pengembangan teknologi tuungku pembakaran dengan air heater tanpa sirip

12
73 MEDIA MESIN, Vol. 14, No. 2, Juli 2013, 73 - 84 ISSN 1411-4348 PENGEMBANGAN TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARAN DENGAN AIR HEATER TANPA SIRIP Sartono Putro, Sumarwan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Surakarta Jl. Ahmad Yani Tromol Pos I Pebelan, Kartasura Email: [email protected] ABSTRAK Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penggunaan air heater tanpa sirip pada tungku pembakaran terhadap temperatur tungku pembakaran, temperatur gas cerobong, waktu pendidihan air dan mengetahui nilai efisiensi tungku pembakaran dengan bahan bakar sekam padi. Metode penelitian yang digunakan berupa pengujian pengaruh temperatur tungku pembakaran, temperatur gas cerobong, termperatur gas air heater, lama waktu pendidihan air, serta mengetahui nilai efisiensi thermal tungku berbahan bakar sekam padi dengan penambahan air heater tanpa sirip sebagai laluan udara dalam proses pembakaran dengan variasi kecepatan udara 9,5 m/s, 10,5 m/s, 11,5 m/s. 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 9,5 m/s dengan temperatur 636°C, temperatur gas cerobong tertinggi 427 °C pada pada kecepatan udara 11,5 m/s, waktu pendidihan air tercepat pada kecepatan udara 9,5 m/s dengan waktu 100 menit dan nilai efisiensi tungku pembakaran terbaik adalah 64,65% pada percobaan tungku pembakaran dengan penembahan air heater tanpa sirip dengan kecepatan udara 9,5 m/s. Kata Kunci: tungku pembakaran, air heater, variasi kecepatan udara. PENDAHULUAN Latar Belakang Penggunaan energi terbarukan sebagai energi alternatif sudah merupakan suatu keharusan karena cadangan minyak bumi di Indonesia semakin menipis. Bila melihat profil produksi minyak nasional ke belakang, pada tahun 1973-2008 produksi minyak nasional tidak pernah mengalami peningkatan masih berada pada angka 1,2 -1,3 juta barel per hari (bph), padahal jumlah penduduk meningkat terus sehingga konsumsi bahan bakar minyak pun turut meningkat. Jika kondisi ini tidak segera teratasi, Indonesia akan mengalami krisis energi berkepanjangan, akibatnya sangat fatal akan terjadi kebangkrutan ekonomi nasional. Sebagai negara agraris, Indonesia sebenarnya memiliki potensi biomassa khususnya sekam padi yang cukup besar. Berdasarkan data tahun 2008- 2010, Indonesia setiap tahun panen padi rata- rata sebesar 57,288 juta ton (BPS, 2010). Jika setiap satu kilogram padi dihasilkan 280 gram sekam, untuk total produksi 60,25 juta ton (2010) dihasilkan 12 juta ton sekam padi.

Upload: tomyardiansyah

Post on 30-Jan-2016

7 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

gigy

TRANSCRIPT

Page 1: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

73MEDIA MESIN, Vol. 14, No. 2, Juli 2013, 73 - 84ISSN 1411-4348

PENGEMBANGAN TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARANDENGAN AIR HEATER TANPA SIRIP

Sartono Putro, SumarwanJurusan Teknik Mesin Fakultas TeknikUniversitas Muhamadiyah Surakarta

Jl. Ahmad Yani Tromol Pos I Pebelan, KartasuraEmail: [email protected]

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penggunaan air heater tanpasirip pada tungku pembakaran terhadap temperatur tungku pembakaran,temperatur gas cerobong, waktu pendidihan air dan mengetahui nilai efisiensi tungkupembakaran dengan bahan bakar sekam padi.

Metode penelitian yang digunakan berupa pengujian pengaruh temperaturtungku pembakaran, temperatur gas cerobong, termperatur gas air heater, lamawaktu pendidihan air, serta mengetahui nilai efisiensi thermal tungku berbahanbakar sekam padi dengan penambahan air heater tanpa sirip sebagai laluan udaradalam proses pembakaran dengan variasi kecepatan udara 9,5 m/s, 10,5 m/s, 11,5m/s.

