jurusan teknik mesin fakultas teknik universitas ...eprints.umm.ac.id/39089/1/pendahuluan.pdf ·...
TRANSCRIPT
OPTIMASI PEMBAKARAN TINGKAT II
PADA KOMPOR BIOMASSA UB-03
BERBAHAN BAKAR KAYU LAMTORO
DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE MATLAB
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar
Sarjana Teknik Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh:
MAHENDRA PRABASWARA
201210120311019
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2018
ii
iii
iv
v
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT karena berkat rahmat dan pertolongan-Nya,
penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam
rangka untuk memenuhi salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik
Mesin pada Fakultas Teknik Universitas Muahmmadiyah Malang. Penulis
menyadari bahwa skripsi ini dapat selesai dengan dukungan dan bimbingan dari
berbagai pihak, dari awal penyusunan sampai selesainya skripsi ini. Oleh karena itu
pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat, kemampuan serta bimbingan
dan kesehatan sehingga dapat terselesaikannya skripsi ini.
2. Terima kasih kepada kedua orang tua saya: Bapak Undang Supriyadi dan
Ibu Sugiyatun, yang selalu memberikan doa, kasih saying dan dukungan
kepada penulis.
3. Dr.Ir.H.Suwarsono. MT. selaku dosen pembimbing I skripsi atas
bimbingan, saran, kritik dan pengarahan untuk membangun kepada penulis.
4. Murjito, ST., MT. selaku dosen pembimbing II dan Ketua Jurusan Teknik
Mesin, yang juga selalu memberikan saran, semangat dan nasehat selama
penyusunan skripsi ini.
5. Budiono, SSi, MT. yang selalu memberi masukan, saran dan bantuan
selama pengerjaan tugas akhir ini sehingga dapat selesai dengan sempurna.
6. M. Irkham Mamungkas, ST., MT yang selalu memberi masukan, saran dan
semangat agar tercepat selesaikannya tugas akhir ini.
7. Semua teman – teman saya juga yang memberikan support dan banyak
sekali memberi ilmu selama pengerjaan skripsi.
8. Adinda. A. Khurin yang selalu memberi support dan semangat selama
pengerjaan tugas akhir.
9. Bapak dan ibu dosen Departemen Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Malang yang sudah mengajar dan memberikan banyak
ilmu pengetahuan selama perkuliahan.
10. Pengurus lab Teknik Mesin yang membantu proses pengambilan data
selama pengerjaan skripsi.
vi
Penulis menyadari bahwa kemampuan penulis dalam penyusunan dan
pembuatan laporan Tugas Akhir ini masih mempunyai banyak kekurangan. Oleh
karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun untuk
perbaikan di masa yang akan dating. Semoga Tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi
pembaca
Malang, 08 Juli 2018
Mahendra Prabaswara
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ............................................................................................. i
POSTER ............................................................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iii
LEMBAR ASISTENSI ..................................................................................... iv
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ................................................. vi
ABSTRAK ......................................................................................................... vii
ABSTRACT ....................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... ix
DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1 Latar belakang ................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 2
1.4 Manfaat Penulisan ............................................................................. 3
1.5 Batasan Masalah................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSATAKA .................................................................... 4
2.1 Biomassa ........................................................................................... 4
2.1.1 Definisi Biomassa dan Kayu Bakar ........................................ 4
2.2 Potensi Biomassa di Indonesia .......................................................... 4
2.3 Bahan Bakar ...................................................................................... 5
2.4 Udara ................................................................................................. 6
viii
2.4.1 Aliran Fluida ........................................................................... 7
2.4.2 Vortices ................................................................................... 9
2.5 Kompor Biomassa ............................................................................. 9
2.6 Proses Pembakaran Biomassa ........................................................... 11
2.7 Pembakaran Tingkat II ...................................................................... 13
2.8 Gasifikasi .......................................................................................... 14
2.8.1 Up Draft Gasifier.................................................................... 14
2.8.2 Down Draft Gasifier ............................................................... 15
2.8.3 Cross Draft Gasifier ............................................................... 16
2.9 Response Surface Metodology ....................................................... 16
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................. 18
3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................... 18
3.2 Model Eksperimen ............................................................................ 19
3.3 Variabel Penelitian ............................................................................ 20
3.4 Metode Modifikasi Kompor .............................................................. 20
3.5 Tahap Preperasi Alat dan Bahan ....................................................... 21
3.6 Tahap Pengujian ................................................................................ 26
3.6.1 Tahap Persiapan Bahan Bakar ................................................ 26
3.6.2 Tahap Pengujian Kompor ....................................................... 26
3.6.3 Tahap Pengujian Emisi ........................................................... 27
BAB IV HASIL ANALISA DAN PEMBAHASAN........................................ 28
4.1 Deskripsi Penelitian .......................................................................... 28
4.2 Hasil Modifikasi ................................................................................ 28
4.2.1 Modifikasi Saluran Sekunder ................................................. 28
4.2.1.1 Modifikasi Saluran Udara A ................................................ 29
4.2.1.2 Modifikasi Saluran Udara B ................................................ 30
4.2.1.3 Modifikasi Bidang C ........................................................... 32
