i

TUGAS AKHIR

PENGEMBANGAN TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARAN

MENGGUNAKAN AIR HEATER YANG DIPASANG

DIDINDING BELAKANG TUNGKU

Tugas Akhir Ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar

Sarjana S-1 Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

EKO NUR ARIFIN

NIM : D200.08.0132

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2014

ii

iii

iv

v

vi

MOTTO

“Mencari ilmu itu hukumnya wajib bagi muslimin dan muslimat.”

(HR. Ibnu Abdil Bari)

"Dan perumpamaan-perumpamaan ini Kami buatkan untuk manusia; dan

tiada yang memahaminya kecuali orang-orang yang berilmu."

(Al-'Ankabuut:43)

“Allah akan menolong hamba-Nya selama hamba itu menolong sesama

saudaranya.”

(H.R. Muslim, Abu Daud, dan Turmuzi).

"Allah akan mengangkat orang-orang yang beriman yang mempunyai ilmu

diantara kamu dengan beberapa derajat."

(QS.Al-Mujadallah : 11)

“Telah nampak kerusakan di darat dan di laut disebabkan karena

perbuatan tangan manusia, supaya Allah merasakan kepada mereka

sebahagian dari (akibat) perbuatan mereka, agar mereka kembali (ke

jalan yang benar).”

(QS. al Rum: 41)

“ Sesungguhnya pemboros-pemboros itu adalah saudara-saudara setan

dan setan itu adalah sangat ingkar kepada Tuhannya” .

(QS. 17: 27)

vii

PERSEMBAHAN

Dengan ridho Allah SWT serta teriring do’a dan sujud syukur yang

mendalam, setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan,

dipersembahkan Tugas Akhir ini kepada :

Alloh SWT, yang telah meridhoi semua do’a dan usaha-usaha

umat_NYA.

Bapak ( Mustajianto), Ibu ( Ruwiyati),dan Adik-adikku ( Tika dan

Maulana ) dengan segala kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan

pengorbanannya, serta senantiasa mendukung, membimbing dan

mendo’akanku.

Bapak Ir. Sartono Putro, MT.,Dosen pembimbing utama tugas

akhir, dan Bapak Ir. Subroto, MT selaku Dosen pembimbing

pendamping dan Bapak Nur Aklis,M.Eng selakuDosen pembimbing

akademik, serta seluruh Dosen dan Karyawan, saya berterima

kasih banyak atas bimbingan dan fasilitas yang diberikan di

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Keluarga bapak Sutopo, Riny Setyowati yang selalu

menyemangatiku.

Keluarga Ibu Anidar Yuniati yang telah membantu biaya

perkuliahan.

Teman – teman teknik mesin, temen kerjadan Masyarakat desaku

yang selalu mendukung dan memberi support.

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Tiada kata yang terindah selain puji syukur

Alhamdulillahhirabbil’alamin, dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas segala

rahmat dan hidayah-Nya sehingga dapat dinyelesaikan penyusunan

Tugas Akhir ini.

Hal ini disadari sepenuhnya, bahwa dukungan, bimbingan dan

dorongan dari semua pihak sangatlah berarti bagi kelancaran dalam

menyelesaikanTugas Akhir ini. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini tidak

lepas dari berbagai hambatan dan cobaan, akan tetapi berkat bimbingan

dan dorongan dari berbagai pihak akhirnya dapat melalui dan

mengatasinya. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucakan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D. Selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Riyadi Besar, ST., MSc., Ph.D. Selaku Ketua

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

3. Bapak Ir. Sartono Putro, MT. Selaku Dosen Pembimbing Utama yang

telah membimbing, mengarahkan dan memberi petunjuk dalam

penyusunan tugas akhir ini.

4. Bapak Ir. Subroto. MT. Selaku Dosen pembimbing pendamping yang

telah berkenan meluangkan waktu dan pikirannya dalam memberikan

ix

x

PENGEMBANGAN TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARAN

DENGAN AIR HEATER YANG DIPASANG DIDINDING

BELAKANG TUNGKU

Eko Nur Arifin, Sartono Putro, Subroto

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhamadiyah Surakarta

Jl. Ahmad Yani Tromol Pos I Pebelan, Kartasura

Email : e.nurarifin@yahoo.com

ABSTRAKSI

Tujuan penelitian iniuntuk mengetahui pengaruh penggunaan air

heater yang dipasangdidinding belakang tungku pembakaran,terhadap

temperatur tungku pembakaran, temperatur gas cerobong,waktu

pendidihan air dan mengetahui nilai efisiensi tungku pembakaran dengan

bahan bakarsekam padi.