Hasil penelitian menunjukan bahwa variasi kecepatan udara pada air heatersangat berpengaruh pada temperatur tungku pembakaran, temperatur gas cerobong,waktu pendidihan air dan efisiensi tungku. Dimana temperatur tungku tertinggididapat pada kecepatan udara 9,5 m/s dengan temperatur 636°C, temperatur gascerobong tertinggi 427 °C pada pada kecepatan udara 11,5 m/s, waktu pendidihanair tercepat pada kecepatan udara 9,5 m/s dengan waktu 100 menit dan nilai efisiensitungku pembakaran terbaik adalah 64,65% pada percobaan tungku pembakarandengan penembahan air heater tanpa sirip dengan kecepatan udara 9,5 m/s.

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

PENDAHULUANLatar Belakang

Penggunaan energi terbarukan sebagaienergi alternatif sudah merupakan suatukeharusan karena cadangan minyak bumi diIndonesia semakin menipis. Bila melihat profilproduksi minyak nasional ke belakang, padatahun 1973-2008 produksi minyak nasional tidakpernah mengalami peningkatan masih beradapada angka 1,2 -1,3 juta barel per hari (bph),padahal jumlah penduduk meningkat terussehingga konsumsi bahan bakar minyak pun turut

meningkat. Jika kondisi ini tidak segera teratasi,Indonesia akan mengalami krisis energiberkepanjangan, akibatnya sangat fatal akanterjadi kebangkrutan ekonomi nasional. Sebagainegara agraris, Indonesia sebenarnya memilikipotensi biomassa khususnya sekam padi yangcukup besar. Berdasarkan data tahun 2008-2010, Indonesia setiap tahun panen padi rata-rata sebesar 57,288 juta ton (BPS, 2010). Jikasetiap satu kilogram padi dihasilkan 280 gramsekam, untuk total produksi 60,25 juta ton(2010) dihasilkan 12 juta ton sekam padi.

Page 2: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

74 Pengembangan Teknologi Tungku Pembakaran dengan Air Heater Tanpa Siripoleh Sartono Putro, Sumarwan

Masyarakat Indonesia terutama masya-rakat pedesaan banyak sekali ditemukan industri-industri kecil seperti industry tahu, tempe,kerupuk dan masih banyak lagi industri kecil yanglainya. Dimana industri tersebut masih banyakmenggunakan tungku sederhana dalam prosesmemasaknya, tungku yang dibuat tanpa ada teoriatau metode tertentu hanya melihat tungku-tung-ku yang sebelumnya pernah dibuat oleh orang-orang terdahulu. Pembakaran yang dihasilkankurang stabil dan api kurang terpusat padabejana air sehingga proses memasak kurangmaksimal.

Agar tungku lebih efisien sehingga panasyang dihasilkan terpusat pada bejana dan apiyang dihasilkan lebih besar dan stabil makadengan mendesain ulang tungku dan menambah-kan udara panas yang dihasilkan dari air heater,dan dengan mengatur kecepatan udara pada airheater sehingga udara yang masuk pada ruangbakar sesuai dengan kebutuhan proses pemba-karan sekam padi, dengan mencoba beberapakecepatan udara sehingga didapatkan kecepatanudara dengan nilai efisiensi tungku yang palingbaik. Dari penelitian ini berharap mendapatdesain tunggu berair heater dengan kecepatanudara yang sesuai sehingga didapat desain tungkuyang lebih efisien dan dapat menekan biayaproduksi dengan proses memasak yang lebihcepat dan hemat bahan bakar.

Rumusan MasalahMenganalisis pengaruh kinerja tungku

pembakaran dengan penambahan udara panasyang dihasilkan air heater didalam tungkudengan tiga variasi kecepatan udara terhadaptemperatur tungku pembakaran, temperatur gascerobong, waktu pendidihan air, dan efisiensithermal tungku.

Tujuan PenelitianMengetahui kinerja penambahan air hea-

ter tanpa sirip pada tungku pembakaran dengantiga variasi kecepatan udara terhadap:1. Temperatur tungku pembakaran2. Temperatur gas cerobong

3. Waktu pendidihan air4. Efisiensi thermal tungku

Manfaat PenelitianManfaat yang diharapkan dari penelitian

ini baik bagi Peneliti dan Masyarakat luas adalah:1. Peneliti mendapat ilmu dan pengetahuan baru

dari penelitian tentang tungku pembakaran.2. Dari hasil penelitian ini dapat diaplikasikan

kepada masyarakat agar dapat menambahpengetahuan dan wawasan masyarakat ten-tang pemanfaatan tungku dengan baik danhasil maksimal.

