View
8
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA MICRO-COMBUSTOR
SINGLE MESH BERBASIS MATERIAL QUART GLASS, ALUMINIUM
DAN STAINLESS STEEL TERHADAP STABILITAS NYALA API
SKRIPSI
Oleh :
Marshal Bima
K25114044
PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
i
ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA MICRO-COMBUSTOR
SINGLE MESH BERBASIS MATERIAL QUART GLASS, ALUMINIUM
DAN STAINLESS STEEL TERHADAP STABILITAS NYALA API
SKRIPSI
Oleh :
Marshal Bima
K25114044
PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ii
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iii
ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA MICRO-COMBUSTOR
SINGLE MESH BERBASIS MATERIAL QUART GLASS, ALUMINIUM
DAN STAINLESS STEEL TERHADAP STABILITAS NYALA API
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar
Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
Oleh :
Marshal Bima
K25114044
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
ABSTRAK
Marshal bima. K2514044. ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA
MICRO-COMBUSTOR SINGLE MESH BERBASIS MATERIAL QUART
GLASS, ALUMINIUM DAN STAINLESS STEEL TERHADAP
STABILITAS NYALA API. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu
Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juli 2018.
Energi adalah salah satu isu terhangat yang dibahas pada era globalisasi
saat ini. Sumber daya energi yang berkurang dan permintaan untuk sumber daya
yang lebih baik dibandingkan dengan baterai konvensional telah memicu
penelitian pembangkit listrik skala mikro yang sering disebut Micro Power
Generator, dengan memanfaatkan micro combustor sebagai penghasil panas yang
selanjutnya di konversi menjadi energi listrik. Oleh karena itu dalam beberapa
tahun terakhir sistem pembangkit listrik skala mikro diprediksi sebagai alternatif
yang potensial untuk pengganti baterai konvensional. Tujuan penelitian ini adalah
stablitas nyala api untuk mendapatkan temperature maksimal, sehingga tidak
terjadi kehilangan panas yang berlebih pada dinding combustor.
Metode yang digunakan adalah metode ekperimen. Variabel yang
digunakan dalam penelitian ini adalah variasi material untuk mendapatkan
performa terbaik. Untuk mendapatkan material yang sesuai untuk Micro
Combustor dengan nyala api yang stabil, maka dilakukan studi eksperimental
perbandingan material berbasis quart glass, aluminium dan stainless steel yang
digunakan untuk material micro Combustor. Eksperiment dilakukan dengan
menggunakan tabung combustor dengan dengan diameter luar 5 mm dan diameter
dalam 3.5 mm masing-masing memiliki ketebalan 1.5 mm, sebuah wire mesh
dipasang pada jarak 10 mm dari area tidak terbakar pada micro Combustor.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa combustor dengan material quart
glass memiliki temperature tertinggi dibandingkan dengan material stainless steel
dan aluminium. Hasil pengujian nilai temperature maksimal didapatkan pada
material quart glass pada dinding combustor 2 (wall 2) dengan nilai temperature
813.75° K sedangkan nilai temperature minimum pada material aluminium
dinding 1 (wall 1) dengan nilai temperature 398.25° K. Dari hasil eksperimen
perbandingan material micro Combustor berbasis quart glass, aluminium dan
stainless steel didapatkan hasil combustor yang mencapai stabilitas nyala api akan
mencapai energi maksimal.
Kata kunci : energi, micro Combustor, quart glass, aluminium, stainless steel,
stabilitas nyala api
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
ABSTRACT
Marshal bima. K2514044. A COMPARATIVE ANALYSIS OF SINGLE MESH
MICRO-COMBUSTOR PERFORMANCE BASED ON QUART GLASS,
ALUMINUM AND STAINLESS STEEL MATERIALS ON THE FLAME
STABILITY. Thesis, Surakarta : Faculty of Teacher Training and Education,
Sebelas Maret University Surakarta, July 2018.
Energy is one of the hottest issues discussed in this era of globalization.
Reduced energy resources and demand for better resources compared to
conventional batteries have triggered a micro-scale power plant research that is
often called as Micro Power Generator, by utilizing a micro combustor as heat
generator which is then converted to electrical energy. Therefore in recent years
micro-scale power plant system is predicted as potential alternatives to
conventional battery replacement. The purpose of this study is the stability of the
flame to get the maximum temperature so that there is no excessive heat loss in
the wall combustor.
The method used is experimental method. The variable taken in this
research is material variation to get the best performance. In order to get suitable
materials for Micro Combustor with a stable flame, an experimental research of
material comparison based on Quarts Glass, Aluminum and Stainless Steel used
for Micro Combustor material. The experiments were performed by using
Combustor tubes with 5 mm outside diameter and 3.5 mm inner diameter in which
each of them has a thickness of 1.5 mm. A wire mesh is installed at a distance of
10 mm from the non-burning area of Micro Combustor
The results of this research indicate that the combustor with quart glass
material has the highest temperature compared with stainless steel and aluminum.