Penelitian dilakukan melalui pengujian kinerja tungku untuk

mendidihkan air dengan variasi kecepatan udara air heater 9,5 m/s, 10,5

m/s, dan 11,5 m/s. Parameter yang diukur adalah temperatur

pembakaran, temperatur gas cerobong, temperatur gas air heater, dan

lama waktu pendidihan.

Hasil penelitian menunjukan bahwa variasi kecepatan udara pada

air heater sangat berpengaruh pada temperatur tungku pembakaran,

temperatur gas cerobong, waktu pendidihan air dan efisiensi tungku.

Dimana temperatur tungku tertinggi didapat pada kecepatan udara 10,5

m/s dengan temperatur 599°C, temperatur gas cerobong tertinggi 361°C

padapada kecepatan udara 10,5 m/s,waktu pendidihan air tercepat pada

kecepatan udara 10,5 m/s dengan waktu 110 menit dan nilai efisiensi

tungku pembakaran terbaik adalah 90,01% pada percobaan tungku

pembakaran dengan penembahan air heater tanpa sirip dengan

kecepatan udara 10,5 m/s.

Kata Kunci: tungku pembakaran, air heater, variasi kecepatan udara.

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ii

HALAMAN PERSETUJUAN iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR v

MOTTO vi

PERSEMBAHAN vii

KATA PENGANTAR viii

ABSTRAKSI x

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR TABEL xiv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Rumusan Masalah 2

1.3. Batasan Masalah 2

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 3

1.6. Sistematika Penulisan 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1. Tinjauan Pustaka 6

2.2. Dasar Teori 7

2.2.1. Prinsip Pembakaran 7

2.2.2. KomposisiBahan Bakar 8

2.2.3. Tungku Pembakaran 9

2.2.4. Kebutuhan Udara Pembakaran 12

2.2.5. Kalor 14

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 16

3.1. Rancangan Penelitian 16

3.2. Instalasi Pengujian 18

3.3. Lokasi Penelitian 21

3.4. Alat dan Bahan Penelitian 21

3.4.1. Alat Penelitian 22

3.4.2. Bahan Penelitian 25

3.5. Prosedur Penelitian 25

xii

3.6. Kesulitan 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 28

4.1. Hasil dan Pembahasan 28

4.1.1. Temperatur Tungku 28

4.1.2. Temperatur Gas Cerobong 29

4.1.3. Temperatur Gas Air Heater 30

4.1.4. Waktu Pendidihan Air 31

4.2. Efisiensi Tungku 32

4.2.1. Pengujian untuk Mendidihkan Air 32

4.2.2. Pengujian untuk Merubah Air Menjadi Uap 33

4.3. Efisiensi Thermal Tungku 33

4.3.1. Kalor yang dibutuhkan untuk Mendidihkan

Air 33

4.3.2. Kalor yang dibutuhkan untuk Merubah Air

Menjadi Uap 34

4.3.3. Kalor yang dihasilkan dari Proses Pembakaran

Sekam Padi 35

4.3.4. Perhitungan Efisiensi Thermal Tungku 36

BAB V PENUTUP 37

5.1. Kesimpulan 37

5.2. Saran 38

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Tungku Tanah Liat 11

Gambar 2.2. Tungku Batu Bata 11

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian 16

Gambar 3.2. Instalasi Tungku Pembakaran 18

Gambar 3.3. Tungku Pembakaran 21

Gambar 3.4. Air Heater 21

Gambar 3.5. Bejana Air 22

Gambar 3.6. Detail Bejana Air 22

Gambar 3.7. Blower 23

Gambar 3.8. Thermokopel Reader 23

Gambar 3.9.Anemometer Digital 24

Gambar 3.10.Stopwatch 24

Gambar 3.11. Timbangan Manual 24

Gambar 3.12. Gelas Ukur 25

Gambar 4.1. Hubungan Temperatur Tungku Pembakaran Terhadap

Waktu Pembakaran 28

Gambar 4.2. Hubungan Temperatur Gas Cerobong Terhadap

Waktu Pembakaran 29

Gambar 4.3. Hubungan Temperatur Gas Air Heater Terhadap

Waktu Pembakaran 30

Gambar 4.4. Hubungan Temperatur Air Terhadap

Waktu Pembakaran 31

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Pendidihan Air 32

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Merubah Air Menjadi Uap 33