak, miyak nabati, bahanbangunan dan sebagainya, biomassa jugadigunakan sebagai sumber energi (bahanbakar)

Tempurung kelapa merupakan bagiandari buah kelapa yang fungsinya secarabiologis adalah pelindung inti buah danterletak di bagian sebelah dalam sabutdengan ketebalan berkisar antara 2-6 mm.

Tempurung kelapa dikategorikan sebagaikayu keras tetapi mempunyai kadar ligninyang lebih tinggi dan kadar selulosa lebihrendah dengan kadar air sekitar 6-9 %(Pranata, 2007).

Pemanfaatan tempurung kelapa dapatdilakukan secara langsung sebagai bahanbakar dengan mengkonversi melaluipembakaran sehingga menghasilkan panas.Penggunaan biomassa tempurung kelapasebagai bahan bakar perlu disertai denganpengadaan tungku yang harus disesuaikandengan kebutuhan masyarakat.

Tungku merupakan alat yangdigunakan untuk mengkonversi energipotensial biomassa menjadi energi panas.Untuk memperoleh efisiensi pembakaranyang baik dari sebuah tungku, desain teknistungku harus diperhatikan. Tungkumerupakan salah satu komponen dalamproses pengolahan makanan yang dapatmeningkatkan kesejahteraan masyarakat,baik dalam skala institusional, industri kecilmaupun rumah tangga (Arisanti, 2001 dalamMulyono 2009). Tungku masak di Indonesiadibuat dari berbagai jenis material seperti:tanah liat, batu cadas, batu bata-semen sertatungku cetak dengan sistem cor.

METODE PENELITIANDalam penelitian ini dilakukan di

workshop fakultas teknik, Universitasmataram dengan menggunakan tungku yangterdiri dari ruang bakar berdiameter 13 cm,diameter bagian atas tungku 19 cm, tinggiruang bakar 15 cm, diameter lubang udara 5cm dengan variasi ketinggian jarak lubangudara dan ruang bakar yaitu 10 cm, 20 cm, 30cm, dan 40 cm (gambar 1). Alat yangdigunakan meliputi tungku biomassa, panciberdiameter 18 cm, termometer air raksa,termometer digital merk krisbow tipe K,timbangan digital merk CHAMMRY kapasitas5 Kg dengan ketelitian 1 gram, stopwatch,anemometer merk krisbow tipe a15 denganketelitian 0,01 m/s, dan korek api. Bahanpenelitian adalah biomassa tempurung kelapadengan variasi panjang 2-4 cm, dan 5-10 cm,air, dan minyak tanah.Pembuatan tungku dilakukan di desa PenujakKecamatan Praya Barat, Kabupaten LombokTengah. Adapun prosedur penelitianya adalah:a. Tungku biomassa dalam kondisi siap

digunakan untuk pengujian performatungku.

Page 3: 4 pengaruh ketinggian lubang udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap unjuk kerjanya

Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Mulyanto, Mirmanto, Athar: Pengaruh ketinggian lubangp. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap

24

b. Bahan bakar biomassa yang akandigunakan tersedia dalam jumlah yangcukup untuk memenuhi prosespembakaran selama proses pengujiantungku.

c. Bahan bakar biomassa yang digunakandalam kondisi kering.

d. Alat uji seperti timbangan, stopwatch,thermometer. anemometer sudah dalamkondisi siap digunakan.

e. Timbang berat biomassa yang diisikankedalam ruang bakar .

f. Siapkan air (1 Liter = 0,9964 Kg) yangakan dididihkan pada tungku dansebelumnya temperatur awal air diukurdan timbang berat air tersebut.

g. Biomassa dalam ruang bakar dibakarmenggunakan minyak tanah (10 gr = 0,01Kg) sebagai pemicu.

h. Panci yang berisi air diletakkan diatasruang bakar dan catat waktu ketika pancidiletakkan diatas ruang bakar.

i. Tunggu air sampai mendidih dan catatwaktu yang dibutuhkan sampai airmendidih. Catat juga waktu dalam selangwaktu satu menit sampai titik didih dicapai.

j. Dengan cara yang sama (e sampai i) utukpengujian ketinggian lubang udara 20 cm,30 cm, dan 40 cm.