3. Meningkatkan efisiensi pembakaran denganmodel tungku dan penambahan udara panasdari air heater dengan variasi kecepatanudara.

Batasan MasalahBatasan masalah dalam pengujian ini yaitu:

1. Kondisi temperatur udara sekitar dianggapseragam.

2. Menggunakan desain air heater tanpa sirip.3. Bahan bakar yang digunakan yaitu sekam

padi.4. Menggunakan 3 variasi kecepatan udara

pada air heater yaitu 9,5 m/s, 10,5 m/s dan11,5 m/s.

TINJAUAN PUSTAKAIrvan (2007), Pemanfaatan sekam atau

kulit terluar dari gabah padi belum begitu optimal,petani hanya memanfaatkannya untuk campurandan pembakaran batu bata dan genteng. Padahalhasil limbah pertanian ini dapat dijadikan energialternatif yang murah dan ramah lingkungan.Dengan merancang suatu alat reaktor gasifikasisekam dalam bentuk yang praktis dan murah,sehingga mudah terjangkau bagi masyaraka luas.Dari perancangan diperoleh sebuah rangkaiansistem mekanisme dengan pemakaian motorlistrik ¼ HP ; 1410 rpm direduksikan padareduser melalui poros sehingga didapat putarankipas penyapu sebesar 10 rpm. Didapat efisiensipemisahan siklon sebesar 99,7% dan daya gaspada burner sebesar 40 kW.

Page 3: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

75MEDIA MESIN, Vol. 14, No. 2, Juli 2013, 73 - 84ISSN 1411-4348

Musthofa, Luthfi dkk (2010) melakukanpenelitian tungku di lengkapi blower denganbahan bakar biomassa sampah kering dan sekampadi. Blower di variasikan kecepatanya dengancara mengatur tegangan yaitu dengan tegangan12 volt, 9 volt, 7,5 volt dan tanpa blower. Hasildari penelitian menunjukkan efisiensi thermaltungku tertinggi menggunakan blower tegangan7,5 volt.

Prastiyo, Dwi 2012 melakukan penelitiantungku grasifikasi bahan bakar sekam padidilengkapi blower dengan variasi kecepatanudara 2,82 m/s, 2,31 m/s dan 1,90 m/s. Hasildari penelitian menunjukkan kecepatan udaraoptimum terjadi pada kecepatan udara 2,31 m/s dengan temperatur tungku 281,68oC, nyalaefektif selama 45 menit, dan lama pendidihan 21menit.

Wiyana,R.A (2012) melakukan penelitiantungku pembakaran berair heater pipa paralleldengan variasi kecepatan udara dari kecepatan13 m/s, 15 m/s dan 17 m/s terhadap efisiensitungku pembakaran. Dengan hasil penelitiandiketahui pada kecepatan udara 13 m/s meng-hasilkan uap air sebesar 2,1 kg dan efisiensitungku pembakaran sebesar 75,81 %, kecepat-an udara 15 m/s menghasilkan uap air 2,5 kgdan efisiensi tungku pembakaran sebesar 73,37%, dan kecepatan udara 17 m/s menghasilkanuap air sebesar 3,1 kg dan efisiensi tungkupembakaran sebesar 68,76 %.

LANDASAN TEORIBahan Bakar

Sekam padi merupakan lapisan keras yangmeliputi kariopsis, terdiri dari belahan lemma danpalea yang saling bertautan, umumnya ditemukandi areal penggilingan padi. Dari proses peng-gilingan padi, biasanya diperoleh sekam 20 -30%, dedak 8 - 12 %, dan beras 50 - 63,5%dari bobot awal gabah.

Sekam memiliki kerapatan jenis 125 kg/m3 dan ditinjau dari komposisi kimiawi, sekammengandung karbon (zat arang) 1,33%, hydro-gen 1,54%, oksigen 33,645, Silika (SiO2)16,98% dan sulfur < 1 %. Kadar selulosa sekamyang cukup tinggi dapat memberikan pembakar-

an yang merata dan stabil, artinya sekam dapatdimanfaatkan sebagai bahan baku industri kimiadan sebagai sumber energi panas untuk keperlu-an manusia.

