Upload
dinhtram
View
226
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
i
TUGAS AKHIR
PENGEMBANGAN TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARAN MENGGUNAKAN
AIR HEATER BERSIRIP
Tugas Akhir Ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh :
SULARTO NIM : D 200 08 0081
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan
judul : “Pengembangan Teknologi Tungku Pembakaran Menggunakan Air Heater Bersirip”, yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat untuk
memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Sejauh mana penulis
ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah
dipublikasikan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan
di lingkungan Unversitas Muhammadiyah Surakarta atau Instansi
manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya penulis cantumkan
sebagaimana mestinya.
Surakarta, Mei 2013
Yang menyatakan,
Sularto
vi
MOTTO
Dan bahwa manusia hanya memperolehapa yang telah diusahakannya,
dan sesungguhnya usahanya itu kelak akan diperlihatkan (kepadanya),
kemudian akan diberi balasan kepadanya dengan balasan yang paling
sempurna,
(Q. S. An-Najm: 39 - 41)
Janganlah engkau mengadakan tuhan yang lain di samping Allah, nanti
engkau menjadi tercela dan hina.
(Q. S. Al-Isra’ : 22)
Dan janganlah engkau berjalan di bumi ini dengan sombong, karena
sesungguhnya engkau tidak akan dapat menembus bumi dan tidak akan
mampu menjulang setinggi gunung.
(Q. S. Al-Isra’ : 37)
Sesungguhnya apa pun yang dijanjikan kepadamu pasti datang dan kamu
tidak mampu menolaknya.
(Q. S. Al-An’am : 134)
Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau
telah selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan
yang lain),
(Q. S. Al-Insyirah : 6 - 7)
vii
PERSEMBAHAN
Karya ini merupakan hasil dari perjuangan kesabaran dan
keridhoan Allah SWT, teriring doa dan penantian yang panjang, dengan
perasaan haru dan bangga aku persembahkan Tugas akhir ini kepada :
Sembah sujudku ( Allah SWT ) yang memberikan petunjuk dan
keridhoan yang diberikan.
Orang tuaku yang selalu memberikan kasih sayang, kesabaran,
pengorbanan, dan senantiasa mendoakanku.
Bapak Muh. Alfatih . H., ST, MT., selaku dosen pembimbing
akademik, Bapak Ir. Sartono Putro, MT., Dosen pembimbing utama
tugas akhir, dan Bapak Amin Sulistyanto, ST selaku Dosen
pembimbing pendamping, saya berterima kasih atas bimbingan
yang banyak diberikan di Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Keluargaku ( mas tarko, mas tarso, mas topek, mbak khanza dan
adikku agus ) yang selalu memberikan semangat.
Sahabatku ( teman – teman teknik mesin angkatan 2008 dan warga
desaku ) yang selalu mendukung dan memberi support.
Dosen Universitas Muhammadiyah Surakarta yang memberi
perkuliahan dan semua pihak yang telah membantu menyelesaikan
tugas akhir ini.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul “Pengembangan Teknologi Tungku Pembakaran Menggunakan Air Heater Bersirip”, dapat terselesaikan
atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini,
penulis dengan segala ketulusan dan keihklasan hati ingin menyampaikan
rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ir. Agus Riyanto, MT. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Ir. Sartono Putro, MT. Selaku Pembimbing Utama dan Ketua Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Amin Sulistyanto, ST. Selaku Dosen pembimbing pendamping yang
telah berkenan meluangkan waktu dan pikirannya dalam memberikan
dorongan, arahan dan bimbingannya atas terselesainya Tugas Akhir
ini.
4. Muh Alfatih Hendrawan, ST, MT. Selaku Pembimbing Akademik yang
memberi nasehat.
5. Dosen Teknik Mesin beserta Staf Tata Usaha Fakultas Teknik
universitas Muhammadiyah Surakarta.
6. Bapak dan Ibu tercinta, yang memberikan kasih sayang dan
mendoakan penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7. Marwan, Wawan, Eko, Zani dan Hakim teman seperjuangan dalam
pengerjaan Tugas Akhir ini.
8. Teman – teman Mahasiswa Jurusan Teknik mesin, terima kasih
bantuan dan persahabatannya.
ix
9. Teman – teman kos gedek yang memberikan dukungan dan saran
yang diberikannya.
10. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam studi dan
penyelesaian Penulisan Tugas Akhir ini, yang tidak bisa penulis
sebutkan satu – persatu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna,
oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari
pembaca akan penulis terima dengan senang hati.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Mei 2013
Penulis
x
PENGEMBANGAN TEKNOLOGI TUNGKU PEMBAKARAN DENGAN AIR HEATER BERSIRIP
Sularto, Sartono Putro, Amin Sulistyanto
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. Ahmad Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Email : [email protected]
ABSTRAKSI Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana kinerja tungku pembakaran menggunakan air heater bersirip dengan variasi bentuk sirip terhadap temperatur tungku pembakaran, temperatur gas cerobong, waktu pendidihan air, dan efisiensi thermal tungku dengan menggunakan bahan bakar sekam padi. Metode penelitian yang digunakan berupa pengujian pengaruh variasi bentuk sirip radial profil siku-empat dan sirip profil siku-empat pada air heater terhadap temperatur tungku pembakaran, temperatur gas cerobong, termperatur gas air heater, waktu pendidihan air, dan efisiensi thermal tungku menggunakan bahan bakar sekam padi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan air heater dengan variasi bentuk sirip mempengaruhi besarnya temperatur tungku pembakaran, temperatur gas cerobong, waktu pendidihan air, dan efisiensi thermal tungku yang dikarenakan luasan sirip terkena gas pembakaran berbeda. Temperatur tungku pembakaran tertinggi diketahui pada sirip radial profil siku-empat dengan temperatur 569 oC pada menit 100, temperatur gas cerobong tertinggi diketahui pada sirip radial profil siku-empat dengan temperatur 438 oC pada menit 100, waktu pendidihan air tercepat diketahui pada sirip radial profil siku-empat dengan waktu 105 menit, dan efisiensi tertinggi diketahui pada sirip radial profil siku-empat dengan 59,01 %. Kata Kunci : Tungku Pembakaran, Air Heater, Variasi Bentuk Sirip.
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 3 1.3. Tujuan Penelitian 3 1.4. Manfaat Penelitian 3 1.5. Batasan Masalah 4 1.6. Sistematika Penulisan 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6 2.1. Tinjauan Pustaka 6 2.2. Dasar Teori 8
2.2.1. Prinsip Pembakaran 8 2.2.2. Komposisi Bahan Bakar 9 2.2.3. Tungku Pembakaran 10 2.2.4. Kebutuhan Udara Pembakaran 13 2.2.5. Kalor 15 2.2.6. Mekanisme Perpindahan Panas 17 2.2.7. Sirip 19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 23
3.1. Rancangan Penelitian 23 3.2. Instalasi Penelitian 25 3.3. Lokasi Penelitian 27 3.4. Alat dan Bahan Penelitian 27
xii
3.4.1. Alat Penelitian 27 3.4.2. Bahan Penelitian 33
3.5. Prosedur Penelitian 33 3.6. Kesulitan 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 36 4.1. Hasil dan Pembahasan 36
4.1.1. Temperatur Tungku 36 4.1.2. Temperatur Gas Cerobong 37 4.1.3. Temperatur Gas Air Heater 38 4.1.4. Waktu Pendidihan Air 39
4.2. Efisiensi Tungku 40 4.2.1. Pengujian untuk Mendidihkan Air 40 4.2.2. Pengujian untuk Merubah Air Menjadi Uap 41
4.3. Efisiensi Thermal Tungku 42 4.3.1. Kalor yang dibutuhkan untuk Mendidihkan
Air 42 4.3.2. Kalor yang dibutuhkan untuk Merubah Air
Menjadi Uap 42 4.3.3. Kalor yang dihasilkan dari Pembakaran
Sekam Padi 43 4.3.4. Perhitungan Efisiensi Thermal Tungku 43
4.4. Efektifitas Sirip 45
BAB V PENUTUP 50 5.1. Kesimpulan 50 5.2. Saran 50
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Tungku Batu Bata 12 Gambar 2.2. Tungku Tanah Liat 13 Gambar 2.3. Jenis Muka Sirip 19 Gambar 3.1. Rancangan Penelitian 23 Gambar 3.2. Instalasi Pengujian 25 Gambar 3.3. Air Heater bersirip 28 Gambar 3.4. Blower 28 Gambar 3.5. Thermokopel Reader 29 Gambar 3.6. Anemometer Digital 29 Gambar 3.7. Stopwatch 30 Gambar 3.8. Timbangan Manual 30 Gambar 3.9. Gelas Ukur 31 Gambar 3.10. Tungku Pembakaran 31 Gambar 3.11. Bejana Air 33 Gambar 4.1. Hubungan Temperatur Tungku Pembakaran Terhadap Waktu Pembakaran 36 Gambar 4.2. Hubungan Temperatur Gas Cerobong Terhadap Waktu Pembakaran 37 Gambar 4.3. Hubungan Temperatur Gas Air Heater Terhadap Waktu Pembakaran 38 Gambar 4.4. Hubungan Temperatur Pendidihan Air Terhadap Waktu Pembakaran 39 Gambar 4.5. Efisiensi Thermal Tungku 44