Parameter pengujianWater Boiling Test (WBT) adalah

metode pengujian yang digunakan untukmengetahui kinerja suatu tungku dalam skalalaboratorium, dimana kondisi iklim, bahanbakar (kelembaban, spesies, bentuk), jenisalat masak, pemasak termasuk caramengoperasikan tungku dipertahankan samadi sepanjang pengujian.

a. Boiling Time adalah waktu yangdibutuhkan untuk memanaskan air padapanci atau ketel, yaitu dihitung mulai darimeletakkan panci pada burner sampai airmendidih pada suhu 100 0C.

b. Fuel Comsumtion Rate (FCR) adalahperbandingan antara jumlah bahan bakaryang terpakai dengan waktu yangdibutuhkan untuk memanaskan air.

t

mFCR bt (1)

akabt mmm (2)

Dengan FCR adalah fuel Comsumption Rate,(kg/jam), mbt sebagai massa bahan bakarterpakai (Kg), ma adalah massa bahan bakarawal (Kg), mak merupakan massa bahanbakar akhir (Kg), t adalah waktu untukmendidihkan air (jam).

Page 4: 4 pengaruh ketinggian lubang udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap unjuk kerjanya

Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Mulyanto, Mirmanto, Athar: Pengaruh ketinggian lubangp. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap

25

c. Daya bersih (Pout) adalah perbandinganantara energi yang digunakan untukmemanaskan air dengan lama waktu yangdibutuhkan untuk mencapai titik didih.

t

TTcMP ifpw

out

(3)

Dengan Pout adalah daya bersih (kW), Mwmenyatakan massa air, liter (1 Liter = 0,9964Kg). Cp adalah kalor jenis air, 4,1866kJ/Kg0C, Ti adalah temperatur air awal (0C),Tf menyatakan temperatur air akhir (0C).

d. Daya Pembakaran (Pin) adalah energipanas yang terkandung didalam bahanbakar dibagi dengan waktu yangdigunakan pada proses pebakaran.

t

LHVmP bt

in (4)

Dengan Pin adalah daya bersih untukmenaikkan suhu air (kW), LHV merupakannilai kalor terendah bahan bakar (kJ/Kg).

e. Daya yang hilang (Plosses) adalahkehilangan daya yang dihasilkan daritungku pembakaran biomassa.

outinloss PPP (5)

Dengan Ploss menyatakan kehilangan dayapada tungku (kW), Pin adalah dayapembakaran (kW), Pout adalah daya yangdigunakan untuk menaikkan suhu air (kW).

f. Efisiensi Tungku (η) adalahperbandingan antara daya bersih yangdigunakan untuk memanaskan airdengan daya pebakaran bahan bakar.

%100xP

P

in

out (6)

HASIL DAN PEMBAHASANBoiling Time dan Fuel Consumtion Rate(FCR)

Boiling time adalah waktu yangdibutuhkan untuk memanaskan air padapanci/ketel, yaitu dihitung mulai meletakkanpanci sampai air mencapai suhu 100 0C.

Fuel consumption rate (FCR) adalahperbandingan jumlah konsumsi bahan bakaryang digunakan dalam satu kali pembakarandengan waktu yang dibutuhkan untukmenghabiskan bahan bakar tersebut.

Dapat terlihat dari gambar 2 bahwapemanasan air menggunakan tungku denganketinggian lubang udara 10 cm, 20 cm, 30 cm,40 cm, dan tungku tradisional dengan bahanbakar ukuran panjang 2-4 cm memerlukanwaktu rata-rata berturut-turut adalah 706detik, 650 detik, 592 detik, 536 detik dan 938detik, ini berbeda dengan boiling time padatungku dengan ukuran bahan bakar ukuranpanjang 5-10 cm yang memiliki rata-rata lebihcepat pada ketinggian lubang udara 10 cm,20 cm, 30 cm, 40 cm dan tungku tradisionalyaitu 620 detik, 570 detik, 516 detik, 472

detik dan tungku tradisional 874 detik.Semakin tinggi jarak lubang udara pada

tungku maka boiling time akan semakin cepatkarena suplay udara yang dapat kontak

Page 5: 4 pengaruh ketinggian lubang udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap unjuk kerjanya

Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Mulyanto, Mirmanto, Athar: Pengaruh ketinggian lubangp. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap

26

dengan bahan bakar semakin baik sehinggasuhu panas yang dihasilkan baik dan waktupemanasan menjadi lebih cepat, prosespembakaran yang lebih baik menghasilkanlaju pembakaran yang lebih besar, yangberarti jumlah energi pembakaran meningkatsehingga suhu pembakaran meningkat.

