i

LAPORAN TUGAS AKHIR

ANALISA NlLAI KALOR PENGUJIAN BAHAN BAKAR BIOMASSA

TERHADAP KORELASI HHV

( High Heating Value )

Tugas Akhir ini Disusun untuk Memenuhi Syarat Mendapatkan Gelar

Sarjana S-1 Pada Jurusan Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

SYAM WIDIYANTO

NIM : D.200.120.020

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

v

MOTTO

Never study to be successful,but study for self effeciecy.Don’t run behind

success,follow behind excellence,success will come all way behind you

”Rancho, 3 IDIOTS”

Stay poor,stay foolish

”Steve jobs, Founder Apple”

To use your acceleration to precede others,before you would persued by them

’’ Syam Widiyanto”

vi

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Alhamdulillah, segala puji syukur tercurah kepada Allah SWT, yang telah

memberikan nikmat Islam dan Iman, nikmat Rakhim serta kesempatan nafas

kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul: ” ANALISA

NILAI KALOR DENGAN BAHAN BAKAR BIOMASSA TERHADAP

KORELASI HHV ( HIGH HEATING VALUE)”.

Skripsi ini disusun dengan maksud untuk memenuhi salah satu syarat

dalam rangka menyelesaikan program pendidikan strata 1 pada Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pada kesempatan ini penulis

menyampaikan terima kasih dan penghargaan setinggi tingginya kepada semua

pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung hingga

terselesainya skripsi ini dengan baik dan lancar. Ucapan terima kasih yang tulus

penulis haturkan kepada

1. Ibu dan bapak tercinta, terimakasih atas segala kasih cinta dan pengorbanan

yang tiada tara dalam mengasuhku. Do’a dan kesabaran yang tiada pernah

terputus yang menjadi acuan semangat penulis dalam menyelesaikan studi, I

love u ma.

2. Bapak Ir.Sri Sumarjono,MT,PhD selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir.H.Subroto.MT selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

4. Bapak Ir,Sartono Putro. MT selaku Pembimbing Akademik, terima kasih atas

saran dan bimbingannya selama ini.

5. Bapak dan ibu dosen Fakultas Teknik yang telah memberikan bekal ilmu dan

dorongan yang sangat bermanfaat.

6. Teman-teman Program Studi Teknik Mesin 2012. Terimakasih atas

pertemanan yang takkan terlupakan ini. Sukses untuk kita semua.

7. Terima kasih kepada keluarga perpustakaan UMS dan untuk duta

Perpustakaan bu esti, bu ari, bu tri, bu ana, pak sapto, pak budiman, mas bani,

mas dzul, mas agung, mas gilang, duta angkatan 2015 dan 2016, yang sudah

mengasihi, ilmu, dan dukungannya sehingga bisa menyelesaikan tugas akhir.

8. Almamaterku, tempat dimana mengajariku bagaimana berjuang merasakan

pahitnya pendidikan dan memetik manisnya ilmu.

9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu.

vii

Penulis menyadari bahwa dalam menyusun skripsi ini masih jauh dari

sempurna, apabila ada pembaca yang berkenan memberikan saran dan kritik penulis

akan sangat berterimakasih. Dengan selesainya penyusunan skripsi ini, penulis

berharap dapat memberikan manfaat bagi para pembaca. Semoga penyusunan

skripsi ini menjadi awal kesuksesan penulis dalam menjalani fase kehidupan

selanjutnya. Amin.

viii

ANALISA NlLAI KALOR PENGUJIAN BAHAN BAKAR BIOMASSA

TERHADAP KORELASI HHV( Higher Heating Value )

Abstrak

Bahan bakar biomassa merupakan salah satu bahan alternatif sebagai penganti

bahan bakar minyak. Bahan bakar biomassa sangat banyak diperoleh disekitar

lingkungan dengan memamfaatkan nilai kalor. Tujuan dari pengujian ini

memgetahui nilai kalor dari pengujian dengan tingkat korelasi HHV (High Heating

Value) pada penelitian Miun Hu (2015),Mohammed (2013),Yin (2011),

Channiwala (2002), Changdong (2005). Berdasarkan pengujian nilai kalor bahan

bakar biomassa yang diuji meliputi:sekam padi, serbuk kayu, arang kayu dan

kotoran kambing. Hasil pengujian menunjukan data HHV sekam padi = 5059.23 J/g,

HHV serbuk kayu = 3149.18 J/g, HHV arang kayu = 4060.62 J/g, HHV kotoran kambing

= 5652.35 J/g. Hubungan korelasi bahan bakar biomassa terhadap korelasi diperoleh nilai

rata rata untuk HHV sekam padi = 8,91 %, rata-rata HHV serbuk kayu = 20,36 % ,rata-

rata HHV arang kayu = 12,62 % dan rata-rata HHV kotoran kambing = 10,48%.