Kebutuhan Udara PembakaranDalam proses pembakaran diperlukan

udara. Jumlah udara yang diperlukan dapatdihitung dengan menggunakan metode yangdiberikan dibawah ini.1. Produk pembakaran

Pembakaran adalah reaksi kimia yangcepat antara bahan bakar dengan oksigenyang disertai dengan timbulnya cahaya dankalor atau panas. Oksigen yang dibutuhkanuntuk proses oksidasi berasal dari udarabebas dengan komposisi oksigen 21% dannitrogen 79%. Pembakaran berdasarkan gassisa yang dihasilkan dibedakan menjadi duamacam, yaitu:a. Pembakaran sempurna, yaitu pemba-

karan dimana semua unsur yang ter-bakar membentuk gas karbon dioksida(CO2), uap air (H2O) dan sulfur (SO2)sehingga tidak ada lagi bahan yangtersisa.

b. Pembakaran tidak sempurna, yaitupembakaran yang menghasilkan gaskarbon monoksida (CO) dimana salahsatu penyebabnya adalah kekuranganjumlah oksigen.

2. Reaksi Pembakarana. Reaksi kimia dari proses pembakaran

adalah sebagai berikut:C +O CO2 + panas dari bahanbakar2H2+O2 2H2O + panas dari bahanbakarBahan bakar + Jumlah udaraKarbondioksida + Uap air + Nitrogendan gas-gas lainnya (kecuali oksigen)Beberapa hal yang terjadi pada prosespembakaran:1. Pembakaran dengan udara kurang

pada proses ini terjadi perpindahanpanas berkurang dan panas hilangkarena bahan bakar berlebih serta

Page 4: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

76 Pengembangan Teknologi Tungku Pembakaran dengan Air Heater Tanpa Siripoleh Sartono Putro, Sumarwan

ada bahan bakar yang tidak terbakardi samping terdapat hasil pem-bakaran seperti, CO, CO2, uap air,O2 dan N2.

2. Pembakaran dengan udara berlebihpada proses ini terjadi perpindahanpanas berkurang dan panas hilangkarena udara berlebih serta ter-dapatnya hasil pembakaran, sepertiCO2, H2O, O2, dan N2.

3. Pembakaran dengan udara optimumpada proses ini terjadi perpindahanpanas yang maksimum dan panasyang hilang minimum serta terdapat-nya hasil pembakaran seperti, CO2,H2O, dan N2.

b. Reaksi dari unsur–unsur bahan bakardalam proses pembakaran sempurnaadalah :1. Pembakaran karbon menjadi

karbon dioksidaC + O2 CO212 kg C +32 kg O2 44 kg CO21kg C+2, 67kg O2 3,67kgCO2

2. Pembakaran hidrogen menjadi uapair2H2 + O2 H2O4kg H2 + 32kg O2 36kg H2O1kg H2 + 8 kg O2 9kg H2O

3. Pembakaran belerang menjadibelerang dioksidaS + O2 SO232kg S + 32kg O2 64kg SO21kg S + 1kg O2 2 kg SO2

KalorKalor didefinisikan sebagai energi panas

yang dimiliki oleh suatu zat. Dengan mengukursuhu benda tertentu maka dapat mendeteksiadanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda. Jikasuhunya tinggi maka kalor yang dikandung olehbenda sangat besar, begitu juga sebaliknya jikasuhunya rendah maka kalor yang dikandungsedikit.

Dari hasil percobaan yang sering dilaku-kan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatubenda (zat) bergantung pada 3 faktor sebagaiberikut :1. massa zat2. kalor jenis zat3. perubahan suhu

Kalor pada suhu 25°C s/d 100°C dapatdicari dengan persamaan sebagai berikut :

Dimana :Q = Kalor yang dibutuhkan ( kJ )m = massa air (kg)Cp = kalor jenis air

= (t2-t1) perubahan suhu ( oC )

Kalor ketika air mendidih dapat dicaridengan persamaan sebagai berikut :

Q = muap·hfg

Dimana :Q = kalor yang dibutuhkan (kJ)muap = massa uap (kg)hfg = panas penguapan laten (kJ/kg)

muap dapat diketahui dari volume air yangberubah menjadi uap pada ketel denganpersamaan sebagai berikut :

muap= ma–mb

Dimana :muap = volume air berubah manjadi uap (kg )ma = volume air awal ( kg )mb = volume air akhir ( kg )

Kalor selama proses pembakaran dapatdihitung dengan menggunakan persamaansebagai berikut :

Qf=Wf .(LHV)

Keterangan :Qf = Kalor yang dihasilkan ( kJ )Wf = Pemakaian bahan bakar ( kg )LHV= Nilai kalor terendah ( kJ/kg )