Dari gambar 3 dapat dilihat pengaruhvariasi ketinggian lubang udara dan ukuranbahan bakar dengan nilai fuel consumtion rate(FCR), dimana variasi ketinggian lubangudara dengan ukuran bahan bakar 2-4 cmsebesar 0,6067 Kg/Jam pada tungku denganketinggian lubang udara 40 cm, konsumsi

bahan bakar terendah sebesar 0,3637Kg/Jam pada tungku dengan ketinggianlubang udara 10 cm. Sementara padaketinggian lubang udara pada tungku denganukuran bahan bakar 5-10 cm, nilai konsumsibahan bakar terbesar pada tungku denganketinggian lubang udara 40 cm yaitu 0,9407

Kg/jam, dan yang terendah pada ketinggianlubang udara 10 cm sebesar 0,5361 Kg/Jam.Terlihat bahwa terjadi kenaikan laju konsumsibahan bakar pada setiap ketinggian lubangudara. Semakin tinggi jarak lubang udara,maka laju konsumsi bahan bakar juga akansemakin naik.

Page 6: 4 pengaruh ketinggian lubang udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap unjuk kerjanya

Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Mulyanto, Mirmanto, Athar: Pengaruh ketinggian lubangp. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap

27

Kenaikan laju konsumsi bahan bakarpada setiap ketinggian lubang udaradisebabkan karena semakin tingginya lajualiran udara. Hal tersebut diakibatkan karena

semakin tinggi laju aliran udara, ini berartibahwa udara yang masuk ke dalam ruangbakar semakin banyak, maka prosespembakaran menjadi lebih cepat, akibtanyabahan bakar juga akan cepat terbakar. Jikabahan bakar cepat terbakar, maka bahanbakar akan semakin cepat habis.

Daya Pembakaran (Pin), Daya Bersih (Pout),Kehilangan daya (Ploss)

Dari gambar 4 terlihat bahwa Dayapembakaran dipengaruhi oleh ketinggian jarak

lubang udara pada tungku dan ukuran bahanbakar. Semakin tinggi jarak lubang udaramaka power input yang dihasilkan semakinbesar. Pada bahan bakar dengan ukuran 2-4cm, nilai power input untuk ketinggian lubangudara 10 cm, 20 cm, 30 cm, dan 40 cm,berturut-turut adalah 2,7226 kW, 3,2678 kW,3,7409 kW dan 4,3266 kW. Sedangkan pada

Page 7: 4 pengaruh ketinggian lubang udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap unjuk kerjanya

Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Mulyanto, Mirmanto, Athar: Pengaruh ketinggian lubangp. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap

28

ukuran bahan bakar 5-10 cm, nilai powerinput dari tungku dengan ketinggian jaraklubang pemasukan udara 10 cm, 20 cm, 30cm dan 40 cm berturut-turut adalah 3,8078kW, 4,7160 kW, 5,4120 kW dan 6,3738 kW.Sementara pada tungku tradisional dengnukuran bahan bakar 2-4 cm dan 5-10 cmmenghasilkan rata-rata 3,3558 kW dan3,7369 kW. Peningkatan daya pembakaran inidisebabkan karena semakin banyaknyabahan bakar yang terbakar yangmengakibatkan semakin banyaknya dayayang dilepaskan oleh bahan bakar.

Berdasarkan gambar 6 power outputyang dihasilkan dari proses pembakaran padatungku dengan variasi ketinggian lubangudara 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, dantungku tradisional dengan ukuran bahan

bakar 2-4 cm masing-masing adalah 0,4254kW, 0,4621 kW, 0,5073 kWh, 0,5604 kW dan0,3202 kW, sedangkan pada variasi ukuranbahan bakar 5-10 cm masing-masing adalah0,4844 kW, 0,5269 kW, 0,5821 kW, 0,6363kW, dan 0,3436 kW. Power output padatungku pembakaran biomassa menunjukkankemampuan dari tungku untuk menghasilkanenergi yang nantinya akan digunakan untukmemasak/memanaskan air.

Pada gambar 5 hubungan kehilangandaya dengan ketinggian lubang pemasukanudara dan ukuran bahan bakar pada tungkuyang menunjukan perbanding yang lurusdengan ketinggian lubang, daya input dandaya outputnya. Semakin tinggi jarak lubangudara maka daya yang hilang akan semakinbesar, hal ini disebabkan perbedaan

ketinggian lubang udara menyebabkanadanya laju aliran udara yang dapatmengurangi transfer panas baik secarakonveksi maupun secara radiasi, sertabanyaknya daya yang terbuang kelingkunganakibat nyala api yang menyebar sehinggatidak terfokus ke alat memasak.

Efisiensi (ɳ)Efisiensi tungku adalah perbandingan

antara energi yang digunakan padapemanasan air (Pout) dengan energi panasyang terkandung pada bahan bakar (Pin).