Kata kunci: High Heating Value ( HHV), bahan bakar biomassa, bahan bakar

biomassa, rata-rata HHV

Abtrack

Biomass fuel is one of the alternative materials as a substitute for fuel oil. Biomass

fuel is very much find around in the environment by utilizing the value of heat. The

purpose of this research is knowing heating value by result research with

correlation level High Heating Value ( HHV ). This Miun Hu’s paper research

(2015),Mohammed (2012), Beckman (2011), Channiwala (2002) and Changdong

(2005) .Based on research heating values from test such as: rice husk, sawdust,

wood charcoal and goat droppings. The purpose the research is shown HHV data

rice husk is 4060.62 J/g, HHV sawdust is 3149.18 J/g, HHV wood charcoal is

4060.62 J/g and HHV goat dropping is 5652.63 J/g. Relation biomass fuel to the

correlation average HHV result from average HHV rice husk is 8.91 %, average

HHV sawdust is 20.365 %, average HHV wood charcoal is 12.62%, and average

HHV goat dropping is 10.48%

Keywords: High Heating Value (HHV), biomass fuel, average HHV

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv

LEMBAR MOTTO ............................................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................... vi

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi

ABSTRAK ..........................................................................................................viii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................. .xi

DAFTAR RUMUS ............................................................................................... xii

DAFTAR SIMBOL .............................................................................................xiii

DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................xiv

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1

1.2 Batasan masalah ...................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................... 3

1.4 Manfaat ................................................................................................... 3

1.5 Metode pengumpulan data ...................................................................... 4

1.6 Sistematika penulisan.............................................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 6

2.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 6

2.2 Landasan Teori........................................................................................ 11

2.2.1 Kalorimetri .................................................................................... 11

2.2.2 Nilai kalor ..................................................................................... 12

2.2.3 Hubungan HHV dengan LHV ....................................................... 12

2.2.4 Komposisi bahan bakar ................................................................. 13

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 15

3.1 Diagram penelitian .................................................................................. 15

3.2 Pengujian bahan bakar biomassa ............................................................ 16

3.3 Bahan bakar biomassa............................................................................. 19

3.4 Analisa dan pembahasan ......................................................................... 23

3.5 Nilai kalor kolerasi .................................................................................. 24

3.6 Tingkat kesalahan nilai kalor .................................................................. 25

x

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ........................................................ 26

4.1 Metode korelasi ..................................................................................... 26

4.2 Menghitung lower heating value (LHV)................................................. 27

4.3 Hasil pengujian bahan bakar biomassa ................................................... 27

4.3.1 Hasil korelasi dengan menggunakan penelitian Miun Hu (2015) ...... 27

4.3.2 Hasil korelasi dengan menggunakan penelitian Mohammed

(2013) ....................................................................................................... 29

4.3.3. Hasil korelasi dengan menggunakan penelitian Yin (2011) .............. 31

4.3.4. Hasil korelasi dengan menggunakan penelitian Chaniwala (2002) ... 33

4.3.5. Hasil korelasi dengan menggunakan

penelitian Changdong (2005) ..................................................................... 35

4.4 Hasil nilai kalor dari hasil pengujian calorimeter bomb ......................... 37

4.5. Tingkat kesalahan ..................................................................................... 37

4.5.2. Tingkat kesalahan penelitian Miun Hu (2015).......................... 38

4.5.3. Tingkat kesalahan penelitian Mohammed (2013) ..................... 38

4.5.4. Tingkat kesalahan penelitian Yin (2011) .................................. 38

4.5.5 Tingkat kesalahan penelitian Chaniwala(2002) ......................... 39

4.5.6 Tingkat kesalahan Changdong (2005) ....................................... 39

4.6 Nilai tingkat kesalahan terhadap korelasi ............................................... 39

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 41

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 41

5.2 Saran ....................................................................................................... 42

Daftar Pustaka ....................................................................................................... 43