Q = m.cp·ΔT

ΔT

Page 5: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

77MEDIA MESIN, Vol. 14, No. 2, Juli 2013, 73 - 84ISSN 1411-4348

Sehingga efisiensi tungku dapat dicaridengan persamaan sebagai berikut :

ƞth=kalor yang terpakaikalor yang dihasilkan bahan bakar ∙100%

METODE PENELITIANDiagram alir penelitian

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

Bahan Penelitian1. Sekam Padi

Gambar 2. Sekam Padi

Alat Penelitian1. Tungku Pembakaran

Gambar 3. Tungku Pembakran

2. Air Heater

Gambar 4. Air Heater

3. Bejana Air

Gambar 5. Bejana Air

Page 6: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

78 Pengembangan Teknologi Tungku Pembakaran dengan Air Heater Tanpa Siripoleh Sartono Putro, Sumarwan

4. Blower

Gambar 6. Blower

5. Thermokopel Reader

Gambar 7. Thermokopel Reader

6. Anemometer Digital

Gambar 8. Anemometer Digital

7. Stopwatch

Gambar 9. Stopwatch

8. Timbangan Manual

Gambar 10. Timbangan Manual

9. Gelas Ukur

Gambar 11. Gelas Ukur

Page 7: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

79MEDIA MESIN, Vol. 14, No. 2, Juli 2013, 73 - 84ISSN 1411-4348

Instalasi Pengujian

Gambar 12. Instalasi PengujianKeterangan gambar :1. Pintu Atas Tungku2. Pintu depan Tungku3. Tangga Bahan Bakar4. Cerobong Asap5. Saluaran Uap6. Bejana7. Thermokopel8. Air Heater9. Blower

Lokasi PenelitianPenelitian ini dilakukan dilaboratorium

Proses Produksi Jurusan Teknik Mesin FakultasTeknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Prosedur PenelitianDalam melakukan penelitian pada tungku

pembakaran berair heater dan untuk memper-oleh hasil yang maksimal maka dilakukan bebe-rapa prosedur penelitian sebagai berikut :1. Mengisi air kedalam bejana air sebanyak 45

kg.2. Mengisi ruang bakar dengan sekam padi

sebanyak 4 kg.3. Amati temperatur awal dari Air pada bejana,

ruang bakar, cerobong gas buang dan airheater dengan termokopel reader kemudiancatat hasilnya.

4. Membuat bara api dari campuran abusekam padi dan solar dengan perbandingankomposisi 1 : 1, sebanyak 0,1 kg tiap per-cobaan lama pembuatan bara api menjadistabil selama 20 menit setelah api menyalablower dinyalakan.

5. Memulai proses pendidihan air dan amatilama waktu proses pendidihan air denganstopwatch.

6. Amati proses penguapan air selama 60 menitsetelah air mendidih.

7. Memasukkan bahan bakar sekam padi saatvolume bahan bakar pada tungku pembakar-an mulai berkurang.

8. Amati temperatur ruang bakar, cerobong gasbuang , air pada bejana dan air heater tiap5 menit yang ditunjukkan oleh termokopelreader kemudian catat hasilnya.

9. Api dipadamkan setelah penelitian berakhir.10. Amati volume air pada bejana setelah 30

menit setelah penelitian berakhir kemudiancatat hasilnya.

Page 8: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

80 Pengembangan Teknologi Tungku Pembakaran dengan Air Heater Tanpa Siripoleh Sartono Putro, Sumarwan

Dari hasil pengujian diketahui bahwatemperatur tertinggi pada kecepatan udara 9,5m/s adalah 636oC, temperatur tertinggi padakecepatan udara 10,5 m/s adalah 633 oC dantemperatur tertinggi pada kecepatan udara 11,5m/s adalah 579 oC. Jadi temperatur tertinggi padakeceptan 9,5 m/s.

HASIL DAN PEMBAHASAN1. Temperatur tungku

Gambar 13. Hubungan temperatur tungku terhadap waktu pembakaran

Dari gambar 13 dapat disimpulkan bahwahubungan temperatur tungku terhadap waktumenunjukkan peningkatan temperatur tungkuyang stabil, hal ini dipengaruhi oleh udara yangmasuk dalam ruang bakar sesuai dengan kebu-tuhan proses pembakaran dan kecepatan udarayang konstan.