Dari gambar 7 terlihat bahwa efisiensitungku pada pemanasan air untuk masing-masing ketinggian lubang udara menunjukkanbahwa semakin tinggi jarak lubang udarasemakin kecil efisiensi yang dihasilkan.

Seperti yang terlihat pada penggunaan tungkudengan ketinggan lubang udara padapenggunaan bahan bakar ukuran 2-4 cm,memdapatkan nilai efisiensi sebesar 15,62 %pada ketinggian lubang udara 10 cm, danefisiensi yang terkecil sebesar 12,95 % padaketinggian lubang udara 40 cm, begitu jugadengan penggunaan tungku yangmenggunakan ukuran bahan bakar 5-10 cm,efisiensi terbesar pada ketinggian lubangudara 10 cm yaitu sebesar 12,72 %, danefisiensi terkecil yang dihasilkan pada tungkudengan ketinggian lubang udara 40 cmsebesar 9,98 %. Hal ini disebabkan karenanilai dari efisiensi tungku tergantung darijumlah konsumsi bahan bakar yangdigunakan pada proses pembakaran, jadisemakin tinggi jarak lubang udara dengan

Page 8: 4 pengaruh ketinggian lubang udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap unjuk kerjanya

Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Mulyanto, Mirmanto, Athar: Pengaruh ketinggian lubangp. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap

29

ukuran bahan bakar yang semakin besarakan menyebabkan konsumsi bahan bakarakan semakin besar, sehingga efisiensitungku menjadi kecil. Selain itu juga nilaiefisiensi juga tergantung dari nilai kalor bahanbakar yang digunakan.

KESIMPULAN DAN SARANKesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan dananalisa data yang telah dilakukan pada babsebelumnya, maka dapat ditarik kesimpulandiantaranya :1. Dari hubungan antara boiling time dengan

variasi ketinggian lubang udara padatungku dan variasi ukuran panjang bahanbakar di peroleh boiling time yang palinglambat pada ketinggian lubang udara 10cm dengan ukuran bahan bakar 2-4 cm,sedangkan nilai boiling time tercepat padatungku pembakaran dengan ketinggianlubang udara 40 cm dan ukuran bahanbakar 5-10 cm . Artinya semakin tinggijarak lubang udara, maka waktu yangdibutuhkan untuk mendidihkan air semakincepat, dengan demikian dapat dikatakanbahwa ketinggian lubang berbandingterbalik dengan nilai boiling time yangdihasilkan.

2. Dari hubungan antara fuel consumtion rate(FCR) dengan variasi ketinggian lubangudara dan variasi ukuran bahan bakar,diperoleh kesimpulan bahwa semakintinggi jarak lubang udara dengan bahanbakar yang besar, maka semakin besarkonsumsi bahan bakar yang digunakan,artinya penggunaan bahan bakar akansemakin boros.

3. Dari hubungan antara daya pembakaran(Pin), daya bersih (Pout) dan daya yanghilang (Ploss) dengan variasi ketinggianlubang udara dan variasi ukuran bahanbakar diperoleh hasil bahwa semakin tinggijarak lubang udara dengan ukuran panjangbahan bakar 5-10 cm, maka dayapembakaran dan daya bersih yangdihasilkan akan semakin besar.

4. Dari hubungan antara daya yang hilang(Ploss) dengan variasi ketinggian lubangudara dan variasi ukuran bahan bakardiperoleh hasil bahwa semakin tinggi jaraklubang udara maka daya yang hilangsemakin besar, hal ini dikarenakanpenggunaan diameter panci yangdigunakan terlalu kecil sehingga nyala apihasil pembakaran banyak yang menyebarke lingkungan dan tidak terfokus kealatmemasak.

5. Dari hubungan antara efisiensi (ɳ) denganvariasi ketinggian lubang udara dan variasiukuran panjang bahan bakar dapatdisimpulkan bahwa semakin tinggi jaraklubang udara dengan ukuran bahan bakar5-10 cm, maka semakin rendah efisiensi(ɳ) yang dihasilkan. Pada penelitin inidiperoleh efisiensi (ɳ) yang paling besarpada variasi tinggi lubang udara 10 cmdengan ukuran bahan bakar 2-4 cm yaitu15,62 %, sedangkan efisiensi (ɳ) palingrendah diperoleh dari tinggi jarak lubangudara 40 cm dengan ukuran bahan bakar5-10 cm yaitu 9,98 %. Sementra untuktungku tradisional menghasilkan nilaiefisiensi tertinggi pada ukuran bahan bakar2-4 cm yaitu 9,72 %.