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Bomb Kalorimeter ...........................................................................16

Gambar 3.2 Sekam padi ......................................................................................20

Gambar 3.3 Kotoran kambing .............................................................................21

Gambar 3.4 Serbuk kayu .....................................................................................22

Gambar 3.5 Arang kayu jati ................................................................................23

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Metode korelasi HHV .........................................................................26

Tabel 4.2 Hasil pengujian ultimat .......................................................................27

Tabel 4.3 Data HHV dan LHV penelitian Miun Hu (2015) ....................................28

Tabel 4.4 Data HHV dan LHV penelitian Mohammed (2013) ................................... 30

Tabel 4.5 Data HHV dan LHV penelitian Yin (2011) ................................................... 32

Tabel 4.6 Data HHV dan LHV penelitian Chanwila (2002) .......................................... 35

Tabel 4.7 Data HHV dan LHV penelitian Changdong (2005) ....................................... 36

Tabel 4.8 Data HHV pengujian di LPPT UGM ............................................................. 37

Tabel 4.9 Tingkat kesalahan Miun Hu (2015) ........................................................... 38

Tabel 4.10 Tingkat kesalahan Mohammed (2013) ...................................................... 38

Tabel 4.11 Tingkat kesalahan Yin (2011) ................................................................... 38

Tabel 4.12 Tingkat kesalahan Chanwila (2002) .......................................................... 39

Tabel 4.13 Tingkat kesalahan Changdong (2005) ....................................................... 39

Tabel 4.14 Tingkat kesalahan terhadap korelasi HHV ................................................ 48

Tabel 4.16 Data tingkat kesalahan secara teoritis ........................................................ 49

xii

DAFTAR RUMUS

Rumus 2.1 Konversi biomassa dalam wujud gas................................................ 8

Rumus 2.2 Reaks Boudourad ............................................................................. 8

Rumus 2.3 Reaksi gas ........................................................................................ 8

Rumus 2.4 Reaksi gas methana .......................................................................... 9

Rumus 2.5 Reaksi uap......................................................................................... 9

Rumus 2.6 Pembentukan tars reaksi kedua......................................................... 9

Rumus 2.7 Pembentukan tars reaksi kedua......................................................... 9

Rumus 2.8 Stokiometri ....................................................................................... 9

Rumus 2.9 Hambatan Perpindahan Kalor .......................................................... 9

Rumus 2.10 Koefisien Perpindahan Kalor Total ................................................ 9

Rumus 2.11 Nilai kalor ....................................................................................... 9

Rumus 2.12 Stokiometri synfuel......................................................................... 10

Rumus 2.13 Stokiometri konversi....................................................................... 10

Rumus 2.14 Korelasi prediksi ............................................................................. 11

Rumus 2.15 Tingkat kesalahan ........................................................................... 13

Rumus 2.16 Tingkat kesalahan rata-rata ............................................................. 13

Rumus 2.17 Hukumtermodinamika 1 ................................................................. 14

Rumus 2.18 Nilai kalor ....................................................................................... 14

Rumus 3.19 HHV (high heating value) .............................................................. 25

Rumus 4.20 LHV (lower heating value) ............................................................. 25

Rumus 4.21 persamaan HHV ............................................................................. 25

xiii

DAFTAR SIMBOL

Simbol

HHV = nilai kalor tertinggi (High Heating Value) (J/g)

LHV = nilai kalor terendah (Lower Heating Value) (J/g)

Cp = Kalor Jenis Benda (kJ/kgK)

ΔT = Perubahan Suhu (K)

K = Konduktivitas Thermal (W/m2K)

h = Koefisien perpindahan kalor (W/m2K)

U = Koefisien Perpindahan Kalor Total (W/m2K)

C = Karbon

H = Hidrogen

O = Oksigen

N = Nitrogen

𝜀 = Keefektifan perpindahan kalor

qmax = Perpindahan kalor maksimal (W)

S = Sulfur

Subskrip

c = Cold

h = Hot

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lembar kerja kompilasi dara laboratorium pengujian” LPPT –UGM”

Lembar kerja kompilasi dara laboratorium pengujian” LPPT –UGM”