2. Temperatur gas cerobong

Gambar 14. Hubungan temperatur gas cerobong terhadap waktu pembakaran

Page 9: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

81MEDIA MESIN, Vol. 14, No. 2, Juli 2013, 73 - 84ISSN 1411-4348

Dari gambar 14 dapat disimpulkan bahwahubungan temperatur gas cerobong terhadapwaktu pembakaran diketahui bahwa temperaturgas cerobong mengalami ketidakstabilan, hal inimenunjukkan proses pembakaran dipengaruhioleh jumlah udara (udara primer dan sekunder).Bila kekurangan udara menyebabkan bahanbakar tidak terbakar sempurna yang akan mem-bentuk karbon monoksida (CO) pada gas buang.Bila udara kelebihan akan menyebabkan panas

yang dihasilkan dan efisiensi pembakaranberkurang.

Dari hasil pengujian diketahui bahwatemperatur tertinggi pada kecepatan udara 9,5m/s adalah 382oC, temperatur tertinggi padakecepatan udara 10,5 m/s adalah 388 oC dantemperatur tertinggi pada kecepatan udara 11,5m/s adalah 427 oC. Jadi temperatur tertinggi padakeceptan 11,5 m/s.

3. Temperatur gas air heater

Dari hasil pengujian diketahui bahwatemperatur tertinggi pada kecepatan udara 9,5m/s adalah 309oC, temperatur tertinggi padakecepatan udara 10,5 m/s adalah 252 oC dantemperatur tertinggi pada kecepatan udara 11,5m/s adalah 243 oC. Jadi temperatur tertinggi padakeceptan 9,5 m/s.

Gambar 15. Hubungan temperatur gas air heater terhadap waktu pembakaran

Dari gambar 15 dapat disimpulkan bahwahubungan temperatur gas air heater terhadapwaktu pembakaran menunjukkan peningkatantemperatur setiap menitnya pada air heaterdengan masing-masing kecepatan udara, akantetapi kenaikan temperatur udara juga dipenga-ruhi oleh kecepatan udara dimana semakin besarkecepatan udara dari blower maka kalor yangdiserap oleh udara dalam air heater akansemakin kecil.

Page 10: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

82 Pengembangan Teknologi Tungku Pembakaran dengan Air Heater Tanpa Siripoleh Sartono Putro, Sumarwan

Dari gambar 16 dapat disimpulkan bahwahubungan temperatur air terhadap waktu pem-bakaran menunjukkan adanya perbedaan waktuuntuk mendidihkan air pada masing-masingpercobaan. Pada percobaan dengan kecepatanudara air heater 9,5 m/s air mendidih pada menit100 dengan temperatur 98oC, pada kecepatanudara 10,5 m/s dan 11,5 m/s air mendidih denganwaktu yang sama yaitu pada menit 110 dengantemperatur yang sama yaitu 98oC.

Dari hasil pengujian diketahui bahwa airheater dengan kecepatan udara 9,5 m/s adalahyang terbaik dibandingkan dengan percobaanyang lainnya terhadap waktu pendidihan air. Halini disebabkan oleh kecepatan udara yang sesuaidengan kebutuhan udara saat proses pembakar-an dan temperatur air heater yang dihembuskanlebih tinggi sehingga mempengaruhi temperaturruang bakar tungku semakin tinggi sehinggawaktu pendidihan air semakin cepat.

Efisiensi Tungku1. Pengujian untuk Mendidihkan Air

Waktu dan bahan bakar yang digunakanuntuk mendidihkan air 45 kg dapat diketahuidari tabel berikut:

Tabel 1. Uji pendidihan air

2. Pengujian untuk merubah air menjadi uapWaktu dan bahan bakar yang digunakan

untuk merubah air menjadi uap dapatdiketahui dari tabel berikut :

Tabel 2. Pengujian merubah airmenjadi uap

4. Waktu pendidihan air

Gambar 16. Hubungan temperatur air terhadap waktu pembakaran

Kecepatanudara (m/s)

Waktu(menit)

Bahanbakar (kg)

9,5 100 16

10,5 110 17

11,5 110 19,5

Kecepatanudara(m/s)

Waktu(menit)

Bahanbakar(kg)

uapair

(kg)

9,5 60 9,8 4,53

10,5 60 9,5 4,25

11,5 60 10,5 4

Page 11: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

83MEDIA MESIN, Vol. 14, No. 2, Juli 2013, 73 - 84ISSN 1411-4348

Efisiensi Thermal pada Tungku1. Kalor pendidihan air

Kalor yang diperlukan untuk mendidih-kan 45 kg air pada pengujian pendidihan air,diketahui dari tabel berikut :