Saran1. Pada penelitian selanjutnya diharapkan

untuk meminimalisir kehilangan daya yangdihasilkan diantaranya denganmemperhatikan penggunaan diameterpanci harus lebih besar dari diametertungku dan ketebalan dinding tungkusehingga efisiensi yang dihasilkan akanlebih baik.

2. Untuk penelitian selanjutnya juga perludiperhitungkan perpindahan panas baiksecara konduksi, konveksi dan radiasisehingga dihasilkan efisiensi thermal daritungku pembakaran biomassa tersebut.

DAFTAR PUSTAKAAnonim1, 2007, Bahan bakar dan

pembakaran, Pedoman Efisiensi Energiuntuk Industri di Asia padawww.energyefficiencyasia.org. diunduhpada tanggal 25 januari 2015

Anonim2, 2011, https://yefrichan. wordpress.com/2011/02/07/konversi-biomassa-menjadi-energi-1/ diunduh tanggal 25februari 2015.

Anonim3,http://www.thermalfluidscentral.org/encyclopedia/index.php/Heat_of_combustion diunduh tanggal 21 mei 2015.

Barlin, Nainggolan M.P., 2012, Studi performatungku pembakaran biomassaberbahan bakar limbah sekam padi,Prosiding Seminar Nasional Resatek,Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,Universitas Sriwijaya, Palembang.

Budianto, A., Nurhuda, M., Nadhir , A., 2014,Uji Efisiensi Tungku Tanah LiatBerdaya Sedang, Jurusan Fisika,FMIPA, Universitas Brawijaya.

Demiyanti, 2010, Pembuatan beberapamacam ukuran lubang pada dindingtubuh tungku sekam untuk

Page 9: 4 pengaruh ketinggian lubang udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap unjuk kerjanya

Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Mulyanto, Mirmanto, Athar: Pengaruh ketinggian lubangp. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 udara pada tungku pembakaran biomassa terhadap

30

mendapatkan ffisiensi Kalor lebih tinggi,Departemen Fisika, FMIPA, InstitutPertanian Bogor, Bogor.

ESDM, 2012, Statistik Minyak Bumi 2012,http://www.esdm.go.id. Diunduhtanggal 25 pebruari 2015

Larson, E.D,. Kartha, S., 2000, Expandingroles for modernized biomass energy.Energy for Sustainable Development4(3): 15-25.

Maulana, R., 2008., Optimasi efisiensi TungkuSekam dengan Variasi Lubang padaBadan Kompor, Skripsi, InstitutPertanian Bogor, Bogor.

Najib, L., dan Darsopuspito, S., 2012,Karakterisasi proses gasifikasibiomassa tempurung kelapa sistemdowndraft kontinyu dengan variasiperbandingan udara-bahan bakar(AFR) dan ukuran biomassa, JurusanTeknik Mesin, Fakultas TeknologiIndustri, Institut Teknologi SepuluhNopember (ITS).

Pranata, J., 2007, Pemanfaatan sabut dantempurung kelapa serta cangkang sawituntuk pembuatan asap cair sebagaipengawet makanan alami, Teknik KimiaUniversitas MalikussalehLhokseumawe, Aceh.

Suhandi, A., Rusdiana, D., Irzaman, 2013,Kajian dan terapan konsep fisika dalamdesain tungku sekam, JurusanPendidikan Fisika, FPMIPA, InstitutPertanian Bogor.

Utami, Y., 2008, Desain dan uji unjuk kerjatungku briket biomassa , Skripsi,Fakultas Teknologi Pertanian, InstitutPertanian Bogor, Bogor.

Vidian, F., 2012, Gasifikasi tempurung kelapamenggunakan updraft gasifier padabeberapa variasi laju alir udarapembakaran, Jurusan Teknik Mesin,Fakutas Teknik, Universitas Sriwijaya,Palembang.

Wahyudi, 2007, Karakteristik pembakaranbiobriket dari campuran batubara danlimbah dadat pertanian, Jurnal IlmiahSemesta Teknika, Vol. 10, 178 No. 2,178 – 191.

Widiarto, I.H., 2012, Pengaruh luas celahudara pada kompor briket batubaraterhadap efisiensi waktu pendidihan air,Skripsi, Fakultas Keguruan Dan IlmuPendidikan, Universitas Jember,Jember.

Yunianto, B., Sinaga, N., Ramanda S.A.K.,2014, Pengembangan disain tungkubahan bakar kayu rendah polusidengan menggunakan dinding beton

semen, Jurusan Teknik Mesin, FakultasTeknik, Universitas Diponegoro.