The test results of maximum temperature value is obtained on quart glass material
on combustor wall 2 (wall 2) with temperature value of 813.75 ° K, while
minimum temperature value on wall 1 of aluminum material (wall 1) with
temperature value of 398.25 ° K. Based on experiment results of Micro
Combustor material comparison based on Quarts Glass, Aluminum and Stainless
Steel, it can be concluded that the combustor result that reaches flame stability
will reach maximum energy.
Keywords: energy, micro Combustor, quart glass, aluminum, stainless steel, flame
stability
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
HALAMAN MOTTO
Kun Fayakun
(Allah pencipta langit dan bumi, dan bila Dia berkehendak untuk menciptakan
sesuatu, maka cukuplah Dia hanya mengatakan kepadanya “Jadilah” lalu jadilah)
(QS. Al Baqarah : 117)
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan
(QS. Alam Nasyroh: 6)
Man Jadda Wa Jada
(Siapa bersungguh-sungguh pasti berhasil)
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
HALAMAN PERSEMBAHAN
Puji syukur senantiasa peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT, atas izin
dan kuasa-Nya, sehingga akhirnya peneliti dapat mempersembahkan skripsi ini
untuk:
Ibu dan bapak Tercinta
“Terimakasih telah memberikan semangat, motivasi, dan doa serta selalu
menyertaiku saat keadaan susah dan senang.
Keluarga Besar
“Terimakasih semangat, bimbingan, doa dan dukungan yang kalian berikan
kepadaku.”
Marlina Shinta Putri
’’Terimakasih atas dukungannya dan Tak pernah bosan mengingatkan
untuk menjaga kesehatan’’
Tim Skripsi Micro Combustion
“Terimakasih atas dukungan dan kerjasamanya, terimakasih telah membersamai
dan saling membantu dalam menyelesaikan skripsi ini.”
Dosen Pendidikan Teknik Mesin
“Terimakasih bapak ibu dosen yang telah membimbing saya dan yang selalu
memberikan masukan dan dorongan motivasi ”
PTM 2014
“Terimakasih telah menjadi keluarga dan sahabat yang hebat selama 4 tahun,
perjuangan kita belum selasai sampai disini.”
Almamaterku Universitas Sebelas Maret Surakarta
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
KATA PENGANTAR
Segala puja dan puji senantiasa peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT
atas segala limpahan rahmat dan hidayat-Nya. Atas kehendak-Nya peneliti dapat
menyelesaikan skripsi dengan judul ”ANALISIS PERBANDINGAN
PERFORMA MICRO-COMBUSTOR SINGLE MESH BERBASIS
MATERIAL QUART GLASS, ALUMINIUM DAN STAINLESS STEEL
TERHADAP STABILITAS NYALA API”
Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan untuk
mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin,
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Peneliti menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan,
bimbingan, dan pengarahan dari berbagai pihak. Untuk itu, peneliti
menyampaikan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., selaku Dekan Fakultas Keguruan dan
Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Dr. Indah Widiastuti, ST.,M.Eng., selaku Kepala Program Studi
Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Dr. Eng. Herman Saputro, M.Pd., MT selaku Pembimbing I, yang selalu
memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi.
4. Danar Susilo Wijayanto, ST, M.Eng selaku Pembimbing II, yang selalu
memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
5. Semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini yang
tidak mungkin disebutkan satu persatu.
Peneliti menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena
keterbatasan peneliti. Meskipun demikian, peneliti berharap semoga skripsi ini
bermanfaat bagi pembaca dan pengembangan ilmu.
Surakarta, Juli 2018
Penulis
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN .............................................................. ii
PERSETUJUAN ..................................................................................................... v
PENGESAHAN SKRIPSI ..................................................................................... vi
ABSTRAK ............................................................................................................ vii
ABSTRACT ............................................................................................................ vii
HALAMAN MOTTO .......................................................................................... viii
HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ ix
KATA PENGANTAR ............................................................................................ x
DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
A. Latar Belakang Masalah ............................................................................... 1
B. Identifikasi Masalah ..................................................................................... 4
C. Pembatasan Masalah .................................................................................... 4
D. Perumusan Masalah ..................................................................................... 5
E. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 5
F. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 5
BAB II KAJIAN PUSTAKA , KERANGKA BERPIKIR, DAN HIPOTESIS ..... 7
A. Kajian Pustaka .............................................................................................. 7
1. Micro Combustor ..................................................................................... 7
2. Micro Combustor berdasarkan tipe aliran Fluida .................................... 9
3. Material Micro combustor ...................................................................... 11
4. Bahan bakar Micro Combustor .............................................................. 13
5. Stabilitas Nyala Api Micro Combustor .................................................. 13
6. Efisiensi Konversi Energi pada Micro Combustor ................................. 14
B. Kerangka Berpikir ...................................................................................... 16
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xii
C. Hipotesis ..................................................................................................... 18
BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 19
A. Tempat Dan Waktu Penelitian ................................................................... 19
1. Tempat Penelitian ................................................................................... 19
2. Waktu Penelitian .................................................................................... 19
B. Desain Penelitian ........................................................................................ 20
C. Teknik Pengumpulan Data ......................................................................... 20
1. Identifikasi variabel ................................................................................ 20
2. Metode pengumpulan data ..................................................................... 21