Tabel 3. Kalor pandidihan air

2. Kalor untuk merubah air menjadi uapKalor yang diperlkan untuk merubah air

manjadi uap pada pengujianpenguapan air,diketahui dari tabel berikut :

Table 4. Kalor merubah air manjadi uap

3. Efisien thermal tungkuEfisiensi thermal tungku diperoleh dari

hasil pengujian, dicari dengan persamaanberikut :

ƞth= ℎ ℎ ∙ 100 %

Tabel 5. Efisiensi thermal tungku

PENUTUP

KesimpulanDari hasil pengujian dan analisa data peng-

ujian tungku pembakaran dengan penambahanair heater dengan 3 variasi kecepatan udara,dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :1. Temperatur tungku berbanding terbalik

terhadap kecepatan udara air heater, dimanakecepatan udara semakin tinggi temperaturtungku semakin rendah.

2. Temperatur gas cerobong berbanding lurusterhadap kecepatan udara air heater, dimanasemakin tinggi kecepatan udara semakintinggi juga temperatur gas cerobong.

3. Waktu pendidihan air berbanding lurusterhadap kecepatan udara air heater, dimanasemakin tinggi kecepatan udara semakinlama waktu pendidihan air.

4. Efisiensi thermal tungku tertinggi diketahuipada tungku pembakaran menggunakan airheater pada kecepatan udara 9,5 m/s.

Kecepatanudara(m/s)

Cp(kJ/kg°C)

∆T(°C)

Kalor(kJ)

9,5 4,180 71 13355,1

10,5 4,180 71 13355,1

11,5 4,180 71 13355,1

Kecepatanudara (m/s)

Muap

(kg)hfg

(kj/kg)Kalor(kJ)

9,5 4,53 2261,7 10245,5

10,5 4,25 2261,7 9612,22

11,5 4 2261,7 9046,8

Kecepatanudara(m/s)

Kalorterpakai

(kJ)

Kaloryang

dihasilkanBB (kJ)

Ƞth

(%)

9,5 23600,6 36507 64,65

10,5 22967,32 37497,5 61,25

11,5 22401,9 42450 52,77

DAFTAR PUSTAKA

Luthfi, Musthofa. 2010. Perancangan Tungku Bio Massa Bahan Bakar Sampah Kering DanSekam Padi. Tugas akhir S1. Bandung: Teknik Mesin ITB. Diakses tanggal 21 januari2013 jam 22.00 wib.

Nurtian, Irvan. 2007. Perancangan Reakator Gasifikasi Sekam Padi Sistem Kontinyu. Tugasakhir S1. Bandung: Teknik Mesin ITB. Diakses tanggal 21 januari 2013 jam 22.40 wib.

Page 12: Pengembangan Teknologi Tuungku Pembakaran Dengan Air Heater Tanpa Sirip

84 Pengembangan Teknologi Tungku Pembakaran dengan Air Heater Tanpa Siripoleh Sartono Putro, Sumarwan

Prastiyo, Dwi. 2012. Pengaruh Kecepatan Udara Pada Tungku Grasifikasi Sekam PadiTerhadap Temperatur Pembakaran. tugas akhir S1. Fakultas Teknik UniversitasMuhamadiyah Surakarta.

Setiawan, D. Irzaman, Demijati, Siswadi. 2010. Kajian Hasil Pembuatan Tiga Macam UkuranLubang Berbentuk Persegi Panjang Pada Tubuh Tungku Sekam. Berkala Fisika Vol13. N0. 2, Edisi Khusus April 2010. hal C1-C4, Bogor : Fakultas MIPA IPB. Diakses 20Januari 2013 pukul 21.25.

Soedarna, Achmad Amir. 1995. Fisika Untuk Universitas. Bandung: Bina Cipta.

Wiyana,R.A. 2012. Inovasi Teknologi Tungku Pembakaran Dengan Air Heaters Pipa Pararel.Tugas Akhir. Surakarta : Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

http://sungsandryerkorea.blogspot.com/2011/07/tungku-sekam-padi-full-indirect-heat.html Diakses20 Januari 2013 pukul 23.10.

http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jiptumm-gdl-s1-2002-yuda-5713-heater. Diakses 22 Januari 2013 pukul 18.50.