4.3 Tahap Analisa dan Evaluasi .............................................................. 34
4.4 Hasil Pengujian Modifikasi Kompor Biomassa UB – 03 ................. 35
ix
4.4.1 Grafik Hasil Pengujian Modifikasi Kompor .......................... 35
4.5 Response Surface Method (RSM) ..................................................... 45
4.5.1 Hubungan Antara Jumlah Lubang, Sirip dan Temperatur ...... 46
4.6 Pengujian Emisis Pada Kompor Biomassa UB – 03 ......................... 49
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 50
5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 50
5.2 Saran .................................................................................................. 51
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Modifikasi Lubang ..................................................................... 33
Tabel 4.2 Data Modifikasi Sirip ......................................................................... 34
Tabel 4.3 Data Grafik A1 B1 C1 / A1 B1 C2 / A1 B1 C3 .................................... 35
Tabel 4.4 Data Grafik A1 B2 C1 / A1 B2 C2 / A1 B2 C3 .................................... 36
Tabel 4.5 Data Grafik A1 B3 C1 / A1 B3 C2 / A1 B3 C3 .................................... 37
Tabel 4.6 Data Grafik A2 B1 C1 / A2 B1 C2 / A2 B1 C3 .................................... 38
Tabel 4.7 Data Grafik A2 B2 C1 / A2 B2 C2 / A2 B2 C3 .................................... 39
Tabel 4.8 Data Grafik A2 B3 C1 / A2 B3 C2 / A2 B3 C3 .................................... 40
Tabel 4.9 Data Grafik A3 B1 C1 / A3 B1 C2 / A3 B1 C3 .................................... 41
Tabel 4.10 Data Grafik A3 B2 C1 / A3 B2 C2 / A3 B2 C3 .................................. 42
Tabel 4.11 Data Grafik A3 B3 C1 / A3 B3 C2 / A3 B3 C3 .................................. 43
Tabel 4.12 Data Hasil Penelitian ......................................................................... 44
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Potensi Biomassa di Indonesia (ZREU, 2000) ................................ 5
Gambar 2.2 Persentase Campuran Udara............................................................ 6
Gambar 2.3 Aliran Laminar ................................................................................ 7
Gambar 2.4 Aliran Turbulen ............................................................................... 8
Gambar 2.5 Aliran Transis .................................................................................. 8
Gambar 2.6 Vortex Flow..................................................................................... 9
Gambar 2.7 Kompor Tradisional ........................................................................ 10
Gambar 2.8 Struktur Kompor Biomassa Gasifikasi (Nurhuda, 2008) ................ 11
Gambar 2.9 Dua Tahap Pembakaran .................................................................. 13
Gambar 2.10 Up Draft Gasifier .......................................................................... 15
Gambar 2.11 Downdraft Gasifier ....................................................................... 15
Gambar 2.12 Cross draft Gasifier ....................................................................... 16
Gambar 2.13 Metode Permukaan Respon (RSM)............................................... 17
Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian.................................................................. 18
Gambar 3.2 Kompor Biomassa UB – 03 ............................................................ 21
Gambar 3.3 Tabung Reaktor ............................................................................... 21
Gambar 3.4 Saluran Udara Primer ...................................................................... 22
Gambar 3.5 Kayu Lamtoro dan Susunan Kayu Pada Ruang Bakar .................... 22
Gambar 3.6 Thermokopel Type K ...................................................................... 23
Gambar 3.7 Timbangan Digital .......................................................................... 23
Gambar 3.8 Spiritus ............................................................................................ 24
Gambar 3.9 Parang .............................................................................................. 24
Gambar 3.10 Korek Api ...................................................................................... 25
Gambar 3.11 Orsat Aparatus ............................................................................... 25
Gambar 4.1 (a) Saluran Udara A (b) Saluran Udara B ....................................... 28
Gambar 4.2 Saluran Udara A1 ............................................................................ 29
xii
Gambar 4.3 Saluran Udara A2 (a) Tampak Depan (b) Tampak Belakang ......... 29
Gambar 4.4 Saluran Udara A3 (a) Tampak Depan (b) Tampak Belakang ......... 30
Gambar 4.5 Saluran Udara B1 ............................................................................ 31
Gambar 4.6 Saluran Udara B2 ............................................................................ 31
Gambar 4.7 Saluran Udara B3 ............................................................................ 32
Gambar 4.8 Kemiringan Sirip 90o Pada Bidang C .............................................. 32
Gambar 4.9 Kemiringan Sirip 75o Pada Bidang C .............................................. 33
Gambar 4.10 Kemiringan Sirip 60o Pada Bidang C ............................................ 33
Gambar 4.11 A1 B1 C1 / A1 B1 C2 / A1 B1 C3 .................................................. 35
Gambar 4.12 A1 B2 C1 / A1 B2 C2 / A1 B2 C3 .................................................. 36
Gambar 4.13 A1 B3 C1 / A1 B3 C2 / A1 B3 C3 .................................................. 37
Gambar 4.14 A2 B1 C1 / A2 B1 C2 / A2 B1 C3 .................................................. 38
Gambar 4.15 A2 B2 C1 / A2 B2 C2 / A2 B2 C3 .................................................. 39
Gambar 4.16 A2 B3 C1 / A2 B3 C2 / A2 B3 C3 .................................................. 40
Gambar 4.17 A3 B1 C1 / A3 B1 C2 / A3 B1 C3 .................................................. 41
Gambar 4.18 A3 B2 C1 / A3 B2 C2 / A3 B2 C3 .................................................. 42
Gambar 4.19 A3 B3 C1 / A3 B3 C2 / A3 B3 C3 ................................................. 43
Gambar 4.20 Hubungan Antara Saluran Udara A & B Dengan Temperatur...... 46
Gambar 4.21 Hubungan Antara Sirip, Saluran Udara A dan Temperatur .......... 47
Gambar 4.22 Hubungan Antara Sirip, Saluran Udara B dan Temperatur .......... 48
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Curriculum Vitae
Gambar Desain (Data Penelitian)
Naskah Publikasi
Makalah Presentasi (Powerpoint)