D. Instrumen Penelitian................................................................................... 28
E. Analisis data ............................................................................................... 29
F. Prosedur penelitian ..................................................................................... 30
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 34
A. Hasil Penelitian .......................................................................................... 34
1. Deskripsi Data ........................................................................................ 34
2. Data Temperature Dinding Combustor .................................................. 35
3. Visualisasi Stabilitas Nyala Api Micro Combustor ............................... 38
B. Pembahasan ................................................................................................ 39
1. Data Temperature Dinding Combustor .................................................. 39
2. Visualisasi Stabilitas Nyala Api Micro Combustor ............................... 43
3. Analisis Hasil Penelitian ........................................................................ 45
4. Analisis Pemanfaatan Micro Combustor ................................................ 46
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN ............................................. 48
A. Simpulan .................................................................................................... 48
B. Implikasi ..................................................................................................... 48
C. Saran ........................................................................................................... 49
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 50
LAMPIRAN ……………………………………………………………………. 53
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
Tabel 2.1 Klasifikasi Jenis Pembakaran.................................................................. 8
Tabel 2.2 Penelitian yang Menggunakan Material Stainless Steel ....................... 12
Tabel 4.1 Data Temperature Dinding Combustor 1 (wall 1) ................................ 36
Tabel 4.2 Data Rata-rata Temperature Dinding Combustor 1 (Wall 1) ................ 37
Tabel 4.3 Data Temperature Dinding Combustor 2 (wall 2) ................................ 37
Tabel 4.4 Data Rata-rata Temperature Dinding Combustor 2 (Wall 2) ............... 38
Tabel 4.5 Konversi energi ................................................................................. 3847
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
Gambar 1.1 Intesitas Energi dan Konsumsi Energi ................................................ 2
Gambar 2.1 Aliran Laminar .................................................................................... 9
Gambar 2.2 Aliran Turbulent ................................................................................ 10
Gambar 2.3 Kerangka Berpikir ............................................................................. 16
Gambar 3.1 Combustor ......................................................................................... 23
Gambar 3.2 Meja Eksperimen............................................................................... 23
Gambar 3.3 Flowmeter.......................................................................................... 23
Gambar 3.4 Pisco Tube ......................................................................................... 24
Gambar 3.5 Thermocouple .................................................................................... 25
Gambar 3.6 Regulator Gas .................................................................................... 25
Gambar 3.7 Jangka Sorong ................................................................................... 25
Gambar 3.8 Kamera .............................................................................................. 26
Gambar 3.9 Napple Y ............................................................................................ 26
Gambar 3.10 Kompresor ....................................................................................... 26
Gambar 3.11 Gas acetylene................................................................................... 27
Gambar 3.12 Lem Keramik .................................................................................. 27
Gambar 3.13 Seal tape .......................................................................................... 28
Gambar 3.14 Lighter api ....................................................................................... 28
Gambar 3.15 Tahap Penelitian .............................................................................. 30
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xvi
Gambar 4.1 Combustor Material Stainless Steel ................................................... 34
Gambar 4.2 Combustor Material Aluminium ........................................................ 34
Gambar 4.3 Combustor Material Quart Glass ...................................................... 35
Gambar 4.4 Combustor Dinding Combustor ........................................................ 35
Gambar 4.5 Grafik Temperature Dinding 1 (wall 1) ............................................ 39
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Temperature Rata-rata Dinding 1 (wall 1) ..... 40
Gambar 4.7 Grafik Temperature Dinding 2 (wall 2) ............................................ 41
Gambar 4.8. Grafik Perbandingan Temperature Rata-rata Dinding 2 (wall 2) .... 42
Gambar 4.9 Stabilitas Nyala Api Material Quart Glass ....................................... 43
Gambar 4.10 Stabilitas Nyala Api Material Stainless Steel .................................. 44
Gambar 4.11 Stabilitas Nyala Api Material Stainless Steel .................................. 45
Gambar 4.12 Stabilitas Nyala Api Material Aluminium ....................................... 44
Gambar 4.13 Stabilitas Nyala Api Material Aluminium ....................................... 44
Gambar 4.14 Kepadatan Energi dari Berbagai Sumber Energi (sumber :Chou,
Yang, Chua, Li, & Zhang, 2011) .......................................................................... 46
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
Lampiran 1. Jadwal Penelitian .............................................................................. 53
Lampiran 2. Perhitungan AFR Stoikiometri Bahan Bakar (Fuel)......................... 54
Lampiran 3. Perhitungan Equivalent Ratio (ER) .................................................. 56
Lampiran 4. Perhitungan Estimasi Konversi ke Energi Listrik ............................ 57
Lampiran 5. Perhitungan Jumlah Lubang pada Mesh ........................................... 60
Lampiran 6. Dokumentasi Penelitian .................................................................... 61
Recommended